JP3784043B2 - ドグ歯付き成形品の鍛造成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えばトランスミッション等で同期を取るためのドグ歯を有するドグ歯付き成形品の鍛造成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車のトランスミッションには、図７の（ウ）に示す如き動力伝達用のヘリカル歯１０９とシンクロ用のスプライン状ドグ歯１０３を備えた歯車１３１が使用されることがある。この歯車１３１のドグ歯１０３は、軸線方向端部にＶ字状に突出する案内用のチャンファ１０４を備える。
【０００３】
このようなヘリカル歯１０９とドグ歯１０３を設けた歯車１３１を成形する場合、予め図７の（ア）に示す如きリング状のブランク材１０１に鍛造成形を施し、図７の（イ）に示す如き外周に複数のドグ歯１０３を備えたドグ歯付き成形品１２１を形成後、ヘリカル歯１０９をホブ加工により成形し、図７の（ウ）に示す如き歯車１３１を形成していた。
【０００４】
ここで上記ドグ歯１０３を鍛造成形するとき、所望するドグ歯１０３と同一形状の空間を形成する成形歯型にブランク材１０１を流動させてドグ歯１０３を成形するが、ドグ歯１０３の、特に軸線方向にＶ字状に突出するチャンファ１０４の先端部分は漸次幅が狭くなるため、ブランク材１０１の肉の流動が不足しがちで成形歯型のコーナーと対向する外周側で欠肉となりやすく、不良が発生するということがある。
【０００５】
そこでこのようなドグ歯１０３の鍛造成形におけるチャンファ１０４の欠肉を抑制するため、図８に示す如くドグ歯２０３を鍛造成形することが行われる。つまり、図８の（ア）に示す如きリング状のブランク材２０１から、ドグ歯２０３が隣接する内周隣接部２１０より軸線方向に突出し、所望するドグ歯２０３より軸線方向に長い予備ドグ歯２０３ａを有する予備成形品２１１（図８の（イ））成形後、予備ドグ歯２０３ａを軸線方向に押圧圧縮して所望するドグ歯２０３を有するドグ歯付き成形品２２１（図８の（ウ））を成形していた。尚、その後、ドグ歯付き成形品２２１の大径部２０６にホブ加工でヘリカル歯２０９を切リ、歯車２３１（図８の（エ））を成形する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、所望するドグ歯２０３より軸線方向に長い予備ドグ歯２０３ａを軸線方向に押圧圧縮してドグ歯２０３を成形することにより、鍛造肉の流動が不足しがちな予備チャンファ２０４ａの先端部分を再度押圧し、ドグ歯２０３を成形できるため、ドグ歯２０３に欠肉が発生することを抑制できる。しかし、図９の（ア）に示す如く、ブランク材２０１から鍛造成形された予備成形品２１１は、予備ドグ歯２０３ａ付近の鍛造フローが大径部２０６側から予備ドグ歯２０３ａ、更に内周隣接部２１０へと連続する。そのため後工程で、内周隣接部２１０より軸線方向に突出する予備ドグ歯２０３ａを内周隣接部２１０まで押圧すると、均一に突出していた肉が内部に圧縮されるため、図９の（イ）に示す如く、成形されたドグ歯２０３から内周隣接部２１０への鍛造フローがチャンファ２０４付近で切断され、ドグ歯２０３の強度が低下するということがあった。
【０００７】
従って、本発明は上述の如き課題を解決し、ドグ歯の先端に欠肉が発生することがなく、強度の高いドグ歯付き成形品の鍛造成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下のとおりである。
【０００９】
軸線方向端部にＶ字状に突出する案内用のチャンファを備えるドグ歯を、外周に複数設けたドグ歯付き成形品の鍛造成形方法において、隣接する内周隣接部より軸線方向に突出する予備ドグ歯で、予備ドグ歯の突出側に、内周隣接部から予備ドグ歯の突出する端面まで径方向に傾斜する傾斜部と、傾斜部から予備ドグ歯の径方向終端まで連続して軸線垂直方向に延びる突出端部とを有し、傾斜部及び突出端部が、形成されるドグ歯の軸線方向にのみ突出する予備ドグ歯を形成する第一工程と、予備ドグ歯の突出する端部が内周隣接部から突出しない位置まで押圧圧縮してドグ歯を成形する第二工程とからなる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１乃至図６に基づいて説明する。
【００１１】
図１の（エ）は歯車３１で、大径の大径部６に動力伝達用のヘリカル歯９、大径部６より小径の小径部７にシンクロ用でスプライン状のドグ歯３を備える。また、歯車３１の中心には軸線方向に貫通する貫通孔２、ヘリカル歯９側端面には周状に凹んだ肉抜部８が設けられている。
【００１２】
次に上記歯車３１の成形工程を順次説明する。
【００１３】
まず、図１の（ア）に示す如く、所望する歯車３１の体積より若干大なる体積を有するリング状のブランク材１に鍛造成形を施して、図１の（イ）に示す如き、予備成形品１１を成形する。この予備成形品１１を成形する成形工程を図２乃至図５に基づいて説明する。
【００１４】
図３において、４０は鍛造装置で、下型５１と、同一軸線上に配置される上型４１とからなる。
【００１５】
下型５１は、その軸心に沿ってブランク材１の外径と略同一のマンドレル５２と、マンドレル５２の外周側には、マンドレル５２と同心状でリング形状のノックアウトリング５３を介してダイス５４が配置される。ダイス５４には、その中心を貫通する中心孔５９が形成され、中心孔５９は上端から大径内孔５９ａ、大径内孔５９ａから連続して中心側へ延出する段状の第一肩部５８ａ、第一肩部５８ａから連続して軸線方向へ延出する中間内孔５９ｂ、中間内孔５９ｂから連続して中心側へ延出する段状の第二肩部５８ｂ、及び第二肩部５８ｂから連続して下端まで延びる小径内孔５９ｃからなる。中心孔５９の中間内孔５９ｂ内周には、図４及び図５に示す如く、予備成形品１１の予備ドグ歯３ａを成形する予備成形歯型５５が、周方向に均等な間隔をおいて複数設けられている。この予備成形歯型５５の底部は、第二肩部５８ｂより低い位置に形成され、内周側に第二肩部５８ｂに向かって傾斜する傾斜成形部５６ａを有する。また、予備成形歯型５５の底部は、周方向にＶ字状の予備チャンファ成形部５６を有する。そして、図３に示す如く、ダイス５４とマンドレル５２との間に配置されるノックアウトリング５３は、鍛造成形された予備成形品１１を下型５１から取り出すため、上下方向に移動可能である。上記ダイス５４、ノックアウトリング５３及びマンドレル５２により、ブランク材１を投入する型彫空間５７が画成される。
【００１６】
上型４１は、下型５１の型彫空間５７に対向してリング状のパンチ４２が配置され、パンチ４２の下側先端には予備成形品１１の肉抜部８と同一の外形状を有する押圧凸部４３、内周にはマンドレル５２に嵌挿されるパンチ穴４４が設けられている。また、パンチ４２の上側には、スペーサ４６及びバックアップリング４７が配置され、その外周側に設置されるパンチガイド４５にて、一体に組付けられる。
【００１７】
上記鍛造装置４０でブランク材１から予備成形品１１を成形する工程を説明すると、まず図３左半部に示す如く、上型４１を上方に退避させた状態で、下型５１に画成された型彫空間５７にブランク材１を投入する。続いて、上型４１が下降し、パンチ４２がブランク材１を上方より押圧する。ここで、予備成形歯型５５内を流動する鍛造肉は、軸線方向に延出し、図３右半部に示す如く、予備チャンファ成形部５６まで充填される。このように成形された予備成形品１１は、予備ドグ歯３ａが隣接する内周隣接部１０より軸線方向に突出し、内周隣接部１０から予備ドグ歯３ａの突出する端面まで径方向に傾斜する傾斜部５を有する。そしてその後、上型４１を上方へ退避させるとともにノックアウトリング５３を上昇させて、下型５１の型彫空間５７から予備成形品１１を取り出して、予備成形品１１の成形が完了する。
【００１８】
このように成形される予備成形品１１の、特に予備ドグ歯３ａ付近の鍛造フローは、図２の（ア）に示す如く、大径部６端面から予備ドグ歯３ａを軸線方向に延び、予備チャンファ４ａを内周方向に傾斜部５に倣って内周隣接部１０まで連続する。
【００１９】
そして上述の如く成形した予備成形品１１の予備ドグ歯３ａにサイジング加工を施して、図１の（ウ）に示す如き、ドグ歯３を有するドグ歯付き成形品２１を成形する。このドグ歯付き成形品２１を成形する成形工程を図６に基づいて説明する。
【００２０】
図６において、７０はサイジング装置で、下型８１と、同一軸線上に配置される上型７１とからなる。
【００２１】
下型８１は、その軸心に沿ってノックアウトピン８２と、ノックアウトピン８２の外周上側に同心状にダイス８４、外周下側にダイス８４を支持するベース９０が配置される。また、ダイス８４の内周上部及びノックアウトピン８２の上端部により型彫空間８７が画成され、ダイス８４の内周上端には、所望するドグ歯３と略同一形状の成形歯型８５が、周方向に均等な間隔をおいて複数設けられている。そしてノックアウトピン８２は、サイジング加工されたドグ歯付き成形品２１を下型８１から取り出すため、上下方向に移動可能である。
【００２２】
上型７１は、下型８１の型彫空間８７に対向してリング状のパンチ７２が配置され、パンチ７２の下側先端には予備成形品１１の肉抜部８と同一の外形状を有する押圧凸部７３、内周にはマンドレル８２に嵌挿されるパンチ穴７４が設けられている。また、パンチ７２の上側には、スペーサ７６及びバックアップリング７７が配置され、その外周側に設置されるパンチガイド７５にて、一体に組付けられる。
【００２３】
上記サイジング装置７０で予備成形品１１からドグ歯付き成形品２１を成形する工程を説明すると、まず図６左半部に示す如く、上型７１を上方へ退避させた状態で、ダイス８４の成形歯型８５に予備ドグ歯３ａが合致するように位置合わせをした予備成形品１１を載置する。続いて、上型７１が下降し、パンチ７２が予備成形品１１を上方より押圧し、ダイス８４の成形歯型８５に合わせて予備ドグ歯３ａを軸線方向に押圧圧縮して所望するドグ歯３を有するドグ歯付き成形品２１を成形する。そしてその後、上型７１を上方へ退避させるとともにノックアウトピン８２を上昇させて、下型８１からドグ歯付き成形品２１を取り出して、ドグ歯付き成形品２１の成形が完了する。
【００２４】
このように成形されるドグ歯付き成形品２１は、図２の（ア）に示す成形前の予備ドグ歯３ａ付近の鍛造フローが傾斜部５に倣って内周隣接部１０まで連続しているので、押圧圧縮される予備ドグ歯３ａの内周隣接部１０側の圧縮量が予備ドグ歯３ａの外周側の圧縮量に比べて少なく、そのため図２の（イ）に示す如く、サイジング加工されたドグ歯３付近の鍛造フローはドグ歯３から内周隣接部１０にかけて大部分連続する。
【００２５】
その後最後に、ドグ歯付き成形品２１の大径部6に、ホブ加工によりヘリカル歯9を成形し、図1の（エ）に示す如く、歯車３１を成形する。
【００２６】
尚、上記実施例ではドグ歯３と内周隣接部１０が同一高さにしたが、ドグ歯３は内周隣接部１０より軸線方向に凹んでいても良い。このようにドグ歯３が凹んでいると、チャンファ４側で若干鍛造フローが切れるが、その他の部分で鍛造フローが切れることはない。
【００２７】
また、上記実施例では、ドグ歯３をサイジング加工後、ヘリカル歯９をホブ加工で成形したが、ヘリカル歯９も鍛造で成形しても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、軸線方向端部にＶ字状に突出する案内用のチャンファを備えるドグ歯を、外周に複数設けたドグ歯付き成形品の鍛造成形方法において、隣接する内周隣接部より軸線方向に突出する予備ドグ歯で、予備ドグ歯の突出側に、内周隣接部から予備ドグ歯の突出する端面まで径方向に傾斜する傾斜部と、傾斜部から予備ドグ歯の径方向終端まで連続して軸線垂直方向に延びる突出端部とを有し、傾斜部及び突出端部が、形成されるドグ歯の軸線方向にのみ突出する予備ドグ歯を形成する第一工程と、予備ドグ歯の突出する端部が内周隣接部から突出しない位置まで押圧圧縮してドグ歯を成形する第二工程とからなるため、押圧圧縮される予備ドグ歯の内周隣接部側の圧縮量が予備ドグ歯の外周側の圧縮量に比べて少なく、成形されたドグ歯付近の鍛造フローはドグ歯から内周隣接部にかけて大部分連続するので、鍛造フローが切れてドグ歯の強度が低下することを抑制できる。またドグ歯の先端外周側を特に押圧圧縮するため、欠肉のない所望するドグ歯を成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による歯車を成形する工程を表す断面平面図である。
【図２】図２の（ア）は図１のＢ部に成形される予備ドグ歯付近の断面図、図２の（イ）は図１のＣ部に成形されるドグ歯付近の断面図である。
【図３】本発明の実施例のブランク材から予備成形品を成形する第一工程を表し、左半部は成形前、右半部は成形後の状態を表す部分断面平面図である。
【図４】図３のＡ部拡大図である。
【図５】図２のＡ部付近の斜視図である。
【図６】本発明の実施例の予備成形品からドグ歯付き成形品を成形する第二工程を表し、左半部は成形前、右半部は成形後の状態を表す部分断面平面図である。
【図７】従来の歯車を成形する工程を表す断面平面図である。
【図８】従来の歯車を成形する他の工程を表す断面平面図である。
【図９】図９の（ア）は図８のＤ部に成形される予備ドグ歯付近の断面図、図９の（イ）は図８のＥ部に成形されるドグ歯付近の断面図である。
【符号の説明】
３ ドグ歯
３ａ 予備ドグ歯
４ チャンファ
５ 傾斜部
１０ 内周隣接部

Claims (1)

1. 軸線方向端部にＶ字状に突出する案内用のチャンファ（４）を備えるドグ歯（３）を、外周に複数設けたドグ歯付き成形品の鍛造成形方法において、隣接する内周隣接部（１０）より軸線方向に突出する予備ドグ歯（３ａ）で、該予備ドグ歯（３ａ）の突出側に、内周隣接部（１０）から予備ドグ歯（３ａ）の突出する端面まで径方向に傾斜する傾斜部（５）と、該傾斜部（５）から予備ドグ歯（３ａ）の径方向終端まで連続して軸線垂直方向に延びる突出端部とを有し、前記傾斜部（５）及び前記突出端部が、形成されるドグ歯（３）の軸線方向にのみ突出する予備ドグ歯（３ａ）を形成する第一工程と、該予備ドグ歯（３ａ）の突出する端部が内周隣接部（１０）から突出しない位置まで押圧圧縮してドグ歯（３）を成形する第二工程とからなることを特徴とするドグ歯付き成形品の鍛造成形方法。

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