特開 2018-161671 ヘリカルギヤの成形金型及びヘリカルギヤの成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-161671(P2018-161671A)

(43)【公開日】2018年10月18日

(54)【発明の名称】ヘリカルギヤの成形金型及びヘリカルギヤの成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21K 1/30 20060101AFI20180921BHJP

   B21J 13/03 20060101ALI20180921BHJP

   B21J 13/02 20060101ALI20180921BHJP

【ＦＩ】

   B21K1/30 D

   B21J13/03

   B21J13/02 Z

   B21J13/02 H

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-60805(P2017-60805)

(22)【出願日】2017年3月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000238360

【氏名又は名称】武蔵精密工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067356

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 容一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100160004

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 憲雅

(74)【代理人】

【識別番号】100120558

【弁理士】

【氏名又は名称】住吉 勝彦

(74)【代理人】

【識別番号】100148909

【弁理士】

【氏名又は名称】瀧澤 匡則

(72)【発明者】

【氏名】鳥井 亮佑

(72)【発明者】

【氏名】澤田 雅民

(72)【発明者】

【氏名】吉村 光彦

【テーマコード（参考）】

4E087

【Ｆターム（参考）】

4E087AA08

4E087CA15

4E087EC43

4E087EC50

4E087ED22

4E087HA04

(57)【要約】

【課題】セグメントダイスの傾きを防止し、歯形の精度を高めることができるヘリカルギヤの成形金型及び成形装置を提供する。
【解決手段】保持リング４０におけるダイス保持面４１の凹ガイド面４２を凹斜面とし、セグメントダイス３０における被保持面３２の凸ガイド面３３を凸斜面としたので、凹斜面と凸斜面とが互いに係合することでセグメントダイス３０がガイドされる。
【効果】保持リング４０のダイス保持面４１とセグメントダイス３０の被保持面３２との間にガタつきが生じず、ヘリカルギヤ成形時に歯形のねじれ角に基づく反力がセグメントダイス３０に作用しても、セグメントダイス３０が傾くことが無いため、結果、歯形の精度を高めることができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

歯成形部を有する複数のセグメントダイスと、それら複数のセグメントダイスを円周状に保持するダイス保持面を有する保持リングとを備え、前記ダイス保持面を円錐状テーパ面としたヘリカルギヤの成形金型であって、
前記ダイス保持面と該ダイス保持面に保持される前記セグメントダイスの被保持面とのいずれか一方に、前記ダイス保持面の母線に沿って延びる凹ガイド面を設け、
前記ダイス保持面と前記被保持面とのいずれか他方に、前記凹ガイド面に係合する凸ガイド面を設け、
前記ダイス保持面の母線に垂直な断面において、前記凹ガイド面を凹斜面又は凹曲面とし、前記凸ガイド面を凸斜面又は凸曲面としたことを特徴とするヘリカルギヤの成形金型。

【請求項2】

請求項１記載のヘリカルギヤの成形金型において、
前記凹ガイド面及び凸ガイド面をＶ字断面としたことを特徴とするヘリカルギヤの成形金型。

【請求項3】

請求項２記載のヘリカルギヤの成形金型において、
前記被保持面の全面を前記凹ガイド面又は凸ガイド面とし、
これに係合する前記凸ガイド面又は凹ガイド面を円周状に並べて前記ダイス保持面を構成したことを特徴とするヘリカルギヤの成形金型。

【請求項4】

請求項２又は請求項３記載のヘリカルギヤの成形金型において、
前記凹ガイド面のテーパ角及び前記凸ガイド面のテーパ角を鈍角としたことを特徴とするヘリカルギヤの成形金型。

【請求項5】

請求項２〜４のいずれか１項記載のヘリカルギヤの成形金型において、
前記凹ガイド面又は凸ガイド面が正面に向くように前記セグメントダイスを正投影視した場合に、前記凹ガイド面の谷線又は前記凸ガイド面の稜線を前記歯成形部の歯すじ方向中央で前記歯成形部と交叉するようにしたことを特徴とするヘリカルギヤの成形金型。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか１項記載の前記ヘリカルギヤの成形金型を備えたヘリカルギヤの成形装置であって、
前記被保持面が前記ダイス保持面に当接するように、前記セグメントダイスを付勢する付勢部材を備えていることを特徴とするヘリカルギヤの成形装置。

【請求項7】

請求項６記載のヘリカルギヤの成形装置において、
前記付勢部材を隣り合うセグメントダイスの間に配置したことを特徴とするヘリカルギヤの成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘリカルギヤを成形する成形金型及び成形装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ヘリカルギヤを成形する手法の一つに、鍛造成形がある（例えば、特許文献１（図６〜図８）参照）。

【0003】

特許文献１に示される技術では、分割された複数のスライドコア（セグメントダイス）を環状（円周状）の案内筒で保持し、案内筒の円錐状テーパ面に沿ってスライドコアを摺動させることで歯形を成形する。
また、スライドコアは背面に被案内突起を一体的に備えており、この被案内突起を案内筒の案内溝に係合させることで、スライドコアの摺動をガイドするようにしている。

【0004】

このような構造において、スライドコアが円滑に摺動するためには、案内溝と被案内突起との間にクリアランス（隙間）が必要となる。クリアランスが不足すると、スライドコアの動きが悪くなり、最悪の場合はスライドコアが摺動不能になる。
一方、クリアランスが大きすぎると、ヘリカルギヤ成形時に歯形のねじれ角に基づく反力がスライドコアに作用することにより、クリアランスの分だけスライドコアが傾き、歯形の精度を悪くする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−１１０９１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、セグメントダイスの傾きを防止し、歯形の精度を高めることができるヘリカルギヤの成形金型及び成形装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

請求項１に係る発明は、歯成形部を有する複数のセグメントダイスと、それら複数のセグメントダイスを円周状に保持するダイス保持面を有する保持リングとを備え、前記ダイス保持面を円錐状テーパ面としたヘリカルギヤの成形金型であって、
前記ダイス保持面と該ダイス保持面に保持される前記セグメントダイスの被保持面とのいずれか一方に、前記ダイス保持面の母線に沿って延びる凹ガイド面を設け、
前記ダイス保持面と前記被保持面とのいずれか他方に、前記凹ガイド面に係合する凸ガイド面を設け、
前記ダイス保持面の母線に垂直な断面において、前記凹ガイド面を凹斜面又は凹曲面とし、前記凸ガイド面を凸斜面又は凸曲面としたことを特徴とする。

【0008】

請求項２に係る発明は、請求項１記載のヘリカルギヤの成形金型において、
前記凹ガイド面及び凸ガイド面をＶ字断面としたことを特徴とする。

【0009】

請求項３に係る発明は、請求項２記載のヘリカルギヤの成形金型において、
前記被保持面の全面を前記凹ガイド面又は凸ガイド面とし、
これに係合する前記凸ガイド面又は凹ガイド面を円周状に並べて前記ダイス保持面を構成したことを特徴とする。

【0010】

請求項４に係る発明は、請求項２又は請求項３記載のヘリカルギヤの成形金型において、
前記凹ガイド面のテーパ角及び前記凸ガイド面のテーパ角を鈍角としたことを特徴とする。

【0011】

請求項５に係る発明は、請求項２〜４のいずれか１項記載のヘリカルギヤの成形金型において、
前記凹ガイド面又は凸ガイド面が正面に向くように前記セグメントダイスを正投影視した場合に、前記凹ガイド面の谷線又は前記凸ガイド面の稜線を前記歯成形部の歯すじ方向中央で前記歯成形部と交叉するようにしたことを特徴とする。

【0012】

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれか１項記載の前記ヘリカルギヤの成形金型を備えたヘリカルギヤの成形装置であって、
前記被保持面が前記ダイス保持面に当接するように、前記セグメントダイスを付勢する付勢部材を備えていることを特徴とする。

【0013】

請求項７に係る発明は、請求項６記載のヘリカルギヤの成形装置において、
前記付勢部材を隣り合うセグメントダイスの間に配置したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

請求項１に係る発明では、ダイス保持面の母線に垂直な断面において、凹ガイド面を凹斜面又は凹曲面とし、凸ガイド面を凸斜面又は凸曲面としたので、凹斜面と凸斜面又は凹曲面と凸曲面とが互いに係合することでセグメントダイスがガイドされる。よって、保持リングのダイス保持面とセグメントダイスの被保持面との間にガタつきが生じず、ヘリカルギヤ成形時に歯形のねじれ角に基づく反力がセグメントダイスに作用しても、セグメントダイスが傾くことが無いため、結果、歯形の精度を高めることができる。

【0015】

請求項２に係る発明では、凹ガイド面及び凸ガイド面をＶ字断面としたので、凸ガイド面による楔作用を利用して、セグメントダイスの傾きを確実に防止することができる。

【0016】

請求項３に係る発明では、被保持面の全面を凹ガイド面又は凸ガイド面とし、これに係合する凸ガイド面又は凹ガイド面を円周状に並べてダイス保持面を構成したので、両ガイド面の面積を極力大きくとることができ、各ガイド面が受ける面圧を下げることができる。よって、凹ガイド面及び凸ガイド面の耐久性を向上させることができる。

【0017】

請求項４に係る発明では、凹ガイド面のテーパ角及び凸ガイド面のテーパ角を鈍角としたので、凸ガイド面の過度の楔作用を抑え、セグメントダイスを保持リングに対してスムーズに摺動させることができる。

【0018】

請求項５に係る発明では、セグメントダイスにおける凹ガイド面の谷線又は凸ガイド面の稜線を歯成形部の歯すじ方向中央で歯成形部と交叉するようにしたので、ヘリカルギヤ成形時にセグメントダイスが歯成形部から受ける反力を、谷線又は稜線を境にガイド面へ左右均等に作用させることができる。結果、セグメントダイスの傾きを確実に防止することができると共に、セグメントダイスを保持リングに対してスムーズに摺動させることができる。

【0019】

請求項６に係る発明では、被保持面が保持リングのダイス保持面に当接するようにセグメントダイスを付勢する付勢部材を備えているので、凹ガイド面と凸ガイド面とを常に接触させ続けることができ、ヘリカルギヤ成形時の全工程において、上述した成形金型の機能を発揮させることができる。

【0020】

請求項７に係る発明では、付勢部材を隣り合うセグメントダイスの間に配置したので、デッドスペースを有効に利用し、成形装置の小型、軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明に係るヘリカルギヤの成形装置の断面図である。

【図2】図１の２−２線断面図である。

【図3】セグメントダイスの正面図、側面図及び背面図である。

【図4】保持リングの断面図である。

【図5】セグメントダイスの変更例を示す図である。

【図6】セグメントダイスの更なる変更例を示す図である。

【図7】セグメントダイスの更なる変更例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

【実施例】

【0023】

図１に示すように、本発明に係るヘリカルギヤの成形装置１０（以下、単に成形装置１０と記す。）は、成形金型２０を用いてヘリカルギヤ（はすば歯車）１２を成形するための装置である。
成形金型２０は、複数のセグメントダイス３０、３０と、それら複数のセグメントダイス３０、３０を摺動可能に保持する保持リング４０とからなる。

【0024】

成形装置１０は、保持リング４０を固定するボルスター１１と、セグメントダイス３０を下方から支える昇降可能なダイプレート１３と、このダイプレート１３を上方へ付勢する圧縮ばね１４と、ボルスター１１及びダイプレート１３を貫通するノックアウト１５と、ヘリカルギヤ１２を上方から抑えるインナーパンチ１６と、セグメントダイス３０を上方から押圧するアウターパンチ１７とを備えている。

【0025】

以下、成形装置１０の主要素の構造を詳しく説明する。

【0026】

図２は図１の２−２線断面図である。
図２に示すように、セグメントダイス３０は、円筒状のダイスを周方向に複数個（例えば、１２個）に等分割してなるものであり、正面に歯成形部３１を有し、背面に被保持面３２を有している。被保持面３２はＶ字断面の凸斜面とされ、保持リング４０の凹ガイド面４２に係合する凸ガイド面３３を構成する。

【0027】

保持リング４０は、複数のセグメントダイス３０を円周状に保持するものであり、セグメントダイス３０の被保持面３２を保持するダイス保持面４１を有している。ダイス保持面４１はＶ字断面の凹斜面とされ、セグメントダイス３０の凸ガイド面３３に対応する凹ガイド面４２を構成する。

【0028】

凸ガイド面３３及び凹ガイド面４２のテーパ角θは等しく、いずれも鈍角（９０°を超え、１８０°未満の角度）となっている。なお、（内角＋外角）＝３６０°と定義した場合に、テーパ角θは内角に相当する。

【0029】

隣り合うセグメントダイス３０の間には、付勢部材４５が配置されている。付勢部材４５の例としては圧縮コイルばねが挙げられる。
付勢部材４５は、セグメントダイス３０に対して、隣り合うセグメントダイス３０を互いに引き離すように付勢する。この付勢により、付勢部材４５を通る仮想円４６の径が拡がり、この作用により、被保持面３２がダイス保持面４１に当接するようにセグメントダイス３０が保持リング４０側へ付勢される。

【0030】

図３（ａ）はセグメントダイス３０の正面図であり、図３（ｂ）はセグメントダイス３０の側面図、図３（ｃ）はセグメントダイス３０の背面図である。

【0031】

図３（ｃ）に示すように、セグメントダイス３０の背面は段差の無い一様な面となっており、セグメントダイス３０の背面全体が被保持面３２とされている。その上で、凸ガイド面３３が被保持面３２の全面にわたって設けられている。このように、セグメントダイス３０の背面全体を被保持面３２とし、被保持面３２の全面にわたって凸ガイド面３３を設けることで、凸ガイド面３３の面積を極力大きくとることができ、凸ガイド面３３が受ける単位面積当たりの力（面圧）を下げることができる。

【0032】

図３（ａ）に示すように、歯成形部３１は、ねじれ角分だけ鉛直軸３６に対して傾斜している。そして、凸ガイド面３３が正面に向くようにセグメントダイス３０を正投影視した場合に、凸ガイド面３３の稜線３７は鉛直軸３６と重なっており、この稜線３７は、歯成形部３１の歯すじ３１ａの高さ方向中央Ｃ（略中央を含む。）で歯成形部３１と交叉している。
なお、図３（ｂ）に示すように、セグメントダイス３０の上部には、付勢部材（図２、符号４５）を収納する凹部３５が設けられている。

【0033】

図４（ａ）は保持リング４０の断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

【0034】

図４（ａ）に示すように、保持リング４０の内周面には、下方へ向かうほど縮径する円錐状テーパ面が形成されており、この円錐状テーパ面がダイス保持面４１となる。以降、ダイス保持面４１に沿って上下方向へ延びる線４３をダイス保持面４１の母線４３と呼ぶ。この母線４３は、ダイス保持面４１を正投影視した場合に、図３（ａ）の鉛直線３６と重なる。

【0035】

図４（ｂ）に示すように、ダイス保持面４１は、凹ガイド面４２を円周状に並べて構成される。

【0036】

以上の構成からなる成形装置１０の作用を、図１に基づいて説明する。
・図１にて、アウターパンチ１７及びインナーパンチ１６が上昇した状態では、圧縮ばね１４の付勢作用によりダイプレート１３が上昇し、このダイプレート１３と共にセグメントダイス３０、３０が上昇する。セグメントダイス３０、３０は、保持リング４０のダイス保持面４１に沿って上昇すると共に、付勢部材４５の付勢作用により保持リング４０側へ付勢される。

【0037】

・この状態で、被成形品であるヘリカルギヤ１２をダイプレート１３上に載せ、上方からインナーパンチ１６で抑える。
・この状態で、アウターパンチ１７及びインナーパンチ１６を下降させると、セグメントダイス３０、３０とヘリカルギヤ１２とダイプレート１３とが一緒に下降する。このときに、セグメントダイス３０、３０は保持リング４０のダイス保持面４１に沿って水平に前進し、ヘリカルギヤ１２の歯形を成形する。

【0038】

・成形後、アウターパンチ１７及びインナーパンチ１６を上昇させると、圧縮ばね１４の付勢作用によりダイプレート１３が上昇し、このダイプレート１３と共にセグメントダイス３０、３０が保持リング４０のダイス保持面４１に沿って上昇する。
このとき、セグメントダイス３０、３０がヘリカルギヤ１２に食い付くが、付勢部材４５の付勢作用によりヘリカルギヤ１２から強制的に分離される。
・最後にノックアウト１５を上昇させ、成形済みのヘリカルギヤ１２を払い出す。

【0039】

次に変更例を説明する。なお、変更例において図２と共通する要素は、図２の符号を流用し、詳細な説明は省略する。
図５に示すように、凸ガイド面３３及び凹ガイド面４２は、円弧断面であってもよい。

【0040】

また、図６に示すように、凸ガイド面３３及び凹ガイド面４２は、台形断面であってもよい。
また、図７に示すように、セグメントダイス３０の被保持面３２側に凹ガイド面４２を設け、保持リング４０のダイス保持面４１側に凸ガイド面３３を設けてもよい。

【0041】

以上に述べたヘリカルギヤの成形金型２０によれば、次に述べる効果が発揮される。

【0042】

保持リング４０のダイス保持面４１とセグメントダイス３０の被保持面３２とのいずれか一方に凹ガイド面４２を設け、ダイス保持面４１と被保持面３２とのいずれか他方に凸ガイド面３３を設けてなる成形金型２０において、凹ガイド面４２を凹斜面とし、凸ガイド面３３を凸斜面としたので、凹斜面と凸斜面とが互いに係合することでセグメントダイス３０がガイドされる。よって、ダイス保持面４１と被保持面３２との間にガタつきが生じず、ヘリカルギヤ成形時に歯形のねじれ角に基づく反力がセグメントダイス３０に作用しても、セグメントダイス３０が傾くことが無いため、結果、歯形の精度を高めることができる。

【0043】

また、被保持面３２の全面を凸ガイド面３３とし、これに係合する凹ガイド面４２を円周状に並べてダイス保持面４１を構成することで、両ガイド面３３、４２の面積を極力大きくとることができ、各ガイド面３３、４２が受ける面圧を下げることができる。よって、凹ガイド面４２及び凸ガイド面３３の耐久性を向上させることができる。

【0044】

凹ガイド面４２及び凸ガイド面３３は、断面Ｖ字、断面円弧状、断面台形状のいずれでも良いが、断面Ｖ字が好ましい。すなわち、凹ガイド面４２及び凸ガイド面３３はＶ字断面であることが推奨され、これにより、凸ガイド面３３による楔作用を利用して、セグメントダイス３０の傾きを確実に防止することができる。

【0045】

更に好ましくは、凹ガイド面４２のテーパ角θ及び凸ガイド面３３のテーパ角θを鈍角とすることが推奨される。鈍角であれば、凸ガイド面３３の過度の楔作用が抑えられ、セグメントダイス３０を保持リング４０に対してスムーズに摺動させることができる。

【0046】

更に好ましくは、凸ガイド面３３が正面に向くようにセグメントダイス３０を正投影視した場合に、凸ガイド面３３の稜線３７を歯成形部３１の歯すじ方向中央Ｃで歯成形部３１と交叉するようにすることが推奨される。
これにより、ヘリカルギヤ成形時、セグメントダイス３０が歯成形部３１から受ける反力を、稜線３７を境に凸ガイド面３３へ左右均等に作用させることができる。結果、セグメントダイス３０の傾きを確実に防止することができると共に、セグメントダイス３０を保持リング４０に対してスムーズに摺動させることができる。

【0047】

以上、成形金型２０について述べたが、成形装置１０にあっても、次に述べる効果が発揮される。

【0048】

ヘリカルギヤの成形金型２０を備えた成形装置１０において、セグメントダイス３０の被保持面が保持リング４０のダイス保持面４１に当接するようにセグメントダイス３０を付勢する付勢部材４５を備えているので、凹ガイド面４２と凸ガイド面３３とを常に接触させ続けることができ、ヘリカルギヤ成形時の全工程において、上述した成形金型２０の機能を発揮させることができる。

【0049】

成形装置１０において、付勢部材４５の配置形態は任意であるが、隣り合うセグメントダイス３０、３０の間に配置することが好ましい。これにより、デッドスペースを有効利用し、成形装置１０の小型、軽量化を図ることができる。

【0050】

付勢部材４５は、シリンダユニット、ゴムブロック、スポンジブロックなどであってもよいが、好ましくは圧縮コイルばねとする。圧縮コイルばねは安価であり、成形装置１０の設備コストの低減に寄与する。

【0051】

尚、ヘリカルギヤの成形装置１０の構成は、図１に限定されるものではなく、構造を変更することは任意である。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本発明は、ヘリカルギヤの鍛造成形に好適である。

【符号の説明】

【0053】

１０…成形装置、１２…ヘリカルギヤ、２０…成形金型、３０…セグメントダイス、３１…歯成形部、３１ａ…歯すじ、３２…被保持面、３３…凸ガイド面、３７…凸ガイド面の稜線、４０…保持リング、４１…ダイス保持面、４２…凹ガイド面、４３…ダイス保持面の母線、４５…付勢部材、θ…テーパ角、Ｃ…歯すじ方向の中央。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】