JPH1177226A - ヘリカル歯車の製造方法及びその製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイスの軸孔に配置した被加工材をヘリカル
歯車に鍛造する場合に、軸孔の内周面における歯形型面
に均一に被加工材が流れるようにする。 【解決手段】 内周面にヘリカル歯の歯形型面が形成さ
れた軸孔８ａを持つダイス８の該軸孔８ａ内に被加工材
９を配置し、該被加工材９が配置された該軸孔８ａに、
外周面に該ヘリカル歯と同じ歯形面が形成されたポンチ
６と該ダイス８とを該ポンチ６が該ダイス８の該軸孔８
ａに螺合するように該ポンチ６と該ダイス８とを同軸的
に近づけつつ同軸的に回転して該ポンチ６を該ダイス８
の該軸孔８ａに螺合させながら該被加工材９を軸方向に
押し付けるとともに該被加工材９の中心軸を中心にして
ねじるように該被加工材９をヘリカル歯車に成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘリカル歯車を冷
間鍛造により形成するヘリカル歯車の製造方法およびそ
の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイスとポンチによって歯車を鍛造によ
り成形する製造方法が知られている。例えば特公昭５９
−３０４９９号公報には、製造しようとする平歯車の歯
の歯形型面が形成された軸孔を持つダイスと、外周面に
該平歯車の歯と同じ歯形面が形成されたポンチとマンド
レルとを用い、被加工材をダイスの軸孔内に配置すると
共にポンチを軸孔に挿入してポンチとダイス及びマンド
レルにより被加工材を鍛造してダイスとポンチで形成さ
れるキャビティー形状に塑性加工するものである。

【０００３】被加工材としては中心孔を持たない円柱粗
材を用い、この円柱粗材をポンチで軸方向に加圧した
り、また、この円柱粗材の中心部にマンドレルを打込
み、円柱粗材の中心部を押圧して外方に粗材の流れを創
って円柱粗材が軸孔の歯形型面に流れ込むようにしてい
る。また、特開平８−２０６７７２号公報には、ヘリカ
ル歯車の粗形材を内周面にヘリカル歯の歯形型面が形成
された軸孔を持つダイス内にダイスと粗形材とを相対回
転させつつポンチで押し込み、ヘリカル歯を精度良く加
工する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特公昭５９−３０４９
９号公報は平歯車の鍛造方法が開示されているがヘリカ
ル歯車については具体的にその鍛造方法が示されていな
い。また、特開平８−２０６７７２号公報は、ヘリカル
歯車の粗形材の歯部のみを仕上げるものであり、ビレッ
ト状の粗材からヘリカル歯車を鍛造により製造するもの
ではない。

【０００５】本発明は、ビレット状粗材から直接ヘリカ
ル歯車を製造するヘリカル歯車の製造方法およびその製
造装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者はヘリカル歯車
を鍛造する場合、被加工材を軸方向に押し潰して歯部を
形成すると共に同時に被加工材をねじり、押し潰すこと
により形成される歯部がダイスのヘリカル溝に沿って流
れることが必要であることに思い至り、ダイスとポンチ
で被加工材をねじりつつ押し潰してヘリカル歯車に塑性
加工する方法を完成したものである。

【０００７】すなわち、本発明のヘリカル歯車の製造方
法は、内周面にヘリカル歯の歯形型面が形成された軸孔
を持つダイスの該軸孔内に被加工材を配置する配置工程
と、外周面に該ヘリカル歯と同じ歯形面が形成され該ダ
イスの該軸孔に螺合するポンチと該ダイスとを該ポンチ
が該ダイスの該軸孔に螺合するように該ポンチと該ダイ
スとを同軸的に近づけつつ同軸的に回転して該ポンチを
該ダイスの該軸孔に螺合させながら該被加工材を軸方向
に押し付けるとともに該被加工材の中心軸を中心にして
ねじり該被加工材をヘリカル歯車に成形する成形工程
と、を含むことを特徴とする。

【０００８】また、本発明のヘリカル歯車の製造装置
は、本発明のヘリカル歯車の製造方法に使用されるもの
で、内周面にヘリカル歯の歯形型面が形成された軸孔を
持つダイスと、外周面に該ヘリカル歯と同じ歯形面が形
成され該ダイスの該軸孔に螺合するポンチと、該ダイス
の該軸孔内に配置された被加工材を軸方向に押し付ける
とともに該被加工材の中心軸を中心にしてねじり該被加
工材をヘリカル歯車に成形する回転押圧手段と、を含
む。

【０００９】本発明のヘリカル歯車の製造方法及び製造
装置では、被加工材がダイスの軸孔内で軸方向に押し潰
され、これにより形成される歯部がねじりによりダイス
の軸孔のヘリカル溝に沿って流れる。このため、形成さ
れる歯部そのものもヘリカル溝内で溝に沿って押され、
ヘリカル溝内で移動しつつ歯部が膨大してヘリカル歯に
形成される。形成される歯部がヘリカル溝に沿って移動
するため抵抗も少なく容易にヘリカル歯車が成形でき
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明のヘリカル歯車の製造方法
及び製造装置において、内周面にヘリカル歯の歯形型面
が形成された軸孔を持つダイスと、外周面に該ヘリカル
歯と同じ歯形面が形成され該ダイスの該軸孔に螺合する
ポンチと、該ダイスの該軸孔内に配置された被加工材を
軸方向に押し付けるとともに該被加工材の中心軸を中心
にしてねじり該被加工材をヘリカル歯車に成形する回転
押圧手段と、を用いる。

【００１１】ダイスはその軸孔内で被加工材が塑性加工
されるもので、得られるヘリカル歯車の軸方向長さより
十分に軸方向長さの長い軸孔を持つものである必要があ
る。軸孔の内周面に形成されるヘリカル歯の歯形型面
は、得られるヘリカル歯車の外周面と型対象のものとな
る。しかし型面はその軸方向に長く、ヘリカル状に延び
ている必要がある。

【００１２】本発明のヘリカル歯車の製造方法及び製造
装置においては、中心孔をもつリング状のヘリカル歯車
を製造することができる。この中心孔をもつヘリカル歯
車の場合、前記回転押圧手段にダイスの軸孔の中心に配
置されるマンドレルを設け、被加工材をダイスの軸孔に
配置する際に、マンドレルを中心孔に挿通する。そし
て、ポンチがダイスの軸孔に螺合するようにポンチを回
転させつつポンチとダイスを近づけ、ポンチで被加工材
をねじりつつ軸孔内で軸方向に押し潰す。このねじりに
より、被加工材の外周部は、ダイスの軸孔のヘリカル溝
に沿って流れ、ヘリカル溝内で移動しつつ膨大してヘリ
カル状の歯部に形成される。このときマンドレルは押圧
される被加工材と共に軸方向に押される（請求項２、
７）。

【００１３】成形工程の終期にはマンドレルを後退させ
て被加工材の中心孔の一部を空隙として残した状態で被
加工材を軸方向にねじりつつ押圧すると、被加工材の内
側部が該空隙に膨大し、被加工材の材料流動が全体的に
促進され、ダイスの軸孔のヘリカル溝に沿ったより精度
の高いヘリカル状の歯部を形成することができる。（請
求項３）。

【００１４】本発明において、被加工材を軸方向に押圧
するポンチの押圧面に、該被加工材の被加工面との間で
の回り方向の滑りを阻止する中心部より放射状に延びる
突条をもつことが好ましい。この突条は被加工材の端面
にくい込み突条と被加工材との相対回転を阻止する。な
お、ポンチの押圧面と被加工材の端面との滑りは放射方
向には好ましい。被加工材が押し潰され、ポンチの押圧
面と接している被加工材の端面部が放射方向に滑って被
加工材の径が増大するのは好ましいことである。（請求
項４、９）。

【００１５】また、前記回転押圧手段は前記ダイスと前
記ポンチとの相対移動を回転に変換するラック−ピニオ
ン装置と変換された回転を該ダイスと該ポンチとの相対
回転に変換するウオームギヤー装置とを具備するものと
するのが好ましい。これにより確実にダイスとポンチと
が螺合するとともにウオームギヤー装置で確実にダイス
とポンチとを相対回転させることができる。なお、大き
な回転力が必要な場合には適当な増力装置を組み込んで
も良い（請求項８）。

【００１６】前記ポンチは同軸的に互いに対向する２個
のポンチで構成し、被加工材を軸方向の両方から互いに
逆方向にねじりつつ押圧してもよい。この場合、二つの
ポンチの回転方向を違えることにより、被加工材が軸方
向に半分づつねじられ、各ポンチの加圧力を低減できる
（請求項５、１０）。また、この方法を採用することに
より幅の厚いヘリカル歯車、歯車の傾きが大きいヘリカ
ル歯車の製造が容易になる。

【００１７】

【実施例】本発明のヘリカル歯車の製造方法及びその製
造装置の実施例を示す図面に基づいて説明する。本発明
のヘリカル歯車の製造方法は、図１〜図３に示す製造装
置によって達成される。図１〜図３に示す本発明のヘリ
カル歯車の製造装置は、機台１と、該機台１に固設され
た下ダイ２と、該下ダイ２から上方に延びた支柱３と、
該支柱３に支持された上ダイ４と、該上ダイ４に設置さ
れた加圧ロッド５と、該加圧ロッド５の先端に配設され
る上ポンチ６と、該加圧ロッド５の下降に伴って該上ポ
ンチ６を回転させる回転機構７と、該下ダイ２に固定さ
れたダイス８と、該ダイス８側に設けられ、該上ポンチ
６と協動して被加工材９（図４〜図７）を成形する下ポ
ンチ１０およびマンドレル１１とを具備する。

【００１８】前記ダイス８は内周面にヘリカル歯の歯形
型面が形成された軸孔８ａを持つ。該軸孔８ａは被加工
材９の軸方向長さより大きいものとする。前記下ポンチ
１０は、マンドレル１１とは別の昇降ラム１９上にベア
リング１２を介して回転自在に支持され、該昇降ラム１
９の上昇に伴って前記上ポンチ６に対向した押上げを行
うことができ、その外周には前記軸孔８ａに螺合する歯
形１０ａを持つ。該下ポンチ１０は該軸孔８ａの底部を
形成することになる。該下ポンチ１０にはマンドレル１
１が中心軸状に貫通している。該下ポンチ１０を貫通す
る該マンドレル１１は、図示しない昇降手段によって軸
孔８ａに突出した状態と下ポンチ１０内に没した状態と
に上下動可能に構成されている。

【００１９】一方、前記回転機構７は、前記支柱３の一
つに形成されたラック３ａと、該ラック３ａに噛合した
平歯車１３と、該平歯車１３の軸部を構成するシャフト
部材であって、軸回りに回転自在に前記加圧ロッド５に
両端が支持され、その中間部分にウォーム１４をもつ回
転軸部材１５と、該ウォーム１４に噛合したウォームホ
イール１６とから構成され、該ウォームホイール１６は
前記加圧ロッド５に取付けられたブラケット１７に保持
されている。該ウォームホイール１６は加圧ロッド５と
の間に介装されたベアリング１８によって回転可能にな
っている。

【００２０】前記上ポンチ６は、外周面に製品のヘリカ
ル歯と同じ歯形面６ａが形成されていて、前記ダイス８
の軸孔８ａに嵌合可能な筒体で、前記ウォームホイール
１６の同軸位置に保持されている。また、上ポンチ６は
前記被加工材９を軸方向に押圧する該上ポンチ６の押圧
面には、凸部６ｂが形成されている。ここで、被加工材
９は、製品の歯底円直径と等しいか少し小さい外径をも
ち、マンドレル１１の外径と等しいか少し大きい内径の
中心孔９ａを持つ円筒粗材であり、該凸部６ｂは、マン
ドレル１１の外径と等しい外径をもつ。

【００２１】上記構成からなる製造装置を用いてヘリカ
ル歯車を製造する方法は、図４〜図７に示すように行
う。第１の工程では、図４に示すように、前記ダイス８
の軸孔８ａ内に被加工材９を配置する（配置工程）。こ
のとき、マンドレル１１は先端が軸孔８ａに突出した状
態に設定される。被加工材９は、該マンドレル１１に該
中心孔９ａを挿通しつつ該軸孔８ａ内に配置される。

【００２２】第２の工程では、前記加圧ロッド５を下降
し前記軸孔８ａに螺合するように前記ポンチ６を前記ダ
イス８に同軸的に近づける。このとき、回転軸部材１５
は平歯車１３がラック３ａ上を下方に移動するのに伴っ
て回転し、ウォーム１４と噛合したウォームホイール１
６を回転させる。該ウォームホイール１６の回転により
前記上ポンチ６は該軸孔８ａに同軸的に回転して該軸孔
８ａに螺合する。この螺合は、前記加圧ロッド５が所定
位置のときの前記上ポンチ６の外周面歯形の位相と軸孔
８ａの内周面歯形の位相とを所定の関係に設定しておく
ことにより、前記下ポンチ６が前記ダイス８に当接する
位置で確実に行われる。このためには、ウォーム１４と
ウォームホイール１６とのギヤ比と、平歯車１５の歯数
とを決定することにより、加圧ロッド５の下降と上ポン
チ６の回転を同期させればよい。

【００２３】第３の工程は、図５に示すように、螺合し
た上ポンチ６を加圧ロッド５を更に下降させて被加工材
９を加圧し、該被加工材９を該軸孔８ａ内で密閉鍛造す
る。このとき下ポンチ１０は昇降ラム１９を上昇させて
上ポンチ６に対向して被加工材９を下側から押し上げ
る。マンドレル１１は上ポンチ６に押されるまま下降す
る。これにより、被加工材９は、上ポンチ６と下ポンチ
１０の間にすべりなく挟持される。これにより、被加工
材９は上ポンチ６と下ポンチ１０との間に狭圧された状
態でねじられつつ上ポンチ６と下ポンチ１０によって軸
方向に両打ちされる。被加工材９の外周部は全体がねじ
られつつ外方へ押しのけられるが、押しのけられた部分
は、軸孔８ａのヘリカル溝に沿って流れ、隣の溝に乗越
えることはない。この流れ込みがある程度進んだら、上
ポンチ６と下ポンチ１０の加圧を止める。

【００２４】第４の工程は、上ポンチ６と下ポンチ１０
の加圧を止めた状態で、マンドレル１１を所定量下降し
て、図６に示すように被加工材９の中心孔９ａに空間２
０を創る。図では、空間２０が被加工材９の中間部分に
生じるようにしている。この空間２０は、被加工材９の
逃げ場となる。第５の工程では、加圧ロッド５を更に押
下げる。これにより、被加工材９の内側部が空間２０に
逃れることで、被加工材９の材料流動を全体的に促進
し、加圧ロッド５を更に押下げたときの上ポンチ６およ
び下ポンチ１０の被加工材９との加工面圧を下げること
ができ、急激な加工面圧の増加を回避しつつ、ダイスの
軸孔のヘリカル溝に沿ったより精度の高いヘリカル状の
歯部を形成することができる。

【００２５】第６の工程では、図７に示すようにマンド
レル１１を押上げると共に加圧ロッド５を上げる。該マ
ンドレル１１が押し上がるとき、空間２０に膨らんだ被
加工材９が除去される。中心孔２１が形成された製品に
鍛造することができる。このように本実施例は、中心孔
２１をもつヘリカル歯車の製造方法において、（１）被
加工材９の中心孔２０にマンドレル１１が挿入された状
態で該被加工材９を軸回りにねじりつつ軸方向に加圧
し、（２）ある程度被加工材９が外方に押しのけられた
段階でマンドレル１１を退避して中心孔２０に被加工材
９の逃げ場としての空間２０を形成し、（３）かつ再度
の加圧の後に空間２０に膨出した被加工材９をマンドレ
ル１１で除去している。従って、被加工材９は軸まわり
にねじられつつ軸方向に押されて外方に流れ、外方に逃
れた被加工材部分は軸孔８ａの溝に沿って流れる。この
流れは隣の溝に乗越えることがなく、加圧力を省力化で
きて、軸孔８ａの歯形型面へ均一に粗材を流し込み精密
な型鍛造が可能となる。

【００２６】また、本実施例のヘリカル歯車の製造方法
では、ポンチ（上ポンチ）の回転を、加圧ロッド５の降
下に伴って回転するウォーム１４とウォームホイール１
５との噛合によって該ポンチを回転させているため、ヘ
リカル歯車のねじれ角の影響を受けず、比較的大きなね
じれ角のヘリカル歯車でも容易に製造することができ
る。

【００２７】なお、図８に示すように、ダイス８を機台
１に固定し、ダイス８の上下に２個一対のポンチ６をそ
れぞれ上側加圧ロッド５、下側加圧ロッド５に取り付
け、さらに上下の回転機構７を設け、被加工材を上下の
ポンチで押し潰しつつ互いに逆方向にねじるようにして
もよい。この場合、被加工材の軸方向の中心はポンチに
対して不同とすることができ、より小さい力でヘリカル
歯車を製造できる。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ダイ
スの軸孔に配置された被加工材が全体的にその中心軸を
中心にねじられつつ該軸方向に押され、該被加工材を軸
孔の歯形型面に均一に流し込んで、精密なヘリカル歯型
鍛造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るヘリカル歯車の製造装置を示す
正断面図である。

【図２】 本発明に係るヘリカル歯車の製造装置を図１
の一側から見た側断面図である。

【図３】 本発明に係るヘリカル歯車の製造装置の平面
図である。

【図４】 本発明に係るヘリカル歯車の製造装置に被加
工材を配置した工程を示す工程図である。

【図５】 本発明に係るヘリカル歯車の製造装置におい
て、ポンチをダイスの軸孔に螺合させた状態を示す工程
図である。

【図６】 本発明に係るヘリカル歯車の製造装置におい
て、被加工材を密閉鍛造している様子を示す工程図であ
る。

【図７】 本発明に係るヘリカル歯車の製造装置におい
て、中心孔に膨らんだ粗材を除去する工程を示す工程図
である。

【図８】 本発明に係る他のヘリカル歯車の製造装置を
示す正断面図である。

【符号の説明】

１…機台、２…下ダイ、３…支柱、４…上ダイ、５…加
圧ロッド、６…上ポンチ、６ａ…歯形面、７…回転機
構、８…ダイス、８ａ…軸孔、９…被加工材、１０…下
ポンチ。

フロントページの続き (72)発明者 近藤 一義 静岡県浜松市冨塚3638−25

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面にヘリカル歯の歯形型面が形成さ
   れた軸孔を持つダイスの該軸孔内に被加工材を配置する
   配置工程と、 外周面に該ヘリカル歯と同じ歯形面が形成され該ダイス
   の該軸孔に螺合するポンチと該ダイスとを該ポンチが該
   ダイスの該軸孔に螺合するように該ポンチと該ダイスと
   を同軸的に近づけつつ同軸的に回転して該ポンチを該ダ
   イスの該軸孔に螺合させながら該被加工材を軸方向に押
   し付けるとともに該被加工材の中心軸を中心にしてねじ
   り該被加工材をヘリカル歯車に成形する成形工程と、 を含むことを特徴とするヘリカル歯車の製造方法。
2. 【請求項２】 前記ダイスの前記軸孔の中心にはマンド
   レルが配置されており、前記被加工材は中心孔を有する
   リング形状であり、前記配置工程は該マンドレルに該中
   心孔を挿通しつつ該被加工材を該ダイス内に配置する工
   程である請求項１記載のヘリカル歯車の製造方法。
3. 【請求項３】 前記成形工程の終期に前記マンドレルを
   後退させて前記被加工材の中心孔の一部を空隙として残
   した状態で該被加工材を軸方向にねじり押圧する請求項
   ２記載のヘリカル歯車の製造方法。
4. 【請求項４】 前記被加工材を軸方向に押圧する前記ポ
   ンチの押圧面は該被加工材の被押圧面との間での回り方
   向の滑りを阻止する中心部より放射状に延びる突条を持
   つ請求項１記載のヘリカル歯車の製造方法。
5. 【請求項５】 前記ポンチは同軸的に互いに対向する２
   個のポンチで構成され、前記ダイスの前記軸孔内に配置
   された前記被加工材は、前記成形工程で２個の該ポンチ
   で押圧されつつねじられる請求項１記載のヘリカル歯車
   の製造方法。
6. 【請求項６】 内周面にヘリカル歯の歯形型面が形成さ
   れた軸孔を持つダイスと、 外周面に該ヘリカル歯と同じ歯形面が形成され該ダイス
   の該軸孔に螺合するポンチと該ポンチと該ダイスとを該
   ポンチが該ダイスの該軸孔に螺合するように該ポンチと
   該ダイスとを同軸的に近づけつつ同軸的に回転して該ポ
   ンチを該ダイスの該軸孔に螺合させながら該ダイスの該
   軸孔内に配置された被加工材を軸方向に押し付けるとと
   もに該被加工材の中心軸を中心にしてねじり該被加工材
   をヘリカル歯車に成形する回転押圧手段と、 を含むことを特徴とするヘリカル歯車の製造装置。
7. 【請求項７】 前記回転押圧手段は前記ダイスの前記軸
   孔の中心に配置されたマンドレルを持ち、前記被加工材
   は中心孔を有するリング形状であり、該マンドレルに該
   中心孔を挿通された状態で該被加工材は該ダイス内に配
   置される請求項６記載のヘリカル歯車の製造装置。
8. 【請求項８】 前記回転押圧手段は前記ダイスと前記ポ
   ンチとの相対移動を回転に変換するラック−ピニオン装
   置と変換された回転を該ダイスと該ポンチとの相対回転
   に変換するウオームギヤー装置とを具備する請求項６記
   載のヘリカル歯車の製造装置。
9. 【請求項９】 前記被加工材を軸方向に押圧する前記ポ
   ンチの押圧面は該被加工材の被押圧面との間での回り方
   向の滑りを阻止する中心部より放射状に延びる突条を持
   つ請求項６記載のヘリカル歯車の製造装置。
10. 【請求項１０】 前記ポンチは同軸的に互いに対向する
    ２個のポンチで構成され、前記ダイスの前記軸孔内に配
    置された前記被加工材は、２個の該ポンチで押圧されつ
    つねじられる請求項６記載のヘリカル歯車の製造装置。