JP2001340933A - 歯車の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で一の工程によりクラウニング歯
形を形成することができる歯車の製造方法を提供する。 【解決手段】 径方向に延びる支持壁１０を有する下穴
ｊを形成し、軸方向に溝１２を介して歯形Ｔが形成され
る歯形形成部位１１を複数設け、各歯形形成部位１１に
転造ダイスＲを押し付けた際に歯幅方向中央１１aの圧
力が歯幅方向端部１１bよりも高くなるように径差dを設
けた形状に各歯形形成部位１１を成形し、各歯形形成部
位１１にわたって転造ダイスＲを押し付け相対運動させ
てクラウニング歯形Ｔｃを形成し、各歯形形成部位１１
毎に溝１２で切離して、軸方向に貫通する軸穴を形成す
るべく、下孔ｊの支持壁を１０を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粗形材に対して転
造ダイスを押し付け相対運動させることにより歯形を形
成する歯車の製造方法に関し、特に、クラウニングが付
与された歯型および／またはヘリカル歯形が形成された
歯車を製造する場合に適した方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】歯車を製造するための従来の技術として
は、ホブ盤などによって粗形材を切削加工して歯形を成
形する切削方法と、転造ダイスを粗形材に押し付け相対
運動させて歯形を創成する転造方法とがある。これらの
切削方法および転造方法により形成される歯形には、歯
すじが歯車の軸と平行なスパ歯形を形成された平歯車
や、歯すじがつる巻線であるヘリカル歯形を形成された
はすば歯車などがある。さらに、これらの歯車には、そ
の中央部から両側端に向かって歯厚を暫時減少させてい
き、歯すじ方向に適当な膨らみを付けたクラウニングが
付与された歯形ある。

【０００３】上記はすば歯車を転造方法により製造する
方法としては、、例えば特開平８‐３２３４４３号公報
に開示されたものなどが知られている。また、歯形にク
ラウニングを付与するためには、形成された歯形の両側
端に向かって歯厚が暫時減少させるように切削すること
が一般的に行われ、また、上記転造方法において使用さ
れる転造ダイスの歯面に逆クラウニングを施すなど、転
造ダイスの形状を適宜選定し、あるいは、歯形に沿って
相対的に移動される転造ダイスの押し込み量を変化させ
ることが従来から行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術のうち、切削方法によって歯車を製造する場合
にあっては、粗形材の材料に対して実際に歯車となる材
料の比率（歯車の重量／粗形材の重量＝ネットシェイプ
率）が悪く、使用する材料の無駄が多いという問題があ
った。また、このものにあっては、歯形にクラウニング
を付与する場合に、歯形の成形とクラウニングの付与と
を同時に行うことができず、工程数が増えると共に、各
工程を行うための設備が必要となるという問題があっ
た。

【０００５】また、上記従来の技術のうち、転造方法に
よって歯形を創成する場合にあっては、転造ダイスとの
相対移動により粗形材が１回転したときに、粗形材に順
次形成された歯形に転造ダイスの歯型の位相を対応させ
るピッチ割り出しが正確に行われなければならない。し
かしながら、特にヘリカル歯形を形成する場合には歯す
じがつる巻線であるために、粗形材に形成される歯形と
転造ダイスの歯型が同時に複数接触するために、ピッチ
割り出しを正確に行うことが困難であった。さらに、転
造の後に切削によって歯形にクラウニング付与する場合
にあっては、上記切削方法の場合と同様に、歯形の成形
とクラウニングの付与とを同時に行うことができず、工
程数が増えると共に、各工程を行うための設備が必要と
なるという問題があった。そして、転造ダイスの歯面に
逆クラウニングを施すなど、特殊な形状の転造ダイスを
使用する場合にあっては、製造する歯車毎に専用の転造
ダイスを作成する必要があるために汎用性がなく、製造
コストを削減することができないという問題があった。
また、歯形に沿って相対的に移動される転造ダイスの押
し込み量を変化させる場合にあっては、押し込み量を変
化させながら歯形に沿って転造ダイスを相対的に移動さ
せるような制御は、非常に困難が伴うという問題があっ
た。

【０００６】本発明は、上述した問題に鑑みてなされた
もので、簡単な構成で一の工程によりクラウニング歯形
を形成することができる歯車の製造方法を提供すること
を目的とする。また、本発明は、一の工程で複数個の歯
車分の歯形を形成することができる歯車の製造方法を提
供することを目的とする。さらに、本発明は、歯車軸を
挿通するための穴が粗形材に形成されている場合に、転
造ダイスの押付により歯車が変形することを防止するこ
とができる歯車の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００７】また、本発明は、上述した問題に鑑みてな
されたもので、簡単な構成で歯形ピッチの割付を正確に
行うことができ、しかも、複数個の歯車の歯形を形成す
ることができる歯車の製造方法を提供することを目的と
する。

【０００８】請求項１の歯車の製造方法に係る発明は、
上記目的を達成するため、粗形材に対して転造ダイスを
押し付け相対運動させることにより歯形を形成する歯車
の製造方法であって、前記粗形材の歯形を形成する部位
を、転造ダイスを押し付けた際に歯幅方向中央の圧力が
歯幅方向端部よりも高くなるような形状に成形し、該粗
形材に対して転造ダイスを押し付け相対運動させること
によりクラウニング歯形を形成することを特徴とするも
のである。

【０００９】請求項２の歯車の製造方法に係る発明は、
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明におい
て、粗形材の軸方向に、溝を介して、歯形が形成される
部位を複数設け、前記各部位毎にクラウニング歯形が形
成された粗形材を前記溝で切離することを特徴とするも
のである。

【００１０】請求項３の歯車の製造方法に係る発明は、
上記目的を達成するため、請求項１または２に記載の発
明において、粗形材に、その径方向に延びる壁を有する
軸穴を形成することを特徴とするものである。

【００１１】また、請求項４の歯車の製造方法に係る発
明は、上記目的を達成するため、粗形材に対して転造ダ
イスを押し付け相対運動させることにより歯形を成形す
る歯車の製造方法であって、粗形材の軸方向に、溝を介
して、歯形が形成される部位を複数設け、該各部位にわ
たって転造ダイスを押し付けることを特徴とするもので
ある。

【００１２】請求項１の発明では、前記粗形材の歯形を
形成する部位を、転造ダイスを押し付けた際に歯幅方向
中央の圧力が歯幅方向端部よりも高くなるような形状に
成形することにより、この粗形材に対して転造ダイスを
押し付け相対運動させるだけで、粗形材の圧力が歯幅方
向端部よりも歯幅方向中央の方が高くなるために、クラ
ウニング歯形が形成される。

【００１３】請求項２の発明では、請求項１に記載の発
明において、溝を介して複数の歯形が形成される部位を
設け、各部位にわたって転造ダイスを押し付けることに
よって、粗形材に対して転造ダイスの複数の歯型を同時
に接触させることができるため、ピッチ割り出しが正確
に行われる。そして、各部位の間に溝が位置しているた
めに、転造ダイスの押し付けによる粗形材の材料の流動
が阻害されることがない。さらに、各部位毎にクラウニ
ング歯形が形成された粗形材を溝で切離することによ
り、複数の歯車が製造される。

【００１４】請求項３の発明では、請求項１または２に
記載の発明において、粗形材の径方向に延びる壁を有す
る軸穴を形成することにより、後に歯車の軸穴を容易に
形成することができるだけでなく、転造ダイスが押し付
けられた際にその押し付け力に抗するように壁が支持す
るため、粗形材の変形が防止される。

【００１５】また、請求項４の発明では、粗形材の軸方
向に溝を介して歯形が形成される部位を複数設けること
により、各部位にわたって転造ダイスを押し付けると、
その複数の歯型が粗形材に対して同時に接触するため、
ピッチ割り出しが正確に行われる。そして、各部位の間
に溝が位置しているために、転造ダイスの押し付けによ
る粗形材の材料の流動が阻害されることがない。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の歯車Ｇの製造方法の実施
の一形態を、歯形Ｔにクラウニングが付与された、軸穴
Ｊを有する平歯車Ｇs製造する場合により、図１から図
８に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明におい
て、同一符号は、同一部分または相当部分とする。

【００１７】本発明の歯車Ｇの製造方法は、概略、径方
向に延びる支持壁１０を有する下穴ｊを形成する工程
（図１）と、軸方向に溝１２を介して歯形Ｔが形成され
る歯形形成部位１１を複数設け、各歯形形成部位１１に
転造ダイスＲを押し付けた際に歯幅方向中央１１aの圧
力が歯幅方向端部１１bよりも高くなるように径差dを設
けた形状に各歯形形成部位１１を成形する工程（図２）
と、各歯形形成部位１１にわたって転造ダイスＲを押し
付け相対運動させてクラウニング歯形Ｔｃを形成する工
程（図３）と、各歯形形成部位毎に溝で切離して（図
４）、軸方向に貫通する軸穴Ｊを形成するべく、下孔ｊ
の支持壁１０を除去する工程（図５）と、を含むもので
ある。

【００１８】歯車Ｇの製造に用いられる素材は、当初、
中実円柱状に成形されている（図示は省略する）。歯車
Ｇを製造するに際しては、最初に、この素材を冷間鍛造
することなどにより、第１粗形材Ｗ１を成形する。第１
粗形材Ｗ１は、図１に示すように、その両端面から軸方
向中央に向かって延びる、底部ｊaを有する下穴ｊが形
成されていいる。支持壁１０は、両下穴ｊの底部ｊaの
間により構成される。そして、第１粗形材Ｗ１の端面外
周縁には、後述するように歯形転造を行う際に材料の流
動を許容する逃げ部１３が形成されている。なお、本発
明は、この実施の形態に限定されることはなく、歯形形
成部位１１を単一で設ける場合にあっては、例えば図５
の鎖線で示すように、単一の歯形形成部位１１を設け、
軸方向ほぼ中央に支持壁１０を形成することもできる。
また、製造する歯車Ｇが軸穴Ｊを有することなく、ボス
状に突出する軸を有する場合には、素材に有底穴を形成
することなく、粗形材の両端面から突出するようにかか
る軸を形成することもできる（図示は省略する)。

【００１９】次いで、このような形状に成形された第１
粗形材Ｗ１に対して、図２に示すように、歯形Ｔが形成
される２つの歯形形成部位１１を区分する溝１２を粗形
材Ｗ１の外周面の軸方向中央に形成すると共に、各歯形
形成部位１１の軸方向中央１１aの径が各歯形形成部位
１１の軸方向端部１１bの径よりも大きくなるように径
差ｄを設け、第２粗径材を成形する。第２粗形材は、ま
た、各歯形形成部位１１の溝１２側端部１１bにも、逃
げ部１４が形成されている。なお、第１粗形材に溝１
２、径差ｄを有する歯形形成部位１１、および逃げ部１
３、１４を形成して第２粗形材を成形する工程は、切削
加工などにより行うことができる。

【００２０】続いて、このような形状に成形された第２
粗形材Ｗ２は、図６に示すように、両歯形形成部位１
１、１１にわたって転造ダイスＲを押し付けながら第２
粗形材を軸周りに回転させるように転造ダイスＲを相対
的に移動させる。このとき、第２粗形材Ｗ２は、その下
穴ｊがセンタなどの軸によって支持されている（図示は
省略する）。転造ダイスＲは、この実施の形態において
は平歯車Ｇsを製造するために、製造する歯車の中心軸
線ＣＬと平行に形成された歯型Ｒtを有しており、その
歯型Ｒtは形成されるクラウニング歯形Ｔcのように歯厚
が歯幅方向によって異なるように成形されておらず、一
般的な形状のものが使用される。また、転造ダイスＲ
は、平ダイスおよび丸ダイスを使用することができる。
なお、図６の中心軸線ＣＬから上方には、歯形形成部位
１１に転造ダイスＲを押し付けた当初の状態を示し、中
心軸線ＣＬから下方には、歯形形成部位１１に転造ダイ
スＲをさらに押し付けた状態を示した。

【００２１】第２粗形材Ｗ２の各歯形形成部位１１に径
差dが設けられているために、一般的な転造ダイスＲの
歯型Ｒtを押し付ける際には、図６の中心軸線ＣＬから
上方に示したように、最初に歯形形成部位１１の比較的
大径の軸方向中央１１aが転造ダイスＲの歯型Ｒtと接
し、その後、図６の中心軸線ＣＬから下方に示したよう
に、歯形形成部位１１の比較的大径の軸方向すなわち歯
幅方向中央１１aが転造ダイスＲの歯型Ｒtの底部に充満
されてその押付による圧力が高くなる。そして、この圧
力が高くなることにより、転造ダイスＲの歯型Ｒtをそ
の弾性変形領域内で押し拡げるように作用するため、歯
形形成部位１１に形成される歯形Ｔの歯幅方向中央は、
図７に矢印Ｘで示すように歯厚方向に膨らむように形成
される。そして、歯形形成部位１１は、転造ダイスＲが
さらに押し付けられると、図６および図７に矢印Ｙで示
すように、その歯幅方向中央１１aの材料が両端に形成
された逃げ部１３、１４に向かって流動すると共に、比
較的小径の歯幅方向両端１１ｂに向かって順次転造ダイ
スＲの歯型Ｒtの底部に充満される。このときの歯形形
成部位１１の歯幅方向両端１１bにおいては、押付によ
る圧力が歯幅方向中央よりも低いので、転造ダイスＲの
歯型Ｒtを押し拡げるように作用することはなく、所謂
引け気味の状態で転造ダイスＲの歯型Ｒtの底部に充満
される。そのため、図７に示すように、転造ダイスＲの
押し付けによって歯形形成部位１１には、クラウニング
Ｃが付与された状態の歯形（クラウニング歯形）Ｔcが
形成される、すなわち、歯形Ｔの形成と同時にクラウニ
ングＣが付与されることとなる。このクラウニング歯形
Ｔcが形成された状態の粗形材を第３粗形材Ｗ３と呼ぶ
こととする。両下穴ｊの間の軸方向ほぼ中央に位置する
底部ｊaにより構成された支持壁１０により、転造ダイ
スＲが押し付けられることにより第３粗形材Ｗ３が変形
した状態で成形されるのを防止することができる。

【００２２】なお、上述した実施の形態においては平歯
車Ｇsを製造する場合を示したために、製造する歯車の
中心軸線ＣＬと平行に形成された歯型Ｒtを有する転造
ダイスＲが使用されているが、本発明はこの実施の形態
に限定されることなく、はすば歯車を製造する場合に
は、はすば歯車の中心軸線ＣＬに対して傾斜するように
歯型Ｒtが形成された平ダイス、または、つる巻線状に
歯型Ｒtが形成された丸ダイスを使用することにより、
クラウニングＣが付与されたヘリカル歯形を形成された
はすば歯車を製造することもできる（図示は省略す
る）。この場合にあっては特に、図２にも示したように
複数の歯形形成部位１１が設けられた第２粗形材Ｗ２を
使用することが望ましい。ヘリカル歯形Ｔhを形成する
場合には、図８に示すように、第２粗形材Ｗ２の各歯形
形成部位１１に対して転造ダイスＲの複数の歯型Ｒtが
同時に接触する。そして、転造ダイスＲとの相対的な移
動によって歯型形成部位１１が軸周りに１回転したとき
には、歯形形成部位１１に形成された歯形Ｔと転造ダイ
スＲの歯型Ｒtの位相が一致するようにピッチ割り出し
を正確に行わなければならない。本発明では、図８に示
すように、複数の歯形形成部位１１にわたって転造ダイ
スＲを押し付けることによって、各歯形形成部位１１に
対して同時に接触する転造ダイスＲの歯型Ｒtの数を増
加させ、歯形形成部位１１に形成されたヘリカル歯形Ｔ
hと転造ダイスｒの歯型Ｒtとの位相ずれをなくすことが
できるため、ピッチ割り出しを正確に行うことができ
る。このことは、歯厚が均一な歯車およびクラウニング
歯形Ｔcが形成された歯車の製造にかかわらず、また、
ヘリカル歯形Ｔhを形成する場合およびスパ歯形を形成
する場合にも当てはまる。そして、以下に説明するよう
に、溝１２で切離すことによって、複数の歯車Ｇが製造
されることとなる

【００２３】すなわち、２箇所の歯形形成部位１１にそ
れぞれクラウニング歯形Ｔcが形成された第３粗形材Ｗ
３は、図４に示すように、溝１２で切離される。この切
離された状態の粗形材を、それぞれ第４粗形材Ｗ４と呼
ぶこととする。各第４粗形材Ｗ４の段階では、支持壁１
０を構成していた下孔ｊの底部ｊaが残っているため
に、貫通した軸穴Ｊを備えていない。そこで、第４粗形
材Ｗ４にピアッシングや切削加工などを施して底部ｊa
を除去することにより、図５に示すように、貫通した軸
穴Ｊを有する歯車Ｇの成形が完了することとなる。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、粗形材の歯形
を形成する部位を、転造ダイスを押し付けた際に歯幅方
向中央の圧力が歯幅方向端部よりも高くなるような形状
に成形するという簡単な構成で、この粗形材に対して転
造ダイスを押し付け相対運動させる一の工程だけでクラ
ウニング歯形を形成することができる歯車の製造方法を
提供することができる。

【００２５】請求項２の発明によれば、請求項１に記載
の発明において、粗形材の軸方向に、溝を介して、歯形
が形成される部位を複数設けることにより、各部位にわ
たって転造ダイスを押し付けると、粗形材に対して転造
ダイスの複数の歯型を同時に接触させることができるた
め、ピッチ割り出しを正確に行うことができ、しかも、
各部位の間に溝が位置しているために、転造ダイスの押
し付けによる粗形材の材料の流動が阻害されることがな
く、さらに、前記各部位毎にクラウニング歯形が形成さ
れた粗形材を前記溝で切離するという簡単な工程で複数
の歯車を製造することができる方法を提供することがで
きる。

【００２６】また、請求項３の発明によれば、請求項１
または２に記載の発明において、粗形材に、その径方向
に延びる壁を有する軸穴を形成することにより、後に歯
車の軸穴を容易に形成することができるだけでなく、転
造ダイスが押し付けられた際にその押し付け力に抗する
ように壁が支持するため、歯車軸を挿通するための穴が
粗形材に形成されている場合に、転造ダイスの押付によ
り歯車が変形することを防止することができる歯車の製
造方法を提供することができる。

【００２７】請求項４の発明によれば、粗形材の軸方向
に、溝を介して、歯形が形成される部位を複数設け、該
各部位にわたって転造ダイスを押し付けることにより、
その複数の歯型が粗形材に対して同時に接触するため、
ピッチ割り出しを正確に行うことができ、さらには、各
部位の間に溝が位置しているために、転造ダイスの押し
付けによる粗形材の材料の流動が阻害されることがな
く、しかも、複数個の歯車の歯形を形成することができ
る歯車の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により素材から成形された第１粗形材の
断面図である。

【図２】図１に示した第１粗形材に溝を介して複数の歯
形形成部位を設けた、第２粗形材の断面図である。

【図３】図２に示した第２粗形材の各歯形形成部位に歯
形を形成した、第３粗形材の断面図である。

【図４】図３に示した第３粗形材を溝で切離した、第４
粗形材の断面図である。

【図５】図４に示した第４粗形材に貫通する軸穴を形成
して製造された歯車の断面図である。

【図６】第２粗形材の各歯形形成部位に転造ダイスを押
し当ててクラウニング歯形を形成する状態を説明するた
めの拡大断面図である。

【図７】本発明によりクラウニング歯形が形成される状
態を説明するための部分平面図である。

【図８】第２粗形材の各歯形形成部位に転造ダイスを押
し当ててヘリカル歯形を形成する場合に、転造ダイスの
複数の歯型が各歯形形成部位に同時に接している状態を
説明するための拡大断面図である。

【符号の説明】

Ｗ１ 第１粗形材 Ｗ２ 第２粗形材 Ｗ３ 第３粗形材 Ｗ４ 第４粗形材 Ｇ 歯車 Ｔ 歯形 Ｃ クラウニング Ｊ 軸穴 ｊ 下穴 １０ 支持壁 １１ 歯形形成部位 １１a 歯幅方向中央 １１b 歯幅方向端部 ｄ 径差 Ｒ 転造ダイス Ｒt 歯型

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩坪 正隆 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 矢野 裕司 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 鈴木 敏孝 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 宇野 和夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 安間 誉 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粗形材に対して転造ダイスを押し付け相
   対運動させることにより歯形を形成する歯車の製造方法
   であって、 前記粗形材の歯形を形成する部位を、転造ダイスを押し
   付けた際に歯幅方向中央の圧力が歯幅方向端部よりも高
   くなるような形状に成形し、 該粗形材に対して転造ダイスを押し付け相対運動させる
   ことによりクラウニング歯形を形成することを特徴とす
   る歯車の製造方法。
2. 【請求項２】 粗形材の軸方向に、溝を介して、歯形が
   形成される部位を複数設け、 前記各部位毎にクラウニング歯形が形成された粗形材を
   前記溝で切離することを特徴とする請求項１に記載の歯
   車の製造方法。
3. 【請求項３】 粗形材に、その径方向に延びる壁を有す
   る軸穴を形成することを特徴とする請求項１または２に
   記載の歯車の製造方法。
4. 【請求項４】 粗形材に対して転造ダイスを押し付け相
   対運動させることにより歯形を成形する歯車の製造方法
   であって、 粗形材の軸方向に、溝を介して、歯形が形成される部位
   を複数設け、 該各部位にわたって転造ダイスを押し付けることを特徴
   とする歯車の製造方法。