JPS6153141B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば自動車のリングギアの如き線
径の細いリングギアを製造する方法に関する。

詳述すれば、特殊形状に予め加工されたリング
状素材の被加工材３０（第６図）とこれを鍛造す
るための特殊構造の下型ダイス１８（第１６図）
をもつてリングギア３１（第３図）を鍛造するも
のである。

すなわち、被加工材３０は外周上縁に面取り部
３２（第６図）を有し、ダイス１８はその内周に
テーパ部４２とストレート部４３とから成る歯形
１９（第６図）を有する。

一般にダイス２に成形された歯形３に素材５を
充満させる従来のギア鍛造方法では、第１図およ
び第２図に示すように、歯筋の一方に隣接する歯
７を互に連結する余肉部分９あるいは多量のバリ
を備えて成形歯車６が成形される。そのため必然
的に鍛圧力は増大し、能力の大きな鍛造機が必要
となり、かつ型の寿命は短命とならざるを得な
い。および鍛造後に余肉部分９を切除するなど多
くの機械加工を必要とし、材料の無駄も多い。

また従来のように、素材に軸線方向の圧延荷重
を加え素材外径を増大させて外周に歯形を成形す
る方法は、特に線径の細いリングギアの場合圧造
比が高くなり、歯形の成形が極めて困難であつ
た。そこで、素材の流動性を良くするため高温に
加熱し熱間鍛造すると、膚あれを生じるばかりか
所望の歯精度が得られない欠点があつた。

そこで本発明は、このような従来技術の欠点を
除くために工夫されたものであつて、リング状素
材の外周に小さな成形力で精度および強度の高い
歯形を成形できる鍛造方法の提供を目的とする。

本発明の特徴は、内周に歯先円が下方に向かつ
て緩く縮径するテーパ部とそのテーパ部の下方に
同一歯先円形で続くストレート部とから成る歯形
が形成された下型を機台定盤上に固定しておき、
その下型の歯形のテーパ部上方の内周位置に少な
くとも外周の上方側周縁に面取り部が形成された
リング状素材を挿入し、その後ポンチを下降させ
て歯形テーパ部に素材を食い込ませ続く歯形スト
レート部において素材を密封状態で軸線方向に圧
延し、もつてリング状素材外周に完成歯を成形す
ることにある。

以下本発明の実施例にその構成を図面によつて
説明する。

第３図に部分的に示されたリングギア３１を成
形するために用いるリング状素材３０は、引抜き
または圧延加工により所定の断面形状に成形され
た鋼線に巻線加工を施して所望の直径とし、その
突合わせ面を溶接することなどにより、第４図お
よび第６図に示す如く用意される。

第４図は、鍛造装置の要部の断面を表わすもの
で、左半分はリング状素材３０を装着した状態を
示し、左半分はポンチ２６が下降を開始した状態
を示す。ポンチ２６は、その先端側に円筒状外周
の案内部分２７を有し、案内部分２７の上方外周
には水平方向に広がつた肩部端面２８を介して案
内部分２７より大きな直径の外周に歯形が形成さ
れた外周歯形２９が続けて設けられている。この
ポンチ２６は、鍛造装置のラム（図示せず）に上
型本体２４および受圧板２５を介して固定され、
機台定盤１１の上面に対向して往復動自在に装着
されている。

鍛造装置の機台定盤１１には、その上面に受圧
板１３およびスペーサリング２２を介し、ダイス
１８が締付リング２１により固定されている。

ダイス１８は、リング状素材３０の外周に歯形
成形するための歯形１９を内周に有し、ポンチ２
６と同一軸心上に固定されている。

この歯形１９は、ダイス１８の上方の開口から
多少下がつた位置から歯先円が下方に向かつて緩
く縮径するテーパ部４２とそのテーパ部の下方に
歯先円が同一径で続くストレート部４３とから成
る。またこの歯形１９の歯底円は、上から下まで
同一径に成形されている。

１４はノツクアウトで、受圧リング１２内周を
ポンチ２６軸線方向にポンチ先端と対向して昇降
自在に設けられている。このノツクアウト１４の
上方には受圧板１３を介してノツクアウトリング
１５が配置されている。

このノツクアウトリング１５の外周には、ダイ
ス１８内周の歯形１９のストレート部４３に隙間
なく係合する噛合歯形２０が形成されており、こ
の噛合歯形２０が歯形ストレート部４３に噛み合
つた状態でノツクアウトリング１５の上面が歯形
成形空間の型彫底表面１６（第６図）を形成して
いる。およびこのノツクアウトリング１５は、ノ
ツクアウト１４の昇降にともなつて歯形１９に噛
み合つた状態のまま、歯形成形空間を軸線方向に
進退するように成つている。

他方ポンチ上方外周の外周歯形２９も、ポンチ
２６が下降した際に、ダイス１８の歯形ストレー
ト部４３にほぼ隙間なく噛み合い、この状態で外
周歯形２９の下面すなわち肩部端面２８が歯形成
形空間の型彫上面（第９図）を形成する。

つぎに素材内外径とポンチ２６およびダイス１
８などの寸法関係について説明する。

ポンチ案内部分２７の直径は、リング状素材３
０の内径およびノツクアウトリング１５の内径よ
りわずかに小さく成形されている。

ノツクアウトリング１５の内周上縁３７の内径
は、所望するリングギア３１の内径にほぼ等しく
成形されている。

リング状素材３０は、その外径がダイス１８の
歯形１９のテーパ部４２の大径側歯先円とほぼ等
しく成形されている。

すなわち、リング状素材３０の外径は、ダイス
歯形１９の歯底円よりわずかに小さく成形されて
いる。

およびポンチ肩部端面２８と隣接する素材３０
外周の上方周縁には、ポンチ肩部端面２８の外径
より相当に小さな直径位置までその周縁が欠肉さ
れた面取り部３２を有する。

つぎに上記構成の装置の作動をリング状素材３
０の外周に歯形を成形する過程に合わせて説明す
る。

まず第４図左側に示すように、予め用意された
リング状素材３０を歯型成形空間であるダイス１
８の歯形１９のテーパ部４２の内周側位置に挿入
する。このとき素材３０は、第６図に拡大して示
すように、素材３０外周が歯形テーパ部４２の大
径の歯先円側に接してその位置が決まる。

つぎに第４図右側に示すように、ポンチ２６を
下降させると案内部分２７が素材の内周に進入
し、肩部端面２８が素材上面に当接する。このと
き素材３０は、第７図に拡大して示すように、素
材３０の外周の上方周縁に面取り部３２が形成さ
れているため、ポンチ外周歯形２９の歯底円より
も適当に内周側位置で肩部端面２８に当接する。

これにより素材３０は、内周側がポンチ案内部
分２７に拘束された状態で歯形テーパ部４２を強
制的に下降されるため、その外周側が歯形内の空
間部分に押し込まれるようになる。またこのと
き、素材外周の上方周縁の面取り部３２は、ポン
チ２６の下降にともなつて、肩部端面２８の方向
に向かつて素材が膨らむため小さくなる。そのた
め面取り部３２は、その大きさが第８図に示すよ
うにダイス歯形１９とポンチの外周歯形２９とが
閉鎖する直前においても素材がダイス歯形１９と
ポンチ外周歯形２９との間に侵入しない大きさ
に、予め実験により適当に定められる。

しかし、この段階で歯形１９内などを充満しき
れなかつた素材３０も、続く歯形ストレート部４
３において完全に仕上げられる。すなわち、第５
図左側に示すようにポンチが所定の位置まで下降
すると、第９図に示すように素材３０すなわちリ
ングギア３１は、その上下方向がポンチ２６の肩
部端面２８とノツクアウトリング１５の型彫底表
面１６とに包囲され、かつその内外周がポンチ２
６の案内部分２７の外周表面とダイス１８の歯形
１９表面とに包囲される。しかもこのとき、ポン
チの肩部端面２８が密閉状態におかれた素材３０
を圧延するように押圧するので、素材３０がほぼ
密封された型彫空間の中で押圧されてその空間を
充満し、リングギアとしての形状をほぼ完全に整
える。

このように成形が終了すると第５図右側に示す
如く、まずポンチ２６が上昇し、続いてノツクア
ウトリング１５を上昇させて成形されたリングギ
ア３１を押し上げる。

このようにして成形されたリングギア３１は、
従来のリングギア鍛造法により成形されたリング
ギアのような、歯筋の一方に隣接する歯を互に連
結する未成形部分あるいは大きなバリを伴うこと
が無いので、材料歩留りが良いとともに後加工が
大幅に削減できる。

また従来のように単に素材を軸線方向に圧延し
て素材外周に歯を形成するのでなく、素材径を縮
小する方向に変形を加える歯出しの予備工程と歯
出し予備成形された素材を密閉空間の中で軸線方
向に圧延変形を加える歯形の仕上成形工程とをポ
ンチのワンストロークで行うようにしたので、転
造歯車の如く材料の流れが円滑でブローの連結が
良く、強度的に優れた歯が成形される。しかも素
材外周における材料の流れに無理がないため、リ
ングギアの冷間圧造成形が可能である。また型の
摩耗は、ダイスストレート部４３よりもダイステ
ーパ部４２の方が大きいが、ダイステーパ部分４
２の摩耗は成形精度に与える影響が少ないためリ
ングギアの大量生産においても支障がない。

なお、鍛造装置および素材断面形状などについ
ては、上記実施例の他にも考えられるが、以下そ
の一例を述べる。

第１０図は、ポンチ１２６を複数の部品に分割
し、また歯形１１９とノツクアウトリング１１５
とにより型彫底表面１１６を形成した実施例を表
わすもので、図中の記号は第４図の実施例の記号
に対応する箇所に１００を加えて示されている。

この実施例でポンチ１２６は、ポンチホルダ１
３４とポンチホルダ１３４に焼ばめされた上型リ
ング１３８とから成り、上型フランジ１３５によ
り上型本体１２４に固定されている。

またノツクアウトリング１１５の上方は、その
外周が歯形１１９内周側を進退可能な直径を有す
る円筒形になつており、噛合歯形は形成されてな
い。さらにまた、リングギア３１の歯３３に第３
図に示すようなチヤンフア面４１を成形する場合
は、第４図の実施例においてはノツクアウトリン
グの上面に、また第１０図の実施例においては歯
形に対応する型彫形状を成形するか、あるいは第
４図、第９図の両実施例ともポンチの肩部端面に
対応する型彫形状を成形すれば良い。

第１０図は、リング状素材２３０の断面形状の
実施例を表わすもので、断面形状は円形で外周面
そのものが面取り部２３２を呈している。

以上のように本発明は、内周テーパ歯のダイス
をその歯形内周に外周上縁に面取り部が挿入され
たリング状素材を挿入し、その後ダイスの歯形に
噛合う外周歯形が形成されたポンチを下降させて
歯形テーパ部に素材を食い込ませて歯出し予備成
形するとともに続く歯形ストレート部において仕
上げ成形するものであるから、素材内径側の変形
が微少で歯の成形される外周側部分が径方向に変
形するため、小さな成形力で精度および強度の高
い歯形を予め用意された線径の細いリング状素材
の外周に成形でき、しかも成形はポンチの下降初
期および中期におけるバリの発生がなく後期にお
いて素材を余肉部分のないほぼ密封状態で鍛造す
るので、バリおよび余肉部分が微少でかつ高精度
なリングギアを成形することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のリングギア鍛造方法の説明図。
第２図は第１図の方法によつて鍛造されたリング
ギアの断面説明図。第３図はリングギアの部分拡
大斜視図。第４図および第５図は本発明の実施例
を表わすもので、成形過程を段階的に表わす説明
図。第６図乃至第９図は第４図および第５図に示
された成形過程の一部分を拡大して表わす説明
図。第１０図は第４図とは別の実施例を表わすも
ので鍛造装置の説明図。第１１図は第６図とは別
の実施例を表わすもので素材断面の説明図であ
る。 （記号の説明）、１１……機台定盤。１５……
ノツクアウトリング。１６……形彫底表面。１７
……下型。１８……ダイス。１９……歯形。２３
……上型。２６……ポンチ。２７……案内部分。
２８……肩部端面。３０……素材。３１……リン
グギア。３２……面取り部。３３……成形歯。４
２……テーパ部。４３……ストレート部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 下型内周に形成された歯形の歯先円が下方に
   向かつて緩く縮径するテーパ部に少なくとも外周
   上縁に面取り部が形成されたリング状素材を挿入
   する段階と、前記歯形に噛合う外周歯形が形成さ
   れたポンチを素材上面に下降させて前記歯形テー
   パ部により前記素材の径を縮径する方向に変形を
   加える歯出し予備成形の段階と、前記歯形のテー
   パ部の歯先円小径側に同一歯先円径で続けた前記
   歯形のストレート部により前記予備成形された素
   材を仕上げ成形する段階とから成ることを特徴と
   するリング状素材の外周に歯形を成形する鍛造方
   法。