JP2019025487A

JP2019025487A - Manufacturing method for shaft-having gear

Info

Publication number: JP2019025487A
Application number: JP2017143799A
Authority: JP
Inventors: 太浩石黒; Takahiro Ishiguro
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2017-07-25
Publication date: 2019-02-21

Abstract

To achieve a cost reduction by shortening a manufacturing time for a shaft-having gear.SOLUTION: A manufacturing method for a shaft-having gear shaped so as to be fitted in a power unit and in a plurality of fitting parts including fitting parts of a gear, comprises a rolling and forming step in which, using a rolling and forming die having a mold structure corresponding to fitting structures in the plurality of fitting parts, fitting structures in the plurality of fitting parts are rolled and formed. Thus, by making positional intervals constant, the fitting structures can be rolled and formed simultaneously from a material having a plurality of fitting structures including fitting parts of a gear portion.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、軸付き歯車の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a shaft gear.

円柱素材に対して、歯形を有する金型を押し付けることで歯車を創生する転造形成の技術がある。従来、このような分野の技術として、特開昭５７−０４１８４０号公報がある。この公報に、歯車部品を転造する転造工程を含む歯車部品の製造方法が開示されている。転造用の金型は、歯車部品の歯端面を挟み込んで形成するための部位を備えており、このような金型を用いて歯車部品を転造することにより、歯形や歯の端面、および歯巾の途中にある溝、歯巾を同時転造により所定の寸法に仕上げることが出来る。 There is a rolling forming technique for creating a gear by pressing a metal mold having a tooth shape against a cylindrical material. Conventionally, there is JP-A-57-041840 as a technique in such a field. This publication discloses a method for manufacturing a gear part including a rolling process for rolling the gear part. The rolling mold has a part for sandwiching and forming the tooth end surface of the gear part, and by rolling the gear part using such a mold, the tooth profile and the tooth end surface, and The groove and tooth width in the middle of the tooth width can be finished to a predetermined size by simultaneous rolling.

特開昭５７−０４１８４０号公報JP-A-57-041840

しかしながら従来の転造では、転造対象である部品が、特許文献１に示したような歯車部品ではなく、トランスミッションなどの動力伝達ユニットに、歯車の嵌め込み箇所を含めた複数の嵌め込み箇所で嵌め込まれるような複雑な形状を有する軸付き歯車を形成する場合には、歯車の嵌め込み箇所と、それ以外の嵌め込み箇所とはそれぞれ個別に成形していた。そのため、これらの嵌め込み箇所にかかる位置間隔の精度が低下することや、製造時間が増大するという問題があった。
本発明は、軸付き歯車を製造する際の製造時間を短縮し、コストの低減をはかった軸付き歯車の製造方法を提供するものである。 However, in the conventional rolling, the part to be rolled is not a gear part as shown in Patent Document 1, but is fitted into a power transmission unit such as a transmission at a plurality of fitting places including a fitting part of the gear. In the case of forming a gear with a shaft having such a complicated shape, the fitting position of the gear and the other fitting positions are individually formed. Therefore, there existed a problem that the precision of the position space | interval concerning these fitting locations fell and manufacturing time increased.
The present invention provides a method for manufacturing a shaft gear that shortens the manufacturing time and reduces the cost when manufacturing the shaft gear.

本発明にかかる軸付き歯車の製造方法は、動力ユニットに、歯車の嵌め込み箇所を含めた複数の嵌め込み箇所で嵌め込まれる形状を有する軸付き歯車を製造する製造方法であって、前記複数の嵌め込み箇所の嵌め込み構造に対応する型構造を有する転造用型を用い、前記複数の嵌め込み箇所の嵌め込み構造の転造を行う転造工程を備える。
これにより、歯車部分の嵌め込み箇所を含めた複数の嵌め込み構造を有する素材について、これらの位置間隔を一定の状態にして、まとめて転造することができる。 A method for manufacturing a shaft gear according to the present invention is a manufacturing method for manufacturing a shaft gear having a shape that is fitted into a power unit at a plurality of fitting locations including a gear fitting location, the plurality of fitting locations. A rolling step of rolling the fitting structure of the plurality of fitting locations using a rolling mold having a mold structure corresponding to the fitting structure.
Thereby, about the raw material which has the some fitting structure including the fitting location of a gear part, these positional intervals can be made into a fixed state and it can roll collectively.

軸付き歯車を製造する際の製造時間を短縮し、製造コストの低減をはかることができる。 The manufacturing time when manufacturing the gear with the shaft can be shortened, and the manufacturing cost can be reduced.

転造素材をセットした転造装置を示す図である。It is a figure which shows the rolling apparatus which set the rolling raw material. 転造素材をセットした転造装置の上面図である。It is a top view of the rolling apparatus which set the rolling raw material. 転造素材に歯形創生型が当接するように動作させた状態の転造装置を示す図である。It is a figure which shows the rolling apparatus of the state operated so that a tooth profile creation type | mold may contact | connect a rolling raw material. 転造素材の形状の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the shape of a rolling raw material. 軸付き歯車を製造する手順を示した図である。It is the figure which showed the procedure which manufactures the gear with a shaft.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、転造装置１は、一対の転造型１１と、転造機１２と、を備える。なお転造装置１には、一対の転造型１１の間に転造素材１３がセットされている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the rolling device 1 includes a pair of rolling dies 11 and a rolling machine 12. In the rolling device 1, a rolling material 13 is set between a pair of rolling dies 11.

図２（ａ）、図２（ｂ）は、転造装置１を上面視した図である。図２（ａ）に示すように、一対の転造型１１は、後述する転造素材１３の歯部１３ａを創生する歯形創生型１１ａと、歯形創生型１１ａを挟むように配置された第１の端面プレート１１ｂ、第２の端面プレート１１ｃを有する。なお図２に示すように、第１の端面プレート１１ｂと第２の端面プレート１１ｃは、Ｘ方向において内側に歯形創生型１１ａを挟むように配置しているものとして説明する。 2A and 2B are views of the rolling device 1 as viewed from above. As shown in FIG. 2 (a), the pair of rolling dies 11 are arranged so as to sandwich the tooth profile creating mold 11a that creates a tooth portion 13a of the rolling material 13 described later and the tooth profile creating mold 11a. It has the 1st end surface plate 11b and the 2nd end surface plate 11c. In addition, as shown in FIG. 2, the 1st end surface plate 11b and the 2nd end surface plate 11c are demonstrated as what is arrange | positioned so that the tooth profile creation type | mold 11a may be pinched inside in the X direction.

歯形創生型１１ａは、外周に凹凸が設けられた転造ダイスであり、後述する転造機１２に配置された動力源により回転駆動する。また一対の歯形創生型１１ａは、回転駆動した状態で転造素材１３に接近するように動作し、接触して加圧することによって転造素材１３を加工する。 The tooth profile generating die 11a is a rolling die having irregularities on the outer periphery, and is rotationally driven by a power source disposed in a rolling machine 12 described later. Further, the pair of tooth profile generating dies 11a operate so as to approach the rolling material 13 in a rotationally driven state, and process the rolling material 13 by contact and pressurization.

円板状の第１及び第２の端面プレート１１ｂ，１１ｃは、それぞれ歯形創生型１１ａにボルトにより締結されており、歯形創生型１１ａと一体回転を行う。 The disc-shaped first and second end face plates 11b and 11c are respectively fastened to the tooth profile generating mold 11a by bolts, and rotate integrally with the tooth profile generating mold 11a.

第１の端面プレート１１ｂは、歯形創生型１１ａに比べて転造素材１３側、すなわちＹ方向に突出している。これにより、転造型１１が転造素材１３に接近するように動作し、歯形創生型１１ａが転造素材１３の歯部１３ａに当接した際に、第１の端面プレート１１ｂは、後述する転造素材の第１の軸部１３ｂに当接する。なお、第１の端面プレート１１ｂは、第１の軸部１３ｂの加工対象部が、他部品の構成部品の基準位置に合わせた溝形状を形成した状態となるように、一部分がＹ方向に突出した突出部２１を有している。 The 1st end surface plate 11b protrudes in the rolling raw material 13 side, ie, the Y direction, compared with the tooth profile creation type | mold 11a. Thereby, when the rolling die 11 moves closer to the rolling material 13 and the tooth profile generating die 11a comes into contact with the tooth portion 13a of the rolling material 13, the first end face plate 11b will be described later. It abuts on the first shaft portion 13b of the rolled material. In addition, a part of the first end face plate 11b protrudes in the Y direction so that the processing target portion of the first shaft portion 13b is in a state in which a groove shape is formed in accordance with the reference position of the component of another component. The protruding portion 21 is provided.

第２の端面プレート１１ｃは、歯形創生型１１ａに比べて転造素材１３側、すなわちＹ方向に突出している。これにより、転造型１１が転造素材１３に接近するように動作し、歯形創生型１１ａが転造素材１３の歯部１３ａに当接した際に、第２の端面プレート１１ｃは、後述する転造素材の第２の軸部１３ｃに当接する。第２の端面プレート１１ｃは、転造素材１３側に当接する箇所に切り欠き部２２が形成されており、切り欠き部２２が転造素材１３の歯部１３ａの端面側に当接することで、歯部１３ａの端面１３ｄの加工を行うことができる。なお、第２の端面プレート１１ｃは、第２の軸部１３ｃも同時に転造してもよい。 The 2nd end surface plate 11c protrudes in the rolling raw material 13 side, ie, the Y direction, compared with the tooth profile creation type | mold 11a. Thus, the second end face plate 11c is described later when the rolling die 11 operates so as to approach the rolling material 13 and the tooth profile generating die 11a contacts the tooth portion 13a of the rolling material 13. It contacts the second shaft portion 13c of the rolled material. The second end face plate 11c is formed with a notch 22 at a position where it abuts on the rolling material 13 side, and the notch 22 abuts on the end face side of the tooth part 13a of the rolling material 13, The end surface 13d of the tooth portion 13a can be processed. Note that the second end face plate 11c may also roll the second shaft portion 13c at the same time.

転造機１２は、転造型１１を回転駆動させるとともに、転造型１１を転造素材１３に接近させるように動作させるための動力源を有する。すなわち転造機１２は、図２（ｂ）及び図３に示すように、転造型１１を転造素材１３に接近させる方向に動作させ、転造素材１３が目標の成形量を得られた状態となるまで加圧を行う。また、転造機１２は、転造素材１３を軸周りに回動させことができる。 The rolling machine 12 has a power source for rotating the rolling mold 11 and operating the rolling mold 11 to approach the rolled material 13. That is, as shown in FIGS. 2B and 3, the rolling machine 12 is operated in a direction in which the rolling mold 11 approaches the rolled material 13, and the rolled material 13 has obtained a target forming amount. Pressurize until Moreover, the rolling machine 12 can rotate the rolling raw material 13 around an axis.

転造素材１３は、加工前は略円柱状であって転造により歯が形成される歯部１３ａと、歯部１３ａの両端に設けられた第１及び第２の軸部１３ｂ，１３ｃと、を有する。軸部１３ｂ，１３ｃは、歯部１３ａをＸ方向から挟むように配置されている。例えば、歯部１３ａの外周面は歯形創生型１１ａが当接することで加工され、第１の軸部１３ｂは第１の端面プレート１１ｂが当接することで加工され、歯部１３ａの端面１３ｄと第２の軸部１３ｃは、第２の端面プレート１１ｃが当接することで加工される。 The rolling material 13 has a substantially cylindrical shape before processing and teeth are formed by rolling, and first and second shaft portions 13b and 13c provided at both ends of the tooth portion 13a, Have The shaft portions 13b and 13c are arranged so as to sandwich the tooth portion 13a from the X direction. For example, the outer peripheral surface of the tooth portion 13a is processed by contact with the tooth profile generating die 11a, and the first shaft portion 13b is processed by contact of the first end surface plate 11b, and the end surface 13d of the tooth portion 13a is processed. The second shaft portion 13c is processed by contacting the second end face plate 11c.

ここで転造素材１３は、加工することにより軸を有する歯車（軸付き歯車）となるものであって、トランスミッションなどの他のユニットに組みつけられる際に、他ユニットにおける部品に対する位置決めやベアリングの嵌め合いなど、歯車部分以外にも精度が必要とされる。また例えば図４に示すように、転造素材１３は、第１の軸部１３ｂにカウンタードリブンギヤ圧入時の位置決めに用いるための溝を設けるとともに、歯部１３ａの端面１３ｄにはテーパベアリングとの位置決めが行われるように加工される。なお、第１の軸部１３ｂに設けられる溝や、端面１３ｄの加工の深さは、利用目的によって深さや位置が異なる。 Here, the rolling material 13 is processed into a gear having a shaft (gear with a shaft), and when assembled to another unit such as a transmission, positioning with respect to parts in the other unit and a bearing Accuracy is required in addition to the gear part, such as fitting. For example, as shown in FIG. 4, the rolling material 13 is provided with a groove for use in positioning at the time of counter driven gear press-fitting in the first shaft portion 13b, and the end surface 13d of the tooth portion 13a is positioned with a taper bearing. It is processed so as to be performed. In addition, the depth and position of the groove provided in the first shaft portion 13b and the processing depth of the end face 13d differ depending on the purpose of use.

次に図５（ａ）を参照して、転造装置１を用いて、軸付き歯車を製造する手順について説明する。なお、図５（ｂ）は従来の工法による手順を示している。 Next, with reference to Fig.5 (a), the procedure which manufactures the gear with a shaft using the rolling apparatus 1 is demonstrated. FIG. 5B shows a procedure by a conventional construction method.

最初に、転造素材１３の粗形状を鍛造する（ステップＳ１）。これにより、転造素材１３は、略円柱状の歯部１３ａの両端に軸部１３ｂ，１３ｃが設けられた状態になる。 First, the rough shape of the rolled material 13 is forged (step S1). Thereby, the rolling raw material 13 will be in the state by which shaft part 13b, 13c was provided in the both ends of the substantially cylindrical tooth | gear part 13a.

次に、冷間転造を行う（ステップＳ２）。この冷間転造の工程では、歯形創生型１１ａを用いて転造素材１３の歯部１３ａを形成する転造を行うと同時に、第１の端面プレート１１ｂにより第１の軸部１３ｂの外径の加工を行い、更に、第２の端面プレート１１ｃにより歯部１３ａの端面１３ｄの加工を行う。なお同時に、第２の端面プレート１１ｃにより第２の軸部１３ｃの外径の加工を行っても良い。 Next, cold rolling is performed (step S2). In this cold rolling process, the tooth profile 13a is used to form the teeth 13a of the rolled material 13, and at the same time, the first end plate 11b is used to remove the first shaft 13b. The diameter is processed, and further, the end face 13d of the tooth portion 13a is processed by the second end face plate 11c. At the same time, the outer diameter of the second shaft portion 13c may be processed by the second end face plate 11c.

ここで、歯部１３ａ、歯部１３ａの端面１３ｄ、軸部１３ｂ，１３ｃのそれぞれにおける目標製計量は異なるが、転造型１１の外径を調整することによって同時に成形を行うことができる。すなわち、溝形状や端面形状は歯車の品番によって異なるが、歯形創生型１１ａと端面プレート１１ｂ，１１ｃは別体であって、ボルト締めによって固定するものであるため、製品形状に合わせて端面プレート１１ｂ，１１ｃを変更することによって、様々な素材径、端面溝深さに対応することができる。 Here, although the target manufacturing measurement in each of the tooth portion 13a, the end surface 13d of the tooth portion 13a, and the shaft portions 13b and 13c is different, the forming can be performed simultaneously by adjusting the outer diameter of the rolling die 11. That is, although the groove shape and the end face shape vary depending on the gear part number, the tooth profile generating die 11a and the end face plates 11b and 11c are separate and are fixed by bolting, so that the end face plate is matched to the product shape. By changing 11b and 11c, various material diameters and end face groove depths can be accommodated.

次に、冷間転造後の転造素材１３の熱処理を行う（ステップＳ３）。熱処理の後には、第１の軸部１３ｂ、第２の軸部１３ｃ及び端面１３ｄの研磨を行い（ステップＳ４）、その後、歯形創生型１１ａにより形成された歯部１３ａの歯車を研磨する（ステップＳ５）。なお、これらの研磨には、０．０５ｍｍ程度の高精度が要求される。 Next, heat treatment is performed on the rolled material 13 after cold rolling (step S3). After the heat treatment, the first shaft portion 13b, the second shaft portion 13c and the end surface 13d are polished (step S4), and then the gear of the tooth portion 13a formed by the tooth profile generating die 11a is polished (step S4). Step S5). These polishings require a high accuracy of about 0.05 mm.

ここで図５（ａ）に示した本手法による工法を、図５（ｂ）に示した従来の工法と比較すると、従来では粗切削により第１の軸部１３ｂ等の加工等を行うとともに、端面１３ｄの加工を行い、その後、粗切削により歯部１３ａの歯を成形するが、本手法では、冷間転造（ステップＳ２）による１つの工程により、歯部１３ａ、軸部１３ｂ，１３ｃ、端面１３ｄをまとめて加工する。従来工法では、粗切削による製品精度が径方向で０．２〜０．５ｍｍ、軸方向で０．１ｍｍ程度と比較的粗い精度で加工を行うものであり、その後に熱処理を行う際に熱処理によって熱膨張や熱収縮が発生するため、粗切削では高精度とすることが不必要である。ここで、０．２〜０．５ｍｍ程度の精度は冷間転造でも狙うことができる精度であることから、本手法のように粗切削の工程を冷間転造に置き換えることができる。 Here, when the method according to the present method shown in FIG. 5A is compared with the conventional method shown in FIG. 5B, conventionally, the first shaft portion 13b and the like are processed by rough cutting, and the like. The end face 13d is processed, and then the teeth of the tooth portion 13a are formed by rough cutting. In this method, the tooth portion 13a, the shaft portions 13b, 13c, The end face 13d is processed together. In the conventional method, the accuracy of the product by rough cutting is 0.2 to 0.5 mm in the radial direction and about 0.1 mm in the axial direction, and the processing is performed with a relatively rough accuracy. Since thermal expansion and contraction occur, it is not necessary to have high accuracy in rough cutting. Here, since the accuracy of about 0.2 to 0.5 mm is an accuracy that can be aimed even by cold rolling, the rough cutting process can be replaced by cold rolling as in this method.

このように冷間転造の工程を用いることで、大幅なコスト低減が可能となる。具体的には、冷間転造にすることによるコストメリットとして、粗切削工程の廃止、粗歯車切削工程の廃止、切削レスによる材料歩留まりの向上が上げられる。その一方、転造工程に用いる金型費、転造工程に用いる設備費によるコストアップが発生する。しかしながら、工程削減によるスペースの低減およびエネルギー低減によるコストメリットが、コストアップに比べて大きいため、従来の手法に比べて、２０％前後のコスト低減効果を期待できる。 By using the cold rolling process in this way, a significant cost reduction can be achieved. Specifically, as cost merit by cold rolling, the rough cutting process is abolished, the rough gear cutting process is abolished, and the material yield is improved by cutting less. On the other hand, cost increases due to mold costs used in the rolling process and equipment costs used in the rolling process. However, since the cost merit by the space reduction and energy reduction by the process reduction is larger than the cost increase, the cost reduction effect of about 20% can be expected compared with the conventional method.

さらに本手法では、第１及び第２の端面プレート１１ｂ，１１ｃは、歯部１３ａから素材が軸方向に流動することを抑制する効果も発生させることができるため、高精度の歯形形成をはかることができる。 Further, in this method, the first and second end face plates 11b and 11c can also generate an effect of suppressing the material from flowing in the axial direction from the tooth portion 13a, so that a highly accurate tooth profile can be formed. Can do.

本手法は、トランスミッション用の歯車全般およびハイブリッド用のモーターシャフト等、軸部、フランジ部を有するギヤの製造に適用することが可能である。 This method can be applied to the manufacture of gears having shaft portions and flange portions, such as transmission gears in general and motor shafts for hybrids.

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記の説明では、第１の端面プレート１１ｂでは第１の軸部１３ｂを加工し、第２の端面プレート１１ｃは第２の軸部１３ｃと、歯部１３ａの端面１３ｄを加工するものとして説明したが、これに限られない。例えば、第１の端面プレート１１ｂ側においても、歯部１３ａの端面を加工するものであってもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. In the above description, the first end plate 11b is processed as the first shaft portion 13b, and the second end surface plate 11c is processed as the second shaft portion 13c and the end surface 13d of the tooth portion 13a. However, it is not limited to this. For example, the end face of the tooth portion 13a may be processed also on the first end face plate 11b side.

１転造装置
１１ａ歯形創生型
１１ｂ第１の端面プレート
１１ｃ第２の端面プレート
１２転造機
１３転造素材
１３ａ歯部
１３ｂ第１の軸部
１３ｃ第２の軸部
１３ｄ端面
２１突出部
２２切り欠き部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rolling apparatus 11a Tooth profile creation type | mold 11b 1st end surface plate 11c 2nd end surface plate 12 Rolling machine 13 Rolling raw material 13a Tooth part 13b 1st axial part 13c 2nd axial part 13d End surface 21 Projection part 22 Cutting Notch

Claims

他のユニットに対し、歯車の嵌め込み箇所を含めた複数の嵌め込み箇所において嵌め込まれる形状を有する軸付き歯車を製造する製造方法であって、
前記複数の嵌め込み箇所の嵌め込み構造に対応する型構造を有する転造用型を用い、前記複数の嵌め込み箇所における嵌め込み構造を転造する転造工程を含む
軸付き歯車の製造方法。 A manufacturing method for manufacturing a shaft-equipped gear having a shape that is fitted at a plurality of fitting locations including a gear fitting location with respect to another unit,
A method for manufacturing a gear with a shaft, comprising: a rolling step of rolling a fitting structure at the plurality of fitting locations using a rolling mold having a mold structure corresponding to the fitting structure of the plurality of fitting locations.