JPS6331293B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は被転造物を挾み付けて相対的に移動
することによりヘリカルギヤあるいは油溝等のね
じれ歯やねじれ溝を転造するための平ダイスに関
し、特に奇数の歯もしくは溝を形成する場合に有
効な平ダイスに関するものである。

例えば第１図に示すようなヘリカルギヤ１を製
造する方法として、ホブカツター等により切削す
る方法や転造による方法が考えられるが、切削に
よる方法では、作業に要する時間が長く、またホ
ブの切りあがりによる不要部分が必要であるか
ら、最終製品以上の大きさの被加工物を用意しな
ければならず、しかも工具費も高くなるなどの問
題がある。これに対し、転造による方法では、上
記のような問題が生じないが、被転造物に大きな
荷重をかけて塑性変形させる方法であるために、
従来では充分な精度が出ず、止むを得ず切削加工
によつてヘリカルギヤ１を製造しているのが実情
である。

すなわち、ヘリカルギヤ１を転造によつて製造
する場合、被転造物２を第２図に示すように１対
の平ダイス３，４によつて挾み付けるとともに荷
重Ｐをかけ、その状態で各平ダイス３，４を相対
的に逆方向へ移動させて被転造物２を回転させる
ことにより行なうが、特に奇数歯のヘリカルギヤ
１にあつては、被転造物２と平ダイス３，４との
噛合い歯数が変化するために、歯すじ誤差が生じ
る。第３図は噛合い点の移動を説明するための図
であつて、平ダイス３に対し被転造物２がＡで示
す位置にあるとき、両者はa1点、a2点、a3点の
３点で噛合つており、被転造物２が第３図にＢで
示す位置に相対的に移動すると、両者はb1点、
b2点、b3点、b4点の合計４点で噛合い、これに
対し他方の平ダイス４と被転造物２とは第３図に
示す場合とは逆に、被転造物２がＡで示す位置に
あるときに４点で噛合い、Ｂで示す位置にあると
きに３点で噛合う。このように奇数歯のヘリカル
ギヤ１を転造する場合には、噛合い歯数と噛合い
点が変化し、かつ一方の平ダイス３側と他方の平
ダイス４側とで噛合い歯数および噛合い点位置が
相違するために、平ダイス３，４による被転造物
２への押込み量が変化する。その結果被転造物２
に作用する荷重が変動し、被転造物２は第２図に
矢印で示す方向にわずかなりとも変位もしくは変
形するために、形成された歯すじ５は第４図に示
すように被転造物２における歯の軸線方向でのピ
ツチ間隔Paと同ピツチでうねつた状態になる。
このような誤差ｅは、被転造物２の変位もしくは
変形を防止できれば生じないが、被転造物２の変
位もしくは変形を完全に防止するためには、被転
造物２を剛体としなければならないが、このよう
なことは現実的には不可能である。

このように従来では、転造を行なつた場合の歯
すじ誤差が大きいため、実用に供し得る精度のヘ
リカルギヤ等の転造品を得ることができず、その
結果多くの場合切削加工によつてヘリカルギヤ等
を製造しているのが実情である。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、ヘリカルギヤやねじれ溝等を精度良く転造す
ることのできる転造用平ダイスを提供することを
目的とするものである。そしてこの発明の特徴と
するところは、歯たけが順次高くなるよう形成し
た食い付き歯群における食い付き歯の被転造物に
作用する歯幅を、被転造物に形成すべき歯の歯幅
以上に設定し、また食い付き歯群に続けて形成し
た仕上げ歯群における仕上げ歯のうち、被転造物
に形成すべき歯数の少なくとも半分の数の一連の
仕上げ歯を、被転造物に作用する歯幅が被転造物
に形成すべき歯の歯幅より小さい狭幅仕上げ歯と
し、かつその狭幅仕上げ歯の被転造物に対する噛
合い開始端を、他の仕上げ歯もしくは食い付き歯
における噛合い開始端より幅方向で内側に設定し
た点にある。したがつてこの発明では、噛合い歯
数および噛合い点の変化に伴つて生じる歯すじの
うねりの位相が、狭幅仕上げ歯と他の仕上げ歯も
しくは食い付き歯とでは相違するために、山とな
つていた個所が押し込まれ、その結果歯面全体を
可及的に滑らかにし、誤差を少なくすることがで
きるのである。

以下この発明の実施例を第５図ないし第１２図
を参照して説明する。なお、以下に述べる実施例
では、被転造物を挾み付ける１対の平ダイスは、
共に同一構成であるから、説明の重複を避けるた
めに、一方の平ダイスのみの構成を説明する。

第５図および第６図はこの発明の一実施例を示
す略解図であつて、ここに示す平ダイス１０は、
基体１１の表面にはす歯１２を形成したヘリカル
ギヤ転造用平ダイスとして構成されており、これ
らのはす歯１２のうち基体１１の一端部（第５図
および第６図では右端部）から所定の範囲の複数
のはす歯１２が、食い付き歯群１３とされ、それ
に続く所定範囲の複数のはす歯１２が、仕上げ歯
群１４とされ、さらに基体１１の他端部側の所定
範囲の複数のはす歯１２が、逃げ歯群１５とされ
ている。すなわち、食い付き歯群１３は円柱状の
被転造物２の外周に次第に食い込んで被転造物２
に所謂粗形歯を形成するための所謂食い付き歯か
らなるものであつて、基体１１の一端部側のはす
歯１２の歯たけが最も低く、仕上げ歯群１４に隣
在するはす歯１２の歯たけがほぼ正規の歯たけと
なるよう、次第に歯たけが高くなるよう設定され
ている。また食い付き歯群１３における歯幅Ｌ
（図では基体１１の幅方向での寸法で示す）は、
被転造物２に形成すべき歯の歯幅Ｗ以上に設定さ
れている。

また、仕上げ歯群１４は、前記食い付き歯群１
３によつて被転造物２に形成した不完全な歯を、
正規の歯に仕上げるための所謂仕上げ歯からなる
ものであつて、その仕上げ歯群１４におけるはす
歯１２すなわち仕上げ歯は、更に第１小群１４ａ
と第２小群１４ｂとに区分されている。その第１
小群１４ａは、被転造物２に形成すべき歯数の少
なくとも半分のはす歯１２から構成されており、
ここにおけるはす歯１２の歯幅は、前記食い付き
歯群１３における歯幅Ｌと同一に設定されるとと
もに、その歯たけおよび歯厚は被転造物２に形成
すべき所期の歯の形状に合致する正規の寸法に設
定されている。したがつて、仕上げ歯群１４にお
ける第１小群１４ａは、前記食い付き歯群１３に
よつて被転造物２に形成した不完全な歯を、正規
の形状の歯に形成するよう構成されている。他
方、仕上げ歯群１４における第２小群１４ｂは、
被転造物２に形成されている歯の歯すじ誤差を修
正するためのものであつて、少なくとも被転造物
２における歯数の半分の数のはす歯１２すなわち
仕上げ歯によつて構成されており、ここにおける
はす歯１２の被転造物２に作用する歯幅ｌ（図で
は基体１１の幅方向における寸法で示す）は、被
転造物２における歯幅Ｗより小さい一定幅に設定
され、かつその歯幅ｌの両端部は第１小群１４ａ
におけるはす歯１２の端部より基体１１の幅方向
で内側に設定されている。このような狭幅仕上げ
歯１６の被転造物２に作用する歯幅ｌについて更
に説明すると、その作用歯幅ｌは、被転造物２に
おける歯の軸線方向でのピツチ間隔Paのほぼ整
数倍、例えば次式で示される寸法に設定されてい
る。

ｎ・Pa−0.1Pa≦ｌ≦ｎ・Pa＋0.1Pa （ｎは自然数） 他方、前記狭幅仕上げ歯１６の端部、特に被転
造物２の歯との噛合い開始端（第６図では下端
部）と被転造物２の端部との間隔は、一例として
前記ピツチ間隔の半分（Pa／２）に設定されて
いる。

また、第２小群１４ｂにおける歯たけおよび歯
厚は、第１小群１４ａにおけると同様に正規の歯
たけ、歯厚であつてもよいが、第２小群１４ｂに
おけるはす歯１２は、歯すじ誤差を修正すること
を主目的とし、被転造物２に作用する荷重や被転
造物２の全体としての変位、変形を防ぐため、第
２小群１４ｂにおける歯たけは、正規の歯たけよ
りわずか（例えば0.02〜0.1mm程度）低くし、歯
先が被転造物２における歯底部分へ干渉しないよ
うにすることが好ましい。

なお第６図は、はす歯１２のうち被転造物２に
作用する部分のみを示した図であつて、第２小群
１４ｂ以降のはす歯１２の実際の歯幅を第６図に
示すように第１小群１４ａ以前のはす歯１２の歯
幅より小さくしてもよいが、このような形状の平
ダイス１０を製造することが困難であつたり、ま
た被転造物２に作用する荷重の変動が大きくなつ
たり、あるいは被転造物２の歯の歯面に段差が付
いたりするおそれがある。そこでこのような不都
合を防ぐためには、前記第２小群１４ｂ以降のは
す歯１２すなわち狭幅仕上げ歯１６以降の歯の両
側端部を、例えば第７図に示すように、歯たけを
テーパ状に低くし、かつ歯厚をテーパ状に薄く形
成した形状とすればよい。その場合、両方の歯面
を削り落して歯厚を薄くしてもよく、あるいは一
方の歯面を削り落して歯厚を薄くしてもよい。

さらに逃げ歯群１５は、被転造物２に作用する
歯幅が前記狭幅仕上げ歯１６の作用歯幅ｌと同一
でかつ歯たけが基体１１の他端部に向けて次第に
低くなる複数のはす歯１２によつて形成されてい
る。

つぎに上記のように構成した平ダイス１０の作
用について説明する。

前記平ダイス１０によるヘリカルギヤ１の転造
は、第５図に示すように１対の平ダイス１０によ
り被転造物２を挾み付け、その状態で各平ダイス
１０を互いに逆方向へ移動させ、それに伴つて被
転造物２を回転させることにより行なう。転造開
始当初においては、前記食い付き歯群１３におけ
るはす歯１２が先ず被転造物２に食い込む。その
場合、食い付き歯群１３では歯たけが次第に高く
なつているから、被転造物２への食い込み量が次
第に深くなり、その結果被転造物２の外周部が塑
性変形して歯が形成される。食い付き歯群１３に
よつて被転造物に形成された歯は、所謂粗形歯あ
るいは不完全歯となつているが、食い付き歯群１
３に続けて仕上げ歯群１４における第１小群１４
ａのはす歯１２が被転造物２の歯に噛合うことに
より、その歯は所謂完全歯に整形される。

これら食い付き歯群１３および第１小群１４ａ
による転造時においては、被転造物２の外周面に
おける軸線方向の端部からはす歯１２が噛み合い
始めることになるが、その場合前述したように、
噛合い歯数や噛合い点の変化によつて被転造物２
が変動するため、被転造物２の歯面が、第８図に
実線で示すようにうねつており、大きな歯すじ誤
差が生じている。

以上のようにして被転造物２の外周に形成され
た歯は、前記第１小群１４ａに続けて第２小群１
４ｂにおけるはす歯１２すなわち仕上げ歯に噛合
い、ここで更に仕上げ加工が施される。第２小群
１４ｂにおけるはす歯１２と被転造物２の歯とを
噛合わせて転造を行なつている間においても、噛
合い歯数や噛合い点の変化があるために、被転造
物２が周期的に変動し、それに伴つて被転造物２
の歯面にうねりが生じる。そのうねりの始端は、
各歯の噛合い開始端となり、したがつて第２小群
１４ｂにおける被転造物２に対する作用歯幅ｌが
被転造物２の歯幅Ｗよりも小さく、かつ噛合い開
始端が基体１１の幅方向でPa／２だけ内側にあ
るから、第２小群１４ｂを構成する仕上げ歯によ
り被転造物２の歯面に作用するうねりは、第８図
に鎖線で示すように、既に歯面に生じているうね
りに対し位相が1/2ずれたうねりとなる。すなわ
ち、前述した第１小群１４ａまでの間で転造する
ことにより、被転造物２の歯面の歯すじ方向に生
じていたうねりのうち、山となつている部分が、
第２小群１４ｂ以降の狭幅仕上げ歯１６で転造す
ることに伴つて生じるうねりによつて押し潰され
る。また第１小群１４ａもしくは食い付き歯群１
３では、第９図に示すように歯先が被転造物２に
干渉するが、前記第２小群１４ｂ以降の歯たけ
は、被転造物２に形成すべき歯に対応する歯たけ
よりわすが低く設定してあるから、第２小群１４
ｂ以降の狭幅仕上げ歯１６による転造時には、第
１０図に示すように、狭幅仕上げ歯１６の歯先が
被転造物２における歯底部に干渉せず、そのため
専ら歯面の誤差修正がなされる。その結果、第２
小群１４ｂ以降での転造では、被転造物２の歯面
に生じていた歯すじ誤差が是正され、精度が著し
く向上する。

仕上げ歯群１４により上述のようにして所期の
寸法の歯が形成された被転造物２は、ついで前記
逃げ歯群１５に噛合うが、逃げ歯群１５はその歯
たけが次第に低くなるように形成されているか
ら、ここでは被転造物２に作用する荷重が次第に
小さくなり、換言すれば被転造物２の加工は特に
は行なわず、最終的には噛合いが外れて転造が終
了する。

したがつて、狭幅仕上げ歯１６によつて仕上げ
た部分を、製品として使用する際の使用歯幅とす
ることにより、精度の良いヘリカルギヤとするこ
とができる。

第１１図Ａはこの発明の他の実施例を示す略解
図であつて、ここに示す平ダイス１０は、仕上げ
歯群１４における第２小群１４ｂ以降の狭幅仕上
げ歯１６を、被転造物２に形成すべき歯数の少な
くとも半分の歯数の小群に更に区分し、かつ各小
群における被転造物２に作用する歯幅ｌを一定に
するとともに、その作用歯の部分を各小群毎に基
体１１の幅方向へ左右に交互にずらせたものであ
る。

このような構成の平ダイス１０で転造を行なつ
た場合、転造開始から仕上げ歯群１４の第１小群
１４ａまでの間に被転造物２の歯に生じるうねり
は、第11図Ｂに実線で示す状態となるが、狭幅仕
上げ歯１６と噛合つている際に生じるうねりは、
噛合い開始端が前述した各小群毎に異なるから、
第１１図Ｂに破線もしくは鎖線で示すように位相
がずれた状態になる。したがつて、被転造物２の
歯面に生じていたうねりの山の部分が、次第に押
し潰されるから、結局歯すじ誤差のない歯すなわ
ちヘリカルギヤを得ることができる。

第１２図Ａはこの発明の更に他の実施例を示す
略解図であつて、ここに示す平ダイス１０は、仕
上げ歯群１４における第２小群１４ｂ以降の狭幅
仕上げ歯１６を、被転造物２に形成すべき歯数の
少なくとも半分の歯数の小群に更に区分し、かつ
各小群における被転造物２に作用する歯幅ｌを一
定とするとともに、その作用歯の部分を各小群毎
に基体１１の幅方向へ連続的に変化させ、さらに
全体としてジグザグ状に構成したものである。

このような構成の平ダイス１０で転造を行なつ
た場合、狭幅仕上げ歯１６の被転造物２に対する
噛合い開始端が連続的に変化するから、それに伴
つて被転造物２の歯面に作用するうねりの位相が
第１２図Ｂに破線もしくは鎖線で示すように連続
的に変化し、その結果仕上げ歯群１４のうち第１
小群１４ａまでの間で転造することにより被転造
物２の歯面に生じていたうねり（第１２図Ｂの実
線）の山が次第に押し潰され、結果的には上述し
た各実施例における場合と同様に、歯すじ誤差の
小さい、精度の良いヘリカルギヤを得ることがで
きる。

なお、上記の各実施例では、ヘリカルギヤを転
造する場合を例に採つて説明したが、この発明の
平ダイスは油溝等のねじれ溝を転造する場合にも
適用することができる。

以上の説明から明らかなようにこの発明の平ダ
イスは、歯たけが順次高くなるよう形成した食い
付き歯群における食い付き歯の被転造物に作用す
る歯幅を、被転造物に形成すべき歯の歯幅以上に
設定し、また食い付き歯群に続けて形成した仕上
げ歯群における仕上げ歯のうち、被転造物に形成
すべき歯数の少なくとも半分の数の一連の仕上げ
歯を、被転造物に作用する歯幅が被転造物に形成
すべき歯の歯幅より小さい狭幅仕上げ歯とし、か
つその狭幅仕上げ歯の被転造物に対する噛合い開
始端を、他の仕上げ歯もしくは食い付き歯におけ
る噛合い開始端より幅方向で内側に設定した構成
であるから、狭幅仕上げ歯によつて被転造物の歯
面に作用するうねりの位相が、狭幅仕上げ歯に噛
合う以前に被転造物の歯面に生じているうねりの
位相と異なることになり、したがつて狭幅仕上げ
歯によつて既存のうねりの山の部分を押し潰すこ
とになるために、被転造物の歯面の歯すじ誤差を
可及的に小さくすることができる。また少なくと
も狭幅仕上げ歯の歯たけを、それより前段の仕上
げ歯群もしくは食い付き歯群の歯たけよりわずか
低くすることにより、狭幅仕上げ歯は専ら被転造
物の歯面に作用することになり、その結果被転造
物に作用する負荷の変動や被転造物自体の変動が
小さくなるため、より精度を向上させることがで
きる。このようにこの発明の平ダイスによれば、
精度の良い転造を行なうことができるから、従来
精度が悪いために実用化し得なかつたヘリカルギ
ヤ等の転造加工が可能となり、その生産性を著し
く向上させることができる等実用上優れた効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はヘリカルギヤの一例を示す正面図、第
２図はヘリカルギヤの転造法を説明するための略
解正面図、第３図は被転造物と平ダイスとの噛合
い歯数および噛合い点の変化を説明するための説
明図、第４図は被転造物の歯面に生じるうねりの
模式図、第５図はこの発明の一実施例を示す略解
側面図、第６図は被転造物に作用しない部分を省
略したこの発明の一実施例を示す略解平面図、第
７図ははす歯のうち被転造物に作用しない端部の
形状を示す部分斜視図、第８図は被転造物に作用
するうねりを示す線図、第９図および第１０図は
被転造物と平ダイスとの噛合い状態をそれぞれ示
す部分断面図、第１１図Ａはこの発明の他の実施
例を示す第６図同様の略解平面図、第１１図Ｂは
その平ダイスで転造した際に被転造物の歯面に生
じるうねりを示す線図、第１２図Ａはこの発明の
更に他の実施例を示す第６図同様の略解平面図、
第１２図Ｂはその平ダイスで転造した際に被転造
物の歯面に生じるうねりを示す線図である。 ２…被転造物、１０…平ダイス、１２…はす
歯、１３…食い付き歯群、１４…仕上げ歯群、１
４ａ…（仕上げ歯群のうちの）第１小群、１４ｂ
…（仕上げ歯群のうちの）第２小群、１６…狭幅
仕上げ歯、Ｌ…食い付き歯および第１小群におけ
る作用歯幅、ｌ…狭幅仕上げ歯の作用歯幅、Ｗ…
被転造物における歯幅、Pa…被転造物における
歯の軸線方向でのピツチ間隔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 歯たけが順次高くなる複数の食い付き歯から
   なる食い付き歯群に続けて複数の仕上げ歯からな
   る仕上げ歯群が形成され、かつ被転造物を挾んで
   対向配置される１対の転造用平ダイスにおいて、
   前記食い付き歯群における歯幅が、被転造物に形
   成すべき歯の歯幅以上に設定され、また前記仕上
   げ歯群のうち前記被転造物に形成すべき歯数の少
   なくとも半分の数の一連の仕上げ歯が、その被転
   造物に作用する歯幅を被転造物に形成すべき歯幅
   よりも狭く設定した狭幅仕上げ歯とされ、かつそ
   の狭幅仕上げ歯の被転造物との噛合い開始端が他
   の仕上げ歯もしくは食い付き歯における噛合い開
   始端よりも幅方向で内側に設定されていることを
   特徴とする転造用平ダイス。 ２ 前記狭幅仕上げ歯の被転造物に作用する歯幅
   が、一定幅であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の転造用平ダイス。 ３ 前記狭幅仕上げ歯の被転造物に作用する歯幅
   が、被転造物に形成すべき歯の軸線方向における
   ピツチ間隔のほぼ整数倍に設定されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２項
   記載の転造用平ダイス。 ４ 前記仕上げ歯群における少なくとも前記狭幅
   仕上げ歯の歯たけが、狭幅仕上げ歯に対し前記食
   い付き歯群側に隣在する仕上げ歯もしくは食い付
   き歯の歯たけよりわずか低く設定されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の転造用
   平ダイス。