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技術 内歯ヘリカルギア製造用金型、内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、内歯ヘリカルギア製造用ギアブランク

出願人 大同特殊鋼株式会社
発明者 西浦徹藤原正尚
出願日 2015年1月21日 (5年5ヶ月経過) 出願番号 2015-009447
公開日 2016年7月25日 (3年11ヶ月経過) 公開番号 2016-132023
状態 特許登録済
技術分野 鍛造
主要キーワード サイジングリング 仕上げ金型 すえ込み 転造法 加圧領域 径端側 肉寄せ 前方押し出し
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年7月25日)のものです。
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課題

ねじれ角内歯ヘリカルギアであっても製造可能な内歯ヘリカルギア製造用金型、このような金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、このような方法に適した内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクを提供すること。

解決手段

内歯ヘリカルギア製造用金型10は、板状又はリング状のギアブランク30を筒状部材30’に絞り加工するためのダイス12及び第1パンチ14を備えている。第1パンチ14の外周面には、絞り加工と同時に、筒状部材30’の内周面螺旋状の内歯転写するための凹凸が形成されている。ギアブランク30は、中空のリング状の形状を有し、リングの上下面の内、一方の面には、逆テーパ面30aが形成され、他方の面の内周端には、凹部30bが形成されているものが好ましい。

概要

背景

ヘリカルギアはすば歯車)」とは、回転軸に対して歯が螺旋状に傾斜している歯車をいう。「ねじれ角」とは、ヘリカルギアの回転軸と歯すじの接線とのなす角をいう。ヘリカルギアの内、円筒内周面に歯が形成されているものを「内歯ヘリカルギア」という。
内歯ヘリカルギアは、切削加工により製造することもできるが、材料歩留まりを向上させるためには、前方押出法肉寄せ製法などの鍛造法により製造するのが好ましい。そのため、鍛造法を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法に関し、従来から種々の提案がなされている。

例えば、特許文献1には、金型素材に対し、はす歯歯車歯形を形成するための溝(雌はす歯)をギアシェーパーにより形成する歯出し鍛造用金型の製造方法が開示されている。
同文献には、切削加工で歯出し鍛造用金型の溝(雌はす歯)を形成すると、放電加工を用いた場合に比べて、金型を安価に、かつ、短時間で作製することができる点が記載されている。

特許文献2には、円筒形素材の内部にマンドレルをを挿入し、素材を金型の小径部から押し出すと同時に素材をマンドレルの径方向圧縮する肉寄せにより、素材の内周面に螺旋状の内歯を形成する内歯ヘリカルギアの製造方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、ストレート部の形状が異なる内歯ヘリカルギアであっても、低コストかつ高い材料歩留まりで製造することができる点が記載されている。

特許文献3は、すえ込み加工によって素材の内周ヘリカルスプラインを形成し、引き続き押し出し成型により素材の外周に平歯車を形成する方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、ヘリカルスプラインの成形から平歯車の成形まで連続した工程(同一工程)で行うことができる点が記載されている。

さらに、特許文献4には、押し出し成型により歯厚が等しいヘリカル歯を有する一次ヘリカルギアを作製し、次いで、内歯の側面が反クラウン形状に形成された仕上げ金型に一次ヘリカルギアをはめ込み、仕上げ金型を径方向に圧縮して弾性変形させ、ヘリカル歯をクラウンヘリカル歯に塑性加工する方法が開示されている。

内歯ヘリカルギアの成形方法として、
(a)切削加工による方法、
(b)押し出し、転造アイヨニング(しごき)などによる歯出し加工による方法
などがある。
これらの内、切削加工は、切り屑が発生するため、歩留まりが悪い。また、はす歯のねじれ角を大きくすることができない。

転造は、ギアにかかる負荷が大きい。そのため、型が変形し、成型が困難となる場合が多い。
冷間の前方押し出しは、歯型に対して素材をねじ込んでいくため、歯面の圧力バランスの調整が困難である。そのため、はす歯のねじれ角に加工限界があり、概ね、ねじれ角が20°以上のギアは成形できない。
アイヨニング工法は、素材と型を同時に動かしながら素材を絞り込み、型に押し当てて成形するため、負荷が少なく、高ねじれ角でも成形できる。しかし、押し出し加工と比べて歩留まりが悪い。

概要

高ねじれ角の内歯ヘリカルギアであっても製造可能な内歯ヘリカルギア製造用金型、このような金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、このような方法に適した内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクを提供すること。内歯ヘリカルギア製造用金型10は、板状又はリング状のギアブランク30を筒状部材30’に絞り加工するためのダイス12及び第1パンチ14を備えている。第1パンチ14の外周面には、絞り加工と同時に、筒状部材30’の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸が形成されている。ギアブランク30は、中空のリング状の形状を有し、リングの上下面の内、一方の面には、逆テーパ面30aが形成され、他方の面の内周端には、凹部30bが形成されているものが好ましい。

目的

本発明が解決しようとする課題は、高ねじれ角の内歯ヘリカルギアであっても製造可能な内歯ヘリカルギア製造用金型を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

板状又はリング状のギアブランク筒状部材絞り加工するためのダイス及び第1パンチを備え、前記第1パンチの外周面には、前記絞り加工と同時に、前記筒状部材の内周面螺旋状の内歯転写するための凹凸が形成されている内歯ヘリカルギア製造用金型

請求項2

前記ダイスは、前記ギアブランクの押圧方向に向かって、逆テーパー部、ストレート部、及び逃がし部がこの順で設けられ、前記逆テーパー部の大径側の内径は、前記ギアブランクの外径以上であり、前記逃がし部の内径は、前記ストレート部の内径より大きい請求項1に記載の内歯ヘリカルギア製造用金型。

請求項3

前記逆テーパー部の側面の平均角度は、5°以上45°以下であり、前記ストレート部の高さは、前記逆テーパー部の高さの5%以上100%以下である請求項2に記載の内歯ヘリカルギア製造用金型。

請求項4

前記ダイス及び前記第1パンチを用いて前記絞り加工する際に、前記ギアブランクの加圧領域の全部又は一部に背圧をかけるための第2パンチをさらに備えた請求項1から3までのいずれか1項に記載の内歯ヘリカルギア製造用金型。

請求項5

前記筒状部材の内周面に前記内歯が転写された後、前記筒状部材の外周面のサイジングを行うためのサイジングリングをさらに備えた請求項1から4までのいずれか1項に記載の内歯ヘリカルギア製造用金型。

請求項6

請求項1から5までのいずれか1項に記載の内歯ヘリカルギア製造用金型を用いて、板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に絞り加工すると同時に、前記筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を形成するプレス工程を備えた内歯ヘリカルギアの製造方法。

請求項7

請求項6に記載の方法に用いられ、リング状の形状を有し、リングの上下面の内、一方の面には、逆テーパ面が形成され、他方の面の内周端には、凹部が形成されている内歯ヘリカルギア製造用ギアブランク。

技術分野

0001

本発明は、内歯ヘリカルギア製造用金型、内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクに関し、さらに詳しくは、絞り加工により内歯ヘリカルギアを製造するための内歯ヘリカルギア製造用金型、この金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、この方法に適した内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクに関する。

背景技術

0002

ヘリカルギアはすば歯車)」とは、回転軸に対して歯が螺旋状に傾斜している歯車をいう。「ねじれ角」とは、ヘリカルギアの回転軸と歯すじの接線とのなす角をいう。ヘリカルギアの内、円筒内周面に歯が形成されているものを「内歯ヘリカルギア」という。
内歯ヘリカルギアは、切削加工により製造することもできるが、材料歩留まりを向上させるためには、前方押出法肉寄せ製法などの鍛造法により製造するのが好ましい。そのため、鍛造法を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法に関し、従来から種々の提案がなされている。

0003

例えば、特許文献1には、金型素材に対し、はす歯歯車歯形を形成するための溝(雌はす歯)をギアシェーパーにより形成する歯出し鍛造用金型の製造方法が開示されている。
同文献には、切削加工で歯出し鍛造用金型の溝(雌はす歯)を形成すると、放電加工を用いた場合に比べて、金型を安価に、かつ、短時間で作製することができる点が記載されている。

0004

特許文献2には、円筒形素材の内部にマンドレルをを挿入し、素材を金型の小径部から押し出すと同時に素材をマンドレルの径方向圧縮する肉寄せにより、素材の内周面に螺旋状の内歯を形成する内歯ヘリカルギアの製造方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、ストレート部の形状が異なる内歯ヘリカルギアであっても、低コストかつ高い材料歩留まりで製造することができる点が記載されている。

0005

特許文献3は、すえ込み加工によって素材の内周ヘリカルスプラインを形成し、引き続き押し出し成型により素材の外周に平歯車を形成する方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、ヘリカルスプラインの成形から平歯車の成形まで連続した工程(同一工程)で行うことができる点が記載されている。

0006

さらに、特許文献4には、押し出し成型により歯厚が等しいヘリカル歯を有する一次ヘリカルギアを作製し、次いで、内歯の側面が反クラウン形状に形成された仕上げ金型に一次ヘリカルギアをはめ込み、仕上げ金型を径方向に圧縮して弾性変形させ、ヘリカル歯をクラウンヘリカル歯に塑性加工する方法が開示されている。

0007

内歯ヘリカルギアの成形方法として、
(a)切削加工による方法、
(b)押し出し、転造アイヨニング(しごき)などによる歯出し加工による方法
などがある。
これらの内、切削加工は、切り屑が発生するため、歩留まりが悪い。また、はす歯のねじれ角を大きくすることができない。

0008

転造は、ギアにかかる負荷が大きい。そのため、型が変形し、成型が困難となる場合が多い。
冷間の前方押し出しは、歯型に対して素材をねじ込んでいくため、歯面の圧力バランスの調整が困難である。そのため、はす歯のねじれ角に加工限界があり、概ね、ねじれ角が20°以上のギアは成形できない。
アイヨニング工法は、素材と型を同時に動かしながら素材を絞り込み、型に押し当てて成形するため、負荷が少なく、高ねじれ角でも成形できる。しかし、押し出し加工と比べて歩留まりが悪い。

先行技術

0009

特開2014−100725号公報
特開2013−018042号公報
特開平10−211539号公報
特開2007−203374号公報

発明が解決しようとする課題

0010

本発明が解決しようとする課題は、高ねじれ角の内歯ヘリカルギアであっても製造可能な内歯ヘリカルギア製造用金型を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、内歯ヘリカルギアを高い材料歩留まりで製造可能な内歯ヘリカルギア製造用金型を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、内歯の形成と同時に、外周面サイジングも可能な内歯ヘリカルギア製造用金型を提供することにある。
さらに、本発明が解決しようとする課題は、このような金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、このような方法に適した内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクを提供することにある。

課題を解決するための手段

0011

上記課題を解決するために本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用金型は、
板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に絞り加工するためのダイス及び第1パンチを備え、
前記第1パンチの外周面には、前記絞り加工と同時に、前記筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸が形成されている
ことを要旨とする。
前記内歯ヘリカルギア製造用金型は、
(a)前記ダイス及び前記第1パンチを用いて前記絞り加工する際に、前記ギアブランクの加圧領域の全部又は一部に背圧をかけるための第2パンチ、及び/又は、
(b)前記筒状部材の内周面に前記内歯が転写された後、前記筒状部材の外周面のサイジングを行うためのサイジングリング
をさらに備えていてもよい。

0012

本発明に係る内歯ヘリカルギアの製造方法は、本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用金型を用いて、板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に絞り加工すると同時に、前記筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を形成するプレス工程を備えている。

0013

さらに、本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクは、
本発明に係る方法に用いられ、
リング状の形状を有し、
リングの上下面の内、一方の面には、逆テーパ面が形成され、
他方の面の内周端には、凹部が形成されている
ことを要旨とする。

発明の効果

0014

ダイスと、外周面に凹凸を形成した第1パンチとを用いて板状又はリング状のギアブランクを絞り加工すると、ギアブランクが筒状部材に塑性変形すると同時に、筒状部材の内周面に歯型が転写される。
板状又はリング状のギアブランクを用いた絞り加工は、従来の転造法押し出し法に比べて変形抵抗が小さい。また、筒状部材が第1パンチの径方向に押し付けられることによって、筒状部材の内周面に歯型が転写されるため、高ねじれ角のはす歯であっても容易に形成することができる。さらに、ギアブランクの形状を最適化すると、材料歩留まりも向上する。

図面の簡単な説明

0015

内歯ヘリカルギア製造用金型の断面模式図である。
内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクの平面図(上図)、及び、そのA−A’線断面図(下図)である。
図1に示す金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法の工程図である。
図1に示す金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法の工程図であって、ギアブランク周辺を拡大した部分断面図である。
内歯ヘリカルギアの成形過程外観写真である。

0016

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
[1.内歯ヘリカルギア製造用金型]
本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用金型は、板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に絞り加工するためのダイス及び第1パンチを備えている。また、前記第1パンチの外周面には、前記絞り加工と同時に、前記筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸が形成されている。
前記内歯ヘリカルギア製造用金型は、
(a)前記ダイス及び前記第1パンチを用いて前記絞り加工する際に、前記ギアブランクの加圧領域の全部又は一部に背圧をかけるための第2パンチ、及び/又は、
(b)前記筒状部材の内周面に前記内歯が転写された後、前記筒状部材の外周面のサイジングを行うためのサイジングリング
をさらに備えていてもよい。

0017

[1.1.ダイス]
本発明において、内歯ヘリカルギアは、板状又はリング状のギアブランクの外周部分をダイスと第1パンチとで内側に曲げ起こし、さらに、起き上がった側壁部分を所定の厚さにしごくことにより製造される。すなわち、一種の「絞り加工(あるいは、絞り・しごき加工)」により、板状又はリング状のギアブランクから筒状部材(内歯ヘリカルギアの粗形材)を製造する。この点が、従来とは異なる。

0018

ダイスのキャビティの形状は、このような絞り加工が可能な限りにおいて、特に限定されない。
ギアブランクの絞り加工を円滑に行うためには、ダイスは、ギアブランクの押圧方向に向かって、逆テーパー部、ストレート部、及び逃がし部がこの順で設けられているものが好ましい。このような構造を備えたダイスは、逆テーパー部からストレート部に向かって内径が連続的に減少している。そのため、板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に塑性変形させる際の変形抵抗が小さくなる。

0019

[1.1.1.逆テーパー部]
ギアブランクは、逆テーパー部の大径側から挿入され、ストレート部に向かって第1パンチで押圧される。そのため、逆テーパー部の形状(すなわち、大径部の内径、小径部の内径、側面の角度、逆テーパー部の高さなど)は、加工効率、ダイスの寿命、ダイスのコストなどに影響を与える。

0020

「大径部の内径」とは、逆テーパー部の大径端近傍と小径端近傍に内接する円錐の大径端側の内径をいう。変形抵抗を小さくするためには、大径部の内径は、ギアブランクを挿入可能な大きさ、すなわち、ギアブランクの外径以上が好ましい。
「小径部の内径」とは、逆テーパー部の大径端近傍と小径端近傍に内接する円錐と、ストレート部に内接する円筒とが交わる円の直径をいう。変形抵抗を小さくするためには、逆テーパー部とストレート部の境界線近傍に適度な面取りを施し、軸方向(z方向)の内径(R)の変化率(dR/dz)を連続的に変化させるのが好ましい。

0021

「側面の角度」とは、逆テーパー部の軸方向断面において、側面のある点において引いた接線と、逆テーパー部の中心軸に対して平行な線とのなす角をいう。逆テーパー部は、側面の角度が一定であるもの(線形テーパー)でも良く、あるいは、側面の角度が軸方向の距離に応じて変化するもの(例えば、指数関数テーパー放物線テーパーなど)でも良い。

0022

「側面の平均角度」とは、逆テーパー部の大径端近傍と小径端近傍に内接する円錐の側面の角度(頂角の1/2)をいう。
逆テーパー部の側面の平均角度は、ダイスのコストや変形抵抗に影響を与える。一般に、平均角度が小さくなりすぎると、大径部の内径をギアブランクの外径以上とするために必要なダイスの高さが過度に大きくなる。従って、側面の平均角度は、5°以上が好ましい。平均角度は、さらに好ましくは、10°以上である。
一方、平均角度が大きくなりすぎると、絞り加工時の成形荷重が過度に大きくなる。従って、側面の平均角度は、45°以下が好ましい。平均角度は、さらに好ましくは、30°以下である。

0023

「逆テーパー部の高さ」とは、逆テーパー部の大径端近傍と小径端近傍に内接する円錐の底面から、ストレート部に内接する円筒の逆テーパー部側の端面までの長さをいう。逆テーパー部の高さは、大径部の内径、小径部の内径、及び側面の平均角度で決まる。

0024

[1.1.2.ストレート部]
ストレート部は、外径がほぼ一定である筒状部材を形成するための機能を備えた部分である。このような機能を備えている限りにおいて、ストレート部の形状は、特に限定されるものではなく、必ずしも内径が一定である円筒形である必要はない。
「ストレート部の内径」とは、ストレート部に内接する円筒の内径をいう。ストレート部は、逆テーパー部との境界線近傍、及び/又は、逃がし部との境界線近傍において、適度な面取りが施されていても良い。また、筒状部材を形成可能な限りにおいて、ストレート部の表面は、曲面状であっても良い。

0025

「ストレート部の高さ」とは、逆テーパー部、ストレート部、及び逃がし部の形状を、それぞれ、逆テーパー部に内接する逆テーパ状の円錐、ストレート部に内接する円筒、及び逃がし部に内接するテーパ状の円錐で近似した時の、円筒部分の高さをいう。
ストレート部の高さは、ダイスの寿命や変形抵抗に影響を与える。ストレート部の高さが低すぎると、ダイスの寿命が低下する。従って、ストレート部の高さは、逆テーパー部の高さの5%以上が好ましい。ストレート部の高さは、さらに好ましくは、逆テーパー部の高さの10%以上である。
一方、ストレート部の高さが大きくなりすぎると、摩擦抵抗が増大する。従って、ストレート部の高さは、逆テーパー部の高さの100%以下が好ましい。ストレート部の高さは、さらに好ましくは、逆テーパー部の高さの50%以下である。

0026

[1.1.3.逃がし部]
逃がし部は、ストレート部を通過した後の円筒状部材とダイスとの摩擦力を軽減するための部分である。逃がし部は、内径がストレート部の内径より大きくなっていれば良く、その形状や高さは特に限定されない。例えば、逃がし部は、ストレート部の内径より大きい内径を有する円筒状であっても良く、あるいは、テーパー状の円錐であっても良い。
「逃がし部の内径」とは、逃がし部の最も大きい部分の内径をいう。

0027

[1.2. 第1パンチ]
第1パンチの外周面には、絞り加工と同時に、筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸(雌はす歯)が形成されている。本発明において、歯すじのねじれ角やピッチは、特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。本発明において、ギアブランクが筒状部材に絞り加工される際に、筒状部材が第1パンチに押し付けられることによって、筒状部材の内周に内歯が転写される。そのため、高ねじれ角のはす歯であっても容易に形成することができる。

0028

第1パンチの外径は、ストレート部の内径より小さくなっている。筒状部材の肉厚は、第1パンチの外径とストレート部の内径の差で決まる。従って、第1パンチの外径は、目的とする肉厚を有する筒状部材が得られるように、最適な外径を選択する。

0029

[1.3. 第2パンチ]
第2パンチは、その先端面にギアブランクを載置するためのものであると同時に、ダイス及び第1パンチを用いて絞り加工する際に、ギアブランクの加圧領域の全部又は一部に背圧をかけるためのものでもある。「ギアブランクの加圧領域」とは、ギアブランクの表面の内、第1パンチと接触する領域をいう。

0030

ギアブランクを中空のリング状にすると、材料歩留まりが向上する。しかしながら、ギアブランクが中空のリング状である場合において、ダイスと第1パンチのみを用いてプレスすると、第1パンチがギアブランクの中空部分を突き抜け、ダイスと第1パンチとの隙間にギアブランクを押し込むことができなくなる場合がある。
このような場合には、第2パンチを用いてギアブランクの加圧領域に背圧をかけながらプレスを行うのが好ましい。

0031

第2パンチを備えた金型の場合、第1パンチ及び第2パンチによりギアブランクの加圧領域の全部又は一部を挟んだ状態で、ギアブランクのプレスを行う。プレス中にギアブランクを確実に挟持することができる限りにおいて、第2パンチの外径や端面形状は特に限定されない。
例えば、第2パンチの外径は、第1パンチの外径と同一であっても良く、あるいは、第1パンチの外径より小さくても良い。
また、第2パンチの端面は、平面であっても良く、あるいは、外周部にリング状の突起が形成されている凹面であっても良い。

0032

[1.4.サイジングリング]
本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用金型は、筒状部材の内周面に内歯が転写された後、筒状部材の外周面のサイジングを行うためのサイジングリングをさらに備えていても良い。サイジングリングは、具体的には、第1パンチの押圧方向の下流側であって、ダイスの逃げ部に隣接して設けるのが好ましい。
サイジングリングを備えた金型を用いてギアブランクの加工を行うと、ダイスを通過した筒状部材がサイジングリングに到達し、筒状部材の外周面が矯正される。そのため、1回のプレスで高精度なリング形状に成形することができる。

0033

[1.5.ギアブランク]
ギアブランクは、製造されるギアの高さより厚さが薄い板状又はリング状であって、筒状部材に成形可能なものあれば良い。
ギアブランクのその他の部分の形状については、特に限定されない。例えば、ギアブランクは、中実の板状であっても良く、中空のリング状であっても良い。材料歩留まりを向上させるためには、ギアブランクは、中空のリング状であるものが好ましい。

0034

[2.内歯ヘリカルギア製造用金型の具体例]
図1に、本発明の一実施の形態に係る内歯ヘリカルギア製造用金型の断面模式図を示す。図1において、内歯ヘリカルギア製造用金型10は、ダイス12と、第1パンチ14と、第2パンチ16と、サイジングリング18とを備えている。

0035

ダイス12は、第1パンチ12の押圧方向に向かって、円筒状の開口部12a、逆テーパー部12b、ストレート部12c、及び逃がし部12dがこの順で設けられている。図1に示す例において、逆テーパー部12bの大径部の内径(すなわち、開口部12aの内径)は、ギアブランク30の外径以上になっている。また、逆テーパー部12bは、側面の角度が一定である線形テーパーになっている。
ストレート部12cは、ほぼ円筒形を呈しており、逆テーパー部12bとの境界線近傍は面取りが施されている。さらに、ストレート部12cの下方には、ストレート部12cの内径より大きい内径を有する円筒状の逃がし部12dが形成されている。
さらに、逃がし部12dの下方には、ストレート部12c及び逃がし部12dを通過した筒状部材の外周面を矯正するためのサイジングリング18が設けられている。

0036

第1パンチ14は、先端面が平面である円柱状を呈している。第1パンチ14の外周面には、絞り加工と同時に、筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸14aが形成されている。なお、図1においては、凹凸14aが簡略化して表示されている。
図1に示す例において、第2パンチ16は、第1パンチ14と同等の外径を有している。第2パンチ16の先端面の外周には、ギアブランク30を第1下パンチ14の下面に押圧するためのリング状の突起16aが設けられている。第2パンチ16の下面には、第2パンチ16に背圧を付与するためのロッド20が接続されている。

0037

[3.内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクの具体例]
図2に、本発明の一実施の形態に係る内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクの平面図(上図)、及び、そのA−A’線断面図(下図)を示す。図2において、ギアブランク30は、中空のリング状の形状を有している。ギアブランク30の上下面の内、一方の面には、すり状の逆テーパ面30aが形成されている。また、ギアブランク30の他方の面の内周端には、凹部30bが形成されている。

0038

ギアブランク30の幅(W)及び厚さ(t1)は、製造しようとする内歯ヘリカルギアの高さに応じて最適な値を選択する。
ここで、「ギアブランク30の幅(W)」とは、ギアブランク30の外周面の半径(R1)とギアブランクの内周面の半径(R2)との差(ΔR=R1−R2)をいう。
「ギアブランク30の厚さ(t1)」とは、ギアブランク30の最も厚い部分の厚さをいう。

0039

逆テーパー面30aは、ギアブランク30の上面側、すなわち第1パンチ14に接触する側に設けられる。ギアブランク30aの上面は、平面であっても良い。しかし、ギアブランク30の上面を逆テーパー面30aとすると、ギアブランク30を絞り加工する際の変形抵抗を小さくすることができる。

0040

凹部30bは、ギアブランク30の下面側、すなわち、第2パンチ16と接触する側に設けられる。凹部30bは、第2パンチ16のリング状の突起16aを挿入するためのものであり、凹部30bの内径は、突起16aの外径とほぼ同等になっている。
凹部30bの厚さ(t2)は、プレス中にギアブランク30を確実に挟持できる厚さであれば良い。
ここで、「凹部30bの厚さ(t2)」とは、凹部30bの最も薄い部分の厚さをいう。

0041

[4.内歯ヘリカルギアの製造方法]
図3に、図1に示す金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法の工程図を示す。まず、図3(a)に示すように、第1パンチ14と第2パンチ16でギアブランク30の内周端近傍を挟む。
次に、ロッド20を介して第2パンチ16に適度な背圧を付与した状態で、第1パンチ14を下降させる。その結果、図3(b)に示すように、ギアブランク30の外周部分がダイス12の逆テーパー部12bにより内側に曲げ起こされ、次第に筒状部材30’に絞り加工される。
第1パンチ14をさらに下降させると、筒状部材30’がストレート部12cを通過し、筒状部材30’の内周面に歯型が転写される。第1パンチ14をさらに下降させると、図3(c)に示すように、筒状部材30’がサイジングリング18を通過し、筒状部材30’の外周面が矯正される。

0042

図4に、図1に示す金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法の工程図であって、ギアブランク周辺を拡大した部分断面図を示す。
図4(a)に示すように、ギアブランク30の凹部30bに第2パンチ16の突起16aを挿入する。この状態で、第1パンチ14を下降させ、第1パンチ14及び第2パンチ16でギアブランク30の内周端近傍を挟む。

0043

次に、第2パンチ16に適度な背圧を付与した状態で、第1パンチ14を下降させると、図4(b)に示すように、ギアブランク30の外周部分がダイス12の逆テーパー部12bにより内側に曲げ起こされる。その結果、リング状のギアブランク30が次第に筒状部材30’に絞り加工される。また、これと同時に、筒状部材30’の内周面が第1パンチ14の外周面に押し付けられる。

0044

第1パンチ14をさらに下降させると、図4(c)に示すように、ストレート部12cと第1パンチ14との隙間で筒状部材30’の側壁部分のしごき成形が行われる。これと同時に、筒状部材30’の下から上に向かって、筒状部材30’の内周面に内歯が転写される。
筒状部材30’がストレート部12cを完全に通過した時には、図4(d)に示すように、所定の厚さ及び高さを有し、かつ、内周面に内歯が転写された筒状部材30’(内歯ヘリカルギアの粗形材)が得られる。
さらに、筒状部材30’を金型10から取り出した後、筒状部材30’から余肉切り落とし仕上げ加工を施すと、内歯ヘリカルギアが得られる。

0045

[5. 作用]
ダイスと、外周面に凹凸を形成した第1パンチとを用いて板状又はリング状のギアブランクを絞り加工すると、ギアブランクが筒状部材に塑性変形すると同時に、筒状部材の内周面に歯型が転写される。
板状又はリング状のギアブランクを用いた絞り加工は、従来の転造法や押し出し法に比べて変形抵抗が小さい。また、筒状部材が第1パンチの径方向に押し付けられることによって、筒状部材の内周面に歯型が転写されるため、高ねじれ角のはす歯であっても容易に形成することができる。さらに、ギアブランクの形状を最適化すると、材料歩留まりも向上する。

0046

図1に示す金型10を用いて、内歯ヘリカルギアの製造を行った。図5に、内歯ヘリカルギアの成形過程の外観写真を示す。図5より、成形率の増大に伴い、リング状のギアブランクが筒状部材に次第に変形していることがわかる。中空のリング状のギアブランク30を用いた場合、約60%以上の材料歩留まりを確保することができた。

実施例

0047

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。

0048

本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用マンドレル、内歯ヘリカルギア製造装置、及び、内歯ヘリカルギアの製造方法は、各種機械に用いられる内歯ヘリカルギアの製造に用いることができる。

0049

10内歯ヘリカルギア製造用金型
12ダイス
14 第1パンチ
16 第2パンチ
18サイジングリング
30ギアブランク
30’ 筒状部材

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