JPH0452042A - ヘリカルギアの塑性加工装置 - 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】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、ヘリカルギアの塑性加工装置に係わり、特に
、金属素材を金型内にパンチにより順次押し込み、−回
の全型内通過でヘリカルギアを押し出し形成するヘリカ
ルギアの塑性加工装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、捩じれ歯を有するヘリカルギアを押し出し加工に
より塑性成形する装置としては、例えば、米国特許筒３
，６０５，４７５号明細書および同第３，９１０，０９
１号明細書等に開示されるものが知られている。

しかしながら、このような従来の装置では、リードギャ
ップの発生およびこれによる金型と素材との焼き付き、
かじり等の発生があり、また、ヘリカルギアの工業的量
産に適していないという問題があった。

そこで、このような問題を解決したヘリカルギアの塑性
加工装置として、本出願人は、先に、特願昭６２−１８
０６８７号としてヘリカルギアの塑性加工装置を出願し
た。

このヘリカルギアの塑性加工装置は、中心穴を有する金
属素材が挿入される外形拘束用コンテナと、このコンテ
ナの下方に位置して円周方向に相対回転可能に配置され
たダイと、前記コンテナとダイ内の中心軸線上に配置し
たマンドレルと、このマンドレルと前記コンテナおよび
ダイ間の隙間内に前記金属素材を順次押し込むパンチと
を備え、前記ダイの内壁には、その上端部内面から素材
押し出し方向に行くにしたがいヘリカルギア歯形に変化
する形状のアプローチ歯形を有するアプローチ部および
これに連設するヘリカルギア歯形の完成歯形部を形成し
、前記マンドレルのコンテナ側には、金属素材を拡径し
てヘリカルギア成形に必要な断面積を設定する拡径部を
形成するとともに、前記ダイのアプローチ部に対向して
素材外周部がアプローチ部により次第にヘリカルギア歯
形に流動変形される過程での実質的外形縮小量があって
も素材の水平断面積が一定となるように素材内径を縮小
変形させる内径成形部を形成し、さらに前記ダイの完成
歯形部に対向して成形品の内径を正規寸法に設定する円
柱部を形成してなるものである。

そして、このヘリカルギアの塑性加工装置によれば、第
９図および第１０図に示すように、ダイ１１のマウス部
１３においてマウス径ＤＩとマンドレル１５最大径部１
７とによって形成される空間の水平断面積と、アプロー
チ部１９の各階層においてアプローチ部１９とマンドレ
ル１５の内径成形部２１とによって形成される水平断面
積が、最終的に得られるヘリカルギアの断面積とほぼ同
一であることにより、アプローチ部１９から完成歯形部
２３を含むどの階層においても素材とダイ２３のリード
が一定に保持され、これにより、リードギャップの発生
およびこれによるダイ１１と素材との焼き付き、かじり
等の発生を有効に防止し、また、ヘリカルギアの工業的
量産を可能にすることができる。

なお、図においてＤは、完成歯形の歯先径を示しており
、また、符号２５はコンテナを示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような従来のヘリカルギアの塑性加
工装置では、設計製作上は、ダイ１１およびマンドレル
１５の各寸法が設計値とほぼ同一に設定され、マンドレ
ル１５とダイ１１との間隙が、空間としては同一の水平
断面積を有していても、第１１図に示すように、ダイ１
１のアプローチ部１９に形成されるアプローチ歯形２７
の歯先形成部２９に素材３１が完全に充填されず残余空
間３３が形成されてしまうという問題があった。

このように残余空間３３が形成されると、素材３１とし
ては、水平断面積が減少し、すなわち、軸方向に伸展し
、かつまた、この残余空間３３に、素材３１を最終的に
充填するのにも、多大な自己発生的カウンター圧力が必
要になり、最終的に完全に充填するためには、摩擦抵抗
により自己発生的カウンター圧力を発生させる完成歯形
部２３に、過大な長さが要求されることになる。

なお、この残余空間３３は、実設計製作上、アプローチ
部１９を、例えば、０．５〜１．０肛毎に１０階層程度
に分割し、いかなる階層間においても水平断面積が増大
することを避ける方向で、有効桁数を３桁程度で数値処
理した結果発生する各階層における１〜２％の実質断面
減少率が存在しても、その変形抵抗による側方応力によ
って素材３１が充填されるものではないことが本発明者
によって確認されている。

本発明は、かかる従来の問題を解決するためになされた
もので、アプローチ部において残余空間が発生しても、
素材断面積をヘリカルギアの最終歯形断面積とほぼ同一
の値に常に維持することのできるヘリカルギアの塑性加
工装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するだめの手段］ 請求項１のヘリカルギアの塑性加工装置は、中心穴を有
する金属素材が挿入される外形拘束用コンテナと、この
コンテナの下方に位置して円周方向に相対回転可能に配
置されたダイと、前記コンテナとダイ内の中心軸線上に
配置したマンドレルと、このマンドレルと前記コンテナ
およびダイ間の隙間内に前記金属素材を順次押し込むパ
ンチとを備え、前記ダイの内壁には、その上端部内面か
ら素材押し出し方向に行くにしたがいヘリカルギア歯形
に変化する形状のアプローチ歯形を有するアプローチ部
およびこれに連設するヘリカルギア歯形の完成歯形部を
形成し、前記マンドレルのコンテナ側には、金属素材を
拡径してヘリカルギア成形に必要な断面積を設定する拡
径部を形成するとともに、前記ダイのアプローチ部に対
向して素材外周部がアプローチ部により次第にヘリカル
ギア歯形に流動変形される過程での実質的外形縮小量が
あっても素材の水平断面積が一定となるように素材内径
を縮小変形させる内径成形部を形成し、さらに前記ダイ
の完成歯形部に対向して成形品の内径を正規寸法に設定
する円柱部を形成してなるヘリカルギアの塑性加工装置
において、前記ダイのアプローチ部に形成されるアプロ
ーチ歯形の歯先形成部に、この歯先形成部に素材が完全
に充填されず残余空間が形成されてしまうことを補うた
めの補填空間を形成したものである。

請求項２のヘリカルギアの塑性加工装置は、請求項１に
おいて、補填空間は、アプローチ歯形の歯先形成部の谷
径を径方向に拡大することにより形成され、その溝底径
を、完成歯形歯先径より大とされているものである。

請求項３のヘリカルギアの塑性加工装置は、請求項２に
おいて、溝底径と完成歯形歯先径との径差が０．５モジ
ュール以内であるものである。

請求項４のヘリカルギアの塑性加工装置は、請求項１に
おいて、補填空間は、アプローチ歯形の歯先形成部を、
隣接するアプローチ歯形方向に向けて拡大することによ
り形成されているものである。

〔作　用〕

請求項１のヘリカルギアの塑性加工装置では、ダイのア
プローチ部に形成されるアプローチ歯形の歯先形成部に
、この歯先形成部に素材が完全に充填されず残余空間が
形成されてしまうことを補うための補填空間を形成した
ので、アプローチ部における素材の押し出し時には、補
填空間に素材が流れ、アプローチ部における素材断面積
がヘリカルギアの最終歯形断面積とほぼ同一の値に常に
維持される。そして、補填空間に流れた素材は、完成歯
形部において残余空間に充填されることになる。

請求項２のヘリカルギアの塑性加工装置では、補填空間
が、アプローチ歯形の歯先形成部の谷径を径方向に拡大
することにより形成され、かつ、その溝底径が、完成歯
形歯先径より大とされる。

請求項３のヘリカルギアの塑性加工装置では、溝底径と
完成歯形歯先径との径差が０．５モジュール以内とされ
る。

請求項４のヘリカルギアの塑性加工装置では、補填空間
が、アプローチ歯形の歯先形成部を、隣接するアプロー
チ歯形方向に向けて拡大することにより形成される。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を図面を用いて説明する。

第１図および第２図は、第３図のヘリカルギアの塑性加
工装置のダイの詳細を示しており、第３図は、本発明の
ヘリカルギアの塑性加工装置の一実施例を示している。

第３図において符号４１は、中心穴４３を有する金属の
素材４５が挿入される外形拘束用のコンテナを示してい
る。

このコンテナ４１の下方には、コンテナ４１に対して円
周方向に相対回転可能にダイ４７が配置されている。

コンテナ４１とダイ４７内の中心軸線上には、マンドレ
ル４９が配置されている。

コンテナ４１の上方には、マンドレル４９とコンテナ４
１およびダイ４７間の隙間内に金属素材４５を順次押し
込むパンチ５１が配置されている。

ダイ４７の内壁には、第１図および第２図に示すように
、その上端部内面から素材４５押し出し方向に行くにし
たがいヘリカルギア歯形に変化する形状のアプローチ歯
形５３を有するアプローチ部５５が形成されている。

そして、このアプローチ部５５に連設してヘリカルギア
歯形の完成歯形部５７が形成されている。

一方、マンドレル４９のコンテナ４１側には、第３図に
示したように、金属素材４５を拡径してヘリカルギア成
形に必要な断面積を設定する拡径部５９が形成されてい
る。

また、マンドレル４９におけるダイ４７のアプローチ部
５５に対向する位置には、素材４５外周部がアプローチ
部５５により次第にヘリカルギア歯形に流動変形される
過程での実質的外形縮小量があっても素材４５の水平断
面積が一定となるように素材４５内径を縮小変形させる
内径成形部６１が形成されている。

さらに、マンドレル４９には、ダイ４７の完成歯形部５
７に対向して成形品の内径を正規寸法に設定する円柱部
６３が形成されている。

なお、第３図において、符号６５は、スライダを示して
おり、このスライダ６５には、ホルダ６７を介してパン
チ５１が円周方向に回転可能に支持されている。

また、符号６９は、ボルスタを示しており、このボルス
タ６９には、受台７１が固定され、また、複数のガイド
ロッド７３の下端が固定されている。

このガイドロッド７３には、支持プレート７５が上下動
自在に支持され、支持プレート７５は、圧縮ばね７７に
より上方に向けて付勢されている。

支持プレート７５には、ポルト７９によりホルダ８１が
固定され、このホルダ８１には、コンテナ４１およびダ
イ４７のフランジ部８３．８５が回転可能に支持されて
いる。

しかして、この実施例では、第１図、第２図および第４
図に示すように、ダイ４７のアプローチ部５５に形成さ
れるアプローチ歯形５３の歯先形成部８７には、この歯
先形成部８７に素材４５が完全に充填されず残余空間が
形成されてしまうことを補うための補填空間８９が形成
されている。

この補填空間８９は、アプローチ歯形５３の歯先形成部
８７の谷径を径方向に拡大することにより形成され、そ
の溝底径Ｄ０を、完成歯形歯先径りより大とされている
。

そして、この実施例では、溝底径Ｄ０と完成歯形歯先径
りとの径差が０．５モジユールとされている。

以上のように構成されたヘリカルギアの塑性加工装置で
は、コンテナ４１とマンドレル４９との間に素材４５を
収容した後、スライダ６５を下降させ、パンチ５１によ
り、素材４５をダイ４７のアプローチ部５５および完成
歯形部５７に向けて前方押し出しすることにより所定形
状のヘリカルギア９１が形成される。

そして、以上のように構成されたヘリカルギアの塑性加
工装置では、ダイ４７のマウス部９３のマウス径とマン
ドレル４９最大径部９５とによって形成される空間の水
平断面積と、アプローチ部５５の各階層においてアプロ
ーチ部５５とマンドレル４９の内径成形部６１とによっ
て形成される水平断面積が、最終的に得られるヘリカル
ギアの断面積とほぼ同一であることにより、アプローチ
部５５から完成歯形部５７を含むどの階層においても素
材４５とダイ４７のリードが一定に保持され、これによ
り、リードギャップの発生およびこれによるダイ４７と
素材４５との焼き付き、かしり等の発生を有効に防止し
、また、ヘリカルギアの工業的量産を可能にすることが
できる。

しかして、以上のように構成されたヘリカルギアの塑性
加工装置では、ダイ４７のアプローチ部５５に形成され
るアプローチ歯形５３の歯先形成部８７に、この歯先形
成部８７に素材４５が完全に充填されず残余空間が形成
されてしまうことを補うための補填空間８９を形成した
ので、アプローチ部５５における素材４５の押し出し時
には、第４図に示したように、補填空間８９に素材Ａが
流れることになり、アプローチ部５５において残余空間
Ｂが発生しても、素材４５断面積をヘリカルギアの最終
歯形断面積とほぼ同一の値に常に維持することができる
。

そして、補填空間８９に流れた素材Ａは、完成歯形部５
７において残余空間Ｂに充填されることになるため、非
常に精度の高いヘリカルギアを得ることができる。

また以上のように構成されたヘリカルギアの塑性加工装
置では、補填空間８９を、アプローチ歯形５３の歯先形
成部８７の谷径を径方向に拡大することにより形成し、
かつ、その溝底径Ｄ０を、完成歯形歯先径りより大とし
たので、補填空間８９への素材４５の流れが円滑となり
、また、補填空間８９の形成が非常に容易となる。

さらに、以上のように構成されたヘリカルギアの塑性加
工装置では、溝底径り。と完成歯形歯先径りとの径差を
０．５モジユールとしたので、補填空間８９の形成によ
りダイ４７の剛性が低下することを有効に防止できる。

なお、第４図に示した素材Ａと残余空間Ｂとをバランス
させるための溝底径Ｄ０と完成歯形歯先径りとの径差は
、実験により０．５モジュール程度あれば充分であるこ
とが確認されたが、これより大きく設定しても、実質的
には、素材Ａが増大することはなく、不都合が発生しな
いことが実験により確認されている。

第５図および第６図は、本発明のヘリカルギアの塑性加
工装置の他の実施例を示すもので、この実施例では、補
填空間８９を形成するアプローチ歯形５３の歯先形成部
８７の溝底径り。が、ダイ４７の上端面まで延在開放さ
れている。

以上のように構成されたヘリカルギアの塑性加工装置に
おいても第１図に示した実施例とほぼ同様の効果を得る
ことができるが、この実施例では、補填空間８９をダイ
４７の上端面まで延在したので、ダイ４７の製作を非常
に容易なものにすることが可能となる。

第７図は、本発明のヘリカルギアの塑性加工装置の他の
実施例を示すもので、この実施例では、補填空間８９を
形成するアプローチ歯形５３の歯先形成部８７の溝底径
Ｄ０が、アプローチ部５５から下方に向けて距離りだけ
延在されている。

以上のように構成されたヘリカルギアの塑性加工装置に
おいても第１図に示した実施例とほぼ同様の効果を得る
ことができる。

第８図は、本発明のヘリカルギアの塑性加工装置の他の
実施例を示すもので、この実施例では、補填空間９７が
、アプローチ歯形５３の歯先形成部８７を、隣接するア
プローチ歯形５３方向に向けて拡大することにより形成
されている。

以上のように構成されたヘリカルギアの塑性加工装置に
おいても第１図に示した実施例とほぼ同様の効果を得る
ことができるが、この実施例では、ダイの外形が拡大す
るのを防止できる。なお、この実施例の場合には、ダイ
の製作が困難になるため、製造上の問題を考慮した場合
には、第６図に示した実施例のように製作することが好
ましい。

〔発明の効果］ 以上述べたように、請求項１のヘリカルギアの塑性加工
装置では、ダイのアプローチ部に形成されるアプローチ
歯形の歯先形成部に、この歯先形成部に素材が完全に充
填されず残余空間が形成されてしまうことを補うための
補填空間を形成したので、アプローチ部における素材の
押し出し時には、補填空間に素材が流れることになり、
アプローチ部において残余空間が発生しても、素材断面
積をヘリカルギアの最終歯形断面積とほぼ同一の値に常
に維持することができる。

そして、補填空間に流れた素材は、完成歯形部において
残余空間に充填されることになるため、非常に精度の高
いヘリカルギアを得ることができる。

請求項２のヘリカルギアの塑性加工装置では、補填空間
を、アプローチ歯形の歯先形成部の谷径を径方向に拡大
することにより形成し、かつ、その溝底径を、完成歯形
歯先径より大としたので、補填空間への素材の流れが円
滑となり、また、補填空間の形成が非常に容易となる。

請求項３のヘリカルギアの塑性加工装置では、溝底径と
完成歯形歯先径との径差を０．５モジュール以内とした
ので、補填空間の形成によりダイの剛性が低下すること
を有効に防止できる。

請求項４のヘリカルギアの塑性加工装置では、補填空間
を、アプローチ歯形の歯先形成部を、隣接するアプロー
チ歯形方向に向けて拡大することにより形成したので、
ダイの外形が拡大するのを防止できるという利点がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は第３図のダイの詳細を示す縦断面図である。 第２図は第１図のダイの詳細を示す上面図である。 第３図は本発明のヘリカルギアの塑性加工装置の一実施
例を示す縦断面図である。 第４図はダイに形成される補填空間の詳細を説明するた
めの説明図である。 第５図は本発明のヘリカルギアの塑性加工装置の他の実
施例のダイを示す縦断面図である。 第６図は第５図のダイの上面図である。 第７図は本発明のヘリカルギアの塑性加工装置のさらに
他の実施例のダイを示す縦断面図である。 第８図は本発明のヘリカルギアの塑性加工装置のさらに
他の実施例のダイを示す説明図である。 第９図は従来のヘリカルギアの塑性加工装置のダイおよ
びマンドレルを示す縦断面図である。 第１０図は第９図の上面図である。 第１１図はダイに形成される残余空間の詳細を説明する
ための説明図である。 〔主要な部分の符号の説明〕 ４１・・・コンテナ ４５・・・素材 ４７・　・　・ダイ ４９・・・マンドレル ５１・・・パンチ ５３・・・アプローチ歯形 ５５・・・アプローチ部 ・完成歯形部 ・拡径部 ・内径成形部 ・円柱部 ・歯先形成部 ・補填空間。 第 図 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心穴を有する金属素材が挿入される外形拘束用
   コンテナと、このコンテナの下方に位置して円周方向に
   相対回転可能に配置されたダイと、前記コンテナとダイ
   内の中心軸線上に配置したマンドレルと、このマンドレ
   ルと前記コンテナおよびダイ間の隙間内に前記金属素材
   を順次押し込むパンチとを備え、前記ダイの内壁には、
   その上端部内面から素材押し出し方向に行くにしたがい
   ヘリカルギア歯形に変化する形状のアプローチ歯形を有
   するアプローチ部およびこれに連設するヘリカルギア歯
   形の完成歯形部を形成し、前記マンドレルのコンテナ側
   には、金属素材を拡径してヘリカルギア成形に必要な断
   面積を設定する拡径部を形成するとともに、前記ダイの
   アプローチ部に対向して素材外周部がアプローチ部によ
   り次第にヘリカルギア歯形に流動変形される過程での実
   質的外形縮小量があっても素材の水平断面積が一定とな
   るように素材内径を縮小変形させる内径成形部を形成し
   、さらに前記ダイの完成歯形部に対向して成形品の内径
   を正規寸法に設定する円柱部を形成してなるヘリカルギ
   アの塑性加工装置において、前記ダイのアプローチ部に
   形成されるアプローチ歯形の歯先形成部に、この歯先形
   成部に素材が完全に充填されず残余空間が形成されてし
   まうことを補うための補填空間を形成したことを特徴と
   するヘリカルギアの塑性加工装置。
2. （２）補填空間は、アプローチ歯形の歯先形成部の谷径
   を径方向に拡大することにより形成され、その溝底径を
   、完成歯形歯先径より大とされていることを特徴とする
   請求項１記載のヘリカルギアの塑性加工装置。
3. （３）溝底径と完成歯形歯先径との径差が０．５モジュ
   ール以内であることを特徴とする請求項２記載のヘリカ
   ルギアの塑性加工装置。
4. （４）補填空間は、アプローチ歯形の歯先形成部を、隣
   接するアプローチ歯形方向に向けて拡大することにより
   形成されていることを特徴とする請求項１記載のヘリカ
   ルギアの塑性加工装置。