JPH0491842A - ディファレンシャルピニオンの塑性加工方法 - 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、差動装置に使用されるディファレンシャルピ
ニオンを冷間状態で塑性加工するディファレンシャルピ
ニオンの塑性加工方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、自動車１　トラクタ等の自走車両の差動装置に
は、ディファレンシャルピニオンが多用されている。

従来、−ＩＩに、このようなディファレンシャルピニオ
ンは、鍛造等で所定形状に成形され、中央に貫通孔の形
成された素材に、歯切り加工を施し、切削等により端面
および貫通孔を仕↓４げ加工して製造されている。

一方、近時、生産性向ｊ７の面から、ディファレンシャ
ルピニオンを塑性加工により製造することが行なわれて
おり、塑性前］により成形するノブ法としては、例えば
、第１１図に示すように、塑性加工すべきディファレン
シャルピニオンの歯形形状に対応する歯形空間１１が、
その大径端部１３がバンチ１５側となるように刻設され
るダイ１７内に素材１９を投入した後、この素材１９を
、−１゜部からバンチ１５により圧縮して、素材１９を
、その軸長方向あるいは径方向に押し付けて塑性変形さ
せ、所定のディファレンシャルピニオンヲ成形すること
が行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のディファレンシャルピ
ニオンの塑性加工方法では、主に、以下述べる第１から
第５の問題がある。

すなわち、第１の問題は、上述した方法では、素材１９
がダイ１７の歯底部２１から、図の矢符２３方向に流れ
、かつ、その途中では、歯形２５の小径端部２７により
閉鎖されるため、歯形２５の角部に空間２９．３１が生
じ、この部に、潤滑剤およびスケールが残留し、精度の
高い成形品を得ることが困難になるという問題である。

第２の問題は、］二述し７た方法では、歯形２５の角部
の空間２９．３］の付近Ｃコは、圧造の最終段階で、よ
うやく素材１９が到達するためＱこ、この角部の空間２
９．３１付近のダイ１７と素材１０との接合部の応力が
、他の部分の応力に比較し２で極めて低く、成形品を取
り出し７た時のスプリングバンクにより、部分的にバラ
ツキが伴じ、金型の精度を、成形品の精度に転写するこ
とが困難になるという問題である。

第３の問題は、上述した方法では、バンチ１５とダイ１
７との間に、環状の余肉部；３３が発生し７、この余肉
部３３を残ずことがディファレンシャルピニオンの機能
１許されない時には、後に、この余肉部３３を切削加圧
等により除去する必要があり、材料の歩留まりが悪くな
るのみではなく、断続切削により切削バイトの寿命が短
くなり、かつ、パリが発生するため、相手の差動歯車と
の干渉を避けるために、このハリを除去する必要がある
という問題である。

第４の問題は、上述した方法では、ディファレンシャル
ピニオンの歯形２５を形成するダイ１７の歯形部分が、
ダイ１７の開放端側に向けて形成されるため、歯形部分
の補強を充分に行なうことが困難となり、ダイ１７の歯
形２５の部分が破損し易いという問題である。

第５の問題は、上述した方法においては、後に、中央に
シャフト挿通用の貫通孔を機械加］等により形成する必
要があるため、この貫通孔を同時に形成する場合には、
例えば、第１２図に示すように、リング状の素材３５の
中央の貫通孔３７に、マンドレル３９を挿入した状態で
、成形を行なうが、この時に、素材が図の矢符４１のよ
うに流動するため、特に応力が低くなる歯先部に相当す
る貫通孔３７に、空間４３が発生し、また、加圧最終段
階で、この空間４３が潰れ材料が重なるような欠陥が発
生する虞があるという問題である。

上述した第３の問題、すなわち、バンチ１５とダイ１７
との間に環状の余肉部３３が形成されるという問題を解
決する方法としては、例えば、第１３図に示すように、
閉塞プレート４５を用いて閉塞鍛造する方法が知られて
いるが１．この方法では、素材４７の流動状態が、上述
した第１３図の方法とほぼ同様であるため、１＝述した
第１および第２の問題が依然として残り、また、その型
構造から、第４の問題の発生も免れない。さらに、この
方法により、同時に貫通孔３７を成形しようとする時に
は、上述した第５の問題が発生し７、この問題を解決す
るためには、例えば、バンチ４９およびカウンターバン
チ５１に突起部５３．５５を形成し、窩みを入れる程度
が限界である。

−力、第１４図に示すように、ダイ部５７の上部に、ダ
イ部５７の歯形空間の大径端部の外径と同等若しくは若
干大きい円筒状のコンテナ部６５を有する金型のコンテ
ナ部６５に、コンテナ部６５の内径より若干小さい外径
を有する素材６７４投入した後、この素材６７を、バン
チ６９により、ダイ部５７側に前方押出し加工する方法
が知られているが、この方法では１．バンチ〔３１〕と
ダイ部５７との間に環状の押し残り部７１が発生し、上
述した第３の問題が発生する。

本発明は、かかる従来の問題を解決づるためＣごなされ
たちのＣ１従来より大幅に成形精度を向１−することが
できるとどもに、余肉部の発生をなくし１、また１、ダ
イの歯形部分の強度を向上することのできるディファレ
ンシャルピニオンの塑性加１方法を提供することを［］
的とする。

有する金型の前記コンテナ部の歯形空間に、中心に貫通
孔が形成され、コンテナ部の歯形空間の歯先径より小さ
く、歯元径より大きい歯先径を有し、かつ、コンテナ部
の歯形空間に挿入可能なほぼ平歯車状の外径形状を有す
る平歯車状素材を投入した後、この平歯車状素材を、そ
の中心に形成される前記貫通孔にマンドレルを挿通した
状態で、前記コンテナ部の歯形空間に嵌合するバンチに
より、ダイ部側に前方押出し加Ｊするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のディファレンシャルピニオンの塑性加工方法は
、中心に貫通孔の形成されるディファレンシャルピニオ
ンを塑性加工により形成するためのディファレンシャル
ピニオンの塑性加工方法にオイて、望性加■Ｊべきディ
ファレンシャルピニオンの歯形形状に対応する歯形空間
がその大径端部がバンチ側となるように刻設されるダイ
部と、このダイ部の歯形空間の大径端部に連続するほぼ
平歯車状の歯形空間の形成される：７ンう゛す部とを〔
作　用］ 本発明のディファレンシャルピニオンのｆｆｉ　性別］
Ｉ力法では、コンテナ部の歯形空間に平歯車状素材を投
入した後、平歯車状素材の中心に形成される貫通孔にマ
ンドレルを挿通した状態で、コンテナ部の歯形空間に嵌
合するバンチをダイ部側Ｇこ押圧すると、平歯車状素材
が、ダイ部の歯形空間の大径端部側から順次充満され、
また、平歯車状素材において大きな歯形に形成されてい
た部分が、ダイ部において、１頑次軸長力向に展伸しな
がら小さな歯形に変形されて行くことζごなる。

そし２て、本発明方法では、平歯車状素材の中心に形成
される貫通孔にマンドレルを挿通しまた状態で、前方押
出し加］二を行なうようにしたので、ダイ部の歯形空間
の大径端部から小径端部に向けて、マンドレルの占める
面積割合が順次大きくなるため、小径端部側に向けて素
材の面積減少率がより大きくなり、素材の流れが良好に
なる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を図面を用いて説明する。

第１関および第２図は、本発明のディファレンシャルピ
ニオンの塑性加工方法の一実施例に使用されるディファ
レンシャルピニオンの塑性加工装置をｉずもので、図に
おいて符号７３は、ダイ部７５とコンテナ部７７とを有
する金型を示している。

ダイ部７５には、塑性加工すべきディファレンシャルピ
ニオンの歯形形状に対応する歯形７９の刻設される歯形
空間８１が、その大径端部８３が」方となるように刻設
されている。

また、コンテナ部７７には、ダイ部７５の歯形空間８１
の大径端部８３に連続する平歯車状の歯形空間８５が形
成されている。

図において符号８７は、バンチを示しており、このバン
チ８７には、コンテナ部７７の歯形空間８１に嵌合する
形状の歯形８９が形成されている。

そして、この実施例では、バンチ８７の中央乙ごは、は
ぼストレート状のマンドレル９１が挿通され、金型の中
央には、ノックアウトビン９３が配置されている。

以トのように構成されたディファレンシャルピニオンの
塑性加工装置を使用して、本発明方法の一実施例が以下
述べるようにして行なわれる。

すなわち、本発明方法では、先ず、金型７３のコンテナ
部７７の歯形空間８５に、平歯車状素材９５が投入され
る。

この平歯車状素材９５は、第３回および第４図に示すよ
うに、コンテナ部７７の歯形空間８５の歯先径へより小
さく、歯元径Ｂより大きい歯先径Ｃを有し、かつ、コン
テナ部７７の歯形空間８　Ｌ）に挿入可能な平歯車状の
外径形状を有し７ている。

この実施例では、平歯車状素材９５の歯先径Ｃは、コン
テナ部７７の歯形空間８５の歯先径への０．９倍以七と
され、また、平歯車状素材９５の中心には、はぼストレ
ート状の貫通孔９７が形成されている。

この後、本発明方法では、平歯車状素材９５Ｑ）貫通孔
９７にマンドレル９１が挿通され、この状態で、コンテ
ナ部７７の歯形空間８５に嵌合するバンチ８７が、ダイ
部７５側に移動され、前方押出し加工することにより、
所定のディファレンシャルピニオンが成形され、この後
、ノックアウトビン９３の上昇により、成形品が取り出
される。

しかして、以上述べたように、本発明のディファレンシ
ャルピニオンの塑性加］一方法では、望外加工すべきデ
ィファレンシャルピニオンの歯形形状に対応する歯形空
間８１がその大径端部８３がバンチ８７側となるように
刻設されるダイ部７５と、このダイ部７５の歯形空間８
１の大径端部８３に連続３る平歯車状の歯形空間ε３５
の形成される二ｌンテナ部７７とを有する金型７３のＥ
ンテナ部７７の歯形空間８５に、中心に貫通孔９７が形
成され、コンテナ部７７の歯形空間８５の歯先径Ａより
小さく、歯元径Ｂより人さい歯先径Ｃを有し、かつ、コ
ンテラ部７７の歯形空間８５乙こ挿入可能な平歯車状の
外径形状を有する４′−歯車状素＋１９５を投入した後
、平歯車状素材９５の貫通孔９７にマンドレル９１を挿
通し７だ状態で、この平歯車状素材９５を、コンテナ部
７７の歯形空間８５に嵌合するバンチ８７により、ダイ
部７５側に前方押出し加工するようにしたので、従来よ
り大幅に成形精度を向上することができるとともに、余
肉部の全件をなくし、また、ダイの歯形部分の強度を向
」、することができる。

すなわち、本発明のディファレンシャルピニオンの梨性
加圧方法では、コンテナ部７７の歯形空間８５に平歯車
状素材９５を投入した後、コンサナ部７７の歯形空間８
５に嵌合するバンチ８７をダイ部７５側に押圧すると、
平歯車状素材１］５が、ダイ部７５の歯形空間８１の大
径端部８３側から１＠次充満されるため、従来の第１の
問題である、歯形の角部に空間が生じ、この部に、潤滑
剤およびスケールが残留することが無くなり、精度の高
い成形品を得ることが可能となる。

また、本発明方法では、平歯車状素材９５において大き
な歯形に形成されていた部分が、ダイ部７５において、
順次軸長方向に展伸しながら小さな歯形に変形されて行
くこと番こなるため、型と素材との間の接触応力が順次
高まり、応力のアンバランスが無くなり、従来の第２の
問題である、成形品を取り出した時のスプリングバック
により、部分的にバラツキが生じることが極めて少なく
なり、金型７３の精度を、成形品の精度に確実に転写す
ることが可能となる。

さらに、本発明方法では、型構造より、押し残し形状は
、平歯車状となるため、従来の第３の問題である、環状
の余肉部が全件することが無くなり、材料の歩留まりを
向上することが可能となる。

さらに、また、本発明方法では、ダイ部７５が金型７３
の中央に形成されるため、ダイ部７５の歯形部分の補強
を充分に行なうことが可能となり、ダイの歯形部分の破
損を低減することができる。

また、本発明方法では、平歯車状素材９５が前方押出し
２加工力式により塑性力Ｌ■−”されるため、平歯車状
素材１］５の貫通孔９７には、常に、圧縮応力が作用す
るため、従来の第５の問題である、貫通孔９７とマンド
レル９１との間Ｃご空間が発生し１、。

また、この空間が潰れ材料が重なるような欠陥が発生す
る虞を確実に解消することがｉｉＪ能となる。

そして、本発明方法では、平歯車状素材９５の中心に形
成される貫通孔９７にマンドレル９１を挿通した状態で
、前方押出し加工を行なうようにしたので、ダイ部７５
の歯形空間８１０犬径端部８３から小径端部８４に向け
て、ストレート状のマンドレル９１の占める横断面面積
割合が順次大きくなるため、小径端部８４側Ｃ３＝向け
で素材の面積減少率がより大きくなり、素材の流れが良
好になり、この結果、ダイ部７５の小径端部８４側に素
材の充填されない空間が全件することもなくなる。

さらに、平歯車状素材９５の中心に形成される貫通孔９
７にマンドレル９１を挿通した状態で、前方押出し加工
を行なうようにしたので、後からの貫通孔の加工が不要
になるとともに、ディファレンシャルピニオンに形成さ
れる貫通孔の同心度を向−Ｆすることができる。

上述したように、本発明の傘歯車の塑性加工方法によれ
ば、従来の第１ないし第５の問題を一挙に解決すること
が可能となる。

また、本発明方法では、平歯車状素材９５が、さらに、
小さな歯車に押し７出されていくのみであり、また、平
歯車状素材９５のは歯形部の表面が大きくなるので、平
歯車状素材９５に潤滑剤の補給が充分になされ、焼き付
き等が発生し難くなるという利点がある。

さらに、平歯車状素材９５を使用することにより、成形
荷重が低くでき、この結果、金型の変形も小さくなり、
成形精度が向−トする。

第５図は１．上述した本発明のディファレンシャルピニ
オンの塑性加工方法に使用される平歯車状素材９５の製
造行程の一例を示すもので、この例では、先ず、（ａ）
に示すように、プレス機械等により長尺円柱状の素材１
０１が所定長さに切断され、この後、（ｂ）に示すよ−
）に、次行程の（ｃ）に投入し易いように予備成形が行
なわれる。

この後、第６図に不ずように、平歯車状のダイ１０３と
パンチ１０５により、圧縮張り出し成形が行なわれ、素
材１０７が平歯車状の素材１０９に成形されるが、この
時の平歯車形状は、素材形状としてのものなので、高い
精度は要求されない。

なお、この時には、図の符号１１１，１１３のような欠
肉も許容され、また、成形が比較的容易であるため、デ
ィファレンシャルピニオンを刻設した金型等を使用する
場合に比較して非常に安価に成形することができる。

この後、（ｄ）に示すように、平歯車状素材１０９に穴
抜きが行われ、本発明方法で使用される平歯車状素材９
５が成形され、この平歯車状素材９５を本発明方法によ
り成形することにより、（ｅ）に丞ずようなディファレ
ンシャルピニオン１、１５が成形される。

なお、平歯車状素材９５を作成するための方法は、上述
した方法に限るものではなく、例えば、第７図に示すよ
うに、閉塞プレート１１７による閉塞鍛造を利用しても
良く、また、積み重ね連続押出し２成形、引き抜き材の
鋸切断、板材からの打ち抜き等によっても作成できるこ
とは勿論である。

さらに、以上述べた実施例では、マンドレル９１が上型
に装着されているが、これをド型に装着しても良いこと
は勿論である。

また、以」−述べた実施例では、前方押出し加工終了時
に、ダイ部７５の歯形空間８１に平歯車状素材９５が充
満するようにした例について述べたが、本発明は、かか
る実施例に限定されるものではなく、例えば、第８図に
示すように、ディファレンシャルピニオンの小径端部１
１９側に余肉部１２１を形成しても良く、第９図に示す
ように、ディファレンシャルピニオンの小径端部１１９
側の貫通孔１２３に予め形成される空間１２５によりボ
リュームの調整を行なうようにＬ７でも良く、さらに、
第１０図に示すように、ディファレンシャルピニオンの
大径端部１２７側にボス部１２９を設けた形状としても
良いことは勿論である。

さらに、その最終製品の必要形状によっては、例えば、
本出願人が先に出願した特ＩｊＪＩ平１−２４２５１７
に記載されるような、ダイ部の歯形空間とコンテナ部の
歯形空間との接続面を、塑性加工すべきディファレンシ
ャルピニオンのコーンデイスタンス大端面とほぼ平行に
形成した金型を使用し、これに、本発明方法の平歯車状
素材を投入し、塑性加工することにより、精度の高い成
形品を得ることができる。

また、以上述べた実施例では、平歯車状素材９５を、第
３回および第４図に示すように平歯車の形状に非常に近
い形状とした例について述べたが、本発明は、かかる実
施例に限定されるものではなく、例えば、外周に非常に
ラフに凹凸が形成されているもの、下半部が傘歯車状あ
るいは、曲面状のもの等であっても良いことは勿論であ
る。

［発明の効果］ 以］−述べたように、本発明のディファレンシャルピニ
オンの塑性加工方法では、塑性加］ｌすべきディファレ
ンシャルピニオンの歯形形状に対応する歯形空間がその
大径端部がパンチ側となるように刻設されるダイ部と、
このダイ部の歯形空間の大径端部に連続するほぼ平歯車
状の歯形空間の形成されるコンテナ部とを有する金型の
前記コンテナ部の歯形空間に、中心に貫通孔が形成され
、コンテナ部の歯形空間の歯元径より小さく、歯元径よ
り大きい歯先径を有し、かつ、コンテナ部の歯形空間に
挿入可能なほぼ平歯車状の外径形状を有する平歯車状素
材を投入しまた後、この平歯車状素材を、その中心に形
成される前記貫通孔にマンドレルを挿通した状態で、前
記コンテナ部の歯形空間に嵌合するパンチにより、ダイ
部側に前方押出し加工するようにと７だので、従来より
大幅に成形精度を向、１−することができるとともに、
余肉部の発生をなくし、また、ダイの歯形部分の強度を
向」二することが°できる。

さらに５．平歯車状素材を使用−」るごとにより、成形
荷重が低くでき、この結果、金型の変形も小さくなり１
．成形精度が向］・し、また２、潤滑剤にとっても有利
になり、金型の磨耗も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のディファレンシャルピニオンの塑性加
工方法の一実施例に使用されるディファレンシャルピニ
オンの塑性加工装置を小ず継断面図である。 第２図は第１図の■−■綿に沿う横断面し１である。 第３図は第１図の平歯車状素材の上面図で々）る。 第４図は第３回のモ歯屯状素材の断面図である。 第５図は第１回の平歯車状素材を形成するだめの行程の
−・例を示す説明図である。 第６図は第５回の（ｃ、　）の平歯車状素材を形成する
ための装置を示す説明図である。 第７図は第５図の（ｃ）の平歯車状素材を形成するため
の他の装置を示す説明図である。 第８図ないし７第１０回は本発明方法で製造された他の
ディファレンシャルピニオンを示す継断面図である。 第１１図ないし第１４図は従来のディファレンシャルピ
ニオンの塑性加工方法を示す説明図である。 （主要な部分の符号の説明） ７３・・・金型 ７５・・・ダイ部 ７７・・・コンテナ部 ８１．８５・・・歯形空間 ８３・・・大径端部 ８７・・・パンチ ９１・・・マンドレル ９５・・・平歯車状素材 ９７・・・貫通孔。 第３図 第５図 第６図 第７図 特許出願人　アイダエンジニアリング株式会社第１１　
ｙＪ 第１２図 第１３ 図 第１４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中心に貫通孔の形成されるディファレンシャルピ
   ニオンを塑性加工により形成するためのディファレンシ
   ャルピニオンの塑性加工方法において、塑性加工すべき
   ディファレンシャルピニオンの歯形形状に対応する歯形
   空間がその大径端部がパンチ側となるように刻設される
   ダイ部と、このダイ部の歯形空間の大径端部に連続する
   ほぼ平歯車状の歯形空間の形成されるコンテナ部とを有
   する金型の前記コンテナ部の歯形空間に、中心に貫通孔
   が形成され、コンテナ部の歯形空間の歯先径より小さく
   、歯元径より大きい歯先径を有し、かつ、コンテナ部の
   歯形空間に挿入可能なほぼ平歯車状の外径形状を有する
   平歯車状素材を投入した後、この平歯車状素材を、その
   中心に形成される前記貫通孔にマンドレルを挿通した状
   態で、前記コンテナ部の歯形空間に嵌合するパンチによ
   り、ダイ部側に前方押出し加工することを特徴とするデ
   ィファレンシャルピニオンの塑性加工方法。