| 【発明の名称】 |
変速用歯車及びその製造装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】長谷川 平一
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| 【要約】 |
【課題】変速用歯及び先端にチャンファを有する逆テーパ状のスプライン歯を含む、変速用歯部及びクラッチスプライン歯部を、鍛造により、かつ、高精度に成形するようにした変速用歯車を提供すること。
【解決手段】鍛造により一体に成形された、変速用歯部Ｐａと、クラッチスプライン歯部Ｐｂとを有し、このクラッチスプライン歯部Ｐｂに、先端にチャンファＣｂを有する逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂを鍛造により成形した変速用歯車において、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂを形成したクラッチスプライン歯部Ｐｂを基準にして、変速用歯部Ｐａに、変速用歯Ｇａを転造ダイスによる鍛造により成形する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 鍛造により一体に成形された、変速用歯部と、クラッチスプライン歯部とを有し、該クラッチスプライン歯部に、先端にチャンファを有する逆テーパ状のスプライン歯を鍛造により成形した変速用歯車において、前記逆テーパ状のスプライン歯を形成したクラッチスプライン歯部を基準にして、前記変速用歯部に、変速用歯を転造ダイスによる鍛造により成形したことを特徴とする変速用歯車。
【請求項２】 前記変速用歯が、ヘリカル歯であることを特徴とする請求項１記載の変速用歯車。
【請求項３】 前記変速用歯が、歯面にクラウニングを有することを特徴とする請求項１又は２記載の変速用歯車。
【請求項４】 変速用歯部に形成した変速用歯の歯元円の直径より、クラッチスプライン歯部に形成した逆テーパ状のスプライン歯の歯先円の直径が大きく、かつ、変速用歯部とクラッチスプライン歯部の隙間が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の変速用歯車。
【請求項５】 前記逆テーパ状のスプライン歯が、鍛造により成形した歯車軸線に平行なスプライン歯間に、歯車軸線に対して放射状に配設したダイスを歯車軸線に直角方向に歯車中心に向かって押し込むことにより、前記ダイスの先端の形状に従う形状に成形されたものであることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の変速用歯車。
【請求項６】 被加工歯車の中心に穿設した軸孔を保持するチャック手段と、該チャック手段を介して、前記被加工歯車を、その軸孔を中心軸として回転させるテールストックと、該テールストックに配設し、テールストックと共に回転する同期ギアと、前記テールストックと平行に配設し、前記同期ギアと噛合する従動ギア及び転造ダイスを配設した転造スピンドルとからなり、前記被加工歯車を、その軸孔を中心軸として回転させながら、前記同期ギア及び従動ギアを介して、前記被加工歯車と同期して回転する前記転造ダイスにより、前記被加工歯車の変速用歯部に予め荒形成した変速用歯の仕上げ成形を行うようにしたことを特徴とする変速用歯車の製造装置。
【請求項７】 前記チャック手段が、コレットチャックと、該コレットチャックに嵌挿してコレットチャックを拡径して被加工歯車の中心に穿設した軸孔を保持するようにする雄コーンとからなることを特徴とする請求項６記載の変速用歯車の製造装置。
【請求項８】 前記転造ダイスが、前記被加工歯車の変速用歯部に予め荒形成したヘリカル歯の仕上げ成形を行うものであることを特徴とする請求項６又は７記載の変速用歯車の製造装置。
【請求項９】 前記転造ダイスが、被加工歯車の変速用歯部に予め荒形成した変速用歯の歯面にクラウニングの成形を併せて行うものであることを特徴とする請求項６、７又は８記載の変速用歯車の製造装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主として、変速機のトランスミッションに使用される、変速用歯部と、クラッチスプライン歯部とを有する変速用歯車及びその製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、変速機のトランスミッションに使用される、変速用歯部と、クラッチスプライン歯部とを有する変速用歯車は、■ 熱間鍛造により一体に成形された、変速用歯部と、クラッチスプライン歯部とに、ホブ切り等の機械加工により変速用歯と、スプライン歯とを、それぞれ形成する方法■ 熱間鍛造により成形された変速用歯部にホブ切り等の機械加工により変速用歯を形成し、この変速用歯部と、冷間鍛造により成形されたスプライン歯を有するクラッチスプライン歯部とを、スプライン接続又は電子ビーム溶接で一体化する方法■ 熱間鍛造により一体に成形された、変速用歯部と、クラッチスプライン歯部とに、ホブ切り等の機械加工により変速用歯を、熱間、冷間鍛造によりスプライン歯を、それぞれ形成する方法等により製造するようにしている。
【０００３】ところで、上記■〜■の方法は、いずれも、変速用歯部にホブ切り等の機械加工により変速用歯を形成するものであるため、変速用歯のメタルフローが切断されて、歯車の強度が低下するとともに、機械加工による製造コストの上昇を回避することができないという問題点を有していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】この問題に対処するために、変速用歯部に、変速用歯を、例えば、プレスによる冷間鍛造により成形する方法を採用することも考えられるが、逆テーパ状のスプライン歯を形成したクラッチスプライン歯部と、変速用歯を形成した変速用歯部との同心性を確保することが困難で、高い精度の変速用歯車を製造することはできなかった。
【０００５】また、現在、変速機のトランスミッションに汎用されている変速用歯車Ｗは、図１１に示すように、変速用歯部Ｐａと、クラッチスプライン歯部Ｐｂとを有し、変速用歯部Ｐａに変速用歯としてのヘリカル歯Ｇａを、クラッチスプライン歯部Ｐｂに先端にチャンファＣｂを有する逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂを、それぞれ形成するようにしている。この変速用歯部Ｐａに形成されるヘリカル歯Ｇａは、図１０（Ｃ）に示すように、一般的には、１５°〜３５°の右又は左のねじれ角αを有し、かつ、変速用歯車Ｗの高速回転時のギャー音を小さくするために高歯に形成される。
【０００６】このため、例えば、プレスによる冷間鍛造により、ヘリカル歯Ｇａを成形しようとすると、成形圧の大部分をヘリカル歯Ｇａの歯面Ｆａが支えることとなって、ヘリカル歯Ｇａが撓むとともに、ヘリカル歯Ｇａの歯面Ｆｂに隙間が生じ、その隙間に材料が流れることとなる。この結果、ヘリカル歯Ｇａは、歯面Ｆａのねじれ角αａと、歯面Ｆｂのねじれ角αｂが異なって成形され、高い精度の変速用歯車を製造することが困難になるだけでなく、特に、この傾向は、ねじれ角αが大きいほど顕著となるため、ねじれ角αが３０゜以上のヘリカル歯は、プレスによる冷間鍛造によっては成形ができなかった。
【０００７】また、変速用歯車Ｗには、変速用歯部Ｐａに、歯面にクラウニングＣａを有するヘリカル歯Ｇａ（図１０（Ｄ）参照）を形成したものも採用されているが、プレスによる冷間鍛造によっては、クラウニングを成形することができなかった。
【０００８】本発明は、上記従来の変速用歯車及びその製造方法の有する問題点に鑑み、変速用歯及び先端にチャンファを有する逆テーパ状のスプライン歯を含む、変速用歯部及びクラッチスプライン歯部を、鍛造により、かつ、高精度に成形するようにした変速用歯車及びその製造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】上記目的を達成するため、本発明の変速用歯車は、鍛造により一体に成形された、変速用歯部と、クラッチスプライン歯部とを有し、該クラッチスプライン歯部に、先端にチャンファを有する逆テーパ状のスプライン歯を鍛造により成形した変速用歯車において、前記逆テーパ状のスプライン歯を形成したクラッチスプライン歯部（外周面）を基準にして、前記変速用歯部に、変速用歯を転造ダイスによる鍛造により成形したことを特徴とする。
【００１０】本発明が対象とする変速用歯車には、変速用歯がヘリカル歯のものや平歯のものを含む。
【００１１】また、本発明が対象とする変速用歯車には、歯面にクラウニングを有するものを含む。
【００１２】また、本発明が対象とする変速用歯車には、変速用歯部に形成した変速用歯の歯元円の直径より、クラッチスプライン歯部に形成した逆テーパ状のスプライン歯の歯先円の直径が大きく、かつ、変速用歯部とクラッチスプライン歯部の隙間が２ｍｍ以下であるものを含む。
【００１３】また、本発明が対象とする変速用歯車には、逆テーパ状のスプライン歯が、鍛造により成形した歯車軸線に平行なスプライン歯間に、歯車軸線に対して放射状に配設したダイスを歯車軸線に直角方向に歯車中心に向かって押し込むことにより、前記ダイスの先端の形状に従う形状に成形されたものを含む。
【００１４】本発明の変速用歯車の製造装置は、上記本発明の変速用歯車を製造するための装置に関するものであって、被加工歯車の中心に穿設した軸孔を保持するチャック手段と、該チャック手段を介して、前記被加工歯車を、その軸孔を中心軸として回転させるテールストックと、該テールストックに配設し、テールストックと共に回転する同期ギアと、前記テールストックと平行に配設し、前記同期ギアと噛合する従動ギア及び転造ダイスを配設した転造スピンドルとからなり、前記被加工歯車を、その軸孔を中心軸として回転させながら、前記同期ギア及び従動ギアを介して、前記被加工歯車と同期して回転する前記転造ダイスにより、前記被加工歯車の変速用歯部に予め荒形成した変速用歯の仕上げ成形を行うようにしたことを特徴とする。
【００１５】この場合において、チャック手段を、コレットチャックと、該コレットチャックに嵌挿してコレットチャックを拡径して被加工歯車の中心に穿設した軸孔を保持するようにする雄コーンとから構成することができる。
【００１６】また、転造ダイスを、被加工歯車の変速用歯部に予め荒形成したヘリカル歯の仕上げ成形を行うように構成することができる。
【００１７】また、転造ダイスが、被加工歯車の変速用歯部に予め荒形成した変速用歯の歯面にクラウニングの成形を併せて行うように構成することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の変速用歯車及びその製造装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】まず、本発明の変速用歯車の成形方法を、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す形態の変速用歯車Ｗを成形する場合について、図１を用いて説明する。
【００２０】まず、製造する変速用歯車Ｗに適した素材を、ビレットシャー又は鋸で、所定の大きさに切断し（図１（１）、（２））、この素材Ｗ０を熱間又は温間鍛造するのに適した温度に加熱する（図１（３））。この場合、素材には、変速用歯車Ｗに適した鋼材、例えば、ＳＣ鋼、ＳＣＭ鋼、ＳＮＣ鋼、ＳＮＣＭ鋼、ＳＣＲ鋼等を使用することができる。また、加熱温度は、熱間又は温間鍛造の別、素材の材質、形状、大きさ等に応じて定めることができ、例えば、１１５０℃〜１２００℃に加熱する。
【００２１】加熱後、素材Ｗ０を複数の熱間又は温間鍛造工程を経て、変速用歯部Ｐａと、クラッチスプライン歯部Ｐｂとを一体に成形するとともに、変速用歯部Ｐａに変速用歯Ｒａを、クラッチスプライン歯部Ｐａに歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂを、それぞれ荒成形した中間製品Ｗ４に形成する。この熱間鍛造工程は、特に限定されるものではないが、通常、据込工程（図１（４））、ブロッカ工程（図１（５））、フィニッシャ工程（図１（６））及びピアス工程（図１（７））の４工程よりなる。このうち、据込工程（図１（４））は、素材Ｗ０を鍛造し易い形状に成形する工程で、この工程を経た素材Ｗ１を、ブロッカ工程（図１（５））及びフィニッシャ工程（図１（６）。詳細は後述。）により、全体形状を所要の形状に整えるようにするとともに、変速用歯部Ｐａ及びクラッチスプライン歯部Ｐｂに所要の歯を荒形成するものである。このブロッカ工程及びフィニッシャ工程は、素材Ｗ１の材質、成形する中間製品Ｗ１の形状、大きさ等に応じて、さらに複数の工程で以て構成することができる。そして、ピアス工程（図１（７））により、中間製品Ｗ３の中心に軸孔Ｈを形成した中間製品Ｗ４を得るようにする。なお、軸孔Ｈの直径は、最終仕上がり寸法よりもやや小径に形成するものとする。
【００２２】変速用歯部Ｐａ及びクラッチスプライン歯部Ｐｂに所要の歯を荒形成した中間製品Ｗ４に対して、必要に応じて、熱処理工程（図１（８））において、焼準等の熱処理を施し、ショットブラスト工程（図１（９））において、中間製品Ｗ４の表面に付着しているスケールを除去し、さらに、潤滑処理工程（図１（１０））において、次工程の冷間鍛造工程を円滑に行うために、ボンデライト・ボンダリューベ処理、二硫化モリブデン系潤滑剤による処理等の所要の潤滑処理を施すようにする。
【００２３】潤滑処理工程（図１（１０））を経た中間製品Ｗ４に対して、冷間コイニング工程（図１（１１））において、クラッチスプライン歯部Ｐｂに荒形成した歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂの仕上げ成形を行った後、この中間製品Ｗ５に対して、スプライン歯成形工程（図１（１２）。詳細は後述。）において、クラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した歯車軸線に平行なスプライン歯Ｓｂを、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂに成形する。
【００２４】スプライン歯成形工程（図１（１２））を経た中間製品Ｗ６に対して、機械加工工程（図１（１３））において、最終仕上がり寸法に成形した逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂを形成したクラッチスプライン歯部Ｐｂの外周面を基準にして、中間製品Ｗ６の端面（クラッチスプライン歯部Ｐｂの外周面に対する直角度をだすため）、軸孔Ｈの内周面（クラッチスプライン歯部Ｐｂの外周面と同心にするため）、その他の部分の旋削加工を行う。
【００２５】機械加工工程（図１（１３））を経た中間製品Ｗ７に対して、フローフォーミングによる変速用歯成形工程（図１（１４）。詳細は後述。）において、軸孔Ｈを中心軸として回転しながら、変速用歯部Ｐａに荒形成した変速用歯Ｒａを、変速用歯Ｇａに仕上げ成形する。このとき、併せて、必要に応じて、変速用歯Ｒａの歯面にクラウニングＣａを成形することができる。
【００２６】変速用歯成形工程（図１（１４））を経た中間製品Ｗ８に対して、機械加工工程（図１（１５））において、変速用歯部Ｐａの外径、端面その他の部分の旋削加工を行った後、熱処理工程（図１（１６））において、浸炭焼入、焼戻し等の所要の熱処理を施し、さらに、研磨処理工程（図１（１７））を経て、最終製品の変速用歯車Ｗを得ることができる。
【００２７】次に、図１（６）のフィニッシャ工程について、詳細に説明する。フィニッシャ工程は、熱間又は温間鍛造工程のブロッカ工程（図１（５））により、全体形状を所要の形状に整えた中間製品Ｗ２に、変速用歯部Ｐａと、クラッチスプライン歯部Ｐｂとを一体に成形するとともに、変速用歯部Ｐａに変速用歯Ｒａを、クラッチスプライン歯部Ｐｂに歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂを、それぞれ荒成形するものである。
【００２８】このフィニッシャ工程を実施するための荒歯成形装置の一例を図２に示す。この荒歯成形装置３は、変速用歯部Ｐａに変速用歯としてのヘリカル歯Ｒａを、クラッチスプライン歯部Ｐｂに歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂを、同時に荒成形するためのものであり、以下、その構造を説明する。
【００２９】ベース３０上にダイス取付台３１を取り付け、このダイス取付台３１に、ギアダイス３２を取り付ける。ギアダイス３２は、円筒状に形成し、その内周面に中間製品Ｗ２の変速用歯部Ｐａに形成するヘリカル歯Ｒａに対応した成形用歯３２ａを備えている。また、ギアダイス３２内には、中間製品Ｗ２を上下より挟持、押圧して塑性変形を生じさせる上パンチ３３Ｕ及び下パンチ３３Ｄが、それぞれ上下方向から挿入されるようにする。この場合、ギアダイス３２の成形用歯３２ａと、下パンチ３３Ｄの外周面に形成した従動歯３３ａとが噛合し、下パンチ３３Ｄがギアダイス３２内で移動すると、その移動量に合わせて、下パンチ３３Ｄが回転するように構成する。上下パンチ３３Ｕ，３３Ｄは、ギアダイス３２と協同して、中間製品Ｗ２に塑性変形を生じさせることにより、中間製品Ｗ３に成形することができる形状に形成されており、さらに、下パンチ３３Ｄは、その上部の内周面に中間製品Ｗ２のクラッチスプライン歯部Ｐｂに形成する歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂに対応した成形用歯３３ｂを備えている。上下パンチ３３Ｕ，３３Ｄは、上下ベアリングプレート３４Ｕ，３４Ｄを介して回転自在に支持されるとともに、上パンチ３３Ｕは上パンチ取付台３７を介して昇降台３８により、下パンチ３３Ｄは油圧シリンダ３５内に作動油を供給することにより移動するピストン３６により、それぞれ昇降できるようにする。下パンチ３３Ｄには、下ノックアウトピンＰ１を挿通し、ベース３０を貫通するノックアウトピンＰ２にて操作されるようにし、また、上パンチ３３Ｕには、上ノックアウトピンＰ３を挿通し、昇降台３８を貫通するノックアウトピンＰ４にて操作されるようにする。
【００３０】次に、この荒歯成形装置３の動作について説明する。中間製品Ｗ２を下パンチ３３Ｄ上に載置し、昇降台３８を降下することにより、中間製品Ｗ２を上パンチ３３Ｕと下パンチ３３Ｄの間で挟持、押圧して塑性変形を生じさせ、変速用歯部Ｐａにヘリカル歯Ｒａを、クラッチスプライン歯部Ｐｂに歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂを、同時に荒成形する。その後、油圧シリンダ３５内に作動油を供給してピストン３６を上昇させ、下パンチ３３Ｄを押し上げるようにする。この場合、ピストン３６は、成形された中間製品Ｗ３が、ギアダイス３２から離脱するまで、上昇させるようにする。このとき、ギアダイス３２の成形用歯３２ａと、下パンチ３３Ｄの外周面に形成した従動歯３３ａとが噛合しているため、下パンチ３３Ｄがギアダイス３２内で移動すると、その移動量に合わせて、下パンチ３３Ｄが回転し、これに合わせて成形された中間製品Ｗ３が共に回転する。これにより、中間製品Ｗ３の変速用歯部Ｐａ及びクラッチスプライン歯部Ｐｂに、それぞれ形成されたヘリカル歯Ｒａ及び歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂが、損傷を受けることなく、中間製品Ｗ３を取り出すことができる。すなわち、中間製品Ｗ３の取り出しは、昇降台３８を上昇させることにより、上パンチ３３Ｕと下パンチ３３Ｄによる中間製品Ｗ３の挟持を解除した後、油圧シリンダ３５のピストン３６を上昇させることにより、ギアダイス３２の成形用歯３２ａから、中間製品Ｗ３の変速用歯部Ｐａに形成されたヘリカル歯Ｒａを離脱させる。その後、ノックアウトピンＰ２を介して下ノックアウトピンＰ１を、また、ノックアウトピンＰ４を介して上ノックアウトピンＰ３を突出することにより、下パンチ３３Ｄの成形用歯３３ｂから、中間製品Ｗ３のクラッチスプライン歯部Ｐｂに形成された歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂを離脱させ、中間製品Ｗ３を上下パンチ３３Ｕ，３３Ｄから離型するようにする。
【００３１】次に、図１（１２）のスプライン歯成形工程について、詳細に説明する。スプライン歯成形工程は、冷間コイニング工程（図１（１１））において、クラッチスプライン歯部Ｐｂに荒形成した歯車軸線に平行なスプライン歯Ｒｂの仕上げ成形を行った後、この中間製品Ｗ５に対して、クラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した歯車軸線に平行なスプライン歯を、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂに成形するものである。
【００３２】このスプライン歯成形工程を実施するためのスプライン歯成形装置の一例を図３〜図５に示す。このスプライン歯成形装置１は、クラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した歯車軸線に平行なスプライン歯を、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂに成形するためのものであり、以下、その構造を説明する。上型１１を、上型取付台１２に、ばね１２Ｓにより下方に向けて付勢されるようにして配設する。この上型１１と対向する下型１３を、下型取付台１４に固定し、この下型取付台１４に、下型１３を貫通してパンチ１５を配設し、このパンチ１５の外側に、ノックアウトピン２０により操作される円筒状のノックアウト筒１６を配設し、さらに、下型取付台１４に円筒状のケース１７を固定する。ケース１７には、クラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した歯車軸線に平行なスプライン歯Ｓｂを、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂに形成するために、スプライン歯Ｇｂの歯間角度及び歯数に合致したカム嵌挿孔１７Ｈを定ピッチで形成するとともに、このカム嵌挿孔１７Ｈの外側面をカム支持面１７Ｆに形成し、カム嵌挿孔１７Ｈ内にそれぞれカム２１を嵌挿する。カム嵌挿孔１７Ｈ内に嵌挿されたカム２１は、下型取付台１４に、ばね２４を介して支持されるとともに、ノックアウトピン１９により操作される環状フランジ１８にて支持され、この環状フランジ１８にボルト２１Ｖにより固定される。この場合、ノックアウトピン１９がフランジ１８を押し上げた後、ノックアウトピン２０がノックアウト筒１６を押し上げるように、ノックアウトピン１９及びノックアウトピン２０の長さを設定するようにする。カム２１は、その背面を、ケース１７のカム支持面１７Ｆに摺接するように高精度に仕上げられており、その下部内側にピン２２を、ピン２２の上端側が内方向に傾斜するように突設するとともに、このピン２２の傾斜角と等しい傾斜角を有するダイス押圧面２１Ｔをカム２１の内側面に、ピン２２と対向して形成する。下型１３の上部には、図４に示すように、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂの歯間角度及び歯数に合致したダイス嵌挿孔１３Ｈを、下型１３の中心に向かって形成する。このダイス嵌挿孔１３Ｈは、断面略円形で、かつその頂部を平面状にカットするようにし、この各ダイス嵌挿孔１３Ｈに、断面略円形で、かつその頂部を平面状にカットしたダイス２３を、嵌挿するようにする。これにより、ダイス２３は、下型１３の中心に向かって放射状に配設されるとともに、ケース１７でダイス２３の平面部を押さえ、ダイス２３が回転しないように構成されている。ダイス２３の先端２３Ｄは、その先端２３Ｄを、クラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した歯車軸線に平行なスプライン歯Ｓｂに押し付け、塑性変形を生じさせることにより、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂに成形することができる形状に形成されている。また、ダイス２３には、ピン２２を挿通するためのピン挿通孔２３Ｈを穿設するとともに、ダイス２３の後端面２３Ｔは、カム２１のダイス押圧面２１Ｔに対応した傾斜面に形成する。
【００３３】次に、このスプライン歯成形装置１の動作について説明する。中間製品Ｗ５を下型１３上に載置し、上型取付台１２を降下することにより、中間製品Ｗ５をばね１２Ｓにより付勢された上型１１と下型１３の間で挟持するとともに、上型取付台１２の降下にて、カム２１の上面を中間製品Ｗ５の挟持より少し遅れて押圧する。これにより、カム２１及びフランジ１８が押し下げられ、カム２１のダイス押圧面２１Ｔにてダイス２３の後端面２３Ｔが押圧され、各ダイス２３は、下型１３の中心に向かう方向、すなわち、中間製品Ｗ５の軸心方向に摺動し、ダイス２３の先端２３Ｄにて、クラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した歯車軸線に平行なスプライン歯Ｓｂを、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂに成形する。その後、上型取付台１２を上昇させるとともに、ノックアウトピン１９を押し上げ、フランジ１８を上昇させる。これにより、カム２１も上昇するが、カム２１に傾斜して突設したピン２２が、ダイス２３のピン挿通孔２３Ｈに挿通されているので、カム２１の上昇に合わせて、各ダイス２３は、下型１３の中心と逆方向に強制的に摺動して、ダイス２３の先端２３Ｄが、逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂが成形された中間製品Ｗ６から離脱する。中間製品Ｗ６の取り出しは、ダイス２３の先端２３Ｄが、中間製品Ｗ６から離脱し、中間製品Ｗ６のクラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂが、ダイス２３の先端２３Ｄにより損傷を受けることがないようにした後、ノックアウトピン２０を押し上げ、ノックアウト筒１６を突出することにより、中間製品Ｗ６を下型１３から離型することにより行うようにする。
【００３４】次に、図１（１４）のフローフォーミングによる変速用歯成形工程について、詳細に説明する。フローフォーミングによる変速用歯成形工程は、図１（１２）のスプライン歯成形工程により、最終仕上がり寸法に成形した逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂを形成したクラッチスプライン歯部Ｐｂを基準にして、軸孔Ｈを形成した中間製品Ｗ７を、軸孔Ｈを中心軸として回転しながら、変速用歯部Ｐａに荒形成した変速用歯Ｒａを、変速用歯Ｇａに仕上げ成形するものである。
【００３５】このフローフォーミングによる変速用歯成形工程を実施するためのフローフォーミング装置の一例を図６〜図９に示す。フローフォーミング装置７は、変速用歯部Ｐａに荒形成した変速用歯としてのヘリカル歯Ｒａを、変速用歯としてのヘリカル歯Ｇａに仕上げ成形するものであり、以下、その構造を説明する。
【００３６】フローフォーミング装置７は、交互に正逆回転可能なテールストック部４と、このテールストック部４と協同して、中間製品Ｗ７を挟持するチャック部５と、テールストック部４の回転にて駆動され、中間製品Ｗ７の変速用歯部Ｐａに荒形成したヘリカル歯Ｒａを、ヘリカル歯Ｇａに仕上げ成形する転造ダイス部６とより構成する。テールストック部４は、交互に正逆回転可能に構成されたテールストック４１の先端に、同期ギア４２、受けダイス４３及びコレットチャック４４を、ボルト４５にて固定して構成する。この場合、同期ギア４２は、少なくともその歯が、テールストック４１より突出し、かつ、その歯が、成形されるヘリカル歯Ｇａ（変速用歯部Ｐａに荒形成したヘリカル歯Ｒａ）と位相が合うものを使用するようにする。また、受けダイス４３には、中間製品Ｗ７のクラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂに対応するスプライン歯形状の凹部を形成するようにする。チャック部５は、テールストック部４と対向して配設される、回転可能なチャック受台５１に、クランプダイ５２及び雄コーン５４をボルト５５にて固定するとともに、クランプダイ５２の外周に配設したストリッパ５３をロッド５６に係着して構成する。そして、チャック部５を前進させることにより、対向して配設した、テールストック部４の受けダイス４３とチャック部５のクランプダイ５２とにより、中間製品Ｗ７を、中間製品Ｗ７のクラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂを受けダイス４３に形成したスプライン歯形状の凹部に嵌合して、挟持するようにする。これにより、中間製品Ｗ７の変速用歯部Ｐａに荒形成したヘリカル歯Ｒａと同期ギア４２の位相が一致することとなる。また、中間製品Ｗ７は、チャック部５の雄コーン５４が、テールストック部４のコレットチャック４４内に挿入されて、コレットチャック４４の爪片４４ａを拡径することにより保持されるため、中間製品Ｗ７の軸孔Ｈを中心軸として正確に保持されることとなる。また、ストリッパ５３は、チャック受台５１に固定したクランプダイ５２の外周に摺動可能に配設するとともに、チャック受台５１を貫通するロッド５６の先端に係着し、ロッド５６の基端を固定した取付台５７を、チャック受台５１の軸方向に移動可能に支持するようにする。そして、ヘリカル歯Ｇａを成形した後、チャック受台５１を後退させることにより、受けダイス４３とクランプダイ５２による中間製品Ｗ８の挟持を解除するとともに、ストリッパ５３をロッド５６を介して突出することにより、クランプダイ５２に嵌合されている中間製品Ｗ８を離型することができるように構成する。転造ダイス部６は、テールストック４１に対して平行移動する移動台６１と、この移動台６１に、軸受６３，６３を介して、テールストック４１に対して平行に配設した転造スピンドル６２と、転造スピンドル６２に配設した、同期ギア４２と噛合する従動ギア６４及び転造ダイス６５とから構成する。
【００３７】次に、このフローフォーミング装置７の動作について説明する。チャック部５を前進させることにより、対向して配設した、テールストック部４の受けダイス４３とチャック部５のクランプダイ５２とにより、中間製品Ｗ７を挟持するとともに、転造ダイス部６の移動台６１を、テールストック４１に対して平行移動して、従動ギア６４を同期ギア４２に、転造ダイス６５を中間製品Ｗ７の変速用歯部Ｐａに荒形成したヘリカル歯Ｒａに、それぞれ噛合するようにする。テールストック４１を回転することにより、中間製品Ｗ７及びチャック部５を回転するようにする。この場合、テールストック４１は、好ましくは、所定の周期で、正逆回転を交互に繰り返して行うようにする。一方、テールストック４１の回転は、同期ギア４２、従動ギア６４及び転造スピンドル６２を介して、転造ダイス６５に伝達され、転造ダイス６５が、同期ギア４２と同期して回転する。これにより、転造ダイス６５と噛合している、中間製品Ｗ７は、テールストック４１によって回転されることにより、転造ダイス６５と同期して回転しながら、その変速用歯部Ｐａに荒形成したヘリカル歯Ｒａが、転造ダイス６５による鍛造により、ヘリカル歯Ｇａに仕上げ成形される。ヘリカル歯Ｇａが形成された中間製品Ｗ８の取り出しは、チャック受台５１を後退させることにより、受けダイス４３とクランプダイ５２による中間製品Ｗ８の挟持を解除するとともに、ストリッパ５３をロッド５６を介して突出することにより、クランプダイ５２に嵌合されている中間製品Ｗ８を離型することにより行うようにする。
【００３８】以上、本発明の変速用歯車及びその製造装置について、変速用歯部Ｐａに変速用歯としてのヘリカル歯Ｇａを形成するようにした、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す形態の変速用歯車Ｗを例に説明したが、本発明の対象は、この形態の変速用歯車に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更を加えることができる。
【００３９】より具体的には、本発明が対象とする変速用歯車Ｗには、変速用歯Ｇａがヘリカル歯のもののほか、平歯のものが含まれ、さらに、図１０（Ｃ）、（Ｄ）に示すような、変速用歯Ｇａの歯面にクラウニングＣａを有するものが含まれる（クラウニングＣａを有さないものも当然含まれる。）。この場合、フローフォーミング装置７の転造ダイス６５の形状を適宜選定することにより、中間製品Ｗ７の変速用歯部Ｐａに荒形成した変速用歯Ｒａを、転造ダイス６５による鍛造により、変速用歯Ｇａに仕上げ成形する際に、併せて、変速用歯Ｇａの歯面にクラウニングＣａを成形することができる。
【００４０】また、本発明が対象とする変速用歯車Ｗには、変速用歯部Ｐａにホブ切り等の機械加工により変速用歯Ｇａを形成する方法では加工が困難であった、図１０（Ｂ）に示すような、変速用歯部Ｐａに形成した変速用歯Ｇａの歯元円の直径Ｄａより、クラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した逆テーパ状のスプライン歯Ｇｂの歯先円の直径Ｄｂが大きく、かつ、変速用歯部Ｐａとクラッチスプライン歯部Ｐｂの間に形成した溝Ｎａの隙間ｔが２ｍｍ以下であるもの、図１０（Ｃ）に示すような、変速用歯部Ｐａとクラッチスプライン歯部Ｐｂの間に隔壁Ｎｂを形成したもの等が含まれる（図１０（Ａ）に示すような、変速用歯部Ｐａとクラッチスプライン歯部Ｐｂに形成した溝Ｎａの隙間ｔが２ｍｍより大きいものも当然含まれる。）。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、変速用歯及び先端にチャンファを有する逆テーパ状のスプライン歯を含む、変速用歯部及びクラッチスプライン歯部を、鍛造により、一体に成形することが可能となるため、以下の作用効果を奏するものである。
■ 変速用歯及び先端にチャンファを有する逆テーパ状のスプライン歯を鍛造により成形することにより、歯のメタルフローが切断されることがなく、歯車の強度が向上するとともに、機械加工による製造コストの上昇を回避し、変速用歯車の製造コストを低廉にできる。
■ テーパ状のスプライン歯を形成したクラッチスプライン歯部と、変速用歯を形成した変速用歯部との同心性を確保することが容易で、高い精度の変速用歯車を製造することができる。
■ 変速用歯としてヘリカル歯を成形する場合に、両側の歯面のねじれ角の差がなく、高い精度の変速用歯車を製造することができ、特に、ねじれ角が３０゜以上のヘリカル歯も、鍛造によって成形することができる。
■ 変速用歯を、鍛造によって仕上げ成形する際に、併せて、変速用歯の歯面にクラウニングを成形することができる。
■ 先端にチャンファを有する逆テーパ状のスプライン歯を鍛造により成形することにより、機械加工による引っ掛かりがなく、高い精度の変速用歯車を製造することができることと相俟って、シフトフィーリングの良好な変速用歯車を得ることができる。
■ 変速用歯車の構成材料の制約がないことから、例えば、難切削高強度鋼の使用が可能となり、小形の変速用歯車を容易に製造することができる。
■ 機械加工では困難な形状の変速用歯車を製造することができ、小形の変速用歯車を得ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１０６３６８４
【氏名又は名称】株式会社メタルアート
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| 【出願日】 |
平成９年１２月２６日（１９９７．１２．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０２２１１
【弁理士】
【氏名又は名称】森 治 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３２９２１６（Ｐ２０００−３２９２１６Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１１月３０日（２０００．１１．３０） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１２８７４８（Ｐ２０００−１２８７４８） |
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