JPS613628A - ボス付歯車の押出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ボス付円柱素材やポスイリ円筒素材の外周
部に、当該ボス部と本体部とにおいて歯形方向の異なる
歯を押出成形するのに使用されるボス伺歯車の押出成形
装置に関するものである。

（従来技術） 従来、ボス部と本体部とにおいて歯形方向の異なる歯を
有するホス付歯車としては、例えば第８図に示すような
ものがある。このボス付歯車１は、本体部２にはす歯２
ａを形成すると共に、ボス部３にセレーション３ａを形
成したものであり、このようなボス付歯車１は、若干の
端面の機械加工代を含んだ第９図に示す形状の歯車素材
４を用いて押出成形法によって得る方法がある。

第１Ｏ図および第１１図は従来より使用されている歯車
押出成形装置を示す図である。これらのうち、第１０図
に示す押出成形装置は、第９図に示す歯車素材４を用い
て当該素材４のホス部４ｂをセレーション成形するもの
である。すなわち、第１０図（ａ）は加工パンチ５と嵌
合可能なダイ穴６ａを有するダイ６の下部ＩＣ１内周部
にセレーション形状の突起７を有するダイ８が配置され
、その下方内孔部において摺動可能でかつ成形体を型内
より取出すためのノックアウトロッド２が定位置で停止
しており、歯車素材４がダイ６、ダイ８内に装入された
状態を示している。また、第１０図（ｂ）は加圧バンチ
５によって歯車素材４を加圧した後の状態を示しており
、歯車素材４のホス部４ｂの外周にセレーション３ａが
成形されている。この後、加圧パンチ５を上昇させ、ノ
ックアウトロッド２によって成形品は型内より取出され
る。そして、成形品は後工程として本体部４ａを機械加
工による歯切り、もしくは後述する第１１図の成形法に
よってはす歯２ａに仕上げられて第８図に示したボス付
歯車１を得る。

第１１図は、」１記した第１０図の場合とは逆に先に歯
車素材４の本体部４ａをはす歯２ａに成形させる場合を
示すものである。すなわち、第１１図（ａ）は加圧パン
チ１５と嵌合可能なダイ穴１６ａを有するダイ１６の内
周後端側にある長さを持ったはす歯成形用型歯１７を設
け、このダイ１６のＦ部にコンテナ１８を配設し、この
コンテナ１８には前記歯車素材４のボス部４ｂを内部に
嵌合可能なノックアウトパンチ１９が上下に摺動可能に
設けてあり、この金型中に歯車素材４を装入した状態を
示している。また、第１１図（ｂ）は加圧パンチ１５に
よって歯車素材４の本体部４ａの外周部分がダイ１６の
型歯１７によってはす歯２ａに押出成形された後の状態
を示すものである。この後、ノックアウトパンチ１２に
よって成形品は型内より取出される。そして、成形品は
、後工程としてボス部３を機械加工、転造もしくは前述
した第１０図の成形法等によりセレーション３ａに仕」
−げられ、第８図に示したボス付歯車１を得る。

このように、従来においては第１図に示すような歯形方
向が異なる歯を有するボス付歯車１を押出成形法によっ
て得る場合、第１θ図および第１１図に示したようにそ
の本体部２およびボス部３のいずれかを先に歯形成形し
た後、他の部分を別工程で機械加工もしくは同様の押出
成形法により歯形成形することによって製造していた。

しかしながら、このような従来の押出成形装置を用いて
例えば第１図に示したような歯形方向が異なる歯を有す
るボス付歯車を製造する場合には、特にはす歯２ａを押
出成形する素材部分は金型の型歯にならって捩れながら
成形されるため。

他の部分に直状セレーション３ａを同じ固定の金型内で
成形しようとすると、はす歯成形部が捩れるのに対し、
直状セレーション成形部は捩れず、その結果、成形時に
はす歯部とセレーション部の境界やセレーション部に捩
れによる破壊を生じるので、従来の金型構造では一工程
で前述した２つの成形を行うことは不可能であった。そ
のため、第１０図および第１１図に示したように押出成
形工程を２工程に分けることや、他の部分を機械加工で
成形するなどの方法が採られていたが、この場合後工程
がさらに追加することから設備、工数の増加等の量産面
での問題があった。

（発明の目的） この発明は、上述した従来の問題点に着目してなされた
もので、ボス部と本体部に歯形方向が異なる歯を有する
ボス付歯車を製造する場合、このようなボス付歯車を一
工程で製造することが可能であり、その際ボス部と本体
部との間でねじれなどの不具合が全く発生しないように
したボス付歯車の押出成形装置を提供することを目的と
してい（発明の構成） この発明は、ボス部と本体部に歯形方向が異なる歯を有
するボス付歯車を押出成形する装置であって、前記ボス
部を所定の歯形に押出成形するボス部歯形成形用ダイと
、前記本体部を所定の歯形に押出成形する本体部歯形成
形用ダイとを同軸位置に配設し、前記両ダイのうち少な
くとも一方を当該軸を中心に回動自在に設置したことを
特徴としている。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図ないし第６図はこの発明の一実施例を示す図であ
る。

第１図は第９図に示した歯車素材４を用いて第８図に示
したボス付歯車１と近似の部品を１行程の押出成形で得
るための押出成形装置の断面図、第２図は同装置の要部
を拡大じで示す図である。

第１図および第２図において、歯車素材ヰを加圧するた
めのパンチ２１は、パンチマウンティング２２にパンチ
カバー２３によって固定してあり、パンチマウンティン
グ２２は、マウンティング力／＜−２４により、上下に
摺動可能なプレス上ラム２５に固定のプレート２６に固
定しである。

一方、パンチ２１の下方には、歯車素材４の本体部４ａ
にはす歯２ａを形成する本体部歯形成形用ダイ２７が設
置してあり、このダイ２７には前記パンチ２１が嵌合可
能であるダイ穴２７ａが設けてあって、このダイ穴２７
ａの内周面の一部に、前記はす歯２ａを形成するための
ばす歯成形用型歯２８が形成しである。そして、このダ
イ２７はダイカバー２２によってダイブロック３１に固
定してあり、このダイブロック３１はブロックカバー３
２によってプレス下部ベースプレート３３に固定しであ
る。

また、前記ダイブロック３１の内部には受圧ブロック３
４が収納固定しであると共に、歯車素材４のボス部４ｂ
にセレーション３ａを形成するボス部歯形成形用ダイ３
５が底部側軸受３６．上部側軸受３７および外周側軸受
３８を介して回動自在に設置しである。そして、前記ダ
イ３５にはダイ穴３５ａが設けてあり、このダイ穴３５
ａにはセレーション３ａを形成するためのセレーション
成形用型歯３２が形成しである。

さらに、前記ダイプロック３１．受圧ブロック３４およ
びプレス下部ベースプレート３３の各中心孔３１ａ、３
４ａ、３３ａ内には、成形完了品を型外へ押出すための
ノックアウトロット４１が上下方向に摺動可能に設けて
あり、このノックアウトロッド４１はプレス下ラムに直
結しである。

次に」１記した押出成形装置の動きについて説明する。

第３図〜第６図はこの発明による押出成形装置を用い、
第８図に示したボス部セレーション付はすば歯車１を１
行程で押出成形する時の成形工程を順次示す図である。

まず、第３図は第９図に示した歯車素材４をダイ２７．
３５内に挿入した後パンチ２１が下降する途中の加圧開
始直前の状態を示すものである。

すなわち、所定の成形体寸法が得られるように本体部４
ａとホス部４ｂとにおいて体積調整された歯車素材４は
、そのボス部４ｂが下方となるようにダイ２７のダイ穴
り７ａ内に装入され、ボス部４ｂの先端がセレーション
成形用型歯３２の上部に接触した状態で停止している。

この時のボス部４ｂの外径は、ダイ３５のセレーション
成形用型歯３２の内径寸法より大きくかつダイ２７のは
す歯成形用型歯２８の内径より小さいことが望ましい。

また、この時、ボス部４ｂの下端がセレーション成形用
型歯３２の上端と接触しておらず、歯車素材４の本体部
４ａの下端が先にはす歯成形用型歯２８の上端に接触し
ていても問題はなく、この場合の歯車素材４における本
体部斗ａおよびボス部４ｂにおける長さは所望する製品
形状によってはす歯成形用型歯２８とセレーション成形
用型歯３２の位置関係と合わせて選定するものである。

さらにまた、ノックアウトロッド４１は歯車素材４が成
形される過程においてその下端部が接触しないような下
方の位置で停止待機している。

第４図はポンチ２１によって歯車素材４が下方に加圧成
形されている状態を示すものであり、この場合、歯車素
材４のボス部４ｂの下端が先にセレーション成形用型歯
３２によってわずかに外周部がセレーション形状に成形
された時に、歯車素材４の本体部４ａがはす歯成形用型
歯２８によって歯形成形が開始される。そして、歯車素
材４の本体部４ａの外周かはす歯成形用型歯２８によっ
て捩られながらはす歯に形成されると同時に、セレーシ
ョン・成形ダイ３５は歯車素材４のボス部４ｂによって
一方向に回転させられる。そして、歯車素材４の本体部
４ａの外周にはす歯２ａが形成されながら捩れて前方に
下降する時、歯車素材４のボスｆｆ１４ｂの外周には、
セレーション成形ダイ３５が回転しながらセレーション
成形用型歯３２によってセレーション３ａが形成される
。したがって、歯車素材４の本体部４ａが歯形成形時に
強制的に回転させられても、その回転運動を歯型素材４
のボス部４ｂを成形するセレーション成形ダイ３５に伝
達することにより、歯車素材４に対して捩り応力が加わ
ることはなく、歯車素材４にはす歯２ａとセレーション
３ａを同時に成形することが可能となる。

第５図は、パンチ２１による加圧終了の状態を示すもの
であり。パンチ２１はパンチカバー２３の下端がダイ２
７の上端に接触することによりその下降が制限される。

この時、パンチ２１の先端ははす歯成形用型歯２８に接
触しない位置関係で停止する。また、セレーション成形
ダイ３５に不必要な荷重が加わらないように、はす歯に
押出成形された本体部４ａの下端がセレーション成型ダ
イ３５の上端面に接触しないようなパンチ２１の下降位
置および歯車素材４の体積を調整するのがよい。さらに
、同様にセレーション成形されたボス部４ｂについても
その先端部がノックアウトロッド４１に接触しないよう
に配慮しである。

第６図は押出成形完了後、成形体１′を型内より取出し
た状態を示すものであり、第５図の成形終了後、まずパ
ンチ２１を上昇させてダイ２７内より抜き出す。次に、
ノックアウトロッド４１を上昇させて成形体１′のセレ
ーション形成ボス部の先端を加圧する。ここで、下方よ
り加圧を受けた成形体１′は型内面の摩擦を受けながら
ますはす歯成形部分かはす歯成形用型歯２８にならって
成形時と逆方向に捩れながら上昇しはじめる。この時、
セレーション成形部分も強制的に回転させられるが、成
形時と逆方向にセレーション成形ダイ３５が同期して回
転し始める。そして、セレーション成形ダイ３５の回転
は、成形体１′のセレーション成形部分がセレーション
成形用型歯３２より離れた時に停止する。ここで、成形
体１′を抜き出す際にセレーション成形部分が座屈を生
じやすい場合には、セレーション成形用型歯３２を長く
採ることやはす歯成形用型歯２８の長さを短くすること
により型内面の摩擦を考慮すれば対処できる。このよう
にして成形体１′を取出した後、ノックアウトロッド４
１を所定の位置まで下降させ、新たな歯車素材４を前記
と同様にしてダイ２７内に装入し、続いて前述した成形
工程を繰り返すことによって第６図に示す成形体１′を
成形し、その後成形体１′を仕上加工して第８図に示し
たはす歯２ａとセレーション３ａとを有するボス付歯車
１を製作する。

第７図はこの発明の他の実施例を示すものである。

この実施例は、自動車部品であるタラッチキャ付メイン
ギヤを第７図に示す押出成形装置を用いて押出成形する
例である。すなわち第１２図に示す歯車素材４４を用い
、第１３図に示す中間製品としてのボス付歯車５１を得
ようとする場合を示すものである。

第７図に示す押出成形装置は、第１２図に示す歯車素材
４４を加圧させるスリーブパンチ６１内に、成形品の内
孔部を形成させるマンドレル６２が回転可能に収納して
あり１本体部歯形成形用ダイ６７に設けたダイ穴６７ａ
の内周部の一部にははす歯成形用型歯６８を有し、この
ダイ６７はダイブロック７１に固定しである。また、ダ
イブロック７１の上端に形成した凹部７１ａには、スプ
ライン成形用型歯７タを内周部に有するボス部歯形成形
用ダイア５が配設してあり、このダイア５の周囲には底
部側軸受７６、上部側軸受７７および外周側軸受７８が
設けてあって当該ダイア５を円周方向に回転自在にして
いる。さらに、ダイブロック７１および受圧ブロック７
５の内孔部には成形品を型外へ抜き出すノックアウトロ
ッド８１を上下に摺動可能に設けている。

この実施例において使用した歯車素材４４は冷間鍛造に
て製作した最外径８０ｍｍ、中間径６０ｍｍ、最小径４
０■、内径３０＋Ｉ１ｍ、全高３５＋ａｍの寸法を有す
る５ＣＲ４２ＯＨ材であり１球状化焼鈍を施しかつ表面
にはボンデライト、ホンデリューベの潤滑処理をしであ
る。

次に、成形しようとする中間製品５１の歯車諸元は、は
す歯諸元としては、圧力角２０°。

モジュール２．５．捩れ角２２．５°、歯数２０枚であ
り、軸スプライン諸元として、圧力角２０°、モジュー
ル２．２５．歯数　１７枚であ第７図（ａ）は歯車素材
４４を本体部歯形成形用ダイ６７内に装入した状態を示
すものであり、はす歯成形用型歯６８の導入部にて歯車
素材４４が停止している。その後、スリーブパンチ６１
を下降させると、まず、マシドレル６２が歯車素材４４
の内孔部と嵌合して完全に挿入される。続いて、スリー
ブパンチ６１が歯車素材４４に接触し、はす歯成形用型
歯６８によってはす歯５２ａの成形が開始される。この
成形途中では、歯車素材４４は捩れを受けることからゆ
っくりと回転しており、マンドレル６２も歯車素材４４
と一体となって回転する。この歯車素材４４が−はす歯
５２ａに成形されている段階で下段部の直径４０ｆｆｉ
ｆｆｉの部分がスプライン成形用型歯７２に接触してス
プライン成形を開始する。この時、わずかにスプライン
成形用型歯７２内に歯車素材４４が進入すると同時に、
歯車素材４４の捩れによる回転に合わせてボス□部歯形
成形用ダイア５も回転を開始する。この時、底部側軸受
７６、上部側軸受７７および外周側軸受７８には破損等
の不具合の発生は見られなかった。

第７図（ｂ）は成形終了時の状態を示すものであり、は
す歯５２ａを成形した部分の先端がスプライン成形用ダ
イア５に接触する直前、およびスリーブパンチ６１がは
す歯成形用型歯６８に接触する直前でスリーブパンチ６
１の下降を制限した。したがって、中間成形品５１のは
す歯５２ａ成形部のスリーブパンチ６１側端面には、は
す歯末成形部分が長さ寸法で０．５）残存した。また、
同様にスプライン５３ａの成形部についても後端側にわ
ずかに未成形部が残存した。このようにして成形された
中間成形体５１は加圧終了後スリーブパンチ６１を上昇
させ、次いでノックアウトロッド８１を上昇させること
により型外へ取出した。この取出し時においても、スプ
ライン成形用ダイ７５はゆっくりと回転した。

続いて、取出した中間成形体５１のはす歯５２ａの部分
がわずかにおわん状に変形していたため、成形時にはす
歯５２ａを成形する歯車素材４４の部分がたわまないよ
うに、ノックアウトロッド８１をあらかしめ下方より上
昇させて歯車素材４４の下端に接触させておき、スリー
ブノくンチ６１によって歯車素材４４が加圧されると同
時にスリーブパンチ加圧荷重（２００ｔｏｎ）より低い
荷重（１５０ｔｏｎ）で背圧をかけながら加圧成形した
ところ、中間成形体５１には前記したはす歯５２ａ部分
の変形はみられなかった。そして、この時に中間成形品
５１を取り出すために要しり荷重は、２０ｔｏｎであり
、得られた中間成形体５１のはす歯５２ａの部分および
スプライン５３ａの部分の形状は良好であった。その後
、中間成形体５１のはす歯成形部後端側の未成形部分お
よびスプライン成形部後端側の未成形部分を旋盤により
切削加工して仕上げた。この後、中間製品のばす歯５２
ａ部分はシェービング加工を施すと共に、スプライン５
３ａ部分の片端面側を三角すい状のドック形状に機械加
工した後、浸炭熱処理を施して、目的とする４速用クラ
ッチギヤ部体構造のメインキャを製造した。

したがってこの実施例によれば、メインギヤ組立品にお
いてメインキャ部とクラッチギヤ部とを一体成形するこ
とが可能であることから、従来では溶接やろう付等によ
り接合していた接合工程を省くことができ、省エネルギ
ーの面でもメリー／　）が著しく大である。

さらに、この発明においては、固定ダイ２７゜６７およ
び回転ダイ３５．７５で組合わされる押出成形装置にお
いては、次表に例示するような組合わせをとることがで
きる。

なお、ボス部４ｂ、４４ｂにはす歯２ａ。

５２ａを形成する際、はす歯２ａ、５２ａの傾斜が大き
いときは、加圧パンチ２１．６１の下面における歯車素
材４，４４に当接する部分を回転自（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、ボス部と
本体部に歯形方向が異なる歯を有するボス付歯車を押出
成形する装置において、、前記ボス部を所定の歯形に押
出成形するボス部歯形成形用ダイと、前記本体部を所定
の歯形に押出成形する本体部歯形成形用ダイとを同軸位
置に配設し、前記両ダイのうち少なくとも一方を当該軸
を中心に回動自在に設置した構成としたから、ボス部と
本体部に歯形方向が異なる歯を有するボス付歯車を製造
する場合、例えば、はす歯とセレーションまたはスプラ
インとを有する歯車を製造する場合に、このような歯車
を１工程で製造することが可能であり、その際ボス部と
本体部との間でねじれなどの不具合を発生することは全
くなく、従来では複数の工程や殆んどを機械加工に頼っ
ていた工程がこの発明においては大幅に削減でき、生産
性が著しく向上してコストの低減が実現されるという非
常に優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例による押出成
形装置の各々縦断面説明図およびダイ部分の拡大断面説
明図、第３図ないし第６図は第１図の押出成形装置の動
きを示す各々縦断面説明図、第７図はこの発明の他の実
施例による押出成形装置の縦断面説明図、第８図は歯形
が異なるボス付歯車の形状例を示す斜視図、第９図は第
８図のボス付歯車の素材を示す斜視図、第１０図および
第１１図は各々従来の押出成形装置の縦断面説明図、第
１２図は第７図の押出成形装置に用いた歯車素材の斜視
図、第１３図は第７図の押出成形装置によって成形され
たボス付歯車の斜視図である。 １．５１・・・ボス付歯車、 ２ａ、５２ａ・・・はす歯（歯形方向が異なる歯）、３
ａ・・・セレーション（歯形方向が異なる歯）、４．４
４・・・歯車素材、 ４ａ、４４ａ・・・本体部。 ４ｂ、４４ｂ・・・ボス部、 ２１．６１・・・パンチ、 ２７．６７・・・本体部歯形成形用ダイ２８．６８・・
・はす歯成形用型歯、 ３５．７？・・・ボス部歯形成形用ダ仁３６．３７，３
８．７６．７７．７８・・・軸受、３２・・・セレーシ
ョン成形用型歯、 ５３ａ・・・スフライン（歯形方向が異なる歯）、７２
・・・スプライン成形用型歯。 特許出願人　　　　日産自動車株式会社代理人弁理士　
　　小　　塩　　　　豐第７図 第９図 第１０図 −［− 第１１図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボス部と本体部に歯形方向が異なる歯を有するボ
   ス付歯車を押出成形する装置であって、前記ボス部を所
   定の歯形に押出成形するボス部歯形成形用ダイと、前記
   本体部を所定の歯形に押出成形する本体部歯形成形用ダ
   イとを同軸位置に配設し、前記両ダイのうち少なくとも
   一方を当該軸を中心に回動自在に設置したことを特徴と
   するボス付歯車の押出成形装置。