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【発明の名称】 傘歯車の鍛造成形方法およびその装置
【発明者】 【氏名】工藤 秀勝

【氏名】小林 啓治

【目的】
【構成】
【特許請求の範囲】
【請求項1】傘歯車を鍛造成形により成形するための方法において、下ポンチから離間した状態でワークを下型に載置する工程と、下型と上型を当接させ、該上型に形成された歯形を、前記ワークから離間した状態で前記下型と上型を互いに閉塞させる工程と、前記下型と上型とを相対的に前記下ポンチに対して移動させることにより該下ポンチを前記下型と上型との間に画成されたキャビティに進入させて前記ワークを押圧して前記ワークをすえ込み成形する工程と、を有することを特徴とする傘歯車の鍛造成形方法。
【請求項2】請求項1記載の傘歯車の鍛造成形方法において、前記ワークは、その下面側に、製造される傘歯車の歯形面のない底面側の雄雌形状が成形された予備成形品であり、前記下型は前記傘歯車の雄雌形状に対応する雌雄形状を有し、前記下型に前記ワークを載置する際、前記ワークの下面側と下型とが係合し、位置決めされることを特徴とする傘歯車の鍛造成形方法。
【請求項3】傘歯車を鍛造成形するための装置において、下型と、該下型に対して接近離間自在であり、製造される傘歯車の歯形の雄雌形状に対応した雌雄形状の歯形を有する上型と、前記下型に画成された孔部内に設けられ、該下型に対して相対的に変位自在な下ポンチと、を備え、ワークを前記下型に載置したときに該ワークと前記下ポンチは所定間隔離間し、下型と上型を閉塞させたときに、該上型の歯形は前記ワークと離間していることを特徴とする傘歯車の鍛造成形装置。
【請求項4】請求項3記載の傘歯車の鍛造成形装置において、前記下型は、製造される傘歯車の歯形面のない底面側の雄雌形状に対応する雌雄形状を有し、製造される前記傘歯車の雄雌形状が形成されたワークが前記下型と係合することを特徴とする傘歯車の鍛造成形装置。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、自動車のディファレンシャル装置に使用されるベベルギアの如き傘歯車を、鍛造成形により製造する方法およびその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、下ポンチを有する下型と、該下型に対して接近離間自在に構成され、上ポンチを有する上型とを備えた傘歯車の鍛造成形装置が提案されている。この鍛造成形装置を使用して傘歯車を製造するには、前記下型に形成されたキャビティに所定の長さに切断された円柱形状のワークを載置し、下ポンチと上ポンチで前記ワークを押圧して該ワークを上型と下型との間のキャビティを構成する壁部にすえ込み、成形する。この方法を、一般的に両押し型の鍛造成形方法と称している。
【0003】一方、下ポンチを有する下型と、該下型に対して接近離間自在な上型とを備え、下型に載置されたワークを下ポンチで押圧して該ワークをキャビティを構成する壁部にすえ込む片押し型の鍛造成形方法も従来から提案されている。ところが、前記の両押し型の鍛造成形方法では、下型と下ポンチとの間隙、上型と上ポンチとの間隙に回り込む鍛造素材によってバリが発生しやすく、このバリを切削加工により取り除く工程が必要になる。また、片押し型の鍛造成形方法では、ワークを十分に塑性変形させることが困難であり、欠肉部が生じてしまう等、成形不良が発生しやすいという欠点があった。
【0004】この種の不都合を克服すべく、下ポンチを有する下型と、該下型に対して接近離間自在に構成され、所定の歯形を有する上型とを備え、一旦、円柱形状のワークに予備成形を施して傘歯車に近似した形状の予備成形品を成形し、該予備成形品を下ポンチで支持し、上型を下型に圧接させて前記予備成形品を閉塞状態で挟持し、下ポンチを該予備成形品に押圧することにより当該予備成形品をキャビティを構成する壁部にすえ込み、傘歯車を得る方法も提案されている。
【0005】さらに、特開平7−100578号公報に開示されているように、ワークの上端を第1の型の端面から所定の高さに突出させ、第2の型を前記第1の型に向けて変位させ、前記ワークの上端を塑性変形させて前記第1の型と第2の型を閉塞し、ポンチを第1の型および第2の型に対して軸方向へ相対的に変位させ、第1の型および第2の型のキャビティを構成する壁部に前記ワークをすえ込み、傘歯車を製造する方法が提案されている。
【0006】さらにまた、特開平7−236937号公報に開示されているように、上ポンチが設けられた上型と、下ポンチが変位自在に設けられた下型とを備え、上型の下降作用下にワークの上部を上ポンチで押圧して一次鍛圧を施し、鍛造素材を製造する傘歯車の少なくとも歯底部分まで流動変位させ、下ポンチをキャビティに進入させてワークを押圧して二次鍛圧を施し、鍛造素材を製造する傘歯車の歯先部分まで流動変位させて傘歯車を製造する方法が提案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術に係る傘歯車の鍛造成形方法では、上型が下型に圧接する際に上型に形成された歯形が、予備成形品の歯形が形成される部位を押圧して変形させる。このため、上型の歯形に強い力が加わり、該上型に形成されている歯形が損傷する懸念があり、上型の耐久性が短くなるという問題があった。
【0008】本発明は前記の課題を解決すべくなされたものであって、上型に形成された歯形に損傷を与えることがなく、上型の耐久性が向上し、且つ鍛造成形時にバリの発生、成形不良が発生することがない傘歯車の鍛造成形方法およびその装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために、本発明は、傘歯車を鍛造成形により成形するための方法において、下ポンチから離間した状態でワークを下型に載置する工程と、下型と上型を当接させ、該上型に形成された歯形を、前記ワークから離間した状態で前記下型と上型を互いに閉塞させる工程と、前記下型と上型とを相対的に前記下ポンチに対して移動させることにより該下ポンチを前記下型と上型との間に画成されたキャビティに進入させて前記ワークを押圧して前記ワークをすえ込み成形する工程と、を有することを特徴とする。
【0010】本発明によれば、下型にワークを載置した際、該ワークは下ポンチから離間している。このワークに上型を下降させ、該上型と下型を互いに閉塞すると、上型に形成された歯形はワークから離間しているため、該歯形には上型と下型とが当接するときの衝撃が加わることがない。そして、下ポンチをキャビティに進入させると、該キャビティ内部のワークは押圧されて塑性変形し、前記上型の歯形に隙間なく流動して傘歯車が成形される。
【0011】この場合、前記ワークは、その下面側に、製造される傘歯車の歯形面のない底面側の雄雌形状が成形された予備成形品であり、前記下型は前記傘歯車の雄雌形状に対応する雌雄形状を有し、前記下型に前記ワークを載置する際、前記ワークの下面側と下型とが係合すると、容易に位置決めすることができ、好適である。また、本発明は、傘歯車を鍛造成形するための装置において、下型と、該下型に対して接近離間自在であり、製造される傘歯車の歯形の雄雌形状に対応した雌雄形状の歯形を有する上型と、前記下型に画成された孔部内に設けられ、該下型に対して相対的に変位自在な下ポンチと、を備え、ワークを前記下型に載置したときに該ワークと前記下ポンチは所定間隔離間し、下型と上型を閉塞させたときに、該上型の歯形は前記ワークと離間していることを特徴とする。
【0012】本発明によれば、ワークを、該ワークと前記下ポンチとが離間している状態で下型に載置し、上型を下降させて該上型と下型を閉塞させる。前記下ポンチをキャビティに進入させると、前記ワークは塑性変形し、前記上型の歯形に隙間なく流動して傘歯車が成形される。また、この場合、前記下型は、製造される傘歯車の歯形面のない底面側の雄雌形状に対応する雌雄形状を有し、製造される前記傘歯車の雄雌形状が形成されたワークが前記下型と係合すると、ワークを下型のキャビティに載置する際、位置決めが容易になり、好適である。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明に係る傘歯車の鍛造成形方法について、それを実施する装置との関係において好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。本実施の形態では、自動車に使用されるベベルギアを製造する場合を例に挙げて説明する。
【0014】図1において、参照符号10は、本実施の形態に係る傘歯車の鍛造成形装置を示す。この傘歯車の鍛造成形装置10は下型取付部材12を含む。この下型取付部材12の中央部には油圧ユニット14が設けられ、該油圧ユニット14の内部に画成された室16には図示しない圧油供給源から圧油が供給される。前記室16には押圧部材18が上下動自在に設けられ、該押圧部材18は前記圧油によって図において上方に押圧されている。前記押圧部材18の上部には段部20が形成され、該段部20には前記油圧ユニット14の上部に固着された押さえ部材22が係合する。従って、前記押圧部材18は前記押さえ部材22によって上方への移動が抑制されている。前記油圧ユニット14の中央部には筒状部材24が設けられ、該筒状部材24の上端部は前記押圧部材18の中央部に画成された凹部26に嵌入している。該筒状部材24の中央孔部28内にはノックアウトピン30が挿入される。該ノックアウトピン30の上部には当該ノックアウトピン30と同径の円柱部材31が当接し、該円柱部材31の外壁には溝部33が画成され、該溝部33にOリング35が設けられている。前記ノックアウトピン30、円柱部材31は前記凹部26の上部に画成された孔部32からさらに上方に突出している。前記円柱部材31の上端部には該円柱部材31より小径な円柱状の下ポンチ34が固着され、該下ポンチ34の先端部36は上方に向けて縮径してテーパ形状を呈している。
【0015】前記下型取付部材12の上部には支柱38a、38bが立設され、該支柱38a、38bを囲繞してコイルばね40a、40bが設けられる。前記コイルばね40a、40bの上端部は保持プレート42に圧接している。実際、該保持プレート42に画成された孔部44a、44bには前記支柱38a、38bが摺動自在に挿入され、これによって当該保持プレート42は該支柱38a、38bに沿って上下動自在である。従って、前記コイルばね40a、40bは前記下型取付部材12と前記保持プレート42とを互いに離間する方向に付勢していることが容易に諒解されよう。前記保持プレート42の中央には段差のある大孔46が画成され、該大孔46の下部にはポンチホルダ48が嵌入する。該ポンチホルダ48にはフランジ部50が形成されている。該フランジ部50には押さえ部材52が係合し、該押さえ部材52が前記保持プレート42の下部に嵌合することにより、前記ポンチホルダ48は保持プレート42に保持されている。該ポンチホルダ48の中央部には前記円柱部材31が摺動自在な凹部54が画成され、該凹部54の上部には当該凹部54より小径な孔部56が画成され、該孔部56には前記下ポンチ34が相対的に摺動自在に挿通する。
【0016】前記ポンチホルダ48に積層されるように下型58が設けられる。実際、該下型58の外壁には段部60が形成され、該段部60には位置決め部材62が係合し、該位置決め部材62が前記保持プレート42の上部に固着されることにより下型58は前記保持プレート42に位置決め固定されている。前記下型58の中央部には前記孔部56と同軸的に連通する孔部64が画成され、該孔部64には前記下ポンチ34が相対的に摺動自在に挿入される。前記下型58の前記位置決め部材62から突出する外周縁上面には段部66が設けられ、該段部66は上方に向かって僅かに縮径したテーパ状である。前記下型58の中央部分に載置部68が形成され、該載置部68は下方に向けて縮径して前記孔部64と連通する。前記載置部68は製造される傘歯車の歯形と反対側、すなわち傘歯車の歯形面の形成されていない底面側の雄雌形状に対応する雌雄形状に形成されている。
【0017】この鍛造成形装置10は、前記下型取付部材12に対して接近離間自在な上型取付部材70を有する。該上型取付部材70の中央部には孔部72が画成され、該孔部72には上ポンチ74が挿入される。該孔部72は下方に向けて縮径する傾斜部76が形成され、一方、前記上ポンチ74には下方に向けて縮径するテーパ部78が形成されているため、該上ポンチ74は前記上型取付部材70に保持されて孔部72から抜け落ちることが防止される。前記上ポンチ74の下端部には凸部79が形成される。該上型取付部材70の下部には上型80が設けられる。該上型80の外壁には段部82が形成され、該段部82には保持部材84が係合する。前記保持部材84は前記上型取付部材70に固着され、上型80は該保持部材84のフランジ部85によって前記上型取付部材70に位置決め固着される。当該上型80の外周縁下面には該上型80と同心円的に段部86が設けられ、該段部86は下方に向けて僅かに拡径したテーパ状である。前記上型80の下面中央部には凹部88が画成され、該凹部88を構成する壁部には製造される傘歯車の歯形の雄雌形状に対応した雌雄形状の歯形90が形成される。前記上型80には前記凹部88の上方に上型取付部材70の孔部72に連通する孔部92が画成され、該孔部92には前記上ポンチ74が嵌入し、該上ポンチ74の凸部79は前記凹部88の内部に突出している。
【0018】前記上型80が下降して、図2に示すように、下型58を閉塞したときに、前記下型58の載置部68、下ポンチ34の先端部36、上型80の凹部88および凸部79でキャビティ94が画成される。本実施の形態に係る傘歯車の鍛造成形装置10は基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作について、本実施の形態に係る鍛造成形方法との関連で以下に説明する。
【0019】先ず、円柱形状のワークに鍛造成形を施して予備成形品100を成形する。このとき、予備成形品100の下部は、製造される傘歯車の歯形面のない底面側の雄雌形状に対応して成形される。以上のような準備工程を経て、図1に示すように、前記予備成形品100は下型58の載置部68に載置される。このとき、前記載置部68は製造される傘歯車の歯形面のない底面側の形状に対応して形成されているため、予備成形品100を載置部68に容易に位置決めすることが可能である。その際、当該予備成形品100の下面は下ポンチ34の先端部36から所定間隔離間している。
【0020】次に、図2に示すように、上型取付部材70と一体的に上型80が下降し、下型58の段部66と上型80の段部86とが嵌合するとともに、該段部66と段部86の夫々のテーパ部分が係合することによって、上型80が下型58に対して位置決めされて該下型58と上型80が閉塞される。その際、上型80の下面と下型58の上面はコイルばね40a、40bの弾発力により圧接される。このとき、上型80に形成された歯形90は予備成形品100の上部から離間しており、該予備成形品100には鍛造成形は施されない。すなわち、前記歯形90と予備成形品100との間には若干の間隙が画成されており、両者は接触していない。従って、該歯形90には力が加わらず、当該歯形90が損傷する懸念はない。また、油圧ユニット14はクッション機能を発揮し、下型58と上型80が当接したときの衝撃を吸収し、該下型58と上型80が損傷することを防止している。
【0021】次いで、図3に示すように、上型80がさらに下降すると、コイルばね40a、40bが縮退して保持プレート42が下降し、下型58と上型80は閉塞した状態で予備成形品100と共に下降し、ポンチホルダ48の下部が押圧部材18の上部と当接する。そして、油圧ユニット14から図示しない圧油供給源を通して圧油が所定量排出され、押圧部材18は室16の内部を下降し、予備成形品100も下降する。このとき、下ポンチ34は下降しないため、該下ポンチ34が下型58に対して相対的に上方に変位することになり、キャビティ94の中に当該下ポンチ34の先端部36が押圧進入する。従って、予備成形品100が塑性変形して載置部68、凹部88および凸部79の夫々の壁部にすえ込まれる。このため、上型80の歯形90の歯先部分まで予備成形品100を構成する素材の一部が流動し、欠肉等の成形不良が発生することがなく、該歯形90に対応する歯形102が形成される。
【0022】また、このとき、上型80と下型58は油圧ユニット14とコイルばね40a、40bの弾発力により圧接した状態を維持しているため、予備成形品100の周囲にバリが発生することを防止することができる。以上のようにして予備成形品100に歯形102が成形される。次に、予備成形品100に孔明け加工が施される。この孔明け加工に使用される孔明け装置110について説明する。
【0023】この孔明け装置110は、図4に示すように、ダイホルダ112を備える。該ダイホルダ112の下部にはフランジ部113が形成され、該フランジ部113が図示しない台座に係合して該台座に固着されている。該ダイホルダ112の上部には凹部114が画成され、該凹部114の底部は孔部116と連通している。該孔部116は前記ダイホルダ112の内部で湾曲し、該ダイホルダ112の外側に開口している。前記凹部114には孔明けダイ118が嵌入される。該孔明けダイ118の外周には段部120が形成され、該段部120に押さえ部材122が係合し、該押さえ部材122が前記ダイホルダ112に固着される。従って、孔明けダイ118はダイホルダ112に保持されていることが容易に諒解されよう。前記孔明けダイ118の上部には予備成形品100の下部に係合する凹部124が画成されるとともに、該凹部124の中央部には孔部126が画成され、該孔部126は前記孔部116と連通している。
【0024】この孔明け装置110は、前記ダイホルダ112に対して接近離間自在な台座128を有する。該台座128の下部には孔部130a、130bが画成され、該孔部130a、130bに筒状部材132a、132bが前記台座128から下方に延在して固着される。該筒状部材132a、132bの下端部には円盤状の板状部材がねじ134a、134bによって締結され、該板状部材によって筒状部材132a、132bの外壁から外方に突出したフランジ部136a、136bが形成されている。前記孔部130a、130bの終端部近傍には段部138a、138bが形成されており、該段部138a、138bには前記筒状部材132a、132bを囲繞してコイルばね140a、140bの一端部が着座している。
【0025】前記台座128の下部には前記コイルばね140a、140bを囲繞して取付部材142が固着され、該取付部材142の中央部には孔部144が画成され、該孔部144には前記台座128に当接して支持部材146が挿入される。該支持部材146の下部は段部150を経て縮径し、該段部150には前記孔部144に嵌入される押さえ部材152が係合する。該押さえ部材152にはフランジ部153が形成され、該フランジ部153が前記取付部材142にねじ154で固着されることによって、前記支持部材146は抜け止めされる。支持部材146の下部には孔明けポンチ155が固着され、該孔明けポンチ155は前記押さえ部材152に画成された孔部156に挿入されている。
【0026】前記取付部材142の下方には保持プレート157が設けられ、該保持プレート157には孔部158a、158bが画成され、該孔部158a、158bには前記筒状部材132a、132bが摺動自在に挿入される。前記孔部158a、158bは段部160a、160bを経て拡径して形成され、該段部160a、160bに前記フランジ部136a、136bが係合して前記保持プレート157は下方への移動が阻止される。一方、前記保持プレート157の上部には前記コイルばね140a、140bの他端部が当接しており、該コイルばね140a、140bは前記台座128と保持プレート157を互いに離間する方向に付勢している。
【0027】前記保持プレート157の中央下部には孔部162が画成され、前記孔部162は段部164を経て下方が拡径して形成される。該孔部162にはストリッパ168が挿入され、該ストリッパ168の外周にはフランジ部170が形成され、該フランジ部170は前記段部164と係合し、ねじ172で締結されることにより、前記ストリッパ168は前記保持プレート157に固着される。前記ストリッパ168の下部には予備成形品100の上部に係合する凹部174が画成される。該凹部174の中央部には孔部176が画成され、該孔部176には前記孔明けポンチ155が摺動自在に挿通する。
【0028】本実施の形態に使用される孔明け装置110は基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について説明する。この孔明け装置110の孔明けダイ118に形成された凹部124に歯形102が成形された予備成形品100が載置される。台座128がストリッパ168と一体的に下降すると、該ストリッパ168の凹部174が予備成形品100の上部に係合し、該予備成形品100はストリッパ168に対して位置決めされる。さらに台座128が下降すると、図5に示すように、コイルばね140a、140bは保持プレート157と台座128に押圧されて縮退し、孔明けポンチ155が前記台座128および支持部材146に押圧されて下降し、前記ストリッパ168の孔部176から下方に突出して予備成形品100の上部から進入して打ち抜き、前記予備成形品100に孔部178が画成される。このとき、該孔部178が画成されることによって発生したスクラップ180は、孔明けダイ118に画成された孔部126を挿通して孔部116から外部に排出される。
【0029】以上のようにして傘歯車が製造される。
【0030】
【発明の効果】本発明に係る傘歯車の鍛造成形方法およびその装置によれば、以下のような効果ならびに利点が得られる。下型と上型を閉塞する際、予備成形品の上部は上型に形成された歯形と接触しないため、上型の歯形が予備成形品を押圧することがなく、上型の歯形が損傷することがない。従って、上型の耐久性が向上し、また、上型が長く使用できるため、製造コストを低廉化することが可能となる。
【0031】さらに、上型に形成された歯形の歯先まで素材が流動するため、欠肉等の成形不良が発生する懸念がなく、上型と下型が圧接しているため、バリの発生も防止することができ、切削加工等を施す必要がなくなる。このため、生産効率が向上する。
【出願人】 【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
【出願日】 平成7年(1995)11月22日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】千葉 剛宏 (外1名)
【公開番号】 特開平9−141380
【公開日】 平成9年(1997)6月3日
【出願番号】 特願平7−304857