JP2003181584A - 内歯歯車の成形法 - Google Patents

内歯歯車の成形法

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JP2003181584A
JP2003181584A JP2001377030A JP2001377030A JP2003181584A JP 2003181584 A JP2003181584 A JP 2003181584A JP 2001377030 A JP2001377030 A JP 2001377030A JP 2001377030 A JP2001377030 A JP 2001377030A JP 2003181584 A JP2003181584 A JP 2003181584A
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forming
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molding
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Tadashi Okumura
正 奥村
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Gohsyu Corp
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Gohsyu Corp
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 冷間塑性加工により発生する内部応力を以て
成形素材の高強度化と、使用成形素材の歩留まりの向上
を図るとともに、成形された内歯の歯面精度を向上する
ことができるようにした内歯歯車の成形法を提供するこ
と。 【解決手段】 外周面に歯形を有する成形用金型F1と
挟持用部材間に挟持した成形素材Wを回転させながら、
成形ローラF3を成形用金型F1に沿って移動すること
により、成形素材Wを内歯1Hを有するカップ形状の内
歯歯車W0に成形する内歯歯車の成形法であって、成形
用金型F1の成形素材Wに内歯を形成するための歯形形
状の凹部の略中央位置に、ダミー歯形を突出して形成
し、成形素材Wの塑性加工時に、成形素材Wの材料が内
歯1Hの側方に向けて移動するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、内歯歯車の成形法
に関し、特に、冷間塑性加工により発生する内部応力を
以て成形素材の高強度化と、使用成形素材の歩留まりの
向上を図るとともに、成形された内歯の歯面精度を向上
することができるようにした内歯歯車の成形法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、内歯歯車を製造する場合、例え
ば、所要の厚さを有する金属板を、成形する内歯歯車の
質量を基準として、所要径の円盤状に加工し、この成形
素材を、外周面に歯形を有する成形用金型と挟持用部材
間に挟持して回転させながら、成形ローラを成形用金型
に沿って移動することにより、成形素材を内歯を有する
カップ形状の内歯歯車に成形する方法が実用化されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
内歯歯車の成形法では、冷間塑性加工の成形素材の移動
が円滑に行われない場合があるが、このような場合に
は、成形された内歯の歯面の精度が悪くなり、耐久性等
の点で問題が生じることとなっていた。
【0004】また、内歯歯車の場合、従来は、カップ形
状の内歯歯車の内周面の全体に内歯を形成することが一
般的であったが、内歯の内歯歯車の先端側部分のみを使
用することが多く、このような場合には、内歯歯車の奥
側部分に成形される内歯は不要であり、不必要な成形を
行うことによって、成形に余分な時間やコストがかかる
という問題があった。
【0005】本発明は、上記従来の内歯歯車の成形法の
有する問題点に鑑み、冷間塑性加工により発生する内部
応力を以て成形素材の高強度化と、使用成形素材の歩留
まりの向上を図るとともに、成形された内歯の歯面精度
を向上することができるようにした内歯歯車の成形法を
提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の内歯歯車の成形法は、外周面に歯形を有す
る成形用金型と挟持用部材間に挟持した成形素材を回転
させながら、成形ローラを成形用金型に沿って移動する
ことにより、前記成形素材を内歯を有するカップ形状の
内歯歯車に成形する内歯歯車の成形法において、前記成
形用金型の成形素材に内歯を形成するための歯形形状の
凹部の略中央位置に、ダミー歯形を突出して形成し、成
形素材の塑性加工時に、成形素材の材料が内歯の側方に
向けて移動するようにしたことを特徴とする。
【0007】この内歯歯車の成形法は、成形用金型の成
形素材に内歯を形成するための歯形形状の凹部の略中央
位置に、ダミー歯形を突出して形成し、成形素材の塑性
加工時に、成形素材の材料が内歯の側方に向けて移動す
るようにしているので、冷間塑性加工により発生する内
部応力を以て成形素材の高強度化と、使用成形素材の歩
留まりの向上を図る利点を生かしながら、成形素材の材
料が内歯の側方に向けて移動することによって、成形さ
れた内歯の歯面精度を向上することができる。
【0008】この場合において、内歯をカップ形状の内
歯歯車の開口側近傍にのみ形成するようにすることがで
きる。
【0009】これにより、不必要な内歯の成形を行わな
いため、成形に余分な時間やコストがかからず、成形用
金型及び製造工程を簡素化することができるとともに、
使用成形素材の歩溜りを向上して、内歯歯車の製造コス
トを低廉にできる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の内歯歯車の成形法
を、図示の実施例に基づいて説明する。本発明の成形法
にて成形される内歯歯車は、特に限定されるものではな
いが、例えば、図1〜図3に示すように、外径100〜
200mm程度の有底の円筒状の内歯歯車(図示したも
のは、基部2の中心に透孔を形成するようにしている
が、このほか、基部2にボス部を形成したもの等を排除
するものではない。)で、この内歯歯車は、例えば、板
厚3.0〜10.0mmの板状成形素材(又は有底の円
筒状成形素材。以下同様。)を用いて成形される。この
場合、板状成形素材Wは、製品の内歯歯車W0の質量及
び形状を基準として算出した板厚及び形状に製作し、こ
れを成形素材Wとして用いるようにする。
【0011】次に、図5に示すように、成形素材Wを、
成形用金型F1と挟持用部材F2との間に挟持し、挟持
した成形素材Wを成形用金型F1及び挟持用部材F2と
共に回転させながら、成形ローラF3を成形用金型F1
に沿って移動することにより、成形素材Wを冷間塑性加
工によって内歯1Hを有するカップ形状の内歯歯車W0
に成形する。
【0012】この成形工程に使用される成形用金型F1
は、成形する内歯歯車W0の形状に合わせた形状を有
し、図4に示すように、その外周面には、成形素材Wに
内歯1Hを形成するための歯形Faが形成されている。
【0013】そして、この成形用金型F1の歯形Fa
は、成形素材Wに形成される内歯1Hの1歯に対応する
歯形形状の凹部Fbの略中央位置、すなわち、動力伝達
面となる内歯1Hの両側の歯面1a,1bの略中央位置
に、断面三角形状のダミー歯形Fcが突出して形成され
ている。このダミー歯形Fcの容積は、冷間塑性加工に
よって成形素材Wから内歯歯車W0、特に、内歯1Hを
成形するとき、成形素材Wの材料が、内歯1Hの側方、
すなわち、内歯1Hの両側の歯面1a,1bに向けて確
実に移動し、成形された内歯1Hの歯面1a,1bの精
度が正確にでるように設定するようにする。なお、ダミ
ー歯形Fcの容積が大きすぎると、余肉が発生し、これ
がバリとなり、一方、小さすぎると、内歯1Hの歯面1
a,1bの精度が正確にでず、いずれも好ましくない。
これにより、成形された内歯1Hには、ダミー歯形Fc
の形状の窪み部分1cが生じることになるが、この窪み
部分1cは、内歯歯車W0と噛合する相手方の歯車とは
接触しないため、動力の伝達機能に悪影響を及ぼすもの
ではなく、むしろ、成形素材Wの材料が内歯1Hの側方
に向けて移動することによって、成形された内歯1Hの
歯面1a,1bの精度が正確にでるため、高品位の内歯
歯車W0を得ることができるものとな、高トルクの伝達
が可能となるとともに、回転駆動時の騒音発生を抑制す
ることができるものとなる。
【0014】また、この成形用金型F1の歯形Faは、
特に限定されるものではないが、本実施例のものにおい
ては、内歯1Hがカップ形状の内歯歯車W0の開口側近
傍にのみ形成されるように、外周面の一部(図5におい
て、下側部分)に成形されている。これにより、内歯1
Hをカップ形状の内歯歯車W0の開口側近傍にのみ形成
するようにすることができ、不必要な内歯1Hの成形を
行わなくてすむため、成形に余分な時間やコストがかか
らず、成形用金型及び製造工程を簡素化することができ
るとともに、使用成形素材の歩溜りを向上して、内歯歯
車W0の製造コストを低廉にできる。特に、板状成形素
材を用いる場合には、余肉の余裕のある板状成形素材の
外周部において内歯1Hを成形することとなり、成形さ
れた内歯1Hの強度及び精度を高めることができる利点
がある。
【0015】さらに、成形用金型F1は、特に限定され
るものではないが、内歯歯車W0の外周部1の基部2側
が小径に、先端側が大径となるように、異径に形成され
ている。
【0016】一方、挟持用部材F2は、成形用金型F1
との間で、成形素材Wの基部2の中心部を挟持し、これ
により、成形素材Wを、成形用金型F1及び挟持用部材
F2と共に同一軸上で回転可能に支持するもので、成形
用金型F1よりも小径に形成されている。なお、成形素
材Wを挟持する圧力は、成形用金型F1及び挟持用部材
F2を回転させて、成形素材Wに後述の成形ローラF3
にて冷間塑性加工を施す際に、成形素材Wが成形用金型
F1と挟持用部材F2の間で強固に支持される程度以上
に定められ、上述のサイズでは80〜100KN程度で
ある。
【0017】成形ローラF3は、成形用金型F1の外周
位置に、成形用金型F1及び挟持用部材F2の回転軸と
平行な回転軸を有するようにして1個又は複数個を回動
自在に配設して構成される。成形ローラF3を複数個配
設する場合、すべての成形ローラF3を、同形・同サイ
ズとし、成形用金型F1に対して放射方向に、等間隔に
なるよう配設するほか、形状やサイズの異なる成形ロー
ラF3を用いて、順次成形を行うようにすることもでき
る。そして、この成形ローラF3は、成形ローラF3を
成形用金型F1の軸心方向に移動させながら、成形素材
Wを冷間塑性加工によって内歯1Hを有するカップ形状
の内歯歯車W0に成形するものであるが、その際、成形
ローラF3を、成形用金型F1の外周形状に倣って移動
させるようにする。
【0018】次に、内歯歯車の成形工程について説明す
る。成形素材Wを挟持した状態で、成形用金型F1及び
挟持用部材F2を、例えば、600〜1000回転/分
にて回転しながら、成形ローラF3を、例えば、30K
Nの圧力で、成形素材Wを成形用金型F1の外周面に、
成形用金型F1の回転軸に対し直角方向に押圧しなが
ら、成形ローラF3を成形用金型F1の端部位置より、
例えば、0.2m/分程度の送り速度で、成形用金型F
1の基部位置に向けて移動させる。この時、成形ローラ
F3は、成形素材Wの回転に追従して回転するため、成
形ローラF3と成形素材Wの外周面の周速度はほぼ等し
くなる。この周速度は、300〜550m/分程度に設
定するのが適当である。この場合において、成形素材W
の外周形状を整えるために、成形ローラF3の加圧力等
は、CNC制御によりコントロールすることが望まし
い。
【0019】このように、成形用金型F1と挟持用部材
F2の間に挟持された成形素材Wの回転と成形ローラF
3の押圧、移動との組み合せにより、成形素材Wは、成
形用金型F1と加圧ローラF3の間で押圧されてカップ
状に連続的に冷間塑性加工される。この時、成形素材W
の材料の流れは、成形用金型F1の外周面の歯形Faの
形状に添うようにして内歯1Hが同時に形成されるが、
ダミー歯形Fcによって、成形素材Wの材料が、内歯1
Hの側方、すなわち、内歯1Hの両側の歯面1a,1b
に向けて確実に移動し、内歯1Hの歯面1a,1bに欠
け等が生じることなく、内歯1Hが高精度に成形される
ものとなる。成形時に発生する成形素材Wの材料の余肉
部分は、加圧ローラF3の送り方向に押し出される。
【0020】なお、冷間塑性加工時の発熱の防止と成形
ローラF3と成形素材W間の潤滑のため、冷間塑性加工
時、クーラントを所定圧にて吹き付けるようにすること
が望ましい。
【0021】このようにして、板状成形素材Wから冷間
塑性加工によって内歯歯車W0を高強度化を図りつつ成
形するが、成形用金型F1と挟持用部材F2の間での成
形素材Wの挟持力及び回転速度並びに成形ローラF3の
押圧力及び移動速度等は、成形素材Wの材質や成形する
内歯歯車W0の大きさ、形状等により適宣選定すること
ができる。
【0022】そして、この内歯歯車の成形法は、回転成
形であるため、内歯1Hの形成部においてメタルフロー
が壊れることがなく、内歯1Hの両側の歯面1a,1b
及び外周の寸法精度が優れるため、歯高を低くしても有
効歯高がとれ、内歯歯車W0の外径を小さく、小型化す
ることができる。
【0023】以上、本発明の内歯歯車の成形法につい
て、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実
施例に記載した構成に限定されるものではなく、例え
ば、成形用金型F1の歯形Faとして、成形素材Wに形
成される内歯1Hの1歯に対応する歯形形状の凹部Fb
の略中央位置に、2個の断面三角形状のダミー歯形Fc
を並列して突出形成するようにする等、その趣旨を逸脱
しない範囲において適宜その構成を変更することができ
るものである。
【0024】
【発明の効果】本発明の内歯歯車の成形法によれば、成
形用金型の成形素材に内歯を形成するための歯形形状の
凹部の略中央位置に、ダミー歯形を突出して形成し、成
形素材の塑性加工時に、成形素材の材料が内歯の側方に
向けて移動するようにしているので、冷間塑性加工によ
り発生する内部応力を以て成形素材の高強度化と、使用
成形素材の歩留まりの向上を図る利点を生かしながら、
成形素材の材料が内歯の側方に向けて移動することによ
って、成形された内歯の歯面精度を向上することがで
き、高品位の内歯歯車を得ることができる。
【0025】また、内歯をカップ形状の内歯歯車の開口
側近傍にのみ形成するようにすることにより、不必要な
内歯の成形を行わないため、成形に余分な時間やコスト
がかからず、成形用金型及び製造工程を簡素化すること
ができるとともに、使用成形素材の歩溜りを向上して、
内歯歯車の製造コストを低廉にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内歯歯車の成形法により成形された内
歯歯車の断面図である。
【図2】同内歯歯車の側面図である。
【図3】同内歯歯車の1歯のみを示す拡大説明図であ
る。
【図4】成形用金型の1歯のみを示す拡大説明図であ
る。
【図5】本発明の内歯歯車の成形法を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
F1 成形用金型 Fa 歯形 Fb 凹部 Fc ダミー歯形 F2 挟持用部材 F3 成形ローラ W 成形素材 W0 内歯歯車(成形品) 1 外周部 1H 内歯 1a,1b 歯面 1c 窪み部分 2 基部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外周面に歯形を有する成形用金型と挟持
    用部材間に挟持した成形素材を回転させながら、成形ロ
    ーラを成形用金型に沿って移動することにより、前記成
    形素材を内歯を有するカップ形状の内歯歯車に成形する
    内歯歯車の成形法において、前記成形用金型の成形素材
    に内歯を形成するための歯形形状の凹部の略中央位置
    に、ダミー歯形を突出して形成し、成形素材の塑性加工
    時に、成形素材の材料が内歯の側方に向けて移動するよ
    うにしたことを特徴とする内歯歯車の成形法。
  2. 【請求項2】 内歯をカップ形状の内歯歯車の開口側近
    傍にのみ形成するようにしたことを特徴とする請求項1
    記載の内歯歯車の成形法。
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