JP5118852B2 - メタルブランク上にフランジを製造するための方法およびトランズミッション部品 - Google Patents

Description

本発明は、円形メタルブランクに対して回転する１つ以上の圧力ローラーによって円形メタルブランクにフランジを製造又は形成するための方法、および、そのようなフランジを有するトランズミッション部品に関する。

独国特許文献第ＤＥ４４００２５７Ｃ１号およびそのパテントファミリー（欧州、米国および日本の特許文献を含む）の並行する開示から、非切断式に円形メタルブランクにハブを作ることは公知である。そこにおいて、メインスピンドルのツールによって担持され１つ以上の圧力ローラーに対して回転しているメタルシートバーまたはブランクが、まず軸方向にわずかに、次いで円形ブランク内に沈下した後には半径方向に、圧力ローラーを用いてプレスされることによって厚さが減少し、メタルシートバーから突出する円筒形突起物に形状づけられる。この突起物は円形メタルブランクを貫通する。この方法は、信頼性があり、費用効果があり、実際に良好な結果を有している。これは、ハブに面する円形メタルブランクの表面から軸方向に比較的高く突出するハブを製造するために、特に適している。円形メタルブランクは、クランプチャックによって外周に保持される。

独国特許文献第ＤＥ４４４４５２６号から、円形メタルブランクはクランプチャックによっては保持されないが、リング形状の構造を有しスタート状態の円形メタルブランクよりもわずかに大きい内径を有する当接チャックによっては保持されることが公知である。圧力ローラーが円形メタルブランクの軸方向表面内に最初に沈下する間に、後者は、その外周で当接チャックの内側円周に対して押され、固定した方法でそこに保持される。次いで、圧力ローラーが軸方向に内部に向けて動かされ、そのため、再度、独国特許文献第ＤＥ４４００２５７Ｃ１号において、ハブが中心マンドレル等のまわりに形成する。

この現状技術に基づいて、本発明の目的は、下記ではフランジと呼ばれる「より平らな」ハブを円形メタルブランクに非切断式に製造することができる方法を提供することである。特に、半径方向リング幅がその軸方向高さよりも大きいフランジが、メタルロールに作られるものである。特に、フランジは、スタート材料よりもわずかに厚いことも可能であるべきである。

この課題は、請求項１の目的によって解決される。

したがって、円形メタルブランクにフランジを作る方法は、少なくとも下記のステップを含む。

−圧力ローラーによって、特に円錐形であり且つ円形メタルブランクの中央垂線へ向けてテーパする構造物が、円形メタルブランクに形成され、

−フランジが、円錐形構造物からその後の処理によって形成される。

別の方法として、円形メタルブランクにフランジを製造する方法はまた、下記のステップを備えてもよい。

−少なくとも１つの回転可能な圧力ローラーによって、円形メタルブランクの軸方向厚さは、少なくとも半径方向寸法に沿った断面が減少し、該メタルブランク材は、ハブ型及び／又は円錐状の構造に形状づけられ、

−ハブの形状を有し及び／又は特に中央垂線へ向けて円錐形である構造物から、フランジが、その後の処理によって円形メタルブランクに形成される。

特に、フランジの軸方向寸法は、その半径方向寸法よりも小さいことを考えることができる。しかし、フランジは、好ましくは、当初のワークピースよりも軸方向により厚いべきである。特に好ましくは、フランジの半径方向寸法は、軸方向寸法の２倍を超え、特により好ましくは、３倍を超えて大きいが、これは、特に、当初のワークピースとして薄い円形ブランクから作られる比較的平らなフランジを備えたスタータリム(starter rims)を実施するときに有利である。

円形メタルブランクから二又は三ステップで、そのような方法により容易に製造することができるフランジを備えた円形ブランクは、中心領域に、特に円形ブランクを貫通して延びる中心穴の周囲に、平らなフランジを有するべき全ての型のエンジンおよびトランズミッション部品を製造するのに特に適切である。

円錐状構造物の形成は、特に、円形メタルブランクの軸方向表面に対する圧力ローラーの調整角度（α）が９０度よりも大きいため、もっとも簡単な方法で行うことができる。特に良好な結果は、円形メタルブランクの軸方向表面に対する圧力ローラーの調整の角度（α）が、１１０度よりも大きく１７０度よりも小さいとき、特に１１５度よりも大きく１５０度よりも小さいときに、達成される。

有利なさらなる展開は、従属請求項に示される。

好ましくは、円形メタルブランクは、その外周で当接チャックによって保持される。加えて、非常に薄い円形メタルブランクの場合（スタータリム等）には、円形メタルブランクが、リングを用いて、少なくとも外側領域の断面において、圧力ローラーに直面する側で押さえられることが有利である。このようにして、エンジン用の「薄い」スタータリムを特にうまく製造することができ、その場合、内側フランジを備えたリム（rim）は、ほんの数ミリメートル（５ミリメートル未満）の厚さを有するディスク型円形ブランクから製造することができる。この場合、円形ブランクは、例えば、中心半径領域でほんの３ｍｍの厚さに減じられる。次いで、結果として得られた内側突起物は、フランジを形成するために切断せずに再形状づけられ（特にプレスで）、外側縁は、スタータリムの方式でそれ自体公知の方法で、形成されることができる。

フランジは、好ましくは、圧力ローラーに面しそれから離れる円形メタルブランクの側に作られる。

しかし、驚くべきことに、ツールが、フランジ用に設けられた領域に対応する窪みを有する場合には、フランジが円形メタルブランクの圧力ローラーに面する側に作られることもまた考えられる。同様に、フランジが、円形メタルブランクの軸方向の両側に延びることも考えられる。

別の有利な実施形態は、フランジが、輪郭特にトゥーシングを有するツール内にプレスされ、その結果、ツールに面する側で、フランジには、対応する輪郭特にトゥーシングが設けられることを特徴とする。

本発明はまた、特に中心内腔のまわりにフランジを備えたトランズミッション部品も形成し、該トランズミッション部品のフランジは、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法にしたがって製造され、残っているトランズミッション部品に１片で接続されている。このトランズミッション部品はスタータリム（starter rim）として作られることが好ましく、それは、７ｍｍ未満、特に５ｍｍ未満、好ましくは４ｍｍ未満の円形ブランクから製造され、その場合、スタータリムは断面が円形ブランクの当初幅よりも薄く、その場合、スタータリムは内側通路穴へ向かうフランジを有し、このフランジは、プレスすることによって１片に形成され、高さ（軸方向寸法）よりも幅（半径方向寸法）が、２倍を超え、特に４倍を超える。

現時点までの技術にしたがったスタータリムの場合に、フランジは、円形ブランク上に置かれた別個のリングから製造された。驚くべきことに、これは、本発明によって排除されることができる。好ましくは、ギアリムが、スタータリムの外周へ１片で接着されるかまたは形状づけられる。該スタータリムの外観は、基本的に図４のものに類似する。しかし、フランジは当初円形ブランクよりもわずかに高いだけであるため（図５）、割合は異なる。

下記において、本発明は、図面を参照して実施形態によって詳細に説明される。

図１は、中心内腔２によって貫通され、図５の方法で、機械加工中に軸Ｓを中心にして回転するツール内に置かれるディスク形状の円形メタルブランク１を例示する。

下記において、初期状態における円形メタルブランク１の軸方向厚さは、参照記号「ｄ」でマークされ、機械加工前は、中心通路穴２の半径は参照記号「ｒ１」を有し、機械加工後は参照記号「ｒ２」を有する。機械加工後の −図４−でフランジ７の軸方向寸法は参照記号「ａ」を有し、半径方向寸法は参照記号「ｂ」を有する。

当初ワークピースとして、円形メタルブランク１がツール内に置かれ、その外周に、好ましくは、独国特許文献第ＤＥ４４４４５３６Ｃ１号の方法で当接チャックによって、保持される。この中心内腔２は、好ましくは円錐形形状の中心マンドレルによって貫通されてもよい。

実際の機械加工は、まず、独国特許文献第ＤＥ４４００２５７Ｃ１号または第ＤＥ４４４４５３６Ｃ１号に記載された方法に従う。すなわち、好ましくは、円形シートメタルブランクに対して回転する少なくとも１つの回転可能な圧力ローラー３が、まず軸方向に外部から、ツールとともに回転している円形メタルブランク１の軸方向側部に沈下し、軸方向側部はツール（ここでは図示せず）から離れ、そのため、リング型当接チャックが使用されるときには、この円形メタルブランク１は、形態係止的に、まずこの当接チャックの内側円周に置かれる。

半径方向に内部に向けて−内腔２へ向けて−円形シートメタルブランクに対して回転する圧力ローラー３の同時運動またはその後の運動の結果として、ハブ型のまたはハブ様の円錐形にテーパする構造物４が、円形メタルブランク１または内腔２の内側円周に形成される。円形メタルブランク１の内側円周にあるこの構造物４は、円錐形形状で半径方向に外部へ向けて突出するが、それは、円形メタルブランクの表面に対する圧力ローラー３の前進フランク９の調整角度αが、負であるかまたは９０度よりも大きいからである。調整角度は、好ましくは、１１０度〜１７０度の間、特に１１５度〜１４０度の間である。

次いで、円錐形構造物４は、フランジの軸方向高さがその半径方向寸法「ｂ」よりも小さい形状を達成するために、フランジ７を形成するためのその後の処理を受ける。

このその後の処理は、半径方向に外部から内部にガイドされる回転可能な圧力ローラーまたは調整ローラー５の方法で作られる別の圧力ローラーによって実施することができる。或いは、軸方向に外部から内部にガイドされる追加圧力ローラー６によって、特に、次の操作ステップで直接、フランジの形状が円錐形構造物から（特に中心マンドレルのまわりに）形成されるように、行うこともできる。追加回転可能圧力ローラー６の調整角度は、およそ９０度であることが好ましい。

円錐形構造物を形成するときに、調整ローラー５の型の、同時的に軸方向に及び／又は半径方向に適用可能な回転可能押さえローラー（図５の参照符号１５を参照）もまた、圧力ローラーに半径方向に対向して位置する円形メタルブランクの側部に稼動しており、この押さえローラーは円形メタルブランクを少なくとも断面で圧し下げ、そのため、後者はツールから離昇しないか、または、圧力ローラー３が動いている区域において後者から前方へアーチ状に曲げないということもまた考えられる。

別の方法として、他の装置でその後の処理を行うことも考えられ、プレス等を用いて、別の方法として、ハブ型構造物からフランジを形状づける。しかし、別の形成ローラーを備えた同一のチャック配列におけるその後の処理が、好ましく且つ簡単である。

したがって、上述の型にしたがってハブを形成するのとは対照的に、フランジ７を形成するためには、特に円錐形構造物のその後の処理には、別の操作ステップが必要であるが、驚くべきことに、形成および非切断冷作業圧力形成方法を使用することによって、その直径が円形メタルブランク１の当初直径よりも小さい、非常に平らなフランジを円形メタルブランクに精密に作ることが可能になる。

別の方法として、外周から半径方向に直接ワークピース内に沈下するのを実行する（例えば、当接チャックの軸方向寸法が円形メタルブランクの厚さよりもわずかに小さい場合に）こともまた考えられる。

円形メタルブランク１の外周から内部へ向けてわずかにずれて沈下が起こる図１にしたがって、区域８が円形メタルブランク１の外周上にあるままであるというさらなる利点が達成され、この区域８は、例えば、プーリーのプロファイリングまたはスタータリム等（図示せず）のトゥーシングの型のプロファイリングを形成するために、その後の処理を受けることができる。

トゥーシング（toothing）等の輪郭を、ツール１１に形成されることができ（第１のツールに、または、追加の第２のツールに）、そのため、フランジには、プレス等の過程において、対応する輪郭（特にトゥーシング１０）が設けられる。

図５は、ブランク１２を例示し、これは、本発明の方法にしたがって機械加工され、スタータリム（sterter rim）を製造するために平らな円形メタルブランクから製造されたものである。ツール１１は、容易に視覚可能であり、これは、外側当接リングセクション１３と、比較的薄い円形メタルブランク１を外側区域に押さえるために置かれた（又は押圧された）リング１４とを有し、円形メタルブランクを外周と内側フランジとの間に断面が薄くなるかまたは厚くなるようにさらに押すことができ、及び／又は、円錐形になるように軸Ｓの方向にプレスし、及び／又は対応して形成されたツールの底部ダイに対してステップされることができる。

これは、圧力ローラー３によって、または、追加圧力ローラーまたは押さえローラー（押さえローラー１５として示される）によって、行うことができる。ここで、フランジは、圧力ローラー３によって、機械加工に対向して位置する側部に、円錐形構造物からツール１２内に押された。

トゥーシング（半径方向トゥーシング等）がこの区域に形成された場合には、トゥーシング１０の型のトゥーシングが、フランジにさらに形成される（図５には図示しない）。

機械加工前のスタートワークピースとしての円形メタルブランクの図である。 第１の機械加工ステップ中の円形メタルブランクの図である。 別の操作ステップ中の図１および２の円形メタルブランクの図であり、この操作ステップを実行するために、２つの異なる可能性が概略的に示されている。 非切断式に製造されたフランジセクションを備えた円形メタルブランクの図である。 スタータリムを製造するために本発明の方法にしたがって機械加工されたブランクの図である。

符号の説明

１…円形メタルブランク、２…内腔、３…圧力ローラー、４…円錐形構造物、５…調整ローラー、６…圧力ローラー、７…フランジ、８…区域、９…前進フランク、１０…トゥーシング、１１…ツール、１２…ブランク、１３…当接リングセクション、１４…リング、ａ…高さ、ｂ…幅、Ｒ１、Ｒ２…半径、ｄ…厚さ、Ｓ…中央垂線、α…角度。

Claims (27)

1. 少なくとも１つの圧力ローラーによって円形メタルブランクにフランジを製造する方法において、
   中心内腔を有する円形メタルブランクを提供するステップと、
   少なくとも一つの圧力ローラーを提供するステップと、
   前記円形メタルブランクに円錐形形状の構造物を形成するステップであって、前記円錐形形状の構造物は、前記円形メタルブランクの前記中心内腔付近の中央垂線へ向けてテーパーが付けられている、前記ステップと、
   後の処理により前記円形メタルブランクにフランジを形成するステップであって、前記フランジは、前記円錐形形状の構造物から前記中心内腔付近に形成され、前記フランジの軸方向の寸法は前記フランジの半径方向の寸法より小さい、前記ステップと、
   を有し、
   前記後の処理に、追加の圧力ローラーを含み、
   前記追加の圧力ローラーが、前記後の処理中に、前記円錐形形状の構造物内へと軸方向に沈下する、フランジを製造する方法。
2. 前記フランジの半径方向の寸法が、前記フランジの軸方向の寸法よりも２倍を超えて大きい、請求項１に記載の方法。
3. 前記円錐形形状の構造物を形成するステップ中、前記少なくとも１つの圧力ローラーは、まず前記円形メタルブランク内に沈下し、次いで、外部から前記円形メタルブランクの内部へ向けて半径方向に動かされる、請求項１に記載の方法。
4. 前記円形メタルブランクの軸方向の表面に対する前記少なくとも１つの圧力ローラーの調整角度が、９０度よりも大きい、請求項１に記載の方法。
5. 前記円形メタルブランクの軸方向の表面に対する前記少なくとも一つの圧力ローラーの調整角度は、１１０度より大きく１７０度より小さい、請求項１に記載の方法。
6. 前記円形メタルブランクの軸方向の表面に対する前記少なくとも１つの圧力ローラーの調整角度は、１１５度よりも大きく１５０度よりも小さい、請求項１に記載の方法。
7. 前記円錐形形状の構造物の形成中に、同時に、軸方向及び半径方向のいずれかに調整可能な押さえローラーは、前記圧力ローラーに対向して半径方向に位置する前記円形メタルブランクの側部に稼動しており、前記円形メタルブランクがツールを離昇しないかまたは前記圧力ローラーが動いている区域にアーチ状に曲げないように、前記円形メタルブランクを少なくとも断面で押し下げる、請求項１に記載の方法。
8. 前記追加の圧力ローラーが、前記後の処理中に、前記円錐形形状の構造物内へと半径方向に沈下する、請求項１に記載の方法。
9. 前記後の処理が、プレスによって行われる、請求項１に記載の方法。
10. 前記形成されたフランジを含む前記円形メタルブランクの内径が、前記円形メタルブランクの前記中心内腔の内径よりも小さい、請求項１に記載の方法。
11. 前記円錐形形状の構造物を形成するステップ中、前記円形メタルブランクが、円錐状にテーパーが付けられたマンドレルによって貫通されている、請求項１に記載の方法。
12. 前記円形メタルブランクが、その外周に当接チャックによって保持される、請求項１に記載の方法。
13. 前記円形メタルブランクが、押さえローラーによって、少なくとも断面で、前記少なくとも１つの圧力ローラーに面する側部に押さえられる、請求項１に記載の方法。
14. 前記フランジが、前記少なくとも１つの圧力ローラーから離れて面する前記円形メタルブランクの側部に作られる、請求項１に記載の方法。
15. 前記フランジが、前記少なくとも１つの圧力ローラーに面する前記円形メタルブランクの側部に形成される、請求項１に記載の方法。
16. 前記フランジが、前記円形メタルブランクの両方の軸方向の側部に延在する、請求項１に記載の方法。
17. 前記フランジが、トゥーシング輪郭を有するツール内へと押され、そのため、前記ツールに面する前記フランジの側部で、前記フランジが、対応するトゥーシング輪郭を含む、請求項１に記載の方法。
18. 前記ツールが、前記円形メタルブランクの機械加工中に回転する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記少なくとも１つの圧力ローラーが、回転可能な方法で配置される、請求項１に記載の方法。
20. 請求項１に記載の方法によって製造される単体フランジを前記中心内腔のまわりに有する、トランスミッション部品。
21. 前記トランスミッション部品が、前記円形メタルブランクからスタータリムとして形成され、前記円形メタルブランクは、７ｍｍよりも小さい当初の幅を有し、前記スタータリムは、断面が前記円形メタルブランクの当初の幅よりも薄く、前記フランジは、内側通路穴へ向かって置かれ、プレスによって単体で形成される、請求項２０に記載のトランスミッション部品。
22. 前記押さえローラーは、回転可能な方法で配置されている、請求項７に記載の方法。
23. 少なくとも１つの圧力ローラーによって円形メタルブランクにフランジを製造する方法において、
    中心内腔と軸方向の厚さを有する円形メタルブランクを提供するステップと、
    少なくとも１つの圧力ローラーを提供するステップと、
    前記円形メタルブランクの半径方向の寸法に沿って少なくとも断面で前記軸方向の厚さを減少させ、前記円形メタルブランクの材料を円錐形構造物及びハブの１つへと形成するステップと、
    前記フランジの軸方向の延在が前記円形メタルブランクの前記軸方向の厚さよりほんの僅かに大きくなるように、前記円錐形構造物または前記ハブの後の処理により、前記中心内腔付近の前記円形メタルブランクにフランジを形成するステップと、
    を備え、
    前記後の処理に、追加の圧力ローラーを含み、
    前記追加の圧力ローラーが、前記後の処理中に、前記円錐形構造物内へと軸方向に沈下する、前記方法。
24. 請求項２３に記載の方法によって製造される単体フランジを前記中心内腔のまわりに有する、トランスミッション部品。
25. 前記トランスミッション部品が、前記円形メタルブランクからスタータリムとして形成され、前記円形メタルブランクは、７ｍｍよりも小さい当初の幅を有し、前記スタータリムは、断面が前記円形メタルブランクの当初の幅よりも薄く、前記フランジは、前記中心内腔に向かって置かれ、プレスにより単体で形成される、請求項２４に記載のトランスミッション部品。
26. 少なくとも１つの圧力ローラーによって円形メタルブランクにフランジを製造する方法において、
    中心内腔を有する円形メタルブランクを提供するステップと、
    少なくとも１つの圧力ローラーを提供するステップと、
    外部から前記中心内腔に向かって前記少なくとも１つの圧力ローラーを軸方向に移動させることにより、前記円形メタルブランクに円錐形形状の構造物を形成するステップであって、前記円錐形形状の構造物は前記円形メタルブランクの中央垂線に向けてテーパーが付けられている、前記ステップと、
    後の処理により前記円形メタルブランクにフランジを形成するステップであって、前記フランジは、外部から前記中心内腔に向かって前記少なくとも１つの圧力ローラーを軸方向に移動させることにより形成され、前記フランジの軸方向の寸法は、前記フランジの半径方向の寸法より小さい、前記ステップと、
    を備え、
    前記後の処理に、追加の圧力ローラーを含み、
    前記追加の圧力ローラーが、前記後の処理中に、前記円錐形形状の構造物内へと軸方向に沈下する、前記方法。
27. 少なくとも１つの圧力ローラーによって円形メタルブランクにフランジを製造する方法において、
    軸方向の厚さを有する円形メタルブランクを提供するステップと、
    少なくとも１つの圧力ローラーを提供するステップと、
    前記円形メタルブランクの半径方向の寸法に沿って少なくとも断面で前記軸方向の厚さを減少させ、外部から前記中心内腔に向かって前記少なくとも１つの圧力ローラーを軸方向に移動させることにより前記円形メタルブランクの材料を円錐形構造物及びハブの１つへと形成するステップと、
    前記フランジの軸方向の延在が前記円形メタルブランクの前記軸方向の厚さよりほんの僅かに大きくなるように、外部から前記中心内腔に向かって前記少なくとも１つの圧力ローラーを軸方向に移動させることにより、前記円錐形構造物または前記ハブの後の処理により前記円形メタルブランクにフランジを形成するステップと、
    を備え、
    前記後の処理に、追加の圧力ローラーを含み、
    前記追加の圧力ローラーが、前記後の処理中に、前記円錐形構造物内へと軸方向に沈下する、前記方法。

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