JPH07503902A

JPH07503902A - 薄鋼板からの歯車の冷間成形

Info

Publication number: JPH07503902A
Application number: JP5514413A
Authority: JP
Inventors: ヒメローダー，ヘルジ
Original assignee: テスマ　インターナショナル　インコーポレイティド
Priority date: 1992-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: CA2088025A1; WO1993016824A3; AU664959B2; KR100291679B1; US5152061A; MX9300921A; CZ285415B6; AU3489593A; JP2790376B2; EP0626890A1; KR950700137A; CZ200794A3; WO1993016824A2; KR930017644A; KR100291682B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】薄鋼板からの歯車の冷開成形発明の分野本発明は、例えば自動車のスタータ装置として使用される形式の歯車に関するものであり、特に、この種の歯車の製造方法の改良に関するものである。

発明の背景自動車の機械部品の取扱いは、自動車の用途に特有であって他の用途では生じない幾つかの固有の課題を有する。今日、機械部品の重量は特別の課題であり、強度を満足させつつ重量を最低限に減じることが常に要求される。使用寿命の延長もまた、重要視される特性である。また、大抵の自動車及び部品が大量生産で製造されるので、コストに関する有効性は最も必要な特性の１つである。

ここで用いられる歯車は、スタータ歯車、タイミングベルト歯付プーリ、パルスリング等を含むが、特にスタータ歯車が重要である。

スタータ歯車の製造における従来の慣例は、例えば打抜き等の適当な冷間成形によって薄鋼板から環状本体を形成することである。

この環状本体は、歯車の中心壁を構成し、別体の環状歯車を受けるのに適した局部形状を有する。環状歯車は、矩形横断面形状を有した金属環からなり、一般に複数の歯が切削工程によって機械加工される。スタータ歯車は、環状歯車を薄鋼板の本体の周部にスポット溶接することによって完成される。このようにして相応の有効寿命を付与しつつ形成された構造は、いくぶん重く、製造コストが多少かさむ。

冷開成形技術を用いて薄鋼板に最終形状を付与することにより１枚の薄鋼板から満足できる歯車を製造できるならば、実質的な製造コスト及び重量の削減を達成できることは昔から知られている。いわゆるｒグロブ（Ｇｒｏｂ）ｊ機械がしばしば利用されている。この機械は、歯車の歯群を鍛造成形すること、より詳しくは、割出し台上で材料の環状ブランクを半径方向内方へ鍛造して歯群間に間隙を形成することができる。実際のところ、特許文献はこのグロブ技術及び機械を利用して自動車のスタータ歯車を製造することを提案している。例えば米国特許第４．７９６．３４５号に、スタータ歯車の製造方法が開示されている。この方法では、円形ブランクの外周部に軸方向フランジを冷間成形することにより円形の薄鋼板から荒地（ｐｒｅｆｏｒｍ）が形成された後、グロブ鍛造技術に誹ってこの荒地の外周部に歯群が形成される。出願人の知る限りでは、′３４５特許の方法によって製造された歯車は、自動車産業界において幅広い支持を受けていない。

この成形方法における課題は、所定径の円筒壁を同一外径の波形壁に不可欠に変形することにある。円筒壁の外表面ど内表面とによって形成される環状部分において材料が、同じ円筒状外表面とより小さい円筒状内表面とによって画定されるより大きな環状部分へと波形状に事実上拡げられるので、壁の厚さは必然的に減少する。またこの減少は、形成される歯群の山や谷ではなく中央の螺旋部分に生しる。類似歯車に噛合可能な歯車構造では、金属に応力を及ぼす力は、最も弱い部位である螺旋部分の表面に沿って伝わる。したがって、螺旋部分に所望の強度を付与するためには、大きな厚さを有する薄鋼板の原板を選択する必要があり、それによって重量及びコストがかなり増加する。

°３４５特許の方法を実施する際の他のコスト因子は、割出し台上で作業しなければならないことが歯車加工に要する時間及び労力を増大させることにある。近年、゛３４５特許の荒地を′３４５特許の完成品に加工するに要する時間及び労力を、割出し鍛造工具の代わりに同様の完成品を成形する冷間圧延工具を用いることによって低減させた機械が市場に出回っている。圧延工具による成形は割出し加工に起因するコストを低減できるが、より重い荒地を成形する必要から生じるコストを低減する課題が歯車成形に関して残される。

より重い荒地の課題を解決する１つの試みは、米国特許第４．９４５゜７８３号に開示される。この特許は、薄鋼板の円板を荒成形して、円板の円形周縁部に半径方向内方へ折り返されたリップを形成し、はぼ均一厚さのＵ溝断面を有する外周部を形成することを提案する。

荒成形された板は、Ｕ溝の半径方向外表面を露出するとともにリップ縁部の平径方向内方支持を付与するように固定される。次いで圧延工具を、露出した外表面上でブランクの軸に平行な経路に沿って転動させ、各圧延動作の後にブランクを割出すことによって完全な一連の歯群を冷間成形する。′７８３特許の方法は、手順の割出しＩＢ様によって実質的に制限されるので、また成形された歯群の両面が、仕上げのために高価な機械加工を要する鋭利な縁部を形成しがちな制御不能の軸方向隆起を有するという付加的理由によって、最善策とは言えない。そのような制御不能な軸方向隆起はｔＪＦ除されるべきであり、仮にそれらが保持し続けるに足る円滑さを有していても、それらは完成した歯群の強度及び完成度にとって不必要なものである。いずれにしても、歯群又は歯群を支持する半径方向内方部分に強度及び完全性を付与するために使用される部材は、非作用的な超過重量として排除されるか又は保持される。

発明の概要本発明の目的は、従来の方法における全ての利点を実質的に達成する一方で、その全ての欠点を実質的に排除する歯車の製造方法を提供することである。本発明の本質に従って、この目的は、（１）ほぼ半径方向外方の副扉表面を提供する構造を存する回転保持ユニットと、（２）回転軸線及びこの回転軸線の周りに環状に延在する歯成形周辺部を存する回転歯成形工具ユニットとを利用して所定距離だけ隔てられた側部を有する冷開成形された周囲歯群を有する歯車の成形方法を提供することによって達成される。回転ユニットの一つは、その外方向に延在し、所定距離だけ隔てられて互いに対向する表面を形成する円滑な二つの歯側部を有する二つの環状フランジを有する。この方法は、はぼ均一断面形状の外側環状部分と、荒地の軸線方向に外側環状部分から中心方向へ環状に延在するほぼ所定厚さの一体金属シート中央壁とを有する荒地へ所定厚さの金属シート円形部材を冷間成形する最初の工程を有し、この外側環状部分が、（１）所定厚さより大きいが所定の距離よりは大きくはない幅と、（２）歯形成工具ユニットの歯形成周辺部と噛み合い作用をする外周部とを有している。この方法は、（１）回転保持ユニットを、荒地軸線の回りにそれに固定された荒地と、環状部分の少なくとも一部の下側に位置する制御表面と共に回転させ、（２）歯形成工具ユニットを、その軸線の回りに、軸線が平行で回転速度が同期するような所定の回転関係を持って回転させる工程を有している。それに固定された荒地を有する回転保持ユニットと、歯形成工具ユニットとは、所定の回転関係である一方で、この方法は、環状部分の金属シートが歯群を冷間成形されるまで、金属の変形に協働する歯形成工具ユニットの歯形成周辺部を、環状部分の外周部の中心方向に環状部分と係合させるために、互いの方向へのユニットとそれらの軸線との間の相対的な動作をもたらす工程を更に有し、環状部分の周囲は、歯形成工具ユニットの歯成形周辺部との転がり接触によって冷間形成され、その側部は、円滑な歯側面形成表面との接触によって滑らかに冷間成形され、それにより、他の方法で円滑な歯側面形成表面の軸線外方向へ抑制し難く出っ張る金属シートの量は、歯及び／又はその結果として半径方向内方のバックアップ内に集中する。

本発明のもう一つの目的は、従来の方法において効果が犠牲にされる前述の方法の実施から結果として生じる歯車構造を提供することである。

本発明のこれらの及び他の目的は、以下の詳細な記述及び添付請求の範囲の中で更に明らかになる。

本発明は、実施例が図示されている添付図面を参照して良く理解される。

図面の簡単な説明図１は、本発明の方法により構成された整数パルスリングを有するスタータギヤの部分的に実線で部分的に点線の斜視図である。

図２は、本発明の本質を実施する最初の材料を構成する金属シートの円形部材の二分割断面図である。

図３は、金属シートの円形部材が缶状部材に冷間成形される本発明の方法における第１工程を示す図２と同様な図である。

図４は、缶状部材からの環状部分の成形を含む本発明の方法における次の工程を示す図３と同様な図である。

図５は、最終的な荒地が環状部分を厚くすることによって冷間成形される本発明の方法における次の工程を示す図４と同様な図である。

ｒＡ６は、荒地の厚くされた環状部分が連続の歯に冷間成形される本発明の方法における歯成形工程を示す図５と同様な図である。

図７は、図６に示された回転保持ユニットと回転歯成形ユニットの全体を示す断面図である。

図８．９、及び１０は、本発明の方法のもう一つの実施例を実施する各工程を示す図２〜６と同様な図である。

図１１〜１３は、本発明の方法の更にもう一つの実施例における各工程を示す図８〜ＩＯと同様な図である。

図１４〜１７は、本発明の方法の更にもう一つの変更例における各工程を示す図２〜６と同様な図である。

発明を実施するための最良の形態ここで図１から７を特に参照すると、本発明の本質に従って構成される参照番号ＩＯで概して示されているスタータギアの形状の歯車が示されている。図２から６は、本発明の方法の１つの実施例に従ったスタータギアｌＯを製作する方法における種々の工程を示している。示されるように、スタータギアｌＯは、例えば、冷間成形されることができる鋼のような金属シートの１つの円形状部品から作成される。図１で最もよく示されているように、スタータギアＩＯは、最初の材料を形成する金属シートの所定の厚さにほぼ等しい厚さを有する金属シートの中央壁１２を含む。図２は金属シート１４０円形状部品の部分の−の断面を示しており、その形状は本発明の方法の第１工程を構成する。

また、スタータギア１０は、中央壁１２の外周部と一体的に形成される環状部分を含み、その一部は冷間成形されてギア歯群１６になり、その一部は一定間隔で半径方向にそこを通って延びる一連の開口部２０を存する軸線方向へ延びる円筒形フランジの形態のパルスリング１８を形成する。示されるように、各々の開口部２０が概して長方形の形状でありながら、スタータギアｌＯの軸線の周りで環状的に等しく間を開けている１２個の開口部２０がある。

ここで特に図２を参照すると、金属シー）１４の円形状部品が、鋼の連続シートから型抜きされた分離部品であるように、示されている。シート材のロールの又は連続のウェブからの円形の最初の部品１４の分離は、円形状部品１４が続いての処理のために製作されて、しかし方法の多数の工程シーケンスの一部として遷移的に形成されるような１つの工程で達成される必要はない。例えば、円形状部品１４は缶状部材２２を冷間成形する工程において遷移部分でもよい。しかしながら、図３で示されるように、金属シーＮ４の円形状部品は円形支持部材２４にわたって位置され、そこに円筒形開口部２８を有する型２６が軸線方向に動かされて、円形状部品１４の外側環状部分と係合し、その外側環状部分を中央壁１２の外周部から軸線方向に延びるフランジ３０に冷間成形する。

次に、図４で示されるように、缶状部材２２は、中央壁１２がそこの環状凹部３４を有する支持部材３２と隣接するように位置され、缶状部材２２の軸線方向フランジ３０内で係合するような大きさの円筒形外周部３８を有する中央押込みプラグ３６が、支持部材３２の方へ動かされて、環状ショルダー４０によって形成された中央凹部と共に缶状部材２２の中央壁１２を形成する。第２外側環状押込みプラグ４２は、それから支持部材３２の方へ動かされて、押込みプラグ４２はノツチになった円筒形状である内周部４４を有し、缶状部材２２の軸線方向フランジ３０の外側面と端部面との両方に係合する。

支持部材３２の方へ外側環状押込みプラグ４２が動く間、中央壁１２に隣接した軸線方向フランジ３００部分は外に突出し、並列の二つの環状壁部分４６及び４８を形成し、その１つは中央壁１２の外周部と内周部において一体的であり、そのもう１つは軸線方向フランジ３０の残りの部分の隣接端部と内周部において一体的である。

環状壁部分４６及び４８の両方の外周部は参照番号５０で示されているように一体的に相互接続されている。これらの手順の終期において、金属シート１４の最初の円形状部品は、ここでは、外周部と一体的な外側環状部分を有する中央壁１２を含む薄くなっていない荒地に冷間成形され、それは並列の二つの環状壁部分４６及び４８と、軸線方向フランジ３０の残りの部分を含む。

ここで特に図５を参照すると、次に、参照番号５２によって全体的に示されている回転保持ユニットが増厚されていない荒地に取り付けられる。この回転保持ユニット５２は一対の相補的な環状保持部材５４及び５６を具備する。図５に示されるように、保持部材５４が中央壁１２の一方の側面と係合すると共に他方の保持部材５６が中央壁１２の反対側の表面と係合する。保持部材５６はほぼ半径方向外方に向いた制御表面５８を具備し、その制御表面５８は、相互連結部５０、環状壁部分４８、及び軸線方向フランジ３０の残りの部分の下方位置に中央壁１２の外周部からほぼ軸線方向に延びている。図示される実施例では、保持部材５４及び５６はそれぞれ環状フランジ６０及び６２を具備し、これらのフランジ６０．６２は、増厚されていない荒地が保持部材内に取り付けられた時に関連する環状部分を越えて延びている。フランジ６０及び６２はそれぞれ、対向する歯側部形成表面６４及び６６を具備し、これら歯側部形成表面６４．６６は、図示されるように半径方向に配置され且つ互いに平行な円滑な平坦形態をしており、歯側部形成表面６４．６６は、金属シートの所定の厚さよりも大きい所定の距離だけ間隔を開けて配置されるということに注意されたい。このようにして回転保持ユニット５２内に取り付けられた増厚されていない荒地は次いで、回転保持ユニット５２が回転されている間に回転増厚工具６８を、増厚されていない荒地の環状壁部分４６及び４８の外周部における連結部５０と係合するように半径方向内方に移動させることによって１、最終的に増厚された荒地に冷間成形される。こうして環状部分の外周部は、二つの環状壁部分４６及び４８間の一体的な連結部５０と環状壁部分自体の隣接部分とが厚さを増大された形態になるように半径方向内方に冷間成形される。

本方法における次の冷間成形工程は、最終的な荒地が回転保持ユニット５２に対して取り付は関係で保持されている間に最終的な荒地の増厚された環状部分内に歯群１６を冷間成形することである。

図７は、回転保持ユニット５２が荒地の環状部分内に歯群１６を冷開成形することができる冷間成形機械の一部を形成することを示している。歯群１６の冷間成形は、参照番号７０によって全体的に示される歯形成回転工具ユニットによって達成され、この歯形成回転工具ユニット７０はその外周部に歯形成工具構造７２を有する。歯形成回転工具ユニット７０は、回転保持ユニット５２と歯形成回転工具ユニット７０との所定の回転関係での回転運動を行わせるための手段を提供する機械の一部を形成し、回転保持ユニット５２の軸線と歯形成回転工具ユニット７０の軸線とは平行であり、且つ回転速度は同期されている。

回転関係をもたらすために任意の適切な運動伝達手段が機械内に設けられつる。

例えば、図示されるように、回転保持ユニット５２は回転保持ユニット５２と共に回転するように固定されたタイミングベルトプーリ７４を有し、同様に歯形成回転工具ユニット７０には歯形成回転工具ユニット７０と共に回転するタイミングベルトプーリ７６が設けられる。二つの回転ユニット５２及び７０間の回転関係が維持される一方で、これら二つの回転ユニット間の相対移動を許容し、且つこれら二つの回転ユニットの軸線が互いに向かう方向及び互いから離れる方向に移動することを許容するように、タイミングベルト７８が二つのタイミングベルトプーリ７４及び７６周り、及び一対の移動可能なアイドラプーリ８０周りに順次巻かれる。

タイミングベルト７８は、その内側表面上及び外側表面上の両方にタイミング歯を有するタイプのものである。図示されるように、内周部の歯は回転保持ユニット５２に対して固定されたタイミングベルトプーリ７４の外周部の周りに巻かれ、一方タイミングベルト７８の外側歯は歯形成回転工具ユニット７０に固定されたタイミングベルトプーリ７６の周りに巻かれる。二つの回転ユニットの回転軸線を通る平面の両側にある二つのアイドラプーリ８０は、二つの回転ユニットが互いに向かう方向及び互いから離れる方向に相対移動する結果としてのベルト形態の変化を吸収するように移動可能となっており、且つアイドラプーリ８０の移動は、同期的な回転運動を維持するように適合されている。

この点に関して、回転ユニット５２及び７０の回転方向が互いに反対方向であり、その結果回転工具ユニット７０の歯形成周辺部７２は、回転保持ユニット５２に取り付けられた荒地の環状部分の周辺部と噛合関係をなすように移動されることができるということに注意されたい。また、荒地の環状部分の厚さは、所定の金属シートの厚さよりも厚く、且つ所定の表面間の距離以下であるということに注意されたい。特に、図示されるように、環状部分の厚さは、所定の金属シートの厚さの２倍よりも僅かに大きいが、フランジ６０及び６２の歯側部形成表面６４及び６６間の所定の距離よりも小さい。

所定の回転関係が達成されると、二つの回転ユニット５２．７０は所定の回転関係で、例えば反対方向に毎分１５０から１８０回転の等しいスピードで回転させられる。二つの回転ユニット５２．７０が図７に示される位置にあり、且つ回転関係が維持されている間に、二つの回転ユニットとそれらの平行な垂直軸線（図７で見られる）との間の相対運動が互いに向かう方向に行われる。好ましくは、両回転ユニットが、あるいは回転ユニット５０のみが動かされることができるけれども、回転保持ユニット５２の一転軸線が静止状態に維持される間に回転工具ユニット７０は動かされる。回転工具ユニット７０の軸線の回転保持ユニット５２の軸線に向かう運動の送り速度の例は約毎分１２０ｍｍである。歯形成工具構造・ソト７０の外側工具形成周辺部７２が動いて荒地の環状部分の周辺部と係合され、外周部から内方に金属を変形する関係で協働し、環状部分の金属シートは歯群に冷間成形される。好ましくは、これは、回転工具ユニット７０の保持ユニットに向かう約４回の噛み合い回転と等しい程度の運動を行うことによって達成される。この送り運動が達成された時、二つのユニットのためのドライブが逆転され、それからさらなる４回の噛み合う回転が達成されるまで送り運動が進行する。

これらの交互の送りは、完全な歯の形状が得られるまで繰り返される。

よって、インフィードの間に、歯群１６の周辺部は歯形成工具ユニット７０の歯形成周辺部７２との転がり接触によって冷間成形され、歯群１６の側面の部分はフランジ６０．６２の円滑な歯側部形成表面６４．６６との接触によって冷間成形され、従って、さもなければ歯側部形成表面の軸線方向外方へ制御不能に流れてしまうある量の金属シートが歯肉及び／又はその半径方向内側のツク・ツクアップ内に集中する。この点に関して、円筒形である制御表面５８は歯群の冷間成形の間に環状部分の半径方向内方の運動を制御する効果があることに留意されたい。好ましい実施例においては、制御表面５８は円筒形であり且つ軸線方向フランジ３０の残りの部分の内部と接触し、歯群１６の冷間成形の間にその接触は圧力接触とされ、好ましくは歯群１６の冷間成形の間に半径方向内方に動かされる際に環状部分の全制御表面の接触も生じるようにされる。

環状部分の体積は、歯群１６の冷間成形の完成時に、金属シートが冷間成形されて中央壁１２の外周部から延びる全制御表面５８と接触するようになっているのが好ましい。更に好ましくは、円滑な歯側部形成表面６４．６６はその頂部に隣接する丸い遷移領域を除いた歯の実質的に全側面と接触する。このようにして、荒地の環状部分のある量の金属は歯及び完成品の半径方向内側にある歯のためにバックアップに集中する。これによって、最小の重量で最大の強度を得ることができるようになる。表面６４．６６との接触によって形成される歯の円滑な側面と歯そのものの周辺部との間の遷移表面の目的は、歯の冷間成形前の荒地の環状部分の材料の正確な量に従って変えることのできる体積許容範囲を提供することである。この点に関して、環状部分が歯群の頂部の寸法と少なくとも同じくらい大きく且つこの寸法を１０７バーセント、又は初期係合が生じる時に荒地の環状部分と歯形成工具ユニットの周辺部との間の噛み合い関係を可能にする量の程度まで越えない外周の寸法をもつようにするのが、非常に好ましいことである。この大きさの関係は、半径方向外方に冷涼が生じる必要がなく、むしろ材料の冷涼の方向が軸線方向外方に又は半径方向内方に又はその組合せとなる、ことを保証する。しかし、その最も広い範囲において、この方法は半径方向外方の冷涼を含むものであることを理解されたい。更に、上記遷移表面は好ましくは遭遇するあらむる体積許容範囲を提供するものであるが、そのような許容範囲を、歯群１６の冷間成形が完成したときに制御表面５８と接触関係に達しない環状部分の金属の冷涼によって提供することもできる。

図１に最もよく示されるように、中央壁１２の中心部には冷間成形工程によって開口部８２が設けられ、この工程は歯群１６が冷間成形された後に行われ、あるいは好ましくはこの開口部８２は歯群１６が冷間成形されるのに先立って形成される。歯群１６が冷間成形された後に行われる冷間成形工程においては、長方形状をなす一連の開口部２０を軸線方向フランジ３０の残りの部分に沿って一定間隔でもって打抜く。軸線方向フランジ３０の残りの部分の外表面は好ましくは旋盤により加工されて正確な円筒形状をなす外表面を有するパルスリング１８が形成され、この円筒形状をなす外表面は互いに隣接する開口部２０間に延びて信号を一定間隔で正確に提供するようにする。この信号はエンジンのコンピュータ制御を提供すべく用いられる。

上述した方法により製造されたスタータギア１０の場合、最終的な形状は、少なくとも歯群１６の領域において熱処理によって与えられるのが好ましい。好ましくは、熱処理は８５０から９００°Ｃの温度まで誘導加熱し、次いで水中で室温まで急冷することにより行われる。スタータギアの場合には、作動時に大きな負荷が歯の螺旋表面に沿って作用するので熱処理を施すことが好ましいと考えられる。本発明において、歯を中心領域において実質的に中実であるように形成することができ、この中心領域には、軸線方向外方への他の制御不能な冷涼を制限するか、あるいは外方に向いている制御表面５８により半径方向への冷涼を制御することによって、負荷が作用する。実際、鋼材の冷涼が円筒形の制御表面５８の全体にわたって接触される場合には、全体の歯はバックアップ環状部を含む中実である。しかしながら、本発明の広い観点において上述したように、バックアップ環状部は許容空隙を有することができる。円筒形の制御表面５８が非常に好ましいが、本発明の広い観点において、本発明をスカラップ形、または断続的な制御表面と共に実施できることが理解されるであろう。

図８からｌＯは、本発明の思想に含まれる、追加の方法の工程の変更実施例を示している。図８は、所定の厚さを有する金属シート１１４からなる円形状部品を示しており、この金属シート１１４は改良型の回転保持ユニット１５２内に固締される。回転保持ユニット１５２は第１及び第２の環状保持部材１５４．１５６を含む。図示されるように、第２環状保持部材１５６は外側に向いている円筒形状の制御表面１５８を備え、この制御表面１５８は金属シートｌ１４からなる円形状部品の外周部において円形状部品の中心部からほぼ軸線方向に延びており、最終製品の中央壁１１２を形成する。

図９に示す回転保持ユニット１５２において、図７に示す回転保持ユニット５２から変更された点は、回転保持ユニット１５２が、歯側部形成表面６４．６６を提供する外方へ延びるフランジ６０，６２を含まないことである。その代わり、回転保持ユニット１５２には、フランジ６０．６２が設けられていた位置に凹部が設けられる。

凹部が設けられた第１及び第２の環状保持部材１５４．１５６は回転荒地転がり部材１６８と協働する。この回転荒地転がり部材１６８はその外周部に形成されたＵ字形状の溝１６９を有する。

上述した回転部材６８の場合と同様に、回転荒地転がり部材１６８を回転保持ユニット１５２に対して移動させることにより、制御表面１５８を越えて半径方向外方に延びる円形状部品１１４の外側環状部は、冷間成形されて外方に延びた後に湾曲制御部から下方に延びる周縁フランジにされ、それによりほぼ半径方向内方に開口する断面形状が提供される。環状部分の荒地は回転荒地転がり部材１６８によって冷間成形される。回転荒地転がり部材１６８は逆手円形状でもよいが、一対の環状壁部分１４６，１４８を有する逆Ｕ字形状が好ましく、この場合一対の環状壁部分１４６，１４８は互いに並行して延び、また中心のアーチ状遷移壁部分１５０によって互いに一体的に連結される。

理解されつるように、図８から１０による方法において、壁部分１４６．１４８，１５０により提供される環状部分の厚さは、増厚工具６８と同様な工具を用いることにより増大されうる。図８から１０による方法において、次の工程は、環状部分を冷間成形して歯群１１６にすることである。この工程は回転歯形成工具ユニット１７０によって達成され、この回転歯形成工具ユニット１７０は回転歯形成工具ユニット７０と同様に構成され且つ作用し、しかしながらこの回転歯形成工具ユニット１７０は、歯形成周縁部１７２に加えて、歯形成周縁部１７０の互いに対向する側部においてほぼ半径方向外方に延びる一対のフランジ１６０．１６２も含んでいる。これらフランジ１６０，１６２は滑らかで且つ平坦な歯形成表面１６４．１６６を有し、これら歯形成表面１６４，１６６は互いに対面しつつ半径方向に延びている。歯形成表面１６４，１６６は、回転保持ユニット５２及び回転歯形成工具７０が移動している時における歯成形表面６４．６６の場合のように、冷間成形を行うべく回転歯形成工具１７０が回転保持ユニット１５２に対して移動している時に歯側部の制限・形成機能を果たす。しかしながら、最終的に形成される歯側部は、歯形成表面６４．６６との相対的な不動接触というよりもむしろ、歯形成表面１６４，１６６との相対的な摺動接触によって形成される。なお、歯側部形成表面１６４．１６６は互いに並行をなすように示されているが、他方に対して外方に拡開する平坦な面、あるいは滑らかに湾曲する面から構成することもできる。

更に図１１から１３を参照すると、本発明の方法の変形例の工程が示されている。図１１はここでも再度、円形状部材の薄鋼板材２１４で開始されるところを示している。円形状部材はそれから参照番号２５２て全体的に示されている回転保持ユニット内に保持され、これは上記した保持ユニット５２．１５２と比べると幾らか修正した構造になっている。前記のように、回転保持ユニット２５２は、二つの保持部材２５４．２５６を含み、その外周部は保持部材５４．５６のようにフランジとされているよりもむしろ環状保持部材１５４．１５６のように凹部を設けである。しかし、前記のように保持部材５６又は１５６に単一の制御表面が設けられる代わりに、保持部材２５４．２５６の各々は制御表面２５８を備えている。

円形状部材２１４は、制御表面２５８が円形状部材２１４の中央壁２１２を形成する中央部分の外周部から両方向に半径方向外方に延びるように保持部材２５４．２５６の間に保持される。

制御表面２５８を越えて延びる円形状部材２１４の外側環状部分は厚くなっていて、環状部分２４６を提供し、これは一体的な制御壁とともに荒地を形成する。

環状部分の冷開成形はその外周部に設ｉすられたＵ形の厚くする溝２６９を有する回転増厚工具２６８によって達成される。

前記のように、回転保持ユニット２５２０回転に加えて回転増厚工具２６８を前進させることによって、円形状部材２１４の外側環状部分は厚くされて形成すべき歯の幅よりも小さな幅をもった固体の環状部分２４６となる。増厚する作動の間に、鋼の冷涼が制御表面２５８の内方部分と接触することに留意されたい。環状部分２４６の外径は成形すべき歯の頂部の直径よりも僅かに大きい。

歯群２１６は上記したのと同様にフランジ付き歯形成工具ユニット１７０を使用して中実の環状部分２４６に冷間成形される。

次に特に図１４から１７を参照すると、本発明の原理内にある方法の修正された工程が示されている。ここで、再び、図１４は円形状部材の薄鋼板材３１４で開始するところを示している。円形状部材３１４は回転保持ユニット３５２と共に保持され、これは上記した保持ユニット５２．１５２．２５２とはいくらか異なっている。

前記のように、回転保持ユニット３５２は、二つの回転保持部材３５４．３５６を含む。保持ユニット２５２のように、回転保持部材３５４．３５６の各々は外に向いた円筒形制御表面３５８を備えている。保持ユ、；ット１５２．２５２とは異なり、そして保持ユニット５２と同様に、保持部材３５４．３５６はそれぞれフランジ３６０．３６２を含む。フランジ３６０は歯側部形成表面３６４を含み、フランジ３６２は反対方向を向いた表面３６５を有する。

前記のように、円形状部材３１４は制御表面３５８が円形状部材の中央壁３１２を形成する中央部分の外周部から対向する方向に概ね半径方向外方に延びるように保持部材３５４．３５６の間に保持される。円形状部材３１４０円環は厚くなっていて、増厚工具６８と同様に第１の増厚工具３６８を使用することによって初期の中実の環状部分３４８を提供する。それから、第２の増厚工具３６９を使用して冷開成形するのと同様に初期の環状部分３４８を軸線方向のフランジ３３０を有する最終的な中実の環状部分３４９を形成する。図面に示されるように、軸線方向フランジ３３０は中央壁３１２と一体的であり且つその内周部に沿って保持部材３５６の制御表面３５８に接触し、その外端部がフランジの表面３６５に接触する。

環状部分３４９は中央壁３１２と一体的な軸線方向のフランジ３３０と一体的である。環状部分３４９はシート材の所定の厚さよりも大きく且つ形成すべき歯の幅よりも小さい幅を有することに再度、留意されたい。再度、環状部分３４９の外周部は成形すべき歯の頂部の直径よりも僅かに大きい。

荒地が中央壁３１２、軸線方向フランジ３３０、及び環状部分３４９を含んで冷間成形された後、環状部分３４９は歯群３１６に冷間成形される。歯は歯形成工具ユニット７０と同様な回転歯形成工具ユニット３７０を使用して同様に形成される。回転歯形成工具ユニット３７０は、周辺部の歯形成構造３７２に加えて、周辺部の歯形成構造３７２に沿って半径方向外方に延びるフランジ３７３も含んでいる。フランジ３７３は歯側部形成表面３６６を備え、これは保持ユニット３５２の歯側部形成表面３６４から所定の距離離れている。ユニット３５２．３７０がユニット５２．７０に関してした上記説明と同様に作動するとき、留意すべきは、歯群３１６の一側は保持ユニット３５２のフランジ３６０の歯側部形成表面３６４との不動接触によって形成され、歯群３１６の他側はユニット３７０のフランジ３７３の歯側部形成表面３６６との摺動接触によって形成される。

よって本発明の目的は十分に各効果的に達成されることが分かる。

しかし、認識されるべきは、上記特定の実施例は本発明の説明の目的で図示及び説明されたものであり、本発明の原理から離れることなく変化を与えることができる。従って、本発明は精神及び次の請求の範囲内に包含される全ての修正を含むものである。

Claims

【特許請求の範囲】

１．冷間形成される歯群を周辺に備え、それらの各歯が所定の距離を隔てた側面を有する歯車を形成するに当って、（１）ほぼ半径方向外方の制御表面手段を提供する構造を有する回転保持ユニットと、（２）回転軸線及び該回転軸線の周りに環状に延在する歯部形成周辺部を有する回転歯形成工具ユニットとを利用し、このとき、該両回転ユニットは、該ユニットの外方に延びると共に二つの円滑な歯側面形成表面手段を前記所定距離だけ隔てて互いに向き合う総計二つの環状フランジを備えたものであるユニットを利用する上記歯車の形成方法において、所定の厚さを有する円形状金属シート片を、ほぼ均一な断面形状を有する外側環状部分と該外側環状部分からほぼ半径方向内方に一つ荒地軸線まで延びると共に全体にわたって前記所定の厚みを有する一体の金属シート中央壁とを有した荒地に冷間成形し、このとき前記外側環状部位は、（１）前記所定の厚さよりも大きいが、前記所定の距離よりは大きくはない幅と、（２）前記歯部形成工具ユニットの歯部形成周縁部と噛合作用をする外周部とを有し、（１）前記荒地軸線を中心にして前記荒地が取り付けられると共に前記制御表面手段を少なくとも前記外側環状部分の一部の下側に配設させた前記回転保持ユニットを該荒地軸線回りに回転させ、また（２）前記歯形成工具ユニットをその回転軸線回りで所定の回転関係の下に回転させ、このとき前記両軸線は並行に維持されると共に回転速度は同期化され、且つ、前記荒地の外周部を取り付けられた前記回転保持ユニットと前記歯形成ユニットとが前記所定の回転関係を維持することによって該両ユニット間及び該ユニットの軸線間に互いの方向を向いた相対動作を作用させて前記歯形成工具ユニットの歯形成周辺部を協動作用的な金属変形関係の下に前記環状部位に係合させ、該環状部分をその外周部の内側へ変形させて該環状部分の金属シートを前記歯群に冷間成形し、該歯群の周辺部は前記歯形成工具ユニットの歯形成周辺部と転がり接触することにより冷間成形され、前記歯群の側面の部分は、前記円滑な歯側面形成表面手段との接触により冷間成形されて該円滑な歯側面形成表面手段の軸線方向外方へ制御不能に流れてしまうある量の金属シートを該歯内に及び／又は半径方向内方のバックアップに集中することを特徴とする歯車形成方法。
２．前記荒地は、前記回転保持ユニットに取り付けられたまま最終形状に冷間成形され、また少なくとも前記制御表面手段は、前記荒地の冷間成形の間に前記環状部分の少なくとも一部と接触する請求項１に記載の方法。
３．前記荒地は、冷間成形によって円形金属シート片の中央部分と一体の第２の環状壁部分に対して並列な第１の環状壁部分を形成され、従って該並列な両環状壁部分が外周部で一体に連結されて厚さが増厚されない荒地を形成する請求項２に記載の方法。
４．前記厚みが増厚されない荒地は、前記回転保持ユニットに取り付けられたまま増厚されて最終の荒地に冷間成形され、このとき前記第１の環状壁部分は前記制御表面手段を冷間圧延によって前記二つの並列な環状壁部分の一体的に相互連結された外周部に配設して該環状部分の外側部分及び該環状部分間の一体相互連結部分の厚みを半径方向内方に増厚させる請求項３に記載の方法。
５．前記厚みが増厚されない荒地は、前記円形金属シート片の外側環状部分を、該外側環状部分の中央部分から軸線方向に延びる周縁フランジに冷間成形させることによって形成され、また該周辺フランジの一部を冷間成形で該周辺フランジの残りの部分と一体に外方に延びる前記二つの並列な環状壁部分に形成し、前記中央部分によって前記中央壁を設けられ、前記の一対の並列な一体相互連結環状壁部分によって前記環状部分が設けられ、前記周辺フランジの残りの部分によってパルスリングが設けられる請求項４に記載の方法。
６．前記外方に向いた制御表面手段は、前記荒地の中央壁の外周部から軸線方向に延びる環状の制御表面を備え、該環状制御表面は、歯群の冷間成形中に外周フランジの他の部分の半径方向内方への運動が該環状制御面との係合により制御されるように外周フランジの他の部分と実質的に当接して係合する請求項５に記載の方法。
７．前記二つの歯側面形成表面手段は平行な半径方向表面を備え、前記フランジは前記回転保持ユニット上にあり、前記最終の荒地に固定した時に、前記歯群の側面が前記歯側形成表面手段との相対的な不動接触により冷間成形されるように該最終荒地の外周に対して半径方向外方に延びる請求項６に記載の方法。
８．前記歯群の両側面全体は、前記歯群の両側面間のアーチ状遷移表面を除いて、前記歯側面形成表面との接触により冷間成形される請求項７に記載の方法。
９．前記所定の回転関係は、回転方向の反転を含む複数の回転体を介した反対方向の相互の噛合による前記ユニットの同期回転を含んでいる請求項８に記載の方法。
１０．前記フランジは、歯群の側面が前記歯側面形成表面手段との相対的な摺動接触により冷間成形されるように前記歯側面形成工具に設けられている請求項３に記載の方法。
１１．前記外方に向いた制御表面手段は、前記荒地の中央壁外周から軸線方向の互いに反対側に延びると共に前記環状部分の相互に重複した部分の半径方向内側にある一対の環状制御表面を含み、歯群の冷間成形中に前記環状部分の相互に重複した部分の半径方向内側に向かう運動が前記一対の環状制御表面との係合により制御される請求項２に記載の方法。
１２．前記円形金属シート片は、回転保持ユニットに固定されている間に、前記円形金属シート片の外環部が前記一対の制御表面に接触する二つの部分を有する前記環状部分を形成するのに十分な厚さを持つまで、半径方向に該外環部を冷間圧延することにより、前記荒地に冷間成形される請求項１１に記載の方法。
１３．前記一対の環状制御表面は円筒状であり、歯群の冷間成形の終期に前記環状部分の重複した部分に圧力接触して制御を行う請求項１２に記載の方法。
１４．前記制御表面手段は、前記荒地の中央壁の外周部から軸線方向に延びると共に前記環状部分の相互に重複した部分の半径方向内側にある環状制御表面を含み、歯群の冷間成形中に前記環状部分の相互に重複した部分の半径方向内側に向かう運動が前記環状制御表面との係合により制御される請求項２に記載の方法。
１５．前記環状制御表面は円筒状であり、歯群の冷間成形の終期に前記環状部分の重複した部分に圧力接触して制御を行う請求項１４に記載の方法。
１６．前記荒地は、円形金属シート片の外側環状部分を、ほぼ半径方向内側に開いた断面輪郭形状になるように、外側に延び、次いでフランジの円弧状中央部から内側に向けて延びる形状の外周フランジの形に冷間成形して、前記中央部分が前記中央壁を、アーチ状断面を有する前記外周フランジが前記環状部分を形成するようにすることにより冷間成形される請求項２に記載の方法。
１７．前記荒地は、前記制御表面手段を越えて半径方向外方に環状部分が形成されるように円形金属シート片を回転保持ユニットに固定し、前記環状部分を初期中実環状部分を形成するように冷間圧延により厚さを増大させ、次いで前記初期中実環状部分を冷間圧延して中実環状部分から延びるフランジ部を有する最終的な中実環状部分を形成することにより成形される請求項１に記載の方法。
１８．所定の厚さの円形金属シート片から冷間成形される歯車であって、ほぼ前記所定の厚さを有するとともに、外周部の周りに環状に延びる歯群を有する環状部分を備えた中央壁を備え、前記環状部分が、ほぼ軸線方向の冷間成形表面との外側方向の接触により、内部粒子構造を有する前記円形金属シート片からの金属により形成される、前記所定の厚さより大きい所定距離を隔てて対抗する円滑な側面と、回転歯形成工具ユニットの歯形成表面との圧延噛合により冷間成形された、内部粒子構造を有する前記円形金属シート片から供給される金属により形成される歯面形状の外周面と、回転荒地保持ユニットの制御表面とのほぼ半径方向内方の圧力接触により冷間成形される、内部粒子構造を有する前記円形金属シート片から供給される金属により形成される前記中央壁の外周部からほぼ軸線方向に延びるほぼ半径方向内側を向いた遷移表面と、を備えた歯車。
１９．前記外周面はスタータギヤ形状であり、前記外側環状部分は円周方向に一定間隔で形成された一連の開口部を有する軸線方向に延びる円筒フランジの形状の一体のパルスリングを含む請求の範囲第１８項に記載の歯車。