JPH09314275A - 環状ギヤの製造方法と環状ギヤ製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 手間のかかる切削加工が不要で、かつ精度が
高く、しかも、歩留りが良好で安価に環状ギヤを製造可
能な環状ギヤの製造方法と、当該製造方法の実施に好適
な環状ギヤ製造装置を提供すること。 【解決手段】 環状ギヤ製造装置１は、ダイス側に、ギ
ヤ歯の型となる多数の凹凸部が内周面に形成されたダイ
スニブ１２と、ダイスニブ１２の内径よりも細い外径
で、ダイスニブ１２の中心孔内に同軸に配置されたマン
ドレル１４と、ダイスニブ１２及びマンドレル１４の間
隙として形成される環状空間Ｓの一方の端面を閉塞する
ダイススリーブ１６とを備え、パンチ側に、上記環状空
間Ｓのもう一方の端面に適合する先端形状で、先端部が
上記環状空間Ｓ内に侵入可能なパンチニブ４２を備えて
いる。そして、上記環状空間Ｓ内に、断面四辺形の環状
のブランクを設置して冷間圧造することにより、環状の
ブランクに対してギヤ歯を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種動力伝達機構
の構成部品として使われる環状ギヤの製造方法と、当該
製造方法の実施に好適な環状ギヤ製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、環状ギヤは、例えば自動車等
における動力伝達機構の構成部品として用いられてお
り、エンジン始動用としてフライホイールの外周に取り
付けられたり、横滑り等を防止するディファレンシャル
ギヤなどに使われている。

【０００３】この種の環状ギヤには、その外周または内
周等に所定形状のギヤ歯が形成されているが、この様な
ギヤ歯は、一般に、中間加工品である金属製の環状体に
対して切削加工又は研削加工を施すことによって形成さ
れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、切削加
工によって多数のギヤ歯を形成する作業は、非常に手間
がかかるため、環状ギヤの製造コストが増大する要因と
なっていた。また、切削によって、スクラップとなる多
量の金属屑が発生するため、歩留りが悪いという問題も
あった。

【０００５】本発明は、これらの諸問題を解決するため
になされたものであり、その目的は、手間のかかる切削
加工が不要で、かつ精度が高く、しかも、歩留りが良好
で安価に環状ギヤを製造可能な環状ギヤの製造方法と、
当該製造方法の実施に好適な環状ギヤ製造装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段、および発明の効果】上述
の目的を達成するため、本発明の環状ギヤの製造方法
は、請求項１記載の通り、冷間圧造によって、環状のブ
ランクに対してギヤ歯を形成することを特徴とする。

【０００７】上記本発明の製造方法において、環状のブ
ランクは、最終的に製造される環状ギヤとほぼ同体積の
金属素材で、外径寸法はほぼ最終加工品の寸法に近い状
態まで加工された中間加工品である。この環状のブラン
クを、最終加工品と同形状の型に設置して冷間圧造する
と、ブランクは、型内の凸部によって絞り込まれると同
時に型内の凹部へ絞り出されながら、型内に押し込ま
れ、その結果、内周、外周、及び両端面がすべて同時に
所定形状に成形され、最終加工品となる所期の環状ギヤ
が成形される。

【０００８】本発明の環状ギヤの製造方法によれば、冷
間圧造によって、環状のブランクに対してギヤ歯を形成
するので、手間のかかる切削加工は不要となり、製造コ
ストを抑制できる。また、切削加工時の如く、スクラッ
プとなる多量の金属屑は発生しないので、歩留りが良好
となり、従来よりも環状ギヤの材料コストを低減できる
分、環状ギヤをより安価に提供することができるように
なる。

【０００９】なお、本発明の製造方法において、環状ギ
ヤの外径、内径、厚さ等といった寸法や、ギヤ歯の形
状、数、ピッチ等は任意に設定可能である。また、ギヤ
歯の位置及び向きについても任意に設定可能であり、例
えば環状ギヤの外周または内周のいずれにギヤ歯が設け
てあっても構わない。

【００１０】ここで、環状ギヤの外周にギヤ歯を設ける
場合であれば、請求項２記載の如く、ギヤ歯の型となる
多数の凹凸部が内周面に形成された環状部材と、該環状
部材の内径よりも細い外径で、該環状部材の中心孔内に
同軸に配置された円柱状部材と、前記環状部材及び円柱
状部材の間隙として形成される環状空間の一方の端面を
閉塞する閉塞部材とでダイスを構成し、該ダイスの環状
空間に環状のブランクを設置し、前記ダイスの環状空間
のもう一方の端面から、該端面に適合する先端形状とさ
れたパンチを侵入させて加圧することにより、環状のブ
ランクに対してギヤ歯を形成するとよい。

【００１１】この様にすれば、冷間圧造時に受ける圧力
でブランクが塑性変形し、上記多数の凹凸部のある空間
に押し込まれることにより外周のギヤ歯が形成され、そ
れと同時に、円柱状部材によって所定寸法の中央孔が形
成されることになる。ところで、上述した環状のブラン
クについては、請求項３記載の通り、伸線された断面略
円形の線材を環状に丸めて環状体とし、続いて断面四辺
形の環状体となるようにプレスし、更に継目を溶接し
て、前記環状のブランクとするとよい。

【００１２】この様にして製造されるブランクは、線材
が伸線された方向に線材のファイバーフローが配向して
いるため、切削加工品や鋳造品等に比べて強度が高い。
特に、本発明の製造方法では、ギヤ歯を冷間圧造にて形
成しているため、ファイバーフローがギヤ歯の形成に伴
って寸断されるといったことがなく、ギヤ歯を切削加工
にて形成する場合よりも最終加工品の強度を高くするこ
とができる。

【００１３】また、伸線された線材を丸めて断面四辺形
の環状体を製造するには、線材を断面四辺形に加工した
後で環状に丸める方法もあるが、この様な製法では、丸
める際にひねりが生じやすく、偏ったストレスがかかる
ことにより、強度に部分的なばらつきが発生する場合が
ある。その点、上記請求項３記載の製法では、断面略円
形の線材を環状に丸めているので、断面四辺形の線材を
環状に丸めるのに比べてひねりが生じにくく、仮に丸め
る際に偏ったストレスがかかっても、後から断面四辺形
の環状体となるようにプレスした際に、余計なストレス
が緩和されるので、部分的に強度がばらついたアンバラ
ンスな状態になりにくい。したがって、このことも最終
加工品の強度を向上させる効果がある。

【００１４】次に、請求項４記載の装置は、冷間圧造に
よって、環状のブランクに対してギヤ歯を形成する環状
ギヤ製造装置であって、ギヤ歯の型となる多数の凹凸部
が内周面に形成された環状部材と、該環状部材の内径よ
りも細い外径で、該環状部材の中心孔内に同軸に配置さ
れた円柱状部材と、前記環状部材及び円柱状部材の間隙
として形成される環状空間の一方の端面を閉塞する閉塞
部材とで構成されたダイスと、該ダイスの環状空間のも
う一方の端面に適合する先端形状で、該先端部が前記環
状空間内に侵入可能なパンチとを備えたことを特徴とす
る。

【００１５】この様に構成された環状ギヤ製造装置によ
れば、上記本発明の製造方法を好適に実施でき、環状部
材及び円柱状部材によって形成される環状空間内にブラ
ンクを設置して冷間圧造を行えば、圧造時に受ける圧力
でブランクが塑性変形し、上記多数の凹凸部のある空間
に押し込まれることにより外周のギヤ歯が形成され、そ
れと同時に、円柱状部材によって所定寸法の中央孔が形
成される。

【００１６】したがって、手間のかかる切削加工は不要
となり、また、切削加工に比べ歩留りがよくなるため、
環状ギヤを安価に製造することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。なお、以下に説明する環状ギヤの製
造方法及び装置は、本発明の実施形態の一例に過ぎず、
本発明の構成手段を例示した具体的な装置等に限定する
ものではない。

【００１８】初めに、環状ギヤ製造装置について説明す
る。環状ギヤ製造装置１は、図１に示す通り、ダイス側
機構として、固定構造物であるダイスフレーム２と、ダ
イスフレーム２に重ねて嵌め込まれたバックライナー
４、６、及びダイスリング８と、これらバックライナー
４、６、及びダイスリング８をダイスフレーム２から脱
落させないように保持する押えカラー１０と、ダイスリ
ング８に圧入されたダイスニブ１２と、バックライナー
４、６に支持されて、円柱状部がダイスニブ１２と同軸
に保持されたマンドレル１４と、外周がダイスニブ１２
の内面にほぼ密接し、内周がマンドレル１４の外面にほ
ぼ密接する形状で、マンドレル１４を軸に進退可能に配
設され、その端部がダイスニブ１２とマンドレル１４と
の間に形成される環状空間Ｓに入り込んで、この環状空
間Ｓの一方の端面を閉塞するダイススリーブ１６と、ダ
イススリーブ１６と共にマンドレル１４を軸に進退可能
に配設されたカラー１８と、バックライナー４、６によ
って摺動可能に支持され、一方の端部がカラー１８に当
接するプッシュアウトピン２０と、バックライナー４内
に摺動可能に配設され、プッシュアウトピン２０のもう
一方の端部に当接するピン受けライナー２２とを備えて
いる。

【００１９】上記ダイスニブ１２の内周面には、図２
（ａ）に示す通り、多数の凹凸部１２ａが形成されてい
る。この凹凸部１２ａは、図２（ｂ）に二点鎖線で示す
位置に形成され、冷間圧造時にはギヤ歯の型となる。上
記ダイススリーブ１６の外周には、ダイスニブ１２の凹
凸部１２ａに合わせてスプライン溝が形成されており、
ダイススリーブ１６はダイスニブ１２にほぼ隙間なく嵌
合する。なお、図２（ａ）に示す通り、ダイスリング８
の一部８ａは平面状に削られ、これにより、ダイスフレ
ーム２に対して回転不能に取り付けられる。

【００２０】また、環状ギヤ製造装置１は、図１に示す
通り、パンチ側機構として、図中両端矢印で示す方向へ
進退可能に設けられたパンチフレーム３０と、パンチフ
レーム３０に重ねて嵌め込まれたバックライナー３２、
及びパンチケース３４と、これらバックライナー３２、
及びパンチケース３４をパンチフレーム３０から脱落さ
せないように保持する押えカラー３６と、パンチケース
３４内に嵌め込まれ、エア抜き孔３８ａが形成されたパ
ンチベース３８と、同じくパンチケース３４内に嵌め込
まれたパンチフィラー４０と、パンチベース３８に取り
付けられ、先端部が上記ダイスニブ１２とマンドレル１
４との間に形成される環状空間Ｓのもう一方の端面に適
合する形状で、パンチフレーム３０の前進動作に伴い上
記環状空間Ｓ内に侵入可能なパンチニブ４２とを備えて
いる。

【００２１】次に、上記環状ギヤ製造装置１を使った環
状ギヤの製造方法について説明する。まず、環状ギヤを
製造するための中間加工品（ブランク）として、断面四
辺形の環状体を製造する。そして、上記環状のブランク
を、図１に示した環状ギヤ製造装置１の環状空間Ｓ内に
設置する。

【００２２】続いて、パンチフレーム３０をダイスフレ
ーム２側へ向かって前進させることにより、パンチニブ
４２を環状空間Ｓ内に侵入させ、ダイスニブ１２、マン
ドレル１４、ダイススリーブ１６、およびパンチニブ４
２によって形成される閉空間内で、ブランクに対し加圧
（冷間圧造）する。この時、ブランクは、多数の凹凸部
１２ａに押し付けられ、凸部によって絞り込まれると同
時に凹部へ絞り出されながら環状空間Ｓ内に押し込ま
れ、その結果、ブランクの外周にギヤ歯が形成され、同
時に、マンドレル１４の外径に等しい中央孔が形成さ
れ、最終加工品となる所期の環状ギヤが成形される。

【００２３】こうして環状ギヤが成形されたら、パンチ
フレーム３０を後退させ、環状空間Ｓの一方の端面を開
放する。そして、図示しないノックアウト装置により、
ピン受けライナー２２を摺動させ、プッシュアウトピン
２０を介してダイススリーブを押圧・前進させ、環状空
間Ｓ内の環状ギヤを外部へと押し出す。

【００２４】以上説明した様な環状ギヤの製造方法であ
れば、手間のかかる切削加工は全く不要となり、また、
切削加工時の如く多量の金属屑は発生しないので、歩留
りが良好となる。したがって、従来よりも環状ギヤの製
造コストを低減することができ、環状ギヤをより安価に
提供することができるようになる。

【００２５】ところで、上記断面四辺形の環状のブラン
クは、鋳造あるいは板材の切削加工等によって製造する
こともできるが、伸線された断面略円形の線材を環状に
丸めて環状体とし、続いて断面四辺形の環状体となるよ
うにプレスし、更に継目をフラッシュバット溶接等によ
って接合して製造するとよい。この様にして製造される
ブランクは、線材が伸線された方向にファイバーフロー
が配向しているため、切削加工品や鋳造品等に比べて強
度が高い。特に、ギヤ歯を冷間圧造にて形成しているの
で、ファイバーフローがギヤ歯の形成に伴って寸断され
るといったことがなく、ギヤ歯を切削加工にて形成する
場合よりも最終加工品の強度を高くすることができる。
また、ブランクを製造するに当たって、断面略円形の線
材を環状に丸めているので、断面四辺形の線材を環状に
丸めるのに比べてひねりが生じにくく、仮に丸める際に
偏ったストレスがかかっても、後から断面四辺形の環状
体となるようにプレスした際に、余計なストレスが緩和
されるので、部分的に強度がばらついたアンバランスな
状態になりにくくい。したがって、これも最終加工品の
強度を向上させる効果がある。

【００２６】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明の構成手段については上記実施形態以外にも
種々考えられる。例えば、上記実施形態では、外周にギ
ヤ歯を有する環状ギヤを例に挙げて説明したが、マンド
レル側にギヤ歯の型を設ければ、内周にギヤ歯を設ける
ことも可能である。

【００２７】また、上記実施形態では、ダイス側の部品
として、バックライナー４、６、ダイスリング８、ダイ
スニブ１２、マンドレル１４、ダイススリーブ１６、カ
ラー１８などを設けたが、これらの部品の内のいくつか
が一体の部品となっていてもよい。また、パンチ側の部
品についても同様に、バックライナー３２、パンチベー
ス３８、パンチフィラー４０、パンチニブ４２などは、
いくつかが一体の部品となっていてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の一例として示す環状ギヤ製造装置
の概略構成図である。

【図２】 上記環状ギヤ製造装置のダイスリング及びダ
イスニブを示し、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその縦
断面図である。

【符号の説明】

１・・・環状ギヤ製造装置、２・・・ダイスフレーム、
４，６，３２・・・バックライナー、８・・・ダイスリ
ング、１０，３６・・・押えカラー、１２・・・ダイス
ニブ、１２ａ・・・凹凸部、１４・・・マンドレル、１
６・・・ダイススリーブ、１８・・・カラー、２０・・
・プッシュアウトピン、２２・・・ピン受けライナー、
３０・・・パンチフレーム、３４・・・パンチケース、
３８・・・パンチベース、３８ａ・・・エア抜き孔、４
０・・・パンチフィラー、４２・・・パンチニブ、Ｓ・
・・環状空間。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷間圧造によって、環状のブランクに対
   してギヤ歯を形成することを特徴とする環状ギヤの製造
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の環状ギヤの製造方法にお
   いて、 ギヤ歯の型となる多数の凹凸部が内周面に形成された環
   状部材と、該環状部材の内径よりも細い外径で、該環状
   部材の中心孔内に同軸に配置された円柱状部材と、前記
   環状部材及び円柱状部材の間隙として形成される環状空
   間の一方の端面を閉塞する閉塞部材とでダイスを構成
   し、 該ダイスの環状空間に環状のブランクを設置し、 前記ダイスの環状空間のもう一方の端面から、該端面に
   適合する先端形状とされたパンチを侵入させて加圧する
   ことにより、環状のブランクに対してギヤ歯を形成する
   ことを特徴とする環状ギヤの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の環状ギヤ
   の製造方法において、伸線された断面略円形の線材を環
   状に丸めて環状体とし、続いて断面四辺形の環状体とな
   るようにプレスし、更に継目を溶接して、前記環状のブ
   ランクとすることを特徴とする環状ギヤの製造方法。
4. 【請求項４】 冷間圧造によって、環状のブランクに対
   してギヤ歯を形成する環状ギヤ製造装置であって、 ギヤ歯の型となる多数の凹凸部が内周面に形成された環
   状部材と、該環状部材の内径よりも細い外径で、該環状
   部材の中心孔内に同軸に配置された円柱状部材と、前記
   環状部材及び円柱状部材の間隙として形成される環状空
   間の一方の端面を閉塞する閉塞部材とで構成されたダイ
   スと、 該ダイスの環状空間のもう一方の端面に適合する先端形
   状で、該先端部が前記環状空間内に侵入可能なパンチと
   を備えたことを特徴とする環状ギヤ製造装置。