JPH1190568A - リングギヤの製造方法、リングギヤ製造用金型および金型の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 再加工可能な金型を使用した熱間プレス加
工による歯形形状の成形により、簡易にリングギヤを成
形し、以後の処理或いは加工を簡素化するリングギヤの
製造方法、リングギヤ製造用金型およびその金型の製造
方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 中心部に立設した略円柱状の芯金と、こ
の芯金の外周に下降して加圧する環状の上金型と、内周
側の上部に歯形を有する溝を刻設して前記上金型との間
でリングギヤの歯部を形成する環状の外周側下金型と、
前記芯金の外周面と前記外周側下金型の内周面との間に
嵌合して上端面を前記溝の底面より高くして段差を設け
るように配置した中心側下金型６とからなるリングギヤ
製造用金型を使用し、リングギヤを熱間プレス加工して
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、リングギヤ、特に
座付きリングギヤの製造工程を簡略化し、品質を安定化
するリングギヤの製造方法、リングギヤ製造用金型およ
び金型の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、リングギヤの製造方法は、Ｓ４５
Ｃ程度の構造用炭素鋼を使用してリングを成形し、 300
TON プレスによる冷間プレスにてリングギヤの真円度を
矯正し、外周を除く３面を切削加工（以後、Ｌ加工とい
う）して所定真円度に仕上げ、その後、切削加工または
転造により、所定寸法の歯車を形成し、形成させた歯部
の飛込み側の面取り加工を行い、そして、高周波焼入れ
により歯部を所定硬度になるように焼入れする。

【０００３】〔問題点〕このようなリングギヤの製造方
法では、リング状に形成して焼準した材料を冷却し冷間
プレスにより真円度を矯正しているが、リング材が弾性
変形して内径の真円度が所定の許容誤差範囲から外れる
ためＬ加工して真円度を補正しており、また、冷間矯正
では残留応力が残り、歯形の高周波焼入れで内径変形を
生じて真円度が保てず、必要に応じて再度のＬ加工等の
手直しをしなければならない等、各処理工程の後に再加
工工程を組み入れるため、工数が増加し、作業時間が多
くなり、製造コストが増加するという問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における前記問題点を解消するためのものであり、その
ための課題は、再加工可能な金型を使用した熱間プレス
加工による歯形形状の成形により、簡易にリングギヤを
成形し、以後の処理或いは加工を簡素化するリングギヤ
の製造方法、リングギヤ製造用金型および金型の製造方
法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明における請求項１
に係るリングギヤの製造方法は、加熱して材料組織を常
態化させた一様断面のリング状素材を、熱間プレス加工
によりリングギヤに成形し、プレス成形と同時に飛込み
面側の歯面の面取り成形を行い、面取り成形後に歯部を
矯正し高周波焼き入れして歯部の硬度を所定の硬さにす
ることを特徴とするものである。

【０００６】請求項２に係るリングギヤの製造方法は、
上金型と外周側下金型との型合せ面における歯形形成部
位の外周側に設けた所定傾斜角を有する段差部により、
プレス加工時のバリ流出に対する抵抗を加えることを特
徴とする。

【０００７】請求項３に係るリングギヤ製造用金型は、
中心部に立設した略円柱状の芯金と、この芯金の外周に
下降して加圧する環状の上金型と、内周側の上部に歯形
を有する溝を刻設して前記上金型との間でリングギヤの
歯部を形成する環状の外周側下金型と、前記芯金の外周
面と前記外周側下金型の内周面との間に嵌合して上端面
を前記溝の底面より高くして段差を設けるように配置し
た中心側下金型６とからなることを特徴とするものであ
る。

【０００８】請求項４に係るリングギヤ製造用金型は、
前記上金型と前記外周側下金型との型合せ面の、前記外
周側下金型の歯形を有する溝を刻設した部位の外周側
に、所定傾斜角を有する段差部を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】請求項５に係るリングギヤ製造用金型の製
造方法は、外周側下金型の歯部形成用の溝を放電加工に
より成形し、ギヤ製造による前記溝の周辺部の摩耗に対
しては放電加工により再使用可能に再成形し、金型形状
を維持することを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明における以下の実施の形態
では、座付きリングギヤを製造する場合について説明す
る。ただし、この実施の形態は発明をより良く理解させ
るために具体的に説明するもので、特に指定のない限
り、発明内容を限定するものではない。

【００１１】〔構成〕図１は座付きリングギヤをプレス
加工した状態を示し、図２には座付きリングギヤのプレ
ス直前の状態を、図３には座付きリングギヤのプレス直
後の状態を示す。図４に成形した座付きリングギヤの一
部を示す。

【００１２】リングギヤ１を成形するプレスに設置する
金型２は、中心部に軸芯を垂直方向へ向けて立設した略
円柱状の芯金３と、芯金３の外周に下降して加圧する環
状の上金型４と、内周側の上部に歯形を有する溝を刻設
した型彫部５ａを設けて上金型４との間でリングギヤ１
の歯部１ａを形成する空間を設けた環状の外周側下金型
５と、芯金３の外周面と外周側下金型５の内周面との間
に嵌合し上端面を型彫部５ａの底面より高くして段差を
設けるように配置した中心側下金型６とからなる。

【００１３】金型のうち、上金型４と中心側下金型６と
は切削加工により成形し、外周側下金型５の外形を切削
加工により成形した後、外周側下金型５の型彫部５ａを
放電加工により形彫りし、プレス加工により外周側下金
型５の型彫部５ａの近傍が磨耗して型彫部５ａの形状維
持が許容範囲を超える場合には、再度、放電加工により
再使用可能になるまで型彫部５ａを再成形して形状維持
を図る。

【００１４】芯金３にはリングギヤ１の成形前の素材７
を容易にセットできるようにするとともに成形後にリン
グギヤ１を取り出しやすくするため、 0°〜 30 °の抜
き勾配を設ける（図２）。外周側下金型５の型彫部５ａ
は底面を歯形頂点面５ｂとして中心側下金型６の上端面
よりも３ｍｍ以内の範囲で低くなるように形成し、成形
されたリングギヤ１の歯部１ａがボス部１ｂよりも高さ
３ｍｍ以内の段差が形成できるようにする（図３）。

【００１５】上金型４と外周側下金型５との間でリング
ギヤ１の座部（または鍔部あるいはフランジ部）１ｃを
成形するには、上金型４と外周側下金型５との間に座１
ｃの厚み分の間隙８を設け、素材７を塑性変形させた
時、間隙８により形成された円盤状部分が座部１ｃとな
るようにする。

【００１６】そして、上金型４の下端面と外周側下金型
５の上端面とが形成する間隙８には、型彫部５ａの外周
端５ｃから外方 10 ｍｍ以内の位置から傾斜角 0°〜 9
0 °で下方へ傾斜させた傾斜間隙部（段差部）８ａを形
成し、圧縮方向と直交する方向へ流れる素材７の余肉部
分の抵抗を増加させてバリとして流出することを抑制
し、型彫部５ａへの流れを増加させ、バリとなる部分を
できるかぎり少なくするとともに外周側下金型５の型彫
部５ａに充分な量の素材を流入させる（図３）。

【００１７】この実施の形態における座付きリングギヤ
の製造は、(1) 全体を一様な断面形状のリング材を形成
するリング材成形工程と、(2) 座付きリングギヤを形成
するとともに歯部の面取り等を行うプレス工程と、(3)
歯部に高周波焼入れして所定硬度にする仕上げ工程とか
らなる。

【００１８】このうち、リング成形工程(1) は一様断面
のリング状の素材７を 850℃まで誘導加熱して高速に焼
準し、素材全体の材料組織を常態化させる工程で、従来
と同様にして行う。プレス工程(2) は再結晶温度以上の
温度で鍛造する熱間プレス加工により座付きリングギヤ
を成形するとともに飛込み面側の歯面の面取り加工を行
う。仕上げ工程(3) は成形された歯部を高周波加熱して
急冷する高周波焼き入れを行い、歯部の硬度を所定の硬
さにする。

【００１９】プレス工程(2) は、図１〜３に示すよう
に、焼準し冷却した素材７を温度が再結晶温度（約 450
℃）以下に下がらないうちにプレス機械に設けた芯金１
に嵌め込み、 100TON 未満の荷重により素材７を押圧す
ることにより、上金型４と外周側下金型５と中心側下金
型６との間に形成された空隙に圧入し、リングギヤ１の
真円度を出すとともに、型彫部５ａの形状に従い変形さ
せて歯部１ａを、また上金型４と外周側下金型５との間
隙に従い座部１ｃを成形して座付きリングギヤ１（図４
参照）になるように成形する。

【００２０】仕上げ工程(3) は、成形した座付きリング
ギヤ１を完全に冷却した後、ショットピーニングまたは
ショットブラストにより残留応力を除去し、切削加工に
よりサイジングし、その後、座付きリングギヤ１を高周
波加熱用ソレノイド（図示せず）により１分間以内の加
熱をして急冷することにより高周波焼き入れを行い、歯
部の硬度を所定の硬さにする。

【００２１】〔作用・効果〕このような実施の形態で
は、リング状素材の成形、焼準、熱間プレス加工
（歯部成形および歯部飛込み側の面取り）、ショット
ピーニングまたはショットブラストならびにサイジン
グ、高周波焼入れ等を経てリングギヤ１が仕上がるこ
とにより、焼準から焼入れまでの間の工程が簡略化さ
れ、作業時間が短縮でき、製造コストを削減することが
できる。

【００２２】リングギヤ１の寸法精度は、再結晶温度以
上の温度で鍛造してリングギヤ形状を成形したことによ
り、熱を加えて焼入れしても内径寸法のバラツキが小さ
く、製品寸法を許容誤差範囲内に抑えることが容易にな
り、手直しを不要にする。また、歯形成形後の焼入れに
よる歯部の硬度は、最大許容硬度（ブリネル硬度ＨｒＢ
＝９９）以下の範囲となり、その範囲内で、比較的硬く
かつ狭いバラツキの範囲に纏まり、焼入れ品質を向上さ
せることができる。

【００２３】〔別態様〕この実施の形態は、本発明をよ
り良く理解させるために具体的にしたものであって、別
態様を制限するものではない。したがって、発明の主旨
を変更しない範囲で変更可能である。例えば、座付きリ
ングギヤを例示したが、リングギヤであれば座のつかな
い通常のリングギヤでも良い。また、上金型と下金型と
を上下逆に配置しても良い。また、バリ流出抑制用に傾
斜間隙部を設けたが、この形状に限定することなく、断
面が波形、蛇腹形等の種々な形状に形成しても良い。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明における請求項１に
係るリングギヤの製造方法では、焼準して材料組織を常
態化させた一様断面のリング状素材を、熱間プレス加工
によりリングギヤに成形し、成形後に飛込み面側の歯面
の面取りを行い、面取り後に歯部を高周波焼き入れした
ことにより、素材焼準後のギヤ成形から焼入れまでの間
の工程が簡略化され、作業時間が短縮でき、製造コスト
が削減できる。

【００２５】また、請求項２に係るリングギヤの製造方
法では、上金型と外周側下金型との型合せ面における歯
形形成部位の外周側に設けた所定傾斜角を有する段差部
により、プレス加工時のバリ流出に対する抵抗を加える
ようにしたことにより、バリの発生を極力抑えることが
できるとともにギヤの側面すなわち飛び込み面の反対側
の面に寸法精度良く座が設けられて、後工程の処理を省
略または容易にすることができ、しかも、ギヤの曲げ強
度を強くすることができる。

【００２６】また、請求項３に係るリングギヤ製造用金
型では、中心部に立設した略円柱状の芯金により、鍛造
時に材料の芯出しをするとともに内径部側への余肉流出
防止をすることができ、この芯金の外周の上金型により
リング状の素材を加圧し、中心側下金型６により設けら
れた段差を利用して、外周側下金型の内周側の上部に形
成した歯形を有する溝に効果的に素材を流出させ、リン
グギヤの歯部を形成し、リングギヤを効率よく成形する
ことができて、加工時間が短縮でき、品質を安定させる
ことができる。

【００２７】また、請求項４に係るリングギヤ製造用金
型では、前記上金型と前記外周側下金型との型合せ面
の、前記外周側下金型の歯形を有する溝を刻設した部位
の外周側に、所定傾斜角を有する段差部を設けたことに
より、歯形形成部位の外周側に突出する座の形成および
バリの発生を精度良く制限することができ、座付きリン
グギヤの加工精度および加工品質を向上させるとともに
後工程を簡素化して、製造コストの低減に寄与すること
ができる。

【００２８】また、請求項５に係るリングギヤ製造用金
型の製造方法では、外周側下金型の歯部形成用の溝を放
電加工により成形し、ギヤ製造による前記溝の周辺部の
摩耗に対して、放電加工により再使用可能に再成形し、
金型形状を維持するため、寸法精度が高く、製造後の切
削加工による寸法補正を不要にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施形態の座付きリングギヤをプ
レス加工した状態を示す縦断面説明図である。

【図２】本発明による実施形態の座付きリングギヤのプ
レス直前の状態を示す縦半断面説明図である。

【図３】本発明による実施形態の座付きリングギヤのプ
レス直後の状態を示す縦半断面説明図である。

【図４】本発明による実施形態の座付きリングギヤを一
部破断して示す斜視説明図である。

【符号の説明】

１ リングギヤ １ａ 歯部 １ｂ ボス部 １ｃ 座 ２ 金型 ３ 芯金 ４ 上金型 ５ 外周側下金型 ５ａ 型彫部（溝） ５ｂ （型彫部の）底面 ５ｃ （型彫部の）外周端 ６ 中心側下金型 ７ 素材 ８ 間隙 ８ａ 傾斜間隙部（段差部）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱して材料組織を常態化させた一様断面
   のリング状素材を、熱間プレス加工によりリングギヤに
   成形し、プレス成形と同時に飛込み面側の歯面の面取り
   成形を行い、面取り成形後に歯部を矯正し高周波焼き入
   れして歯部の硬度を所定の硬さにすることを特徴とする
   リングギヤの製造方法。
2. 【請求項２】上金型と外周側下金型との型合せ面におけ
   る歯形形成部位の外周側に設けた所定傾斜角を有する段
   差部により、プレス加工時のバリ流出に対する抵抗を加
   えることを特徴とする請求項１記載のリングギヤの製造
   方法。
3. 【請求項３】中心部に立設した略円柱状の芯金と、この
   芯金の外周に下降して加圧する環状の上金型と、内周側
   の上部に歯形を有する溝を刻設して前記上金型との間で
   リングギヤの歯部を形成する環状の外周側下金型と、前
   記芯金の外周面と前記外周側下金型の内周面との間に嵌
   合して上端面を前記溝の底面より高くして段差を設ける
   ように配置した中心側下金型６とからなることを特徴と
   するリングギヤ製造用金型。
4. 【請求項４】前記上金型と前記外周側下金型との型合せ
   面の、前記外周側下金型の歯形を有する溝を刻設した部
   位の外周側に、所定傾斜角を有する段差部を設けたこと
   を特徴とする請求項３記載のリングギヤ製造用金型。
5. 【請求項５】外周側下金型の歯部形成用の溝を放電加工
   により成形し、ギヤ製造による前記溝の周辺部の摩耗に
   対しては放電加工により再使用可能に再成形し、金型形
   状を維持することを特徴とするリングギヤ製造用金型の
   製造方法。