JP2011256953A - Reverse gear - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、主として変速機の変速切換装置に用いられるリバース歯車に関する。詳しくは、外周の変速用歯車部と内周のクラッチ用歯車部とからなる環状歯車体と軸孔側のボス体とが一体化形成されたリバース歯車であって、外周の変速用歯車部はスパー歯又はヘリカル歯から構成され、かつ、内周のクラッチ用歯車部はスプライン歯から構成されたリバース歯車に関する。 The present invention relates to a reverse gear mainly used in a gear shift switching device of a transmission. More specifically, a reverse gear in which an annular gear body composed of an outer peripheral gear section and an inner clutch gear section and a boss body on the shaft hole side are integrally formed, and the outer peripheral gear section is The clutch gear portion on the inner periphery is composed of spur teeth or helical teeth, and the reverse gear is composed of spline teeth.
本発明に関わるリバース歯車は、例えば以下のように使用される。変速機は、手動変速機ケース内に設けられ互いに平行に延びて上記変速機ケースに支持されるメイン軸、カウンタ軸、及びリバースアイドル軸と、メイン軸に支持される出力歯車と、カウンタ軸に支持されるリバース歯車と、リバースアイドル軸に軸方向に移動可能となるよう支持されるリバースアイドル歯車とを備えている。従来から、変速用歯車部とクラッチ歯車部とを有する変速用歯車は各種の方法によって製作されている。例えば、円板状又はリング状の素材から熱間鍛造により概略形状に成形され、次いで変速用歯車部とクラッチ用歯車部に、ホブ、又はシェービング等の機械加工を施す。或いは、熱間鍛造により成形された変速用歯車部に機械加工を施して歯車を形成し、次いでこの歯車部に冷間鍛造により成形されたクラッチ用歯車部を電子ビーム溶接を施して一体化する方法がある。他に 熱間鍛造により一体成形された変速用歯車部とクラッチ用歯車部夫々に機械加工を施す方法が提案されている(例えば、特許文献1、2及び3参照)。
The reverse gear according to the present invention is used as follows, for example. The transmission includes a main shaft, a counter shaft, and a reverse idle shaft that are provided in a manual transmission case and extend parallel to each other and supported by the transmission case, an output gear supported by the main shaft, and a counter shaft. A reverse gear to be supported and a reverse idle gear supported so as to be axially movable with respect to the reverse idle shaft are provided. Conventionally, a transmission gear having a transmission gear portion and a clutch gear portion has been manufactured by various methods. For example, a disk-shaped or ring-shaped material is formed into a general shape by hot forging, and then machining such as hobbing or shaving is applied to the transmission gear portion and the clutch gear portion. Alternatively, a gear is formed by machining the speed change gear formed by hot forging, and then the gear for clutch formed by cold forging is integrated with the gear by electron beam welding. There is a way. In addition, there has been proposed a method of machining each of the transmission gear portion and the clutch gear portion integrally formed by hot forging (see, for example,
その他、変速用歯車部のスパー歯車又はヘリカル歯にクラッチ用のスプライン歯を一体化した変速用歯車部車等が知られている。このような歯車の成形方法としては、以下の方法が採用されている。第一は、変速用歯車部及びクラッチ用歯車部の両方を、ホブカッタ等の工具による切削加工で形成する方法である。第二に、変速用歯車部及びクラッチ用歯車部の中、一方を切削加工で成形し、他方を熱間又は冷間鍛造によって成形する方法である。また、第三に、変速用歯車部及びクラッチ用歯車部の中、一方を熱間鍛造加工によって成形した後に、他方を冷間鍛造加工或いは転造ダイスによって成形する方法がある。 In addition, a spur gear or the like in which a spline gear for clutch is integrated with a spur gear or a helical tooth of a gear portion for transmission is known. As a method for forming such a gear, the following method is employed. The first is a method of forming both the transmission gear portion and the clutch gear portion by cutting with a tool such as a hob cutter. Secondly, one of the transmission gear portion and the clutch gear portion is formed by cutting, and the other is formed by hot or cold forging. Third, there is a method in which one of the transmission gear portion and the clutch gear portion is formed by hot forging and then the other is formed by cold forging or a rolling die.
以下に、本発明のリバース歯車に近似する例として、変速用歯車部とクラッチ用歯車部とを機械加工を施すことによって形成し、これに軸孔側のボス体を結合、一体化したリバース歯車の例を図12に示す。本図(a)の断面図では、外周の歯車環状体W10に、これとは別体のボス体W20を内周側から嵌着した結合体をリバース歯車W0として示す。環状歯車体W10は、熱間鍛造品に機械加工を施して外歯及び内歯を同芯状に形成したものである。内周のボス体W20は熱間鍛造によって成形した素材の中心に軸孔3を貫通させたものである。なお、環状歯車体W10の外歯1はホブによる機械加工を施したスパー歯或いはヘリカル歯である。同じく環状歯車体W10の内歯2はギヤシェーパ、或いはブローチによる機械加工を施したスプライン歯である。環状歯車体W10に内周側からボス体W20を嵌着し、この嵌着部位に溶接部Jを有する電子ビーム溶接を施し一体化結合する。本図(b)では内歯2を拡大した断面図を示し、図(c)ではその拡大した正面図を示す。内歯2を構成するスプライン歯の先端部のチャンファ23、23は機械加工を施すことによって左右対称に形成される。ここで、内歯2の全周とも機械加工によるピン角が残るのでシフトフィーリング性に劣り、また、歯根元24が別体になっているので強度に難点がある。さらに、このリバース歯車には以下のような課題がある。環状歯車体W10にボス体W20を電子ビーム溶接するために、超音波探傷検査を施すことによって一体化の信頼性を確認する必要がある。また、環状歯車体W10の外歯及び内歯ともに熱間鍛造の素材に機械加工を施すことによって得られるので、そのために専用の高価な歯切り機械を設備投資する必要があり、しかもこれらは専用機械なので使用頻度が低く投資効率が悪い。他に、内歯のスプライン歯の先端部のチャンファにおいて、その先端部が尖らず平坦に加工され、或いは左右非対称になる等精度上の問題の他、バリが残る等機械加工上の問題が残る。
In the following, as an example that approximates the reverse gear of the present invention, a reverse gear formed by machining a gear portion for transmission and a gear portion for clutch, and connecting and integrating a boss body on the shaft hole side thereto. An example of this is shown in FIG. In the cross-sectional view of this figure (a), the combined body which attached the boss | hub body W20 of another body to the gearwheel W10 of the outer periphery from the inner peripheral side is shown as reverse gear W0. The annular gear body W10 is obtained by machining a hot forged product to form outer teeth and inner teeth concentrically. The inner peripheral boss body W20 has a
以上の通りであって、特許文献に代表されるように、従来の変速用歯車部車には次のような問題点がある。 As described above, as represented by the patent literature, the conventional transmission gear wheel has the following problems.
従来の技術では、外周の環状歯車体と内周のボス体とを一体化するために電子ビーム溶接を施すが、剥離、脱落等結合度の信頼性に問題があるので、超音波探傷検査を施すことによって内外一体化の信頼性を確認する必要がある。また、環状歯車体の外歯及び内歯ともに熱間鍛造の素材に機械加工を施すことによって得られので、そのために専用の高価な歯切り機械を設備投資する必要があり、しかもこれらは専用機械なので使用頻度が低く投資効率が悪い。他に、内歯のスプライン歯の先端部のチャンファにおいて、その先端部が尖らず平坦に加工され、或いは左右非対称になる等精度上の問題の他、バリが残る等機械加工上の問題が残る。また、内歯の機械加工においては、ホブ切り、ギヤシェーピング加工、或いはシェービング等を施すので、鍛造により形成されたファイバフローが切断されることになり、歯車の強度が低下する。 In the conventional technology, electron beam welding is performed to integrate the outer ring gear body and the inner boss body. However, since there is a problem in the reliability of coupling such as peeling and dropping, ultrasonic flaw inspection is performed. It is necessary to confirm the reliability of internal and external integration. In addition, both the outer teeth and inner teeth of the annular gear body are obtained by machining the hot forging material, and therefore it is necessary to invest in a dedicated expensive gear cutting machine. Therefore, the frequency of use is low and the investment efficiency is poor. In addition, the chamfer at the tip of the spline tooth of the internal tooth has a problem in machining such as a burr remaining in addition to the problem of accuracy such that the tip is processed flat without being pointed or left-right asymmetric. . Further, in the machining of the internal teeth, hobbing, gear shaping, shaving, or the like is performed, so that the fiber flow formed by forging is cut and the strength of the gear is reduced.
そこで、本発明の変速用歯車は、本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、外周の環状歯車体と内周のボス体とを一体化することによって強度信頼性を向上させ、かつ、クラッチ用の内歯を鍛造によって形成することによってチャンファの設計自由度を高め、延いてはシフトフィーリング性を向上させたリバース歯車を提供することを目的としている。或いは、本発明の目的は、クラッチ用の内歯は勿論、変速用の外歯も鍛造によって形成し、機械加工を省くことにより鍛造成形によるファイバフローと称する繊維組織を歯形内に残して歯車の強度アップを狙ったリバース歯車を提供することにある。 Accordingly, the speed change gear of the present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and the strength reliability is improved by integrating the outer peripheral ring gear body and the inner peripheral boss body. In addition, an object of the present invention is to provide a reverse gear in which the design freedom of the chamfer is increased by forming the internal teeth for the clutch by forging, and thus the shift feeling is improved. Alternatively, the object of the present invention is to form not only the clutch internal teeth but also the speed change external teeth by forging, leaving the fiber structure called fiber flow by forging in the tooth profile by omitting the machining. The purpose is to provide a reverse gear aimed at increasing strength.
近年では鍛造技術の進歩により全ての形状の歯車を鍛造によって成形し、機械加工を省くことが可能となってきた。そこで、本発明者等は、鍛造により形成されたファイバフローをそのまま生かすことに着目し、冷間鍛造後の機械加工を省いて歯車を試作したところ耐久性に優れるといいう知見を得た。本発明のリバース歯車はかかる知見を基に具現化したもので、請求項1の発明は、内側から外周側へ、軸孔、ボス、沈み溝、内歯、及び外歯が、夫々同軸上に一体化構成され、前記内歯は、冷間鍛造によって前記沈み溝の外周壁に形成され、かつ、前記内歯は、逆テーパ状に形成されるとともに、先端にチャンファを設けることを特徴とするリバース歯車である。また、請求項2の発明は、請求項1の発明の上記特徴に加えて、前記外歯はスパー歯又はヘリカル歯であることを特徴とするリバース歯車である。また、請求項3の発明は、請求項1の発明の上記特徴に加えて、前記外歯は機械加工を施すことによって形成されることを特徴とするリバース歯車である。そして、請求項4の発明は、請求項1の発明の上記特徴に加えて、前記外歯は熱間鍛造及び冷間鍛造を施すことによって形成されることを特徴とするリバース歯車である。
In recent years, progress in forging technology has made it possible to form gears of all shapes by forging and eliminate machining. Accordingly, the present inventors paid attention to utilizing the fiber flow formed by forging as it is, and obtained the knowledge that when a gear was prototyped without machining after cold forging, it was excellent in durability. The reverse gear of the present invention is embodied on the basis of such knowledge, and the invention of
外周の環状歯車体と内周のボス体とは鍛造により一体化成形されるので、剥離、脱落等が生じることがなく強度の信頼性に問題がない。また、変速用歯車部又は/及びクラッチ用歯車部を鍛造によって形成するので、工程が簡素化されて製造コストを下げることができる。その他、鍛造によりクラッチ用歯車部のチャンファを形成するので対称性等の精度が良好であるとともに、チャンファの形状設計に自由度があり、また、機械加工を省くことによってバリの発生を無くすことができるとともに、鍛造成形によるファイバフローと称する繊維組織を歯形内に残して歯車の強度を良好に保持することができる。 Since the outer peripheral ring gear body and the inner peripheral boss body are integrally formed by forging, there is no problem in the reliability of strength without causing peeling or dropping. In addition, since the transmission gear portion and / or the clutch gear portion are formed by forging, the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. In addition, because the chamfer of the clutch gear is formed by forging, accuracy such as symmetry is good, and the shape design of the chamfer is flexible, and generation of burrs can be eliminated by omitting machining. In addition, the strength of the gears can be maintained well by leaving a fiber structure called fiber flow by forging in the tooth profile.
本発明の実施の形態を、添付図面に例示した本発明の実施例に基づいて以下に具体的に説明する。 Embodiments of the present invention will be specifically described below based on the embodiments of the present invention illustrated in the accompanying drawings.
本発明の実施例1について、図1〜図5を参照しながら説明する。図1は、本実施例に関わるリバース歯車の製造工程図である。図2は、リバース歯車の斜視図である。図3は、リバース歯車の断面図及びスプライン歯からなる内歯の拡大図である。図4は、スプライン歯からなる内歯を冷間鍛造する実施形態を示す説明図である。図5は、スプライン歯からなる内歯先端のチャンファ形状を示す図である。ここで、スプライン歯とは、溝の外周壁に形成されるクラッチ歯のことを言う。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a reverse gear according to the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view of the reverse gear. FIG. 3 is a cross-sectional view of the reverse gear and an enlarged view of the internal teeth including spline teeth. FIG. 4 is an explanatory view showing an embodiment for cold forging inner teeth made of spline teeth. FIG. 5 is a diagram showing a chamfer shape at the tip of an internal tooth made of spline teeth. Here, the spline teeth refer to clutch teeth formed on the outer peripheral wall of the groove.
本実施例のリバース歯車の製造プロセスを、図1の工程図に基づいて説明する。先ず、工程(1)に示すように、リバース歯車に適した円柱素材を所定の軸長に例えばビレットシャーによって切断した素材W1を得る。この場合、素材の材質として、例えば、SC鋼、SCR鋼、SCM鋼、SNC鋼、SNCM鋼等を使用することができる。次に、工程(2)に示すように、素材W1を例えば1200℃に加熱して熱間鍛造を施すことによって円盤状の素材W2を得る。次に、工程(3)に示すように、素材W2に熱間鍛造を施して上端面側にドーナツ状の溝W31及び、中央に断面円形に凹んだ軸凹部W32を形成した素材W3を得る。ここで、この溝W31には外周壁W33を備える。次に、工程(4)に示すように、軸凹部W32の中バリを打ち抜いて荒軸孔30が貫通した素材W4を得る。次に、工程(5)において、素材W4に焼きなましの熱処理、ショットブラスト処理及び潤滑処理を施した素材W5を得る。次に、工程(6)において、溝W31の外周壁W33に冷間鍛造を施して内歯としてストレートの荒スプライン歯201及び荒ボス50を形成し、その間に深く凹んだドーナツ状の沈み溝4を形成した素材W6を得る。この時、荒スプライン歯201及び荒ボス50の上端面は鍛造したままのフリー面となる。次に、工程(7)において、素材W6に焼準処理を施した後、必要に応じて前の熱間鍛造による内部応力を除去するために焼きならしの熱処理を施すとともに、荒スプライン歯201の上端面に切削加工を施して寸法を揃えた荒スプライン歯202を有する素材W7を得る。この時、荒スプライン歯202の上端面の切削形状は、次々工程におけるチャンファ形状を形成する際に充満度を高めるため、歯先側が高くなるような10〜30度の勾配面を設ける。次に、工程(8)においてショットブラスト処理及び潤滑処理を施して素材W8を得る。次いで、工程(9)において冷間鍛造によって荒スプライン歯202の上端面部にチャンファを形成した荒スプライン歯203を有する素材W9を得る。次に、工程(10)において、冷間鍛造によってチャンファから歯根元に向かって細くなる逆テーパのスプライン歯からなる内歯2が完成し、素材W10を得る。次の工程(11)において荒軸孔30の内周上下に面取りを施した素材W11を得て、次の工程(12)において外周にホブ切りと面取りシェービングの機械加工を施したスパー歯からなる外歯1が完成し、素材W12を得る。次に浸炭熱処理とショットブラスト処理を施して素材W13を得る。ここで、外歯1はスパー歯の他にヘリカル歯でもよく、以降の説明でも同様である。最後に、工程(14)において、内径及び荒ボス50に研削処理を施して、軸孔3及びボス5を有するリバース歯車Wを得る。以上の工程をまとめると、工程(2)、(3)、(4)は熱間鍛造であり、工程(6)、(9)(10)は冷間押し出し成形、或いは冷間コイニング成形による冷間鍛造である。なお、前述した工程(10)における歯形成の詳細については図4を参照しながら後述する。ここで、荒スプライン歯とは、溝の外周壁に形成される内スプライン歯のことを言い、形成途中のストレート歯である。実施例2についても同様である。
The manufacturing process of the reverse gear of the present embodiment will be described based on the process diagram of FIG. First, as shown in step (1), a material W1 obtained by cutting a cylindrical material suitable for a reverse gear into a predetermined axial length, for example, by a billet shear is obtained. In this case, for example, SC steel, SCR steel, SCM steel, SNC steel, SNCM steel or the like can be used as the material of the material. Next, as shown in step (2), the material W1 is heated to 1200 ° C., for example, and subjected to hot forging to obtain a disk-shaped material W2. Next, as shown in the step (3), the material W2 is hot forged to obtain a material W3 having a donut-shaped groove W31 on the upper end surface side and a shaft recess W32 recessed in a circular cross section at the center. Here, the groove W31 includes an outer peripheral wall W33. Next, as shown in step (4), the intermediate burr is punched out to obtain the material W4 through which the
以上の工程を経て最終仕上げ加工を施されたリバース歯車Wの詳細形状を斜視図として図2に示す。外周に歯筋が軸方向に対して平行なスパー歯からなる外歯1が構成され、この内周側に軸方向に対して逆テーパのスプライン歯からなる内歯2が構成される。内歯2の内側には深く凹んだ沈み溝4が同芯円上に形成され、内歯2の先端にはチャンファ23、23を有し、その歯根元24は沈み溝4の底面上に形成される。更に、内周側にはボス5が同軸状に突設され、中心を軸孔3が上下に貫通する。以上、外歯と内歯を備える環状歯車部と軸孔を備えるボス部とが一体に構成され、外歯は機械加工によりスパー歯が形成されるとともに、内歯は冷間鍛造によってスプライン歯が形成されたリバース歯車である。
The detailed shape of the reverse gear W that has been subjected to the final finishing process through the above steps is shown in FIG. 2 as a perspective view. An
更に、このリバース歯車Wの詳細を断面図として図3に示す。外歯1は軸方向に対して平行なスパー歯であり、内歯2はこれと同芯円上に軸方向に平行で、かつ、逆テーパのスプライン歯から構成される。内歯2の軸孔側にドーツ状に深く凹んだ沈み溝4が同芯円上に形成され、かつ、内歯2の歯根元24は沈み溝4の底面まで直立して形成される。内歯2の内周側にはボス5が同軸上に突設され、軸孔3が貫通する。また、内歯2は外歯1の歯端面14より沈んで形成される。本図(b)には内歯2を拡大した断面図を示し、歯根元24が沈み溝4の底面から直立して形成される。本図(c)には内歯2の正面図を示し、歯根元24が沈み溝4の底面から直立して形成される。内歯2は、歯筋方向に歯先面21、その左右に歯面22、22、先端が左右対称に尖ったチャンファ23と23、沈み溝4の歯根元24、逆テーパの歯面22及び歯底面26から構成される。歯面22の先端部に左右対称のチャンファ23、23を示す。ここで、内歯2の全周ともR面取りを施すのでシフトフィーリングが良好になるとともに、歯根元24は沈み溝4の底面と一体化されているので強度が向上する。
Further, details of the reverse gear W are shown in FIG. 3 as a sectional view. The
ここで、工程(10)における冷間鍛造による内歯の形成の詳細について図4を参照しながら説明する。金型は上ラム側と下ベッド側に分離して構成される。上ラム側は外側の上パンチP1と内側の上パンチP2が主要部で、上パンチP2にスプリングS1を内蔵する。下ラム側は外側のダイ型Q1と内側のダイ型Q2及びダイプレートQ3が主要部で、ダイ型Q2は内歯2の歯数分に分割されてダイプレートQ3の上を放射状に可動する構造になっており、先端部にストレートの荒歯に逆テーパ歯面を形成する歯型T2を設け、これらの中心部先端にテーパP31を有するマンドレルP3が位置する。ダイ型Q2及びダイプレートQ3は下方からスプリングS2によって浮揚されるとともに、外側からスプリング3によって中央へ押しつけられ、これらの下方にエジェクタP4及びP5が位置する。
Here, the details of the formation of the internal teeth by the cold forging in the step (10) will be described with reference to FIG. The mold is configured separately on the upper ram side and the lower bed side. On the upper ram side, an outer upper punch P1 and an inner upper punch P2 are main parts, and a spring S1 is built in the upper punch P2. On the lower ram side, the outer die type Q1, the inner die type Q2 and the die plate Q3 are the main parts, and the die type Q2 is divided into the number of teeth of the
本図の左半分は前の素材と金型との関係を断面図で示し、右半分は歯形を仕上げ済みの状態を示す。先ず、左半分の歯形の仕上げ前について以下に説明する。工程(9)で得られた素材W9を上下逆に内歯を下向きにしてダイ型Q2の上にセットする。素材W9の内周には工程(6)、(7)、(9)を経た荒スプライン歯203が形成されており、ダイ型Q2の歯型T2に荒スプライン歯203を合わせて位置決めする。次いで、本図の右半分において、上方から上パンチP1と上パンチP2が下降し、先に上パンチP2がスプリングS2を介して素材W9をダイ型Q2に加圧、保持し、次に上ラムに固定されたP1が下側に配置されたマンドレルP3のテーパ面31と内径面が継合したダイ型Q2を押し下げる。このダイ型Q2はテーパ面P31によって外側に放射状に拡開されて逆テーパ歯型T2によってストレートの荒スプライン歯203の歯面に逆テーパが形成される。このようにして、工程(10)において、逆テーパに形成されたスプライン歯からなる内歯2が完成し、素材W10が得られる。
The left half of the figure shows a cross-sectional view of the relationship between the previous material and the mold, and the right half shows a state where the tooth profile has been finished. First, a description will be given of the left half of the tooth profile before finishing. The material W9 obtained in the step (9) is set on the die mold Q2 with the inner teeth facing downwards upside down.
次に、本図右半分のスプライン歯の形成後について説明する。成形が完了すると上パンチP1が上昇し、次いで圧縮状態のスプリングS1が開放されて上パンチP2も上昇する。次に、下方のエジェクタP4によってピン5が上方へ突き出され、スプリングS2とともにダイプレートQ3を押し上げると、マンドレルP3のテーパ面P31に沿ってダイ型Q2がスプリングによって放射状に押し戻され、逆テーパ歯型T2が逆テーパ成形面から離れて素材W10がダイ型Q2から取り出される。
Next, after the formation of the spline teeth in the right half of the figure will be described. When the molding is completed, the upper punch P1 rises, and then the compressed spring S1 is released and the upper punch P2 also rises. Next, when the
本実施例によるリバース歯車は以上のように構成され、以下に作用について説明する。 The reverse gear according to this embodiment is configured as described above, and the operation will be described below.
本実施例によれば内歯2は逆テーパ状に形成され、かつ、歯の先端部に傾斜したチャンファが形成されるので、以下の作用効果を奏するものである。本実施例のリバース歯車では、一体構造なので外歯1と内歯2との同軸度を確保することが容易であり、軸アライメント誤差の無いリバース歯車を製造することができる。内歯2は、逆テーパ状のスプライン歯を冷間鍛造によって成形するので、歯面近傍のファイバフローが切断されることがなく、歯車の強度が向上するとともに、機械加工による製造コストアップを回避し低廉に抑えることができる。そして、図5に示すように、歯面22の歯幅に対して先端のチャンファ23、23が交わる中央線の位置精度が良好なので運転者にとって手動変速機におけるシフト操作性に優れる。そして、歯の先端部にチャンファを有するクラッチ歯を鍛造によって成形し、かつ、歯面に精度の高い逆テーパ面を形成できることと相俟って、歯面の滑らかさ故歯形同士の嵌め合いが良好となりシフト操作性に優れ、シフトフィーリング性の良好な変速用歯車部車を得ることができる。即ち、シフトチェンジの際のひっかかり感及びゴリゴリ感が生ずることなくスムーズなシフト操作性が得られる。加えて、本実施例のクラッチ用のスプライン歯の歯面は逆テーパを有するので、歯車同士が噛み合ったら外れ難いという形状効果を奏する。更に、歯先面21と両側の歯面22、22及び先端のチャンファ23、23が夫々交差する稜線部が鍛造によって小さい曲率半径を有するR面取り形状に成形されるので、このことによっても歯形同士の噛み合いが滑らかとなる。
According to the present embodiment, the
本発明の実施例2について、図6〜11を参照しながら説明する。図6は、本実施例に関わるリバース歯車の製造工程図である。図7は、冷間鍛造によって内歯及び外歯を成形する実施形態を示す説明図である。図8は、冷間鍛造によって内歯をチャンファ成形及び外歯を成形する実施形態を示す説明図である。図9は、冷間鍛造によって内歯を逆テーパ成形する実施形態を示す説明図である。図10は、同上、鍛造におけるファイバフローの分布を示す模式図である。図11は、スプライン歯からなる内歯における種々のチャンファ形状を示す図である。本実施例の実施例1との相違点は、内歯は勿論外歯も鍛造によって成形するところにある。以下実施例1と相違する箇所について主に説明する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a manufacturing process diagram of the reverse gear according to the present embodiment. FIG. 7 is an explanatory view showing an embodiment in which inner teeth and outer teeth are formed by cold forging. FIG. 8 is an explanatory view showing an embodiment in which inner teeth are chamfered and outer teeth are formed by cold forging. FIG. 9 is an explanatory view showing an embodiment in which the inner teeth are reverse-tapered by cold forging. FIG. 10 is a schematic diagram showing the fiber flow distribution during forging. FIG. 11 is a diagram showing various chamfer shapes in the internal teeth composed of spline teeth. The difference of the present embodiment from the first embodiment is that not only the inner teeth but also the outer teeth are formed by forging. Hereinafter, the differences from the first embodiment will be mainly described.
本実施例のリバース歯車の製造プロセスを、図6の工程図に基づき説明する。工程(1)及び工程(2)は実施例1と同様なので、以下工程(3)以降について説明する。工程(3)に示すように、素材W2に熱間鍛造を施して外歯としてヘリカル歯からなる荒ヘリカル歯101を荒形成し、同時に、上端面側にドーナツ状の溝W31及び、中央に断面円形に凹んだ軸凹部W32を形成し、溝W31には外周壁W33を備える。また、荒ヘリカル歯101の形成に際に上面外周に鍔状にはみ出したバリW34を有する素材W301を得る。ここで、外歯はヘリカル歯の他にスパー歯でもよく、以降の説明でも同様である。次に、工程(4)に示すように、鍔状のバリW34の出っ張り部を除去するとともに、軸凹部W32の中バリを打ち抜いて荒軸孔30が貫通した素材W401を得る。次に、工程(5)において、更に荒ヘリカル歯101の上端部のバリを除去して素材W501を得る。次に、工程(6)において、素材W501に焼鈍の熱処理、ショットブラスト処理及び潤滑処理を施した素材W601を得る。次に、工程(7)において、溝W31に冷間鍛造を施し、内歯としてストレートの荒スプライン歯201及び荒ボス50を形成し、荒ヘリカル歯101にシゴキ成形を施すとともに下端部に面取りW71を施した荒ヘリカル歯102が形成され、素材W701を得る。この時、荒スプライン歯201及び荒ボス50の上端面は鍛造したままのフリー面である。次に、工程(8)において、荒スプライン歯201の上端面に切削加工を施して寸法を揃えた荒スプライン歯202を形成し、素材W801を得る。この時、荒スプライン歯202の上端面の切削形状は、次々工程におけるチャンファ形状を形成する際に充満度を高めるため、歯先側が高くなるような10〜30度の勾配面を設ける。次に、工程(9)において、素材W801にショットブラスト処理及び潤滑処理を施した素材W901を得る。次に、工程(10)において、冷間鍛造によってストレートの荒スプライン歯202の上端にチャンファを形成した荒スプライン歯203を得る。同時に、荒ヘリカル歯102に冷間鍛造の仕上げ成形によってヘリカル歯を形成するとともに、荒ヘリカル歯102の上端部に面取りW1011を施すと、ヘリカル歯からなる外歯1が完成し、素材W101を得る。次に、工程(11)において、荒スプライン歯203に冷間鍛造を施して逆テーパのスプライン歯からなる内歯2が完成し、素材W111を得る。次に、工程(12)において、軸孔W30の上下に面取り加工を施して面取りW1211、面取りW1212を形成した軸孔31からなる素材W121を得る。次に、工程(13)において、素材W131に浸炭熱処理、ショットブラスト処理を施した素材W131を得る。最後に、工程(14)において、軸孔W30の内周に研削処理を施した軸孔3とともに、荒テーパコーン61の内周面に研削処理を施した内テーパコーン6を有する素材W141を得る。以上の工程をまとめると、工程(2)、(3)、(4)は熱間鍛造であり、工程(7)、(10)、(11)は冷間押し出し成形、或いは冷間シゴキ成形による冷間鍛造である。なお、工程(7)における歯形成の詳細については図7を参照しながら後述する。また、工程(10)における歯形成の詳細については図8を参照しながら後述し、工程(11)における歯形成の詳細については図9を参照しながら後述する。
The manufacturing process of the reverse gear of the present embodiment will be described based on the process diagram of FIG. Since step (1) and step (2) are the same as those in Example 1, the steps after step (3) will be described below. As shown in step (3), hot forging is applied to the raw material W2 to roughly form a rough
工程(7)における歯形成の詳細について図7を参照しながら説明する。本図の左半分は前の素材と金型との関係を断面図で示し、右半分は内歯を形成済の状態を示す。先ず、左半分の歯形の形成前について以下に説明する。上パンチP11の先端外周にはスプライン歯の歯型T21が設けられ、ダイ型Q11の開口の内周には、ヘリカル歯の歯型T1が設けられている。工程(6)で得られた素材W601の内歯を上向きにして下パンチP21の上にセットする。素材W601の外周には工程(3)を経た荒ヘリカル歯101が形成されており、ダイ型Q11の歯型T11に 荒ヘリカル歯101を合わせて位置決めする。本工程(7)において、上方から上パンチP11と、下方のダイ型Q11のキャビティの中で素材W601が押しつぶされて、図の右半分のように歯形が形成される。即ち、外周に荒ヘリカル歯101が冷間鍛造のシゴキ成形によって荒ヘリカル歯102が形成され、溝W31には冷間鍛造によって荒スプライン歯201が形成される。この時荒ヘリカル歯101の下端面は面取りW71が形成され、本工程(7)では冷間鍛造によって素材W701が得られる。
Details of the tooth formation in the step (7) will be described with reference to FIG. The left half of the figure shows a cross-sectional view of the relationship between the previous material and the mold, and the right half shows the state where the internal teeth have been formed. First, a description will be given below before the left half tooth profile is formed. A spline tooth mold T21 is provided on the outer periphery of the tip of the upper punch P11, and a helical tooth mold T1 is provided on the inner periphery of the opening of the die mold Q11. The material W601 obtained in the step (6) is set on the lower punch P21 with the inner teeth of the material W601 facing upward. A rough
次に、工程(10)における歯形成の詳細について図8を参照しながら説明する。本図の左半分は前の素材と金型との関係を断面図で示し、右半分は歯形を形成した後を示す。先ず、左半分の歯形の形成前について以下に説明する。下パンチP31の上端外周にはスプライン歯の歯型T22が設けられ、ダイ型Q12の開口の内周には、ヘリカル歯の歯型T12が設けられている。工程(9)で得られた素材W901の内歯を下向きにして下パンチP31の上にセットする。素材W901の内周には工程(7)、(8)を経た荒スプライン歯202が形成されており、下パンチP31の歯型T22に荒スプライン歯202を合わせて位置決めする。本工程(10)において、上方から上パンチP12と、下方のダイ型Q12のキャビティの中で素材W901が押しつぶされて、図の右半分のように歯形が形成される。本工程(10)において、冷間鍛造によってストレートの荒スプライン歯202の先端にチャンファを形成した荒スプライン歯203を得る。同時に、荒ヘリカル歯102に冷間鍛造の仕上げ成形によってヘリカル歯からなる外歯1が完成する。この時、荒ヘリカル歯102の端部には面取りW1011が形成され、本工程(10)では冷間鍛造によって素材W101が得られる。
Next, details of tooth formation in the step (10) will be described with reference to FIG. The left half of the figure shows a cross-sectional view of the relationship between the previous material and the mold, and the right half shows the tooth profile after forming. First, a description will be given below before the left half tooth profile is formed. A spline tooth mold T22 is provided on the outer periphery of the upper end of the lower punch P31, and a helical tooth mold T12 is provided on the inner periphery of the opening of the die mold Q12. The material W901 obtained in the step (9) is set on the lower punch P31 with the inner teeth of the material W901 facing downward.
次に、工程(11)における歯形成の詳細について図9を参照しながら説明する。本図の左半分は歯形を形成する前の素材と金型との関係を断面図で示し、右半分は内歯を形成済みの状態を示す。先ず、左半分の歯形の形成前について以下に説明する。ダイ型Q21の中央部外周にはスプライン歯の歯型T23が設けられている。工程(10)で得られた素材W101の内歯を下向きの逆にしてダイ型Q21の上にセットする。素材W101の内周には工程(10)を経た荒スプライン歯203が形成されており、ダイ型Q21の歯型T23に荒スプライン歯203を合わせて位置決めする。次いで、本図の右半分において、上方から上パンチP13と上パンチP14が下降し、先に上パンチP14がスプリングを介して素材W101をダイ型Q21に加圧、保持し、次に上ラムに固定されたP13が下側に配置されたマンドレルP310のテーパ面P311と内径面が継合したダイ型Q21を押し上げる。このダイ型Q21はテーパ面P311によって外側に放射状に拡開されて逆テーパ歯型T23によってストレートの荒スプライン歯203の歯面に逆テーパが形成される。上方から上パンチP13、P14と、下方からダイ型Q21のキャビティの中で素材W101が押しつぶされて、図の右半分のように歯形が形成される。即ち、内周には冷間鍛造によってスプライン歯からなる内歯2が逆テーパに形成され、本工程(11)では冷間鍛造によって素材W111が得られる。
Next, details of the tooth formation in the step (11) will be described with reference to FIG. The left half of the figure shows a cross-sectional view of the relationship between the material and the mold before forming the tooth profile, and the right half shows the state where the internal teeth have been formed. First, a description will be given below before the left half tooth profile is formed. On the outer periphery of the central portion of the die mold Q21, a spline tooth mold T23 is provided. The inner teeth of the material W101 obtained in the step (10) are reversed and set on the die mold Q21.
本実施例によるリバース歯車は以上のように構成され、以下に作用について説明する。 The reverse gear according to this embodiment is configured as described above, and the operation will be described below.
外周のヘリカル歯と内周側のクラッチ歯を熱間鍛造及び冷間鍛造によって一体化成形することが可能となるため、以下の作用効果を奏するものである。ヘリカル歯とクラッチ歯とを一体化成形し、その後で歯元部に機械加工を施さないので、生じたファイバフローが切断されることがなく歯車の強度を向上させることができ、かつ、歯切り加工が不要なので材料歩留まりが向上するとともに製造コストを低廉に抑えることができる。以下に、外歯或いは内歯におけるファイバフローの形成の詳細について図10を参照しながら説明する。熱間鍛造及び冷間鍛造により形成されたヘリカル歯、或いはクラッチ歯の夫々歯形内に、ファイバフローと称する鍛流線が繊維組織状に形成される。図(a)は熱間鍛造及び冷間鍛造における歯形内における鍛流線の分布を模式的に示す。繊維組織の流れである鍛流線Fが外周から内に向けて多層に形成されている。一方図(b)では比較のため鍛造後ホブ加工、シェービング加工、あるいはその他の切削加工を行う場合を模式的に示し、歯形の表面において切削加工面Mによって鍛流線Fが切断されている。本実施例によるスプライン歯からなる内歯及びヘリカル歯からなる外歯は鍛造成形の儘なので、ファイバフローが切断されることがなく歯形面の耐久性に優れる。換言すれば、鍛造後の切削加工を省略することができるので製造コストアップが回避されるとともに、機械強度の高い歯面を得ることができる。 Since the outer helical teeth and the inner clutch teeth can be integrally formed by hot forging and cold forging, the following effects can be obtained. Since the helical teeth and the clutch teeth are integrally molded, and then the base part is not machined, the generated fiber flow is not cut and the gear strength can be improved. Since processing is not required, the material yield can be improved and the manufacturing cost can be kept low. Details of the formation of the fiber flow in the external teeth or the internal teeth will be described below with reference to FIG. Forged lines called fiber flow are formed in a fiber structure in helical teeth or clutch teeth formed by hot forging and cold forging. Figure (a) schematically shows the distribution of forging lines in the tooth profile in hot forging and cold forging. A forged stream line F, which is a flow of fiber structure, is formed in multiple layers from the outer periphery toward the inside. On the other hand, FIG. (B) schematically shows a case in which hobbing after forging, shaving, or other cutting is performed for comparison, and the forging line F is cut by the cutting surface M on the surface of the tooth profile. Since the inner teeth composed of spline teeth and the outer teeth composed of helical teeth according to the present embodiment are forged moldings, the fiber flow is not cut and the tooth profile surface is excellent in durability. In other words, since cutting after forging can be omitted, an increase in manufacturing cost can be avoided and a tooth surface with high mechanical strength can be obtained.
外歯又は内歯については、熱間或いは冷間鍛造によってニアネットシェイプ歯形を成形した後、冷間しごき或いは冷間コイニング成形による冷間鍛造によって歯形の精度出しをすることを基本とする。まとめると、歯面、歯先面、歯底面又は歯端面が交差して形成される全ての稜線部位は冷間鍛造のままで、角のないフルR面取り部が形成されるので歯形面の耐久性に優れ、特に、歯底面の稜線部においても、冷間鍛造のままのフルR面取り部が施されるので段差を生じることなく応力集中を回避する効果がある。この時、フルR面取り部の歯内部においてファイバフローが密に形成されたままなので歯車の曲げ強度が高い。また、ホブ加工による歯切り或いは旋削による歯幅寸法加工後のバリ取りが不要となり、加工コストを低減できるという効果を奏する。また、内側から外周側へ、軸孔、ボス、沈み溝、内歯、及び外歯が、夫々同軸上に一体化構成され、内外歯の一体の型鍛造まので、軸アライメント誤差がなく同軸度を確保することができる。 For external teeth or internal teeth, after forming a near net shape tooth profile by hot or cold forging, the accuracy of the tooth profile is basically determined by cold forging by cold ironing or cold coining. In summary, all the ridge line parts formed by intersecting the tooth surface, the tooth tip surface, the tooth bottom surface, or the tooth end surface remain cold forged, and a full R chamfered portion without a corner is formed, so that the tooth profile surface is durable. In particular, even in the ridge line portion of the tooth bottom surface, the full R chamfered portion as cold forging is applied, so that there is an effect of avoiding stress concentration without causing a step. At this time, since the fiber flow remains densely formed inside the teeth of the full R chamfered portion, the bending strength of the gear is high. In addition, deburring after tooth width dimension processing by hobbing or turning is unnecessary, and the processing cost can be reduced. In addition, the shaft hole, boss, sinking groove, inner teeth, and outer teeth are integrated on the same axis from the inside to the outer periphery, and the inner and outer teeth are integrally forged. Can be secured.
本実施例1及び実施例2では、内歯のクラッチ歯を鍛造型によって形成するので、設計の自由度が高い。内歯の各種のチャンファ形状について、図11を参照しながら説明する。鍛造型によってスプライン歯を種々の形状に成形することができ、以下に歯の正面から見た投影図として示す。同図(a1)に示すように、歯先部が対称ではなく歯先の頂点が片側にずれたズレチャンファを形成することができる。また、同図(a2)に示すように歯根元側を細くした形状とし、他に同図(a3)に示すように片側のみ面取りした片チャンファ等の異形状のものも実現できる。また、図(a4)に示すように歯面に逆テーパ面と歯根元側を細くしたストレートの歯面を有する形状も実現できる。このようにして、スプライン歯のチャンファ形状に工夫を加えてシフトフィーリング性を改善することができる。 In the present Example 1 and Example 2, since the internal clutch teeth are formed by a forging die, the degree of freedom in design is high. Various chamfer shapes of the internal teeth will be described with reference to FIG. Spline teeth can be formed into various shapes by a forging die, and are shown below as projection views viewed from the front of the teeth. As shown in (a1) of the figure, it is possible to form a shift chamfer in which the tip portion is not symmetrical and the apex of the tip is shifted to one side. In addition, it is possible to realize an irregular shape such as a single chamfer having a shape in which the tooth root side is narrowed as shown in FIG. In addition, as shown in the figure (a4), it is also possible to realize a shape having a straight tooth surface with a reverse tapered surface and a root side narrowed on the tooth surface. In this way, it is possible to improve the shift feeling by modifying the chamfer shape of the spline teeth.
本発明のリバース歯車は外歯と内歯からなる環状歯車体とボス体とを一体化した構造なので強度信頼性に優れる。また、鍛造により歯形が形成されるので、ホブ切り、ブローチ、或いはシェービング等の機械加工により鍛造面が削り取られるようなことがなく、内部のファイバフローをそのまま保持して歯車の耐久性を向上させることができる。従って、本発明のリバース歯車は自動車のトランスミッションの用途に限らず、工作機械、荷役建設機械、ロボット等の各種の機械装置等に用途を拡大できる。 Since the reverse gear of the present invention has a structure in which an annular gear body composed of external teeth and internal teeth and a boss body are integrated, it has excellent strength reliability. In addition, since the tooth profile is formed by forging, the forged surface is not scraped off by mechanical processing such as hobbing, broaching, or shaving, and the internal fiber flow is maintained as it is to improve the durability of the gear. be able to. Therefore, the reverse gear of the present invention is not limited to the use for automobile transmissions, but can be used for various machine devices such as machine tools, cargo handling construction machines, and robots.
F ファイバフロー、M 機械加工面
J 溶接部
P1、P2、P11、P12、P13、P14 上パンチ
P21、P31、P41、P51 下パンチ
P3、P310 マンドレル、P31、P311 テーパ
P4 エジェクタ、P5 ピン
Q1、Q2、Q11、Q12、Q21 ダイ型
Q3、Q31 ダイプレート
S1、S2、S3 スプリング
T1 、T2 、T11、T21、T21、T22、T23 歯型
W、W0 リバース歯車
W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、W10、W11、W12、W13 、W301、W401、W501、W601、W701、W801、W901、W101、W111、W121、W131、W141、W151、W161素材
W30 荒軸孔、W31 溝、W32 軸凹部、W33 外周壁
W10 環状歯車体、W20 ボス体
1 外歯
101、102 荒ヘリカル歯
14 歯端面
2 内歯
21 歯先面、22 歯面、23 チャンファ、24 歯根元
201、202、203 荒スプライン歯
3 軸孔
30、31 荒軸孔
4 沈み溝
5 ボス、50 荒ボス
6 内テーパコーン、61 荒テーパコーン
F Fiber flow, M Machined surface J Weld P1, P2, P11, P12, P13, P14 Upper punch P21, P31, P41, P51 Lower punch P3, P310 Mandrel, P31, P311 Taper P4 Ejector, P5 Pins Q1, Q2 , Q11, Q12, Q21 Die type Q3, Q31 Die plates S1, S2, S3 Spring T1, T2, T11, T21, T21, T22, T23 Tooth type W, W0 Reverse gear W1, W2, W3, W4, W5, W6 , W7, W8, W9, W10, W11, W12, W13, W301, W401, W501, W601, W701, W801, W901, W101, W111, W121, W131, W141, W151, W161 material W30 Rough shaft hole, W31 groove , W32 shaft recess, W33 outer peripheral wall W10 annular teeth Car body,
Claims (4)
前記内歯は、冷間鍛造によって前記沈み溝の外周壁に形成され、
かつ、前記内歯は、逆テーパ状に形成されるとともに、
先端にチャンファを設けることを特徴とするリバース歯車。 From the inner side to the outer peripheral side, the shaft hole, boss, sinking groove, inner teeth, and outer teeth are each integrated on the same axis,
The inner teeth are formed on the outer peripheral wall of the sinking groove by cold forging,
And the internal teeth are formed in a reverse taper shape,
A reverse gear characterized by providing a chamfer at the tip.
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