JP3873326B2

JP3873326B2 - ギヤ部品

Info

Publication number: JP3873326B2
Application number: JP20393996A
Authority: JP
Inventors: 志郎藤村
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2016-08-01
Also published as: JPH1043828A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ギヤ部品のプレス加工に用いられるパンチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス加工にて製作されるギヤ部品として、例えば、図１０に示す自動車シートのリクライニング機構に用いられるラチェットロアアーム１が知られている。ラチェットロアアーム１の薄皿状部１ａにおいて、その底面２と直交する内周壁には複数の歯よりなるギヤ部３が備えられ、このギヤ部３には、図１１に示すように、相手部品４が噛合する。相手部品４は、その下端面５を薄皿状部１ａの底面２に当接させて位置決めされる。また、この相手部品４のギヤ部６の端面は下端面５と面一となっており、そのギヤ部６の下方角部には、所定の大きさの面取り６ａが形成されている。これに対応させて、ラチェットロアアーム１のギヤ部３の角部には、所定の曲率をもって角部曲面３ａが形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記したラチェットロアアーム１は、鋼板をプレスすることにより製作されており、上記した薄皿状部１ａの底面２相当部をパンチを用いたプレス加工によって製造するのが一般的である。
【０００４】
ところで、この角部曲面３ａの曲率半径は以下の理由から所定の範囲内に設定されている必要があり、したがってパンチ側のプレス歯についても同様に、その角部曲面３ａの曲率半径は所定範囲内に設定されねばならなかった。
すなわち、曲率半径が小さい場合には、鋼板に対するプレス加工が行われるときに角部曲面３ａに対応する部分に応力が集中して半抜きがスムーズに行われず、ラチェットロアアーム１の歯先部分に破断を生じさせることがある。したがって、加工上の面からすればパンチにおいて角部曲面３ａに対応する部分の曲率は大きい方が望ましいのであるが、大き過ぎる場合には、ギヤ部６の歯底及び歯先が角部曲面３ａと干渉して正規の噛合状態よりも浅い噛み合い状態、つまり、ハーフロック状態となってしまう。
なお、上記したギヤ部６と角部曲面３ａとの干渉箇所を図１２において符号「Ｖ」にて示し、その干渉の結果、噛み合いが浅くなり、歯先と歯底との間に生じた隙間を同図において、符号「Ｗ」にて示す。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、鋼板をスムーズに半抜きすることができるギヤ部品プレス加工用パンチの構造の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
＜請求項１の発明＞
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、角部が曲面に形成され、外周壁面にギヤ形成部を備えたパンチにより、鋼板をその厚み方向プレスし、半抜き成形することにより、前記鋼板が段差をなす薄皿状に形成されると同時に、その内周壁面に奥壁から複数の歯が垂直方向に形成されたギヤ部を備えてなるギヤ部品であって、前記プレスにより、前記ギヤ部品における前記各歯の歯先の端縁部には角部曲面が所定曲率をもって断面弧状に形成され、前記角部曲面を含む奥壁部分に底面凹部を設けることにより、外周にギヤ部を有する相手部品の下端面を前記ギヤ部品の奥壁に当接させて位置決めし、ギヤ部品同士が噛み合うように設置したときに、前記角部曲面の始端を前記奥壁に当接される相手部品のギヤ部の下端面より下位にシフトさせた構成であることを特徴とするものである。
【０００７】
＜請求項２の発明＞
また、請求項２に係る発明は、前記各歯の歯底の端縁部が所定曲率の断面弧状に形成されるとともに、前記底面凹部には、前記各歯の歯先から歯底側にかけて前記相手部品の下端面からの凹み量が小さくなるように傾斜面が形成され、前記歯先における前記角部曲面の曲率半径が、前記歯底における曲率半径よりも大きく形成されていることに特徴を有する。
＜請求項３の発明＞
また、請求項３に係る発明は、請求項１に記載のギヤ部品をプレス加工するためのパンチであって、パンチ本体には前記各歯を成形するための複数のプレス歯が形成され、このプレス歯の歯底の端縁部には角部曲面が所定曲率をもって断面弧状に形成されるとともに、前記角部曲面を含む前記プレス歯の付け根部分に底面突部を設けて、前記奥壁と対面するパンチ底面から突出させることにより、前記角部曲面の始端をパンチ底面より下位にシフトさせたところに特徴を有する。
＜請求項４の発明＞
また、請求項４に係る発明は、前記底面突部には、プレス歯の歯底側からプレス歯の歯先側にかけてパンチ底面からの突出量が小さくなるように傾斜面が形成されるとともに、前記プレス歯の歯先の端縁部には角部曲面が所定曲率をもって断面弧状に形成されており、前記歯底における角部曲面の曲率半径が、前記歯先における曲率半径よりも大きく形成されているところに特徴を有する。
＜請求項５の発明＞
また、請求項５に係る発明は、請求項３または請求項４に記載のパンチによりプレス加工されるギヤ部品の製造方法であることに特徴を有する。
【０００８】
【発明の作用及び効果】
＜請求項１の発明＞
請求項１の構成によれば、底面凹部を設けて角部曲面を相手部品の下端面より下位にシフトさせたため、角部曲面の曲率半径を大きく設定しても、ハーフロックとなる事態を心配する必要がなくなる。
【０００９】
従って、ギヤ部品が、相手側部品との噛合関係によりギヤ部と奥壁とがなす角部の曲面を奥壁から所定の高さ以内に収めなければならないという条件の下でも、角部曲面の曲率を所望の大きさにすることができ、鋼板がスムーズに半抜きできるように角部曲面の曲率を設定してギヤ部品の品質を向上させることができる。
【００１０】
＜請求項２の発明＞
また、請求項２によるギヤ部品の構成では、鋼板によりパンチのプレス歯にかかる抗力を傾斜面によって分散させて小さくすることができ、パンチの消耗を緩和させてパンチの寿命を長くすることができる。
＜請求項３の発明＞
請求項３のプレス加工用パンチの構成によれば、ギヤ部品の相手側部品との噛合関係によりギヤ部と奥壁とがなす角部の曲面を奥壁から所定の高さ以内に収めなければならないという条件の下でも、角部曲面の曲率を所望の大きさにすることができ、鋼板がスムーズに半抜きできるように角部曲面の曲率を設定してギヤ部品の品質を向上させることができる。
＜請求項４の発明＞
請求項４の構成では、傾斜面によりパンチのプレス歯にかかる抗力を小さくすることができる。
＜請求項５の発明＞
請求項５の構成によれば、鋼板がスムーズに半抜きできる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したラチェットロアアーム製作用のパンチについて、図を参照しつつ説明する。
【００１２】
被成形部品であるラチェットロアアーム１０は、図１ないし図３に主に示されている。ラチェットロアアーム１０は、自動車のリクライニング機構に用いられる部品であって、周壁が同心円状の複数段をなす薄皿状部１１を備えている。この薄皿状部１１の底面１２（請求項１における「奥壁」）と垂直に交わる最下段の内周壁１３には、１／３円周程度に亘って複数の歯１４ａよりなるギヤ部１４が形成され、このギヤ部１４に、相手部品２０が噛合するようになっている（図３参照）。
【００１３】
相手部品２０は、図３に示すように、その下端面２１を薄皿状部１１の底面１２に当接させて位置決めされる。また、この相手部品２０のギヤ部２２の下面は下端面２１と面一となっており、そのギヤ部２２と下端面２１との角部には、面取り２３が形成されている。従って、ラチェットロアアーム１０のギヤ部１４の角部に設けられる角部曲面１５は、相手部品２０のギヤ部２２が正規に噛み合うように、所定の曲率半径をもって形成する必要がある。
【００１４】
このラチェットロアアーム１０は、図４及び図５に示すように、鋼板Ｋをプレスすることにより製作される。鋼板Ｋはプレス型３０に設けられた上型３１と下型３２との間に挟持され、上型３１の上下方向の貫通孔３１ａ内で駆動するパンチ４０によって半抜きでき、上記した薄皿状部１１が形成される。
【００１５】
パンチ４０は、薄皿状部１１の上段に対面する円筒状のパンチ４１と、その内部にあって薄皿状部１１の底壁１２をプレスする円柱状のパンチ４２とを備えている。なお、下型３２に設けられた上下の貫通孔３２ａ内には、パンチ４１に対向するギヤダイス兼エジェクタ３３と、パンチ４２に対向するエジェクタ３４が設けられ、鋼板Ｋをパンチと反対側から押圧してプレスに伴う曲げ変形を規制している。
【００１６】
さて、本発明に係るパンチの構造は上記した円柱状のパンチ４２に適用されている。パンチ４２の概略は図６に示されている。
パンチ４２は、ロックウェル硬さ試験による硬度がＨＲＣ６５の部材（ウッデホルム社製の「ＡＳＰ−３０粉末ハイス鋼」）より製作されている。前記した従来のパンチはＨＲＣ６３の部材より製作されていた。しかし、その硬度では被加工材（上記した鋼材Ｋ）に付着している研磨粒子により凝着摩耗が生じ、パンチのチッピングが発生するという問題がおき、逆に、ＨＲＣ６６以上とすると、研磨粒子が凝着しないが僅かな曲げ応力によりパンチが欠けるという問題がある。そこで、本実施形態では、以上の点を考慮してＨＲＣ６５の部材を用いることとした。
【００１７】
パンチ４２は、薄皿状部１１の底面１２内径と同じ径の円柱状に形成され、その周面には、複数の歯１４ａ同士の間をプレスする複数のプレス歯４３が設けられている。このプレス歯４３は、ラチェットロアアーム１０の複数の歯１４ａに対応させてパンチ４２周面の１／３円周程度に亘って形成され、パンチ底面４４に連続している。このプレス歯４３のパンチ底面４４側の端部には、図７に示すように、平面状をなすパンチ底面４４から突出するように底面突部４５が形成されている。
【００１８】
底面突部４５は、プレス歯４３端部において歯先から歯のたけ（図７のＬ１）までの寸法とほぼ同じ幅寸法をもって形成されている。
底面突部４５のプレス歯４３における歯底位置から歯先位置にかけては、１２度の傾斜面４６が形成され、傾斜面４６は曲率半径ａの角部曲面４７ａを介してプレス歯４３の歯先面に連続している。ところで、ラチェットロアアーム１０の角部曲面１５は、その曲率半径が所定範囲内に設定される必要があるため、パンチ４２の角部曲面４７ａも同様に設定されねばならない。
ここに、仮に底面突部４５を設けずに、ギヤ部１４に破断を生じさせない程度の曲率半径を設定しようとする場合には、ハーフロックの問題を生じる。しかし、本実施形態のように底面突部４５を設けたものでは、パンチ底面４４のプレス歯４３の周辺は実質的に下方にオフセットされたこととなるため、ハーフロックを生じさせることがなく、その分、角部曲面４７ａの曲率半径を大きくすることができる。逆に、角部曲面４７ａの曲率半径は底面突部４５の大きさをかえることで所望の値に設定できるわけである。
【００１９】
この実施の形態において、底面突部４５は傾斜面４６より図において右側の平坦面４８がプレス歯４３の歯底面と曲率半径ｂの角部曲面４７ｂをなして連続している。この曲率半径ｂは曲率半径ａの２倍にしてある。プレス歯４３の歯底と歯先の間は曲率半径ａから曲率半径ｂまで徐々に曲率半径を変化させた角部曲面４７ｃが連続して形成されている。これらの角部曲面４７ａ，４７ｂ，４７ｃは連続して角部曲面４７をなしている。なお、底面突部４５の、図７において右側のパンチ４２軸心側の端部は、４５度の傾斜をなしてパンチ底面４４に交わっている。
【００２０】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図４に示すように、プレス型３０に鋼板Ｋをセットしてプレス機を起動すると、パンチ４２が鋼板Ｋに向かって、例えば、油圧等の大きな力で押し下げられ、図５に示すように、鋼板Ｋは、上下の型３１，３２に支持された部分に対しパンチ４２に押された部分が半抜きされ、薄皿状部１１が形成される。パンチ４２のプレス歯４３の端面には、半抜きがスムーズになされる曲率半径に設定された角部曲面４７が形成されているので、薄皿状部１１のギヤ部１４に従来のように、破断が生じることがなく、高品質のラチェットロアアーム１０が製作される。
このように、製品の品質向上のために角部曲面４７の曲率半径を比較的大きく設定しても、底面突部４５を設けて角部曲面４７をパンチ底面４４より下位にシフトさせてあるため、ラチェットロアアーム１０の角部曲面１５もギヤ部１４より下位にシフトされて形成される。仮に、下位にシフトされなければ角部曲面１５が上位のギヤ部１４側に大きく形成されることとなり、その角部曲面１５と相手部品２０のギヤ部２２とが干渉する事態（ハーフロック）が生じる。しかし、本発明にかかるパンチ４２で製作されたラチェットロアアーム１０には、そのような心配がない。
【００２１】
一方、パンチ４２のプレス歯４３には、その端面に傾斜面４６が形成されてプレス時の鋼板Ｋから受ける抗力を低減させてあるので、そのプレス歯４２の消耗を押さえることができ、パンチの寿命は従来より長い。
【００２２】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００２３】
（１）上記実施形態では、底面突部４５に傾斜面４６を備えているが、図８に示すように、傾斜面を備えずにプレス歯４３の歯底から歯先にかけて、同じ突出量の底面突部４５を設けてもよい。
但し、本実施形態のように傾斜面を備えたものであれば、プレス歯に係る抗力を小さくすることができ、パンチの消耗を低減させることができる。
【００２４】
（２）本実施形態のパンチは、薄皿状部１１の内周面に歯を備えたギヤ部品の製作に用いているが、例えば、図９に示すように、ラック状のギヤ部品５０をプレス加工するパンチに本発明にかかるパンチの構造を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ラチェットロアアームの平面図である。
【図２】薄皿状部の部分断面図である。
【図３】その拡大断面図である。
【図４】鋼板がプレスされる前の状態のプレス型の断面図である。
【図５】鋼板がプレスされた後の状態のプレス型の断面図である。
【図６】パンチの斜視図である。
【図７】パンチの部分断面図である。
【図８】底面突部の変形例を示す断面図である。
【図９】他の種類のギヤ部品を示す斜視図である。
【図１０】ラチェットロアアームの斜視図である。
【図１１】ラチェットロアアームのギヤ部を示す部分断面図である。
【図１２】ハーフロックした状態を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１０…ラチェットロアアーム（ギヤ部品）
１４ａ…歯
１２…底面（奥壁）
４２…パンチ
４３…プレス歯
４４…パンチ底面
４５…底面突部
４６…傾斜面
４７…角部曲面
ａ…曲率半径（曲率）
ｂ…曲率半径（曲率）

Claims

角部が曲面に形成され、外周壁面にギヤ形成部を備えたパンチにより、鋼板をその厚み方向プレスし、半抜き成形することにより、前記鋼板が段差をなす薄皿状に形成されると同時に、その内周壁面に奥壁から複数の歯が垂直方向に形成されたギヤ部を備えてなるギヤ部品であって、
前記プレスにより、前記ギヤ部品における前記各歯の歯先の端縁部には角部曲面が所定曲率をもって断面弧状に形成され、前記角部曲面を含む奥壁部分に底面凹部を設けることにより、外周にギヤ部を有する相手部品の下端面を前記ギヤ部品の奥壁に当接させて位置決めし、ギヤ部品同士が噛み合うように設置したときに、前記角部曲面の始端を前記奥壁に当接される相手部品のギヤ部の下端面より下位にシフトさせた構成であることを特徴とするギヤ部品。
前記各歯の歯底の端縁部が所定曲率の断面弧状に形成されるとともに、前記底面凹部には、前記各歯の歯先から歯底側にかけて前記相手部品の下端面からの凹み量が小さくなるように傾斜面が形成され、前記歯先における前記角部曲面の曲率半径が、前記歯底における曲率半径よりも大きく形成されていることを特徴とする請求項１記載のギヤ部品。