特開 2023-3463 外歯歯車の製造方法

(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】P2023003463

(43)【公開日】2023-01-17

(54)【発明の名称】外歯歯車の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 53/28 20060101AFI20230110BHJP

   B21H 1/04 20060101ALI20230110BHJP

   B21H 5/00 20060101ALI20230110BHJP

   B21H 5/02 20060101ALI20230110BHJP

【ＦＩ】

B21D53/28

B21H1/04 Z

B21H5/00 Z

B21H5/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】1

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021104557

(22)【出願日】2021-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】000227906

【氏名又は名称】日本イスエード株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074181

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 明博

(74)【代理人】

【識別番号】100206139

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 匡

(72)【発明者】

【氏名】出牛 洋行

(57)【要約】

【課題】 軽量化や製造コストの低減を図り、さらには精度よく、且つ安定した状態で製造することができる外歯歯車の製造方法を得る。
【解決手段】 金属製の円形板からなる歯車素材５をクランパーにて両側から挟持し、歯車素材５の外周端部７に押圧ローラを押し当て外周端部７を増肉して外歯形成部を形成した後、歯切りにより外歯形成部に歯部を形成する外歯歯車の製造方法であって、対向面同士を突き合わせたときリング状の外歯形成部成形溝１８を形成するように構成されクランパー１０，１１を使用し、歯車素材５を両側から挟持し、外歯形成部成形溝１８内に歯車素材５の外周端部７を配置し、断面Ｒ状の凹部からなる第１押圧面２０を有する第１押圧ローラ２１を外周端部７に押し当て押し潰して外歯形成部成形溝１８内に増肉部２２を形成し、平面状の第２押圧面を有する第２押圧ローラを増肉部に押し当て外歯形成部を形成するようにした。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製の円形板からなる歯車素材をクランパーにて両側から挟持し、前記クランパーを回転させながら、前記歯車素材の外周端部に押圧ローラを押し当て前記外周端部を増肉して外歯形成部を形成した後、歯切りにより前記外歯形成部に歯部を形成する外歯歯車の製造方法であって、
前記クランパーは、その対向面に、円柱状の挟持突部と、該挟持突部の基部側に外周に向かって垂直壁面部が形成され、対向する前記クランパーの対向面に形成された前記挟持突部同士を突き合わせたとき、対向する前記垂直壁面部と突き合わせた前記挟持突部の外周面部の間に形成されるリング状の溝を外歯形成部成形溝とし、突き合わせた前記挟持突部間に前記歯車素材を挟持したときの前記外歯形成部成形溝の溝幅を前記歯部の歯幅となるように構成されており、
このように構成された前記クランパーを使用して、前記歯車素材を、この軸方向両側から挟持し、前記外歯形成部成形溝内に前記外周端部を配置する工程と、前記外歯形成部成形溝内に配置された前記外周端部に、前記外歯形成部成形溝に密に嵌入する厚さを有し、外周面に断面Ｒ状の凹部からなる第１押圧面を有する第１押圧ローラを押し当てて、前記外周端部を押し潰しながら前記第１押圧ローラを前記外歯形成部成形溝内に圧入させ、前記第１押圧面で前記外周端部を押し潰して前記外歯形成部成形溝内に増肉部を形成する工程と、前記外歯形成部成形溝に密に嵌入する厚さを有し、外周面が平面状の第２押圧面を有する第２押圧ローラを前記外歯形成部成形溝内に圧入させ、前記第２押圧面を前記増肉部に押し当てて押し潰し、前記外歯形成部を形成する工程と、を含むことを特徴とする外歯歯車の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属製の円形板からなる歯車素材の外周端部に歯部を有する外歯歯車の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、外歯歯車（例えば、平歯車や、はすば歯車等）の製造方法としては、例えば、鋳造による方法、鋳造や丸棒からの歯切り盤を用いた切削加工による方法、鍛造により直接押し出す方法、鉄粉を型込めして焼結する方法等が一般に知られている。

【0003】

上記鋳造や切削加工による方法では、製造作業が煩雑で時間がかかり生産性が悪く、また軽量化が困難であり、特に切削加工による場合には切屑が生じ材料の無駄が多くなるといった問題点があった。また、鍛造により直接押し出す方法によれば、大きなエネルギーを必要とし、また鉄粉を型込めして焼結する方法によれば、材料費が非常に高く、いずれも製造コストが嵩んでしまうといった問題点があった。

【0004】

上記問題点を解決し得る外歯歯車の製造方法として、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１に開示された製造方法では、まず、金属製の円板状の素材を互いに対向する一対のマンドレルにて素材の軸方向両側から挟持し、マンドレルを回転させながら、素材の外周端部に増肉ローラを押し当てて、素材の外周端部に増肉部を形成する（特許文献１の図１～図３参照）。
増肉ローラは、断面円弧状の凹部からなる押圧面が形成されており、素材の外周端部に増肉ローラの押圧面を押し当てて増肉ローラの外周端がマンドレルの外周面に当接するまで素材の外周端部を押し潰して、押し潰した素材の外周端部を凹部からなる押圧面とマンドレルの外周面との間に封じ込め肉厚部を形成するようになっている。
次に、増肉ローラと同様に、断面円弧状の凹部からなる押圧面が形成されたカーリングローラの押圧面を前記増肉部に押し当て更に押し潰すことにより好ましい形状の増肉部を形成する（特許文献１の図４参照）。
次に、断面矩形状の凹部からなる押圧面が形成されたバックアップローラの押圧面を前記増肉部に押し当て更に押し潰すことにより歯幅を規制した外歯形成部を形成し、この外歯形成部の外周面に歯付けローラを押し当て歯部を形成する（特許文献１の図６参照）。

【0005】

このような特許文献１に開示された外歯歯車の製造方法によれば、歯部の歯幅よりも薄手の厚みを有する円板状の素材を用い、この素材の外周端部に増肉部を形成した後、増肉部に歯部の形成に必要な厚みを有する外歯形成部を形成することから、外歯歯車の軽量化を図りつつ、製造コストを抑えることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９－８５３７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のように、特許文献１に開示された技術では、増肉ローラ、カーリングローラは、素材の外周端部に押圧面を押し当てて増肉ローラ、カーリングローラの外周端がマンドレルの外周面に当接するまで素材の外周端部を押し潰して、押し潰した素材の外周端部を凹部からなる押圧面とマンドレルの外周面との間に封じ込め肉厚部を形成するようになっているが、この場合、増肉ローラ、カーリングローラの押圧面の凹部空間の大きさと押し潰される素材の外周端部の体積の大きさが同じであることが求められ、増肉ローラ、カーリングローラの押圧面の凹部空間の大きさが素材の外周端部の体積よりも大きい場合、押し潰されて形成された増肉部に隙間が生じ、また増肉ローラ、カーリングローラの押圧面の凹部空間の大きさが素材の外周端部の体積よりも小さい場合、押し潰された素材の一部が増肉ローラ、カーリングローラの押圧面の凹部から外部へはみ出してしまう場合がある。
また、バックアップローラによる外歯形成部の形成にあっても同様なことがいえる。

【0008】

このように、増肉ローラ、カーリングローラで形成された増肉部やバックアップローラで形成された外歯形成部に隙間が生じたり、また、増肉ローラ、カーリングローラ、バックアップローラの押圧面の凹部から押し潰された素材の一部が外部へはみ出してしまった場合、外歯歯車を精度よく、且つ安定した状態で製造することができない虞があるといった問題があった。

【0009】

本発明の目的は、軽量化や製造コストの低減を図り、さらには精度よく、且つ安定した状態で製造することができる外歯歯車の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、金属製の円形板からなる歯車素材をクランパーにて両側から挟持し、前記クランパーを回転させながら、前記歯車素材の外周端部に押圧ローラを押し当て前記外周端部を増肉して外歯形成部を形成した後、歯切りにより前記外歯形成部に歯部を形成する外歯歯車の製造方法であって、前記クランパーは、その対向面に、円柱状の挟持突部と、該挟持突部の基部側に外周に向かって垂直壁面部が形成され、対向する前記クランパーの対向面に形成された前記挟持突部同士を突き合わせたとき、対向する前記垂直壁面部と突き合わせた前記挟持突部の外周面部の間に形成されるリング状の溝を外歯形成部成形溝とし、突き合わせた前記挟持突部間に前記歯車素材を挟持したときの前記外歯形成部成形溝の溝幅を前記歯部の歯幅となるように構成されており、このように構成された前記クランパーを使用して、前記歯車素材を、この軸方向両側から挟持し、前記外歯形成部成形溝内に前記外周端部を配置する工程と、前記外歯形成部成形溝内に配置された前記外周端部に、前記外歯形成部成形溝に密に嵌入する厚さを有し、外周面に断面Ｒ状の凹部からなる第１押圧面を有する第１押圧ローラを押し当てて、前記外周端部を押し潰しながら前記第１押圧ローラを前記外歯形成部成形溝内に圧入させ、前記第１押圧面で前記外周端部を押し潰して前記外歯形成部成形溝内に増肉部を形成する工程と、前記外歯形成部成形溝に密に嵌入する厚さを有し、外周面が平面状の第２押圧面を有する第２押圧ローラを前記外歯形成部成形溝内に圧入させ、前記第２押圧面を前記増肉部に押し当てて押し潰し、前記外歯形成部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

【0011】

請求項１に記載の本発明によれば、前記クランパーは、その対向面に、円柱状の挟持突部と、該挟持突部の基部側に外周に向かって垂直壁面部が形成され、対向する前記クランパーの対向面に形成された前記挟持突部同士を突き合わせたとき、対向する前記垂直壁面部と突き合わせた前記挟持突部の外周面部の間に形成されるリング状の溝を外歯形成部成形溝とし、突き合わせた前記挟持突部間に前記歯車素材を挟持したときの前記外歯形成部成形溝の溝幅を前記歯部の歯幅となるように構成されており、このように構成された前記クランパーを使用して、前記歯車素材を、この軸方向両側から挟持し、前記外歯形成部成形溝内に前記外周端部を配置し、前記外歯形成部成形溝内に配置された前記外周端部に、前記外歯形成部成形溝に密に嵌入する厚を有し、外周面に断面円弧状の凹部からなる第１押圧面を有する第１押圧ローラを押し当てて、前記第１押圧面で前記外周端部を押し潰しながら前記外歯形成部成形溝内に圧入させ、前記外周端部を押し潰して前記外歯形成部成形溝内に増肉部を形成するので、前記外歯形成部成形溝内に形成された増肉部は、歯部の歯幅をもって且つ隙間のない密な状態で断面蒲鉾状に形成され、また、前記外歯形成部成形溝内で押し潰された前記外周端部の肉の一部が前記外歯形成部成形溝外へはみ出ることはない。

【0012】

そして、この後、前記外歯形成部成形溝内に前記外歯形成部成形溝に密に嵌入する厚を有し、外周面が平面状の第２押圧面を有する第２押圧ローラを圧入させ、前記第２押圧ローラを前記増肉部に押し当てて押し潰し、前記外歯形成部を形成するので、前記外歯形成部成形溝内に形成された前記外歯形成部は、歯部の歯幅をもって且つ隙間のない密な状態で外周面が平面状に形成され、また、前記外歯形成部成形溝内で押し潰された前記外周端部の肉の一部が前記外歯形成部成形溝外へはみ出ることはない。
このようにして形成された前記外歯形成部に歯切りにより歯部を形成するので、外歯歯車を精度よく、且つ安定した状態で製造することができる。

【発明の効果】

【0013】

以上のように、本発明に係る外歯歯車の製造方法によれば、外歯歯車の軽量化や製造コストの低減を図ることができ、さらには外歯歯車を精度よく且つ、安定した状態で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る外歯歯車の製造方法の実施の形態の一例を示し、（ａ）は本例で製造される外歯歯車を示す正面図であり、（ｂ）は側面図である。

【図2】（ａ）は歯車素材を示す正面図であり、（ｂ）は側面図である。

【図3】歯車素材の外周端部を押し潰して増肉する工程を示す説明図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図３に示す工程で、歯車素材の外周端部を押し潰して増肉する過程を示す説明図である。

【図5】歯車素材の外周端部に増肉部を形成した状態を示す説明図である。

【図6】図５に示す増肉部を外歯形成部に形成する工程を示す説明図である。

【図7】図６の工程で歯車素材の外周端部に形成した外歯形成部に歯切により歯部を形成する工程を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る外歯歯車の製造方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る外歯歯車の製造方法の実施の形態の一例を示し、（ａ）は本例で製造される外歯歯車を示す正面図、（ｂ）は側面図、図２（ａ）は歯車素材を示す正面図、（ｂ）は側面図、図３は歯車素材の外周端部を押し潰して増肉する工程を示す説明図、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図３に示す工程で、歯車素材の外周端部を押し潰して増肉する過程を示す説明図、図５は歯車素材の外周端部に増肉部を形成した状態を示す説明図、図６は図５に示す増肉部を外歯形成部に形成する工程を示す説明図、図７は図６の工程で歯車素材の外周端部に形成した外歯形成部に歯切により歯部を形成する工程を示す説明図である。

【0016】

本発明に係る外歯歯車の製造方法にて製造される外歯歯車１は、所定の径寸法の円盤部２の外周に、円盤部２の厚み幅より幅広で所定の歯幅寸法に応じた幅寸法Ｌ１を有する外歯形成部３が形成され、外歯形成部３の外周面に歯部４が形成されている（図１，２参照。）。

【0017】

上記の外歯歯車１の製造方法の各工程を図２～図７により説明する。
（第１工程）
先ず、金属板を所定の直径寸法に打ち抜き、円形板からなる歯車素材５を形成する。
歯車素材５は、図２に示す様に、中心部に円盤部２となる円盤部予定エリア６が配置され、円盤部予定エリア６の外周に外歯形成部３となる歯車素材５の外周端部７を構成する外歯形成部予定エリア８が配置されている。
円盤部予定エリア６の直径寸法Ｌ２は円盤部２の直径寸法Ｌ３と同寸法に設定されている。また、外歯形成部予定エリア８の径方向の寸法Ｌ４は、後述するところの、外歯形成部予定エリア８を押し潰して形成される外歯形成部３の肉量が得られる寸法に設定されている。また、歯車素材５の円盤部予定エリア６の中心には、ボス穴９が形成されている。

【0018】

（第２工程）
次に、このように形成された歯車素材５を互いに対向する一対のクランパー１０，１１にて両側から挟持する。

【0019】

クランパー１０，１１は、図３に示す様に、その対向面に、クランパー１０，１１の回転軸を中心軸とする円柱状の挟持突部１２，１３と、挟持突部１２，１３の基部側に外周に向かって垂直壁面部１４，１５が形成されている。挟持突部１２，１３の直径寸法は円盤部予定エリア６の直径寸法Ｌ２（円盤部２の直径寸法Ｌ３）と同寸法となっている。

【0020】

また、クランパー１０，１１の挟持突部１２，１３同士を付き合わせたとき、対向する垂直壁面部１４，１５と突き合わせた挟持突部１２，１３の外周面部１６，１７の間に形成されるリング状の溝を外歯形成部成形溝１８としている。外歯形成部成形溝１８の溝幅は、突き合わせた挟持突部１２，１３の間に歯車素材５を挟持したときの外歯形成部成形溝１８の溝幅Ｌ５を歯部４の歯幅（外歯形成部３の幅幅寸法Ｌ１）となるように構成されている。

【0021】

また、クランパー１１の挟持突部１３の先端面の中心には、歯車素材５の円盤部予定エリア６の中心に形成されているボス穴９に挿入し、歯車素材５の位置を決める位置決め突部１９が形成され、クランパー１０の挟持突部１２の先端面の中心には、位置決め突部１９が嵌合する位置決め孔２０が形成されている。

【0022】

このように構成されたクランパー１０，１１を使用して、歯車素材５を両側から挟持する。
クランパー１０，１１による歯車素材５の挟持は、歯車素材５の円盤部予定エリア６を、クランパー１０，１１の対向面に形成されている挟持突部１２，１３を突き合わせるようにして挟持する。このとき、クランパー１１の挟持突部１３の先端面に形成されている位置決め突部１９を歯車素材５の円盤部予定エリア６の中心に形成されているボス穴９に挿入し、ボス穴９から突出させてクランパー１０の挟持突部１２の先端面に形成されている位置決め孔２０に嵌合することにより、クランパー１０，１１の対向面に形成されている挟持突部１２，１３で歯車素材５の円盤部予定エリア６が確実に挟持される。

【0023】

挟持突部１２，１３により円盤部予定エリア６を挟持された歯車素材５の外歯形成部予定エリア８（外周端部７）は、クランパー１０，１１の対向する垂直壁面部１４，１５と突き合わせた挟持突部１２，１３の外周面部１６，１７の間に形成される外歯形成部成形溝１８内に配置され、露出した状態となる。

【0024】

（第３工程）
このようにして歯車素材５をクランパー１０，１１で挟持したら、次に、同じく、図３に示す様に、外歯形成部成形溝１８の直上に、外歯形成部成形溝１８の溝幅に密に嵌入する厚さを有し、外周面に断面Ｒ状の凹部からなる第１押圧面２０を有する第１押圧ローラ２１を配置する。第１押圧ローラ２１は回転可能に支持されている。

【0025】

そして、歯車素材５をクランプしたクランパー１０，１１を回転させながら、第１押圧ローラ１７を外歯形成部成形溝１５に向けて下降させ、図４に示す様に、外歯形成部成形溝１８内に配置され露出している歯車素材５の外周端部７に第１押圧ローラ２１の第１押圧面２０を押し当てて、外周端部７を構成する外歯形成部予定エリア８を押し潰しながら第１押圧ローラ２１を外歯形成部成形溝１８内に圧入させ、第１押圧面２０で外周端部７を押し潰し、第１押圧ローラ２１の第１押圧面２０と外歯形成部成形溝１８の垂直壁面部１４，１５と挟持突部１２，１３の外周面部１６，１７により外歯形成部成形溝１８内に増肉部２２を形成する（図５参照。）。

【0026】

このようにして形成された増肉部２２は、第１押圧ローラ２１の第１押圧面２０と外歯形成部成形溝１８の垂直壁面部１４，１５と挟持突部１２，１３の外周面部１６，１７により、歯部４の歯幅（外歯形成部３の幅）の歯幅と肉厚をもって且つ隙間のない密な状態で断面蒲鉾状に形成され、また、外歯形成部成形溝１８内で押し潰された外周端部７の肉の一部が垂直壁面部１４，１５と第１押圧ローラ２１の間から外歯形成部成形溝１８外へはみ出ることはない。

【0027】

（第４工程）
このようにして外歯形成部成形溝１８内に増肉部２２を形成したら、次に、外歯形成部成形溝１８の直上に、第１押圧ローラ２１と同様に、外歯形成部成形溝１８の溝幅に密に嵌入する厚さを有し、外周面が平面状の第２押圧面２３を有する第２押圧ローラ２４を配置する。第２押圧ローラ２４は回転可能に支持されている。

【0028】

そして、図６に示す様に、歯車素材５をクランプしたクランパー１０，１１を回転させながら、第２押圧ローラ２４を圧入させ、外歯形成部成形溝１８内に形成されている増肉部２２に第２押圧ローラ２４の第２押圧面２３を押し当てて押し潰し、第２押圧ローラ２４の第２押圧面２３と外歯形成部成形溝１８の垂直壁面部１４，１５と挟持突部１２，１３の外周面部１６，１７により外歯形成部３を形成する。

【0029】

このようにして外歯形成部成形溝１８内に形成された外歯形成部３は、第２押圧ローラ２４の第２押圧面２３と外歯形成部成形溝１８の垂直壁面部１４，１５と挟持突部１２，１３の外周面部１６，１７により、歯部４の歯幅と所定の肉厚をもって且つ隙間のない密な状態で外周面が平面状に形成され、また、外歯形成部成形溝１８内で押し潰された増肉部２２の肉の一部が垂直壁面部１４，１５と第２押圧ローラ２４の間から外歯形成部成形溝１８外へはみ出ることはない。

【0030】

（第５工程）
このようにして歯車素材５の外周に外歯形成部３を形成したら、次に、歯車素材５をクランパー１０，１１から外し、別に用意したクランパー２５，２６にて歯車素材５を両側から挟持する。

【0031】

クランパー２５，２６は、図７に示す様に、外歯形成部成形溝１８の深さ寸法、即ち垂直壁面部１４，１５の高さ寸法がクランパー１０，１１より短いという以外は、クランパー１０，１１と同一の構成となっており、同一の部分はクランパー１０，１１と同一の符号を付して説明を省略する。

【0032】

クランパー２５，２６の外歯形成部成形溝１８の深さ寸法、即ち垂直壁面部１４，１５の高さ寸法は、外歯形成部配置溝１８内において、外歯形成部３の外周面側が所定長さ分クランパー２５，２６の外周面２７，２８よりも外側に突出する長さとなっている。上記の所定長さ分とは、歯部４の形成にあたり必要とされる歯部４の基端から頂部までの長さに相当する長さである。

【0033】

このように構成されたクランパー２５，２６を使用して、外周に外歯形成部３を形成した歯車素材５を両側からクランパー１０，１１と同様の手法で挟持すると、外歯形成部成形溝１８内に配置された外歯形成部３は、その外周面側が所定長さ分クランパー２５，２６の外周面２７，２８よりも外側に突出した状態となる（図７参照）。

【0034】

（第６工程）
このようにして外周に外歯形成部３を形成した歯車素材５をクランパー２５，２６で挟持したら、次に、歯切り盤２９を用いて外歯形成部３の外歯形成部成形溝１８から外部へ突出している部分に歯切り加工を行う。歯切り盤２９にあっては公知の歯切り盤が用いられる。
このようにして外歯形成部３に歯部４が形成され、図１に示す外歯歯車１の製造が完了する。

【符号の説明】

【0035】

１ 外歯歯車
２ 円盤部
３ 外歯形成部
４ 歯部
５ 歯車素材
６ 円盤部予定エリア
７ 外周端部
８ 外歯形成部予定エリア
９ ボス穴
１０，１１ クランパー
１２，１３ 挟持突部
１４，１５ 垂直面部
１６，１７ 外周面部
１８ 外歯形成部成形溝
１９ 位置決め突部
２０ 第１押圧面
２１ 第１押圧ローラ
２２ 増肉部
２３ 第２押圧面
２４ 第２押圧ローラ
２５，２６ クランパー
２７，２８ 外周面
２９ 歯切り盤

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】