JPH1076346A

JPH1076346A - スプライン付きヘリカルギア成形装置

Info

Publication number: JPH1076346A
Application number: JP8231191A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Ijiri; 裕之井尻; Hiroaki Yoshida; 広明吉田; Kikuo Yamamori; 菊雄山森; Yukihiro Isogawa; 幸宏五十川
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 1996-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 1998-03-24

Abstract

(57)【要約】【課題】環状素材の内外周面にスプラインとヘリ
カルギアを同時に成形する装置であって、各ギアの歯形
部にひけや欠肉を生じず、形状・寸法精度が優れると共
に、内外周面の各ギアを同心に成形可能とする。【解決手段】円筒形状の孔４を有するダイス２と、こ
の孔４内に同心状に配設されたマンドレル２０との間に
リング状間隙５を形成し、この間隙５の一端に環状素材
Ｍと環状パンチ３０の挿入口６を有し、上記ダイス２又
はマンドレル２０の一方を回転可能に支持し、回転する
側のダイス２又はマンドレル２０の内／外周面にヘリカ
ルギア成形歯２２を、固定側のダイス２又はマンドレル
２０の内／外周面にスプライン成形歯７を設け、少なく
とも一方の成形歯における挿入口６側の歯面を歯丈方向
に緩急２種類以上の傾斜角度を有する傾斜面１０，１２
又は湾曲面１０′で構成したスプライン付きヘリカルギ
ア成形装置１。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車のトランス
ミッション装置等に使用される環状のヘリカルギアの成
形装置に関し、詳しくは環状の内外周面の一方に長手方
向に沿ったスプラインを、他方にヘリカルギアを、それ
ぞれ冷間鍛造等の塑性加工によって同時に成形するため
のスプライン付きヘリカルギア成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその問題点】環状ヘリカルギアを冷間押
出加工する成形装置として、特開平３−２１６２３３号
公報に記載のものが知られている。この成形装置は、図
１０(Ａ)に示すように、ダイ１１０の円筒形状の孔１１
１内に同心状にマンドレル１００を有し、両者の間にリ
ング状間隙１０２を形成すると共に、上記マンドレル１
００の周面中間にはヘリカルギア成形歯１０１を、これ
に対向するダイ１１０の上記孔１１１の内周面には環状
の凸部１１２をそれぞれ突設している。この凸部１１２
のランド長さＡをヘリカルギア成形歯１０１のランド長
さＣよりも短くしている。更に、上記凸部１１２の材料
挿入口側には凸部導入角αを付した傾斜面１１３が、ヘ
リカルギア成形歯１０１の材料挿入口側には歯部導入角
βを付した傾斜面１０４がそれぞれ設けられ、上記傾斜
面１１３の始点を、歯部導入角βよりも材料挿入口側に
位置させている。図中の１２０はリング状の環状パンチ
である。

【０００３】そして、孔１１１の上端開口部から環状の
材料Ｍを挿入し、その上面を上記環状パンチ１２０で下
方に押圧すると、上記材料Ｍは上記凸部導入角αを付し
た傾斜面１１３にガイドされ、リング状の凸部１１２に
よって、内周面に歯形部が成形される前に、半径方向に
押圧力を受ける。これにより材料Ｍは、半径方向に最大
押圧力を受けた状態で、上記傾斜面１０４にガイドされ
マンドレル１００のヘリカルギア成形歯１０１により、
その内周面に初期段階のヘリカルギア歯形部Ｈが成形さ
れる。更に、環状パンチ１２０で押し下げると、材料Ｍ
は上記最大押圧力を半径方向に受けて、その内周面に連
続してヘリカルギア歯形部Ｈが成形される。

【０００４】以上のように、前記特許公報の技術は、環
状の凸部１１２のランド長さＡやその材料挿入口側の導
入角αと傾斜面１１３の始点を工夫することで、最大に
近い押圧力を半径方向に与えた状態で、材料Ｍの内周面
にヘリカルギア歯形部Ｈを成形するので、係る歯形部Ｈ
には従来から問題となっているひけが生じない。しか
し、上記の技術は、環状の材料Ｍの内・外周面の何れか
一方にヘリカルギアを成形するに留まり、他方の周面に
同時にスプラインを成形することは、何ら開示していな
い。また、前記ヘリカルギア成形歯１０１を周面に設け
たマンドレル１００の成形中における材料Ｍとの相対回
転手段についても、開示又は示唆しておらず、スプライ
ンとヘリカルギアを同じ材料の異なる周面に同時に成形
するためには、単なる参考情報に留まる。

【０００５】一方、環状の材料Ｍの内周面にヘリカルギ
アを、外周面の長手方向に沿ってスプラインを同時に成
形する装置は、図１０(Ｂ)に示すように、ダイス２００
の円筒形状の孔２０１内に同心状に配設したマンドレル
２１０を有し、両者間にはリング状間隙を形成してい
る。上記ダイス２００の内周面には垂直方向のスプライ
ン成形歯２０２が、これに対向するマンドレル２１０の
周面にはヘリカルギア成形歯２１２がそれぞれ突設され
ている。各成形歯２０２，２１２の材料挿入口側には、
ほぼ同様の導入角γを有する傾斜面２０４，２１４が設
けられている。そして、上端の材料挿入口から環状の材
料Ｍを挿入し、環状パンチ２２０でその上面を押圧する
と材料Ｍは下方に押し出され、材料Ｍの外周面には垂直
なスプライン歯形部Ｓが成形され、また、ヘリカルギア
成形歯２１２から回転トルクを受けたマンドレル２１０
が自由回転して、材料Ｍの内周面には螺旋状のヘリカル
ギア歯形部Ｈがそれぞれ成形される。

【０００６】この装置による場合、スプライン成形歯２
０２とヘリカルギア成形歯２１２の開始点が材料挿入口
からほぼ同じ距離にあるので、各傾斜面２０４，２１４
及び成形歯２０２，２１２によって発生する半径方向の
押圧力が材料Ｍの各ギアの歯形部分に作用せず、スプラ
インやヘリカルギアの各歯形部Ｓ，Ｈの出隅部分にひけ
が発生し、図(Ｃ)の水平断面に示すように、ひけによる
欠肉Ｋを招きそれぞれギヤとしての精度を低下させると
いう問題点がある。また、パンチ２２０とダイス２００
によって生じる剪断力が作用する方向は、ヘリカルギア
の歯筋と一致しない。更に、成形されるスプライン歯形
部Ｓにより材料Ｍは回転しにくくされている。一方、ヘ
リカルギアの成形時に材料Ｍに回転トルクが発生する。
係る回転トルクが、材料Ｍの内外周面のスプラインやヘ
リカルギア歯形部Ｓ，Ｈの歯筋精度、及びスプラインギ
ア歯形部Ｓの歯形誤差に悪影響を及ぼす。更に、内外周
面を同時に加工するため、両面に成形される各ギアの中
心軸がずれる問題点もあった。これに対し、前記特許公
報の技術を利用し、スプライン成形歯２０２とヘリカル
ギア成形歯２１２の開始点を材料挿入口からの異なる距
離にすることも考えられるが、不十分な結果しか得られ
ていない。

【０００７】

【発明が解決すべき課題】本発明は、以上のような従来
の技術が抱える問題点を解決し、同一の環状素材の内外
周面にスプラインとヘリカルギアとを同時に成形する装
置であって、前述した歯形部にひけや欠肉を招来するこ
となく、形状・寸法精度の優れた歯形部を確実に成形す
ると共に、内外周面の各ギアの中心軸もずれないような
成形を可能としたスプライン付きヘリカルギア成形装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、発明者らの鋭意研究の結果、内外周面の
各成形歯の加工開始位置、加工される素材に対する各成
形部のアプローチ形状、ヘリカルギア成形時に発生する
回転トルクの処理方法、及び、内外周の各ギアの同軸度
の確保方法をそれぞれ最適化することに着目して成され
たものである。即ち、本発明のスプライン付きヘリカル
ギア成形装置は、円筒形状の孔を有するダイスと、この
孔内に同心状に配設されたマンドレルとの間にリング状
間隙を形成し、このリング状間隙の一端に環状素材と環
状パンチの挿入口を有し、上記ダイス又はマンドレルの
一方を回転可能に支持する成形装置であって、回転する
側のダイス又はマンドレルの内／(又は、以下同じ)外周
面にヘリカルギア成形歯を、固定側のダイス又はマンド
レルの内／外周面に軸方向に沿ったスプライン成形歯を
設け、少なくとも一方の成形歯の素材等の挿入口側の歯
面を歯丈方向に緩急２種類以上の傾斜角度を有する複数
の傾斜面又は湾曲面で構成したことを特徴とする。係る
複数の傾斜面等を素材等の挿入口側の歯面に設けること
により、環状素材をスムースに半径方向に押圧し、その
反対側の周面に精度の良いギア歯形部を成形することが
可能になる。

【０００９】また、前記スプライン成形歯の素材等の挿
入口側の各歯形部同士の間に、前記素材等の挿入口側の
第１傾斜面の開始位置を頂角とするほぼ２等辺三角形状
の三角斜面を第２の傾斜面の開始位置と同等のレベルの
位置まで設けたスプライン付きヘリカルギア成形装置も
含まれる。係る三角斜面を設けることにより、ヘリカル
ギアの成形時に素材が受ける回転トルクを低減し、スプ
ライン成形歯の揺らぎを阻止して、歯形誤差の少ないス
プライン歯形部を成形することが可能になる。更に、前
記スプライン成形歯を、ヘリカルギア成形歯に対し、前
記素材等の挿入口側に近接する成形装置、或いは、逆に
前記スプライン成形歯を、ヘリカルギア成形歯に対し、
素材等の挿入口側から離隔した位置に設け、且つ、環状
素材のヘリカルギア成形歯に当接する周面側に環状の薄
肉部を設けた成形装置も含まれる。これらにより、種々
の態様の環状ギア製品を成形することが可能になる。よ
り具体的には、前記ダイスの内周面にスプライン成形歯
を設け、前記マンドレルの周面にヘリカルギア成形歯を
設けると共に、上記マンドレルの支持体を装置のベース
に対し、スラスト軸受及びラジアル軸受等を介して回転
可能に支持した成形装置も含まれる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施に好適な形態
を図面を基に説明する。図１は本発明のスプライン付き
ヘリカルギア成形装置１の縦断面図を示す。この成形装
置１は、円筒形状の孔４を垂直に有するダイス２と、こ
の孔４内に同心状に配設されるマンドレル２０と、ダイ
ス２とマンドレル２０の間に形成されるリング状間隙５
内に、その一端(上端)に環状素材Ｍと、環状パンチ３０
を挿入する挿入口６を有する。上記ダイス２は、その内
周面の中間に後述する軸方向に沿ったスプライン成形歯
７を有し、その底面を該成形歯７位置決め用厚板３３を
介して円筒状のダイケース３４上に支持されている。ま
た、上記マンドレル２０は、その周面の中間に後述する
ヘリカルギア成形歯２２を有し、その底面をドラム状の
支持体３８上に固定され、且つ該支持体３８の下部には
周縁をリング状のスラスト軸受４０を介してベース３６
上に回転自在に支持されると共に、支持体３８の中心部
から垂下する軸部３９の周囲を水平に囲むラジアル軸受
４２を介してベース３６に取付け、支持体３８及び前記
マンドレル２０の回転中心軸を一定位置に維持されるよ
うにしている。更に、前記環状パンチ３０は、その上部
を鍛造プレス等のスライド３２に固定されている。

【００１１】図２は、前記ダイス２の断面斜視図とマン
ドレル２０の斜視図を示す。中空円筒形のダイス２は、
その孔４側の内周面の中間の下方寄りにスプライン成形
歯７を有し、該ダイス２に対しリング状の間隙５を介し
てドラム形のマンドレル２０が同心状に配置される。該
マンドレル２０は、その周面の中間の下方寄りに、軸方
向から所定の傾斜角度を持ったヘリカルギア成形歯２２
を有する。上記ダイス２のスプライン成形歯７は、図３
(Ａ)の展開図に示すように、互いに平行な垂直の複数の
歯形部８を有する。この歯形部８の素材Ｍ等の挿入口６
側の歯面は、やや緩やかなアプローチ用の第１傾斜面１
０と急峻な歯形成形用の第２傾斜面１２とからなる。ま
た、各歯形部８同士の間の上方寄りには、第１傾斜面１
０の開始線(位置)１３に頂角を有し、その底辺を第２傾
斜面１２の開始線と同じ高さの位置に有する２等辺三角
形状の三角斜面１６を有する。

【００１２】そして、この三角斜面１６の下方には、第
２傾斜面１２の開始線と同じ高さを有する凹溝１４を垂
直に有する。この各凹溝１４の両側には、各歯形部８の
側部傾斜面１１が位置する。更に、上記三角斜面１６の
両側には、これと側部傾斜面１１及び前記第１傾斜面１
０に囲まれた扁平三角面１５が形成されている。図３
(Ｂ)に示すように、上記アプローチ用の第１傾斜面１０
と歯形成形用の第２傾斜面１２は、各々導入角α(約60
度)とこれよりやや小さな導入角β(約45度)を有してい
る。また、上記三角斜面１６は、図３(Ｃ)に示すよう
に、第１傾斜面１０の開始線１３から下方に向かって緩
やかに上昇する緩斜面を呈している。尚、図３(Ｄ)は、
前記第１，２傾斜面１０，１２に替えて、内外に緩くカ
ーブする二つの曲面を組み合わせた湾曲面１０′を設け
た形態を示す。

【００１３】係るダイス２のスプライン成形歯７に対し
前記マンドレル２０のヘリカルギア成形歯２２の配設位
置は、図４(Ａ)に示すように、やや素材Ｍ等の挿入口６
寄りに設定される。より詳しくは、図４(Ｂ)に示すよう
に、マンドレル２０のヘリカルギア成形歯２２の挿入口
６側に導入角γ(約45度)を有する傾斜面２４の下辺より
もやや下方の位置から、ダイス２のスプライン成形歯７
の前記第１傾斜面１０の開始線１３が始まるようにして
いる。この配置関係では、環状素材Ｍは先にヘリカルギ
ア成形歯２２に当接し、その内周面にヘリカルギア歯部
が成形され始めると、半径方向に押圧力を受けることな
く、上記成形歯２２によって回転トルクを受け、好まし
くない。従って、図１及び図５(Ａ)に示すように、環状
素材Ｍの内周面の下部を肉盗みして下辺に環状の薄肉部
Ｍ１を予め形成しておき、環状素材Ｍは先にダイス２の
スプライン成形歯７に当接するようにする。

【００１４】そして、図５(Ａ)のように、リング状間隙
５内に下辺に環状の薄肉部Ｍ１を有する環状素材Ｍを挿
入口６から挿入し、環状パンチ３０により該環状素材Ｍ
を下方に押圧する。先ず、環状素材Ｍの薄肉部Ｍ１の下
部は、ダイス２のアプローチ用の第１傾斜面１０に当接
し、その外周面が中心方向に押され、半径方向に押圧力
が作用し始める。次に、急峻な歯形成形用の第２傾斜面
１２に当接し、これに続く歯形部８に導かれ、環状素材
Ｍの外周面にスプライン歯形部Ｓを成形する。この間、
上記傾斜面１０，１２、及び前記三角斜面１６によっ
て、素材Ｍは半径方向に押圧力を受けている。且つ、素
材Ｍは、スプライン成形歯７、凹溝１４、及び三角斜面
１６によって回転せず垂直方向にのみ移動する。

【００１５】以上から僅かに遅れて、環状素材Ｍの薄肉
部Ｍ１の上部が、マンドレル２０の傾斜面２４及びヘリ
カルギア成形歯２２に当接し、素材Ｍの内周面にヘリカ
ルギア歯形部Ｈを成形し始める。この際、マンドレル２
０は、前記支持体３８とベース３６との間にラジアル軸
受４２を介在させて予めダイス２の孔４の中心軸と同軸
になるように心出しされている。また、環状素材Ｍが下
降するにつれ、マンドレル２０は、ヘリカルギア成形歯
２２による歯形成形時に発生するパンチ３０の押圧力の
水平方向の分力による回転トルクを受ける。この回転ト
ルクを受けると、マンドレル２０は、支持体３８と前記
ベース３６との間に介在させたスラスト軸受４０によっ
て回転し、係る回転をしながら環状素材Ｍの内周面にヘ
リカルギア歯形部Ｈを螺旋状に成形していく。そして、
図５(Ｂ)に示すように、環状素材Ｍは、その姿勢を垂直
に保ったまま外周面に垂直なスプライン歯形部Ｓを成形
されると同時に、その内周面に回転するマンドレル２０
のヘリカルギア成形歯２２に倣ったヘリカルギア歯形部
Ｈを成形される。

【００１６】この間、素材Ｍは、前記傾斜面１０，１
２、及び三角斜面１６によって中心向きの押圧力を受
け、ヘリカルギア成形歯２２側に押し付けられるので、
歯筋精度の良いヘリカルギア歯形部Ｈを順次成形するこ
とができる。また、上記ヘリカルギア歯形部Ｈの成形に
伴う素材Ｍへの前記回転トルクは、その外周面側では前
記ダイス２側のスプライン成形歯７や三角斜面１６等に
よって阻止され、歯筋精度が良く歯形誤差の少ないスプ
ライン歯形部Ｓを成形することができる。環状パンチ３
０は、その下端面がヘリカルギア成形歯２２に接する直
前の位置で停止され、上昇してリング状間隙５から離脱
する。また、成形されたワークＷは、図示しないノック
アウトピンによって、間隙５から上方へ取り出される。
図５(Ｃ)に示すように、成形されたワークＷの前記薄肉
部Ｍ１部分と上端部の未成形部分Ｍ２を破線位置で切断
除去すると、図５(Ｄ)に示すように、外周面の上縁に平
坦な周面Ｐを、その下部に垂直なスプライン歯形部Ｓを
有し、内周面全体にヘリカルギア歯形部Ｈをそれぞれ有
するスプライン付きヘリカルギアＧが得られる。係る外
周面に途中から始まるスプライン歯形部Ｓを有し、内周
面にヘリカルギア歯形部Ｈを有するギアＧを得るため、
素材Ｍは当初に肉盗み加工をして、下部に薄肉部分Ｍ１
を予め形成したものである。

【００１７】図６は、本成形装置のより一般的な形態に
関する。同図(Ａ)は、ダイス２の内周面のスプライン成
形歯７におけるアプローチ用の第１傾斜面１０の始点１
３を、マンドレル２０のヘリカルギア成形歯２２の傾斜
面２４の始点よりも素材挿入口６寄りに位置させた成形
装置５０を示す。その他の部分は、前記成形装置１と同
じである。この装置５０に使用する環状素材Ｍは、図示
のような単純な角形断面のリング形状のものを用いる。
そして、環状パンチ３０で素材Ｍを上方から押圧する
と、素材Ｍは先ずスプライン成形歯７の各歯形部８の緩
い第１傾斜面１０とやや急な第２傾斜面１２に当接し、
中心方向に押圧される。次に素材Ｍは、この押圧力を受
けたままマンドレル２０のヘリカルギア成形歯２２の傾
斜面２４に当接する。すると、環状素材Ｍは、その全周
に渉り放射方向にも押圧される。

【００１８】係る内外両方向の押圧力を受けた素材Ｍ
は、ダイス２のスプライン成形歯７の各歯形部８によっ
て、その外周面に垂直なスプライン歯形部Ｓを成形さ
れ、同時にマンドレル２０のヘリカルギア成形歯２２に
よって、その内周面に螺旋状のヘリカルギア歯形部Ｈを
成形される。この間、素材Ｍの外周部分は、スプライン
成形歯７の各歯形部８、凹溝１４、及び三角斜面１６に
よって回転を阻止され、歯形精度の良いスプライン歯形
部Ｓを成形されると共に、その内周部分も、上記中心向
きの押圧力とヘリカルギア成形歯２２によって歯筋精度
の良いヘリカルギア歯部形Ｈを成形される。成形された
ワークＷは、図６(Ｂ)に示すような断面を呈する。この
ワークＷの上部の未成形部分Ｍ３を破線板で切断・除去
すると、図６(Ｃ)に示すように、内・外周面にヘリカル
ギア歯形部Ｈとスプライン歯形部Ｓを各々全面に有する
スプライン付ヘリカルギアＧを得ることができる。

【００１９】図７は、前記成形装置５０の変形例を示
し、ダイス２のスプライン成形歯７とマンドレル２０の
ヘリカルギア成形歯２２を前記と同様に配置し、ヘリカ
ルギア成形歯２２の上端の傾斜面２４も、図８(Ａ)(Ｂ)
に示すような緩急２種類の第１傾斜面２４ａと第２傾斜
面２４ｂとしたものである。従って、環状素材Ｍは、ス
プライン成形歯７の第１，２傾斜面により中心向きに徐
々に縮径された後、上記ヘリカルギア成形歯２２の第
１，２傾斜面２４ａ，２４ｂによって放射方向に徐々に
拡径される。上記の縮径による押圧力で、素材Ｍの内周
面にはヘリカルギア成形歯２２が緊密に食い込み、歯筋
精度の良いヘリカルギア歯形部Ｈが成形される。また、
上記の拡径による押圧力で、素材Ｍの外周面にはスプラ
イン成形歯７の歯形部８が緊密に食い込み、歯筋精度及
び歯形精度の良いスプライン歯形部Ｓが前記と同様に成
形される。

【００２０】尚、以上の各形態において、素材Ｍに対し
スプライン成形歯７の第１，２傾斜面１０，１２を先に
当接するようにしたのは、先ず環状素材Ｍに縮径方向に
押圧力を与え、ヘリカルギア成形歯２２側に押し付ける
ことにより、精度の良いヘリカルギア歯形部Ｈを得るた
めである。また、スプライン成形歯７の上部にのみ三角
傾斜面１６を設けたのは、素材Ｍがヘリカルギア成形歯
２２から受ける回転トルクを素材Ｍの外周面側で阻止
し、歯形精度の良いスプライン歯形部Ｈを成形するため
である。尚、スプライン成形歯７の第１，２傾斜面１
０，１２とヘリカルギア成形歯２２の第１，２傾斜面２
４ａ，２４ｂは、前記のように併用しても良いが、少な
くとも一方を用いることで、素材Ｍに半径方向の押圧力
を与えることができる。また、これらの傾斜面を３段階
以上の緩急を有するものとしたり、或いは、前記図３
(Ｄ)のような連続したカーブを付した湾曲面１０′とす
ることもできる。

【００２１】図９は、本発明の異なる形態を示す成形装
置６０の縦断面図を示す。この装置６０は、マンドレル
７０を固定し、これを囲むダイス６２を回転可能にした
ものである。即ち、ダイス６２の円筒形状の孔６４内に
リング状の間隙６５を介して同心状にマンドレル７０を
配設する。ダイス６２の内周面には前記同様のヘリカル
ギア成形歯６７が設けられ、マンドレル７０の周面には
前記同様のスプライン成形歯７２が、その始点を上記ヘ
リカルギア成形歯６７よりも素材挿入口６６側寄りに設
けられている。また、スプライン成形歯７２の各歯形部
の上端には、前記同様の緩急を付した第１，２傾斜面７
３，７４と、各歯形部の間には前記同様の三角斜面と浅
めの凹溝も設けてある。

【００２２】上記マンドレル７０は、その底部をベース
８２の基板８４の中心から立設する支柱８３の上部に固
定されている。また、ダイス６２は、その底面を位置決
め用厚板６９を介して円筒状の支持体９４上に支持され
ている。この支持体９４は、そのリング状の底面をスラ
スト軸受９０を介して、前記ベース８２の支柱８３の基
部周囲の上向きのリング凹条８６内に回転可能に支持さ
れている。また、支持体９４の下部の内外に設けた横向
きのリング凹条９６と、ベース８２の支柱８３の周面下
方に設けたリング凹条８５及び基板８４周縁に立設する
フランジ８８の内周面に設けたリング凹条８７との間に
は、大小二つのリング状のラジアル軸受９２，９２がそ
れぞれ内外とも同じ高さで同心に介在している。

【００２３】そして、リング状の間隙６５内に挿入口６
６から環状素材Ｍを挿入し、スライド８１に取付けられ
た環状パンチ８０で素材Ｍを下方に押圧する。先ず、素
材Ｍはマンドレル７０のスプライン成形歯７２の第１，
２傾斜面７３，７４に当接し、全周に渉り放射方向に押
圧力を受ける。次に、素材Ｍの内周面にスプライン成形
歯７２の各歯形部が当接し、垂直方向にスプライン歯形
部Ｓを成形し始める。次いで、素材Ｍにダイス６２のヘ
リカルギア成形歯６７の上端の傾斜面６８が当接し、素
材を縮径方向に押圧する。更に、素材Ｍを下降させる
と、ヘリカルギア成形歯６７による歯形成形に伴う回転
トルクを受ける。この回転トルクを素材Ｍから受けたダ
イス６２は、前記支持体９４と共にその下部のスラスト
軸受９０によって回転する。この回転を行いながら、ダ
イス６２は素材Ｍの外周面にヘリカルギア歯形部Ｈを成
形する。また、ダイス６２は支持体９４の下部を内外か
ら囲むラジアル軸受９２，９２によって、マンドレル７
０と同軸心になるよう予め位置を調整されている。

【００２４】そして、環状素材Ｍは、垂直に保たれたま
ま内周面にスプライン歯形部Ｓを成形されると同時に、
その外周面に回転するダイス６２のヘリカルギア成形歯
６７に倣ったヘリカルギア歯形部Ｈを成形される。係る
成形装置６０は、スプラインを内周面に、ヘリカルギア
を外周面にそれぞれ有する環状製品ギアを提供すること
ができる。また、ヘリカルギア成形歯６７とスプライン
成形歯７２の上下方向の位置を変えたり、素材Ｍに前記
の薄肉部Ｍ１を設けることで、スプライン歯部Ｓを素材
Ｍの内周面の途中から成形することもできる。尚、成形
装置６０は前記装置１に比べて、ダイス６２を円筒状の
支持体９４によって回転可能に支持する機構を設けるた
め、装置構成は複雑になるが、成形されるギアの精度は
何ら劣らない。

【００２５】本発明は、以上に説明した各形態に限定さ
れるものではない。スプライン成形歯は、その歯形部同
士のピッチを等間隔に限らず、異なるピッチを併用した
り、隣接する歯形部毎に異なるピッチにすることもでき
る。その歯形部の断面形状も単純な矩形の他、台形断面
や、平歯車と同様の両側面を曲面にしたものとしても良
い。更に、その長手方向に沿って歯形部の断面を変化さ
せることもできる。また、ヘリカルギア成形歯も長手方
向に沿って歯形部の断面を変化させることもできる。
尚、成形されたワークの切断する位置を選択・調整する
ことで、平らな周面の途中からヘリカルギア歯形部を有
するギアを得ることもできる。

【００２６】更に、前記スプライン成形歯の歯形部間に
おける三角斜面も平らな斜面の他、上下何れかの方向に
緩くカーブした湾曲面としても良い。尚、支持体を回転
可能に支えるスラスト軸受は、主にスラスト軸玉受が用
いられ、これと対にラジアル軸受にはラジアル軸玉受が
用いられる。但し、ラジアル軸受にはラジアル滑り軸受
や静圧気体ジャーナル軸受を用いても良い。また、前記
歯形部の成形は、鍛造プレスによる冷間加工に依った
が、環状素材をその材質に応じて加熱して温間鍛造を行
ったり、或いは２００℃程度に予熱して成形を精緻且つ
迅速化させることもできる。更に、環状素材の材質も、
炭素鋼、構造用鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルモリ
ブデン鋼、ステンレス鋼、又はチタン合金等を採用する
ことができる。

【００２７】

【発明の効果】以上において説明したように、本発明の
成形装置によれば、環状素材の内・外周面にスプライン
歯形部とヘリカルギア歯形部を一度の工程で、同時に成
形することができる。また、成形される各歯形部分にひ
けや欠肉が少なく、且つ素材の内外周面が異なる方向の
歯形成形を受けても互いに悪影響を及ぼさないので、ス
プラインの歯形誤差が小さく、スプライン及びヘリカル
ギアの歯筋精度も優れたものにできる。しかも、ダイス
とマンドレルは同心に維持されるので、内・外周面の各
ギアの中心軸も同軸の環状ギア製品を得ることができ
る。更に、成形後の後加工も簡単且つ少ないため、ニア
ネットシェイプの環状ギア製品を量産でき、安価に提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスプライン付きヘリカルギア成形装置
の縦断面図である。

【図２】図１の成形装置におけるダイスの断面斜視図と
マンドレルの斜視図である。

【図３】(Ａ)はダイスのスプライン成形歯の部分展開
図、(Ｂ)及び(Ｃ)は(Ａ)中のＢ−Ｂ、及びＣ−Ｃにおけ
る各断面図、(Ｄ)は異なる形態の部分断面図である。

【図４】(Ａ)はダイスのスプライン成形歯とマンドレル
のヘリカルギア成形歯の配置関係を示す部分縦断面図、
(Ｂ)は(Ａ)の部分拡大図である。

【図５】(Ａ)は素材Ｍの成形当初の状態を、(Ｂ)は素材
Ｍの成形末期の状態を示す各部分縦断面図、(Ｃ)は成形
されたワークＷの部分縦断面図、(Ｄ)は(Ｃ)のワークＷ
から得られたギア製品の斜視図である。

【図６】(Ａ)は本発明のスプライン付きヘリカルギア成
形装置の一般的な形態を示す部分縦断面図、(Ｂ)は成形
されたワークＷの部分縦断面図、(Ｃ)は(Ｂ)のワークＷ
から得られたギア製品の斜視図である。

【図７】本発明のスプライン付きヘリカルギア成形装置
の一般的な形態の変形例を示す部分縦断面図である。

【図８】(Ａ)は図７の成形装置のヘリカルギア成形歯を
示す部分展開図、(Ｂ)は(Ａ)の部分拡大断面図である。

【図９】本発明のスプライン付きヘリカルギア成形装置
の異なる形態を示す縦断面図である。

【図１０】(Ａ)及び(Ｂ)は各々従来のヘリカルギア成形
装置を示す部分縦断面図、(Ｃ)は(Ｂ)の装置による成形
状態を示す部分水平断面図である。

【符号の説明】

１，５０，６０……………………スプライン付きヘリカ
ルギア成形装置２，６２……………………………ダイス４，６４……………………………円筒形状の孔５，６５……………………………リング状間隙６，６６……………………………素材等の挿入口７，７２……………………………スプライン成形歯８……………………………………歯形部１０，２４ａ，７３………………第１傾斜面１２，２４ｂ，７４………………第２傾斜面１６…………………………………三角斜面２０，７０…………………………マンドレル２２，６７…………………………ヘリカルギア成形歯３０，８０…………………………環状パンチ３６．８２…………………………ベース３８，９４…………………………支持体４０，９０…………………………スラスト軸受４２，９２…………………………ラジアル軸受Ｍ(Ｍ１)……………………………環状素材(薄肉部)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒形状の孔を有するダイスと、この孔
内に同心状に配設されたマンドレルとの間にリング状間
隙を形成し、このリング状間隙の一端に環状素材と環状
パンチの挿入口を有し、上記ダイス又はマンドレルの一
方を回転可能に支持する成形装置であって、回転する側
のダイス又はマンドレルの内／外周面にヘリカルギア成
形歯を、固定側のダイス又はマンドレルの内／外周面に
軸方向に沿ったスプライン成形歯を設け、少なくとも一
方の成形歯における素材等の挿入口側の歯面を歯丈方向
に緩急２種類以上の傾斜角度を有する複数の傾斜面又は
湾曲面で構成したことを特徴とするスプライン付きヘリ
カルギア成形装置。
【請求項２】前記スプライン成形歯の前記素材等の挿
入口側の各歯形部同士の間に、素材等の挿入口側の第１
傾斜面の開始位置を頂角とするほぼ２等辺三角形状の三
角斜面を第２の傾斜面の開始位置と同等のレベルの位置
にまで設けた請求項１に記載のスプライン付きヘリカル
ギア成形装置。
【請求項３】前記スプライン成形歯を、ヘリカルギア
成形歯に対し、前記素材等の挿入口側に近接する位置に
設けた請求項１又は２に記載のスプライン付きヘリカル
ギア成形装置。
【請求項４】前記スプライン成形歯を、ヘリカルギア
成形歯に対し、前記素材等の挿入口側から離隔した位置
に設け、且つ、環状素材の上記ヘリカルギア成形歯に当
接する周面側に環状の薄肉部を設けた請求項１又は２に
記載のスプライン付きヘリカルギア成形装置。
【請求項５】前記ダイスの内周面にスプライン成形歯
を設け、前記マンドレルの周面にヘリカルギア成形歯を
設けると共に、上記マンドレルの支持体を装置のベース
に対しスラスト軸受及びラジアル軸受を介して回転可能
に支持した請求項１乃至４に記載のスプライン付きヘリ
カルギア成形装置。