JP4353941B2

JP4353941B2 - 歯車

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Publication number: JP4353941B2
Application number: JP2005379604A
Authority: JP
Inventors: 三茂大岡; 芳樹川崎; 徹也穂口; 浩辻本
Original assignee: O Oka Corp
Current assignee: O Oka Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2025-12-28
Also published as: DE602006020110D1; JP2007177965A; KR20070070025A; EP1803974B1; KR101207884B1; EP1803974A3; RU2006142175A; KR20100040711A; EP1803974A2; US20070144289A1; RU2371275C2

Description

本発明は、歯車の歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形された面取り部が形成されている歯車に関する。

従来の歯車においては、ホブ加工された歯車素材の歯面その外の軸端面に対応する部位に対して、切削加工のような機械加工を施すことにより、ホブ加工による生じたバリを除去するものであった。
特開平１０−０２６２１４号公報

上記従来の歯車は、ホブ加工された歯車素材の歯面その他の軸端面に対応する部位において、ホブ加工により生じたバリを除去するために、切削加工のような機械加工を施すものであるので、切削端面において鍛流線を切断してしまうため、強度が低下するという問題があった。

また上記従来の歯車においては、ホブ加工された歯車素材に機械加工で面取りを形成するためだけに、専用の加工工程を設けなければならないので生産性を阻害する要因となっていた。

さらに上記従来の歯車においては、歯車の鍛造工程中で発生した打ち傷などが噛合いに悪影響を及ぼすのを防ぐため、場合によってはバニシング工程を追加することがあるが、せっかく成形した歯面をかみ合わせることになるので歯車の品質を低下させるという問題があった。

そこで本発明者は、歯車の歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形により面取り部を形成するという本発明の技術的思想に着眼し、さらに研究開発を重ねた結果、従来におけるホブ加工により生じたバリを除去するために切削加工のような機械加工を施す必要がないため、強度低下を防止して、加工コストを低減するという目的を達成する本発明に到達した。

本発明（請求項１に記載の第１発明）の歯車は、
歯車の鍛造成形された歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形された後に端面が機械加工されたワークを、ボリューム計算された金型の面取り部に充満させることにより、鍛造成形された面取り部が形成されているものである。

本発明（請求項２に記載の第２発明）の歯車は、
前記第１発明において、
前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された直線状の面取り部が形成されている
ものである。

本発明（請求項３に記載の第３発明）の歯車は、
前記第２発明において、
前記歯車の前記歯面と前記歯先面との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された直線状の面取り部が形成されている
ものである。

本発明（請求項４に記載の第４発明）の歯車は、
前記第２発明において、
前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間に鍛造成形された前記直線状の面取り部と前記歯車の軸方向の端面との交差部との稜線部に、鍛造成形された面取り部が形成されている
ものである。

本発明（請求項５に記載の第５発明）の歯車は、
前記第３発明において、
前記歯車の前記歯面と前記歯先面との間に鍛造成形された前記直線状の面取り部と前記歯車の軸方向の端面との交差部の稜線部に、鍛造成形された面取り部が形成されている
ものである。

本発明（請求項６に記載の第６発明）の歯車は、
前記第１発明ないし前記第５発明のいずれかにおいて、
前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された各面取り部が、それぞれ曲率が異なっているＲ面取りによって構成されている
ものである。

本発明（請求項７に記載の第７発明）の歯車は、
前記第１発明ないし前記第６発明のいずれかにおいて、
前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部が、徐々に異なる曲率によって構成されている
ものである。

本発明（請求項８に記載の第８発明）の歯車は、
前記第１発明ないし前記第７発明のいずれかにおいて、
前記歯車の歯幅が歯先に近い程増加するように成形された材料を、前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に面取り部を鍛造成形するための面取り部がそれぞれ形成されている金型内に挿置して、鍛造成形される
ものである。

本発明（請求項９に記載の第９発明）の歯車は、
鍛造成形される歯車の鍛造成形された歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形された後に端面が機械加工されたワークを、ボリューム計算された金型の面取り部に充満させることにより、鍛造成形によるＲ面取り部が形成されている
ものである。

本発明（請求項１０に記載の第１０発明）の歯車は、
前記第１発明ないし第５発明のいずれかにおいて、
前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された各面取り部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されている
ものである。

本発明（請求項１１に記載の第１１発明）の歯車は、
前記第１発明ないし第６発明のいずれかにおいて、
前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されている
ものである。
本発明（請求項１２に記載の第１２発明）の歯車は、
前記第９発明において、
前記歯底面が、前記歯面に滑らかに接続する円弧面によって構成されている
ものである。
本発明（請求項１３に記載の第１３発明）の歯車は、
前記第１２発明において、
前記歯底面が、最下点を中心として対称の円弧面の矩形形状に形成されているものである。
本発明（請求項１４に記載の第１４発明）の歯車は、
前記第１発明または前記第９発明において、
前記面取り部または前記Ｒ面取り部が、鍛造成形により余分なボリュームが端面側に余肉として移動するように構成されている
ものである。

本発明（請求項１５に記載の第１５発明）の歯車は、
前記第１４発明において、
前記面取り部または前記Ｒ面取り部が、鍛流線が平行な状態において間隔が狭くなるため緻密な組織となっている
ものである。

上記構成より成る第１発明の歯車は、前記歯車の鍛造成形された前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の前記端面との前記交差部の各稜線部に、鍛造成形された後に端面が機械加工されたワークを、ボリューム計算された金型の面取り部に充満させることにより、鍛造成形された前記面取り部が形成されているので、従来におけるホブ加工により生じたバリを除去するために切削加工のような機械加工を施す必要がないため、強度低下を防止して、加工コストを低減するという効果を奏する。

上記構成より成る第２発明の歯車は、前記第１発明において、前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された直線状の面取り部が形成されているので、前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間における応力集中を回避するという効果を奏する。

上記構成より成る第３発明の歯車は、前記第２発明において、前記歯車の前記歯面と前記歯先面との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された直線状の面取り部が形成されているので、前記歯車の前記歯面と前記歯先面との間における応力集中を回避するという効果を奏する。

上記構成より成る第４発明の歯車は、前記第２発明において、前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間に鍛造成形された前記直線状の面取り部と前記歯車の軸方向の端面との交差部の稜線部に、鍛造成形された面取り部が形成されているので、前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間に鍛造成形された前記面取り部の軸方向の端面における応力集中を回避するという効果を奏する。

上記構成より成る第５発明の歯車は、前記第３発明において、前記歯車の前記歯面と前記歯先面との間に鍛造成形された前記直線状の面取り部と前記歯車の軸方向の端面との交差部の稜線部に、鍛造成形された面取り部が形成されているので、前記歯車の前記歯面と前記歯先面との間に鍛造成形された前記面取り部の軸方向の端面における応力集中を回避するという効果を奏する。

上記構成より成る第６発明の歯車は、前記第１発明ないし前記第５発明のいずれかにおいて、前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された各面取り部が、それぞれ曲率が異なっているＲ面取りによって構成されているので、前記各面取り部において鍛流線が平行な状態において間隔が狭くなるため緻密な組織となり、応力集中に対する抗力を高めるという効果を奏する。

上記構成より成る第７発明の歯車は、前記第１発明ないし前記第６発明のいずれかにおいて、前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部が、徐々に異なる曲率によって構成されているので、前記隣り合う面取り部の連結部における応力集中を回避するという効果を奏する。

上記構成より成る第８発明の歯車は、前記第１発明ないし前記第７発明のいずれかにおいて、前記歯車の歯幅が歯先に近い程増加するように成形された材料を、前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に面取り部を鍛造成形するための面取り部がそれぞれ形成されている金型内に挿置して、鍛造成形されるので、各歯の全体の密度を一様にして一様な強度を確保するという効果を奏する。

上記構成より成る第９発明の歯車は、鍛造成形される歯車の歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形された後に端面が機械加工されたワークを、ボリューム計算された金型の面取り部に充満させることにより、鍛造成形によるＲ面取り部が形成されているので、歯車全体の強度を高め、前記各面取り部において鍛流線が平行な状態において間隔が狭くなるため緻密な組織となり、応力集中に対する抗力を高めるるとともに、従来におけるホブ加工により生じたバリを除去するために切削加工のような機械加工を施す必要がないため、強度低下を防止して、加工コストを低減するという効果を奏する。

上記構成より成る第１０発明の歯車は、前記第１発明ないし第５発明のいずれかにおいて、前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された各面取り部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているので、金型の対応する部分の各面取り部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているため、型設計を容易にし型コストを低減するという効果を奏する。

上記構成より成る第１１発明の歯車は、前記第１発明ないし第６発明のいずれかにおいて、前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているので、金型の対応する部分の各面取り部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているため、型設計を容易にし型コストを低減するという効果を奏する。
上記構成より成る第１２発明の歯車は、前記第９発明において、前記歯底面が、前記歯面に滑らかに接続する円弧面によって構成されているので、前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間における応力集中を回避するという効果を奏する。上記構成より成る第１３発明の歯車は、前記第１２発明において、前記歯底面が、最下点を中心として対称の円弧面の矩形形状に形成されているので、前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間における応力集中を回避するという効果を奏する。
上記構成より成る第１４発明の歯車は、前記第１発明または前記第９発明において、前記面取り部または前記Ｒ面取り部が、鍛造成形により余分なボリュームが端面側に余肉として移動するように構成されているので、前記面取り部または前記Ｒ面取り部が充満され、各歯の全体の密度を一様にして一様な強度を確保するという効果を奏する。
ものである。
上記構成より成る第１５発明の歯車は、前記第１４発明において、前記面取り部または前記Ｒ面取り部が、鍛流線が平行な状態において間隔が狭くなるため緻密な組織となっているので、応力集中に対する抗力を高めるという効果を奏する。

以下本発明の最良の実施の形態につき実施例に基づき、図面を用いて具体的に説明する。

本第１実施例の歯車は、図１に示されるように鍛造成形される歯車１の歯底面１１、歯面１２および歯先面１３と歯車の軸方向の端面１４との各交差部の各稜線部に、鍛造成形によるＲ面取り部１１１、１２１、１３１が形成されているものである。

本第１実施例の歯車は、図１に示されるように前記歯車１の前記歯底面１１が、最下点を中心として対称の円弧面の矩形形状に形成され、前記歯底面１１に接する前記歯面１２が緩やかな円弧面の矩形形状に形成され、前記歯面１２に接する前記歯先面１３が平らな矩形形状に形成されているヘリカルギヤによって構成されている。

本第１実施例の歯車は、図１に示されるように前記歯車１の前記歯面１２と前記歯先面１３との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された面取り部１２３が形成されているものである。

本第１実施例の歯車は、図１に示されるように前記歯車１の前記歯面１２と前記歯先面１３との間に鍛造成形された前記面取り部１２３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部との稜線部に、鍛造成形された面取り部１２３１が形成されているものである。

本第１実施例の歯車は、図１に示されるように前記歯車の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部１１１、１２１、１３１が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているものである。

本第１実施例の歯車は、図１に示されるように前記歯車１の前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部１２３１が、隣り合う面取り部１１１、１２１、１３１と同一の一定の曲率によって構成されているものである。

上記構成より成る本第１実施例の歯車は、前記歯車１の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の前記端面１４との前記交差部の各稜線部に、鍛造成形された前記面取り部１１１、１２１、１３１が形成されているので、従来におけるホブ加工により生じたバリを除去するために切削加工のような機械加工を施す必要がないため、強度低下を防止して、加工コストを低減するという効果を奏する。

また本第１実施例の歯車は、前記歯車１の前記歯面１２と前記歯先面１３との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された面取り部１２３が形成されているので、前記歯車の前記歯面１２と前記歯先面１３との間における応力集中を回避するという効果を奏する。

さらに本第１実施例の歯車は、前記歯車の前記歯底面が、最下点を中心として対称の円弧面の矩形形状に形成して、前記歯面と滑らかに接続しているので、前記歯車の前記歯底面１１と前記歯面１２との間における応力集中を回避するという効果を奏する。

また本第１実施例の歯車は、前記歯車の前記歯面１２と前記歯先面１３との間に鍛造成形された前記面取り部１２３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の稜線部に、鍛造成形された面取り部１２３１が形成されているので、前記歯車の前記歯面１２と前記歯先面１３との間に鍛造成形された前記面取り部の軸方向の端面における応力集中を回避するという効果を奏する。

さらに本第１実施例の歯車およびその製造装置ならびに製造方法は、前記歯車の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に形成された各面取り部１１１、１２１、１３１が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているので、金型の対応する部分の各面取り部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているため、型設計を容易にし型コストを低減するという効果を奏する。

また本第１実施例の歯車は、前記歯車の前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部１２１、１３１の連結部１２３１が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているので、前記金型の対応する部分の各面取り部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されているため、型設計を容易にし型コストを低減するという効果を奏する。

本第２実施例の歯車は、図２ないし図１３に示されるように前記歯車１の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部との各稜線部に形成された各面取り部１１１、１２１、１３１が、それぞれ曲率が異なっているＲ面取りによって構成されている点が、上述の第１実施例との主たる相違点であり、以下相違点を中心に説明する。

本第２実施例の歯車は、図２に示されるように前記歯車１の前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部１２１、１３１の連結部１２３１が、徐々に異なる曲率によって構成されているものである。

本第２実施例の歯車は、その全体を図３（Ａ）ないし（Ｃ）に示されるように歯車の外周面にヘリカル歯が形成されたヘリカルギヤである。

図４は、本第２実施例の歯車を、図３（Ｂ）に示される歯面に沿うＡ−Ａ線に沿って一部欠截斜視図である。

図５は、図３（Ｃ）に示される本第２実施例の歯車において、図中Ｄの円で包囲される部分を拡大して示した斜視図であり、前記歯車１の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部との各稜線部に形成された各面取り部１１１、１２１、１３１が、それぞれＲ１．０〜２．５、Ｒ０．５〜２．０、Ｒ０．３〜１．０の範囲内の曲率によって構成されたＲ面取りによって構成されているものである。

図６（Ａ）は、図３（Ｂ）に示されるＡ−Ａ線に沿って一部切裁された本第２実施例の歯車における図４中Ｄの円で包囲される部分を拡大して示した斜視図である。図中歯先面に近いＨ−Ｈ線、歯面中央のＧ−Ｇ線、歯底面に近いＦ−Ｆ線に沿う断面図が、それぞれ図６（Ｂ）、図６（Ｃ）、図６（Ｄ）である。

図７は、上述の本第２実施例の歯車を鍛造成形するための製造装置を構成する金型２を示す斜視図である。

金型２は、図７および図８に示されるように下型２１０と上型２２０とから成り、前記下型２１０は、外周部２１１０と内周部２１２０とから成り、前記上型２２０は、外周部２２１０と内周部下部２２２０と内周部上部２２３０とから成る。

図９は、図７に示される下型２１０において、図中Ｅの円で包囲される部分を拡大して示した斜視図であり、前記歯車１の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に前記面取り部１１１、１２１、１３１を鍛造成形するための前記歯底面１１を形成する歯底面形成部２１に対応する面取り部２１１、前記歯面１２を形成する歯面形成部２２に対応する面取り部２２１、前記歯先面１３を形成する歯先面形成部２３に対応する面取り部２３１が形成されている。前記面取り部２２１と面取り部２３１との間に面取り部２２３１が形成されている。

図１０は、図８に示される下型２１０において、歯面に沿うＡ−Ａ線に沿って一部切裁した断面図である。

図１１（Ａ）は、図１０に示される一部切裁された本第２実施例の歯車を鍛造成形するための下型における図中Ｂの円で包囲される部分を拡大して示した斜視図であり、図中歯底面に近いＨ−Ｈ線、歯面中央のＧ−Ｇ線、歯先面に近いＦ−Ｆ線に沿う断面図が、それぞれ図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）である。

次に本第２実施例の歯車を製造する製造方法における歯車および歯面の成形工程について述べる。
材料は、図１２に示されるように熱間鍛造工程において、まずアプセット成形され、その後荒地成形した後、仕上げ成形が行われる。

熱間鍛造工程における荒地成形および仕上げ成形工程においては、図１２に示されるように金型に面取り部が形成されており、鍛造により金型に面取り部がワークへ転写されるように構成されている。上記荒地成形および仕上げ成形は、必要に応じて一工程で行っても良く、又荒地成形又は仕上げ成形を省略することも可能である。

仕上げ成形が行われたワークは、トリム、ピアス加工が施され、図１３に示されるように端面の機械加工を行った後、冷間鍛造工程において、冷間コイニング工程が行われ、ボリューム計算により、コイニング完了と同時に面取り部分が充満される。

さらに冷間サイジング工程において、金型内にワークである歯車の上下を入替えて挿入され、Ｒ面面取り成形が行われ、前工程の面取りの予備成形が成されていないため、余分なボリュームは端面側へ余肉として移動させる。

上記構成より成る本第２実施例の歯車は、前記歯車の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に形成された各面取り部１１１、１２１、１３１が、それぞれ曲率が異なっているＲ面取りによって構成されているので、前記各面取り部において鍛流線が平行な状態において間隔が狭くなるため緻密な組織となり、応力集中に対する抗力を高めるという効果を奏する。

また本第２実施例の歯車は、前記歯車の前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部１２１、１３１の連結部１２３１が、徐々に異なる曲率によって構成されているので、前記隣り合う面取り部の連結部における応力集中を回避するという効果を奏する。

さらに本第２実施例の歯車および製造方法ならびに装置は、前記歯車の歯幅が歯先に近い程増加するように成形された材料を、前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に面取り部を鍛造成形するための面取り部がそれぞれ形成されている金型内に挿置して、鍛造成形されるので、各歯の全体の密度を一様にして一様な強度を確保するという効果を奏する。

また第２実施例の歯車および製造方法ならびに装置は、鍛造成形される歯車の歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形によるＲ面取り部が形成されているので、歯車全体の強度を高め、前記各面取り部において鍛流線が平行な状態において間隔が狭くなるため緻密な組織となり、応力集中に対する抗力を高めるるとともに、従来におけるホブ加工により生じたバリを除去するために切削加工のような機械加工を施す必要がないため、強度低下を防止して、加工コストを低減するという効果を奏する。

本第３実施例の前記歯車は、図１４およひ図１５に示されるように前記歯車１の前記歯底面１１と前記歯面１２との間に鍛造成形された前記面取り部１１２が追加されている点が、上述の第２実施例との主たる相違点であり、以下相違点を中心に説明する。

本第３実施例の前記歯車は、図１４およひ図１５に示されるように前記歯車１の前記歯底面１１と前記歯面１２との間に鍛造成形された前記面取り部１１２と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の稜線部に、鍛造成形された曲率の異なる面取り部１１２１が形成されているものである。

すなわち本第３実施例の歯車は、図１４に示されるように前記歯車１の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部１１２１、１２３１が、徐々に異なる曲率によって構成されているものである。

本第３実施例の歯車を製造するための製造装置としての金型２は、図１５に示されるように前記歯車１の前記歯底面１１、前記歯面１２および歯先面１３に対応する面取り部２１１、面取り部２２１、面取り部２３１の間に面取り部２２２１および面取り部２２３１がそれぞれ形成されている。

本第３実施例においては、図１６に示されるように前記歯車の歯幅（図中Ｗ）が歯先に近い程増加するように予め成形された材料を、前記歯車の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部との各稜線部に面取り部を鍛造成形するための面取り部がそれぞれ形成されている金型内に挿置して、鍛造成形される。

上記構成より成る本第３実施例の歯車は、前記歯車の前記歯底面１１と前記歯面１２との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された前記面取り部１１２が形成されているので、前記歯車の前記歯底面１１と前記歯面１２との間における応力集中を回避するという効果を奏する。

また本第３実施例の歯車は、前記歯車の前記歯底面１１と前記歯面１２および前記歯面１２と前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部１１２１および１２３１が、徐々に異なる曲率によって構成されているので、前記隣り合う面取り部の連結部における応力集中を回避するという効果を奏する。

さらに本第３実施例の歯車および製造装置ならびに製造方法は、鍛造成形される歯車の前記歯底面１１、歯面１２および歯先面１３と歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に、鍛造成形によるＲ面取り部が形成されているので、歯車全体の強度を高め、前記各面取り部において鍛流線が平行な状態において間隔が狭くなるため緻密な組織となり、応力集中に対する抗力を高めるるとともに、従来におけるホブ加工により生じたバリを除去するために切削加工のような機械加工を施す必要がないため、強度低下を防止して、加工コストを低減するという効果を奏する。

すなわち本第３実施例においては、図１６に示されるように前記歯車の歯幅（図中Ｗ）が歯先に近い程増加するように予め成形された材料を、前記歯車の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部との各稜線部に面取り部を鍛造成形するための面取り部がそれぞれ形成されている金型内に挿置して、鍛造成形されるからである。

圧下により、材料が型へ完全充満させることを目的とするが、この場合の特徴として肉の流れが前記歯車の前記歯先の方向へ向かうように材料の成形前の形状を工夫したのである。図１６に示されるように前記歯車の歯幅（図中Ｗ）が歯先に近い程増加するようにすることにより、ボリューム（容積）を一致させることが出来るため、Ｒ形状の鍛造を実現する。

また本第３実施例において、各面取り部１１１、１２１、１３１における面取りは、図１７（Ｃ）に示されるように鍛造による接線Ｒ面取りのため、図１７（Ａ）に示される機械面取りのように鍛流線が切断されず、面取り部分の組織は密で、図１７（Ｂ）に示される直線面取りに比べて組織が密になるコーナー部が無いため応力集中の発生の可能性が低い。

すなわち鍛造後ホブ加工、切削その他の機械的加工を行うことによる機械面取りの場合は、図１７（Ａ）に示されるように鍛流線が切断される。また図１７（Ｂ）に示される鍛造による直線面取りの場合は、鍛流線が切断されないが、面取り部分は組織が密になるコーナー部があるので部位によって緻密度にバラツキがあるため、応力集中の発生は避けられないのである。

本第３実施例の製造装置および方法は、噛み合い歯車において、応力集中を極限まで減らした高強度歯車を提供するもので、従来の面取りのための鍛造後の機械加工工程を省略するので、高生産性の製造工程を提供するとともに、バニシング工程を省略するため、高品質の歯車の提供を可能にするものである。

本第３実施例においては、歯車の精度が必要な部分（インボリュート）においては、Ｒを小さくして高精度範囲を確保するとともに、強度が必要な部分（歯元）はＲを大きくして強度を確保することが出来る。噛み合っては困る部分（歯先の鍛面側）においては、Ｒを大きくして噛合わないように逃がすことも出来る。

鍛造により歯形成形と歯面周辺の各部との交わる稜線Ｒ形状の面取り形成を同時に行うために、製品でいうところの歯面と端面とのつながりが直線ではなく、一定または徐変Ｒの丸みを持った金型で目的とする形状を鍛造で成形することが出来る。

本第３実施例においては、熱間鍛造と冷間鍛造において、金型内に挿入される製品の上下をひっくり返して２工程で造ることが出来る。
重要なポイントは、上記面取り部の面取り成形を主として行う冷間鍛造時に一様に充満するように熱間鍛造の歯形各断面は部分的に欠肉させておく。すなわち歯先ほど歯幅を大きく設定するのである。

従来技術における直線形状の面取り（図１７（Ｂ））では、歯車強度が確保できないとともに、鍛造面取りによって噛合い面の精度をかえって低下させるといった欠点があったが、本第３実施例においては、最弱断面における応力集中が著しく緩和され、従来技術よりも高強度の歯車ができるという利点を有する。

また本第３実施例においては、歯形形成と同時に面取り部が形成されるため、従来における面取り加工工程を省くことができ、生産性が良いとともに、歯面の周辺がすべてＲ形状になっているため、製造工程中に発生した打ち傷（打痕その他）が、噛み合いの性能へ悪影響を回避することが出来るという利点を有する。

本第４実施例の前記歯車は、図１８に示されるように本願発明を平歯車（スパーギヤー）に適用した点が主たる相違点であり、以下相違点を中心に説明する。

本第４実施例の前記歯車は、図１８に示されるように前記歯車１の前記歯底面１１と前記歯面１２との間および前記歯面１２と前記歯先面１３との間にそれぞれ面取り部１１２、１２３が形成されるとともに、前記歯車１の前記歯底面１１、前記歯面１２と、前記歯先面１３の隣り合う面取り部１１１、１２１、１３１が、それぞれ一定の曲率（０．５ないし２．０）のＲ面取りによって構成されているものである。

すなわち本第４実施例の歯車は、前記歯車の軸方向の端面１４との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部１１１、１２１、１３１の連結部１１２１、１２３１が、一定の曲率によって構成されているのである。

本第４実施例の歯車は、上述の第１実施例と同様の作用効果を奏する。

本第５実施例の前記歯車は、図１９に示されるように前記歯車１の前記歯底面１１、前記歯面１２および前記歯先面１３と前記歯車の軸方向の端面１４との交差部との各稜線部に形成された各面取り部１１１、１２１、１３１が、それぞれ曲率が徐々に異なるＲ面取りによって構成されている点が、上述の第４実施例との主たる相違点である。

本第５実施例の歯車は、上述の第２実施例および第３実施例と同様の作用効果を奏する。

上述の実施例は、説明のために例示したもので、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明および図面の記載から当業者が認識することができる本発明の技術的思想に反しない限り、変更および付加が可能である。

上述の第２実施例においては、熱間鍛造工程および冷間鍛造工程において、前記歯車の軸方向の端面１４の各稜線部にＲ面面取り部１１１、１２１、１３１を形成する例について説明したが、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、例えば冷間鍛造工程のみにおいてＲ面面取りを行っても良く、又複数の冷間鍛造工程において歯車の軸方向の一端のＲ面面取りを行い、次に歯車の軸方向の他端のＲ面面取りを行っても良く、さらに歯車の軸方向の一端のＲ面面取りを複数の冷間鍛造工程において、それぞれ歯底面１１、歯面１２および歯先面１３の各面取り部１１１、１２１、１３１を順次成形することも可能である。

歯車の歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形により面取り部を形成する歯車であって、従来におけるホブ加工により生じたバリを除去するために切削加工のような機械加工を施す必要がないため、強度低下を防止して、加工コストを低減する用途にも適用できる。

本発明の第１実施例の歯車の要部を示す斜視図である。本発明の第２実施例の歯車の要部を示す斜視図である。本第２実施例の歯車の全体をを示す上下斜視図および側面図である。本第２実施例の歯車の一部欠截斜視図である。本第２実施例の歯車の図３（Ｃ）におけるＤ部の拡大斜視図である。本第２実施例の歯車の図４におけるＢ部の一部欠截拡大斜視図、および図６（Ａ）におけるＨ−Ｈ線、Ｇ−Ｇ線、Ｆ−Ｆ線にそれぞれ沿った断面図である。本第２実施例の歯車を製造するための金型の全体を示斜視図である。本第２実施例における金型の上型、下型と鍛造製品であるワーク歯車の展開図である。本第２実施例における金型の図７におけるＥ部の拡大斜視図である。本第２実施例における金型の図８におけるＡ−Ａ線に沿う一部欠截拡大斜視図である。本第２実施例における金型の図１０におけるＢ部の拡大斜視図である。本第２実施例の製造方法における熱間鍛造工程を示す工程図である。本第２実施例の製造方法における冷間鍛造工程を示す工程図である。本発明の第３実施例の歯車の一部拡大斜視図である。本第３実施例における金型の一部拡大斜視図である。本第３実施例における材料の型内の一様充満を説明するための断面図である。本第３実施例における鍛流線、組織の緻密度を説明するための説明図である。本発明の第４実施例の歯車の要部を示す斜視図である。本発明の第５実施例の歯車の要部を示す斜視図である。

符号の説明

１歯車
１１歯底面
１２歯面
１３歯先面
１４歯車の軸方向の端面
１１１、１２１、１３１１Ｒ面取り部

Claims

歯車の鍛造成形された歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形された後に端面が機械加工されたワークを、ボリューム計算された金型の面取り部に充満させることにより、鍛造成形された面取り部が形成されていることを特徴とする歯車。
請求項１において、
前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された直線状の面取り部が形成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項２において、
前記歯車の前記歯面と前記歯先面との間の直線状の稜線部に、鍛造成形された直線状の面取り部が形成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項２において、
前記歯車の前記歯底面と前記歯面との間に鍛造成形された前記直線状の面取り部と前記歯車の軸方向の端面との交差部との稜線部に、鍛造成形された面取り部が形成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項３において、
前記歯車の前記歯面と前記歯先面との間に鍛造成形された前記直線状の面取り部と前記歯車の軸方向の端面との交差部の稜線部に、鍛造成形された面取り部が形成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された各面取り部が、それぞれ曲率が異なっているＲ面取りによって構成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、
前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部が、徐々に異なる曲率によって構成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項１ないし請求項７のいずれかにおいて、
前記歯車の歯幅が歯先に近い程増加するように成形された材料を、前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に面取り部を鍛造成形するための面取り部がそれぞれ形成されている金型内に挿置して、鍛造成形される
ことを特徴とする歯車。
鍛造成形される歯車の鍛造成形された歯底面、歯面および歯先面と歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に、鍛造成形された後に端面が機械加工されたワークを、ボリューム計算された金型の面取り部に充満させることにより、鍛造成形によるＲ面取り部が形成されていることを特徴とする歯車。
請求項１ないし請求項５のいずれかにおいて、
前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された各面取り部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項１ないし請求項６のいずれかにおいて、
前記歯車の前記歯底面、前記歯面および前記歯先面と前記歯車の軸方向の端面との交差部の各稜線部に形成された隣り合う面取り部の連結部が、それぞれ一定の曲率のＲ面取りによって構成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項９において、
前記歯底面が、前記歯面に滑らかに接続する円弧面によって構成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項１２において、
前記歯底面が、最下点を中心として対称の円弧面の矩形形状に形成されていることを特徴とする歯車。
請求項１または請求項９において、
前記面取り部または前記Ｒ面取り部が、鍛造成形により余分なボリュームが端面側に余肉として移動するように構成されている
ことを特徴とする歯車。
請求項１４において、
前記面取り部または前記Ｒ面取り部が、鍛流線が平行な状態において間隔が狭くなるため緻密な組織となっている
ことを特徴とする歯車。