JP3700156B2 - ヘリカルギヤとデファレンシャル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヘリカルギヤとデファレンシャル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ヘリカルギヤの歯の表面にローレットのような油溝を刻設した形状のギヤが、例えば特開平７−９８０５１にあるように、自動車の差動装置などに利用されている。
このようなヘリカルギヤの製造工程を図６で説明する。
まず円柱状の歯車素材aを必要な長さに切断しローレットｂ加工を施す。その後に周面にローレット加工ｂが施された歯車素材ａに、ホブ加工、あるいはシェーパー加工などにより切削してギヤ部の歯ｃ切りを行う。
そして最後に円筒研磨機によって歯ｃ面に残されたローレットｂの先端の研磨加工を行っている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
しかし前記した従来のヘリカルギヤにあっては、図７に示すように次のような問題点がある。
最初に円柱状の歯車素材ａの中心線ｐを設定する。その中心線ｐを利用して最初のローレットｂ加工、次のホブ加工、そして最後の円筒研磨を行っている。そのために、歯車素材ａの両端面ｅにはセンター穴ｄを開設することが必要である。開設したセンター穴ｄは、最終的に完成したヘリカルギヤの端面ｅに穴ｄとして残ってしまう。そのために端面ｅの摺動面積がそれだけ不足することになる。
摺動面積が不足すると、ヘリカルギヤ端面ｅの磨耗、カジリ、焼き付きなどが発生する原因となりやすく、端面ｅに荷重や摩擦が作用するヘリカルギヤでは、所定の摺動断面積を得るために大きな面積を有するギヤが必要となる。
端面ｅに設けたセンター穴ｄを消去する方法としては、歯切り加工後に歯車素材の両端を切り落とす方法も考えられるが、当然工程が増加してコストアップとなる。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、加工工程を増加することなく、加工用のセンター穴が存在しないヘリカルギヤを製造することができる、ヘリカルギヤを提供することを目的とする。
また本発明は、ヘリカルギヤの特定の性質を専ら利用して大型化を抑制することができるデファレンシャル装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明のヘリカルギヤは、中心軸に対して傾斜した複数の歯を備えた歯形を成形する成形部を内周面に形成したダイスの内部に、円柱状の歯形素材を押し込んで素材の金属を流動させて歯形を成形する工程と、前記歯形を成形した歯車素材の両端面を、切削加工によりヘリカルギヤの中心軸に対して直交する平面に形成する工程とより形成したことを特徴とする。
【０００６】
さらに本発明のヘリカルギヤは、中心軸に対して傾斜した複数の歯を備えた歯形を成形する成形部を内周面に形成したダイスの内部に、円柱状の歯形素材を押し込んで素材の金属を流動させて歯形を成形する工程と、歯車素材の端面をヘリカルギヤの中心軸に対して直交する平面に形成する工程と、歯形を形成した素材を、２基のロールダイスの間に位置させて歯先の表面に油溝を形成する工程と、その後に中心線レス研磨によって油溝の表面の研磨を行う工程より構成したことを特徴とする。
【０００７】
さらに本発明のヘリカルギヤの特定の性質を専ら利用して構成したデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力により回転するデフケースと、デフケースの収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結される車輪側に駆動力を伝達する一対のサイドギヤとより構成したデファレンシャル装置において、該装置におけるギヤとして、中心軸に対して傾斜した複数の歯を備えた歯形を成形する成形部を内周面に形成したダイスの内部に、円柱状の歯形素材を押し込んで素材の金属を流動させて歯形を成形する工程と、
前記歯形を成形した歯車素材の両端面を、切削加工によりヘリカルギヤの中心軸に対して直交する平面に形成する工程とより形成したヘリカルギヤを使用して構成したことを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明のヘリカルギヤの特定の性質を専ら利用して構成したデファレンシャル装置は、エンジンの駆動力により回転するデフケースと、デフケースの収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結される車輪側に駆動力を伝達する一対のサイドギヤとより構成したデファレンシャル装置において、該装置におけるギヤとして、中心軸に対して傾斜した複数の歯を備えた歯形を成形する成形部を内周面に形成したダイスの内部に、円柱状の歯形素材を押し込んで素材の金属を流動させて歯形を成形する工程と、歯車素材の端面をヘリカルギヤの中心軸に対して直交する平面に形成する工程と、歯形を形成した素材を、２基のロールダイスの間に位置させて歯先の表面に油溝を形成する工程と、その後に中心線レス研磨によって油溝の表面の研磨を行う工程より形成したヘリカルギヤを使用して構成したことを特徴とする。
【０００９】
【本発明の実施の態様】
以下図面を参照しながら本発明のヘリカルギヤとデファレンシャル装置の実施例について説明する。
【００１０】
＜イ＞ヘリカルギヤ。
歯車素材から製造するヘリカルギヤ１は、ギアの中心軸線に対して斜めにねじれた歯２を、等間隔で複数数本形成してある。
これらの各歯２の歯先の幅は、歯すじの全長にわたって同一である。
【００１１】
＜ロ＞製造装置の下型。
ヘリカルギヤ１を冷間鍛造によって製造する装置について図２によって説明する。
この冷間鍛造装置３は、下型３１と上型３２とより構成する。
下型３１は大口径の外側リング３１１とその外側リング３１１の内面に配置した内側リング３１２とより構成する。
そしてこの内側リング３１２の内面にダイス３１３を配置して構成する。
これらの外側リング３１１、内側リング３１２、およびダイス３１３の上にはワークガイド３１４を設置する。
ワークガイド３１４の中心には、ガイド穴３１５を形成してある。ガイド穴３１５の内径は、円柱状の歯車素材の外径とほぼ等しい。
ダイス３１３の内面には押し出し加工用の加工穴３１６を形成してある。そして、ワークガイド３１４に開口したガイド穴３１５と、ダイス３１３の中心の加工穴３１６は、両者の軸芯が一致するよう上下に重ねて配置してある。上下に重ねて配置した場合に、周囲にストッパーを突設して位置を固定する。
【００１２】
＜ハ＞製造装置の上型。
上型３２は、下型３１の上部空間に昇降自在に設置してある。
そして上型３２の下面にはガイドパンチ３２１を下向きに突設してあり、強大な圧力でガイドパンチ３２１を押し下げることができる。
ガイドパンチ３２１の下降の結果、下型３１のワークガイド３１４のガイド穴３１５に挿入した円柱状の歯車素材を、ガイドパンチ３２１によって、ダイス３１３の加工穴３１６の内部に押し込むことができる。
【００１３】
＜ニ＞ダイスの加工穴の形状。
ダイス３１３の押し出し加工用の加工穴３１６の上端の内径ｄ１は、その上に設置したワークガイド３１４のガイド穴３１５の内径ｄ２とほぼ同径の穴である。
そして加工穴３１６の内周面には、製造する対象であるヘリカルギヤ１の歯形を成形する成形歯形が設けてある。
各成形歯形は、ダイス３１３の軸線に対して斜めにねじれた形状をしており、これらの成形歯形の歯先が、ヘリカルギヤ１の歯２の歯底を形成する。
また、各成形歯形の歯底が、ヘリカルギヤ１の歯２の歯先を形成する。
また、２本の隣接する成形歯形の向かいあっている１組の歯面が、ヘリカルギヤ１の１本の歯２の歯面を形成する。
【００１４】
＜ホ＞歯形の製造。
次に上記の装置を使用した製造工程について説明する。
まず円柱状の長尺の材料を所定の長さに切断し、焼鈍しボンデ処理などの前工程を行う。
次にこの円柱状の歯車素材を常温の状態で下型３１のワークガイド３１４のガイド穴３１５内に挿入する。
そして上型３２を大きな圧力の下で下降させて円柱状の歯車素材をダイス３１３の加工穴３１６の内部に押し込む。
すると円柱状歯車素材の周囲には、ダイス３１３内面に設けた成形歯形の歯形が押し付けられて塑性変形を起こし、歯面の間の溝内に流入してヘリカルギヤ１の歯２の歯形が形成される。
このようにプレスによって歯２を形成するから、中心線を出すためのセンター穴を設ける必要がない。
歯型を形成したヘリカルギヤ１は下からノックアウト３１６で押し出し、あるいはノックアウトを使用せずに排出する。
【００１５】
＜ヘ＞端面の成形。
次にヘリカルギヤ１の端面２２を中心軸に対して正確に直交する面として形成する。
そのために歯形の成形の終わったヘリカルギヤを正面旋盤のチャックで把持し、回転を与える。一方、往復台はヘリカルギヤ１の主軸の中心線と直角の案内面を持つ上ベッド上にある。
この往復台でバイトを往復移動させることによって、ヘリカルギヤの中心軸に対して正確に直交する直交平面である端面２２を形成する。
直交平面を形成することによって、ヘリカルギヤ１の端面２２が支持部材と摺動する状況下でヘリカルギヤ１の回転時に摺動接触を端面２２で均一に受けることができる。そのために偏り磨耗、カジリ、焼き付けの発生を防ぐことができる。
【００１６】
＜ト＞油溝の転造加工。（図３）
必要に応じて、ヘリカルギヤ１の歯先に微小な溝である油溝を形成する。油溝として例えば多数の微小なピラミッド型を突設させたローレット２１を形成する。
そのために歯２の形成の終わったヘリカルギヤ１を、２個の転造用のロールダイス４の間に位置させる。
このロールダイス４の表面には、油溝としてのローレット２１加工用の微小な突起が多数突出して形成してある。
直径の同一である両側のロールダイス４を同方向へ同速度で回転させ、互いに接近させる。その結果、レスト４１上で水平に支持したヘリカルギヤ１の歯面を塑性変形させて歯車の表面にローレット２１を形成することができる。
この工程でも、２個のロールダイス４の間で加工するから、加工用のセンター穴は必要としない。
【００１７】
＜チ＞油溝の他の実施例。
油溝としてはピラミッド型に突設したローレット２１に限らず、歯先に平行な油溝、歯先を横断する油溝、歯先に独立した多数のくぼみを形成した油溝などを採用することができる。
【００１８】
＜リ＞ローレットの研磨。
油溝として、歯の面にローレット２１加工を施した場合にはその先端を中心線レス研磨機によって研磨する。
中心線レス研磨機は、研磨砥石と、調整車、および支持台によって構成する。研磨砥石は、対象とするヘリカルギヤ１の種類によって交換できる。さらにヘリカルギヤ１の種類によって最適に回転速度、および支持高さを選択することができる構造である。
中心線レス研磨機を使用するから、加工の対象であるヘリカルギヤ１ではセンター穴を設けることなく、ピラミッド状のローレット２１の先端を正確な寸法だけ均一に削り取る加工を行うことができる。
【００１９】
＜ヌ＞デファレンシャル装置。
次に、上記したヘリカルギヤ１の特定の性質を専ら利用して構成するデファレンシャル装置について説明する。
まずヘリカルギヤを使用したデファレンシャル装置の全体は、例えば特開平７−９８０５１号公報に記載してあり、断面は図４（同公報の図１）に記載した通りである。
このデファレンシャル装置の各ギヤを、上記で説明した冷間で鍛造したヘリカルギヤ１によって構成する。
すなわち、エンジンの駆動力により回転するデフケース５の収納孔にヘリカルピニオンギヤ５１を摺動回転自在に収納する。
そしてこのヘリカルピニオンギヤ５１を介して、一対のヘリカルサイドギヤ５２を設置し、このヘリカルサイドギヤ５２によって連結した車輪側に駆動力を伝達する。
各ヘリカルギヤ５１、５２の端面２２は、デフケース５の支持面に摺動接触するが、各ヘリカルギヤ５１、５２の端面２２にはセンター穴が開口していないから、デフケース５とヘリカルギヤ５１、５２の端面２２との間で十分な接触面積を得ることができる。
【００２０】
＜ル＞スラストの発生。
デフケース５を回転させるエンジンの駆動力は各ヘリカルピニオンギヤ５１からヘリカルサイドギヤ５２を介して左右の後輪に分配され、後輪間に駆動抵抗差が生じるとヘリカルピニオンギヤ５１の回転によりエンジンの駆動力は左右各側に差動分配される。
トルクの伝達中、各ヘリカルピニオンギヤ５１の歯先とサイドギヤ５２との噛み合い反力により収納孔の周囲の壁面に押し付けられて摩擦抵抗が生じる。
同時に、噛み合いのスラスト力によって、各ヘリカルギヤ５１、５２の端面２２は、デフケース５に押し付けられて摩擦抵抗が生じる。これらの摩擦抵抗によっても各ギヤの回転が制動される。
この場合に本発明のデファレンシャル装置は、本発明のヘリカルギヤ１を使用しているから、端面２２にセンター穴が存在せず、スラスト力を端面２２の全面積で受けることができ、効率よく摩擦抵抗を発生させることができる。
【００２１】
【本発明の効果】
本発明のヘリカルギヤは以上説明したようになるから次のような効果を期待することができる。
＜イ＞センター穴を使用せずにヘリカルギヤを製造することができる。したがって端面２２の不足がなく、摺動面積を全端面２２積に取ることができ、耐久性を向上させることができる。
＜ロ＞いったんセンター穴を開口し、歯車の形成後に端面２２を切断する方法に比較して、切断工程が不要である。そのために経済的にヘリカルギヤを製造することができる。
＜ハ＞鍛造によって歯面を形成するから、切削による製造のように歯面に荒れを生じることがなく、その後のシェービング工程も不要である。
＜ニ＞刃先に潤滑溝を形成するような場合でも、切削のように次工程が必要にならず経済的である。
＜ホ＞また本発明のヘリカルギヤの特定の性質を専ら利用して構成したデファレンシャル装置は、ヘリカルギヤの端面２２にセンター穴が存在しないから、トルクが伝達されたときにスラスト力を端面２２の全面積で受けることができ、効率よく摩擦抵抗を発生させることができる。
＜ヘ＞ヘリカルギヤの端面にセンター穴が存在しないために利用できる端面の面積が増大する。そのためにヘリカルギヤを大型化する必要がなく、デファレンシャル装置全体としての大型化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヘリカルギヤの実施例の説明図。
【図２】ヘリカルギヤの冷間鍛造工程の実施例の説明図。
【図３】センターレス研磨によって油溝を形成する工程の実施例の説明図。
【図４】ヘリカルギヤの特定の性質を利用したデファレンシャル装置の実施例の説明図。
【図５】デファレンシャル装置におけるヘリカルギヤの配置状態の説明図。
【図６】従来のヘリカルギヤの製造方法の説明図。
【図７】従来のヘリカルギヤの問題点の説明図。

Claims (4)

1. 中心軸に対して傾斜した複数の歯を備えた歯形を成形する成形部を内周面に形成したダイスの内部に、円柱状の歯形素材を押し込んで素材の金属を流動させて歯形を成形する工程と、
   前記歯形を成形した歯車素材の両端面を、切削加工によりヘリカルギヤの中心軸に対して直交する平面に形成する工程とより形成した、
   ヘリカルギヤ。
2. 中心軸に対して傾斜した複数の歯を備えた歯形を成形する成形部を内周面に形成したダイスの内部に、円柱状の歯形素材を押し込んで素材の金属を流動させて歯形を成形する工程と、
   歯車素材の端面をヘリカルギヤの中心軸に対して直交する平面に形成する工程と、歯形を形成した素材を、２基のロールダイスの間に位置させて歯先の表面に油溝を形成する工程と、その後に中心線レス研磨によって油溝の表面の研磨を行う工程より形成した、
   ヘリカルギヤ。
3. エンジンの駆動力により回転するデフケースと、デフケースの収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結される車輪側に駆動力を伝達する一対のサイドギヤとより構成したデファレンシャル装置において、
   該装置におけるギヤとして、中心軸に対して傾斜した複数の歯を備えた歯形を成形する成形部を内周面に形成したダイスの内部に、円柱状の歯形素材を押し込んで素材の金属を流動させて歯形を成形する工程と、
   前記歯形を成形した歯車素材の両端面を、切削加工によりヘリカルギヤの中心軸に対して直交する平面に形成する工程とより形成したヘリカルギヤを使用して構成した、
   デファレンシャル装置。
4. エンジンの駆動力により回転するデフケースと、デフケースの収納孔に摺動回転自在に収納されたピニオンギヤと、ピニオンギヤを介して連結される車輪側に駆動力を伝達する一対のサイドギヤとより構成したデファレンシャル装置において、
   該装置におけるギヤとして、中心軸に対して傾斜した複数の歯を備えた歯形を成形する成形部を内周面に形成したダイスの内部に、円柱状の歯形素材を押し込んで素材の金属を流動させて歯形を成形する工程と、
   歯車素材の端面をヘリカルギヤの中心軸に対して直交する平面に形成する工程と、
   歯形を形成した素材を、２基のロールダイスの間に位置させて歯先の表面に油溝を形成する工程と、
   その後に中心線レス研磨によって油溝の表面の研磨を行う工程より形成したヘリカルギヤを使用して構成した、
   デファレンシャル装置。

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