JP5246588B2 - Gear manufacturing apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、歯車の製造装置及び歯車の製造方法に関し、さらに詳しくは、環状の歯車素材の内周面にヘリカルギアを形成する歯車の製造装置及び該歯車の製造方法に関する。 The present invention relates to a gear manufacturing apparatus and a gear manufacturing method, and more particularly, to a gear manufacturing apparatus for forming a helical gear on an inner peripheral surface of an annular gear material and a method for manufacturing the gear.
従来、ヘリカルギアを製造する方法としては、歯車素材を冷間鍛造において押出し加工して、歯形を成形する方法が知られていた(特許文献1及び2)。該方法においては、押出し時に歯車素材に強いねじれが生じるため、得られた製品の歯形精度が悪いと言う欠点を有していた。それでも、歯車のねじれ角が20度以下と小さい場合には、押出し初期の導入部の形状を工夫することにより、素材のねじれを抑制して歯形精度をある程度保持することはできた。しかし、高ねじれ角の歯車の製造にあたっては、歯形精度を十分に保持することはできない。それ故、従来、高ねじれ角の歯車を冷間鍛造により成形することは不可能とされてきた。
Conventionally, as a method of manufacturing a helical gear, there has been known a method of forming a tooth profile by extruding a gear material in cold forging (
高ねじれ角のヘリカルギアを冷間鍛造により成形すべく、肉寄せ法による歯車の成形方法が開発された。例えば、リング状の素材をダイスと該ダイスの円筒形孔内に同軸状に配置したマンドレルとの間のリング状間隙内に挿入し、パンチ等の押圧手段により上記素材とマンドレルを共に該素材及びマンドレルの軸方向に沿って押圧し、ダイスの円筒形孔の内周面に設けた縮径部により上記素材をその中心よりに塑性移動させ、上記素材の内周面側をマンドレルの外周面に設けたヘリカルギア成形歯型に押付けて該内周面にヘリカルギアを成形すると共に、その後、上記素材の外周面側をダイスの円筒形孔の内周面に設けたストレートギア成形歯型に押付けて該外周面にストレートギアを上記ヘリカルギアの成形と独立に、又は平行して成形する内外ギア同時成形方法が知られている(特許文献3)。これにより、高ねじれ角の歯車を冷間鍛造により成形することは可能となったが、成形先端部では未だ十分な歯形精度が得られないと言う欠点があった。従って、製品にするためには、成形初期の歯形精度の悪い箇所を切断する必要があり、歯車素材の歩留りが悪くコスト高を招いていた。 In order to form a helical gear with a high helix angle by cold forging, a gear shaping method based on the flesh approach method has been developed. For example, a ring-shaped material is inserted into a ring-shaped gap between a die and a mandrel arranged coaxially in the cylindrical hole of the die, and the material and the mandrel are both put together by the pressing means such as a punch. The material is pressed along the axial direction of the mandrel, and the material is plastically moved from its center by the reduced diameter portion provided on the inner peripheral surface of the cylindrical hole of the die, and the inner peripheral surface side of the material is moved to the outer peripheral surface of the mandrel. Press on the helical gear molding tooth mold provided to mold the helical gear on the inner peripheral surface, and then press the outer peripheral surface side of the material against the straight gear molding tooth mold provided on the inner peripheral surface of the cylindrical hole of the die Thus, there is known a method for simultaneously forming inner and outer gears in which a straight gear is formed on the outer peripheral surface independently or in parallel with the helical gear (Patent Document 3). As a result, it has become possible to form a gear with a high helix angle by cold forging, but there is a drawback in that sufficient tooth profile accuracy is not yet obtained at the forming tip. Therefore, in order to make a product, it is necessary to cut a portion having a low tooth profile accuracy at the initial stage of molding, resulting in poor yield of the gear material and high cost.
また、外周に平歯車を有し、内周にヘリカルスプラインを有するギヤの製造方法であって、環状体を成す素材と、内周に平歯車成形歯を有する外歯成形部材と、外周にヘリカルスプライン成形歯を有する内歯成形部材とを準備し、前記外歯成形部材の内周に前記内歯成形部材を挿入して、前記ヘリカルスプライン成形歯の外周空間に前記素材を配置し、その素材の外周面を規制した状態で前記素材を両端面から加圧することで前記素材の内周にヘリカルスプラインを成形し、更に連続して前記素材を前記平歯車成形歯の内周空間に押し出すことにより前記素材の外周に平歯車を成形するところのギヤの製造方法が知られている(特許文献4)。該方法によれば、ヘリカルスプラインの成形が、素材を両端から加圧する据え込みにより実施される故、ギヤを一気に成形することになる。従って、抵抗が大きくなり素材を十分にヘリカルスプライン成形歯型内に押し込むことができず、十分な歯形精度が得られない。また、高ねじれ角の製品の成形においてはより一層抵抗が大きくなり、ヘリカルスプライン成形歯も大きな荷重を受けて本来の傾きより大きく傾き、歯筋精度が悪化すると言う問題があった。加えて、外周に平歯車を成形する際に、素材が平歯車成形歯により内側に寄せられる部分と寄せられない部分とが生じ、それにより内歯であるヘリカルスプラインを円周方向に均一に仕上げ成形することができず、歯形精度が悪くなると言う問題もあった。 A method of manufacturing a gear having a spur gear on the outer periphery and a helical spline on the inner periphery, comprising a material forming an annular body, an external tooth forming member having a spur gear forming tooth on the inner periphery, and a helical on the outer periphery. An internal tooth forming member having spline forming teeth is prepared, the internal tooth forming member is inserted into the inner periphery of the external tooth forming member, and the material is disposed in the outer peripheral space of the helical spline forming tooth, and the material By pressing the material from both end surfaces in a state where the outer peripheral surface of the material is regulated, a helical spline is formed on the inner periphery of the material, and the material is continuously pushed out to the inner peripheral space of the spur gear forming tooth. A gear manufacturing method in which a spur gear is formed on the outer periphery of the material is known (Patent Document 4). According to this method, since the helical spline is formed by upsetting the material from both ends, the gears are formed at once. Therefore, the resistance increases and the material cannot be sufficiently pushed into the helical spline forming tooth mold, and sufficient tooth profile accuracy cannot be obtained. Further, in the molding of a product with a high helix angle, there is a problem that the resistance is further increased, and the helical spline molded teeth are subjected to a large load and are inclined more than the original inclination, and the tooth trace accuracy is deteriorated. In addition, when forming spur gears on the outer periphery, there are parts where the material is moved inward by spur gear forming teeth and parts that cannot be moved inward, so that the helical splines that are internal teeth are finished uniformly in the circumferential direction. There was also a problem that it could not be molded and the tooth profile accuracy deteriorated.
本発明は、形成されるヘリカルギアのねじれ角に関係なく、著しく良好な歯形精度を有するヘリカルギアを環状の歯車素材の内周面全体に亘って形成し得る歯車の製造装置及び該歯車の製造方法を提供するものである。 The present invention relates to a gear manufacturing apparatus capable of forming a helical gear having a remarkably good tooth profile accuracy over the entire inner peripheral surface of an annular gear material regardless of the torsion angle of the formed helical gear, and the manufacturing of the gear. A method is provided.
本発明者らは、特許文献3の方法において成形先端部に十分な歯形精度が得られないのは、如何なる原因によるのかを種々検討した。その結果、ダイスに設けられた縮径部により素材をその中心よりに塑性移動させ、素材の内周面側をマンドレルの外周面に設けられたヘリカルギア成形歯型に押付けてヘリカルギアを成形する際、素材が、ヘリカルギア成形歯型内に十分に侵入できずに、押圧端部とは反対側の端部において下方に流れる現象、いわゆる「だれ」が発生するためであることを突き止めた。しかし、この「だれ」を防止すべく、特許文献4に記載されたように、素材を両端面から均等に加圧して据え込みにより内歯を形成したのでは、特許文献4記載の方法と同様な欠点が生じて歯形精度を高めることができない。そこで、本発明者らは、更に検討を重ねた結果、素材を両端面から加圧しつつ縮径部により塑性移動させてヘリカルギアを成形すれば、意外にも、「だれ」を防止し得ると共に素材を良好に塑性変形させることができて、ヘリカルギア成形歯型内に素材を十分に侵入させ得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
The inventors of the present invention have studied various reasons why the method of
即ち、本発明は、
(1)軸方向に伸びる円筒形空孔(1)を有するダイス(A)、ここで、該空孔(1)は、開口部(O)から伸びる円筒形部分(2)、それに続く縮径部(3)、及びそれに続くより小さい直径を有する円筒形部分(4)を備える、
上記円筒形部分(4)の直径より小さい外径を有し、かつ外周面にヘリカルギア成形歯型(5)を備える円筒形のマンドレル(B)、ここで、該マンドレルは、ダイス(A)の円筒形空孔(1)内に同軸的に配置され得る、
ダイス(A)とマンドレル(B)との間に形成される環状の空隙(C)、ここで、該空隙には環状の歯車素材(W)が配置される、及び
環状の空隙(C)に配置される歯車素材(W)を、開口部から内部に向って軸方向に沿って押圧する手段(D)
を備え、押圧手段(D)により環状の歯車素材(W)を、縮径部(3)を経て、ダイス(A)のより小さい直径を有する円筒形部分(4)とマンドレル(B)のヘリカルギア成形歯型(5)を備える部分とにより形成される間隙に押し込んで、歯車素材(W)の内周面にヘリカルギアを形成する歯車の製造装置において、押圧手段(D)により環状の歯車素材(W)を上記間隙に押し込む際に、歯車素材(W)を、押圧手段(D)による押圧方向とは反対方向に、歯車素材(W)の他端から開口部に向かって押圧し得る手段(E)を更に備え、かつ押圧手段(D)及び(E)により環状の歯車素材(W)を押圧しつつ、歯車素材(W)、押圧手段(D)及び(E)、並びにマンドレル(B)が一緒になって、ダイス(A)の円筒形部分(4)の内周面に沿って押圧手段(D)による押圧方向に移動し得ることを特徴とする装置である。
That is, the present invention
(1) A die (A) having a cylindrical hole (1) extending in the axial direction, wherein the hole (1) is a cylindrical part (2) extending from the opening (O), followed by a reduced diameter. Part (3), followed by a cylindrical part (4) having a smaller diameter,
A cylindrical mandrel (B) having an outer diameter smaller than the diameter of the cylindrical part (4) and having a helical gear forming tooth mold (5) on the outer peripheral surface, wherein the mandrel is a die (A) In a cylindrical cavity (1) of
An annular gap (C) formed between the die (A) and the mandrel (B), where an annular gear blank (W) is disposed in the gap, and the annular gap (C) Means (D) for pressing the gear material (W) to be arranged along the axial direction from the opening toward the inside.
A cylindrical part (4) having a smaller diameter of the die (A) and a helical part of the mandrel (B) through the reduced diameter part (3) through the annular gear material (W) by the pressing means (D) In the gear manufacturing apparatus that forms a helical gear on the inner peripheral surface of the gear blank (W) by being pushed into a gap formed by the portion provided with the gear forming tooth mold (5), an annular gear is formed by the pressing means (D). When the material (W) is pushed into the gap, the gear material (W) can be pressed from the other end of the gear material (W) toward the opening in the direction opposite to the pressing direction by the pressing means (D). Further comprising means (E) and pressing the annular gear material (W) by the pressing means (D) and (E), the gear material (W), the pressing means (D) and (E), and the mandrel ( B) together, the cylindrical part of the die (A) (4) It is a device which is characterized in that can be moved in the pressing direction by the pressing means (D) along an inner circumferential surface.
好ましい態様として、
(2)押圧手段(D)により歯車素材(W)に加える圧力に対する押圧手段(E)により歯車素材(W)に加える圧力の比が、0.1以上1.00未満であるところの上記(1)記載の装置、
(3)押圧手段(D)により歯車素材(W)に加える圧力に対する押圧手段(E)により歯車素材(W)に加える圧力の比が、0.13以上1.00未満であるところの上記(1)記載の装置、
(4)押圧手段(D)により歯車素材(W)に加える圧力に対する押圧手段(E)により歯車素材(W)に加える圧力の比が、0.2〜0.3であるところの上記(1)記載の装置、
(5)形成されるヘリカルギアのねじれ角が15〜40度であるところの上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の装置、
(6)形成されるヘリカルギアのねじれ角が20〜40度であるところの上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の装置、
(7)形成されるヘリカルギアのねじれ角が20〜30度であるところの上記(1)〜(4)のいずれか一つに記載の装置、
(8)縮径部(3)の傾斜角(θ)が、20〜30度であるところの上記(1)〜(7)のいずれか一つに記載の装置
を挙げることができる。
As a preferred embodiment,
(2) The ratio of the pressure applied to the gear blank (W) by the pressing means (E) to the pressure applied to the gear blank (W) by the pressing means (D) is 0.1 or more and less than 1.00 ( 1) a device according to
(3) The ratio of the pressure applied to the gear material (W) by the pressing means (E) to the pressure applied to the gear material (W) by the pressing means (D) is 0.13 or more and less than 1.00 ( 1) a device according to
(4) The above (1), wherein the ratio of the pressure applied to the gear material (W) by the pressing means (E) to the pressure applied to the gear material (W) by the pressing means (D) is 0.2 to 0.3. ) The device described,
(5) The device according to any one of (1) to (4), wherein the helical gear formed has a twist angle of 15 to 40 degrees,
(6) The device according to any one of (1) to (4) above, wherein the helical angle of the formed helical gear is 20 to 40 degrees,
(7) The device according to any one of (1) to (4) above, wherein the helical gear formed has a twist angle of 20 to 30 degrees.
(8) The apparatus as described in any one of (1) to (7) above, wherein the inclination angle (θ) of the reduced diameter portion (3) is 20 to 30 degrees.
本発明はまた、
(9)軸方向に伸びる円筒形空孔(1)を有するダイス(A)、ここで、該空孔(1)は、開口部(O)から伸びる円筒形部分(2)、それに続く縮径部(3)、及びそれに続くより小さい直径を有する円筒形部分(4)を備える、と、上記円筒形部分(4)の直径より小さい外径を有し、かつ外周面にヘリカルギア成形歯型(5)を備える円筒形のマンドレル(B)とを用意し、該マンドレル(B)をダイス(A)の円筒形空孔(1)内に同軸的に配置して、ダイス(A)とマンドレル(B)との間に環状の空隙(C)を形成せしめ、該環状の空隙(C)に環状の歯車素材(W)を配置し、次いで、歯車素材(W)を開口部から内部に向って軸方向に沿って押圧して、歯車素材(W)を、縮径部(3)を経て、ダイス(A)のより小さい直径を有する円筒形部分(4)とマンドレル(B)のヘリカルギア成形歯型(5)を備える部分とにより形成される間隙に押し込んで、歯車素材(W)の内周面にヘリカルギアを形成する歯車の製造方法において、環状の歯車素材(W)を上記間隙に押し込む際に、歯車素材(W)を、上記押圧方向とは反対方向に、歯車素材(W)の他端から開口部に向かって押圧しつつ、歯車素材(W)をダイス(A)の円筒形部分(4)の内周面に沿って内部に向って移動して、歯車素材(W)の内周面にヘリカルギアを形成することを特徴とする方法である。
The present invention also provides
(9) A die (A) having a cylindrical hole (1) extending in the axial direction, where the hole (1) is a cylindrical part (2) extending from the opening (O), followed by a reduced diameter. A cylindrical portion (4) having a smaller diameter after the portion (3), and having an outer diameter smaller than the diameter of the cylindrical portion (4), and a helical gear molding tooth mold on the outer peripheral surface A cylindrical mandrel (B) having (5) is prepared, the mandrel (B) is coaxially disposed in the cylindrical hole (1) of the die (A), and the die (A) and the mandrel are arranged. (B), an annular gap (C) is formed, and an annular gear blank (W) is arranged in the annular gap (C), and then the gear blank (W) is directed from the opening to the inside. And press along the axial direction to move the gear blank (W) through the reduced diameter portion (3) and the smaller diameter of the die (A). The helical gear is formed on the inner peripheral surface of the gear blank (W) by being pushed into a gap formed by the cylindrical portion (4) having a portion and the portion of the mandrel (B) having the helical gear forming tooth mold (5). In the gear manufacturing method, when the annular gear material (W) is pushed into the gap, the gear material (W) is moved in the direction opposite to the pressing direction from the other end of the gear material (W) toward the opening. The gear blank (W) is moved inward along the inner circumferential surface of the cylindrical portion (4) of the die (A) while pressing the helical gear, and the helical gear is applied to the inner circumferential surface of the gear blank (W). It is a method characterized by forming.
好ましい態様として、
(10)歯車素材(W)を、その他端から開口部に向かって押圧しつつ、歯車素材(W)をダイス(A)の円筒形部分(4)の内周面に沿って内部に向って移動することが、歯車素材(W)、それを両端から押圧している押圧手段(D)及び(E)、並びにマンドレル(B)を一緒に移動することにより実行されるところの上記(9)記載の方法、
(11)歯車素材(W)を開口部から内部に向って軸方向に沿って押圧する圧力に対する上記押圧方向とは反対方向に歯車素材(W)の他端から開口部に向かって押圧する圧力の比が、0.1以上1.00未満であるところの上記(9)又は(10)記載の方法、
(12)歯車素材(W)を開口部から内部に向って軸方向に沿って押圧する圧力に対する上記押圧方向とは反対方向に歯車素材(W)の他端から開口部に向かって押圧する圧力の比が、0.13以上1.00未満であるところの上記(9)又は(10)記載の方法、
(13)歯車素材(W)を開口部から内部に向って軸方向に沿って押圧する圧力に対する上記押圧方向とは反対方向に歯車素材(W)の他端から開口部に向かって押圧する圧力の比が、0.2〜0.3であるところの上記(9)又は(10)記載の方法、
(14)形成されるヘリカルギアのねじれ角が15〜40度であるところの上記(9)〜(13)のいずれか一つに記載の方法、
(15)形成されるヘリカルギアのねじれ角が20〜40度であるところの上記(9)〜(13)のいずれか一つに記載の方法、
(16)形成されるヘリカルギアのねじれ角が20〜30度であるところの上記(9)〜(13)のいずれか一つに記載の方法
を挙げることができる。
As a preferred embodiment,
(10) While pressing the gear blank (W) from the other end toward the opening, the gear blank (W) is directed inward along the inner peripheral surface of the cylindrical portion (4) of the die (A). The above (9), wherein the movement is carried out by moving together the gear blank (W), the pressing means (D) and (E) pressing it from both ends, and the mandrel (B). Described method,
(11) Pressure for pressing the gear blank (W) from the other end of the gear blank (W) toward the opening in the opposite direction to the pressure for pressing the gear blank (W) in the axial direction from the opening toward the inside. The method according to (9) or (10) above, wherein the ratio is from 0.1 to less than 1.00,
(12) Pressure for pressing the gear blank (W) from the other end of the gear blank (W) toward the opening in a direction opposite to the pressing direction with respect to the pressure pressing the gear blank (W) inward along the axial direction from the opening. The ratio according to (9) or (10), wherein the ratio is 0.13 or more and less than 1.00,
(13) Pressure for pressing the gear blank (W) from the other end of the gear blank (W) toward the opening in a direction opposite to the pressing direction with respect to the pressure pressing the gear blank (W) from the opening toward the inside along the axial direction. The method according to (9) or (10) above, wherein the ratio is from 0.2 to 0.3,
(14) The method according to any one of (9) to (13), wherein the helical gear formed has a twist angle of 15 to 40 degrees.
(15) The method according to any one of (9) to (13) above, wherein the helical angle of the formed helical gear is 20 to 40 degrees.
(16) The method as described in any one of (9) to (13) above, wherein the helical gear formed has a twist angle of 20 to 30 degrees.
本発明の装置及び方法によれば、著しく良好な歯形精度を有するヘリカルギアを環状の歯車素材の内周面全体に亘って形成し得る。とりわけ、形成されるヘリカルギアのねじれ角が大きいものであっても、著しく良好な歯形精度を得ることができる。従って、歯車を製造するに際に、その材料歩留まりを著しく高めることができ、著しく良好な歯形精度を有するヘリカルギア製品を極めて安価に製造することができる。一方、本発明の装置及び方法によれば、例えば、内歯としてヘリカルギアを有し、外歯として平歯を有する内外歯車を製造するには、内歯成形後に外歯を機械加工等により成形する必要がある。しかし、本発明においては、内歯ヘリカルギアは著しく良好な歯形精度を有すると共に、著しく高い歩留で製造することができる故に、例えば、特許文献3及び4に記載されたような内外歯車を同時に形成する装置及び方法により製造された内外歯車に比べても、本発明により製造された内外歯車は、著しく優れておりかつ安価である。
According to the apparatus and method of the present invention, a helical gear having remarkably good tooth profile accuracy can be formed over the entire inner peripheral surface of the annular gear material. In particular, even if the helical gear to be formed has a large torsion angle, extremely good tooth profile accuracy can be obtained. Therefore, when manufacturing a gear, the material yield can be remarkably increased, and a helical gear product having remarkably good tooth profile accuracy can be manufactured at a very low cost. On the other hand, according to the apparatus and method of the present invention, for example, to produce an internal / external gear having a helical gear as an internal tooth and a flat tooth as an external tooth, the external tooth is formed by machining or the like after the internal tooth is formed. There is a need to. However, in the present invention, the internal helical gear has a remarkably good tooth profile accuracy and can be manufactured with a remarkably high yield. Therefore, for example, the internal and external gears described in
本発明の歯車の製造装置の好ましい一実施態様を図面に基づいて説明する。図1は本発明の歯車の製造装置の垂直断面図を示す。図1において、ダイス(A)は下部プレート(11)上に設置されており、ダイス(A)の中央に軸方向(図1の垂直方向)に伸びる円筒形空孔(1)を有している。該円筒形空孔(1)は、その開口部(O)から伸びる円筒形部分(2)を有し、次いで、該円筒形部分(2)から続く、縮径部(3)を有し、次いで、該縮径部(3)から続く、円筒形部分(2)の直径より小さい直径を有する円筒形部分(4)を備えている。円筒形空孔(1)は、円筒形部分(2)と円筒形部分(4)との接続部分、即ち、縮径部(3)で縮径、即ち、内径が小さくされている。縮径部(3)は、環状の歯車素材(W)(図1中に点線で示されている)を、開口部(O)から内部(図1の垂直下方向)に向って押圧して、ダイス(A)のより小さい直径を有する円筒形部分(4)とマンドレル(B)のヘリカルギア成形歯型(5)を備える部分とにより形成される間隙に押し込むことができるところの、図2に示される傾斜角(θ)を有している。傾斜角(θ)は好ましくは20〜30度である。ダイス(A)は、ダイ押さえプレート(12)及びダイハウジング(13)により下部プレート(11)に固定されている。 A preferred embodiment of the gear manufacturing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a vertical sectional view of a gear manufacturing apparatus according to the present invention. In FIG. 1, the die (A) is installed on the lower plate (11), and has a cylindrical hole (1) extending in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) in the center of the die (A). Yes. The cylindrical hole (1) has a cylindrical portion (2) extending from its opening (O) and then has a reduced diameter portion (3) continuing from the cylindrical portion (2); Next, a cylindrical portion (4) having a diameter smaller than the diameter of the cylindrical portion (2) continues from the reduced diameter portion (3). The cylindrical hole (1) has a reduced diameter, that is, an inner diameter, at a connecting portion between the cylindrical portion (2) and the cylindrical portion (4), that is, a reduced diameter portion (3). The reduced diameter portion (3) presses an annular gear blank (W) (shown by a dotted line in FIG. 1) from the opening (O) toward the inside (vertically downward in FIG. 1). 2 can be pushed into the gap formed by the cylindrical part (4) having a smaller diameter of the die (A) and the part of the mandrel (B) with the helical gear forming tooth mold (5). The inclination angle (θ) shown in FIG. The inclination angle (θ) is preferably 20 to 30 degrees. The die (A) is fixed to the lower plate (11) by a die holding plate (12) and a die housing (13).
マンドレル(B)は円筒形であり、ダイス(A)の円筒形部分(4)の直径より小さい外径を有する。図1において、マンドレル(B)は、その外周面の下部に複数のヘリカル歯型から成るヘリカルギア成形歯型(5)を備えている。該ヘリカルギア成形歯型(5)は、所望するヘリカルギアのスペック(例えば、ねじれ角等)に応じて種々変更することができる。マンドレル(B)は、ダイス(A)とは独立して軸方向に上下移動し得る。また、図1においてマンドレル(B)は、ダイス(A)の円筒形空孔(1)内に、円筒形空孔(1)と同軸的に配置し得るようにダイス(A)の上方に位置されている。マンドレル(B)は、マンドレルホルダー(14)及び上部ハウジング(15)を介して上部プレート(16)に接続されている。 The mandrel (B) is cylindrical and has an outer diameter that is smaller than the diameter of the cylindrical portion (4) of the die (A). In FIG. 1, the mandrel (B) is provided with a helical gear forming tooth mold (5) composed of a plurality of helical tooth molds at the lower part of the outer peripheral surface thereof. The helical gear shaping tooth mold (5) can be variously changed according to the desired helical gear specifications (for example, helix angle). The mandrel (B) can move up and down in the axial direction independently of the dice (A). In FIG. 1, the mandrel (B) is positioned above the die (A) so that it can be arranged coaxially with the cylindrical hole (1) in the cylindrical hole (1) of the die (A). Has been. The mandrel (B) is connected to the upper plate (16) via the mandrel holder (14) and the upper housing (15).
図1において、環状の歯車素材(W)を、開口部(O)から内部(図1の垂直下方向)に向って軸方向に沿って押圧する環状の押圧手段(成形パンチ)(D)が、マンドレル(B)に備えられているヘリカルギア成形歯型(5)の上方の外周面を取り囲んで設けられている。該押圧手段(D)の内径はマンドレル(B)の外径と略同一であり、かつ外径はダイス(A)の開口部(O)から伸びる円筒形部分(2)の内径に略同一である。押圧手段(D)は、第一上部ノックアウトピン(P1)を介して、第二上部ノックアウトピン(P2)に接続されている。押圧手段(D)、それに付随する第一上部ノックアウトピン(P1)及び第二上部ノックアウトピン(P2)と、マンドレル(B)、それに付随するマンドレルホルダー(14)、上部ハウジング(15)及び上部プレート(16)とは、夫々、独立して形成されている。押圧手段(D)及びそれに付随する部分とマンドレル(B)及びそれに付随する部分との間には上部スペーサー(18)が存在する。押圧手段(D)により、環状の歯車素材(W)に加えられる圧力は、歯車素材(W)の寸法及び製造されるヘリカルギアのスペック、装置の規模及び形状等、並びに下記の押圧手段(E)により加えられる圧力等に依存して変化するが、通常、ギア成形時の歯車素材(W)の軸方向下向き(図1の垂直下方向)への移動速度が1〜5mm/秒程度になるように設定される。このように押圧手段(D)により加えられる圧力は一義的に特定することは困難であるが、およそ200〜500トン程度である。該圧力が小さ過ぎると、歯車素材(W)を、ダイス(A)のより小さい直径を有する円筒形部分(4)とマンドレル(B)のヘリカルギア成形歯型(5)を備える部分とにより形成される間隙に十分に押し込むことができず、該圧力が大き過ぎると、顕著な効果も得られず、過度の圧力により装置スペックが過大となってコスト高を招くばかりである。 In FIG. 1, an annular pressing means (molding punch) (D) for pressing an annular gear material (W) along the axial direction from the opening (O) toward the inside (vertical downward direction in FIG. 1). The upper peripheral surface of the helical gear forming tooth mold (5) provided in the mandrel (B) is provided. The inner diameter of the pressing means (D) is substantially the same as the outer diameter of the mandrel (B), and the outer diameter is substantially the same as the inner diameter of the cylindrical portion (2) extending from the opening (O) of the die (A). is there. The pressing means (D) is connected to the second upper knockout pin (P2) via the first upper knockout pin (P1). Press means (D), first upper knockout pin (P1) and second upper knockout pin (P2) associated therewith, mandrel (B), associated mandrel holder (14), upper housing (15) and upper plate (16) is formed independently. There is an upper spacer (18) between the pressing means (D) and its associated part and the mandrel (B) and its associated part. The pressure applied to the annular gear blank (W) by the pressing means (D) includes the dimensions of the gear blank (W), the specifications of the helical gear to be manufactured, the scale and shape of the device, and the following pressing means (E However, the speed of movement of the gear blank (W) in the axial downward direction (vertically downward in FIG. 1) during gear formation is usually about 1 to 5 mm / second. Is set as follows. Thus, although it is difficult to specify uniquely the pressure applied by a press means (D), it is about 200-500 tons. If the pressure is too small, the gear blank (W) is formed by the cylindrical portion (4) having a smaller diameter of the die (A) and the portion including the helical gear forming tooth die (5) of the mandrel (B). If the pressure cannot be sufficiently pushed into the gap and the pressure is too large, a remarkable effect cannot be obtained, and the device specification becomes excessive due to excessive pressure, resulting in high costs.
図1の状態において、上部プレート(16)及び第二上部ノックアウトピン(P2)を軸方向(図1の垂直方向)に上下させることにより、マンドレル(B)及び押圧手段(D)をそのままの状態で一緒に軸方向に上下させることができる。また、上部プレート(16)を軸方向上方に移動させ、同時に第一上部ノックアウトピン(P1)及び第二上部ノックアウトピン(P2)を下方に移動させことにより、マンドレル(B)を上方に、押圧手段(D)を下方に、夫々、独立して移動させることもできる。 In the state of FIG. 1, the upper plate (16) and the second upper knockout pin (P2) are moved up and down in the axial direction (vertical direction in FIG. 1) to leave the mandrel (B) and the pressing means (D) as they are. Can be moved up and down together in the axial direction. Also, the upper plate (16) is moved upward in the axial direction, and at the same time, the first upper knockout pin (P1) and the second upper knockout pin (P2) are moved downward to push the mandrel (B) upward. The means (D) can be moved independently downward.
図1において、環状の歯車素材(W)を、押圧手段(D)による押圧方向とは反対方向(図1の垂直上方向)に、歯車素材(W)の他端から押圧し得る押圧手段(背圧リング)(E)が、ダイス(A)のより小さい直径を有する円筒形部分(4)の内周面に沿って環状に設けられている。押圧手段(E)の外径は、ダイス(A)の円筒形部分(4)の内径に略同一であり、かつ内径は、マンドレル(B)の外径と略同一である。押圧手段(E)により歯車素材(W)に加えられる圧力は、押圧手段(D)により加えられる圧力より小さい。押圧手段(D)により歯車素材(W)に加える圧力に対する押圧手段(E)により歯車素材(W)に加える圧力の比の下限は、好ましくは0.1、より好ましくは0.13、更に好ましくは0.14、特に好ましくは0.2である。上限は、1.00未満であれば特に制限はないが、好ましくは0.8、より好ましくは0.3である。上記下限未満では、歯車素材(W)の下側端部において素材が下方に流れる現象、いわゆる「だれ」を十分に防止することができない。圧力比が大き過ぎると、必要な成形圧が増加し、プレス装置の容量が大きくなってコスト高を招く。 In FIG. 1, a pressing means that can press an annular gear material (W) from the other end of the gear material (W) in a direction opposite to the pressing direction by the pressing means (D) (vertically upward direction in FIG. 1). A back pressure ring (E) is annularly provided along the inner peripheral surface of the cylindrical part (4) having a smaller diameter of the die (A). The outer diameter of the pressing means (E) is substantially the same as the inner diameter of the cylindrical portion (4) of the die (A), and the inner diameter is substantially the same as the outer diameter of the mandrel (B). The pressure applied to the gear blank (W) by the pressing means (E) is smaller than the pressure applied by the pressing means (D). The lower limit of the ratio of the pressure applied to the gear blank (W) by the pressing means (E) to the pressure applied to the gear blank (W) by the pressing means (D) is preferably 0.1, more preferably 0.13, and even more preferably. Is 0.14, particularly preferably 0.2. The upper limit is not particularly limited as long as it is less than 1.00, but is preferably 0.8, more preferably 0.3. If it is less than the lower limit, the phenomenon that the material flows downward at the lower end of the gear material (W), that is, so-called “sag” cannot be sufficiently prevented. When the pressure ratio is too large, the required molding pressure increases, and the capacity of the press device increases, resulting in high costs.
押圧手段(E)は、下部ノックアウトピン(17)を介して図12に示されている油圧回路(F)に接続されている。該油圧回路(F)は、押圧手段(E)により環状の歯車素材(W)に加える圧力を、押圧手段(D)により加える圧力未満に制御し得、かつ両者の押圧手段により加えられる圧力の差を略一定に保持しつつ、環状の歯車素材(W)の軸方向下向き(図1の垂直下方向)への移動速度を略一定に制御し得る。即ち、押圧手段(D)により環状の歯車素材(W)を、縮径部(3)を経て、ダイス(A)のより小さい直径を有する円筒形部分(4)とマンドレル(B)のヘリカルギア成形歯型(5)を備える部分とにより形成される間隙に押し込んで、歯車素材(W)の内周面にヘリカルギアを形成する際に、環状の歯車素材(W)、該歯車素材(W)を上下から押圧している押圧手段(D)及び(E)、並びにマンドレル(B)を一緒に、ダイス(A)の円筒形部分(4)の内周面に沿って軸方向下向きに移動し得、かつその移動速度を制御し得る。上記のダイス(A)、マンドレル(B)並びに押圧手段(D)及び(E)の各部分の寸法は、製造される歯車の寸法、即ち、環状の歯車素材(W)の寸法に依存して、適宜、変更することができる。 The pressing means (E) is connected to the hydraulic circuit (F) shown in FIG. 12 via the lower knockout pin (17). The hydraulic circuit (F) can control the pressure applied to the annular gear blank (W) by the pressing means (E) to be less than the pressure applied by the pressing means (D), and the pressure applied by both pressing means. While maintaining the difference substantially constant, the moving speed of the annular gear blank (W) in the axial downward direction (vertical downward direction in FIG. 1) can be controlled to be substantially constant. That is, the annular gear material (W) is pressed by the pressing means (D), the reduced diameter portion (3), and the cylindrical portion (4) having a smaller diameter of the die (A) and the helical gear of the mandrel (B). When the helical gear is formed on the inner peripheral surface of the gear blank (W) by being pushed into the gap formed by the portion having the molded tooth mold (5), the annular gear blank (W), the gear blank (W ) Pressing means (D) and (E) pressing from above and below, and the mandrel (B) are moved axially downward along the inner peripheral surface of the cylindrical portion (4) of the die (A). And its movement speed can be controlled. The dimensions of the dice (A), mandrel (B) and pressing means (D) and (E) depend on the dimensions of the gear to be manufactured, that is, the dimensions of the annular gear blank (W). It can be changed as appropriate.
次に、図1に示した歯車の製造装置による歯車の製造方法について説明する。マンドレル(B)をダイス(A)の円筒形空孔(1)内に同軸的に配置すると、ダイス(A)の円筒形空孔(1)の内周面とマンドレル(B)の外周面との間に環状の空隙(C)が形成される。該環状の空隙(C)には、環状の歯車素材(W)が配置される。好ましくは、環状の歯車素材(W)の内径はマンドレル(B)の外径より僅かに大きく、かつ外径はダイス(A)の円筒形部分(2)の内径より僅かに小さい。図1に示されているように、マンドレル(B)がダイス(A)の上方に位置する状態において、環状の歯車素材(W)は環状の空隙(C)に据え付けられる。図2に示されているように、配置された歯車素材(W)の下端は、ダイス(A)の縮径部(3)により支持されている。次に、マンドレル(B)及び押圧手段(D)を一緒に軸方向下向き(図1の垂直下方向)に移動する。該移動は、上部プレート(16)及び第二上部ノックアウトピン(P2)を、押圧手段(図示されていない)を使用して軸方向下向きに一緒に押圧することにより、該上部プレート(16)に上部ハウジング(15)及びマンドレルホルダー(14)を介して固定されているマンドレル(B)が軸方向下向きに移動し、同時に、マンドレルホルダー(14)の下面に当接して設置されている押圧手段(D)が、マンドレルホルダー(14)に押圧されて、マンドレル(B)と一緒になって軸方向下向きに移動することにより達成される。そして、図3(成形開始時)に示されているように、歯車素材(W)の上面に押圧手段(D)が当接し、かつ歯車素材(W)の内面がマンドレル(B)の外周面に存在するヘリカルギア成形歯型(5)と向かい合うように配置される。この状態で、マンドレル(B)及び押圧手段(D)を軸方向下向きに更に移動すると、ダイス(A)の縮径部(3)により支持されている歯車素材(W)の下部は、軸方向下向きの移動を阻止されてマンドレル(B)方向に塑性変形を開始する。更に、マンドレル(B)及び押圧手段(D)を軸方向下向きに移動すると、図4(成形途中)に示されているように、歯車素材(W)の下面は、押圧手段(E)に当接して、押圧手段(D)による軸方向下向きの圧力未満の圧力で軸方向上向きの押圧を受け始めると共に、歯車素材(W)の下部が、マンドレル(B)の外周面に存在するヘリカルギア成形歯型(5)内に進入し始める。更に、上部プレートを押圧して、マンドレル(B)及び押圧手段(D)を軸方向下向きに移動し続けると、歯車素材(W)は、押圧手段(E)により、押圧手段(D)による軸方向下向きの圧力未満の、軸方向上向きの圧力を受けながら、マンドレル(B)と一緒になって軸方向下向きに移動して、図5(成形完了時)に示されているように、歯車素材(W)の内面側の全てが、マンドレル(B)外周面に存在するヘリカルギア成形歯型(5)内に進入して、歯車素材(W)の内周面にヘリカルギアが形成される。歯車素材(W)の内周面にヘリカルギアが形成された後、上部プレート(16)による軸方向下向きへの押圧を停止する。 Next, a gear manufacturing method using the gear manufacturing apparatus shown in FIG. 1 will be described. When the mandrel (B) is coaxially disposed in the cylindrical hole (1) of the die (A), the inner peripheral surface of the cylindrical hole (1) of the die (A) and the outer peripheral surface of the mandrel (B) An annular gap (C) is formed between the two. An annular gear material (W) is disposed in the annular gap (C). Preferably, the inner diameter of the annular gear blank (W) is slightly larger than the outer diameter of the mandrel (B), and the outer diameter is slightly smaller than the inner diameter of the cylindrical portion (2) of the die (A). As shown in FIG. 1, in the state where the mandrel (B) is positioned above the die (A), the annular gear blank (W) is installed in the annular gap (C). As shown in FIG. 2, the lower end of the disposed gear blank (W) is supported by the reduced diameter portion (3) of the die (A). Next, the mandrel (B) and the pressing means (D) are moved together axially downward (vertically downward in FIG. 1). The movement is applied to the upper plate (16) by pressing the upper plate (16) and the second upper knockout pin (P2) together axially downward using a pressing means (not shown). The mandrel (B) fixed via the upper housing (15) and the mandrel holder (14) moves downward in the axial direction, and at the same time, pressing means (abutting on the lower surface of the mandrel holder (14)) D) is achieved by being pressed against the mandrel holder (14) and moving axially downward together with the mandrel (B). As shown in FIG. 3 (at the start of molding), the pressing means (D) is in contact with the upper surface of the gear material (W), and the inner surface of the gear material (W) is the outer peripheral surface of the mandrel (B). It arrange | positions so that it may oppose with the helical gear shaping | molding tooth type | mold (5) which exists in (3). In this state, when the mandrel (B) and the pressing means (D) are further moved downward in the axial direction, the lower part of the gear blank (W) supported by the reduced diameter portion (3) of the die (A) The downward movement is prevented and plastic deformation starts in the mandrel (B) direction. Further, when the mandrel (B) and the pressing means (D) are moved downward in the axial direction, the lower surface of the gear blank (W) contacts the pressing means (E) as shown in FIG. In contact with the pressing means (D), the helical gear is formed so as to start receiving axially upward pressure with a pressure less than the axially downward pressure, and the lower part of the gear material (W) is present on the outer peripheral surface of the mandrel (B). It begins to enter the tooth mold (5). Further, when the upper plate is pressed and the mandrel (B) and the pressing means (D) continue to move downward in the axial direction, the gear blank (W) is moved by the pressing means (E) to the shaft by the pressing means (D). As shown in FIG. 5 (on completion of molding), the gear blank is moved along with the mandrel (B) while receiving an axial upward pressure less than the downward pressure in the axial direction. All of the inner surface side of (W) enters the helical gear forming tooth mold (5) existing on the outer peripheral surface of the mandrel (B), and a helical gear is formed on the inner peripheral surface of the gear blank (W). After the helical gear is formed on the inner peripheral surface of the gear blank (W), the downward pressing in the axial direction by the upper plate (16) is stopped.
次いで、成形後の環状の歯車素材(W)を装置から取り外す。歯車素材(W)の成形が完了すると、まず、マンドレル(B)、押圧手段(D)及び歯車素材(W)が、そのままの状態で、歯車素材(W)をマンドレル(B)から取り外すための所定の位置まで引き上げられる。次いで、図6に示されているように、押圧手段(E)が軸方向上向きに移動されて、歯車素材(W)の下面に当接して歯車素材(W)を支える。この状態で、押圧手段(D)を固定して、マンドレル(B)のみを上方に引き上げると、環状の歯車素材(W)が、マンドレル(B)の外周面に形成されているヘリカル歯型に沿って回転して相対的に下降して、図7に示されているように、歯車素材(W)がマンドレル(B)から取り外され1サイクルを完了する。 Next, the formed annular gear blank (W) is removed from the apparatus. When the formation of the gear blank (W) is completed, first, the mandrel (B), the pressing means (D), and the gear blank (W) are left as they are to remove the gear blank (W) from the mandrel (B). It is pulled up to a predetermined position. Next, as shown in FIG. 6, the pressing means (E) is moved upward in the axial direction, and abuts against the lower surface of the gear material (W) to support the gear material (W). In this state, when the pressing means (D) is fixed and only the mandrel (B) is pulled upward, the annular gear material (W) becomes a helical tooth shape formed on the outer peripheral surface of the mandrel (B). As shown in FIG. 7, the gear blank (W) is removed from the mandrel (B) to complete one cycle.
図12は、本発明で用いられる基本的な油圧回路の概略図である。以下、これに基づいて、図1に示されている本発明の装置と該油圧回路との関係を説明する。下部ノックアウトピン(17)に当接しているピストンロッド(21)は、主ポンプ(24)及び切替弁(26)により昇降可能に制御される。歯車の成形を開始する前は、ピストンロッド(21)の所定位置(歯車成形開始前の歯車素材(W)セット位置に対応する位置)にて、主ポンプ(24)側の切替弁(26)のスプールが中立位置にされている(図12に示す状態)。一方、補助ポンプ(30)側の切替弁(27)のスプールは連通位置にされている(図12に示す状態)。圧力制御弁(28)のばね圧力は所定の背圧となるように事前に調整されている。また、流量制御弁(29)は所定の流量となるように絞り量が事前に設定されている。この状態で、歯車素材(W)の押圧手段(D)による上方からの押圧が開始すると、圧力制御弁(28)により背圧が一定に保持されつつピストンロッド(21)が下降し、歯車素材(W)の成形が完了する。歯車素材(W)の成形が完了すると、マンドレル(B)、押圧手段(D)及び歯車素材(W)は、そのままの状態で、歯車素材(W)をマンドレル(B)から取り外すための位置まで引き上げられる。歯車素材(W)が取り外し位置まで引き上げられると、主ポンプ側の切替弁(26)のスプールが中立位置から上昇位置に切替えられると共に、補助ポンプ側の切替弁(27)のスプール位置が連通位置から遮断位置に切替えられ、ピストンロッド(21)は所定位置(歯車素材(W)の取り外し位置に対応する位置)まで上昇し、主ポンプ側の切替弁(26)のスプールが上昇位置から中立位置に切替えられ、ピストンロッド(21)の上昇が停止する。これにより、押圧手段(E)が歯車素材(W)の下面に当接して歯車素材(W)を支える。この状態にて、上記の[0020]段落にて説明したように、マンドレル(B)のみを上方に引き上げることにより、歯車素材(W)がマンドレル(B)から取り外される。その後、主ポンプ側切替弁(26)のスプールが中立位置から下降位置に切替えられ、ピストンロッド(21)は下降する。ピストンロッド(21)が所定位置(歯車成形開始前の歯車素材(W)セット位置に対応する位置)まで下降したら、主ポンプ側切替弁(26)のスプールが下降位置から中立位置に切替えられ、ピストンロッド(21)が停止する。そして、補助ポンプ側切替弁(27)のスプールが遮断位置から連通位置に切替えられ、歯車素材(W)のセット及び成形準備が完了する。 FIG. 12 is a schematic diagram of a basic hydraulic circuit used in the present invention. Hereinafter, based on this, the relationship between the apparatus of the present invention shown in FIG. 1 and the hydraulic circuit will be described. The piston rod (21) in contact with the lower knockout pin (17) is controlled by the main pump (24) and the switching valve (26) so that it can be raised and lowered. Before starting the gear shaping, the switching valve (26) on the main pump (24) side at a predetermined position of the piston rod (21) (a position corresponding to the gear material (W) set position before the gear shaping start). Is set to the neutral position (the state shown in FIG. 12). On the other hand, the spool of the switching valve (27) on the auxiliary pump (30) side is in the communication position (the state shown in FIG. 12). The spring pressure of the pressure control valve (28) is adjusted in advance so as to be a predetermined back pressure. In addition, the throttle amount of the flow control valve (29) is set in advance so that a predetermined flow rate is obtained. In this state, when pressing of the gear material (W) from above by the pressing means (D) starts, the piston rod (21) descends while the back pressure is held constant by the pressure control valve (28), and the gear material Molding of (W) is completed. When the formation of the gear blank (W) is completed, the mandrel (B), the pressing means (D), and the gear blank (W) remain as they are until they are removed from the mandrel (B). Be raised. When the gear material (W) is pulled up to the removal position, the spool of the switching valve (26) on the main pump side is switched from the neutral position to the rising position, and the spool position of the switching valve (27) on the auxiliary pump side is changed to the communication position. The piston rod (21) is raised to a predetermined position (a position corresponding to the removal position of the gear blank (W)), and the spool of the switching valve (26) on the main pump side is moved from the raised position to the neutral position. And the ascent of the piston rod (21) stops. Thus, the pressing means (E) contacts the lower surface of the gear material (W) to support the gear material (W). In this state, as described in the paragraph [0020] above, the gear blank (W) is removed from the mandrel (B) by pulling only the mandrel (B) upward. Thereafter, the spool of the main pump side switching valve (26) is switched from the neutral position to the lowered position, and the piston rod (21) is lowered. When the piston rod (21) is lowered to a predetermined position (a position corresponding to the gear material (W) set position before the gear forming start), the spool of the main pump side switching valve (26) is switched from the lowered position to the neutral position, The piston rod (21) stops. Then, the spool of the auxiliary pump side switching valve (27) is switched from the shut-off position to the communication position, and the setting of the gear material (W) and the preparation for molding are completed.
上記のようにして、環状の歯車素材(W)の内面にヘリカルギアを形成することができる。このようにして得られた内面にヘリカルギアを有する環状の歯車素材(W)は、必要に応じて所定の寸法に切断される。また、例えば、外周面にストレートギアを有する内外歯車を製造するためには、その外周面に機械加工によりストレートギアを形成することができる。本発明により製造されるヘリカルギアのねじれ角には特に制限はなく、小さいものから大きいものまでその角度を問わない。好ましくは15〜40度、より好ましくは20〜40度、更に好ましくは20〜30度である。 As described above, the helical gear can be formed on the inner surface of the annular gear material (W). The annular gear blank (W) having the helical gear on the inner surface thus obtained is cut into a predetermined dimension as necessary. For example, in order to manufacture an internal / external gear having a straight gear on the outer peripheral surface, the straight gear can be formed on the outer peripheral surface by machining. There is no restriction | limiting in particular in the helix angle of the helical gear manufactured by this invention, The angle is not ask | required from a small thing to a big thing. Preferably it is 15-40 degrees, More preferably, it is 20-40 degrees, More preferably, it is 20-30 degrees.
以下、実施例において本発明を更に詳細に説明するが、本発明は該実施例により限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by this Example.
実施例及び比較例において使用した歯車製造装置及び環状の歯車素材は、下記の通りである。 The gear manufacturing apparatus and the annular gear material used in the examples and comparative examples are as follows.
<装置>
使用した歯車製造装置は、図1に示したものである。主要部分の寸法は下記の通りである。
ダイス(A)の円筒形部分(2)の直径:149.2mm
ダイス(A)の円筒形部分(4)の直径:138.0mm
マンドレル(B)の外径:125.0mm
環状の空隙(C)の幅:24.2mm
縮径部(3)の傾斜角(θ):25度
<Device>
The gear manufacturing apparatus used is the one shown in FIG. The dimensions of the main part are as follows.
Diameter of the cylindrical part (2) of the die (A): 149.2mm
Diameter of cylindrical part (4) of die (A): 138.0 mm
Outer diameter of mandrel (B): 125.0mm
Width of annular gap (C): 24.2 mm
Angle of inclination (θ) of reduced diameter portion (3): 25 degrees
<環状の歯車素材(W)>
形状:外径:149.0mm、内径:125.0mm、長さ:36.0mm
材質:クロム合金鋼SCr420H−SA材
潤滑用表面処理として、ボンデ処理に加えて石鹸処理を施した。
<Annular gear material (W)>
Shape: outer diameter: 149.0 mm, inner diameter: 125.0 mm, length: 36.0 mm
Material: As a surface treatment for lubricating chromium alloy steel SCr420H-SA material, soap treatment was performed in addition to bond treatment.
(実施例1)
図1に示した装置の環状の空隙(C)に、上記環状の歯車素材(W)を配置して冷間鍛造を実施し、表1に示すスペックを有する内歯ヘリカルギアを製造した。該操作を10個の環状の歯車素材(W)に対して繰り返した。上記の全ての操作において、押圧手段(E)により加えられた圧力(背圧)は50tonであり、押圧手段(D)により加えられた圧力は358tonであった(押圧手段(E)により加えられた圧力/押圧手段(D)により加えられた圧力=0.14)。また、環状の歯車素材(W)の軸方向下向きへの移動速度は3mm/秒であった。
Example 1
The annular gear blank (W) was placed in the annular gap (C) of the apparatus shown in FIG. 1, and cold forging was performed to produce an internal helical gear having the specifications shown in Table 1. This operation was repeated for 10 annular gear blanks (W). In all the above operations, the pressure (back pressure) applied by the pressing means (E) was 50 tons, and the pressure applied by the pressing means (D) was 358 tons (applied by the pressing means (E)). Pressure / pressure applied by pressing means (D) = 0.14). Further, the moving speed of the annular gear material (W) in the axial downward direction was 3 mm / second.
上記のようにして製造された10個の内歯ヘリカルギアについて、JIS B1702に準拠して、単一ピッチ誤差(左、右)、累積ピッチ誤差(左、右)、歯溝の振れ誤差、最大歯形誤差(左、右)及び最大歯筋誤差(左、右)を測定して、JIS歯車精度等級を求めた。結果を図8に示した。各等級は10個の内歯ヘリカルギアの平均値から求めたものである。 For the 10 internal helical gears manufactured as described above, according to JIS B1702, single pitch error (left, right), cumulative pitch error (left, right), tooth gap runout error, maximum The tooth profile error (left, right) and the maximum tooth trace error (left, right) were measured to determine the JIS gear accuracy grade. The results are shown in FIG. Each grade is obtained from an average value of 10 internal helical gears.
(実施例2)
押圧手段(E)により加えられた圧力(背圧)が100tonであり、押圧手段(D)により加えられた圧力が421tonであった(押圧手段(E)により加えられた圧力/押圧手段(D)により加えられた圧力=0.23)こと以外は、実施例1と同一に実施した。結果を図9に示した。
(Example 2)
The pressure applied by the pressing means (E) (back pressure) was 100 tons, and the pressure applied by the pressing means (D) was 421 tons (pressure applied by the pressing means (E) / pressing means (D This was carried out in the same manner as in Example 1 except that the pressure applied by 0.2) was 0.23). The results are shown in FIG.
(比較例1)
比較例1は従来法である特許文献3記載の装置及び方法を使用したものである。即ち、図1の装置において押圧手段(E)により圧力(背圧)を加えず、押圧手段(D)のみにより302tonの圧力を加えて(押圧手段(E)により加えられた圧力/押圧手段(D)により加えられた圧力=0.00)、環状の歯車素材(W)の軸方向下向きへの移動速度を実施例1と同一の3mm/秒としたこと以外は、実施例1と同一に実施して、内歯ヘリカルギアを製造し、各JIS歯車精度等級を求めた。結果を図10示した。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 uses the apparatus and method described in
(比較例2)
押圧手段(E)により加えられた圧力(背圧)が20tonであり、押圧手段(D)により加えられた圧力が323tonであった(押圧手段(E)により加えられた圧力/押圧手段(D)により加えられた圧力=0.06)こと以外は、実施例1と同一に実施した。結果を図11に示した。
(Comparative Example 2)
The pressure (back pressure) applied by the pressing means (E) was 20 tons, and the pressure applied by the pressing means (D) was 323 tons (pressure applied by the pressing means (E) / pressing means (D This was carried out in the same manner as in Example 1, except that the pressure applied by 0.0) was 0.06). The results are shown in FIG.
本発明の歯車製造装置及び歯車製造方法を使用して製造された実施例1及び2の内歯ヘリカルギアは、従来の装置及び方法を使用して製造された比較例1の内歯ヘリカルギアと比較して、単一ピッチ誤差(左、右)、累積ピッチ誤差(左、右)、歯溝の振れ誤差、最大歯形誤差(左、右)、及び最大歯筋誤差(左、右)のいずれにおいても高い精度を有していた。とりわけ、最大歯筋誤差(左、右)に関しては、その効果が顕著であった。また、実施例1及び2の結果から、押圧手段(D)により加える圧力に対する押圧手段(E)により加える圧力の比を大きくすると、歯車精度がより一層高くなることが分かった。一方、比較例2から分かるように、該圧力の比が小さいと、歯車精度は高くならない。 The internal helical gears of Examples 1 and 2 manufactured using the gear manufacturing apparatus and the gear manufacturing method of the present invention are the same as the internal helical gear of Comparative Example 1 manufactured using the conventional apparatus and method. In comparison, single pitch error (left, right), cumulative pitch error (left, right), tooth gap runout error, maximum tooth profile error (left, right), and maximum tooth trace error (left, right) Also had high accuracy. In particular, the effect was remarkable for the maximum tooth trace error (left, right). Further, from the results of Examples 1 and 2, it was found that when the ratio of the pressure applied by the pressing means (E) to the pressure applied by the pressing means (D) is increased, the gear accuracy is further increased. On the other hand, as can be seen from Comparative Example 2, if the pressure ratio is small, the gear accuracy does not increase.
本発明の装置及び方法によれば、著しく良好な歯形精度を有するヘリカルギアを環状の歯車素材の内周面全体に亘って形成し得る。とりわけ、形成されるヘリカルギアのねじれ角が大きいものであっても、著しく良好な歯形精度を得ることができる。従って、本発明の装置及び方法により得られたヘリカルギアを内周面に有する内外歯車は、例えば、自動車のオートマチックトランスミッションのリングギア等に極めて有用である。 According to the apparatus and method of the present invention, a helical gear having remarkably good tooth profile accuracy can be formed over the entire inner peripheral surface of the annular gear material. In particular, even if the helical gear to be formed has a large torsion angle, extremely good tooth profile accuracy can be obtained. Therefore, the internal / external gear having the helical gear on the inner peripheral surface obtained by the apparatus and method of the present invention is extremely useful for, for example, a ring gear of an automatic transmission of an automobile.
A ダイス
B マンドレル
C 環状の空隙
D 歯車素材(W)を、開口部から内部に向って軸方向に沿って押圧する押圧手段
E 歯車素材(W)を、押圧手段(D)による押圧方向とは反対方向に歯車素材(W)の他端から押圧する押圧手段
F 背圧・速度制御装置
O ダイス(A)の開口部
P1 第一上部ノックアウトピン
P2 第二上部ノックアウトピン
W 環状の歯車素材
1 ダイス(A)の円筒形空孔
2 ダイス(A)の開口部(O)から伸びる円筒形部分
3 ダイス(A)の縮径部
4 ダイス(A)のより小さい直径を有する円筒形部分
5 ヘリカルギア成形歯型
11 下部プレート
12 ダイ押さえプレート
13 ダイハウジング
14 マンドレルホルダー
15 上部ハウジング
16 上部プレート
17 下部ノックアウトピン
18 上部スペーサー
21 ピストンロッド
22 シリンダーチューブ
24 主ポンプ
26 主ポンプ側切換弁
27 補助ポンプ側切換弁
28 圧力制御弁
29 流量制御弁
30 補助ポンプ
31 油圧タンク
A Die B Mandrel C Annular gap D Pressing means E for pressing the gear blank (W) from the opening toward the inside along the axial direction What is the pressing direction of the gear blank (W) by the pressing means (D)? Pressing means F for pressing from the other end of the gear blank (W) in the opposite direction Back pressure / speed control device O Opening P1 of the die (A) First upper knockout pin P2 Second upper knockout pin W Annular gear blank 1 Die (A)
Claims (3)
上記円筒形部分(4)の直径より小さい外径を有し、かつ外周面にヘリカルギア成形歯型(5)を備える円筒形のマンドレル(B)、ここで、該マンドレルは、ダイス(A)の円筒形空孔(1)内に同軸的に配置され得る、
ダイス(A)とマンドレル(B)との間に形成される環状の空隙(C)、ここで、該空隙には環状の歯車素材(W)が配置される、及び
環状の空隙(C)に配置される歯車素材(W)を、開口部から内部に向って軸方向に沿って押圧する手段(D)
を備え、押圧手段(D)により環状の歯車素材(W)を、縮径部(3)を経て、ダイス(A)のより小さい直径を有する円筒形部分(4)とマンドレル(B)のヘリカルギア成形歯型(5)を備える部分とにより形成される間隙に押し込んで、歯車素材(W)の内周面にヘリカルギアを形成する歯車の製造装置において、押圧手段(D)により環状の歯車素材(W)を上記間隙に押し込む際に、歯車素材(W)を、押圧手段(D)による押圧方向とは反対方向に、歯車素材(W)の他端から開口部に向かって押圧し得る手段(E)を、ダイス(A)の縮径部(3)に続くより小さい直径を有する円筒形部分(4)の内周面近傍に更に備え、かつ押圧手段(D)及び押圧し得る手段(E)により環状の歯車素材(W)を押圧しつつ、歯車素材(W)、押圧手段(D)及び押圧し得る手段(E)、並びにマンドレル(B)が一緒になって、ダイス(A)の円筒形部分(4)の内周面に沿って押圧手段(D)による押圧方向に移動し得、かつ、押圧手段(D)により歯車素材(W)に加える圧力に対する押圧し得る手段(E)により歯車素材(W)に加える圧力の比が、0.1〜0.3であることを特徴とする装置。 A die (A) having a cylindrical hole (1) extending in the axial direction, wherein the hole (1) has a cylindrical part (2) extending from the opening (O), followed by a reduced diameter part (3 ), And subsequent cylindrical portion (4) having a smaller diameter,
A cylindrical mandrel (B) having an outer diameter smaller than the diameter of the cylindrical part (4) and having a helical gear forming tooth mold (5) on the outer peripheral surface, wherein the mandrel is a die (A) In a cylindrical cavity (1) of
An annular gap (C) formed between the die (A) and the mandrel (B), where an annular gear blank (W) is disposed in the gap, and the annular gap (C) Means (D) for pressing the gear material (W) to be arranged along the axial direction from the opening toward the inside.
A cylindrical part (4) having a smaller diameter of the die (A) and a helical part of the mandrel (B) through the reduced diameter part (3) through the annular gear material (W) by the pressing means (D) In the gear manufacturing apparatus that forms a helical gear on the inner peripheral surface of the gear blank (W) by being pushed into a gap formed by the portion provided with the gear forming tooth mold (5), an annular gear is formed by the pressing means (D). When the material (W) is pushed into the gap, the gear material (W) can be pressed from the other end of the gear material (W) toward the opening in the direction opposite to the pressing direction by the pressing means (D). means (E), die further comprises in the vicinity of the inner peripheral surface of the cylindrical portion (4) having a smaller diameter following the reduced diameter portion (3) of (a), and pressing means (D) and pressed may means While pressing the annular gear material (W) by (E), the gear material ( ), Pressing means (D) and means capable of pressing (E), and a mandrel (B) together, the die (pressing means along the inner circumferential surface of the cylindrical portion (4) of A) (D) The ratio of the pressure applied to the gear material (W) by the means (E) that can be moved in the pressing direction by the pressing means (D) to the pressure applied to the gear material (W) by the pressing means (D) is 0.1-0. .3 der Rukoto apparatus according to claim.
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