JP6641694B2

JP6641694B2 - Mold for manufacturing internal gear helical gear, method for manufacturing internal gear helical gear, and gear blank for manufacturing internal gear helical gear

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Publication number: JP6641694B2
Application number: JP2015009447A
Authority: JP
Inventors: 徹西浦; 正尚藤原
Original assignee: Daido Steel Co Ltd
Current assignee: Daido Steel Co Ltd
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2020-02-05
Anticipated expiration: 2035-01-21
Also published as: JP2016132023A

Description

本発明は、内歯ヘリカルギア製造用金型、内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクに関し、さらに詳しくは、絞り加工により内歯ヘリカルギアを製造するための内歯ヘリカルギア製造用金型、この金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、この方法に適した内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクに関する。 The present invention relates to a mold for manufacturing an internal gear helical gear, a method for manufacturing an internal gear helical gear, and a gear blank for manufacturing an internal gear helical gear, and more particularly, to an internal gear for manufacturing an internal gear helical gear by drawing. The present invention relates to a mold for manufacturing a tooth helical gear, a method for manufacturing an internal gear helical gear using the metal mold, and a gear blank for manufacturing an internal gear helical gear suitable for this method.

「ヘリカルギア（はすば歯車）」とは、回転軸に対して歯が螺旋状に傾斜している歯車をいう。「ねじれ角」とは、ヘリカルギアの回転軸と歯すじの接線とのなす角をいう。ヘリカルギアの内、円筒の内周面に歯が形成されているものを「内歯ヘリカルギア」という。
内歯ヘリカルギアは、切削加工により製造することもできるが、材料歩留まりを向上させるためには、前方押出法や肉寄せ製法などの鍛造法により製造するのが好ましい。そのため、鍛造法を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法に関し、従来から種々の提案がなされている。 “Helical gear (helical gear)” refers to a gear whose teeth are spirally inclined with respect to the rotation axis. The “torsion angle” refers to the angle between the rotation axis of the helical gear and the tangent to the tooth trace. Of the helical gears, those having teeth formed on the inner peripheral surface of the cylinder are referred to as “internal helical gears”.
The internal gear helical gear can be manufactured by cutting, but in order to improve the material yield, it is preferable to manufacture the internal gear helical gear by a forging method such as a forward extrusion method or a meat-pulling manufacturing method. Therefore, various proposals have hitherto been made with respect to a method of manufacturing an internal gear helical gear using a forging method.

例えば、特許文献１には、金型素材に対し、はす歯歯車の歯形を形成するための溝（雌はす歯）をギアシェーパーにより形成する歯出し鍛造用金型の製造方法が開示されている。
同文献には、切削加工で歯出し鍛造用金型の溝（雌はす歯）を形成すると、放電加工を用いた場合に比べて、金型を安価に、かつ、短時間で作製することができる点が記載されている。 For example, Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a die for forging die in which a groove (female helical tooth) for forming a tooth profile of a helical gear is formed by a gear shaper in a die material. ing.
According to the same document, when forming grooves (female helical teeth) of a die for forging by cutting, the die can be manufactured at lower cost and in a shorter time than when using electric discharge machining. The point that can be done is described.

特許文献２には、円筒形の素材の内部にマンドレルをを挿入し、素材を金型の小径部から押し出すと同時に素材をマンドレルの径方向に圧縮する肉寄せにより、素材の内周面に螺旋状の内歯を形成する内歯ヘリカルギアの製造方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、ストレート部の形状が異なる内歯ヘリカルギアであっても、低コストかつ高い材料歩留まりで製造することができる点が記載されている。 Patent Document 2 discloses that a mandrel is inserted into a cylindrical material, and the material is extruded from a small-diameter portion of a mold and, at the same time, the material is compressed in a radial direction of the mandrel, so that a spiral is formed on the inner peripheral surface of the material. A method for manufacturing an internal gear helical gear that forms a cylindrical internal gear is disclosed.
The document describes that such a method enables the production of low-cost and high-yield material even for internal-tooth helical gears having different straight portions.

特許文献３は、すえ込み加工によって素材の内周にヘリカルスプラインを形成し、引き続き押し出し成型により素材の外周に平歯車を形成する方法が開示されている。
同文献には、このような方法により、ヘリカルスプラインの成形から平歯車の成形まで連続した工程（同一工程）で行うことができる点が記載されている。 Patent Literature 3 discloses a method in which a helical spline is formed on the inner periphery of a material by upsetting, and then a spur gear is formed on the outer periphery of the material by extrusion molding.
The document describes that such a method can be performed in a continuous process (the same process) from the molding of the helical spline to the molding of the spur gear.

さらに、特許文献４には、押し出し成型により歯厚が等しいヘリカル歯を有する一次ヘリカルギアを作製し、次いで、内歯の側面が反クラウン形状に形成された仕上げ金型に一次ヘリカルギアをはめ込み、仕上げ金型を径方向に圧縮して弾性変形させ、ヘリカル歯をクラウンヘリカル歯に塑性加工する方法が開示されている。 Further, in Patent Document 4, a primary helical gear having helical teeth having the same tooth thickness is manufactured by extrusion molding, and then the primary helical gear is fitted into a finishing mold in which the side surfaces of the internal teeth are formed in an anti-crown shape, A method is disclosed in which a finishing die is radially compressed and elastically deformed, and a helical tooth is plastically processed into a crown helical tooth.

内歯ヘリカルギアの成形方法として、
（ａ）切削加工による方法、
（ｂ）押し出し、転造、アイヨニング（しごき）などによる歯出し加工による方法
などがある。
これらの内、切削加工は、切り屑が発生するため、歩留まりが悪い。また、はす歯のねじれ角を大きくすることができない。 As a method of forming the internal gear helical gear,
(A) a method by cutting,
(B) There is a method of extruding, rolling, toothing by ironing (ironing) or the like.
Among these, cutting yields are poor because chips are generated. Also, the helical torsion angle cannot be increased.

転造は、ギアにかかる負荷が大きい。そのため、型が変形し、成型が困難となる場合が多い。
冷間の前方押し出しは、歯型に対して素材をねじ込んでいくため、歯面の圧力バランスの調整が困難である。そのため、はす歯のねじれ角に加工限界があり、概ね、ねじれ角が２０°以上のギアは成形できない。
アイヨニング工法は、素材と型を同時に動かしながら素材を絞り込み、型に押し当てて成形するため、負荷が少なく、高ねじれ角でも成形できる。しかし、押し出し加工と比べて歩留まりが悪い。 Rolling involves a large load on the gear. For this reason, the mold is often deformed, and molding is often difficult.
In the cold front extrusion, since the material is screwed into the tooth mold, it is difficult to adjust the pressure balance of the tooth surface. Therefore, there is a processing limit in the helix angle of the helical gear, and gears having a helix angle of 20 ° or more cannot be formed.
In the iyoning method, the material is narrowed down while moving the material and the mold at the same time, and the material is pressed against the mold. However, the yield is poor as compared with extrusion.

特開２０１４−１００７２５号公報JP 2014-100725 A 特開２０１３−０１８０４２号公報JP 2013-018042 A 特開平１０−２１１５３９号公報JP-A-10-211539 特開２００７−２０３３７４号公報JP 2007-203374 A

本発明が解決しようとする課題は、高ねじれ角の内歯ヘリカルギアであっても製造可能な内歯ヘリカルギア製造用金型を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、内歯ヘリカルギアを高い材料歩留まりで製造可能な内歯ヘリカルギア製造用金型を提供することにある。
また、本発明が解決しようとする他の課題は、内歯の形成と同時に、外周面のサイジングも可能な内歯ヘリカルギア製造用金型を提供することにある。
さらに、本発明が解決しようとする課題は、このような金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法、及び、このような方法に適した内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a mold for manufacturing an internal gear helical gear that can be manufactured even with a high helix angle internal gear helical gear.
Another object of the present invention is to provide a mold for manufacturing an internal gear helical gear that can manufacture the internal gear helical gear with a high material yield.
Another object to be solved by the present invention is to provide a mold for manufacturing an internal gear helical gear that can simultaneously form the internal gear and sizing the outer peripheral surface.
Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an internal gear helical gear using such a mold and a gear blank for manufacturing an internal gear helical gear suitable for such a method. is there.

上記課題を解決するために本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用金型は、
板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に絞り加工するためのダイス及び第１パンチを備え、
前記第１パンチの外周面には、前記絞り加工と同時に、前記筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸が形成されている
ことを要旨とする。
前記内歯ヘリカルギア製造用金型は、
（ａ）前記ダイス及び前記第１パンチを用いて前記絞り加工する際に、前記ギアブランクの加圧領域の全部又は一部に背圧をかけるための第２パンチ、及び／又は、
（ｂ）前記筒状部材の内周面に前記内歯が転写された後、前記筒状部材の外周面のサイジングを行うためのサイジングリング
をさらに備えていてもよい。 In order to solve the above problems, a mold for manufacturing an internal gear helical gear according to the present invention includes:
A die and a first punch for drawing a plate-shaped or ring-shaped gear blank into a cylindrical member,
The gist of the present invention is that irregularities for transferring spiral internal teeth are formed on the inner peripheral surface of the cylindrical member simultaneously with the drawing process on the outer peripheral surface of the first punch.
The mold for manufacturing the internal gear helical gear,
(A) a second punch for applying a back pressure to all or a part of a pressurized area of the gear blank when the drawing is performed using the die and the first punch, and / or
(B) After the internal teeth are transferred to the inner peripheral surface of the cylindrical member, a sizing ring for sizing the outer peripheral surface of the cylindrical member may be further provided.

本発明に係る内歯ヘリカルギアの製造方法は、本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用金型を用いて、板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に絞り加工すると同時に、前記筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を形成するプレス工程を備えている。 The method for manufacturing an internal gear helical gear according to the present invention includes the step of drawing a plate-shaped or ring-shaped gear blank into a cylindrical member by using the mold for manufacturing an internal gear helical gear according to the present invention, There is provided a pressing step of forming spiral internal teeth on the inner peripheral surface of the member.

さらに、本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクは、
本発明に係る方法に用いられ、
リング状の形状を有し、
リングの上下面の内、一方の面には、逆テーパ面が形成され、
他方の面の内周端には、凹部が形成されている
ことを要旨とする。 Further, the gear blank for manufacturing the internal gear helical gear according to the present invention,
Used in the method according to the invention,
It has a ring-like shape,
An inverted tapered surface is formed on one of the upper and lower surfaces of the ring,
The gist is that a concave portion is formed at the inner peripheral end of the other surface.

ダイスと、外周面に凹凸を形成した第１パンチとを用いて板状又はリング状のギアブランクを絞り加工すると、ギアブランクが筒状部材に塑性変形すると同時に、筒状部材の内周面に歯型が転写される。
板状又はリング状のギアブランクを用いた絞り加工は、従来の転造法や押し出し法に比べて変形抵抗が小さい。また、筒状部材が第１パンチの径方向に押し付けられることによって、筒状部材の内周面に歯型が転写されるため、高ねじれ角のはす歯であっても容易に形成することができる。さらに、ギアブランクの形状を最適化すると、材料歩留まりも向上する。 When a plate-shaped or ring-shaped gear blank is drawn using a die and a first punch having irregularities formed on the outer peripheral surface, the gear blank is plastically deformed into a cylindrical member, and at the same time, on the inner peripheral surface of the cylindrical member. The tooth pattern is transferred.
The drawing process using a plate-shaped or ring-shaped gear blank has smaller deformation resistance than the conventional rolling method or extrusion method. Further, since the tooth pattern is transferred to the inner peripheral surface of the cylindrical member by pressing the cylindrical member in the radial direction of the first punch, even a helical tooth having a high helix angle can be easily formed. Can be. Further, optimizing the shape of the gear blank also improves the material yield.

内歯ヘリカルギア製造用金型の断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a mold for manufacturing an internal gear helical gear. 内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクの平面図（上図）、及び、そのＡ−Ａ’線断面図（下図）である。FIG. 1 is a plan view (upper view) of a gear blank for manufacturing an internal gear helical gear, and a cross-sectional view taken along line A-A ′ (lower view). 図１に示す金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法の工程図である。FIG. 2 is a process chart of a method for manufacturing an internal gear helical gear using the mold shown in FIG. 1. 図１に示す金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法の工程図であって、ギアブランク周辺を拡大した部分断面図である。FIG. 4 is a process diagram of a method of manufacturing the internal gear helical gear using the mold shown in FIG. 内歯ヘリカルギアの成形過程の外観写真である。It is an appearance photograph of a molding process of an internal gear helical gear.

以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．内歯ヘリカルギア製造用金型］
本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用金型は、板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に絞り加工するためのダイス及び第１パンチを備えている。また、前記第１パンチの外周面には、前記絞り加工と同時に、前記筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸が形成されている。
前記内歯ヘリカルギア製造用金型は、
（ａ）前記ダイス及び前記第１パンチを用いて前記絞り加工する際に、前記ギアブランクの加圧領域の全部又は一部に背圧をかけるための第２パンチ、及び／又は、
（ｂ）前記筒状部材の内周面に前記内歯が転写された後、前記筒状部材の外周面のサイジングを行うためのサイジングリング
をさらに備えていてもよい。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
[1. Mold for manufacturing internal gear helical gear]
A mold for manufacturing an internal gear helical gear according to the present invention includes a die and a first punch for drawing a plate-shaped or ring-shaped gear blank into a cylindrical member. In addition, on the outer peripheral surface of the first punch, at the same time as the drawing, irregularities for transferring spiral internal teeth to the inner peripheral surface of the tubular member are formed.
The mold for manufacturing the internal gear helical gear,
(A) a second punch for applying a back pressure to all or a part of a pressurized area of the gear blank when the drawing is performed using the die and the first punch, and / or
(B) After the internal teeth are transferred to the inner peripheral surface of the cylindrical member, a sizing ring for sizing the outer peripheral surface of the cylindrical member may be further provided.

［１．１．ダイス］
本発明において、内歯ヘリカルギアは、板状又はリング状のギアブランクの外周部分をダイスと第１パンチとで内側に曲げ起こし、さらに、起き上がった側壁部分を所定の厚さにしごくことにより製造される。すなわち、一種の「絞り加工（あるいは、絞り・しごき加工）」により、板状又はリング状のギアブランクから筒状部材（内歯ヘリカルギアの粗形材）を製造する。この点が、従来とは異なる。 [1.1. dice]
In the present invention, the internal gear helical gear is manufactured by bending an outer peripheral portion of a plate-shaped or ring-shaped gear blank inward with a die and a first punch, and further pressing the raised side wall portion to a predetermined thickness. Is done. In other words, a tubular member (coarse material of an internal gear helical gear) is manufactured from a plate-shaped or ring-shaped gear blank by a kind of “drawing (or drawing / ironing)”. This point is different from the conventional one.

ダイスのキャビティの形状は、このような絞り加工が可能な限りにおいて、特に限定されない。
ギアブランクの絞り加工を円滑に行うためには、ダイスは、ギアブランクの押圧方向に向かって、逆テーパー部、ストレート部、及び逃がし部がこの順で設けられているものが好ましい。このような構造を備えたダイスは、逆テーパー部からストレート部に向かって内径が連続的に減少している。そのため、板状又はリング状のギアブランクを筒状部材に塑性変形させる際の変形抵抗が小さくなる。 The shape of the cavity of the die is not particularly limited as long as such drawing can be performed.
In order to smoothly draw the gear blank, the die is preferably provided with a reverse tapered portion, a straight portion, and a relief portion in this order in the pressing direction of the gear blank. In the die having such a structure, the inner diameter continuously decreases from the reverse tapered portion toward the straight portion. Therefore, the deformation resistance when plastically deforming the plate-shaped or ring-shaped gear blank into the cylindrical member is reduced.

［１．１．１．逆テーパー部］
ギアブランクは、逆テーパー部の大径側から挿入され、ストレート部に向かって第１パンチで押圧される。そのため、逆テーパー部の形状（すなわち、大径部の内径、小径部の内径、側面の角度、逆テーパー部の高さなど）は、加工効率、ダイスの寿命、ダイスのコストなどに影響を与える。 [1.1.1. Reverse taper section]
The gear blank is inserted from the large-diameter side of the reverse taper portion, and pressed by the first punch toward the straight portion. Therefore, the shape of the inverted tapered portion (that is, the inner diameter of the large diameter portion, the inner diameter of the small diameter portion, the angle of the side surface, the height of the inverted tapered portion, etc.) affects the processing efficiency, the life of the die, the cost of the die, and the like. .

「大径部の内径」とは、逆テーパー部の大径端近傍と小径端近傍に内接する円錐の大径端側の内径をいう。変形抵抗を小さくするためには、大径部の内径は、ギアブランクを挿入可能な大きさ、すなわち、ギアブランクの外径以上が好ましい。
「小径部の内径」とは、逆テーパー部の大径端近傍と小径端近傍に内接する円錐と、ストレート部に内接する円筒とが交わる円の直径をいう。変形抵抗を小さくするためには、逆テーパー部とストレート部の境界線近傍に適度な面取りを施し、軸方向（ｚ方向）の内径（Ｒ）の変化率（ｄＲ／ｄｚ）を連続的に変化させるのが好ましい。 The “inner diameter of the large-diameter portion” refers to the inner diameter on the large-diameter end side of the cone inscribed near the large-diameter end and near the small-diameter end of the reverse tapered portion. In order to reduce the deformation resistance, the inner diameter of the large diameter portion is preferably large enough to allow the gear blank to be inserted, that is, equal to or larger than the outer diameter of the gear blank.
The “inner diameter of the small-diameter portion” refers to the diameter of a circle where a cone inscribed near the large-diameter end and near the small-diameter end of the reverse taper portion and a cylinder inscribed in the straight portion intersect. In order to reduce the deformation resistance, an appropriate chamfer is applied near the boundary between the reverse tapered portion and the straight portion, and the change rate (dR / dz) of the inner diameter (R) in the axial direction (z direction) is continuously changed. It is preferred that

「側面の角度」とは、逆テーパー部の軸方向断面において、側面のある点において引いた接線と、逆テーパー部の中心軸に対して平行な線とのなす角をいう。逆テーパー部は、側面の角度が一定であるもの（線形テーパー）でも良く、あるいは、側面の角度が軸方向の距離に応じて変化するもの（例えば、指数関数テーパー、放物線テーパーなど）でも良い。 “Angle of the side surface” refers to an angle between a tangent drawn at a certain point on the side surface and a line parallel to the center axis of the inverted tapered portion in the axial cross section of the inverted tapered portion. The reverse taper portion may have a constant side surface angle (linear taper), or may have a side surface angle that changes according to the axial distance (for example, an exponential taper, a parabolic taper, or the like).

「側面の平均角度」とは、逆テーパー部の大径端近傍と小径端近傍に内接する円錐の側面の角度（頂角の１／２）をいう。
逆テーパー部の側面の平均角度は、ダイスのコストや変形抵抗に影響を与える。一般に、平均角度が小さくなりすぎると、大径部の内径をギアブランクの外径以上とするために必要なダイスの高さが過度に大きくなる。従って、側面の平均角度は、５°以上が好ましい。平均角度は、さらに好ましくは、１０°以上である。
一方、平均角度が大きくなりすぎると、絞り加工時の成形荷重が過度に大きくなる。従って、側面の平均角度は、４５°以下が好ましい。平均角度は、さらに好ましくは、３０°以下である。 The “average angle of the side surface” refers to the angle (１／ of the apex angle) of the side surface of the cone inscribed near the large-diameter end and near the small-diameter end of the inverse tapered portion.
The average angle of the side surface of the reverse taper portion affects the cost and deformation resistance of the die. In general, when the average angle is too small, the height of the dice required for making the inner diameter of the large diameter portion larger than the outer diameter of the gear blank becomes excessively large. Therefore, the average angle of the side surfaces is preferably 5 ° or more. The average angle is more preferably 10 ° or more.
On the other hand, if the average angle is too large, the forming load during drawing is excessively large. Therefore, the average angle of the side surfaces is preferably 45 ° or less. The average angle is more preferably 30 ° or less.

「逆テーパー部の高さ」とは、逆テーパー部の大径端近傍と小径端近傍に内接する円錐の底面から、ストレート部に内接する円筒の逆テーパー部側の端面までの長さをいう。逆テーパー部の高さは、大径部の内径、小径部の内径、及び側面の平均角度で決まる。 "The height of the reverse taper portion" refers to the length from the bottom surface of the cone inscribed near the large diameter end and near the small diameter end of the reverse taper portion to the end surface on the reverse taper portion side of the cylinder inscribed in the straight portion. . The height of the reverse taper portion is determined by the inner diameter of the large diameter portion, the inner diameter of the small diameter portion, and the average angle of the side surface.

［１．１．２．ストレート部］
ストレート部は、外径がほぼ一定である筒状部材を形成するための機能を備えた部分である。このような機能を備えている限りにおいて、ストレート部の形状は、特に限定されるものではなく、必ずしも内径が一定である円筒形である必要はない。
「ストレート部の内径」とは、ストレート部に内接する円筒の内径をいう。ストレート部は、逆テーパー部との境界線近傍、及び／又は、逃がし部との境界線近傍において、適度な面取りが施されていても良い。また、筒状部材を形成可能な限りにおいて、ストレート部の表面は、曲面状であっても良い。 [1.1.2. Straight section]
The straight portion is a portion having a function for forming a cylindrical member having an almost constant outer diameter. As long as such a function is provided, the shape of the straight portion is not particularly limited, and need not necessarily be a cylindrical shape having a constant inner diameter.
The “inner diameter of the straight portion” refers to the inner diameter of the cylinder inscribed in the straight portion. The straight portion may be appropriately chamfered in the vicinity of the boundary with the reverse taper portion and / or in the vicinity of the boundary with the escape portion. Further, as long as the cylindrical member can be formed, the surface of the straight portion may be curved.

「ストレート部の高さ」とは、逆テーパー部、ストレート部、及び逃がし部の形状を、それぞれ、逆テーパー部に内接する逆テーパ状の円錐、ストレート部に内接する円筒、及び逃がし部に内接するテーパ状の円錐で近似した時の、円筒部分の高さをいう。
ストレート部の高さは、ダイスの寿命や変形抵抗に影響を与える。ストレート部の高さが低すぎると、ダイスの寿命が低下する。従って、ストレート部の高さは、逆テーパー部の高さの５％以上が好ましい。ストレート部の高さは、さらに好ましくは、逆テーパー部の高さの１０％以上である。
一方、ストレート部の高さが大きくなりすぎると、摩擦抵抗が増大する。従って、ストレート部の高さは、逆テーパー部の高さの１００％以下が好ましい。ストレート部の高さは、さらに好ましくは、逆テーパー部の高さの５０％以下である。 The “height of the straight portion” refers to the shape of the reverse taper portion, the straight portion, and the relief portion, respectively, inside the reverse taper-shaped cone, the cylinder inscribed in the straight portion, and the inner shape in the relief portion. Refers to the height of the cylindrical portion when approximated by a conical tapered cone.
The height of the straight portion affects the life and deformation resistance of the die. If the height of the straight portion is too low, the life of the die will be reduced. Therefore, the height of the straight portion is preferably 5% or more of the height of the reverse taper portion. The height of the straight portion is more preferably at least 10% of the height of the reverse taper portion.
On the other hand, if the height of the straight portion is too large, the frictional resistance increases. Therefore, the height of the straight portion is preferably 100% or less of the height of the reverse taper portion. The height of the straight portion is more preferably 50% or less of the height of the reverse taper portion.

［１．１．３．逃がし部］
逃がし部は、ストレート部を通過した後の円筒状部材とダイスとの摩擦力を軽減するための部分である。逃がし部は、内径がストレート部の内径より大きくなっていれば良く、その形状や高さは特に限定されない。例えば、逃がし部は、ストレート部の内径より大きい内径を有する円筒状であっても良く、あるいは、テーパー状の円錐であっても良い。
「逃がし部の内径」とは、逃がし部の最も大きい部分の内径をいう。 [1.1.3. Escape part]
The relief portion is a portion for reducing the frictional force between the cylindrical member and the die after passing through the straight portion. The shape of the relief portion and the height thereof are not particularly limited as long as the inner diameter is larger than the inner diameter of the straight portion. For example, the relief portion may be a cylindrical shape having an inner diameter larger than the inner diameter of the straight portion, or may be a tapered cone.
The “inner diameter of the relief part” refers to the inner diameter of the largest part of the relief part.

［１．２．第１パンチ］
第１パンチの外周面には、絞り加工と同時に、筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸（雌はす歯）が形成されている。本発明において、歯すじのねじれ角やピッチは、特に限定されるものではなく、目的に応じて任意に選択することができる。本発明において、ギアブランクが筒状部材に絞り加工される際に、筒状部材が第１パンチに押し付けられることによって、筒状部材の内周に内歯が転写される。そのため、高ねじれ角のはす歯であっても容易に形成することができる。 [1.2. 1st punch]
On the outer peripheral surface of the first punch, irregularities (female helical teeth) for transferring spiral internal teeth are formed on the inner peripheral surface of the cylindrical member at the same time as drawing. In the present invention, the torsion angle and pitch of the tooth trace are not particularly limited, and can be arbitrarily selected according to the purpose. In the present invention, when the gear blank is drawn into the cylindrical member, the internal teeth are transferred to the inner periphery of the cylindrical member by pressing the cylindrical member against the first punch. Therefore, even a helical tooth having a high helix angle can be easily formed.

第１パンチの外径は、ストレート部の内径より小さくなっている。筒状部材の肉厚は、第１パンチの外径とストレート部の内径の差で決まる。従って、第１パンチの外径は、目的とする肉厚を有する筒状部材が得られるように、最適な外径を選択する。 The outer diameter of the first punch is smaller than the inner diameter of the straight part. The thickness of the tubular member is determined by the difference between the outer diameter of the first punch and the inner diameter of the straight part. Therefore, an optimal outer diameter of the first punch is selected so that a cylindrical member having a desired thickness is obtained.

［１．３．第２パンチ］
第２パンチは、その先端面にギアブランクを載置するためのものであると同時に、ダイス及び第１パンチを用いて絞り加工する際に、ギアブランクの加圧領域の全部又は一部に背圧をかけるためのものでもある。「ギアブランクの加圧領域」とは、ギアブランクの表面の内、第１パンチと接触する領域をいう。 [1.3. 2nd punch]
The second punch is for placing the gear blank on the front end face thereof, and at the same time, when drawing using the die and the first punch, the whole or a part of the pressing area of the gear blank is backed. It is also for applying pressure. The “gear blank pressurized region” refers to a region of the surface of the gear blank that comes into contact with the first punch.

ギアブランクを中空のリング状にすると、材料歩留まりが向上する。しかしながら、ギアブランクが中空のリング状である場合において、ダイスと第１パンチのみを用いてプレスすると、第１パンチがギアブランクの中空部分を突き抜け、ダイスと第１パンチとの隙間にギアブランクを押し込むことができなくなる場合がある。
このような場合には、第２パンチを用いてギアブランクの加圧領域に背圧をかけながらプレスを行うのが好ましい。 When the gear blank is formed in a hollow ring shape, the material yield is improved. However, when the gear blank is in the form of a hollow ring and is pressed using only the die and the first punch, the first punch penetrates through the hollow portion of the gear blank, and the gear blank is inserted into the gap between the die and the first punch. You may not be able to push it.
In such a case, it is preferable to perform the pressing while applying a back pressure to the pressing area of the gear blank using the second punch.

第２パンチを備えた金型の場合、第１パンチ及び第２パンチによりギアブランクの加圧領域の全部又は一部を挟んだ状態で、ギアブランクのプレスを行う。プレス中にギアブランクを確実に挟持することができる限りにおいて、第２パンチの外径や端面形状は特に限定されない。
例えば、第２パンチの外径は、第１パンチの外径と同一であっても良く、あるいは、第１パンチの外径より小さくても良い。
また、第２パンチの端面は、平面であっても良く、あるいは、外周部にリング状の突起が形成されている凹面であっても良い。 In the case of the mold provided with the second punch, the gear blank is pressed in a state where all or a part of the pressing area of the gear blank is sandwiched by the first punch and the second punch. The outer diameter and the end face shape of the second punch are not particularly limited as long as the gear blank can be reliably held during pressing.
For example, the outer diameter of the second punch may be the same as the outer diameter of the first punch, or may be smaller than the outer diameter of the first punch.
Further, the end face of the second punch may be a flat face, or may be a concave face having a ring-shaped projection formed on an outer peripheral portion.

［１．４．サイジングリング］
本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用金型は、筒状部材の内周面に内歯が転写された後、筒状部材の外周面のサイジングを行うためのサイジングリングをさらに備えていても良い。サイジングリングは、具体的には、第１パンチの押圧方向の下流側であって、ダイスの逃げ部に隣接して設けるのが好ましい。
サイジングリングを備えた金型を用いてギアブランクの加工を行うと、ダイスを通過した筒状部材がサイジングリングに到達し、筒状部材の外周面が矯正される。そのため、１回のプレスで高精度なリング形状に成形することができる。 [1.4. Sizing ring]
The mold for manufacturing an internal gear helical gear according to the present invention may further include a sizing ring for sizing the outer circumferential surface of the cylindrical member after the internal teeth are transferred to the inner circumferential surface of the cylindrical member. good. Specifically, the sizing ring is preferably provided on the downstream side in the pressing direction of the first punch and adjacent to the escape portion of the die.
When the gear blank is processed using a mold having a sizing ring, the cylindrical member that has passed through the die reaches the sizing ring, and the outer peripheral surface of the cylindrical member is corrected. Therefore, it can be formed into a highly accurate ring shape by one press.

［１．５．ギアブランク］
ギアブランクは、製造されるギアの高さより厚さが薄い板状又はリング状であって、筒状部材に成形可能なものあれば良い。
ギアブランクのその他の部分の形状については、特に限定されない。例えば、ギアブランクは、中実の板状であっても良く、中空のリング状であっても良い。材料歩留まりを向上させるためには、ギアブランクは、中空のリング状であるものが好ましい。 [1.5. Gear blank]
The gear blank may be in the form of a plate or a ring having a thickness smaller than the height of the gear to be manufactured, and may be any as long as it can be formed into a cylindrical member.
The shape of the other parts of the gear blank is not particularly limited. For example, the gear blank may be a solid plate shape or a hollow ring shape. In order to improve the material yield, the gear blank is preferably a hollow ring.

［２．内歯ヘリカルギア製造用金型の具体例］
図１に、本発明の一実施の形態に係る内歯ヘリカルギア製造用金型の断面模式図を示す。図１において、内歯ヘリカルギア製造用金型１０は、ダイス１２と、第１パンチ１４と、第２パンチ１６と、サイジングリング１８とを備えている。 [2. Specific example of mold for manufacturing internal gear helical gear]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a mold for manufacturing an internal gear helical gear according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a mold 10 for manufacturing an internal gear helical gear includes a die 12, a first punch 14, a second punch 16, and a sizing ring 18.

ダイス１２は、第１パンチ１２の押圧方向に向かって、円筒状の開口部１２ａ、逆テーパー部１２ｂ、ストレート部１２ｃ、及び逃がし部１２ｄがこの順で設けられている。図１に示す例において、逆テーパー部１２ｂの大径部の内径（すなわち、開口部１２ａの内径）は、ギアブランク３０の外径以上になっている。また、逆テーパー部１２ｂは、側面の角度が一定である線形テーパーになっている。
ストレート部１２ｃは、ほぼ円筒形を呈しており、逆テーパー部１２ｂとの境界線近傍は面取りが施されている。さらに、ストレート部１２ｃの下方には、ストレート部１２ｃの内径より大きい内径を有する円筒状の逃がし部１２ｄが形成されている。
さらに、逃がし部１２ｄの下方には、ストレート部１２ｃ及び逃がし部１２ｄを通過した筒状部材の外周面を矯正するためのサイジングリング１８が設けられている。 The die 12 is provided with a cylindrical opening 12a, a reverse tapered portion 12b, a straight portion 12c, and a relief portion 12d in this order in the pressing direction of the first punch 12. In the example shown in FIG. 1, the inner diameter of the large diameter portion of the reverse tapered portion 12b (that is, the inner diameter of the opening 12a) is equal to or larger than the outer diameter of the gear blank 30. The reverse taper portion 12b has a linear taper in which the angle of the side surface is constant.
The straight portion 12c has a substantially cylindrical shape, and the vicinity of the boundary with the reverse taper portion 12b is chamfered. Further, a cylindrical relief portion 12d having an inner diameter larger than the inner diameter of the straight portion 12c is formed below the straight portion 12c.
Further, a sizing ring 18 for correcting the outer peripheral surface of the tubular member that has passed through the straight portion 12c and the relief portion 12d is provided below the relief portion 12d.

第１パンチ１４は、先端面が平面である円柱状を呈している。第１パンチ１４の外周面には、絞り加工と同時に、筒状部材の内周面に螺旋状の内歯を転写するための凹凸１４ａが形成されている。なお、図１においては、凹凸１４ａが簡略化して表示されている。
図１に示す例において、第２パンチ１６は、第１パンチ１４と同等の外径を有している。第２パンチ１６の先端面の外周には、ギアブランク３０を第１下パンチ１４の下面に押圧するためのリング状の突起１６ａが設けられている。第２パンチ１６の下面には、第２パンチ１６に背圧を付与するためのロッド２０が接続されている。 The first punch 14 has a columnar shape having a flat distal end surface. On the outer peripheral surface of the first punch 14, concavities and convexities 14a for transferring spiral internal teeth to the inner peripheral surface of the cylindrical member are formed simultaneously with the drawing. In FIG. 1, the irregularities 14a are shown in a simplified manner.
In the example shown in FIG. 1, the second punch 16 has the same outer diameter as the first punch 14. A ring-shaped projection 16 a for pressing the gear blank 30 against the lower surface of the first lower punch 14 is provided on the outer periphery of the distal end surface of the second punch 16. A rod 20 for applying a back pressure to the second punch 16 is connected to a lower surface of the second punch 16.

［３．内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクの具体例］
図２に、本発明の一実施の形態に係る内歯ヘリカルギア製造用ギアブランクの平面図（上図）、及び、そのＡ−Ａ’線断面図（下図）を示す。図２において、ギアブランク３０は、中空のリング状の形状を有している。ギアブランク３０の上下面の内、一方の面には、すり鉢状の逆テーパ面３０ａが形成されている。また、ギアブランク３０の他方の面の内周端には、凹部３０ｂが形成されている。 [3. Specific Example of Gear Blank for Manufacturing Internal Tooth Helical Gear]
FIG. 2 shows a plan view (upper view) of a gear blank for manufacturing an internal gear helical gear according to an embodiment of the present invention, and a cross-sectional view taken along line AA ′ (lower view). In FIG. 2, the gear blank 30 has a hollow ring shape. On one of the upper and lower surfaces of the gear blank 30, a mortar-shaped inverted tapered surface 30a is formed. A recess 30 b is formed at the inner peripheral end of the other surface of the gear blank 30.

ギアブランク３０の幅（Ｗ）及び厚さ（ｔ₁）は、製造しようとする内歯ヘリカルギアの高さに応じて最適な値を選択する。
ここで、「ギアブランク３０の幅（Ｗ）」とは、ギアブランク３０の外周面の半径（Ｒ₁）とギアブランクの内周面の半径（Ｒ₂）との差（ΔＲ＝Ｒ₁−Ｒ₂）をいう。
「ギアブランク３０の厚さ（ｔ₁）」とは、ギアブランク３０の最も厚い部分の厚さをいう。 For the width (W) and the thickness (t ₁ ) of the gear blank 30, an optimal value is selected according to the height of the internal helical gear to be manufactured.
Here, the “width (W) of the gear blank 30” refers to the difference (ΔR = R ₁ −) between the radius (R ₁ ) of the outer peripheral surface of the gear blank 30 and the radius (R ₂ ) of the inner peripheral surface of the gear blank 30. R ₂ ).
“The thickness (t ₁ ) of the gear blank 30” refers to the thickness of the thickest portion of the gear blank 30.

逆テーパー面３０ａは、ギアブランク３０の上面側、すなわち第１パンチ１４に接触する側に設けられる。ギアブランク３０ａの上面は、平面であっても良い。しかし、ギアブランク３０の上面を逆テーパー面３０ａとすると、ギアブランク３０を絞り加工する際の変形抵抗を小さくすることができる。 The reverse tapered surface 30 a is provided on the upper surface side of the gear blank 30, that is, on the side that contacts the first punch 14. The upper surface of the gear blank 30a may be flat. However, when the upper surface of the gear blank 30 is the reverse tapered surface 30a, deformation resistance when drawing the gear blank 30 can be reduced.

凹部３０ｂは、ギアブランク３０の下面側、すなわち、第２パンチ１６と接触する側に設けられる。凹部３０ｂは、第２パンチ１６のリング状の突起１６ａを挿入するためのものであり、凹部３０ｂの内径は、突起１６ａの外径とほぼ同等になっている。
凹部３０ｂの厚さ（ｔ₂）は、プレス中にギアブランク３０を確実に挟持できる厚さであれば良い。
ここで、「凹部３０ｂの厚さ（ｔ₂）」とは、凹部３０ｂの最も薄い部分の厚さをいう。 The concave portion 30 b is provided on the lower surface side of the gear blank 30, that is, on the side that contacts the second punch 16. The recess 30b is for inserting the ring-shaped protrusion 16a of the second punch 16, and the inner diameter of the recess 30b is substantially equal to the outer diameter of the protrusion 16a.
The thickness (t ₂ ) of the recess 30b may be any thickness as long as the gear blank 30 can be securely clamped during pressing.
Here, “the thickness (t ₂ ) of the recess 30b” refers to the thickness of the thinnest portion of the recess 30b.

［４．内歯ヘリカルギアの製造方法］
図３に、図１に示す金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法の工程図を示す。まず、図３（ａ）に示すように、第１パンチ１４と第２パンチ１６でギアブランク３０の内周端近傍を挟む。
次に、ロッド２０を介して第２パンチ１６に適度な背圧を付与した状態で、第１パンチ１４を下降させる。その結果、図３（ｂ）に示すように、ギアブランク３０の外周部分がダイス１２の逆テーパー部１２ｂにより内側に曲げ起こされ、次第に筒状部材３０’に絞り加工される。
第１パンチ１４をさらに下降させると、筒状部材３０’がストレート部１２ｃを通過し、筒状部材３０’の内周面に歯型が転写される。第１パンチ１４をさらに下降させると、図３（ｃ）に示すように、筒状部材３０’がサイジングリング１８を通過し、筒状部材３０’の外周面が矯正される。 [4. Method for manufacturing internal gear helical gear]
FIG. 3 shows a process chart of a method for manufacturing an internal gear helical gear using the mold shown in FIG. First, as shown in FIG. 3A, the vicinity of the inner peripheral end of the gear blank 30 is sandwiched between the first punch 14 and the second punch 16.
Next, the first punch 14 is lowered while an appropriate back pressure is applied to the second punch 16 via the rod 20. As a result, as shown in FIG. 3B, the outer peripheral portion of the gear blank 30 is bent and raised inward by the reverse tapered portion 12b of the die 12, and is gradually drawn into the cylindrical member 30 '.
When the first punch 14 is further lowered, the cylindrical member 30 'passes through the straight portion 12c, and the tooth pattern is transferred to the inner peripheral surface of the cylindrical member 30'. When the first punch 14 is further lowered, the cylindrical member 30 'passes through the sizing ring 18, and the outer peripheral surface of the cylindrical member 30' is corrected, as shown in FIG.

図４に、図１に示す金型を用いた内歯ヘリカルギアの製造方法の工程図であって、ギアブランク周辺を拡大した部分断面図を示す。
図４（ａ）に示すように、ギアブランク３０の凹部３０ｂに第２パンチ１６の突起１６ａを挿入する。この状態で、第１パンチ１４を下降させ、第１パンチ１４及び第２パンチ１６でギアブランク３０の内周端近傍を挟む。 FIG. 4 is a process diagram of a method for manufacturing the internal gear helical gear using the mold shown in FIG. 1, and shows a partial cross-sectional view in which the periphery of the gear blank is enlarged.
As shown in FIG. 4A, the projection 16a of the second punch 16 is inserted into the recess 30b of the gear blank 30. In this state, the first punch 14 is lowered, and the vicinity of the inner peripheral end of the gear blank 30 is sandwiched between the first punch 14 and the second punch 16.

次に、第２パンチ１６に適度な背圧を付与した状態で、第１パンチ１４を下降させると、図４（ｂ）に示すように、ギアブランク３０の外周部分がダイス１２の逆テーパー部１２ｂにより内側に曲げ起こされる。その結果、リング状のギアブランク３０が次第に筒状部材３０’に絞り加工される。また、これと同時に、筒状部材３０’の内周面が第１パンチ１４の外周面に押し付けられる。 Next, when the first punch 14 is lowered in a state where an appropriate back pressure is applied to the second punch 16, the outer peripheral portion of the gear blank 30 becomes an inversely tapered portion of the die 12 as shown in FIG. It is bent inward by 12b. As a result, the ring-shaped gear blank 30 is gradually drawn into the tubular member 30 '. At the same time, the inner peripheral surface of the cylindrical member 30 ′ is pressed against the outer peripheral surface of the first punch 14.

第１パンチ１４をさらに下降させると、図４（ｃ）に示すように、ストレート部１２ｃと第１パンチ１４との隙間で筒状部材３０’の側壁部分のしごき成形が行われる。これと同時に、筒状部材３０’の下から上に向かって、筒状部材３０’の内周面に内歯が転写される。
筒状部材３０’がストレート部１２ｃを完全に通過した時には、図４（ｄ）に示すように、所定の厚さ及び高さを有し、かつ、内周面に内歯が転写された筒状部材３０’（内歯ヘリカルギアの粗形材）が得られる。
さらに、筒状部材３０’を金型１０から取り出した後、筒状部材３０’から余肉を切り落とし、仕上げ加工を施すと、内歯ヘリカルギアが得られる。 When the first punch 14 is further lowered, as shown in FIG. 4C, ironing of the side wall portion of the cylindrical member 30 'is performed in the gap between the straight portion 12c and the first punch 14. At the same time, the internal teeth are transferred to the inner peripheral surface of the tubular member 30 'from below to above the tubular member 30'.
When the cylindrical member 30 'has completely passed through the straight portion 12c, as shown in FIG. 4D, the cylindrical member 30' has a predetermined thickness and height, and the internal teeth are transferred to the inner peripheral surface. A shaped member 30 ′ (coarse material of the internal gear helical gear) is obtained.
Furthermore, when the cylindrical member 30 'is removed from the mold 10, the excess thickness is cut off from the cylindrical member 30', and finishing is performed, whereby an internal gear helical gear is obtained.

［５．作用］
ダイスと、外周面に凹凸を形成した第１パンチとを用いて板状又はリング状のギアブランクを絞り加工すると、ギアブランクが筒状部材に塑性変形すると同時に、筒状部材の内周面に歯型が転写される。
板状又はリング状のギアブランクを用いた絞り加工は、従来の転造法や押し出し法に比べて変形抵抗が小さい。また、筒状部材が第１パンチの径方向に押し付けられることによって、筒状部材の内周面に歯型が転写されるため、高ねじれ角のはす歯であっても容易に形成することができる。さらに、ギアブランクの形状を最適化すると、材料歩留まりも向上する。 [5. Action]
When a plate-shaped or ring-shaped gear blank is drawn using a die and a first punch having irregularities formed on the outer peripheral surface, the gear blank is plastically deformed into a cylindrical member, and at the same time, on the inner peripheral surface of the cylindrical member. The tooth pattern is transferred.
The drawing process using a plate-shaped or ring-shaped gear blank has smaller deformation resistance than the conventional rolling method or extrusion method. Further, since the tooth pattern is transferred to the inner peripheral surface of the cylindrical member by pressing the cylindrical member in the radial direction of the first punch, even a helical tooth having a high helix angle can be easily formed. Can be. Further, optimizing the shape of the gear blank also improves the material yield.

図１に示す金型１０を用いて、内歯ヘリカルギアの製造を行った。図５に、内歯ヘリカルギアの成形過程の外観写真を示す。図５より、成形率の増大に伴い、リング状のギアブランクが筒状部材に次第に変形していることがわかる。中空のリング状のギアブランク３０を用いた場合、約６０％以上の材料歩留まりを確保することができた。 The internal gear helical gear was manufactured using the mold 10 shown in FIG. FIG. 5 shows an external appearance photograph of the process of forming the internal gear helical gear. From FIG. 5, it can be seen that the ring-shaped gear blank is gradually deformed into a cylindrical member with an increase in the forming ratio. When the hollow ring-shaped gear blank 30 was used, a material yield of about 60% or more could be secured.

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

本発明に係る内歯ヘリカルギア製造用マンドレル、内歯ヘリカルギア製造装置、及び、内歯ヘリカルギアの製造方法は、各種機械に用いられる内歯ヘリカルギアの製造に用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The mandrel for manufacturing an internal gear helical gear, the internal gear helical gear manufacturing apparatus, and the method for manufacturing an internal gear helical gear according to the present invention can be used for manufacturing an internal gear helical gear used for various machines.

１０内歯ヘリカルギア製造用金型
１２ダイス
１４第１パンチ
１６第２パンチ
１８サイジングリング
３０ギアブランク
３０’ 筒状部材 Reference Signs List 10 Mold for manufacturing internal gear helical gear 12 Dice 14 First punch 16 Second punch 18 Sizing ring 30 Gear blank 30 'Cylindrical member

Claims

A die and a first punch for drawing a ring-shaped gear blank into a cylindrical member,
When the drawing is performed using the die and the first punch , all or a part of a pressurized region of the gear blank (a region of the surface of the gear blank that comes into contact with an end surface of the first punch). second a punch, performs the press of the gear blank in the state sandwiching the whole or a part of the pressure area of the gear blank by the first punch and the second punch for applying a back pressure to And <br/>
A mold for manufacturing an internal gear helical gear, wherein an outer circumferential surface of the first punch is formed with concavities and convexities for transferring spiral internal teeth to an inner circumferential surface of the cylindrical member simultaneously with the drawing.

The die is provided with a reverse taper portion, a straight portion, and a relief portion in this order toward the pressing direction of the gear blank,
The inside diameter of the large diameter side of the reverse taper portion is equal to or larger than the outside diameter of the gear blank,
The mold for manufacturing an internal gear helical gear according to claim 1, wherein an inner diameter of the relief portion is larger than an inner diameter of the straight portion.

The average angle of the side surface of the reverse taper portion is 5 ° or more and 45 ° or less,
The mold for manufacturing an internal gear helical gear according to claim 2, wherein a height of the straight portion is 5% or more and 100% or less of a height of the reverse taper portion.

The sizing ring for sizing the outer peripheral surface of the cylindrical member after the internal teeth are transferred to the inner peripheral surface of the cylindrical member, The sizing ring according to any one of claims 1 to 3 , further comprising: For manufacturing internal helical gears.

A ring-shaped gear blank is drawn into a cylindrical member using the mold for manufacturing an internal gear helical gear according to any one of claims 1 to 4 , and the inner peripheral surface of the cylindrical member is simultaneously drawn. A method for manufacturing an internal gear helical gear, comprising a press step of forming a spiral internal gear.

Used et al is a method according to claim 5,
An inverted tapered surface is formed on one of the upper and lower surfaces of the ring ,
A gear blank for manufacturing an internal gear helical gear, wherein a concave portion is formed on the inner peripheral end of the other surface.