JPH01299737A - 歯車の製造方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、歯車の製造方法およびその装置に関する。

（従来の技術） 歯車の製造は、従来から歯切専用のホブ盤、フエロース
盤等の歯切盤を用いて切削加工により製造されているが
、この歯切盤によれば製品精度が高く、高品質の歯車を
得ることができる反面、量産に不適であり、勢い高価に
なるという問題があった。

そこで本件出願人は、歯切盤を用いることなく、量産に
適し、安価に歯車を得ることができる歯車の製造方法（
特開昭６１−４６３４１号公報参照）を既に提案した。

この製造方法は、内周面に歯型を有する成形用型と、こ
の型の内径よりや＼小なる外径を有する円環状素材の内
孔に圧入される加工棒とを用い、この加工棒は、最小径
部が前記素材の内孔に可及的密に嵌入し得る外径を有し
、最大径部が製品歯車の内孔径に相当する外径を有し、
これら最小径部から最大径部にかけていくつかの平行軸
部を持ち、各平行軸部間は軸線に対し２０°以下のテー
パー軸部で連設され、この最小径部から加工棒を成形用
型内の素材の内孔に挿入し、ついで加工棒を加圧するこ
とにより素材を段階的に拡張させ、素材の外周を成形用
型の歯型に圧入して歯車製品とするものである。

（発明が解決しようとする課題） しかして上記の方法によれば、歯車を量産するうえにお
いて非常に有効ではあるが、下記の問題点を生じる場合
がある。すなわち前記成形用型は、加工棒の最大径部が
貫通し得るだけの内径を与えておくことが必要になるこ
とから、加工初期段階においては素材の半径方向の肉厚
の略半幅程度が上紀加工棒通過孔内にはみ出しておかれ
ることになり、この状態で加工棒の最小径部から次第に
テーパー軸部、平行軸部の順に圧入されてゆくとき、素
材が外径方向（半径方向）へ伸延される前に素材の内孔
近傍の肉が下方へ押し出されて膨出し、これがために加
工棒の外径が増大するテーパー軸部、および平行軸部が
圧入されてゆくとき素材がその外径方向へ良好に伸延さ
れなくなり、成形用型の歯型のすべてに肉がゆきわたら
ず、欠損歯を生じやすいという問題を生じることが判明
した。

また、上記技術思想を内歯歯車の製造に転用することが
可能であるが、内歯歯車を製造するについても、円環状
素材を外周に歯型を有する成形用型に外嵌したのち、前
記加工棒の外周形状の雌型相当形状の加工棒を用いて素
材の外周を中心方向へ加圧変形させるとき、素材の外周
域が成形用型の受面から下方へ膨出して良好な縮径がで
きないという同様の問題を伴なう。

本発明はこれに鑑み、上記従来技術の問題点を一掃し、
成形用型の歯型に確実に圧入させることができ、欠損歯
を生じることのない歯車の製造方法および装置を提供す
ることを目的としてなされたものである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記従来技術が有する課題を解決するため、本願の第１
の発明は、内周面に歯型を有する成形用型と、この型の
内径よりや＼小なる外径を有する円環状素材の内孔に圧
入される加工棒とを用い、この加工棒は最小径部が前記
素材の内孔に嵌入し得る外径を有するとともに最大径部
が製品歯車の内孔径に相当する外径を有し、これら最大
径部から最小径部にかけていくつかのテーパー部を備え
、これらテーパー部は各テーパー部において位相を異に
する複数の突部により形成されており、加工棒を最小径
部から成形用型内の素材の内孔に挿入し、ついで加工棒
を加圧して圧入することにより前記突部により素材の周
方向所定範囲ずつを順次段階的に拡張させ、素材の外周
を成形用型の歯型内に圧入して歯車製品を得ることを特
徴とする歯車の製造方法およびその装置であり、第２の
発明は、外周面に歯型を有する成形用型と、この歯型の
外径よりやＮ大なる内径を有する円環状素材の外周が圧
入される加工棒とを用い、この加工棒は最大径部が前記
素材の外周に嵌合し得る内径を有するとともに最小径部
が製品歯車の外周径に相当する内径を有し、これら最小
径部から最大径部にかけていくつかのテーパー部を備え
、これらテーパー部は各テーパー部において位相を異に
する複数の突部により形成されており、加工棒を最大径
部から成形用型に嵌合する素材の外周に嵌合し、ついで
加工棒を加圧して圧入することにより前記容部により素
材の周方向所定範囲ずつを順次段階的に縮径させ、素材
の内周を成形用型の歯型内に圧入して内歯歯車製品を得
ることを特徴とする歯車の製造方法、およびその装置で
ある。

（作　用） 成形用型内に円環状素材を納めたうえ、その素材の内孔
に加工棒の先端を挿入し、次いでこの加工棒を加圧して
内孔内に圧入すると、最先のテーパー軸部で次第に拡径
させる際その周面に突出する複数の突部によりこれに対
応する箇所のみを拡張させ、次位のテーパー部が圧入さ
れる際にその突部により前記箇所とは異なる箇所を拡張
させるように順次テーパー部が圧入される度に異なる箇
所が個別に拡張される。したがって素材の全周をテーパ
ー部で一挙に拡張させることがないので、素材の肉が成
形用型の加工棒通過孔から下方へ圧出させる変形を与え
ることがなく、すべて歯型方向へ押出して良好な歯形の
成形ができる。

内歯歯車の製造の場合は、上記作用と全く逆の関係で行
なわれる。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説明する。

第１図乃至第１０図は外歯構造のの歯車を製造する場合
を示し、成形用型１は、第５図に示すようにその内周面
に、成形すべき歯車の歯型２が形成されており、この歯
型２の下部には円環状索材３の外周縁下面を支持する突
縁４を有し、この突縁４の内周は円形とされていて加工
棒通過孔５とされている。

上記素材３は、前記成形用型１の内径よりや〜小なる外
径を有する円環状のもので、歯型成形に要するに十分な
肉厚Ｔ（第６図参照）をもって内孔６を有している。

加工棒７は、第１図および第２図に示すように先端の最
小径部８が前記素材３の内孔６に可及的密に嵌入し得る
外径の円筒状とされ、最大径部９が製品歯車１０（第７
図）の内孔１０Ａの内径に相当する外径に形成されてい
て、これら最小径部８から最大径部９にかけて複数（図
では３つ）・の平行軸部１１，１２．１３を有し、最小
軸部８と平行軸部１１間、平行軸部１１．１２および１
２゜１３間にはテーパー部１４，１．５，１６．１７が
設けられている。

このテーパー部１４〜１７は、本発明においては周方向
に断続する複数の突部１８，１８・・・によって形成さ
れている。

図示の実施例では、第３図に第１図Ａ−Ａ断面を、第４
図に同Ｂ−Ｂ断面を示すように、直径方向対称２位置に
略４５°前後の角度領域を有する突部１８，１ｇ・・・
が形成され、これら突部１８゜１８・・・はその外面に
テーパー面部１９と平行面部２０が形成されており、こ
のテーパー面部１９のテーパー角は加工環７の軸線に対
し２０°以下（好ましくは８″前後）とされている。し
たがって突部１８，１８・・・の平行面部２０．２０・
・・の径差は半径において約０．　５ｍ／ｍ程度漸増す
るように形成されている。第５図において符号２１は、
素材３を成形用型１内に固定しておく押え部材である。

前記突部１８，１８・・・の設置数は、図示のように対
称２位置の４箇所とするほか、等角装置の３箇所、ある
いは６箇所等としてもよく、また外径の小さいテーパー
部では少なく、外径が大きいテーパー部側では多く設け
るようにしてもよい。さらに突部１８，１ｇ・・・を設
ける位相関係は、隣位のテーパー部を同位相とし、次位
のテーパー部とは前記と異なる位相とするようにするな
ど、加工素材、素材外径、歯型形状等に応じ適宜選択す
ることができる。

次に歯車の製造工程について説明する。

円環状素材３を成形用型１内に入れて突縁４上に置き、
押え部材２１により固定する。次いで素材３の内孔６に
加工環７の最小径部８を挿入しく第５図左半部図示）、
加工環７を図において下方へ油圧または機械的手段によ
り加圧すると、第１段目のテーパー部１４のテーパー面
部１９が内孔６に圧入されることによりテーパー部１４
の突部１８，１８・・・の存在する部分のみの内孔６が
拡張されてその突部１８，１８・・・に対応する索材３
の外周が歯型２内に膨出するように塑性変型する（第８
図（Ａ））。

このテーパー面部１９に続く平行面部２０が通過する間
に素材３の押出しが終り、次の第２段目のテーパー部１
５のテーパー面部１９が内孔６に圧入されると、前記第
１段目のテーパー部１４の突部１８，１８・・・により
拡張されなかった部位の素材３が外方へ拡張され、前記
と同様にして歯型２内に膨出変形する。こうして加工環
７の圧入が進むにつれ、第３段目、第４段目の順にテー
パー部１６．１７・・・が圧入されることにより第８図
（Ｂ）、　　（Ｃ）に示すように段階的に拡張が進み、
最大径部９が通過することにより第８図（Ｄ）のように
歯型２内に充満した状態に圧入される。

その後加工環７を引抜き、押え部材２１を外して成形さ
れた素材３を上方に引出せば、第７図示のような歯車製
品１０が得られる。

上記のようにして歯車製品１０が得られる過程は、前述
の第８図（Ａ）〜（Ｄ）のように歯元の而から次第に成
形され、徐々に歯先に至るので、歯車として最も重要な
歯の側面は歯型２にそって正確に成形される。歯先端部
はなりゆきであっても実用上支障をきたすことはない。

なお、上記歯先端部まで十分に成形加工されるようにす
るには、第９図に歯型２の１つを示すように歯先相当部
分に突条２Ａを形成しておき、この突条２Ａの両側に素
材が進入するようにすれば歯先にまで材料が行きわたっ
た歯を成形することができる。また第１０図に示すよう
に歯車の歯１０Ｂが一部に有しない欠歯歯車１０′を製
造する場合には、加工環７の断面形状を同図の欠歯歯車
１０′の内孔１０′Ａの形状のように真円とせず、歯１
０Ｂを形成する範囲のみを拡張し得るものとすればよい
。さらに歯車の歯形は、直線に限らず、はすば歯車であ
っても成形用型１から素材を回転させて抜き取ることが
できる形状であれば製造可能である。

第１１図は内歯歯車を製造する場合を示し、その加工環
７′は前記加工環７の雌型に相当する孔構造を有してい
る。

すなわちこの加工環７′は最大径部９′が素材３′の外
周に嵌入し得る内径を有するとともに最小径部８′が製
品歯車１０′の外周径に相当する内径を有し、これら最
小径部８′から最大径部９′にかけていくつかのテーパ
ー部１４’　。

１５’、１６’を備え、これらテーパー部は各テーパー
部において位相を異にする複数の突部１８’　、１８’
　・・・により形成されている。

成形用型１′は、外周面に内歯成形用の歯型２′が形成
されており、この歯型２′の下部には円環状素材３′の
内周縁下面を支持する受面４′を有し、この受面４′の
外周は円形とされていて製品歯車１０′の外径より僅か
小径とされている。

したがって成形用型１′に円環状素材３′を外嵌し、次
いで加工環７′を最大径部９′から素材３′の外周に嵌
合したのち加工環７′を加圧して圧入することにより前
記突部１ｇ’　、１８’　・・・により素材３′の周方
向所定範囲ずつを順次段階的に縮径させ、素材３′の内
周を成形用型１′の歯型２′内に圧入して内歯歯車製品
１０′を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、成形用型に円環
状素材を装填したのち加工環を押し込む一工程で歯車製
品を完成することができるので、従来の歯切盤による切
削加工に比し加工に要する時間が格段に短かくてすみ、
加工に用いる装置も成形用型と加工環、および加工環を
押圧する手段のみでよく、安価ですむ。また素材の加圧
は加工環に段階的に設けたテーパー部の複数の突部によ
り周方向を部分的に加圧して歯型に圧入させるので、加
工環の圧入時に素材が下方へ膨出変形することがなく、
歯型内に確実に圧入させて均一な歯を成形することがで
きる。さらに成形用型から抜き出し得る歯型形状であれ
ばどのような歯車であっても一工程で製造することがで
きるなど、量産に適し安価に歯車製品を得ることができ
る優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における外歯歯車の製造に用いる加工環
の一例を示す半部を断面とした正面図、第２図は同一部
の斜視図、第３図は第１図Ａ−Ａ線断面図、第４図は同
Ｂ−Ｂ線断面図、第５図は同加工の実施例を示すもので
、左半部が加工前、右半部が加工後の状態を示す断面図
、第６図は第１図のＣ−Ｃ線視断面図、第７図は第５図
示の加工により得た歯車製品の平面図、第８図（Ａ）〜
（Ｄ）は歯形の成形過程を示す説明図、第９図は成形用
型のｍ型の変形例を示す断面図、第１０図は歯車製品の
他の例を示す平面図、第１１図は内歯歯車を加工する場
合の実施例を示すもので、左半部が加工前、右半部が加
工後の状態を示す断面図、第１２図は内歯歯車製品の斜
視図である。 １．１′・・・成形用型、２．２’・・・歯型、３．３
′・・・素材、４．４′・・・突縁、７．７′川加工棒
、８，８′・・・最小径部、９，９′・・・最大径部、
１０．１０’　、１０’・・・歯車製品、１４．１４’
　。 １５．１５’　、１６．１６’　１７・・・テーパー部
、１８．１８’　・・・突部。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第１Ｉ図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内周面に歯型を有する成形用型と、この型の内径よ
   りやゝ小なる外径を有する円環状素材の内孔に圧入され
   る加工棒とを用い、この加工棒は最小径部が前記素材の
   内孔に嵌入し得る外径を有するとともに最大径部が製品
   歯車の内孔径に相当する外径を有し、これら最大径部か
   ら最小径部にかけていくつかのテーパー部を備え、これ
   らテーパー部は各テーパー部において位相を異にする複
   数の突部により形成されており、加工棒を最小径部から
   成形用型内の素材の内孔に挿入し、ついで加工棒を加圧
   して圧入することにより前記突部により素材の周方向所
   定範囲ずつを順次段階的に拡張させ、素材の外周を成形
   用型の歯型内に圧入して歯車製品を得ることを特徴とす
   る歯車の製造方法。 ２、外周面に歯型を有する成形用型と、この歯型の外径
   よりやゝ大なる内径を有する円環状素材の外周が圧入さ
   れる加工棒とからなり、この加工棒は最大径部が前記素
   材の外周に嵌合し得る内径を有するとともに最小径部が
   製品歯車の外周径に相当する内径を有し、これら最小径
   部から最大径部にかけていくつかのテーパー部を備え、
   これらテーパー部は各テーパー部において位相を異にす
   る複数の突部により形成されており、加工棒を最大径部
   から成形用型に嵌合する素材の外周に嵌合し、ついで加
   工棒を加圧して圧入することにより前記突部により素材
   の周方向所定範囲ずつを順次段階的に縮径させ、素材の
   内周を成形用型の歯型内に圧入して内歯歯車製品を得る
   ことを特徴とする歯車の製造方法。 ３、内周面に歯型を有する成形用型と、この型の内径よ
   りやゝ小なる外径を有する円環状素材の内孔に圧入され
   る加工棒とからなり、この加工棒は最小径部が前記素材
   の内孔に嵌入し得る外径を有するとともに最大径部が製
   品歯車の内孔径に相当する外径を有し、これら最大径部
   から最小径部にかけていくつかのテーパー部を備え、こ
   れらテーパー部は各テーパー部において位相を異にする
   複数の突部により形成されてなり、加工棒を最小径部か
   ら成形用型内の素材の内孔に挿入し、ついで加工棒を加
   圧して圧入することにより前記突部により素材の周方向
   所定範囲ずつを順次段階的に拡張させ、素材の外周を成
   形用型の歯型内に圧入して歯車製品を得るようにしたこ
   とを特徴とする歯車の製造装置。 ４、外周面に歯型を有する成形用型と、この歯型の外径
   よりやゝ大なる内径を有する円環状素材の外周が圧入さ
   れる加工棒とからなり、この加工棒は最大径部が前記素
   材の外周に嵌合し得る内径を有するとともに最小径部が
   製品歯車の外周径に相当する内径を有し、これら最小径
   部から最大径部にかけていくつかのテーパー部を備え、
   これらテーパー部は各テーパー部において位相を異にす
   る複数の突部により形成されてなり、加工棒を最大径部
   から成形用型に嵌合する素材の外周に嵌合し、ついで加
   工棒を加圧して圧入することにより前記突部により素材
   の周方向所定範囲ずつを順次段階的に縮径させ、素材の
   内周を成形用型の歯型内に圧入して内歯歯車製品を得る
   ことを特徴とする歯車の製造方法。 ５、前記テーパー部のテーパー角が加工棒の軸線に対し
   ２０°以下である特許請求の範囲第２項または第４項に
   記載の歯車の製造装置。