JPH11739A - 外歯を有する機械部品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性、設計自由度の高い外歯を有する機械
部品を提供する。 【解決手段】 円板状の鋼板ブランク１０から外歯を有
する機械部品を製造する方法において、鋼板ブランク１
０を治具２０と心押し台３０との間に固定する。さらに
第１の金属加工ローラー４０により治具２０の側に向か
って丸め部１１を成形するために１８０°以上の角度で
その外周縁を曲げ加工する。さらに丸め部１１を治具２
０の方向に向かって第２の金属加工ローラー５０により
半径方向に偏平にし、ひき続き偏平にされた丸め部を、
歯車切削ローラー６０により治具２０に対して押圧する
ことにより外歯１６を成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は円板状の鋼板ブラン
クから外歯を有する機械部品を製造する方法に関する。
特に自動車技術において使用される、例えば歯車あるい
はフライホイール始動リング歯車のような機械部品の製
造方法に関する。関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、外歯を有する機械部品の製造にお
いて、相当多い範囲において非切削加工が使用されて来
ているが、これは材料を取り除いて歯を作る製造方法よ
りも非切削加工が迅速で安価であるからである。外歯を
有する歯車部品の製造方法に関する非切削加工は例えば
ドイツ特許公報４２０５７１１Ｃ２から得ることができ
る。この公知の製造方法において、円板状の鋼板ブラン
クの外周領域に半円状の丸め形状となるまで１８０°に
折曲げが成されている。この丸め加工は溝状の収容空間
を有する治具上で行われ、この収容空間内において丸め
部は歯の成形に伴って平らな形状となる。同様の製造方
法が米国特許５，２３７，７４４号公報においても開示
されている。両方の公知の製造方法において丸め部内に
は比較的大きな中空部が形成される。この中空部は鋼板
材料の周囲に沿って歯を押圧する際に取り除かなければ
ならないので、限られた金属加工能力により所定の寸法
比率に沿った歯を形成することしかできない。両方の製
造方法の別な短所としては鋼板ブランクを丸めた際に鋼
板ブランクに比較的大きな突起が生じてしまう。この突
起はすえ込み時にブランクの座屈を引き起こす可能性が
ある。それはブランクが比較的離れた低い位置において
横方向にのみ支持されているからである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】両方の公知の製造方法
の他の短所としては、金属加工ローラーの歯を破損させ
る可能性がある。この理由は半製品と金属加工ローラー
の速度比は完成時の半製品においてその速度比が同調し
て等しくなるように設定されるようにした強制的な同調
にある。しかしながら、歯車切削ローラーが半製品に歯
を作るために最初に接する時点では異なる回転直径が存
在しており、この直径は同調によって選択された伝達比
と異なる伝達比になる。

【０００４】そこで、外歯を有する機械部品の製造方法
に関する発明の目的は、信頼性が高くまた外歯の製造に
おいて高い設計自由度を提供することができるような製
造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的は円板状の鋼板ブランクが治具と心押し台との間に固
定され、その鋼板ブランクの外周縁が第１の金属加工ロ
ーラーによって丸め部を形成するために１８０°以上の
角度にわたって前記治具側に向けて曲げられ、また前記
治具に向かって半径方向に第２の金属加工ローラーによ
って偏平にされ、しかる後に前記偏平にされた丸め部は
歯車切削ローラーによって前記治具に押圧されるように
して外歯が加工されるようにした円板状の鋼板ブランク
から外歯を有する機械部品を製造する方法によって実現
される。

【０００６】本発明の基本的な思想は形成されるべき歯
車部分の外周縁において鋼板ブランク材料が最大限形成
されることにある。これは１８０°以上にわたる丸め加
工によって実現され、それは材料が満たされることによ
り丸め部において中空部の成形の工程を減ずることがで
きることにある。この中空部を減少させる成形は偏平に
する工程によって促進される。この工程を通じ最終的に
丸められた部分は引き続いて中空部内に移動し、変形さ
れていない円板状ブランクの側方面に接近する。加えて
第２の金属加工ローラーが材料の偏平加工を行っている
最中において中心位置から前記丸め部の横方向位置まで
移動する。このことにより歯の成形時にいわゆるオーバ
ーローリングが生じる危険性を減らすことができる。

【０００７】製造されるべき機械部品の外周領域におけ
る比較的多量の材料の集積の別の有利な特徴は慣性質量
モーメントの増加にある。このことは特にフライホイー
ル始動リング歯車の場合において好ましい。さらに本発
明によって折りたためられあるいは丸められることで通
常の１８０°丸めに比べて外周部分の安定性が向上す
る。

【０００８】本発明の有利な更なる発展形によれば、丸
め部を有する円板状の鋼板ブランクが歯車切削ローラー
による歯付けのための外周位置まで第２の金属加工ロー
ラーによって偏平にされることは一体的な歯数の成形に
適合し、また歯車切削ローラーとブランクの歯のいずれ
もが回転状態となることに適合する。本発明において歯
車切削ローラーと半製品の回転比及び速度は同調させず
に自由に設定することができる。この方法によれば一体
的な歯数が常に得られ、すなわち第１の歯と最終の歯と
は連続的に遷移する。歯数は最初の鋼板ブランクの直径
あるいは丸められたブランクの直径によって決定され
る。最初の直径は金属加工の開始において半製品上を回
転する歯車切削ローラーの歯の直径を意味することが理
解できる。したがって、数学的な歯車計算公式のよう
な、従来の知られた方法によって所定の歯数が得られる
ような初期の直径を決定することが可能である。例えば
歯を一個多くまたは少なくなるようにしたければ、初期
直径を大きくまたは小さく設定する必要があるというの
みである。前もって規定された歯数を得る場合には精密
な直径を必要とする。

【０００９】成形のため歯車と円板状ブランクの外側直
径との間の接触直径は、歯数と例えば断面の正または負
のオフセットのような歯の性質を規定する。

【００１０】本発明による方法の場合には半製品と歯車
切削ローラーの速度調整のための複雑な同調メカニズ
ム、例えば前述した従来の歯車切削方法において使用さ
れているようなメカニズムを必要としない。このことは
一方で機械的な同調のために予期しないような出費を抑
えることができ、他方において外部からの強制された同
調によって生じるような噛み合い時における歪みの発生
を防止することができる。この結果、本発明の方法によ
れば低い歪みの金属加工となるので、歯車切削ローラー
あるいは半製品からの歯の欠損の危険性を減じることが
できる。

【００１１】製造工程における信頼性の向上は前記円板
状の鋼板ブランクが放射状に突出した支持ウェブによっ
て前記心押し台側に接触し支持されるようにしたことで
実現する。この支持ウェブは金属製ブランクの外周縁に
平行して配置され、ブランクと同じ高さになる。このよ
うな側方支持の結果、丸め加工工程におけるブランクの
前記心押し台側への座屈がなくなる。

【００１２】ブランクの外周縁が丸め加工工程のために
曲げられる前に前記支持ウェブに支持されるようにした
ことによりブランクの横方向膨れに対する十分に高い安
全性が実現する。

【００１３】座屈に対する安全性の更なる改良点は丸め
加工工程において前記円板状の鋼板ブランクが少なくと
も一時的に前記支持ウェブによってブランクの横方向領
域が仮支持され、その反対側の横方向領域が前記治具に
噛み合うことによって実現し得る。このように丸め工程
の間に前記ブランクは付加的に円板状と治具と支持ウェ
ブとの間に固定される。前記固定は丸め加工工程の最終
段階において支持ウェブが心押し台の外側外周位置まで
伸びるようにすることが好ましい。

【００１４】本発明の好ましい別の実施例によれば、ブ
ランクの外周縁は第１の金属加工ローラーによって２７
０°まで曲げられる。３／４円となるまで外周縁を丸め
加工することにより、外周縁における十分に高い材料集
中が実現する。

【００１５】形成されるべき機械部品の外周縁における
好ましい材料分布は前記丸め部の偏平加工の段階で実現
し得る。この丸め部は２枚の離れた支持ウェブにより第
２の金属加工ローラー上に支持される。前記２枚の支持
ウェブの離れは前記円板状治具の幅と円板状の鋼板ブラ
ンクの幅を足したものに一致する。精度の高い丸め幅の
確保のためのこの２枚の支持ウェブは同一の直径を有
し、支持ウェブの一方は前記治具の一方に噛み合うこと
ができる。偏平加工を通じ前記丸め部の形状は外歯の輪
郭形状に近似される。

【００１６】前記丸め部は外歯の成形と同時に前記治具
に押圧されることが好ましい。このことは内部の自由な
動き、すなわち前記丸め部内部のブランク側への変形し
ない移動を許すことになる。

【００１７】外歯の成形において前記丸め部は歯車切削
ローラー上の２枚の離れた支持ウェブによって支持され
ることも有効である。これらの支持ウェブは第２の作業
ローラーと同様に製造されており、その結果精度良く規
定された歯幅が歯の成形段階で得られる。歯部は側方空
間を有する歯車切削ローラーによって回転させられ、こ
れにより材料フローが有効に防止される。

【００１８】本発明の更なる別の発展形において、前記
円板状の鋼板ブランクは加熱されることが有効である。
この加熱は誘導加熱あるいはレーザー加熱によって特に
実行され得る。この加熱の結果、ブランクにおける構造
上の変形は個々の金属加工段階において減じられ、これ
によって早期の材料硬化や材料の変形能力の減少が防止
できる。ブランクは本発明の製造方法の実施前あるいは
実施中において加熱することができる。

【００１９】本発明の別の実施例によれば、外歯はハー
ドニングすることができ、ハードニングは加熱下で行
え、また前述した熱源を利用することもできる。

【００２０】仕上げられた歯はその他の公知の、例えば
炎焼入れあるいは拡散焼入れのようなハードニング工程
においてもハードニングすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１において円板状の鋼板ブラン
ク１０は治具２０と心押し台３０との間に固定されてい
る。工程の開始時においてブランク１０は円板状治具２
０と心押し台３０とによって回転軸２１に関して回転す
る。

【００２２】本工程は円板状の前記回転軸２１に平行な
別の回転軸４１に対して回転可能に備えられた第１の金
属加工ロール４０を送り込むことによって実施される。
成形あるいは変形を実現するために前記第１の金属加工
ローラー４０は半円状の溝から成る成形部４２を有し、
この成形部４２は心押し台側の支持ウェブ４３と治具側
の支持ウェブ４４との間に位置している。支持ウェブ４
３は支持ウェブ４４より大きな直径を有し、心押し台３
０に面しているブランク１０の側面１３に、より早く接
触できるようになっている。このことはブランク１０が
丸め加工工程開始時に心押し台３０の側に膨れてしまう
のを防止することを確実にする。

【００２３】本発明の製造工程を通じ、円板状の鋼板ブ
ランク１０はその端部において丸められ、さらに正確に
は丸め部１１を形成するようにおよそ１８０°にわたっ
て曲げられる。この結果、成形部４２の断面形状が半円
状をなす溝と金属加工ローラー４０の送り込みとにより
ブランク１０の外周縁は円状に曲げられ、この結果外周
縁１４は治具２０に面しブランク１０の側に曲げられ傾
けられる。この曲げ工程において丸め部１１の円周状の
外周領域において材料の補強も行われる。

【００２４】図３に示した第２の金属加工工程におい
て、前記丸め部は回転軸５１に関し回転可能な第２の金
属加工ローラー５０によってさらに加工変形される。第
２の金属加工ローラー５０の仮想的に円板状を成した部
分５２が丸め部の外周縁を半径方向に偏平にし、この結
果外方向に向かって材料の分配がなされる。この材料の
移動は第２の金属加工ローラー５０の外側に位置する支
持ウェブ５３，５４により制限される。本工程の目的は
引き続いて行われる工程おいて丸め部１１の中央位置に
いわゆるオーバーローリングを引き起こさせるような余
分な材料が存在しないようにすることを確実にすること
にある。丸め部１１のリーディングエッジ１４はブラン
ク１０の治具側表面に向かってさらに案内され、丸め部
１１によって囲まれた中空部はさらに減少させられる。
丸め部１１を偏平にする図３に示された本工程において
リーディングエッジ１４は円板状の治具２０の外周縁上
にまだ位置していない。

【００２５】図４に示した次の工程の間に、丸め部１１
は治具２０の外周縁上に押圧されリーディングエッジ１
４の材料はブランクの変形していない部分に向かい金属
加工領域の低い度合いの方向に延伸させられる。本工程
は回転軸６１に関して回転可能で成形部６２と２枚の水
平横方向支持ウェブ６３，６４を備えた歯車切削ローラ
ー６０によって実施され、成形部６２の歯は円板状の鋼
板ブランク１０の外周領域に歯１６を成形する。

【００２６】図４はブランク１０上に見える歯の断面の
歯元部を示している。図５は歯１６の断面部分を示して
いる。図４と図５を合わせて見ることで円周縁１５及び
その底部の歯車切削ローラー６０により偏平にされた丸
め部１１のリーディングエッジ１４とが明らかになる。
この断面から本材料は歯１６を構成するあらゆる部分に
現れており、図５に見られるように、リーディングエッ
ジ１４とその半径方向の外側縁１５は当初の厚さより厚
くなり、この結果歯元からクレストにかけて材料が延伸
されていることが理解できる。

【００２７】本発明の最終工程において、丸め部１１は
治具２０の外周縁上に押圧される。歯車切削ローラー６
０の支持ウェブ６３，６４は歯車切削の間に治具２０の
周辺まで延びるので、治具側支持ウェブは治具２０の側
面上に噛み合い、治具２０上に離れた収容空間を形成す
る必要がなくなる。丸められた円板状の鋼板ブランク１
０とローラー６０の直径とを一致させることは求められ
ブランク１０とローラー６０の回転速度の同調は求めら
れないが、本発明に係る方法は回転速度を機械的に同調
させるような場合にも実現され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】固定された状態での変形前の円板状の鋼板ブラ
ンクを示した断面図。

【図２】丸め加工工程中の円板状の鋼板ブランクを示し
た断面図。

【図３】丸め部を偏平にしている状態の円板状の鋼板ブ
ランクを示した断面図。

【図４】歯の形成されたブランクの谷部を示した断面
図。

【図５】歯の形成されたブランクのクレストを示した断
面図。

【符号の説明】

１０ 鋼板ブランク １１ 丸め部 １３ 側面 １４ リーディングエッジ １６ 外歯 ２０ 治具 ３０ 心押し台 ４０ 第１の金属加工ローラー ４３，４４ 支持ウェブ ５０ 第２の金属加工ローラー ６０ 歯車切削ローラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円板状の鋼板ブランク（１０）から外歯を
   有する機械部品を製造する方法において、 ａ）前記鋼板ブランク（１０）は、治具（２０）と心押
   し台（３０）との間に固定され、 ｂ）さらに第１の金属加工ローラー（４０）により前記
   治具（２０）の側に向かって丸め部（１１）を成形する
   ために１８０°以上の角度でその外周縁が曲げられ、 ｃ）前記丸め部は治具（２０）の方向に向かって第２の
   金属加工ローラー（５０）により半径方向に偏平にさ
   れ、 ｄ）ひき続き偏平にされた丸め部は歯車切削ローラー
   （６０）により前記治具（２０）に対して押圧されると
   ともに外歯（１６）となるように成形されたことを特徴
   とする製造方法。
2. 【請求項２】丸め部（１１）を有する前記円板状の鋼板
   ブランク（１０）は、第２の金属加工ローラー（５０）
   により一体的な歯数を成形するための歯車切削ローラー
   （６０）の歯成形工程に適合するような外径まで偏平に
   され、さらに前記歯車切削ローラー（６０）と前記治具
   のいずれかが前記ブランクにより回転状態となるように
   駆動されるようにしたことを特徴とした請求項１記載の
   製造方法。
3. 【請求項３】前記鋼板ブランク（１０）は前記第１の金
   属加工ローラー（４０）の半径方向に突出した支持ウェ
   ブ（４３）により前記心押し台（３０）の側面（１３）
   上に接触しかつ支持されるようにしたことを特徴とする
   請求項１または請求項２に記載の製造方法。