JPH0751789A - スプライン軸孔付ベベルギヤの鍛造加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベベルギヤのベベル歯の成形と軸孔のスプラ
イン歯の成形を１ストローク内で完了する鍛造加工装置
を提供する。 【構成】 鍛造加工装置は、加工されるワークＷの外形
を画定するベベル成形歯１１付のキャビティＣを有する
ダイ１と、キャビティＣ内に突出してワークＷの中心孔
Ｗ_H に嵌合し、ワークＷの中心孔形を画定するスプライ
ンパンチ５と、ダイ１に押込まれてワークＷをキャビテ
ィＣ内で充満させて型成形するパンチ２と、キャビティ
Ｃから外形成形後の粗形成形ギヤを払出すノックアウト
ピン３とを有する。スプラインパンチ５は、その先端に
スプライン仕上げ成形歯を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スプライン軸嵌挿孔を
有するベベルギヤを１ストロークの工程で鍛造加工する
装置に関し、特に、ベベル歯の成形と軸孔のスプライン
歯の成形を１ストローク内で完了する鍛造加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】車両のディファレンシャル装置に組み込
まれるディファレンシャルサイドギヤのようなベベルギ
ヤは、その中心のハブ部を貫通する軸孔を備えおり、該
軸孔は、それにドライブシャフトを構成するスプライン
軸を挿通すべく、インボリュートの直線スプライン歯形
を形成されている。従来、こうしたスプライン付軸孔を
有するベベルギヤは、図４に示す（Ａ）〜（Ｄ）の経過
をたどる冷間鍛造加工工程で成形されている。すなわ
ち、図の（Ａ）に示すように、ダイ１’のキャビティ
Ｃ’内に載置したワークＷ’に向かってパンチ２’を下
降させ、（Ｂ）に示すように、パンチ２’をキャビティ
Ｃ’に押込んでワークＷ’をキャビティＣ’内に充満さ
せることによって、材料の塑性変形流れによりベベル歯
Ｗ’_B を成形させ、（Ｃ）に示すの下死点に達したとこ
ろで鍛造加工を完了し、（Ｄ）のパンチ２’の戻り工程
でノックアウトピン３’を上昇させて、加工済の粗形成
形ギヤＧ’を払出す上記各工程を１ストロークとする加
工を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした従
来の加工方法では、粗形成形ギヤＧ’のスプライン付軸
孔とされる部位への材料の押出しを防ぐ内径規制用のピ
ン４’をワークＷ’の中心孔Ｗ’_H 内に挿入しておかな
ければならず、パンチ戻し時に、このピン４’の粗形成
形ギヤＧ’からの抜けを良くするため、ピン４’には所
定角度（軸線に対して２°程度）の先細りのテーパを付
しておかなければならない。図５及び図６は、上記加工
方法により成形された粗形成形ギヤＧ’の断面及び正面
形状を示しており、後のブローチ加工で、図に２点鎖線
で示すようなスプライン付軸孔Ｇ’_S とされる部位（図
５にその長さをＬで示す）は、鍛造加工時にベベル歯
Ｇ’_B形成側が開いた角度αのテーパ付孔Ｇ’_H となる
ため、そのままではブローチ加工を施すことができな
い。こうした事情から、従来の加工方法では、ブローチ
加工によるスプライン歯の成形に先立ち、テーパ付孔
Ｇ’_H 内径部をブローチ加工用の下穴径に仕上げる加工
工程を必要とした。つまり、従来の方法では、鍛造加工
後、切削加工、ブローチ加工といった異なる３つの工程
を要するため、加工能率が悪く、製造コストの低減が困
難であった。

【０００４】本発明は上記のような事情に鑑み案出され
たものであり、鍛造加工の１ストロークでベベル歯とス
プライン歯の両方を加工してしまい、別工程の切削加工
とブローチ加工を不要として、加工能率を改善すること
のできるスプライン軸孔付ベベルギヤの鍛造加工装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は、中心孔を有するワークからベベルギヤを
粗形成形する鍛造加工装置において、該装置が、加工さ
れるワークの外形を画定するベベル成形歯付のキャビテ
ィを有するダイと、前記キャビティ内に突出してワーク
の中心孔に嵌合し、ワークの中心孔形を画定するスプラ
インパンチと、前記ダイに押込まれてワークを前記キャ
ビティ内で充満させて型成形するパンチと、前記キャビ
ティから外形成形後の粗形成形ギヤを払出すノックアウ
トピンとを有し、前記スプラインパンチは、その先端に
スプライン仕上げ成形歯を有することを構成とする。

【０００６】

【発明の作用及び効果】このような構成を採った本発明
では、パンチの押出し工程で、ダイの中のワーク材料の
充満によりワークにベベル歯が成形されると共に、ダイ
と協働するスプラインパンチによりスプライン歯が形成
され、加工済の粗形成形ギヤをノックアウトピンで払い
だす時に、スプライン歯がスプラインパンチでしごかれ
て仕上げ成形される。

【０００７】したがって、本発明の装置によれば、パン
チの押出し工程で、ベベル歯を含む外形の成形と孔部の
スプライン歯の成形が行われ、成形後のワークの払出し
工程でスプライン歯の仕上げ成形を行うことができるの
で、１ストロークの鍛造加工工程で、ベベルギヤの全部
位の加工を完了することができる。これにより、従来３
つの異なる加工工程を要していたスプライン軸孔付ベベ
ルギヤの加工を１種の加工工程に短縮することができ
る。この結果、１台の設備による１工程で多工程の加工
を実施することになるため、加工能率の向上と、それに
よる加工費の低減を図ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面に沿い、本発明の一実施例を説明
する。先ず、概略構成から説明すると、図１に示すよう
に、この装置は、図示しないボルスタにホルダ等を介し
て固定され、加工されるワークＷ（図に２点鎖線で示
す）の外形を画定するベベル成形歯１１付のキャビティ
Ｃを有するダイ１と、同じくホルダ等でボルスタに固定
され、キャビティＣ内に突出してワークＷの中心孔Ｗ_H
に嵌合し、ワークＷの中心孔形を画定するスプラインパ
ンチ５と、図示しないスライドにホルダ等を介して固定
され、ダイ１に押込まれてワークＷをキャビティＣ内で
充満させて型成形するパンチ２と、ホルダ等に可動支持
され、キャビティＣから外形成形後の粗形成形ギヤを払
出すノックアウトピン３とを有する。そして、スプライ
ンパンチ５は、その先端に図２に拡大して示すスプライ
ン仕上げ成形歯５１を有する。

【０００９】次に、これら各部について逐次説明する。
ダイ１は、ワークＷを収容する大径部と、ノックアウト
ピン３を嵌挿する小径部と、これら両径部を連結する段
部を有する段付孔を備える。大径部は、ワークＷの外径
面を画定すべく、粗形成形ギヤの外径に合わせた内径の
規制周面１２とされ、小径部は、そこに嵌挿されたノッ
クアウトピン３の外周面を摺動案内すべくノックアウト
ピン３の外径と符号する案内周面１３とされ、段部は、
ベベル歯を成形すべくベベル成形歯１１を有する歯型面
１０とされている。したがって、キャビティＣは、ノッ
クアウトピン３の押上面３１、歯型面１０及び規制周面
１２で囲われ、上端面が開放されている。

【００１０】パンチ２は、その先端部がダイ１の段付孔
の大径部に符号する外径の嵌合周面２２と、粗形成形ギ
ヤのハブ部外径を画定する内径の内周面２３と、ワーク
Ｗを押出す端面２１とを有する中空の筒状とされてい
る。

【００１１】ノックアウトピン３は、中空ピンとされ、
上端に加工済の粗形成形ギヤのハブ部端面に当接する押
上面３１を有し、下端にダイ１の段付孔のテーパ部に係
合する円錐形のストッパ３２を有する。

【００１２】スプラインパンチ５は、下端に拡径フラン
ジ５２を有する中実ピンとされ、上端からキャビティＣ
の深さにほぼ符合する長さにわたるスプライン成形歯５
０が形成されている。スプライン成形歯５０の先端近傍
には、図２に拡大して示すように、スプライン成形歯５
０の先端（図の右端）から所定距離Ｔの位置から長さＳ
のスプライン仕上げ成形歯５１が形成されている。この
スプライン仕上げ成形歯５１は、スプライン成形歯５０
より歯山が若干高くされており、スプライン成形歯５０
の歯山とは所定の角度β（本例において３°）の傾斜部
５３を介して接続され、さらに各接続部は所定の半径の
彎曲Ｒを付して滑らかに接続され、材料の塑性変形時の
潤滑切れによる焼きつきを防ぎ、円滑な流れが生じるよ
うにしている。

【００１３】次に、このように構成された装置による鍛
造加工工程を説明する。図１に示すように、スライドに
固定されたパンチ２が最も上昇した位置で、ワークＷを
キャビティＣ内に落とし込む。この状態でワークＷは、
図３（Ａ）に示すように、歯型面１０の上端に当接して
止まる。ここでスライドの下降を開始させ、それに固定
されたパンチ２を下降させる。下降が進んで、パンチ２
の先端が大径部に進入し始める位置からワークＷの成形
が開始され、ワークＷはキャビティＣの奥部に押し込ま
れ、それにつれて、ワーク材料の歯型面１０での塑性変
形流動によるベベル歯Ｗ_B の成形と、内径方向への流動
によるスプライン歯Ｗ_S の粗成形と、軸線方向への流動
によるハブ部の成形とが行われる。やがてスライドの下
降ストロークが下死点に達する図３（Ｂ）に示す位置に
至ると、第１段階の成形が完了し、ベベル歯Ｗ_B は完成
した形のベベル歯Ｇ_B となり、ワークＷ全体の外形も粗
形成形ギヤＧの外形となる。

【００１４】ところで、この段階では、粗形成形ギヤＧ
の軸孔部には粗成形のスプライン歯Ｇ_S が形成されてい
る。これは、のちの仕上げ成形加工を考慮して、ワーク
Ｗの材料の内径方向への塑性変形流動が、スプラインパ
ンチ５の仕上げ成形歯５１より下方に生じるようにして
いることによる。

【００１５】次に、スライド即ちパンチ２が戻り上昇ス
トロークし、このストーローク途中又は完了時に、ノッ
クアウトピン３の上昇が開始する。このとき、本発明の
主眼とするスプラインの仕上げ成形が行われる。すなわ
ち、図３（Ｃ）に示すように、ノックアウトピン３に押
上げられて粗形成形ギヤＧはキャビティＣから抜出す上
昇を開始する。このとき、粗成形されたスプライン歯Ｇ
_S は、スプラインパンチ５の仕上げ成形歯５１によりし
ごかれ、切削を伴うことなく材料の塑性流れにより、全
歯面に亘って仕上げ成形される。このとき、粗形成形ギ
ヤＧの加工中のぶれは、その外径面が仕上げ加工終了ま
でダイ１の規制周面１２によりガイドされることで阻止
される。そして、最終的にノックアウトピン３が上死点
に達したところで、図３（Ｄ）に示すように、粗形成形
ギヤＧはキャビティＣから完全に抜出す。かくして鍛造
成形加工を終了する。

【００１６】以上詳述したように、上記実施例の装置に
よれば、従来と同様の鍛造加工のための１ストローク中
に、払出し工程を利用したスプライン歯Ｇ_S の仕上げ成
形加工を行うことがでるので、軸孔加工のためのその後
の工程を一切不要にすることがでる。こうして形成され
たベベルギヤのスプライン歯Ｇ_S は、冷間加工にもかか
わらず、その後の浸炭焼入れ等の熱処理による歪みを考
慮してもなお修正を必要としない程度の精度とすること
ができる。

【００１７】以上、本発明を一実施例に基づき詳述し
た、本発明の各部の具体的構成については上記実施例の
ものに限らず、特許請求の範囲に記載の事項の範囲内で
種々変更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る鍛造加工装置を示す断
面図である。

【図２】上記装置のスプラインパンチの詳細を示す部分
断面図である。

【図３】上記装置による加工工程を示す工程説明図であ
る。

【図４】従来の鍛造加工装置による加工工程説明図であ
る。

【図５】従来の加工工程により成形される粗形成形ギヤ
の断面図である。

【図６】従来の加工工程により成形される粗形成形ギヤ
の部分正面図である。

【符号の説明】

１ ダイ ２ パンチ ３ ノックアウトピン ５ スプラインパンチ １１ ベベル成形歯 ５１ スプライン仕上げ成形歯 Ｃ キャビティ Ｗ ワーク Ｇ 粗形成形ギヤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心孔を有するワークからベベルギヤを
   粗形成形する鍛造加工装置において、 加工されるワークの外形を画定するベベル成形歯付のキ
   ャビティを有するダイと、 前記キャビティ内に突出してワークの中心孔に嵌合し、
   ワークの中心孔形を画定するスプラインパンチと、 前記ダイに押込まれてワークを前記キャビティ内で充満
   させて型成形するパンチと、 前記キャビティから外形成形後の粗形成形ギヤを払出す
   ノックアウトピンとを有し、 前記スプラインパンチは、その先端にスプライン仕上げ
   成形歯を有することを特徴とする、スプライン軸孔付ベ
   ベルギヤの鍛造加工装置。