歯車の製作方法
【課題】歯車の歩留まりを高めつつも、歯車を低コストに製作する。
【解決手段】本発明に係る歯車の製作方法は、円盤状のベース部材２と、ベース部材２と別体に形成され、ベース部材２の外周に固定された複数の歯部材とを具備する歯車を製作する方法であって、ベース部材２の端面１１，１２の外周領域に設けた複数の軸方向穴５に素材１０を挿入し、ベース部材２の端面１１，１２から軸方向に突出した素材１０の一部を押し潰すことで、ベース部材２を素材１０で挟持すると共に、隣接する素材１０同士を円周方向で当接させ、素材１０の外径側に膨出した部分１７に歯面を成形することで歯部材を形成する。
【解決手段】本発明に係る歯車の製作方法は、円盤状のベース部材２と、ベース部材２と別体に形成され、ベース部材２の外周に固定された複数の歯部材とを具備する歯車を製作する方法であって、ベース部材２の端面１１，１２の外周領域に設けた複数の軸方向穴５に素材１０を挿入し、ベース部材２の端面１１，１２から軸方向に突出した素材１０の一部を押し潰すことで、ベース部材２を素材１０で挟持すると共に、隣接する素材１０同士を円周方向で当接させ、素材１０の外径側に膨出した部分１７に歯面を成形することで歯部材を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や自動二輪車をはじめとして種々の動力伝達装置に組み込まれて使用される歯車には多種多様のものが用いられている。また、これら歯車は上述のように様々な用途で用いられるために、要求される特性や仕様も用途に応じて異なる。そのため、歯車の製造方法についても様々なものが提案され、実施されているのが現状である。
【０００３】
ここで、例えば下記特許文献１には、外周に複数の歯を備えたドライブプレートの製造方法として、ドライブプレート本体と、歯を有するリングギヤとを別体に形成した後、リングギヤを溶接によりドライブプレート本体に接合することで一体化を図る方法が記載されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、軽量化と歯面の高強度化との両立を目的として、円盤状の平板に絞り加工を施して、平板の外周端部に周壁を形成した後、この周壁を歯形状に対応した金型内で鍛造成形することで、周壁の外周部に複数の歯を形成する板金製歯車の製造方法が記載されている。また、鍛造成形の際、周壁の内周と外周にそれぞれ配置される金型（上パンチ、ダイ）の歯形部の位置を円周方向にずらした状態で周壁を先端から押し潰すことで、周壁を座屈させて周壁に歯を成形すると共に、歯の円周方向一方の歯面を形成する壁部の厚み寸法を、円周方向他方の歯面を形成する壁部の厚み寸法より大きくなるようにした（部分的に増肉を図るようにした）方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４０８０１号公報
【特許文献２】特開平９−２２２１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法だと、２つの部品を溶接で組み付けるために、製作コストが高く付く。また、固定手段に溶接を採用した場合、固定強度は確保できるものの、加工精度の面から歩留まりが悪い、との問題があった。一方、上記特許文献２に記載の増肉加工は、プレス成形により素材を座屈させて肉の移動（塑性流動）を図るものであるから、加工できる形状に制限があり、また金型だけでなく素材にも高い寸法精度が要求されるために、加工自体が難しく、この場合も歩留まりの面、あるいは製作コストの面で問題があった。
【０００７】
以上の事情に鑑み、本明細書では、歯車の歩留まりを高めつつも、歯車を低コストに製作することを、本発明により解決すべき技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題の解決は、本発明に係る歯車の製作方法により達成される。すなわち、この製作方法は、円盤状のベース部材と、ベース部材と別体に形成され、ベース部材の外周に固定された複数の歯部材とを具備する歯車を製作する方法であって、ベース部材の端面の外周領域に設けた複数の軸方向穴に素材を挿入し、ベース部材の端面から軸方向に突出した素材の一部を押し潰すことで、ベース部材を素材で挟持すると共に、隣接する素材同士を円周方向で当接させ、素材の外径側に膨出した部分に歯面を成形することで歯部材を形成する点をもって特徴付けられる。
【０００９】
このように、本発明では、歯面を有する歯部材の成形に際して、最終的に歯部材に成形される素材をベース部材の端面の外周領域に設けた軸方向穴にそれぞれ挿入し、挿入した素材のうちベース部材の端面から軸方向に突出した一部を押し潰すことで、ベース部材を素材の押し潰した部分で挟持すると共に、隣接する素材同士を円周方向で当接させるようにした。これにより、各歯部材とベース部材との間で強固な結合状態を得ることができ、かつ隣接する歯部材間でも高い固定力を得ることができる。そのため、従来のように、それぞれ別体に形成した歯車のベース部材と歯部材とを溶接で固定する必要はなく、歯車の素材を押し潰すだけの簡便な手法で歯部材をベース部材に固定できるので、歩留まりの向上と共に、製作コストの低減化を図ることが可能となる。また、押し潰した素材のうちベース部材の外径側に膨出した部分に歯面を成形するようにしたので、例えばプレス成形等の簡便な手法を利用して歯部材を成形することができる。また、素材は、ベース部材の軸方向穴に挿入可能な形状であればよく、例えば円柱状等の単純な形状とすることができるため、容易に高精度な加工を行うことができる。従って、複数の歯部材の重量バランスを均等にすることができ、歯車の回転安定性を高めることができる。たとえ、素材の寸法精度に多少のばらつきが生じた場合でも、押し潰した素材のうちベース部材の内径側に膨出した部分は他の方向に膨出した部分と比べてそれほど高い精度は要求されない。そのため、内径側に膨出した部分に素材の寸法のばらつきを吸収する役割を持たせることができ、その分外径側に膨出した部分（歯面となる部分）を精度良く成形することができる。以上より、歯部材（歯面）を精度よく成形できつつも歩留まりを高めることができ、かつ製作コストの低減化を図ることが可能となる。
【００１０】
また、ベース部材に、軸方向穴とつながりベース部材の外周面に開口する切欠き部を設けるようにしてもよい。軸方向穴に挿入された素材の押し潰しにより素材は主にベース部材の半径方向、特に外周側に向けて塑性流動を生じる。よって、この際、ベース部材に、素材の挿入穴（軸方向穴）とつながりベース部材の外周面に開口する切欠き部を設けておくことで、素材の塑性流動が切欠き部を埋める方向にも進展する。これにより、ベース部材の外周面よりも外径側の領域に素材の肉を行き届かせることができ、歯面を含む歯部材の外周をより高精度に成形することができる。あるいは、素材の押し潰し量を減らしつつも歯部材を精度良く成形することができるので、割れなどの不具合の発生を確実に回避して歩留まりの一層の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係る歯車の製作方法によれば、歯車の歩留まりを高めつつも歯車を低コストに製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯車の正面図である。
【図２】図１に示す歯車の要部断面図である。
【図３】図１に示す歯車を構成するベース部材の平面図である。
【図４】図１に示す歯車を構成する歯部材の素材の斜視図である。
【図５】図１に係る歯車の製作方法の一例を示すもので、（ａ）はベース部材に設けた軸方向穴に歯車の素材を挿入する様子を示す要部斜視図、（ｂ）は軸方向穴に挿入した素材を軸方向に押し潰す様子を示す要部斜視図、（ｃ）は押し潰した後の素材の形態を示す要部斜視図、（ｄ）は素材のうち外径側に膨出した部分に歯面を成形した後の形態を示す要部斜視図である。
【図６】ベース部材の軸方向穴に挿入した素材を押し潰す工程に使用される金型の一例を示す断面図である。
【図７】素材を押し潰した際の変形態様を説明するための要部断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るベース部材の要部正面図である。
【図９】図８に示すベース部材を用いて素材を押し潰した際の変形態様を説明するための要部断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るベース部材の要部正面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る歯車の要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る歯車の製作方法の一実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明における軸方向は、歯車の軸方向を意味する。また、上下方向は軸方向に沿った向きを意味するものであって、以下の説明における内容の理解を容易にするために便宜的に設定したものに過ぎない。よって、実際の製作態様、使用態様を特定するものではない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る歯車１の正面図を示している。同図に示すように、この歯車１は、円盤状をなすベース部材２と、ベース部材２と別体に形成され、ベース部材２の外周に固定された複数の歯部材３とを具備する。各歯部材３の外周には歯面４がそれぞれ形成されており、隣接する歯部材３同士は円周方向で当接した状態にある。また、歯部材３の一部は、図２に示すように、ベース部材２の端面１１，１２の外周領域に設けた軸方向穴５に挿通され、この挿通された部分（挿通部６）の周辺部分でベース部材２を挟持している。ベース部材２及び歯部材３は、例えば双方を金属で形成することができる。この他、ベース部材２及び歯部材３の一方を金属、他方を樹脂で形成したり、双方を樹脂で形成したりすることもできる。
【００１５】
この実施形態では、図１に示すように、１個の歯部材３につき１つの歯先７が形成されている。また、歯底８を円周方向に分割する位置に、隣接する歯部材３間の境界面９が形成されている。歯部材３の特に歯面４を設けた部分の厚み寸法（軸方向寸法）は、ベース部材２の厚み寸法に比べて大きい。
【００１６】
このように、図１に示す歯車１は、円盤状のベース部材２と、歯面４を有する歯部材３とを別体に形成したので、歯部材３の厚み寸法をベース部材２の厚み寸法よりも容易に大きくすることができる。また、歯部材３の一部でベース部材２を挟持すると共に、隣接する歯部材３同士が円周方向で当接するようにしたので、歯面４を有する歯部材３の固定強度を高めることができる。以上より、歯部材３に設けた歯面４及びその近傍領域の高強度化を図りつつも、それほど強度が必要ないベース部材２の厚み寸法を比較的小さくすることで、歯車１全体の軽量化を図りつつも強度が必要な部分の高強度化を図ることができる。
【００１７】
以下、上述した歯車１の製作方法の一例を図３〜図７に基づき説明する。
【００１８】
本実施形態に係る歯車１の製作方法は、ベース部材２の端面１１，１２の外周領域に設けた複数の軸方向穴５に歯部材３の素材１０を挿入して位置決めを図る位置決め工程と、ベース部材２に対して位置決めした状態の素材１０を軸方向に押し潰すことで、ベース部材２を素材１０で挟持すると共に、隣接する素材１０同士を円周方向で当接させる押し潰し工程と、押し潰しにより素材１０の外径側に膨出した部分に歯面４を成形することで歯部材を形成する歯部材形成工程とを具備する。
【００１９】
まず、図３に示すように、円板状をなし、端面１１，１２の外周領域に複数の軸方向穴５を形成したベース部材２を用意する。このような形状のベース部材２は例えばプレス加工の一種である打ち抜き加工により形成することができる。そして、上述のようにして形成されたベース部材２の軸方向穴５に、例えば図４に示すように、外径一定の円柱状をなす歯部材３の素材１０を挿入して（図５（ａ）を参照）、ベース部材２に対する素材１０の位置決めを行う（位置決め工程）。なお、ここでいう位置決めとは、各素材１０が歯部材３の軸方向穴５にセットされる程度の意味であり、挿入後に素材１０の軸方向の移動が制限される程度の厳しいすき間嵌合を意図したものではない。むしろ、複数の素材１０をなるべく短時間で軸方向穴５に挿入することを考えると、嵌合すき間を比較的大きくとってもよい。この場合の素材１０の挿入手段の一例として、例えばベース部材２上に複数の素材１０を投入し、ベース部材２外への移動を規制（例えば囲いを設ける等して）した状態で、ベース部材２を揺動することで、篩にかけるかの如く、各素材１０を軸方向穴５に挿入する手段が挙げられる。また、素材１０には、リベットなど棒状の金属製素材が使用でき、焼入れ等の熱処理を施すことを考慮すると、Ｓ３５Ｃなどの炭素鋼が好適である。
【００２０】
このようにして、ベース部材２に対する素材１０の位置決めを行った状態で、図５（ｂ）に示すように、素材１０のうちベース部材２の両端面１１，１２からそれぞれ軸方向に突出した部分を押し潰す（押し潰し工程）。図６は、この押し潰し動作を行うための装置の断面図を示す。この押し潰し装置１３は、型締め可能な上型１４及び下型１５と、下型１５に弾性支持され、金型（上型１４、下型１５）内に供給されたベース部材２を載置する載置台１６とを有する。上型１４及び下型１５には、型締め動作に伴い素材１０の軸方向両側を押し潰すと共に、押し潰した部分を所定の形状に成形するための成形面がそれぞれ設けられている。
【００２１】
上記構成の押し潰し装置１３において、図６に示すように、上下の金型１４，１５内に、複数の素材１０を所定位置（軸方向穴５）に挿入した状態のベース部材２を供給する。この時点では、素材１０は下型１５に当接している。そしてこの状態から、上型１４を降下させ、上型１４でベース部材２を下方に押込むと共に、素材１０のベース部材２の上端面１１から軸方向に突出した部分を下方に押込む。これにより、既に下型１５に当接してる素材１０は上型１４と下型１５とで上下両方向から軸方向に押圧され、押し潰される。また、ベース部材２の押込みに伴い、ベース部材２を載置する載置台１６も弾性支持力に抗して下方に押し込まれる。これにより、ベース部材２を支持しつつ、素材１０の軸方向両側を押し潰すことが可能となる。
【００２２】
図７は、図６に示す押し潰し装置１３を用いて上型１４を所定の軸方向位置（図６中、二点鎖線で示す位置）まで押下げた場合の、素材１０の変形後の形態を示す断面図を示している。同図に示すように、この実施形態では、押し潰し後の素材１０の軸方向中央位置がベース部材２の軸方向中央位置と一致するように、上下同量ずつ押し潰されている。そして、上下の押し潰された部分でベース部材２の軸方向穴５周辺を挟持すると共に、互いに隣接する素材１０の円周方向に膨出した部分同士でもって、隣接する素材１０同士が円周方向に当接する（図５（ｃ）を参照）。このようにして素材１０がベース部材２に固定されると共に、円周方向に隣接する素材１０同士が連結した状態となる。
【００２３】
上述のようにして、素材１０をベース部材２よりも外径側に膨出させた後、当該膨出させた部分（外径側膨出部１７）の外周面に歯面４を成形する。この成形工程は、例えば図示は省略するが、下型で素材１０とベース部材２との一体品を支持した状態で、外周に歯面４形状にならった成形面を設けた上型を素材１０の外径側膨出部１７に軸方向に押し込むことで行うことができる。これにより、図５（ｄ）に示すように、歯面４を外周に形成した歯部材３が形成される（歯部材形成工程）。
【００２４】
そして、この後、必要に応じて、焼入れ等の熱処理、洗浄処理を施すことで、図１に示す歯車１が完成する。
【００２５】
このように、本発明では、複数の歯部材３の素材１０をベース部材２の端面１１，１２の外周領域に設けた軸方向穴５にそれぞれ挿入し、挿入した素材１０のうちベース部材２の両端面１１，１２から軸方向に突出した一部を押し潰すこととし、素材１０の押し潰した部分でもってベース部材２を挟持すると共に、隣接する素材１０同士を円周方向で当接させることで、歯部材３をベース部材２に固定し、かつ歯部材３同士を連結固定するようにした。このように、歯部材３の素材１０を押し潰すだけの簡便な手法で歯部材３をベース部材２に固定できるので、歩留まりも良好であり、かつ低コストで製作することができる。また、素材１０の外径側膨出部１７に歯面４を成形するようにしたので、図６に示す如く簡便な構造の装置（プレス装置）で歯部材３を形成することができる。また、図７に示すように、押し潰した素材１０のうちベース部材２の内径側に膨出した部分（内径側膨出部１８）については、特に成形精度を要しない部分であり、かつ、他の箇所に比べて多少の寸法のばらつきが許される。そのため、素材１０の寸法に多少のばらつきがあったとしても、当該ばらつきを内径側膨出部１８で吸収して、歯部材３の厚み寸法や歯面４の形状精度など、他の箇所の精度を容易に確保することができる。以上より、歯部材３を精度よく成形できつつも歩留まりを高めることができ、かつ製作コストの低減化を図ることが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態では、断面真円状を成す円柱状の素材１０（図４を参照）を使用するようにしたので、比較的小さい荷重で素材１０を周囲に均等に押し広げ易い。また、円柱状をなす素材１０であれば、どのような向きに軸方向穴５に挿入されたとしても、変形態様は均一である。よって、各歯部材３をばらつきのない均一な形状に成形することができる。加えて、本実施形態では、ベース部材２の軸方向中央位置に対して上下対称となるように（図７を参照）素材１０の押し潰し変形を図るようにしたので、歯面４を含む歯部材３の強度も高い。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る歯車の製作方法は、当然に本発明の範囲内において任意の形態を採ることができる。
【００２８】
例えばベース部材２に設けられる軸方向穴５に関し、図８に示すように、この軸方向穴５とつながりベース部材２の外周面に開口する切欠き部１９を設けるようにしてもよい。このように、軸方向穴５と切欠き部１９とを設けたベース部材２を用いて歯部材３を成形するようにした場合、素材１０の押し潰しにより、切欠き部１９を介して素材１０の肉が外径側に膨出する向きに変形する。これにより、ベース部材２の外周面よりも外径側の領域に素材１０の肉を行き届かせ易くすることができ、歯面４を含む歯部材３の外周を精度よく成形することができる。また、図７に示すように、歯面４が成形される外径側膨出部１７に水平方向に延びる境界面２０が発生することはなく、図９に示すように、上下方向に連続した外径側膨出部１７を得ることができるので、この点においても歯面４を精度良く成形することができる。
【００２９】
また、軸方向穴５の形状についても特に限定されることはなく、例えば図１０に示すような六角形状や四角形状などの多角形状とすることも可能である。真円形状以外にすることで、軸方向穴５に挿入された歯部材３に回り止めとしての抵抗力を付与することができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、１個の歯部材３につき１つの歯先７が設けられる場合を例示したが、もちろん、複数個の歯先７を１個の歯部材３に成形することも可能である。図１１はその一例を示すもので、同図に示す歯部材３は、２つの歯先７を有する。この場合、歯部材３の円周方向寸法が半径方向寸法に比べて大きくなり易いため、押し潰し時の変形性を考慮して、例えば円周方向に延びる長穴形状の軸方向穴５をベース部材２に設けると共に、この軸方向穴５と嵌り合う断面長穴形状の素材（図示は省略）を挿入することも可能である。
【００３１】
また、上記実施形態では、ベース部材２の軸方向中央位置に対して軸方向対称となるように素材１０を押し潰した場合を説明したが（図７を参照）、もちろん軸方向非対称となるように素材１０を押し潰して歯部材３を成形してもよい。あるいは、図示は省略するが、ベース部材２の軸方向一方側にのみ素材１０を突出させて、この一方のみの突出部分を押し潰すことで外径側膨出部１７及び歯面４を成形するようにしてもよい。この場合、押し潰し後の素材１０がベース部材２を軸方向に挟持するように、これも図示は省略するが、軸方向穴５の軸方向一端をテーパ状に拡径させ、この拡径部分に嵌り合うテーパ状の大径部を軸方向一端に設けた素材１０を挿入するようにしてもよい。この場合、素材１０の軸方向一端に設けたテーパ状の大径部が軸方向穴５のテーパ状拡径部に嵌り合い、ベース部材２から突出した素材１０の軸方向他端側のみが押し潰される。よって、素材１０の押し潰された部分とテーパ状の大径部とでベース部材２を挟持することが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 歯車
２ ベース部材
３ 歯部材
４ 歯面
５ 軸方向穴
６ 挿通部
７ 歯先
８ 歯底
９ 境界面（歯部材間）
１０ 素材
１１，１２ 端面（ベース部材）
１３ 押し潰し装置
１４，１５ 金型
１６ 載置台
１７ 外径側膨出部
１８ 内径側膨出部
１９ 切欠き部
２０ 境界面（外径側膨出部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯車の製作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車や自動二輪車をはじめとして種々の動力伝達装置に組み込まれて使用される歯車には多種多様のものが用いられている。また、これら歯車は上述のように様々な用途で用いられるために、要求される特性や仕様も用途に応じて異なる。そのため、歯車の製造方法についても様々なものが提案され、実施されているのが現状である。
【０００３】
ここで、例えば下記特許文献１には、外周に複数の歯を備えたドライブプレートの製造方法として、ドライブプレート本体と、歯を有するリングギヤとを別体に形成した後、リングギヤを溶接によりドライブプレート本体に接合することで一体化を図る方法が記載されている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、軽量化と歯面の高強度化との両立を目的として、円盤状の平板に絞り加工を施して、平板の外周端部に周壁を形成した後、この周壁を歯形状に対応した金型内で鍛造成形することで、周壁の外周部に複数の歯を形成する板金製歯車の製造方法が記載されている。また、鍛造成形の際、周壁の内周と外周にそれぞれ配置される金型（上パンチ、ダイ）の歯形部の位置を円周方向にずらした状態で周壁を先端から押し潰すことで、周壁を座屈させて周壁に歯を成形すると共に、歯の円周方向一方の歯面を形成する壁部の厚み寸法を、円周方向他方の歯面を形成する壁部の厚み寸法より大きくなるようにした（部分的に増肉を図るようにした）方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４０８０１号公報
【特許文献２】特開平９−２２２１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法だと、２つの部品を溶接で組み付けるために、製作コストが高く付く。また、固定手段に溶接を採用した場合、固定強度は確保できるものの、加工精度の面から歩留まりが悪い、との問題があった。一方、上記特許文献２に記載の増肉加工は、プレス成形により素材を座屈させて肉の移動（塑性流動）を図るものであるから、加工できる形状に制限があり、また金型だけでなく素材にも高い寸法精度が要求されるために、加工自体が難しく、この場合も歩留まりの面、あるいは製作コストの面で問題があった。
【０００７】
以上の事情に鑑み、本明細書では、歯車の歩留まりを高めつつも、歯車を低コストに製作することを、本発明により解決すべき技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題の解決は、本発明に係る歯車の製作方法により達成される。すなわち、この製作方法は、円盤状のベース部材と、ベース部材と別体に形成され、ベース部材の外周に固定された複数の歯部材とを具備する歯車を製作する方法であって、ベース部材の端面の外周領域に設けた複数の軸方向穴に素材を挿入し、ベース部材の端面から軸方向に突出した素材の一部を押し潰すことで、ベース部材を素材で挟持すると共に、隣接する素材同士を円周方向で当接させ、素材の外径側に膨出した部分に歯面を成形することで歯部材を形成する点をもって特徴付けられる。
【０００９】
このように、本発明では、歯面を有する歯部材の成形に際して、最終的に歯部材に成形される素材をベース部材の端面の外周領域に設けた軸方向穴にそれぞれ挿入し、挿入した素材のうちベース部材の端面から軸方向に突出した一部を押し潰すことで、ベース部材を素材の押し潰した部分で挟持すると共に、隣接する素材同士を円周方向で当接させるようにした。これにより、各歯部材とベース部材との間で強固な結合状態を得ることができ、かつ隣接する歯部材間でも高い固定力を得ることができる。そのため、従来のように、それぞれ別体に形成した歯車のベース部材と歯部材とを溶接で固定する必要はなく、歯車の素材を押し潰すだけの簡便な手法で歯部材をベース部材に固定できるので、歩留まりの向上と共に、製作コストの低減化を図ることが可能となる。また、押し潰した素材のうちベース部材の外径側に膨出した部分に歯面を成形するようにしたので、例えばプレス成形等の簡便な手法を利用して歯部材を成形することができる。また、素材は、ベース部材の軸方向穴に挿入可能な形状であればよく、例えば円柱状等の単純な形状とすることができるため、容易に高精度な加工を行うことができる。従って、複数の歯部材の重量バランスを均等にすることができ、歯車の回転安定性を高めることができる。たとえ、素材の寸法精度に多少のばらつきが生じた場合でも、押し潰した素材のうちベース部材の内径側に膨出した部分は他の方向に膨出した部分と比べてそれほど高い精度は要求されない。そのため、内径側に膨出した部分に素材の寸法のばらつきを吸収する役割を持たせることができ、その分外径側に膨出した部分（歯面となる部分）を精度良く成形することができる。以上より、歯部材（歯面）を精度よく成形できつつも歩留まりを高めることができ、かつ製作コストの低減化を図ることが可能となる。
【００１０】
また、ベース部材に、軸方向穴とつながりベース部材の外周面に開口する切欠き部を設けるようにしてもよい。軸方向穴に挿入された素材の押し潰しにより素材は主にベース部材の半径方向、特に外周側に向けて塑性流動を生じる。よって、この際、ベース部材に、素材の挿入穴（軸方向穴）とつながりベース部材の外周面に開口する切欠き部を設けておくことで、素材の塑性流動が切欠き部を埋める方向にも進展する。これにより、ベース部材の外周面よりも外径側の領域に素材の肉を行き届かせることができ、歯面を含む歯部材の外周をより高精度に成形することができる。あるいは、素材の押し潰し量を減らしつつも歯部材を精度良く成形することができるので、割れなどの不具合の発生を確実に回避して歩留まりの一層の向上を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明に係る歯車の製作方法によれば、歯車の歩留まりを高めつつも歯車を低コストに製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る歯車の正面図である。
【図２】図１に示す歯車の要部断面図である。
【図３】図１に示す歯車を構成するベース部材の平面図である。
【図４】図１に示す歯車を構成する歯部材の素材の斜視図である。
【図５】図１に係る歯車の製作方法の一例を示すもので、（ａ）はベース部材に設けた軸方向穴に歯車の素材を挿入する様子を示す要部斜視図、（ｂ）は軸方向穴に挿入した素材を軸方向に押し潰す様子を示す要部斜視図、（ｃ）は押し潰した後の素材の形態を示す要部斜視図、（ｄ）は素材のうち外径側に膨出した部分に歯面を成形した後の形態を示す要部斜視図である。
【図６】ベース部材の軸方向穴に挿入した素材を押し潰す工程に使用される金型の一例を示す断面図である。
【図７】素材を押し潰した際の変形態様を説明するための要部断面図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係るベース部材の要部正面図である。
【図９】図８に示すベース部材を用いて素材を押し潰した際の変形態様を説明するための要部断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るベース部材の要部正面図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る歯車の要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る歯車の製作方法の一実施形態を図面に基づき説明する。なお、以下の説明における軸方向は、歯車の軸方向を意味する。また、上下方向は軸方向に沿った向きを意味するものであって、以下の説明における内容の理解を容易にするために便宜的に設定したものに過ぎない。よって、実際の製作態様、使用態様を特定するものではない。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る歯車１の正面図を示している。同図に示すように、この歯車１は、円盤状をなすベース部材２と、ベース部材２と別体に形成され、ベース部材２の外周に固定された複数の歯部材３とを具備する。各歯部材３の外周には歯面４がそれぞれ形成されており、隣接する歯部材３同士は円周方向で当接した状態にある。また、歯部材３の一部は、図２に示すように、ベース部材２の端面１１，１２の外周領域に設けた軸方向穴５に挿通され、この挿通された部分（挿通部６）の周辺部分でベース部材２を挟持している。ベース部材２及び歯部材３は、例えば双方を金属で形成することができる。この他、ベース部材２及び歯部材３の一方を金属、他方を樹脂で形成したり、双方を樹脂で形成したりすることもできる。
【００１５】
この実施形態では、図１に示すように、１個の歯部材３につき１つの歯先７が形成されている。また、歯底８を円周方向に分割する位置に、隣接する歯部材３間の境界面９が形成されている。歯部材３の特に歯面４を設けた部分の厚み寸法（軸方向寸法）は、ベース部材２の厚み寸法に比べて大きい。
【００１６】
このように、図１に示す歯車１は、円盤状のベース部材２と、歯面４を有する歯部材３とを別体に形成したので、歯部材３の厚み寸法をベース部材２の厚み寸法よりも容易に大きくすることができる。また、歯部材３の一部でベース部材２を挟持すると共に、隣接する歯部材３同士が円周方向で当接するようにしたので、歯面４を有する歯部材３の固定強度を高めることができる。以上より、歯部材３に設けた歯面４及びその近傍領域の高強度化を図りつつも、それほど強度が必要ないベース部材２の厚み寸法を比較的小さくすることで、歯車１全体の軽量化を図りつつも強度が必要な部分の高強度化を図ることができる。
【００１７】
以下、上述した歯車１の製作方法の一例を図３〜図７に基づき説明する。
【００１８】
本実施形態に係る歯車１の製作方法は、ベース部材２の端面１１，１２の外周領域に設けた複数の軸方向穴５に歯部材３の素材１０を挿入して位置決めを図る位置決め工程と、ベース部材２に対して位置決めした状態の素材１０を軸方向に押し潰すことで、ベース部材２を素材１０で挟持すると共に、隣接する素材１０同士を円周方向で当接させる押し潰し工程と、押し潰しにより素材１０の外径側に膨出した部分に歯面４を成形することで歯部材を形成する歯部材形成工程とを具備する。
【００１９】
まず、図３に示すように、円板状をなし、端面１１，１２の外周領域に複数の軸方向穴５を形成したベース部材２を用意する。このような形状のベース部材２は例えばプレス加工の一種である打ち抜き加工により形成することができる。そして、上述のようにして形成されたベース部材２の軸方向穴５に、例えば図４に示すように、外径一定の円柱状をなす歯部材３の素材１０を挿入して（図５（ａ）を参照）、ベース部材２に対する素材１０の位置決めを行う（位置決め工程）。なお、ここでいう位置決めとは、各素材１０が歯部材３の軸方向穴５にセットされる程度の意味であり、挿入後に素材１０の軸方向の移動が制限される程度の厳しいすき間嵌合を意図したものではない。むしろ、複数の素材１０をなるべく短時間で軸方向穴５に挿入することを考えると、嵌合すき間を比較的大きくとってもよい。この場合の素材１０の挿入手段の一例として、例えばベース部材２上に複数の素材１０を投入し、ベース部材２外への移動を規制（例えば囲いを設ける等して）した状態で、ベース部材２を揺動することで、篩にかけるかの如く、各素材１０を軸方向穴５に挿入する手段が挙げられる。また、素材１０には、リベットなど棒状の金属製素材が使用でき、焼入れ等の熱処理を施すことを考慮すると、Ｓ３５Ｃなどの炭素鋼が好適である。
【００２０】
このようにして、ベース部材２に対する素材１０の位置決めを行った状態で、図５（ｂ）に示すように、素材１０のうちベース部材２の両端面１１，１２からそれぞれ軸方向に突出した部分を押し潰す（押し潰し工程）。図６は、この押し潰し動作を行うための装置の断面図を示す。この押し潰し装置１３は、型締め可能な上型１４及び下型１５と、下型１５に弾性支持され、金型（上型１４、下型１５）内に供給されたベース部材２を載置する載置台１６とを有する。上型１４及び下型１５には、型締め動作に伴い素材１０の軸方向両側を押し潰すと共に、押し潰した部分を所定の形状に成形するための成形面がそれぞれ設けられている。
【００２１】
上記構成の押し潰し装置１３において、図６に示すように、上下の金型１４，１５内に、複数の素材１０を所定位置（軸方向穴５）に挿入した状態のベース部材２を供給する。この時点では、素材１０は下型１５に当接している。そしてこの状態から、上型１４を降下させ、上型１４でベース部材２を下方に押込むと共に、素材１０のベース部材２の上端面１１から軸方向に突出した部分を下方に押込む。これにより、既に下型１５に当接してる素材１０は上型１４と下型１５とで上下両方向から軸方向に押圧され、押し潰される。また、ベース部材２の押込みに伴い、ベース部材２を載置する載置台１６も弾性支持力に抗して下方に押し込まれる。これにより、ベース部材２を支持しつつ、素材１０の軸方向両側を押し潰すことが可能となる。
【００２２】
図７は、図６に示す押し潰し装置１３を用いて上型１４を所定の軸方向位置（図６中、二点鎖線で示す位置）まで押下げた場合の、素材１０の変形後の形態を示す断面図を示している。同図に示すように、この実施形態では、押し潰し後の素材１０の軸方向中央位置がベース部材２の軸方向中央位置と一致するように、上下同量ずつ押し潰されている。そして、上下の押し潰された部分でベース部材２の軸方向穴５周辺を挟持すると共に、互いに隣接する素材１０の円周方向に膨出した部分同士でもって、隣接する素材１０同士が円周方向に当接する（図５（ｃ）を参照）。このようにして素材１０がベース部材２に固定されると共に、円周方向に隣接する素材１０同士が連結した状態となる。
【００２３】
上述のようにして、素材１０をベース部材２よりも外径側に膨出させた後、当該膨出させた部分（外径側膨出部１７）の外周面に歯面４を成形する。この成形工程は、例えば図示は省略するが、下型で素材１０とベース部材２との一体品を支持した状態で、外周に歯面４形状にならった成形面を設けた上型を素材１０の外径側膨出部１７に軸方向に押し込むことで行うことができる。これにより、図５（ｄ）に示すように、歯面４を外周に形成した歯部材３が形成される（歯部材形成工程）。
【００２４】
そして、この後、必要に応じて、焼入れ等の熱処理、洗浄処理を施すことで、図１に示す歯車１が完成する。
【００２５】
このように、本発明では、複数の歯部材３の素材１０をベース部材２の端面１１，１２の外周領域に設けた軸方向穴５にそれぞれ挿入し、挿入した素材１０のうちベース部材２の両端面１１，１２から軸方向に突出した一部を押し潰すこととし、素材１０の押し潰した部分でもってベース部材２を挟持すると共に、隣接する素材１０同士を円周方向で当接させることで、歯部材３をベース部材２に固定し、かつ歯部材３同士を連結固定するようにした。このように、歯部材３の素材１０を押し潰すだけの簡便な手法で歯部材３をベース部材２に固定できるので、歩留まりも良好であり、かつ低コストで製作することができる。また、素材１０の外径側膨出部１７に歯面４を成形するようにしたので、図６に示す如く簡便な構造の装置（プレス装置）で歯部材３を形成することができる。また、図７に示すように、押し潰した素材１０のうちベース部材２の内径側に膨出した部分（内径側膨出部１８）については、特に成形精度を要しない部分であり、かつ、他の箇所に比べて多少の寸法のばらつきが許される。そのため、素材１０の寸法に多少のばらつきがあったとしても、当該ばらつきを内径側膨出部１８で吸収して、歯部材３の厚み寸法や歯面４の形状精度など、他の箇所の精度を容易に確保することができる。以上より、歯部材３を精度よく成形できつつも歩留まりを高めることができ、かつ製作コストの低減化を図ることが可能となる。
【００２６】
また、本実施形態では、断面真円状を成す円柱状の素材１０（図４を参照）を使用するようにしたので、比較的小さい荷重で素材１０を周囲に均等に押し広げ易い。また、円柱状をなす素材１０であれば、どのような向きに軸方向穴５に挿入されたとしても、変形態様は均一である。よって、各歯部材３をばらつきのない均一な形状に成形することができる。加えて、本実施形態では、ベース部材２の軸方向中央位置に対して上下対称となるように（図７を参照）素材１０の押し潰し変形を図るようにしたので、歯面４を含む歯部材３の強度も高い。
【００２７】
以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明に係る歯車の製作方法は、当然に本発明の範囲内において任意の形態を採ることができる。
【００２８】
例えばベース部材２に設けられる軸方向穴５に関し、図８に示すように、この軸方向穴５とつながりベース部材２の外周面に開口する切欠き部１９を設けるようにしてもよい。このように、軸方向穴５と切欠き部１９とを設けたベース部材２を用いて歯部材３を成形するようにした場合、素材１０の押し潰しにより、切欠き部１９を介して素材１０の肉が外径側に膨出する向きに変形する。これにより、ベース部材２の外周面よりも外径側の領域に素材１０の肉を行き届かせ易くすることができ、歯面４を含む歯部材３の外周を精度よく成形することができる。また、図７に示すように、歯面４が成形される外径側膨出部１７に水平方向に延びる境界面２０が発生することはなく、図９に示すように、上下方向に連続した外径側膨出部１７を得ることができるので、この点においても歯面４を精度良く成形することができる。
【００２９】
また、軸方向穴５の形状についても特に限定されることはなく、例えば図１０に示すような六角形状や四角形状などの多角形状とすることも可能である。真円形状以外にすることで、軸方向穴５に挿入された歯部材３に回り止めとしての抵抗力を付与することができる。
【００３０】
また、上記実施形態では、１個の歯部材３につき１つの歯先７が設けられる場合を例示したが、もちろん、複数個の歯先７を１個の歯部材３に成形することも可能である。図１１はその一例を示すもので、同図に示す歯部材３は、２つの歯先７を有する。この場合、歯部材３の円周方向寸法が半径方向寸法に比べて大きくなり易いため、押し潰し時の変形性を考慮して、例えば円周方向に延びる長穴形状の軸方向穴５をベース部材２に設けると共に、この軸方向穴５と嵌り合う断面長穴形状の素材（図示は省略）を挿入することも可能である。
【００３１】
また、上記実施形態では、ベース部材２の軸方向中央位置に対して軸方向対称となるように素材１０を押し潰した場合を説明したが（図７を参照）、もちろん軸方向非対称となるように素材１０を押し潰して歯部材３を成形してもよい。あるいは、図示は省略するが、ベース部材２の軸方向一方側にのみ素材１０を突出させて、この一方のみの突出部分を押し潰すことで外径側膨出部１７及び歯面４を成形するようにしてもよい。この場合、押し潰し後の素材１０がベース部材２を軸方向に挟持するように、これも図示は省略するが、軸方向穴５の軸方向一端をテーパ状に拡径させ、この拡径部分に嵌り合うテーパ状の大径部を軸方向一端に設けた素材１０を挿入するようにしてもよい。この場合、素材１０の軸方向一端に設けたテーパ状の大径部が軸方向穴５のテーパ状拡径部に嵌り合い、ベース部材２から突出した素材１０の軸方向他端側のみが押し潰される。よって、素材１０の押し潰された部分とテーパ状の大径部とでベース部材２を挟持することが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１ 歯車
２ ベース部材
３ 歯部材
４ 歯面
５ 軸方向穴
６ 挿通部
７ 歯先
８ 歯底
９ 境界面（歯部材間）
１０ 素材
１１，１２ 端面（ベース部材）
１３ 押し潰し装置
１４，１５ 金型
１６ 載置台
１７ 外径側膨出部
１８ 内径側膨出部
１９ 切欠き部
２０ 境界面（外径側膨出部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のベース部材と、該ベース部材と別体に形成され、前記ベース部材の外周に固定された複数の歯部材とを具備する歯車を製作する方法であって、
前記ベース部材の端面の外周領域に設けた複数の軸方向穴に素材を挿入し、
前記ベース部材の端面から軸方向に突出した前記素材の一部を押し潰すことで、前記ベース部材を前記素材で挟持すると共に、隣接する前記素材同士を円周方向で当接させ、
前記素材の外径側に膨出した部分に歯面を成形することで前記歯部材を形成することを特徴とする歯車の製作方法。
【請求項１】
円盤状のベース部材と、該ベース部材と別体に形成され、前記ベース部材の外周に固定された複数の歯部材とを具備する歯車を製作する方法であって、
前記ベース部材の端面の外周領域に設けた複数の軸方向穴に素材を挿入し、
前記ベース部材の端面から軸方向に突出した前記素材の一部を押し潰すことで、前記ベース部材を前記素材で挟持すると共に、隣接する前記素材同士を円周方向で当接させ、
前記素材の外径側に膨出した部分に歯面を成形することで前記歯部材を形成することを特徴とする歯車の製作方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−４９０８０（Ｐ２０１３−４９０８０Ａ）
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８８６８３（Ｐ２０１１−１８８６８３）
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月１４日（２０１３．３．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３１日（２０１１．８．３１）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]