JPS60257920A - はすば歯車の押出成形方法および押出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車や各種機械装置の歯車として使用さ
れ、とくに外周にはすばを有すると共に内周にスプライ
ンを有するはすば歯車を成形するのに好適なはすば歯車
の押出成形方法および押出成形装置に関するものである
。

従来のはすば歯車の押出成形方法に用いられる　゛押出
成形装置としては、例えば第１図および第２図に示すよ
うなものがある。第１図および第２図において、１は開
口部１ａを有するベースプレート、２はベースプレート
１上に配設され且つ内周部に内歯はすば２ａを有するグ
イ、３は前記グイ２の上部に配設され且つガイド孔３ａ
を有するコンテナであり、ダイ２とコンテナ３とは補強
リング４に焼去めまたは圧入された状態で当該補強リン
グ４を介して前記ベースプレート１に固定されている。

一方、５は昇降可能なアッパープレート、６は固定用プ
レート７によって前記アッパープレート５に固定保持さ
れた環状のスリーブパンチ、８は前記スリーブパンチ６
内に嵌挿固定されたマンドレルである。

次に、上記した構成の成形装置の動きについて説明する
と、第１図に示す状Ｍ］では、はすばを成形する内歯は
すば２ａによってはすば１０ａが途中まで成形されてい
る円筒状素材１０があり、その上に別の円筒状素材１１
を装入したのちマンドレル８およびスリーブパンチ６を
降下させている。このような状態において、マンドレル
８およびスリーブパンチ６をさらに降下させると、下側
の円筒状素材１０のはすば１０ａの成形が進み、はすば
１０ａの成形が完全に終了した後第２図に示すようにダ
イ２の外に押し出され、これと同時に上側の円筒状素材
１１の外周にははすば１１ａが成形され、円筒状素材１
０が押し出された後は第１図の円筒状素材１０と同程度
に円筒状素材１１も成形される。成形終了後、マンドレ
ル８を有するスリーブパンチ６をコンテナ３よりも高い
位置まで上Ａさせ、コンテナ３内に次の円筒状素材を装
入した後、再びマンドレル８およびスリーブパンチ６を
降下させて上記円筒状素材を加圧成形する。そして、以
上のような工程を順次くり返すことによって、中心に軸
の通る穴を有するはすば歯車を連続的に成形する。

しかしながら、このような従来の押出成形装置において
は、第１図に示すマンドレル８の断面形状が第３図に示
すように真円形となっていたため、第４図に示すような
外周にはすば１２ａを有しかつ内周にストレートの軸貫
通孔１２ｂを有するはすば歯車１２の成形は可能である
が、第５図に示すように外周にはすば１３ａを有しかつ
内周にスプライン１３ｂを有するはすば歯車１３を成形
することは困難であり、スプライン１３ｂを有するはす
ば歯車１３を成形する場合には前記第１図に示す成形装
置を用いて押出成形によって第４図に示すはすば歯車１
２を成形した後、その内周部にスプラインを機械加工す
る工程をとる必要があった。また、前記した押出成形装
置においては、マンドレル８はスリーブパンチ６によっ
て固定されていて自由に回転できない構成となっていた
ため、円筒状素材１０．１１の外周にはすばを成形する
間において円筒状素材１０．１１はダイス２の内歯はす
ば２ａに沿って回転するが、マンドレル８は回転しにく
く、したがって従来の成形装置をそのまま使用して単に
マンドレル８の外周にスプラインを設けただけでは、円
筒状素材１０、１１の内周にスプラインを成形すること
は困難であるという問題点があった。

（発明の目的） この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、外周にはすばを有すると共に内周にスプライ
ンを有するはすば歯車を押出成形によって連続的に成形
することが可能であるはすば歯車の押出成形方法および
押出成形装置を提供することを目的としている。

（発明の構成） この発明は、外周にはすばを有すると共に内周にスプラ
インを有するはすば歯車を成形するに際し、内歯はすば
を有するダイ内に円筒状素材を装入し、外周がスプライ
ン形状をなすマンドレルを略同心に有するスリーブパン
チを用いて前記円筒状素材を加圧し、前記マンドレルに
より前記円筒状素材の内周にスプラインを形成すると共
に前記内歯はすばにより前記円筒状素材の外周にはすば
を形成させるようにしたことを特徴としており、この方
法の実施に直接使用する押出成形装置は、内歯はすばを
有するダイと、外周がスプライン形状をなしていて前記
ダイ内に装入した円筒状素材の内周にスプラインを形成
するマンドレルと、前記マンドレルと同心状で嵌合し且
つ前記円筒状素材を押圧して前記円筒状素材の外周には
すばを形成するスリーブパンチとを備え、前記マンドレ
ルおよびスリーブパンチによる前記円筒状素材の押圧成
形時には前記マンドレルを前記スリーブパンチ内で回転
可能にすると共に、抑圧成形特以外には前記マンドレル
を回転不可能にする係合部分を設けるようにしたことを
特徴としている。

（実施例） 第６図ないし第１２図はこの発明の一実施例を示す図で
ある。まず、第６図および第７図において、２１は開口
部２１ａを有するベースプレート、２２はベースプレー
ト２１上に配設され且つ内周部に内歯はすば２２ａを有
するダイ、２３は前記ダイ２２の上部に配設され且っガ
イド孔２３ａを有するコンテナであり、ダイ２２とコン
テナ２３とは補強リング２４に焼去めまたは圧入された
状態で当該補強リング２４を介して前記ベースプレー１
・２１に固定されている。

一方、２５は昇降可能なアッパープレート、２６は固定
用プレート２７によって前記アッパープレート２５に固
定保持された環状のスリーブパンチ、２８は前記スリー
ブパンチ２６内で上下方向および回転方向に摺動可能に
嵌挿されたマンドレルである。

ここで、マンドレル２８の上端部分は、上方に向けて直
径が拡大する傾斜角αのテーパ部２８ａと、前記テーパ
部２８ａに続く大径部２８ｂが形成され、大径部２８ｂ
の上端面は球面状部２８ｃに形成されていて、アッパー
プレート２５とその頂点部分で当接するようになってい
る。また、スリーブパンチ２６の上端寄り部分は、前記
マンドレル２８のテーパ部２８ａと略同じ傾斜角のテー
パ部２６ａと、前記マンドレル２８の大径部２８ｂより
若干大きい内径部２６ｂとを備えており、前記マンドレ
ル２８の球面状部２８ｃがアッパープレート２５に当接
した状態では前記両テーパ部２６ａ、２８Ｌの間にすき
間Ｃ（第１１図も参照）が形成されるようになっている
。

また、マンドレル２８の下端部分で且つ前記スリーブパ
ンチ２６より露出する部分には、第８図（ａ）（ｂ）に
示すようなスプライン２８ｄが形成して　（）　□ある
。さらに、前記スプライン２８ｄの下端部分は、第９図
に示すように、角度βで形成してあ次に、上記の構成に
なるはすば歯車の押出成形装置の動きについて説明する
。

まず、第６図に示す状態では、はすばを成形する内歯は
すば２２ａによってはすば３０ａが途中まで成形されて
いる円筒状素材３０があり、その上に別の円筒状素材３
１を装入したのちマンドレル２８およびスリーブパンチ
２６を降下させている。このような状態では、マンドレ
ル２８の球面状部２８ｃは、第１１図にも示すように、
アッパープレート２５に当接しており、マンドレル２８
のテーパ部２８ａとスリーブパンチ２６のテーパ部２６
ａとの間にすき間Ｃが形成されているので、マンドレル
２８はスリーブパンチ２６内で回転可能となっている。

そして、この状態においてマンドレル２８およびスリー
ブパンチ２６をさらに降下させると、下側の円筒状素材
３０のはすば３０ａの成形が進み、このはすば３０ａの
成形時に円筒状素材３０が回転するので、スプライン３
０ｂ、２８ｄを介してマンドレル２８も回転する。そし
て、はすば３０ａの成形が完全に終了した後、第７図に
示すようにはすば歯車３０がダイ２２の外に押し出され
、これと同時に」二側の円筒状素材３１の外周にはすば
３１ａが成形され、円筒状素材３０が押し出された後は
第６図の円筒状素材３０と同程度に円筒状素材３１も成
形される。

成形終了後、マンドレル２８およびスリーブパンチ２６
を」−昇させるときに、円筒状素材３１の外周下部には
はすば３１ａが部分的に形成されていて内歯はすば２２
ａと嵌合しているので、円筒状素材３１は上方に移動す
ることなくそのままの位置であり、マンドレル２８が円
筒状素材３１よりすこしずつ抜は出す。そして、この状
態では、第１０図に示すように、マンドレル２８のテー
パ部２８ａと、スリーブパンチ２６のテーパ部２６ａと
がテーパ角度α（例えば２０°以下）の小さな角度で嵌
合し、この嵌合によりマンドレル２８とスリーブパンチ
２６との保合部分が形成されて、マンドレル２８はスリ
ーブパンチ２６に対して回転できないものとなっている
。この状態で、マンドレル２８の下端がコンテナ２３よ
りも高い位置となるところまで上昇させる。

次に、第６図に示すように、コンテナ２３よりダイ２２
内に別の円筒状素材３１を装入して、すでに部分的には
すば成形されている円筒状素材３０の上に置く。続いて
、マンドレル２８およびスリーブパンチ２６をコンテナ
２３内に降下させるが、このときもマンドレル２８はそ
の自重により第１Ｏ図に示すようにスリーブパンチ２６
内でテーパ部２６ａ１２８ａが嵌合したままとなってい
てマンドレル２８は容易に回転できない状態となってい
る。そして、第６図に示すように、装入した円筒状素材
３１の内径はマンドレル２８のスプライン２８ｄの外径
より若干大きめに形成しであるため、マンドレル２８は
回転することなく円筒状素材３１の内径部を下降し、マ
ンドレル２８のスプライン２８ｄは、成形途中にある円
筒状素材３０の内径部に成形されているスプラインに嵌
合する。この嵌合時においては、マンドレル２８のスプ
ライン２８ｄの下端２８　、ｅの形状は、第９図に示し
たようにテーパ形状となっているため、マンドレル２８
は滑らかに成形途中の円筒状素材３０のスプライン３０
ｂに嵌合できる。ここで、第１２図に示すように、マン
ドレル２８のスプライン２８ｄと成形途中の円筒状素材
３０のスプライン３０ｄの各々の山の位置が合わないま
まマンドレル２８が降下すると、第９図（ｂ）に示すよ
うに、マンドレル２８のスプライン２８ｄの下端２８ｅ
のテーパ部に成形途中の円筒状素材３０のスプライン３
０ｄの山が当たる。このとき、マンドレル２８は第１０
図に示したテーパ部２６ａ。

２８ａ密着の状態から第１１図に示したテーパ部２６ａ
　、２８　＆離間状態になろうとするため、マンドレル
２８は当該スプライン２８ｄの下端２８ｅのテーパ部に
そって回転し、第１２図（Ｃ）に示すように成形途中の
円筒状素材３０のスプライン３０ｄを損傷することなく
、当該スプライン３０ｄに滑らかに嵌合することができ
る。

その後さらに、スリーブパンチ２６およびマンドレル２
８が下降して円筒状素材３０．３１の成形が進むと、円
筒状素材３１の外周にはすばが形成され始める。そして
、円筒状素材３０，３１ははすば３０ａ、３１＆が成形
されている間、ダイ２２の内歯はすば２２ａに沿って回
転する。そして、マンドレル２８は円筒状素材３０の内
径部に成形されたスプラインと嵌合しているために、当
該素材３０と一緒に回転する。この時、マンドレル２８
とスリーブパンチ２６とは第１１図に示すようなすき間
Ｃをもった状態となっているため、マンドレル２８はス
リーブパンチ２６の下降にともなって円筒状素材３０の
回転に合わせて滑らかに回転することができ、円筒状素
材３０の内径部のスプライン３０ａが損傷するのを防ぐ
ことができる。

その後さらにスリーブパンチ２６およびマンドレル２８
が下降すると第６図に示す円筒状素材３１の外周にはす
ばが成形され始め、このとき、円筒状素材３１の外周は
ダイ２２によって拘束され、また、前後端面は円筒状素
材３０とスリーブパンチ２６とによって拘束されるので
、材料は円筒状素材３１の内径部とマンドレル２８のス
プライン２８ｄとの間の隙間部分に流れ、円筒状素材３
１の外周においてはすばの成形が進むにつれて前記隙間
部分に材料が充満され、その結果、ダイ２２の外に押出
された円筒状素材３０は、外周においてはすば３０ａ、
内周においてスプライン３０ｂが同時に成形されたもの
となる。

ここで、押圧成形特以外はマンドレル２８をスリーブパ
ンチ２６に対して回転不可能にした理由は、円筒状素材
３１に予め一部成形されたスプライン３１ｄが回転する
マンドレル２８により変形させられることを防ぐためで
ある。

（発明の効果） 以上説明してきたように、この発明によれば、外周には
すばを有すると共に内周にスプラインを有するはすば歯
車を成形するに際し、内歯はすばを有するダイ内に円筒
状素材を装入し、外周がスプライン形状をなすマンドレ
ルを略同心に有するスリーブパンチを用いて前記円筒状
素材を加圧し、前記マンドレルにより前記円筒状素材の
内周にスプラインを形成すると共に前記内歯はすばによ
り前記円筒状素材の外周にはすばを形成させるようにし
、この方法を実施する装置においては、内歯はすばを有
するグイと、外周がスプライン形状をなしていて前記グ
イ内に装入した円筒状素材の内周にスプラインを形成す
るマンドレルと、前記マンドレルと同心状で嵌合し且つ
前記円筒状素材を押圧して前記円筒状素材の外周にはす
ばを形成するスリーブパンチとを備え、前記マンドレル
およびスリーブパンチによる前記円筒状素材の押圧成形
時には前記マンドレルを前記スリーブパンチ内で回転可
能にすると共に、押圧成形特以外には前記マンドレルを
回転不可能にする係合部分を設ける構成としたから、円
筒状素材の外周にはすばを、また内周にスプラインを同
時に押出成形することが可能であり、切削加工を伴なわ
ないため歩留りが良く、生産性にも優れているという非
常にすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来のはすば歯車押出成形装置の
動きの異なる時点での各々要部縦断面図、第３図（ａ）
（ｂ）は従来のはすば歯車押出成形装置で用いたマンド
レルの先端形状を示す各々側面図および水平断面図、第
４図は従来の押出成形装置で成形したはすば歯車の断面
図、第５図はこの発明によるはすば歯車押出成形装置で
成形したはすば歯車の断面図、第６図および第７図はこ
の発明の一実施例におけるはすば歯車押出成形装置の動
きの異なる時点での各々要部縦断面図、第８図（ａ）　
（ｂ）は第６図に示した装置のマンドレルの形状例を示
す各々側面図および水平断面図、第９図（ａ）　（ｂ）
　（ｃ）はマンドレル先端部のスプライン形状を示す各
々部分側面図、Ａ−Ａ線断面図および部分斜視図、第１
０図および第１１図は第６図に示した装置におけるマン
ドレルとスリーブパンチとの位置関係を示す各々断面説
明図、第１２図（ａ）　（ｂ）　（ｃ）は円筒状素材の
スプライン成形部にマ　′）ンドレルのスプラインが嵌
合される様子を示す説明図である。 １３・・・はすば歯車。 １３ａ・・・はすば、 １３ｂ・・・スプライン、 ２２・・・グイ、 ２２１１Ｌ・・・内歯はすば、 ２６・・・スリーブパンチ、 ２６１１Ｌ・・・スリーブパンチのテーパ部（保合部分
）、 ２８・・・マンドレル、 ２８ａ・・・マンドレルのテーパ部（保合部分）、２８
ｄ・・・スプライン、 ３０．３１・・・円筒状素材。 特許出願人　日産自動車株式会社 代理人弁理士　小　塩　豊 第３Ｉ！Ｉ　第８図 （ａ）　（ａ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周にはすばを有すると共に内周にスプラインを
   有するはすば歯車を成形するに際し、内歯はすばを有す
   るグイ内に円筒状素材を装入し、外周がスプライン形状
   をなすマンドレルを略同心に有するスリーブパンチを用
   いて前記円筒状素材を加圧し、前記マンドレルにより前
   記円筒状素材の内周にスプラインを形成すると共に前記
   内歯はすばにより前記円筒状素材の外周にはすばを形成
   させることを特徴とするはすば歯車の押出成形方法。
2. （２）内歯はすばを有するグイと、外周がスプライン形
   状をなしていて前記グイ内に装入した円筒状素材の内周
   にスプラインを形成するマンドレルと、前記マンドレル
   と同心状で嵌合し且つ前記円筒状素材を押圧して前記円
   筒状素材の外周にはすばを形成するスリーブパンチとを
   備え、前記マンドレルおよびスリーブパンチによる前記
   円筒状素材の抑圧成形時には前記マンドレルを前記スリ
   ーブパンチ内で回転可能にすると共に、抑圧成形特以外
   には前記マンドレルを回転不可能にする係合部分を設け
   たことを特徴とするはすば歯車の押出成形装置。