JP6470229B2

JP6470229B2 - Gear forging device and gear forging method

Info

Publication number: JP6470229B2
Application number: JP2016103853A
Authority: JP
Inventors: 石田　均; 均石田
Original assignee: 株式会社クリアテック
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2036-05-25
Also published as: JP2017209699A

Description

本発明は、冷間鍛造によってクラウニング付きのギアを製造するギアの鍛造装置およびギアの鍛造方法に関する。 The present invention relates to a gear forging device and a gear forging method for manufacturing a gear with a crowning by cold forging.

従来から、所定の製造装置を用いてギアを製造することが行われており、このようなギアの中に、クラウニング付きのヘリカルギアがある（例えば、特許文献１参照）。このヘリカルギア（変速用歯車）の製造は、まず、鋼からなる円柱状の素材を熱間または温間による鍛造で所要の形状に整えたのちに、その中心に軸孔を形成して中間製品としている。そして、その中間製品を軸孔を中心として回転させながら、転造ダイスによる転造を行って、クラウニングを備えたヘリカルギアに形成している。 2. Description of the Related Art Conventionally, gears are manufactured using a predetermined manufacturing apparatus. Among such gears, there is a helical gear with crowning (for example, see Patent Document 1). This helical gear (transmission gear) is manufactured by first forming a cylindrical material made of steel into a required shape by hot or warm forging, and then forming a shaft hole in the center to produce an intermediate product. It is said. Then, while rotating the intermediate product around the shaft hole, rolling is performed by a rolling die to form a helical gear having a crowning.

しかしながら、前述した製造装置には、被加工歯車である中間製品を回転させるためのテールストックおよびテールストックとともに回転する同期ギアなどが備わっており、製造装置の構造が複雑になるという問題がある。また、このような製造装置を用いてもクラウニング付きのギアを冷間鍛造によって精度よく形成することは難しい。 However, the manufacturing apparatus described above includes a tail stock for rotating an intermediate product that is a workpiece gear, a synchronous gear that rotates together with the tail stock, and the like, and there is a problem that the structure of the manufacturing apparatus becomes complicated. Even if such a manufacturing apparatus is used, it is difficult to accurately form a gear with crowning by cold forging.

特開平１１−１９３８６１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-193861

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、その目的は、クラウニング付きのギアを冷間鍛造によって容易に形成することができ、かつ構造が簡単なギアの鍛造装置およびギアの鍛造方法を提供することである。なお、下記本発明の各構成要件の記載においては、本発明の理解を容易にするために、実施形態の対応箇所の符号を括弧内に記載しているが、本発明の構成要件は、実施形態の符号によって示された対応箇所の構成に限定解釈されるべきものではない。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a gear forging device and a gear forging method which can easily form a gear with a crowning by cold forging and have a simple structure. Is to provide. In the description of each constituent element of the present invention below, the reference numerals of corresponding portions of the embodiment are shown in parentheses in order to facilitate understanding of the present invention. The present invention should not be construed as being limited to the configurations of the corresponding portions indicated by the reference numerals of the forms.

前述した目的を達成するため、本発明に係るギアの製造装置の構成上の特徴は、外周面に歯形が形成された中間円筒状ギア（１０ｃ）を冷間鍛造して、クラウニング付きのギア（１０）に成形するギアの鍛造装置（Ａ）であって、上下に延びる丸棒状の本体の軸方向の一部（２２ｃ）の外周面に、本体の軸方向に沿った両側部分（２３ａ，２３ｂ）から中央部分（２３ｃ）に向かうほど外径が大きくなった膨出部（２３）を形成して構成されたカウンターパンチ（２２）と、膨出部の外周側に膨出部と間隔を保って設置され、内周面にクラウニング付きのギアの歯形（１３）を形成するための歯形成形歯（２５ａ）が形成され、外周面が上端部から下端部に向かうほど直径が小さくなったダイ（２５）と、ダイの外周側に配置され、ダイに対向する内周面の上端部の直径が下端部の直径よりも大きくなったダイホルダ（２７）と、ダイの上方から下降することでダイをダイホルダに圧接させながら下方に押圧するダイスパンチ（３７）とを備え、膨出部が中間円筒状ギアの内周面に対応する加工面を構成することにある。 In order to achieve the above-mentioned object, the structural feature of the gear manufacturing apparatus according to the present invention is that the intermediate cylindrical gear (10c) having a tooth shape formed on the outer peripheral surface is cold-forged and the gear with crowning ( 10) is a gear forging device (A) that is formed on the outer circumferential surface of a part (22c) in the axial direction of a round bar-shaped main body extending vertically, on both side portions (23a, 23b) along the axial direction of the main body. ) From the center portion (23c) toward the center portion (23c), the counter punch (22) formed by forming the bulging portion (23) whose outer diameter increases, and the bulging portion is kept at a distance from the bulging portion on the outer peripheral side. The tooth forming tooth (25a) for forming the tooth profile (13) of the gear with crowning on the inner peripheral surface is formed, and the die whose diameter decreases as the outer peripheral surface moves from the upper end to the lower end ( 25) is arranged on the outer peripheral side of the die and A die holder (27) in which the diameter of the upper end of the inner peripheral surface is larger than the diameter of the lower end, and a die punch (37) that presses downward while pressing the die against the die holder by descending from above the die And the bulging portion constitutes a machining surface corresponding to the inner circumferential surface of the intermediate cylindrical gear .

本発明に係るギアの鍛造装置は、中間品である中間円筒状ギアの外周面に形成された歯形の各歯を、中間円筒状ギアの軸方向の中央側に位置する部分が両側部分よりも肉厚になるクラウニング付きの歯に成形して中間円筒状ギアをクラウニング付きのギアに変形するものである。この中間円筒状ギアの歯形は、各歯が略同一の肉厚で真っ直ぐに延びる一定歯厚歯形になっている。そして、中間円筒状ギアの内周面に対応するカウンターパンチの加工面が、軸方向の両側から中央に向かうほど外径が大きくなった膨出部で構成され、中間円筒状ギアの外周面に対応するダイの内周面にクラウニング付きの歯を形成するための歯形成形歯が形成されている。また、ダイの外径は、ダイの上端から下端に向かうほど小さくなり、ダイの外周側には、内周面の上端部の直径が下端部の直径よりも大きくなったダイホルダが配置されている。そして、ダイの上方には、ダイを下方に押圧するダイスパンチが設けられている。 In the gear forging device according to the present invention, each tooth of the tooth profile formed on the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical gear, which is an intermediate product, has a portion located on the center side in the axial direction of the intermediate cylindrical gear than the both side portions. The intermediate cylindrical gear is transformed into a gear with a crowning by forming into a tooth with a crowning that is thick. The tooth shape of the intermediate cylindrical gear is a constant tooth thickness tooth shape in which each tooth extends straight with substantially the same thickness. The counter punch working surface corresponding to the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear is formed by a bulging portion whose outer diameter increases toward the center from both sides in the axial direction, and is formed on the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical gear. Tooth forming teeth for forming crowned teeth are formed on the inner peripheral surface of the corresponding die. The outer diameter of the die decreases from the upper end to the lower end of the die, and a die holder in which the diameter of the upper end portion of the inner peripheral surface is larger than the diameter of the lower end portion is disposed on the outer peripheral side of the die. . A die punch for pressing the die downward is provided above the die.

このため、中間円筒状ギアをカウンターパンチの膨出部とダイとの間に設置した状態で、ダイスパンチを下降させていくと、ダイは、ダイスパンチによって下方に押圧され、ダイホルダの内部にくい込むようにして下降する。このとき、ダイにはダイホルダの内周面から膨出部側に向かう反力（ひずみ）が加わるため、ダイは縮径方向に弾性変形する。この場合、ダイの内周側には中間円筒状ギアを介して膨出部が位置しており、膨出部は上下両端よりも中央部が突出している。そこで、ダイの変形が、中央部よりも上下両端の方が大きくなるようにしている。そして、中間円筒状ギアは、カウンターパンチの膨出部とダイの歯形成形歯との間に生じている隙間をなくすように変形していく。なお、このとき、中間円筒状ギアは、膨出部の中央部分に対して圧入状態になっている。 For this reason, when the die punch is lowered while the intermediate cylindrical gear is installed between the bulging portion of the counter punch and the die, the die is pressed downward by the die punch and is difficult to insert inside the die holder. Then descend. At this time, since a reaction force (strain) from the inner peripheral surface of the die holder toward the bulging portion is applied to the die, the die is elastically deformed in the direction of diameter reduction. In this case, a bulging portion is located on the inner peripheral side of the die via an intermediate cylindrical gear, and the bulging portion has a central portion protruding from both upper and lower ends. Therefore, the deformation of the die is made larger at the upper and lower ends than at the center. Then, the intermediate cylindrical gear is deformed so as to eliminate the gap generated between the bulging portion of the counter punch and the tooth forming teeth of the die. At this time, the intermediate cylindrical gear is press-fitted into the central portion of the bulging portion.

この場合、中間円筒状ギアの歯形に対向するダイの歯形成形歯だけでなく、中間円筒状ギアの内周面に対応するカウンターパンチの膨出部にも曲面を形成して、中間円筒状ギアの内外の両面を変形させるため、中間円筒状ギアからクラウニング付きのギアへの変形を冷間鍛造でもスムーズに行える。すなわち、中間円筒状ギアは、膨出部に押さえ付けられることで、上下両側部分よりも中央部分の方が外周側に膨らむかのようになり、これによって、中間円筒状ギアの各歯は、上下両側部分よりも中央部分の方が幅広になるかのように変形しやすくなる。この鍛造においては、中間円筒状ギアが軸方向に延びることを防ぎながら、中間円筒状ギアを径方向に変形させることで、良好なクラウニングを形成することができる。 In this case, a curved surface is formed on the bulging portion of the counter punch corresponding to the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear as well as the die forming teeth of the die facing the tooth shape of the intermediate cylindrical gear. Because both the inner and outer surfaces are deformed, the deformation from the intermediate cylindrical gear to the gear with the crowning can be smoothly performed even by cold forging. That is, the intermediate cylindrical gear is pressed against the bulging portion, so that the central portion swells to the outer peripheral side rather than the upper and lower both side portions, whereby each tooth of the intermediate cylindrical gear is It becomes easier to deform as if the central part is wider than the upper and lower side parts. In this forging, a good crowning can be formed by deforming the intermediate cylindrical gear in the radial direction while preventing the intermediate cylindrical gear from extending in the axial direction.

なお、クラウニング付きのギアを得るためには、ダイに歯形成形歯を形成して、カウンターパンチは真っ直ぐな丸棒状に形成してもよいが、これによると、中間円筒状ギアに軸方向の歪みが生じ、歯形をコントロールすることが難しい。本発明に係るギアの鍛造装置は、中間円筒状ギアの内周面に本来必要でない曲面を形成することで、冷間鍛造をし易くしたものである。 In order to obtain a gear with crowning, it is possible to form teeth on the die and form the counter punch into a straight round bar, but according to this, the intermediate cylindrical gear has an axial distortion. It is difficult to control the tooth profile. The gear forging device according to the present invention facilitates cold forging by forming a curved surface that is not originally required on the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear.

なお、膨出部の最大外径と最小外径との差は、中間円筒状ギアを鍛造する際の、中間円筒状ギアの弾性変形量と塑性変形量の合計値に基づいて設定される。ただし、中間円筒状ギアの内周面に形成する曲面は、鍛造後に、クラウニングが形成されたギアを弾性変形させてカウンターパンチから取り出せる形状にしておく。例えば、鋼で構成されたギアの弾性変形可能量は、ギアの内径が１０ｍｍの場合、０．０３ｍｍ程度である。中間円筒状ギアを冷間鍛造する場合、中間円筒状ギアの内周面側が、弾性変形したのちに降伏点を僅かに超えて塑性変形していることが好ましく、これによると、ギアの各歯を良好なクラウニング付きの歯に成形することができる。 The difference between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter of the bulging portion is set based on the total value of the elastic deformation amount and the plastic deformation amount of the intermediate cylindrical gear when the intermediate cylindrical gear is forged. However, the curved surface formed on the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear has a shape that can be removed from the counter punch by elastically deforming the gear on which the crowning is formed after forging. For example, the amount of elastic deformation of a gear made of steel is about 0.03 mm when the inner diameter of the gear is 10 mm. When cold forging the intermediate cylindrical gear, it is preferable that the inner peripheral surface side of the intermediate cylindrical gear is plastically deformed slightly beyond the yield point after being elastically deformed. Can be formed into teeth with good crowning.

本発明に係るギアの鍛造装置の他の構成上の特徴は、ダイホルダの内周面に、凹状の曲面部（２７ａ）が円周に沿って形成されていることにある。 Another structural feature of the gear forging device according to the present invention is that a concave curved surface portion (27a) is formed along the circumference on the inner peripheral surface of the die holder.

本発明によると、ダイホルダの内周面に凹状の曲面部が形成されているため、ダイスパンチを下降させて、ダイをダイホルダの内周面に圧接させると、ダイは上下方向の中央部分よりも上下の両端部の方がより強く縮径方向に圧縮される。このため、中間円筒状ギアはより効果的に変形して、クラウニングが形成されたギアが得られる。なお、この場合のダイの縮径方向の歪は、ダイの中心部分で、０．５％程度になり、ダイの上下の両部分で、０．５％よりも大きく１．３％以下になることが好ましい。 According to the present invention, since the concave curved surface portion is formed on the inner peripheral surface of the die holder, when the die punch is lowered and the die is pressed against the inner peripheral surface of the die holder, the die is more than the central portion in the vertical direction. The upper and lower ends are more strongly compressed in the direction of diameter reduction. For this reason, the intermediate cylindrical gear is more effectively deformed to obtain a gear in which crowning is formed. In this case, the strain in the reduced diameter direction of the die is about 0.5% at the center portion of the die, and is larger than 0.5% and not more than 1.3% at both the upper and lower portions of the die. It is preferable.

本発明に係るギアの鍛造方法の構成上の特徴は、外周面に歯形が形成された中間円筒状ギア（１０ｃ）を冷間鍛造して、クラウニング付きのギア（１０）に成形するギアの鍛造方法であって、上下に延びる丸棒状の本体の軸方向の一部（２２ｃ）の外周面に、本体の軸方向に沿った両側部分（２３ａ，２３ｂ）から中央部分（２３ｃ）に向かうほど外径が大きくなった膨出部（２３）を形成して構成されたカウンターパンチ（２２）と、膨出部の外周側に膨出部と間隔を保って設置され、内周面にクラウニング付きのギアの歯形を形成するための歯形成形歯（２５ａ）が形成され、外周面が上端部から下端部に向かうほど直径が小さくなったダイ（２５）との間に、中間円筒状ギアを設置する中間円筒状ギア設置工程と、ダイの外周側に配置され、ダイに対向する内周面の上端部の直径が下端部の直径よりも大きくなったダイホルダ（２７）の内部の下方に、ダイを押圧して、中間円筒状ギアの内周面に膨出部を押し付けるとともに、中間円筒状ギアの外周面に歯形成形歯を押し付けてクラウニングを形成するクラウニング形成工程とを備え、膨出部が中間円筒状ギアの内周面に対応する加工面を構成することにある。
The structural feature of the gear forging method according to the present invention is that the intermediate cylindrical gear (10c) having a tooth profile formed on the outer peripheral surface is cold-forged to form a gear (10) with crowning. It is a method, and it is so outward that it goes to the center part (23c) from the both-sides part (23a, 23b) along the axial direction of a main body to the outer peripheral surface of the axial direction part (22c) of a round bar-shaped main body extended up and down A counter punch (22) formed by forming a bulging portion (23) having a larger diameter, and installed on the outer peripheral side of the bulging portion at a distance from the bulging portion, with a crowning on the inner peripheral surface An intermediate cylindrical gear is installed between the die (25) in which a tooth forming tooth (25a) for forming a gear tooth shape is formed and the outer peripheral surface decreases in diameter from the upper end portion toward the lower end portion. Intermediate cylindrical gear installation process and placed on the outer periphery of the die Then, the die is pressed below the inside of the die holder (27) in which the diameter of the upper end of the inner peripheral surface facing the die is larger than the diameter of the lower end, so that the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear expands. And a crowning forming step of pressing the protruding portion and forming a crowning by pressing the tooth-forming teeth on the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical gear, and the bulging portion forms a machining surface corresponding to the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear There is to do.

本発明では、カウンターパンチとダイとの間に、中間円筒状ギアを設置したときに、中間円筒状ギアの内周面の上下方向の中央部分が膨出部の上下方向の中央部分に圧接し、中間円筒状ギアの各歯の上下両端側部分がダイの歯形成形歯の上下両端側部分に隙間をもって位置している。そして、中間円筒状ギアのそれ以外の部分と、膨出部と歯形成形歯との間には隙間が生じている。その状態で、ダイを下方に押圧してダイホルダの内周面に押し付けると、ダイは縮径方向に弾性変形し、中間円筒状ギアは、膨出部と歯形成形歯との間に生じている隙間をなくすように変形していく。 In the present invention, when an intermediate cylindrical gear is installed between the counter punch and the die, the vertical central portion of the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear is pressed against the vertical central portion of the bulging portion. The upper and lower end portions of each tooth of the intermediate cylindrical gear are positioned with a gap between the upper and lower end portions of the tooth forming teeth of the die. And the clearance gap has arisen between the part other than that of an intermediate | middle cylindrical gear, and a bulging part and a tooth-forming tooth. In this state, when the die is pressed downward and pressed against the inner peripheral surface of the die holder, the die is elastically deformed in the diameter reducing direction, and the intermediate cylindrical gear is generated between the bulging portion and the tooth forming teeth. It will be transformed to eliminate the gap.

この場合、ダイにおける中間円筒状ギアの歯形に対応する歯形成形歯だけでなくカウンターパンチにおける中間円筒状ギアの内面に対応する膨出部にも曲面を形成して、中間円筒状ギアの内外の両面を変形させるため、中間円筒状ギアは変形し易くなり、クラウニングの形成を冷間鍛造でもスムーズに行える。なお、中間円筒状ギアは、円筒状材料の外周面に歯形を形成して得られるが、この歯形を形成する加工は、冷間鍛造でもよいし、他の加工方法で行われていてもよく、要は、円筒状材料の外周面に歯を形成する加工であればよい。 In this case, a curved surface is formed not only on the tooth forming shape tooth corresponding to the tooth shape of the intermediate cylindrical gear in the die but also on the bulging portion corresponding to the inner surface of the intermediate cylindrical gear in the counter punch, so that the inside and outside of the intermediate cylindrical gear Since both sides are deformed, the intermediate cylindrical gear is easily deformed, and the crowning can be smoothly formed even by cold forging. The intermediate cylindrical gear is obtained by forming a tooth profile on the outer peripheral surface of the cylindrical material. However, the process for forming the tooth profile may be cold forging or may be performed by another processing method. In short, what is necessary is just the process which forms a tooth | gear in the outer peripheral surface of a cylindrical material.

本発明に係るギアの鍛造方法の他の構成上の特徴は、ダイホルダの内周面に、凹状の曲面部（２７ａ）を円周に沿って形成し、ダイホルダの内部の下方にダイを押圧するときに、ダイが曲面部に沿って弾性変形するようにしたことにある。 Another structural feature of the gear forging method according to the present invention is that a concave curved surface portion (27a) is formed along the circumference on the inner peripheral surface of the die holder, and the die is pressed below the inside of the die holder. In some cases, the die is elastically deformed along the curved surface portion.

本発明によると、ダイが上下方向の中心部よりも上下両端部がより縮径するように弾性変形するため、中間円筒状ギアはより効果的に変形して、クラウニングが形成されたギアが得られる。 According to the present invention, since the die is elastically deformed so that the upper and lower ends are further reduced in diameter than the center portion in the vertical direction, the intermediate cylindrical gear is more effectively deformed to obtain a gear in which crowning is formed. It is done.

本発明に係るギアの鍛造方法のさらに他の構成上の特徴は、クラウニング形成工程に、中間円筒状ギアを降伏点を越えて塑性変形させる変形工程と、変形した中間円筒状ギアを弾性変形させながら、カウンターパンチから取り出す取り出し工程とが含まれることにある。 Still another structural feature of the gear forging method according to the present invention is that in the crowning forming step, the intermediate cylindrical gear is deformed plastically beyond the yield point, and the deformed intermediate cylindrical gear is elastically deformed. However, there is a process of taking out from the counter punch.

本発明によると、中間円筒状ギアの歯形にクラウニングを形成し易くなる程度に、中間円筒状ギアの内周面を変形させることで、中間円筒状ギアの歯形に良好なクラウニングを形成することができ、クラウニング付きギアを形成したのちは、そのクラウニング付きギアをカウンターパンチから容易に取り出すことができる。 According to the present invention, it is possible to form a good crowning on the tooth profile of the intermediate cylindrical gear by deforming the inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear to such an extent that the crowning is easily formed on the tooth profile of the intermediate cylindrical gear. After the gear with crowning is formed, the gear with crowning can be easily taken out from the counter punch.

本発明の一実施形態により成形されたクラウニング付きヘリカルギアを示した斜視図である。It is the perspective view which showed the helical gear with a crowning shape | molded by one Embodiment of this invention. クラウニング付きヘリカルギアを示した断面図である。It is sectional drawing which showed the helical gear with crowning. クラウニング付きヘリカルギアの歯を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the tooth | gear of the helical gear with crowning. 鍛造装置の要部を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the principal part of the forging apparatus. ダイを示した斜視図である。It is the perspective view which showed die | dye. クラウニング付きヘリカルギアの製造方法を示した説明図であり、（ａ）は穴あきブランク、（ｂ）は複数の歯が形成された第１円筒状ギア、（ｃ）は傾斜面が形成された第２円筒状ギア、（ｄ）はクラウニングが形成された第３円筒状ギア、（ｅ）は両端切削したクラウニング付きヘリカルギアをそれぞれ示している。It is explanatory drawing which showed the manufacturing method of the helical gear with a crowning, (a) is a perforated blank, (b) is the 1st cylindrical gear in which the several tooth | gear was formed, (c) was inclined surface was formed. The second cylindrical gear, (d) shows a third cylindrical gear in which crowning is formed, and (e) shows a crowned helical gear cut at both ends.

以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。図１は、同実施形態に係る鍛造装置Ａ（図４参照）および他の装置（図示せず）を用いて製造したヘリカルギア１０を示している。このヘリカルギア１０は、例えば、炭素鋼、クロムモリブデン鋼、ニッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼、クロム鋼などの鋼で構成されており、円筒状に形成されたギア本体１１の外周面に複数の歯１２からなる歯形１３を形成した形状をしている。ギア本体１１の内周面は、図２に示したように、上下両端の開口の直径よりも中央部の直径がわずかに大きくなった湾曲面に形成されている。また、各歯１２の外面は上下方向の中央部が僅かに外側に突出した湾曲面に形成され、各歯１２の上下両端面の外周部に、面付けによって形成された傾斜面１２ｃが位置している。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a helical gear 10 manufactured by using a forging device A (see FIG. 4) and another device (not shown) according to the embodiment. The helical gear 10 is made of, for example, steel such as carbon steel, chrome molybdenum steel, nickel chrome steel, nickel chrome molybdenum steel, or chrome steel, and a plurality of helical gears 10 are formed on the outer peripheral surface of the gear body 11 formed in a cylindrical shape. It has a shape in which a tooth profile 13 composed of teeth 12 is formed. As shown in FIG. 2, the inner peripheral surface of the gear body 11 is formed in a curved surface in which the diameter of the central portion is slightly larger than the diameters of the openings at the upper and lower ends. Further, the outer surface of each tooth 12 is formed as a curved surface with the center portion in the vertical direction slightly protruding outward, and the inclined surface 12c formed by imposition is located on the outer peripheral portion of the upper and lower end surfaces of each tooth 12. ing.

このヘリカルギア１０の各部分の寸法は適宜設定することができるが、例えば、軸方向の長さｌは、１５〜４０ｍｍで、歯車外径ｄは１５〜１２０ｍｍで、ギア本体１１の肉厚は１．５〜１５ｍｍになっている。そして、軸方向の両端の内径ｄ１，ｄ２と、軸方向の中央部分の内径ｄ３との差は０．０２〜０．３ｍｍになっている。また、複数の歯１２は、それぞれ同一形状に形成されており、それぞれが軸方向に対して３０度以下の角度で傾斜した状態で互いに平行している。各歯１２は、図３に示したように、長手方向の両側部分の幅よりも中央部分の幅が厚くなるように中央部分が膨らんでいる。歯１２の外周部の長手方向の両端の幅ｗ１，ｗ２は０．５〜５ｍｍで、中央部の幅ｗ３は、幅ｗ１，ｗ２よりも２〜２０μｍ厚くなっている。また、歯１２のギア本体１１の外周面からの高さｈは１〜１０ｍｍになっている。 Although the dimension of each part of this helical gear 10 can be set suitably, for example, the axial length l is 15 to 40 mm, the gear outer diameter d is 15 to 120 mm, and the thickness of the gear body 11 is It is 1.5 to 15 mm. The difference between the inner diameters d1 and d2 at both ends in the axial direction and the inner diameter d3 at the central portion in the axial direction is 0.02 to 0.3 mm. The plurality of teeth 12 are formed in the same shape, and are parallel to each other in an inclined state with an angle of 30 degrees or less with respect to the axial direction. As shown in FIG. 3, the center portion of each tooth 12 swells so that the width of the center portion is larger than the width of both side portions in the longitudinal direction. The widths w1 and w2 at both ends in the longitudinal direction of the outer periphery of the tooth 12 are 0.5 to 5 mm, and the width w3 at the center is 2 to 20 μm thicker than the widths w1 and w2. The height h of the teeth 12 from the outer peripheral surface of the gear body 11 is 1 to 10 mm.

このように構成されたヘリカルギア１０は、図４に示した鍛造装置Ａを含む複数の装置を用いて製造されるが、ここでは、鍛造装置Ａについて説明する。鍛造装置Ａは、ダイユニット２０とパンチユニット３５で構成されており、図４の左側部分は作動前の鍛造装置Ａの状態、図４の右側部分は作動中の鍛造装置Ａの状態を示している。ダイユニット２０は、受金２１、カウンターパンチ２２、センターブロック２４、ダイ２５、ダイホルダ２７、周リング２８および保持リング２９を備えている。受金２１は、中央に上下に延びる貫通孔２１ａが形成されたブロックで構成されており、貫通孔２１ａは下部よりも上部が大径になった段部を備えた孔で構成されている。また、受金２１の下部には貫通孔２１ａの下部と平行して、摺動孔２１ｂが形成されている。この摺動孔２１ｂは、受金２１の下面から貫通孔２１ａの上部の底面（段部の上面）にかけて形成されている。 The helical gear 10 configured as described above is manufactured by using a plurality of devices including the forging device A shown in FIG. 4. Here, the forging device A will be described. The forging device A includes a die unit 20 and a punch unit 35. The left part of FIG. 4 shows the state of the forging device A before operation, and the right part of FIG. 4 shows the state of the forging device A in operation. Yes. The die unit 20 includes a metal receiver 21, a counter punch 22, a center block 24, a die 25, a die holder 27, a peripheral ring 28 and a holding ring 29. The receiver 21 is composed of a block in which a through hole 21a extending vertically is formed at the center, and the through hole 21a is composed of a hole having a stepped portion having a larger diameter at the top than at the bottom. A sliding hole 21b is formed in the lower portion of the metal receiver 21 in parallel with the lower portion of the through hole 21a. The sliding hole 21b is formed from the lower surface of the metal receiver 21 to the upper bottom surface (the upper surface of the stepped portion) of the through hole 21a.

カウンターパンチ２２は、基端部２２ａ、中間部２２ｂおよび先端部２２ｃからなる丸棒状の本体の先端部２２ｃの下部側部分の外周面に膨出部２３を形成した形状をしており、本体は、基端部２２ａ、中間部２２ｂ、先端部２２ｃの順に、外径が少しずつ小さくなった段違い状に形成されている。また、先端部２２ｃの上部には、上端に近づくほど細径になったテーパ面２２ｄが形成されている。このカウンターパンチ２２は、基端部２２ａを受金２１の貫通孔２１ａの下部に位置させ、中間部２２ｂの下部を貫通孔２１ａの上部内に位置させるとともに、中間部２２ｂの上部および先端部２２ｃを受金２１の上方に突出させた状態で受金２１に摺動可能に組み付けられている。 The counter punch 22 has a shape in which a bulging portion 23 is formed on the outer peripheral surface of the lower side portion of the distal end portion 22c of the round bar-shaped main body including the base end portion 22a, the intermediate portion 22b, and the distal end portion 22c. In this order, the base end portion 22a, the intermediate portion 22b, and the tip end portion 22c are formed in a stepped shape with the outer diameter gradually decreasing. In addition, a tapered surface 22d having a smaller diameter as it approaches the upper end is formed on the top of the tip 22c. The counter punch 22 has the base end portion 22a positioned below the through hole 21a of the receiver 21, the lower portion of the intermediate portion 22b positioned within the upper portion of the through hole 21a, and the upper portion of the intermediate portion 22b and the distal end portion 22c. Is slidably assembled to the receiver 21 in a state of projecting above the receiver 21.

膨出部２３の上下方向の長さは先端部２２ｃの上下方向の長さの略１／４程度になっており、膨出部２３は先端部２２ｃの上下方向の中央部分から下方に向けて形成されている。この膨出部２３は、上端部２３ａと下端部２３ｂよりも中央部２３ｃが大径になっており、先端部２２ｃの外周面に円周に沿って形成されている。膨出部２３の上下方向の長さ、上端部２３ａ、下端部２３ｂおよび中央部２３ｃの外径はそれぞれヘリカルギア１０の内周面に対応する長さに設定されているが、膨出部２３の上下方向の長さは、ヘリカルギア１０の軸方向の長さｌよりも少し短くなっている。例えば、膨出部２３の上下方向の長さは、１５〜５０ｍｍに設定されている。また、中央部２３ｃの外径と上端部２３ａおよび下端部２３ｂの外径との差は、ヘリカルギア１０の軸方向の両端の内径ｄ１，ｄ２と、軸方向の中央部分の内径ｄ３との差の略３倍になっている The length of the bulging portion 23 in the vertical direction is about ¼ of the length in the vertical direction of the tip portion 22c, and the bulging portion 23 faces downward from the vertical center portion of the tip portion 22c. Is formed. The bulging portion 23 has a central portion 23c larger in diameter than the upper end portion 23a and the lower end portion 23b, and is formed on the outer peripheral surface of the tip end portion 22c along the circumference. The length of the bulging portion 23 in the vertical direction and the outer diameters of the upper end portion 23a, the lower end portion 23b and the central portion 23c are set to lengths corresponding to the inner peripheral surface of the helical gear 10, respectively. The length in the vertical direction is slightly shorter than the length l in the axial direction of the helical gear 10. For example, the vertical length of the bulging portion 23 is set to 15 to 50 mm. Further, the difference between the outer diameter of the central portion 23c and the outer diameters of the upper end portion 23a and the lower end portion 23b is the difference between the inner diameters d1 and d2 at both ends in the axial direction of the helical gear 10 and the inner diameter d3 at the central portion in the axial direction. Almost three times

センターブロック２４は、内部にカウンターパンチ２２を通すことのできる挿通孔２４ａが形成されたブロックで構成されており、挿通孔２４ａ内にカウンターパンチ２２の中間部２２ｂの上部と先端部２２ｃの下端側部分を位置させて、受金２１の上面に設置されている。また、挿通孔２４ａの上下方向の中央よりも少し下側の部分には、内側に突出するフランジ状のバネ受部２４ｂが形成されている。 The center block 24 is configured by a block in which an insertion hole 24a through which the counter punch 22 can be passed is formed, and an upper portion of the intermediate portion 22b of the counter punch 22 and a lower end side of the distal end portion 22c in the insertion hole 24a. The part is located and is installed on the upper surface of the receiver 21. A flange-shaped spring receiving portion 24b that protrudes inward is formed in a portion slightly below the center in the vertical direction of the insertion hole 24a.

ダイ２５は、図５に示したように、内面に歯形成形歯２５ａが形成され、外径が上端から下端に行くほど徐々に細径になった略円筒体で構成されている。歯形成形歯２５ａは、ヘリカルギア１０の歯形１３に対応する形状、すなわち、ヘリカルギア１０を製造するための後述する第２円筒状ギア１０ｃ（図６（ｃ）参照）の外周面に歯形成形歯２５ａの形状を転写すると、歯形１３が形成される形状に形成されている。このダイ２５は、膨出部２３と間隔を保った状態でカウンターパンチ２２の外周側に配置されている。また、ダイ２５の上下方向の長さは、膨出部２３の上下方向の長さよりも長くなっている。 As shown in FIG. 5, the die 25 is formed of a substantially cylindrical body in which tooth forming teeth 25 a are formed on the inner surface, and the outer diameter gradually decreases from the upper end to the lower end. The tooth forming tooth 25a has a shape corresponding to the tooth shape 13 of the helical gear 10, that is, a tooth forming tooth on the outer peripheral surface of a second cylindrical gear 10c (see FIG. 6C) to be described later for manufacturing the helical gear 10. When the shape of 25a is transferred, the tooth profile 13 is formed. The die 25 is disposed on the outer peripheral side of the counter punch 22 in a state of being spaced from the bulging portion 23. Further, the vertical length of the die 25 is longer than the vertical length of the bulging portion 23.

そして、ダイ２５の下面と、センターブロック２４のバネ受部２４ｂの上面との間には、コイルバネ２６が設置されており、このコイルバネ２６によって、ダイ２５は上方に付勢されている。コイルバネ２６は、カウンターパンチ２２の中間部２２ｂと先端部２２ｃとの境界部分の外周側に位置している。 A coil spring 26 is installed between the lower surface of the die 25 and the upper surface of the spring receiving portion 24b of the center block 24, and the die 25 is urged upward by the coil spring 26. The coil spring 26 is located on the outer peripheral side of the boundary portion between the intermediate portion 22b and the tip portion 22c of the counter punch 22.

ダイホルダ２７は、ダイ２５の外周面の上部と下部に接した状態でダイ２５の外周側に設置された円筒体で構成されており、センターブロック２４の上面に設置されている。このダイホルダ２７は、上下方向の長さがダイ２５の上下方向の長さよりも少し長くなっており、内周面は上部よりも下部の方が外径が小さくなった略テーパ状に形成成され、その上下方向の中央部分には、凹状の曲面部２７ａが円周に沿って形成されている。この曲面部２７ａの上下方向の長さは、膨出部２３の上下方向の長さと同じか、それよりも少し長く設定されている。曲面部２７ａの窪みの深さは、ダイ２５の縮径方向の歪における中心部分の歪が略０．５％で、上下両端部の歪が略０．５〜１．３％になるようにして設定されている。ダイホルダ２７の外周面は、外径を略同じにして上下に延びている。また、ダイホルダ２７の上部には、略水平に延びて外周面と内周面との間を貫通する油路２７ｂが形成されている。 The die holder 27 is configured by a cylindrical body installed on the outer peripheral side of the die 25 in contact with the upper and lower portions of the outer peripheral surface of the die 25, and is installed on the upper surface of the center block 24. The die holder 27 has a length in the vertical direction slightly longer than the length in the vertical direction of the die 25, and the inner peripheral surface is formed in a substantially tapered shape in which the outer diameter is smaller in the lower part than in the upper part. A concave curved surface portion 27a is formed along the circumference of the central portion in the vertical direction. The length of the curved surface portion 27a in the vertical direction is set to be the same as or slightly longer than the length of the bulging portion 23 in the vertical direction. The depth of the depression of the curved surface portion 27a is set so that the strain at the central portion of the strain in the direction of diameter reduction of the die 25 is approximately 0.5% and the strain at both upper and lower end portions is approximately 0.5 to 1.3%. Is set. The outer peripheral surface of the die holder 27 extends up and down with substantially the same outer diameter. In addition, an oil passage 27b extending substantially horizontally and penetrating between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface is formed in the upper portion of the die holder 27.

周リング２８は、センターブロック２４とダイホルダ２７の外周側に設置されており、内部に、センターブロック２４を位置させる大径の穴部２８ａと、ダイホルダ２７を位置させる小径の穴部２８ｂとが上下に連通して形成されている。また、周リング２８の上部外周には、円周に沿った環状の凹部２８ｃが形成されており、その凹部２８ｃの表面（外周面）と穴部２８ｂの内周面上部との間には外周側から内周側に向かって下り傾斜になった油路２８ｄが形成されている。この油路２８ｄは、ダイホルダ２７の油路２７ｂに連通している。 The peripheral ring 28 is installed on the outer peripheral side of the center block 24 and the die holder 27, and a large-diameter hole portion 28 a for positioning the center block 24 and a small-diameter hole portion 28 b for positioning the die holder 27 are vertically arranged. It is formed in communication with. Further, an annular recess 28c is formed on the outer periphery of the upper part of the peripheral ring 28, and an outer periphery is formed between the surface (outer peripheral surface) of the recess 28c and the upper part of the inner peripheral surface of the hole 28b. An oil passage 28d having a downward slope from the side toward the inner peripheral side is formed. The oil passage 28 d communicates with the oil passage 27 b of the die holder 27.

保持リング２９は、受金２１の外周上部と周リング２８の外周を覆うように設置された大径の環状体で構成されている。この保持リング２９は、軸方向が短い円筒状のリング本体２９ａと、リング本体２９ａの上部から内側に突出するフランジ状の突出部２９ｂを備えている。そして、リング本体２９ａの内周面から突出部２９ｂの下面にかけての部分と、周リング２８の外周面との間には、湯路２９ｃが形成されている。この湯路２９ｃには、５０℃程度に加熱された湯が供給されて、鍛造装置Ａを保温する。また、突出部２９ｂの内周面と、周リング２８の凹部２８ｃとで潤滑油ｏを溜めるための油溜め凹部２９ｄが形成されており、油溜め凹部２９ｄに溜められた潤滑油ｏは、油路２８ｄおよび油路２７ｂを介してダイ２５とダイホルダ２７の間に供給される。 The holding ring 29 is formed of a large-diameter annular body that is installed so as to cover the outer peripheral upper portion of the receiver 21 and the outer periphery of the peripheral ring 28. The holding ring 29 includes a cylindrical ring main body 29a having a short axial direction and a flange-shaped projecting portion 29b projecting inward from the upper portion of the ring main body 29a. A runner 29 c is formed between a portion from the inner peripheral surface of the ring main body 29 a to the lower surface of the protruding portion 29 b and the outer peripheral surface of the peripheral ring 28. Hot water heated to about 50 ° C. is supplied to the hot water passage 29 c to keep the forging apparatus A warm. An oil reservoir recess 29d for storing the lubricating oil o is formed by the inner peripheral surface of the protrusion 29b and the recess 28c of the peripheral ring 28. The lubricating oil o stored in the oil reservoir recess 29d is oil Supplied between the die 25 and the die holder 27 via the passage 28d and the oil passage 27b.

また、カウンターパンチ２２の外周における基端部２２ａの上部から先端部２２ｃの下部にかけての部分には、筒形ノックアウトピン３１が設置されている。筒形ノックアウトピン３１は、それぞれ外径または内径が異なる下部３１ａ、中間部３１ｂおよび上部３１ｃで構成されており、カウンターパンチ２２に対して摺動可能になっている。下部３１ａの外径は、下部から上部にいくほど細径になり、中間部３１ｂおよび上部３１ｃの外径は、下部３１ａの上部の細径部分と同じになっている。また、上部３１ｃは、カウンターパンチ２２の先端部２２ｃの下部の外周側に位置しており、その内径は下部３１ａおよび中間部３１ｂの内径よりも小さくなっている。このため、上部３１ｃの肉厚は、中間部３１ｂの肉厚よりも厚くなっている。 In addition, a cylindrical knockout pin 31 is installed on the outer periphery of the counter punch 22 from the upper part of the base end part 22a to the lower part of the front end part 22c. The cylindrical knockout pin 31 includes a lower portion 31a, an intermediate portion 31b, and an upper portion 31c, each having a different outer diameter or inner diameter, and is slidable with respect to the counter punch 22. The outer diameter of the lower part 31a becomes smaller as it goes from the lower part to the upper part, and the outer diameters of the intermediate part 31b and the upper part 31c are the same as the thin part of the upper part of the lower part 31a. Moreover, the upper part 31c is located in the outer peripheral side of the lower part of the front-end | tip part 22c of the counter punch 22, The internal diameter is smaller than the internal diameter of the lower part 31a and the intermediate part 31b. For this reason, the thickness of the upper part 31c is thicker than the thickness of the intermediate part 31b.

筒形ノックアウトピン３１の上端部は、ダイ２５の下端部近傍に位置しており、筒形ノックアウトピン３１の下方には、スペーサ３２を介して押出しピン３３が設けられている。スペーサ３２は、受金２１の貫通孔２１ａの下部と上部の間の段部上面に設置され、押出しピン３３は、受金２１の下方から摺動孔２１ｂを通ってスペーサ３２の下面に達している。この押出しピン３３は、第２円筒状ギア１０ｃが鍛造加工されたのちに、上昇して筒形ノックアウトピン３１を持ち上げることで、鍛造後の第３円筒状ギア１０ｄ（図６（ｄ）参照）を、カウンターパンチ２２およびダイ２５から取り外す。 The upper end portion of the cylindrical knockout pin 31 is located in the vicinity of the lower end portion of the die 25, and an extrusion pin 33 is provided below the cylindrical knockout pin 31 via a spacer 32. The spacer 32 is installed on the upper surface of the step portion between the lower portion and the upper portion of the through-hole 21a of the receiver 21, and the push pin 33 reaches the lower surface of the spacer 32 from below the receiver 21 through the sliding hole 21b. Yes. The push pin 33 is lifted after the second cylindrical gear 10c is forged, and lifts the cylindrical knockout pin 31, thereby forging the third cylindrical gear 10d after forging (see FIG. 6 (d)). Is removed from the counter punch 22 and the die 25.

また、カウンターパンチ２２の基端部２２ａには、連結部材３４ａを介してガスシリンダ３４が連結されており、カウンターパンチ２２に下方に向かう力が負荷されたときに、カウンターパンチ２２はガスシリンダ３４の圧力に抗して下降する。なお、受金２１の下方には、押出しピン３３および連結部材３４ａをそれぞれ摺動可能に挿通させる挿通穴を備えた敷金３４ｂが設置されており、カウンターパンチ２２は、この敷金３４ｂの上面に当接する位置まで下降できる。また、カウンターパンチ２２は、受金２１および敷金３４ｂによって支受される。 A gas cylinder 34 is connected to the base end portion 22a of the counter punch 22 via a connecting member 34a. When a downward force is applied to the counter punch 22, the counter punch 22 is connected to the gas cylinder 34. Descends against the pressure of A deposit 34b having an insertion hole through which the push pin 33 and the connecting member 34a are slidably inserted is installed below the receiving plate 21, and the counter punch 22 is placed on the upper surface of the deposit 34b. It can be lowered to the touching position. Further, the counter punch 22 is supported by the money receiver 21 and the deposit 34b.

パンチユニット３５は、ダイユニット２０に対して進退可能な状態で、ダイユニット２０の上方に配置されている。このパンチユニット３５には、一体からなるパンチ３６、ダイスパンチ３７およびダイスパンチ３７に組み付けられたガイド部３８が備わっている。パンチ３６は、カウンターパンチ２２に沿って移動し、ダイ２５の近傍まで下降できる円筒体で構成されている。ダイスパンチ３７は、パンチ３６の上端外周から外部側に広がった下面を備えた大径の円筒体で構成されており、その下面はダイ２５の上面に当接可能になっている。ダイスパンチ３７は、パンチ３６とともに下降したときに、ダイ２５に当接し、ダイ２５を下方に押圧する。 The punch unit 35 is disposed above the die unit 20 so as to be capable of advancing and retreating with respect to the die unit 20. The punch unit 35 includes an integral punch 36, a die punch 37, and a guide portion 38 assembled to the die punch 37. The punch 36 is formed of a cylindrical body that moves along the counter punch 22 and can be lowered to the vicinity of the die 25. The die punch 37 is formed of a large-diameter cylindrical body having a lower surface that spreads outward from the outer periphery of the upper end of the punch 36, and the lower surface thereof can contact the upper surface of the die 25. When the die punch 37 is lowered together with the punch 36, it abuts on the die 25 and presses the die 25 downward.

ガイド部３８は、ダイスパンチ３７の上部側から外周側に広がったのちに下方に突出した円筒状に形成されており、その下端部は、ダイスパンチ３７の下面の高さと略同一の高さに位置している。また、パンチユニット３５が下降したときに、ガイド部３８は、保持リング２９の突出部２９ｂの内周面に摺接した状態で圧入され、ガイド部３８の下部は、油溜め凹部２９ｄの内部に入り込む。これによって、パンチユニット３５は、傾くことなく適正位置に保持されながら下降するとともに、油溜め凹部２９ｄ内の潤滑油ｏの油面が油路２８ｄの上部開口よりも高くなり、潤滑油ｏは油路２８ｄ内に流れていく。これによって、潤滑油ｏは、ダイ２５とダイホルダ２７との間を潤滑するとともに、保持リング２９とガイド部３８との間を潤滑する。 The guide portion 38 is formed in a cylindrical shape that protrudes downward after spreading from the upper side of the die punch 37 to the outer peripheral side, and the lower end portion thereof is substantially the same height as the lower surface of the die punch 37. positioned. Further, when the punch unit 35 is lowered, the guide portion 38 is press-fitted while being in sliding contact with the inner peripheral surface of the protruding portion 29b of the holding ring 29, and the lower portion of the guide portion 38 is inserted into the oil sump concave portion 29d. Get in. As a result, the punch unit 35 is lowered while being held at an appropriate position without being tilted, and the oil level of the lubricating oil o in the oil sump recess 29d is higher than the upper opening of the oil passage 28d. It flows into the path 28d. Thereby, the lubricating oil o lubricates between the die 25 and the die holder 27 and also lubricates between the holding ring 29 and the guide portion 38.

つぎに、図６（ａ）〜（ｅ）を用いて、ヘリカルギア１０の製造方法を説明する。図６（ａ）は、ヘリカルギア１０の材料として用いられる穴あきブランク１０ａを示している。この穴あきブランク１０ａは、黒皮材を旋盤加工して形成されており、これによると、穴あきブランク１０ａに打痕が発生することを防止できる。つぎに、穴あきブランク１０ａを、焼鈍およびボンデ処理したのちに冷間鍛造加工して、図６（ｂ）に示した第１円筒状ギア１０ｂを形成する。 Next, a method for manufacturing the helical gear 10 will be described with reference to FIGS. FIG. 6A shows a perforated blank 10 a used as a material for the helical gear 10. This perforated blank 10a is formed by lathing a black skin material, and according to this, it is possible to prevent dents from being generated on the perforated blank 10a. Next, the perforated blank 10a is annealed and bonded, and then cold forged to form the first cylindrical gear 10b shown in FIG. 6B.

第１円筒状ギア１０ｂは、ギア本体１１ｂの外周面に複数の歯１２ｂを形成した形状をしており、各歯１２ｂは、軸方向に対して３０度以下の角度で傾斜した状態で互いに平行している。また、各歯１２ｂは、長手方向に直交する断面の形状および大きさを一定にして真っ直ぐに延びている。穴あきブランク１０ａは、公知の鍛造装置を用いて加工されるが、ここで用いられる鍛造装置のカウンターパンチには膨出部は設けられてなく、カウンターパンチの加工面はストレートに形成されている。また、ダイの内面に形成された歯形成形歯も歯１２ｂに対応する同一歯厚の溝と突条からなる凹凸面で構成されている。なお、図６（ｂ）において、第１円筒状ギア１０ｂの上方に記載した図は、歯１２ｂの上端の円内の部分を拡大した図である。 The first cylindrical gear 10b has a shape in which a plurality of teeth 12b are formed on the outer peripheral surface of the gear body 11b, and the teeth 12b are parallel to each other in an inclined state with an angle of 30 degrees or less with respect to the axial direction. doing. Each tooth 12b extends straight with a constant shape and size of a cross section perpendicular to the longitudinal direction. The perforated blank 10a is processed using a known forging device, but the counter punch of the forging device used here is not provided with a bulging portion, and the processing surface of the counter punch is formed straight. . Further, the tooth-forming teeth formed on the inner surface of the die are also constituted by an uneven surface made up of grooves and protrusions having the same tooth thickness corresponding to the teeth 12b. In addition, in FIG.6 (b), the figure described above the 1st cylindrical gear 10b is the figure which expanded the part in the circle of the upper end of the tooth | gear 12b.

つぎに、第１円筒状ギア１０ｂの両端外周部に、面付け形状を付けるための冷間鍛造加工が行われる。この面付け形状は、後述する切削加工において端面仕上げをする際のバリ返りによってギア機能を失うことを防止するために形成されるものである。この冷間鍛造によって、図６（ｃ）に示した第２円筒状ギア１０ｃが形成され、この第２円筒状ギア１０ｃには、両端（上端のみ拡大して図示）に傾斜面１２ｃが形成された複数の歯１２ｂが備わっている。第２円筒状ギア１０ｃにおける傾斜面１２ｃ以外の部分の構成は、第１円筒状ギア１０ｂと同じである。 Next, a cold forging process for attaching an imposition shape to the outer peripheral portions of both ends of the first cylindrical gear 10b is performed. This imposition shape is formed in order to prevent the gear function from being lost due to burr returning when finishing the end face in the cutting process described later. By this cold forging, the second cylindrical gear 10c shown in FIG. 6C is formed, and the second cylindrical gear 10c is formed with inclined surfaces 12c at both ends (only the upper end is shown enlarged). A plurality of teeth 12b are provided. The configuration of the second cylindrical gear 10c other than the inclined surface 12c is the same as that of the first cylindrical gear 10b.

つぎに、第２円筒状ギア１０ｃに対して、前述した鍛造装置Ａを用いてクラウニングを成形する冷間鍛造加工が行われる。この場合、まず、パンチユニット３５を上昇させた状態（図４の左側部分）で、第２円筒状ギア１０ｃを、カウンターパンチ２２の外周でダイ２５の上部側の位置に設置する。このとき、第２円筒状ギア１０ｃの下端部は、膨出部２３の上端部２３ａと中央部２３ｃとの中間部で、かつダイ２５内の上端近傍に位置し、第２円筒状ギア１０ｃの上端部の高さ方向の位置は、ダイ２５の上面の高さ程度の位置になる。 Next, the cold forging process which shape | molds crowning is performed with respect to the 2nd cylindrical gear 10c using the forging apparatus A mentioned above. In this case, first, the second cylindrical gear 10c is installed at the position on the upper side of the die 25 on the outer periphery of the counter punch 22 in a state where the punch unit 35 is raised (left side portion in FIG. 4). At this time, the lower end portion of the second cylindrical gear 10c is located in the middle portion between the upper end portion 23a and the central portion 23c of the bulging portion 23 and in the vicinity of the upper end in the die 25, and the second cylindrical gear 10c The position of the upper end in the height direction is about the height of the upper surface of the die 25.

その状態で、パンチユニット３５が下降して、パンチ３６が第２円筒状ギア１０ｃを下方に押圧しながらカウンターパンチ２２に沿って下降する。このとき、第２円筒状ギア１０ｃは、複数の歯１２ｂをダイ２５の歯形成形歯２５ａに沿わせて、少し回転しながら下降していく。この場合、第２円筒状ギア１０ｃの内周面はカウンターパンチ２２の膨出部２３に押し付けられながら下降し、第２円筒状ギア１０ｃの外周面はダイ２５の歯形成形歯２５ａに摺動しながら下降する。そして、第２円筒状ギア１０ｃの上下方向の中央部分が膨出部２３の中央部２３ｃ近傍に到達すると、ダイスパンチ３７が、ダイ２５に当接してダイ２５を下方に押圧する。これによって、ダイ２５はダイホルダ２７内を下方にくい込んでいき、ダイホルダ２７からの反力によって縮径方向に弾性変形するとともに、曲面部２７ａに沿って湾曲するように弾性変形する。 In this state, the punch unit 35 is lowered, and the punch 36 is lowered along the counter punch 22 while pressing the second cylindrical gear 10c downward. At this time, the second cylindrical gear 10c descends while rotating a little along the teeth forming shape teeth 25a of the die 25 with the plurality of teeth 12b. In this case, the inner peripheral surface of the second cylindrical gear 10 c is lowered while being pressed against the bulging portion 23 of the counter punch 22, and the outer peripheral surface of the second cylindrical gear 10 c slides on the tooth forming teeth 25 a of the die 25. While descending. When the central portion of the second cylindrical gear 10c in the vertical direction reaches the vicinity of the central portion 23c of the bulging portion 23, the die punch 37 contacts the die 25 and presses the die 25 downward. As a result, the die 25 gets into the die holder 27 harder and is elastically deformed in the direction of diameter reduction by the reaction force from the die holder 27 and is also elastically deformed so as to be curved along the curved surface portion 27a.

このため、第２円筒状ギア１０ｃは、中央部の高さを維持したまま径方向に変形して湾曲状になり、その内面には軸方向の両側部分よりも中央部分の方が直径が大きくなった湾曲面が形成される。同時に、第２円筒状ギア１０ｃの外面の各歯１２ｂは、長手方向の両側部分の幅よりも中央部分の幅が大きくなるように両端部が小さくなる。この場合の第２円筒状ギア１０ｃの変形は、ダイ２５の弾性変形および第２円筒状ギア１０ｃの塑性変形を利用して行われ、第２円筒状ギア１０ｃが降伏点を越えて僅かに塑性変形する状態まで行われる。また、クラウニングの成形は、膨出部２３の形状とダイ２５の湾曲変形に基づいた第２円筒状ギア１０ｃの径方向の変形によるものである。これによって、クラウニング付きの第３円筒状ギア１０ｄ（図６（ｄ）参照）が得られる。また、第２円筒状ギア１０ｃが変形する際、コイルバネ２６およびガスシリンダ３４の緩衝によって第２円筒状ギア１０ｃに無理な力が加わることが防止される。 For this reason, the second cylindrical gear 10c is deformed and curved in the radial direction while maintaining the height of the central portion, and the inner portion has a larger diameter at the central portion than at both axial portions. A curved surface is formed. At the same time, each tooth 12b on the outer surface of the second cylindrical gear 10c has both ends smaller so that the width of the central portion is larger than the width of both side portions in the longitudinal direction. The deformation of the second cylindrical gear 10c in this case is performed by utilizing the elastic deformation of the die 25 and the plastic deformation of the second cylindrical gear 10c, and the second cylindrical gear 10c is slightly plastic over the yield point. This is done until the state of deformation. The crowning is formed by the radial deformation of the second cylindrical gear 10c based on the shape of the bulging portion 23 and the curved deformation of the die 25. Thus, the third cylindrical gear 10d with crowning (see FIG. 6D) is obtained. Further, when the second cylindrical gear 10c is deformed, an excessive force is prevented from being applied to the second cylindrical gear 10c by the buffering of the coil spring 26 and the gas cylinder 34.

つぎに、パンチユニット３５が上昇するとともに、押出しピン３３が上昇する。これによって、第３円筒状ギア１０ｄは、スペーサ３２および筒形ノックアウトピン３１を介して上方に押し上げられて、鍛造装置Ａから取り出される。このとき、第３円筒状ギア１０ｄは、軸周り方向に少し回転するとともに、弾性変形しながら、膨出部２３とダイ２５から隙間をもって外れていく。そして、第３円筒状ギア１０ｄの傾斜面１２ｃの中間部よりも外側の部分を旋盤加工によって、削り取って図６（ｅ）に示したヘリカルギア１０が得られる。 Next, the punch unit 35 rises and the push pin 33 rises. Accordingly, the third cylindrical gear 10d is pushed upward via the spacer 32 and the cylindrical knockout pin 31 and is taken out from the forging device A. At this time, the third cylindrical gear 10d is slightly rotated in the direction around the axis, and is elastically deformed and is separated from the bulging portion 23 and the die 25 with a gap. And the part outside the intermediate part of the inclined surface 12c of the 3rd cylindrical gear 10d is scraped off by lathe processing, and the helical gear 10 shown in FIG.6 (e) is obtained.

以上のように、本実施形態に係る鍛造装置Ａでは、第２円筒状ギア１０ｃの内周面に対応するカウンターパンチ２２の加工面を、軸方向の両側から中央に向かうほど外径が大きくなった膨出部２３で構成し、第２円筒状ギア１０ｃの外周面に対応するダイ２５の内周面にクラウニング付きの歯を形成するための歯形成形歯２５ａを形成している。また、ダイ２５の外周面の外径を上部から下方に行くほど細径になるようにし、ダイ２５の外周側には、内周面の内径が上部よりも下部が細径になり、その中間部に凹状の曲面部２７ａが形成されたダイホルダ２７を配置している。そして、ダイスパンチ３７でダイ２５をダイホルダ２７内の下方に押圧することで、ダイ２５を湾曲させながら縮径方向に変形させることができるようにしている。 As described above, in the forging device A according to this embodiment, the outer diameter of the processing surface of the counter punch 22 corresponding to the inner peripheral surface of the second cylindrical gear 10c increases toward the center from both sides in the axial direction. A tooth-forming tooth 25a for forming teeth with crowning is formed on the inner peripheral surface of the die 25 corresponding to the outer peripheral surface of the second cylindrical gear 10c. In addition, the outer diameter of the outer peripheral surface of the die 25 is made smaller as it goes downward from the upper portion, and the inner diameter of the inner peripheral surface is smaller at the lower portion than the upper portion on the outer peripheral side of the die 25. A die holder 27 having a concave curved surface portion 27a is disposed in the portion. Then, by pressing the die 25 downward in the die holder 27 with the die punch 37, the die 25 can be deformed in the diameter reducing direction while being curved.

このため、第２円筒状ギア１０ｃをカウンターパンチ２２の外周側に設置した状態で、鍛造装置Ａを作動させると、第２円筒状ギア１０ｃは、パンチ３６に押圧されて、カウンターパンチ２２の膨出部２３とダイ２５の間に移動する。そして、第２円筒状ギア１０ｃが所定位置に到達すると、第２円筒状ギア１０ｃは、ダイ２５によって、縮径方向に圧縮されて、膨出部２３とダイ２５の歯形成形歯２５ａとの間に生じている隙間をなくすように変形していく。この場合、第２円筒状ギア１０ｃは、高さ中央部をそのままにして外周面が変形するとともに、内周面も変形するため、第２円筒状ギア１０ｃのクラウニング加工を冷間鍛造でもスムーズに行える。 For this reason, when the forging apparatus A is operated with the second cylindrical gear 10 c installed on the outer peripheral side of the counter punch 22, the second cylindrical gear 10 c is pressed by the punch 36 and the counter punch 22 expands. It moves between the exit 23 and the die 25. When the second cylindrical gear 10c reaches a predetermined position, the second cylindrical gear 10c is compressed in the diameter reducing direction by the die 25, and between the bulging portion 23 and the tooth forming tooth 25a of the die 25. It will be deformed so as to eliminate the gap that has occurred. In this case, the outer peripheral surface of the second cylindrical gear 10c is deformed while leaving the center of the height as it is, and the inner peripheral surface is also deformed. Therefore, the crowning of the second cylindrical gear 10c can be smoothly performed even by cold forging. Yes.

また、膨出部２３の軸方向の長さに対する膨出部２３の最大外径と最小外径との差が、第２円筒状ギア１０ｃを弾性変形させたのちに降伏点を僅かに超えて塑性変形させることに適した値に設定されているため、第２円筒状ギア１０ｃに寸法精度のよいクラウニングが形成される。また、第２円筒状ギア１０ｃの内周面の変形がわずかであるため、鍛造加工したのちの第３円筒状ギア１０ｄのカウンターパンチ２２からの取り出しに支障は生じない。 Further, the difference between the maximum outer diameter and the minimum outer diameter of the bulging portion 23 with respect to the axial length of the bulging portion 23 slightly exceeds the yield point after the second cylindrical gear 10c is elastically deformed. Since it is set to a value suitable for plastic deformation, crowning with good dimensional accuracy is formed in the second cylindrical gear 10c. Further, since the deformation of the inner peripheral surface of the second cylindrical gear 10c is slight, there is no problem in removing the third cylindrical gear 10d from the counter punch 22 after forging.

このように、鍛造装置Ａは、特殊な機構を用いることなく、カウンターパンチ２２に膨出部２３を設けるという構成を備えたものであるため、装置の構造が簡単であるという利点も有する。また、本実施形態に係るギアの鍛造方法によると、第２円筒状ギア１０ｃを効果的に変形させて、良好なクラウニングを備えた第３円筒状ギア１０ｄを形成したのちに、容易に鍛造装置Ａから取り出すことができる。そして、第３円筒状ギア１０ｄの傾斜面１２ｃの中央部よりも外側部分を削り取ることでヘリカルギア１０を得ることができる。 Thus, since the forging apparatus A has a configuration in which the bulging portion 23 is provided in the counter punch 22 without using a special mechanism, it has an advantage that the structure of the apparatus is simple. Further, according to the gear forging method according to the present embodiment, the second cylindrical gear 10c is effectively deformed to form the third cylindrical gear 10d having a good crowning, and then the forging device can be easily used. A can be taken out. And the helical gear 10 can be obtained by scraping an outer side part rather than the center part of the inclined surface 12c of the 3rd cylindrical gear 10d.

本発明は、前述した実施形態に限定するものでなく、本発明の技術範囲内で適宜変更が可能である。例えば、前述した実施形態では、鍛造装置Ａによって鍛造されるギアを複数の歯１２が軸方向に対して傾斜したヘリカルギア１０としているが、歯１２は軸方向に対して傾斜してなくてもよく、本発明に係るギアは、クラウニング付きの円筒状ギアであればどのようなギアでもよい。また、ヘリカルギア１０の各部分の寸法も前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜設定することができ、その寸法に応じて、鍛造装置Ａの各部分の大きさや形状も変更される。さらに、ヘリカルギア１０を構成する材料も適宜変更することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the technical scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the gear forged by the forging apparatus A is the helical gear 10 in which the plurality of teeth 12 are inclined with respect to the axial direction, but the teeth 12 may not be inclined with respect to the axial direction. The gear according to the present invention may be any gear as long as it is a cylindrical gear with crowning. Further, the dimensions of each part of the helical gear 10 are not limited to the above-described embodiment, and can be set as appropriate. The size and shape of each part of the forging apparatus A are changed according to the dimensions. . Furthermore, the material which comprises the helical gear 10 can also be changed suitably.

１０…ヘリカルギア、１０ｃ…第２円筒状ギア、１２，１２ｂ…歯、１３…歯形、２１…受金、２２…カウンターパンチ、２２ａ…基端部、２２ｃ…先端部、２３…膨出部、２３ａ…上端部、２３ｂ…下端部、２３ｃ…中央部、２５…ダイ、２５ａ…歯形成形歯、２７…ダイホルダ、２７ａ…曲面部、３７…ダイスパンチ、Ａ…鍛造装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Helical gear, 10c ... 2nd cylindrical gear, 12, 12b ... Teeth, 13 ... Tooth shape, 21 ... Receipt, 22 ... Counter punch, 22a ... Base end part, 22c ... Tip part, 23 ... Swelling part, 23a ... Upper end portion, 23b ... Lower end portion, 23c ... Central portion, 25 ... Die, 25a ... Tooth forming tooth, 27 ... Die holder, 27a ... Curved portion, 37 ... Die punch, A ... Forging device.

Claims

A forging device for a gear for cold forging an intermediate cylindrical gear having a tooth profile formed on an outer peripheral surface and forming a gear with a crowning,
On the outer peripheral surface of a part in the axial direction of a round bar-shaped main body extending vertically, a bulging portion having an outer diameter that increases from the both side portions along the axial direction of the main body toward the central portion is formed. Counter punch,
Installed on the outer peripheral side of the bulging part at a distance from the bulging part, and on the inner peripheral surface are formed tooth-forming teeth for forming the tooth profile of the gear with the crowning, and the outer peripheral surface is from the upper end to the lower end. A die whose diameter decreases toward the part,
A die holder that is arranged on the outer peripheral side of the die and has a diameter at the upper end of the inner peripheral surface facing the die that is larger than the diameter of the lower end;
A die punch that presses downward while pressing the die against the die holder by descending from above the die ,
The gear forging device, wherein the bulging portion constitutes a machining surface corresponding to an inner peripheral surface of the intermediate cylindrical gear .

The gear forging device according to claim 1, wherein a concave curved surface portion is formed along the circumference on the inner circumferential surface of the die holder.

A forging method of a gear for cold forging an intermediate cylindrical gear having a tooth profile formed on an outer peripheral surface and forming a gear with a crowning,
On the outer peripheral surface of a part in the axial direction of a round bar-shaped main body extending vertically, a bulging portion having an outer diameter that increases from the both side portions along the axial direction of the main body toward the central portion is formed. The counter punch is installed on the outer peripheral side of the bulging portion at a distance from the bulging portion, the tooth forming tooth for forming the tooth shape of the crowned gear is formed on the inner peripheral surface, and the outer peripheral surface is An intermediate cylindrical gear installation step for installing the intermediate cylindrical gear between the die having a diameter that decreases from the upper end portion toward the lower end portion;
The intermediate cylindrical shape is arranged by pressing the die below the inside of the die holder, which is arranged on the outer peripheral side of the die and has an inner peripheral surface opposite to the die, the diameter of which is larger than the diameter of the lower end. A crowning forming step of pressing the bulging portion on the inner peripheral surface of the gear and forming the crowning by pressing the tooth forming teeth on the outer peripheral surface of the intermediate cylindrical gear;
The gear forging method, wherein the bulging portion constitutes a machining surface corresponding to an inner circumferential surface of the intermediate cylindrical gear .

A concave curved surface portion is formed along the circumference on the inner peripheral surface of the die holder, and the die is elastically deformed along the curved surface portion when the die is pressed below the inside of the die holder. The method for forging a gear according to claim 3.

4. The crowning forming step includes a deforming step of plastically deforming the intermediate cylindrical gear beyond a yield point, and a taking-out step of taking out from the counter punch while elastically deforming the deformed intermediate cylindrical gear. Or the gear forging method of 4.