JPH0818091B2

JPH0818091B2 - 歯車の冷間成形方法

Info

Publication number: JPH0818091B2
Application number: JP5030780A
Authority: JP
Inventors: ヒンメローダーヘルグ
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: 1996-02-28
Anticipated expiration: 2011-02-28
Also published as: AU3309893A; JPH0663670A; EP0565225A1; US5237744A; AU652887B2; MX9300901A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばスタータ装置の
ような自動車両内で使用されるタイプの歯車に関する。
より特定的には、本発明は、このような歯車を製造する
方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】当該出願人の１９９２年１０月６日発行
の米国特許第５，１５２，０６１号においては、（１）
略半径方向外方を向いた制御表面を具備する構造を有す
る回転式保持用ユニットと、（２）回転軸とこの回転軸
を中心にして環状に延びる歯成形外周部を有する回転式
歯成形工具ユニットとを利用する、所定距離だけ離隔さ
れた側面を有する一連の冷間成形された周辺歯を有する
歯車の成形方法が開示されている。回転式ユニットのう
ちの１つは、所定距離だけ離隔された互いに向き合った
２つの平滑な歯側面形成表面を有する外方へ延び出た２
つの環状フランジを有する。米国特許第５，１５２，０
６１号の方法は、所定の厚みの薄板金の円形部品を、全
体として均等な横断面形状を有する外部環状部分と、こ
の外部環状部分からプリフォーム軸に向かって環状に内
方に延びる所定の厚みを一般に有する一体型の薄板金の
中央壁とを有するプリフォームの形に冷間成形するとい
う最初の工程を有し、この外部環状部分は、（１）所定
の厚みよりは大きいものの所定距離ほど大きくない幅
と、（２）歯成形工具ユニットの歯成形外周部と噛合す
る外周部とを有する。米国特許第５，１５２，０６１号
は同様に、（１）プリフォーム軸を中心にしてプリフォ
ームが固定され、且つ制御表面が環状部分の少なくとも
一部分の下に横たわった状態で回転式保持用ユニットを
回転させ、（２）プリフォーム軸と上述の回転軸とが互
いに平行であり、且つ回転速度が同期化されている状態
で所定の回転関係で歯成形工具ユニットをその回転軸を
中心にして回転させる工程をも有する。プリフォームが
固定された回転式保持用ユニットと歯成形工具ユニット
とが所定の回転関係にあるとき、米国特許第５，１５
２，０６１号はさらに、環状部分の薄板金が一連の歯の
形に冷間圧延されるまで歯成形工具ユニットの歯成形外
周部をその外部周囲から内方へ環状部分と連動した金属
変形関係で係合させるべく互いへ向けてユニット間及び
その軸間で相対運動させる工程を有しており、ここでこ
の一連の歯の周囲は、歯成形工具ユニットの歯成形外周
部との転がり接触により冷間成形され、その側面の一部
分は平滑でしかも、そうでなければ平滑な歯側面形成表
面から軸方向外方へ制御不可能な形で流出することにな
る一定量の薄板金が歯の内部及び／又はその半径方向内
側のバックアップ内に集中させられるような形で、平滑
な歯側面形成表面との接触によって冷間成形される。

【０００３】冷間成形作業中の金属の完全な封じ込めに
は上述のような利点があるものの、時として工具ユニッ
トの正規の予想作動寿命よりもかなり短かい運転期間
で、回転式歯成形工具ユニットから歯が破断してしまう
傾向があることが分かっている。工具破損の頻度は、２
つの平滑な歯の側面を形成する２つの環状フランジが成
形中の歯の相対する側面上に一体的に相互連結されてい
るような工具構造では特に予想外のこととみなされてき
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、米国
特許第５，１５２，０６１号の上述の方法の回転式歯成
形ユニットにおける歯の破損の頻度の問題を克服するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の原理に従うと、
この目的は、所定の厚みの薄板金の中央壁と、その中央
壁の周囲上の一連の冷間成形された一体型の歯であっ
て、前記中央癖の軸と同心の円筒形の谷面まで半径方向
内方へ前記歯の間で延びる谷部によって構成された歯と
を有し、該一連の冷間成形された一体型の歯が、間隔ど
りされた歯側面構成平面によって規定された幅を有す
る、モノブロックの薄板金の歯車の成形方法を提供する
ことによって達成される。この方法は、（１）保持作動
において、谷面に等しいサイズの外部円筒面に対し内方
へ間隔どりされた内部円筒面まで略半径方向外方へ延び
る相対する中央壁係合面の内部対と、内部円筒面におい
て相対する中央壁係合面の内部対から外部円筒面まで延
びるバックアップ面の外部対とを提供する回転式保持ユ
ニットであって、この外部対においては内部円筒面と外
部円筒面の間の環の内部にバックアップ空間を構成する
べく内部対の間の間隔どりよりも大きい所定の距離だけ
外部対が離隔されている回転式保持ユニットと、（２）
回転軸及びその回転軸の周りに環状に延びる歯成形外周
部を有する回転式歯成形工具ユニットとを使用する。こ
の方法には複数の工程の組合わせが含まれ、そのうち最
初のものは、略均等な横断面形状の外部環状部分と、外
部環状部分からプリフォーム軸に向かって略半径方向内
方へ延びる所定の厚みの一体型の薄板金の中央壁とを有
するプリフォームの形に薄板金の円形部品を冷間成形す
る工程である。ここでこの外部環状部分は、（１）所定
の厚みよりも大きいものの所定距離ほど大きくない幅
と、（２）歯成形工具ユニットの歯成形外周部と噛合す
るよう谷面を超えて延びる外部周囲とを有している。次
の工程は、（１）外部環状部分の内部部分がバックアッ
プ空間内にあり、且つ外部環状部分の外部部分がこのバ
ックアップ空間から半径方向外方へ延びた状態でプリフ
ォーム軸を中心にしてプリフォームが固定された回転式
保持用ユニットを回転させ、また（２）プリフォーム軸
と回転軸とが互いに平行であり、回転速度が同期化され
た状態で所定の回転関係で歯成形工具ユニットをその回
転軸を中心として回転させる工程である。第３の工程
は、プリフォームが固定された回転式保持用ユニットと
歯成形工具ユニットとが所定の回転関係にあるときに、
外部環状部分の外部部分の薄板金を一連の歯の形に冷間
成形し、且つこれら歯の間の谷部から移動するまで、歯
成形工具ユニットの歯成形外周部を、外部環状部分の外
部周囲から内方へ外部環状部分の外部部分と連動した金
属変形関係で係合させるよう、ユニット間及びこれら軸
間で互いに向かって相対運動させ、一連の歯が冷間成形
された後バックアップ空間を構成する外部対の各々の外
部範囲に適合する表面を有するバックアップ部分が歯車
に形成されることによって行なわれる。なおここでこの
一連の歯の周囲は、歯成形工具ユニットの歯成形外周部
との転がり接触により冷間成形され、間隔どりされた歯
側面構成平面を超えて外方へ配置された部分を含む一連
の歯の側面は、外部環状部分の外部部分を構成する金属
の軸方向外向きの動きによる表面接触なく自由に成形さ
れている。

【０００６】好ましくは、回転式保持用工具ユニットは
さらに、外部円筒面内の外部対から軸方向へ反対方向へ
延びる一対の円筒形の外部周囲表面を提供しており、歯
成形工具ユニットの歯成形外周部は、谷面まで延びる外
側先端部を有する谷部形成歯状を有する。好ましくは、
第３の工程において、ユニット間で互いに向かっての相
対運動して外部環状部分の外部部分と連動した関係で歯
成形工具ユニットの歯成形外周部と係合する最終段階
で、先端部は回転式保持用ユニットの外部周囲表面と係
合する。

【０００７】好ましくは、間隔どりされた歯側面構成平
面は、外部円筒面内の離隔された概ね外部対の中を通過
している。好ましくは、当該方法には、１つの共通側面
上の歯の機械加工された側面が間隔どりされた歯側面構
成平面の１つを構成する１共通平面内に配置されるよう
な形で少なくとも１つの共通側面に沿って一連の歯の側
面の自由成形部分を機械加工する第４の工程が含まれて
いる。

【０００８】本発明のもう１つの目的は、費用を節減で
きる冷間成形方法を提供することにある。

【０００９】本発明のこれらの目的及びその他の目的は
以下の詳細な説明及び冒頭の特許請求の範囲を通してさ
らに明確になることだろう。

【００１０】本発明は、実施例を示す添付図面を参照す
ることにより最も良く理解することができる。

【００１１】

【実施例】ここでさらに特定的に図１〜７を参照する
と、ここには、本発明の原理に従って作られた番号１０
で全体として表わされているスタータ−ギヤが示されて
いる。図２〜図６は、本発明の方法の一実施例に従って
スタータギヤ１０を作る方法におけるさまざまな工程を
示している。図示されているとおり、スタータギヤ１０
は、例えば冷間成形されうる鋼といった薄板金の単一の
円形部品から作られている。図２を見れば最も良くわか
るように、スタータギヤ１０は、出発材料を形成する薄
板金の所定の厚みに一般に等しい厚みを有する薄板金の
中央壁１２を含んでいる。図２は、薄板金の円形部品１
４の半分を横断面図で示しており、この部品の成形が本
発明の方法における第１の工程を構成している。

【００１２】スタータギヤ１０は同様に、中央壁１２の
外周部と一体成形された環状部分を有し、その一部分は
一連の歯１６の形に冷間成形され、又その一部分は、規
則的な間隔で中へ半径方向に延びる一連の開口部２０を
有する軸方向に延びた円筒形フランジの形でパルスリン
グ１８を構成している。図示したように、各々全体とし
て矩形の形状をした１２個の開口部２０がスタータギヤ
１０の軸を中心にして環状に等間隔で存在する。

【００１３】ここでさらに特定的に図２を参照すると、
薄板金の円形部品１４が、連続した鋼板から打抜き加工
できる分離した部品として図示されている。薄板材料の
ロール又は連続ウェブからの出発部品である円形部品１
４の分離は、円形部品１４を次に処理する目的で製造す
る単一の工程にて達成される必要はなく、この方法にお
ける多工程シーケンスの一部として単に遷移的に形成す
ることが可能である。例えば、円形部品１４は缶２２を
冷間成形する工程における遷移的部分であってよい。し
かしながら図３に示されているように、薄板金の円形部
品１４は円形サポート２４の上に置かれ、中に円筒形の
開口部を有するダイス２６が軸方向に移動されて円形部
品１４の外部環状部と係合し、この外部環状部をその中
央壁１２の外周部から軸方向に延びるフランジ３０の形
に冷間成形する。

【００１４】次に、図４に示したように、缶２２は中央
壁１２が中に環状凹部３４を有するサポート３２と突合
わせ状態となるように置かれ、缶２２の軸方向フランジ
３０内に係合するよう寸法決定された円筒形の外周部３
８を有する中央プランジャ３６がサポート３２の方へ移
動させられて、環状肩部４０により構成された中央凹部
を中に伴って缶２２の中央壁１２を形成する。第２の外
部環状プランジャ４２が次にサポート３２に向かって移
動させられ、プランジャ４２は、缶２２の軸方向フラン
ジ３０の端面と外表面との両方と係合するべく切欠きの
ついた円筒形状をした内部周囲部４４を有する。

【００１５】外部の環状のプランジャ４２がサポート３
２に向かって移動する間、中央壁１２に隣接する軸方向
フランジ３０の部分は外方へふくらんで２つの環状の並
列壁部分４６及び４８を形成する。この並列壁部分４
６、４８のうち一方はその内部周囲部で中央壁１２の外
周部と一体であり、又もう一方の並列壁部分はその内部
周囲部において軸方向フランジ３０の残りの部分の隣接
する端部と一体である。両方の環状の並列壁部分４６及
び４８の外周部は、参照番号５０で示したように一体的
に相互連結されている。これらの手順の最後で、もとの
薄板金の円形部品１４は、２つの環状の並列壁部分４６
及び４８と軸方向フランジ３０の残りの部分を有するプ
リフォームであって、その外周部と一体である外部環状
部分を有する中央壁１２を有する肥厚されていないプリ
フォームの形に冷間成形された状態になる。

【００１６】ここで特に図５を参照すると、肥厚されて
いないプリフォームは、次に、対の相補的な環状の保持
部材５４及び５６を一対有する全体として参照番号５２
で示した回転式保持用ユニットへ固定される。図５に示
したように、保持部材５４及び５６は、作用上で保持関
係にあるとき、これらの間に中央壁１２が係合されるよ
う中央壁１２の所定の厚みに等しい距離だけ軸方向に離
隔されている相対する中央壁係合面５８及び６０の内部
対を提供する。図５に示したように、相対する中央壁係
合面５８及び６０の内部対は、一般に、それぞれ保持部
材５４及び５６上の一対の外周面６２及び６３から内方
に間隔どりされている図５及び６に想像線６１で示した
円筒形の内部円筒面まで半径方向外方へ延びている。

【００１７】保持部材５４及び５６は同様に、それぞれ
外周面６２及び６３まで相対する中央壁係合面５８及び
６０から延びるバックアップ面６４及び６６の外部対を
も有する。外周面６２及び６３は、プリフォーム上で歯
の間に成形されるべき谷部の内部範囲を構成する中央壁
１２の軸と同心の円筒形の谷面と一致する。バックアッ
プ面６４及び６６の外部範囲は一般に、軸方向に間隔ど
りされた関係で谷面内で外周面６２及び６３まで半径方
向に延びる。谷面におけるバックアップ面６４及び６６
の外部対の間の軸方向の間隔は、中央壁１４の所定の厚
みよりも大きい所定距離である。同様に、バックアップ
面６４及び６６は、内部円筒面６１と円筒形の谷面との
間の環状部の中に配置されたバックアップ空間を構成す
るということにも留意されたい。

【００１８】肥厚されていないプリフォームと保持部材
５４及び５６とが作動的に固定された関係にある状態
で、中央壁１２は相対する中央壁係合面５８及び６０の
内部対の間に係合され、軸方向フランジ３０はバックア
ップ面６６によって構成されたバックアップ空間内に係
合される。このように回転式保持用ユニット５２内に固
定された肥厚されていないプリフォームは次に、肥厚さ
れていないプリフォームの環状の並列壁部分４６及び４
８の外周部において連結部５０と係合するよう半径方向
内方へ回転式肥厚用工具６８を移動させることにより最
終的な肥厚されたプリフォームの形に冷間成形され、一
方この間に回転式保持用ユニット５２は回転させられ、
２つの環状の並列壁部分４６及び４８の間の一体的な連
結が環状の並列壁部分自体の隣接部分と共に肥厚されて
いる形状へと半径方向内方へ環状部分の外周部を冷間成
形することになる。

【００１９】当該方法における次の冷間成形工程は、回
転式保持用ユニット５２と固定された関係で保持されて
いる間に最終的なプリフォームの肥厚された環状部分内
で一連の歯１６を冷間成形することである。図７は、回
転式保持用ユニット５２がプリフォームの環状部分内で
一連の歯１６を冷間成形することのできる冷間成形機の
一部を成すことを例示している。一連の歯１６の冷間成
形は、外周部に歯成形工具構造７２を有する全体として
参照番号７０で示した回転式歯成形工具ユニットによっ
て達成される。回転式歯成形ユニット７０は、軸同士が
平行でかつ回転速度が同期化されているような所定の回
転関係で回転式保持用ユニット５２及び回転式歯成形工
具ユニット７０の回転運動を実施させるための手段を提
供する機械の一部を成す。

【００２０】回転関係を実行するために、機械の中に適
切なあらゆる動作伝達手段を具備することが可能であ
る。例えば、示したように回転式保持ユニット５２は共
に回転するべく固定されたタイミングベルト滑車７４を
有し、回転式歯成形工具ユニット７２は同様にして共に
回転するタイミングベルト滑車７６を具備する。２つの
回転式ユニット５２及び７０とその軸の間の互いに近づ
く方向及び遠ざかる方向での相対運動を可能にしなが
ら、しかも２つの回転式ユニット５２及び７０の間の回
転関係が維持されるような形で、１本のタイミングベル
ト７８が２つのタイミングベルト滑車７４及び７６と一
対の可動アイドラ滑車８０の周りを走行している。この
タイミングベルト７８は、その内外両表面上にタイミン
グ歯を含むタイプである。図示したような内周部の歯
は、回転式保持用ユニット５２との関係において固定さ
れたタイミングベルト滑車の外周部の周りを走行し、一
方タイミングベルト７８の外側の歯は、回転歯成形工具
ユニット８０に固定されたタイミングベルト滑車７６の
周りを走行している。２つのユニットの回転軸を通る平
面の相対する側面上にある２つのアイドラ滑車８０は、
アイドラ８０の運動が同期した回転運動を維持すべく釣
合いのとれた状態で互いに向かって及び互いに離れる方
向での２つのユニットの相対運動の結果としてのあらゆ
るベルトの形態変化を吸収するように動くことができ
る。

【００２１】この点に関して、回転ユニット５２及び７
０の回転方向は、回転式工具ユニット７０の歯成形外周
部７２が回転式保持用ユニット５２に固定されたプリフ
ォームの環状部分の周囲部と噛合関係になるよう移動さ
れるように、相対する方向にあるということに留意され
たい。同様に、環状部分の厚みが薄板金の所定の厚みよ
りも大きくかつバックアップ面６４及び６６の間の所定
距離ほど大きくないという点にも留意されたい。さらに
特定的に言うと、図示したように、環状部分の厚みは薄
板金の所定の厚みの２倍よりもわずかに大きいものの歯
側面成形表面６４及び６６の間の所定距離より小さい。

【００２２】所定の回転関係がひとたび確立されると、
２つの回転式ユニット５２及び７０は、例えば１５０〜
１８０回転／分の相対する方向へ同一速度の所定の回転
関係で回転させられる。２つの回転ユニット５２及び７
０が図７に示した位置にある状態で、回転関係が保持さ
れている間、２つの回転式ユニット及びその平行軸の間
で互いに向かう相対運動が実際に行なわれる。好ましく
は、回転式工具ユニット７０は、回転式保持用ユニット
５２の回転軸が静止状態に保持されている間に移動させ
られる。ただし両方のユニットを移動させることもでき
るし、或いは回転式ユニット５２のみを移動させること
も可能である。回転式保持用ユニット５２の軸に向かっ
ての回転式工具ユニット７０の軸の動きの供給速度の一
例は、おおよそ１分あたり１２０mmである。歯成形工具
ユニット７０の外部工具である歯成形外周部７２が、プ
リフォームの外周部から内方へ連動する金属変形関係で
プリフォームの環状部分の周囲部を係合するよう移動す
るにつれて、環状部分の薄板金は一連の歯の形に冷間成
形される。好ましくは、これは、噛合回転を約４回ほど
行うよう保持用ユニットへ向けて回転式工具ユニット７
０を運動させることで達成される。この送り運動が達成
された時点で、２つのユニットの駆動は逆転させられ、
次にさらに４回ほど噛合回転するまで送り運動が進めら
れる。これらの交互方向送りは、歯が完全な形状となる
まで反復して行なわれる。

【００２３】従って、切込み中、一連の歯の周囲部は、
歯成形工具ユニット７０の歯成形外周部７２との転がり
接触によって冷間成形される。歯成形外周部７２は、間
に谷（樋）状の空間を備えた歯状の突出部で構成されて
いる。谷状の空間は、プリフォーム上の歯を形成し、歯
状突出部はプリフォーム上の歯の間の谷部を形成する。
歯状突出部の先端部は谷部の底面を形成する。歯状突出
部の幅が、プリフォーム上に形成された歯の幅よりも大
きいことに留意されたい。プリフォーム上で歯を成形し
ている間、谷部が最終的に設けられる空間に初めに配置
されているプリフォーム材料は、半径方向内方にバック
アップ空間内へ又は軸方向外方へ歯成形外周部７２の歯
状突出部によって移動させられる。歯状突出部の幅が比
較的大きいことから、軸方向の動きには、相対する円周
方向への動きが付随していなくてはならない。この円周
方向の動きの結果、プリフォームに成形されつつある歯
の両側に材料が蓄積されることになる。歯の側面のこの
蓄積は、歯状突出部がその幅全体にわたり均等な横断面
形状を有する歯成形外周部７２の好ましい形態で自由成
形ベースで発生可能である。この好ましい形態において
は、米国特許出願０７／８３７，３９９の出願における
歯成形外周部形態のいくつかが具備するような間隔どり
された歯側面構成フランジは全くない。この好ましい形
態の場合、プリフォームの歯の側面全体は、自由に成形
されている。歯の側面の少なくとも一部分が確実に自由
成形されるようにするべくフランジにスロットが入るか
又はその他の方法でフランジが軽減されているかぎり歯
の端部の側面を有することが望まれる位置で歯成形外周
部７２にフランジを設けることは、本発明の予測の範囲
内に入るものである。提供される軽減量は、上述のよう
にこれまで経験した歯成形外周部の歯状突出部の早期破
断の問題を克服するのに充分なものでなくてはならな
い。

【００２４】実際にフランジに歯成形外周部７２の谷状
のくぼみと同じ横断面形状のスロットが入っている図示
した好適実施例では、プリフォーム上に形成された歯の
望ましい幅は、バックアップ面６４及び６６の外部対と
外周面６２及び６３との間の接合部を通る軸方向に間隔
どりされた平面に略適合している。図６は、互いへ向か
うユニットの相対運動の終りにおけるプリフォームとの
関係における歯成形外周部７２の位置を示している。歯
状突出部の先端部は成形された歯の谷面まで延び、先端
部の反対側の端部は外周面６２及び６３と実質的に係合
しているのが分かる。同様に、バックアップ空間にプリ
フォーム材料が充てんされていることも分かる。この点
に関しては、内部円筒面６１内に軸方向に延びるバック
アップ面６６の部分が歯の成形中に発生しうるプリフォ
ーム材料の半径方向内方への動きの量を制限していると
いうことに留意されたい。好ましくは、この制限は、図
６の横断面図に示されている成形された谷部ならびに成
形された歯の部域内のバックアップ空間を全て充てんす
るのに充分なものである。本発明は、その最も広範な態
様において、例えば歯があるようないくつかの空隙部域
が歯の成形後にバックアップ空間内に存在し得るという
ことを意図している。図６に示されているような好適実
施例の場合、バックアップ空間の充てんは、前述の２つ
の平面の望ましい幅を超えて歯の側面を自由成形すると
いう結果をもたらす。

【００２５】プリフォームの環状部分は、少なくとも一
連の歯の頂部寸法と同じ大きさであり、しかも約１０７
％という程度まで或いは機能的に言って初期係合が起こ
った時点で歯成形工具ユニットの外周部とプリフォーム
の環状部分の間の噛合関係を可能にするような量という
程度まで上記寸法を上回らない外周部寸法を有している
ことが極めて好ましい。このサイズ関係により、低温流
を半径方向外方へひき起こす必要はなくなり、むしろ金
属の低温流の方向は軸方向外方か又は半径方向内方又は
その両方の組合せとなる。ただし、当該方法はその最も
広範な態様において半径方向外方への低温流を正に包含
しているということも理解されたい。

【００２６】本発明はその最も広範な態様において、自
由成形された側面を有するということを意図している
が、好ましくは本発明の方法は側面が望ましい間隔どり
された平面と一致するように歯の一方の側面又は両方の
側面を機械加工することを意図している。ここまで記述
してきた実施例では、バックアップ面６４と整列した自
由成形された側面のみが機械加工され、もう一方の側面
は外方へ延びるフランジ３０を伴って自由成形された状
態に残される。この関係は、図１に示されている完成し
た歯車１０の斜視図から明らかである。

【００２７】図１で最も良く分かるように、中央壁１２
は、参照番号８２で示したように中央に穴を備え、これ
は一連の歯が冷間成形された後に達成されうる冷間成形
工程であるが、好ましくはこの開口部はこの一連の歯の
冷間成形の前に形成される。一連の歯１６の冷間成形の
後に行なわれるもう１つの冷間成形工程は、軸方向フラ
ンジ３０の残りの部分に沿った規則的な間隔どりでの矩
形の一連の開口部２０の打抜き加工である。軸方向フラ
ンジ３０の残りの部分の外周面は好ましくは、施盤で機
械加工され、これはエンジンをコンピュータ制御するの
に用いられる規則的な間隔で信号を精確に提供するよう
開口部２０と交差する精確な円筒形の外周面を有するパ
ルスリング１８を形成する。

【００２８】上述の手順で作成されたスタータギヤ１０
の場合、最終形状は少なくとも一連の歯１６の部域内で
熱処理を受けることが望まれる。好ましくは、熱処理
は、８５０〜９００℃の温度まで誘導加熱し、室温まで
水中で急冷することによって行なわれる。熱処理は、運
転中の歯の渦巻形表面に沿って課せられる重大な負荷の
ため始動装置の場合望ましいと考えられる。本発明で
は、歯は、バックアップ空間が確かに充てんされている
ようにするためプリフォーム内に充分な材料を提供する
ことによって負荷が供給される中央部域内で実質的に中
実にさせることができる。しかしながらバックアップ空
間は、そのより広範な態様において示したとおり、空隙
部域を有していてもよい。タイミングベルト滑車及びパ
ルスリングといったようなその他の歯車を成形するにあ
たっては、一連の歯を伴う一体型パルスリングを具備し
なくてもよく、同様に熱処理も省略することができる。

【００２９】図８〜１０は、本発明の範囲内に入る付加
的な方法の変形態様を示している。図８は、環状の第１
保持部材１５４と環状の第２の保持部材１５６とを有す
る修正された回転式保持用ユニット１５２内に固定され
た所定の厚みの薄板金の円形部品１１４を示している。
図示したように、保持部材１５４及び１５６は、作動的
に保持関係にあるとき、中央壁１１２と係合するように
適合された相対する中央壁係合面１５８及び１６０の内
部対を伴って成形されている。前述のものと同様に、中
央壁係合面１５８及び１６０の内部対は、完成した歯車
の谷面に対し内方にある内部円筒面１６１まで外方へ延
びる。前述のものと同様に、保持部材１５４及び１５６
は、谷面内に配置された外方へ向いた外周面１６２及び
１６３をそれぞれ含んでいる。面１６４及び１６６の外
部対はそれぞれ、内部円筒面１６１と谷面の間にバック
アップ空間を構成するべく内部円筒面１６１内の中央壁
係合面１５８及び１６０から外周面１６２及び１６３ま
で延びている。

【００３０】作動的に保持関係にある保持部材１５４及
び１５６は、外周部に形成されたＵ字形の溝１６９を有
する回転式のプリフォーム転がり部材１６８と連動す
る。前述の回転式部材６８と類似の要領で回転式保持用
ユニット１５２との関係においてプリフォーム転がり部
材１６８を前進させることにより、外周面１６２を超え
て半径方向外方へ延びる円形部品１１４の外部環状部分
は、略半径方向内方へ開放した横断面形状を提供するべ
く湾曲した制御部分からまず外方へ次に下向きに延びる
周囲フランジの形に冷間成形される。プリフォーム転が
り部材１６８によって冷間成形される環状部分の最終形
状は逆半円形であってもよいが、この形状はさらに、中
央弧状遷移壁部分１５０によって一体的に相互連結され
た一対の環状の並列壁部分１４６及び１４８を有する逆
Ｕ字形に近い。

【００３１】壁部分１４６、１４８及び１５０によって
提供された環状部分が工具６８に類似した肥厚用工具を
用いることで肥厚されうることが分かる。しかしなが
ら、図８〜１０に従った方法における次の工程は、環状
部分を一連の歯１１６に冷間成形することである。この
ことは、工具成形外周部１７２を内含すべく回転式歯成
形工具ユニット７０と同様に作られ作動させられる回転
式歯成形工具ユニット１７０によって達成される。工具
ユニット１７０は、図１０に示したように歯の側面の少
なくとも一部分が自由成形され、バックアップ空間が好
ましくは鋼材料で充てんされている状態で、前述のもの
と同じ要領で作動させられる。この実施例における完成
した歯車は好ましくは、谷面で面１６４及び１６６と整
列された側面構成平面の両方に沿って機械加工される。

【００３２】ここで特に図１１〜１３を参照すると、本
発明に従った工程における他の変更例が示されている。
ここでも図１１は薄鋼板の出発円形部品を示している。
円形部品は、概して参照番号２５２で示され、前述のユ
ニット５２及び１５２と同様に構成された回転式保持ユ
ニットに固定されている。前述のものと同様に、回転式
保持用ユニット２５２は、内部円筒面２６１まで延びる
中央壁係合面２５８及び２６０の内部対と、外周面２６
２及び２６３の対と、中央壁係合面２５８及び２６０か
ら谷面と一致する外周面２６２及び２６３まで延びる面
２６４及び２６６の外部対とを有する２つの回転式保持
用部材２５４及び２５６を有する。

【００３３】円形部品２１４は、中央壁２１２が中央壁
係合面１５８及び１６０の間に係合されるように作動関
係で回転式保持用部材２５４と２５６の間に固定されて
いる。内部円筒面１６１を超えて延びる円形部品の外部
環状部分は肥厚されていて、バックアップ空間を充てん
する部分と共にプリフォームを構成する環状部分２４６
を提供する。環状部分の冷間成形は、面２６４及び２６
６によって構成されたバックアップ空間から外方へその
外周部に形成されたＵ字形の肥厚用スロット２６９を有
する回転式肥厚用工具２６８の作動によって達成され
る。

【００３４】回転式保持用ユニット２５２の回転と合わ
せて回転式肥厚用工具２６８を前進させることにより、
円形部品の外部環状部分は、成形すべき歯の幅よりも小
さい幅を有する環状の中実部分２４６の形に肥厚され
る。肥厚作業の間、鋼材はバックアップ空間に対し実質
的に充てん関係になるよう低温流入することが分かる。
中実部分２４６の外径は、成形すべき歯の直径に比べて
わずかに大きい。

【００３５】前述と同様に前述のフランジ付き歯成形工
具ユニット１７０を用いることによって、環状の中実部
分２４６の中に一連の歯２１６が冷間成形される。ここ
でも両側面は谷面で面２６４及び２６６と整列されて機
械加工される。

【００３６】ここでさらに特定的に図１４〜１７を参照
すると、本発明の原理の範囲であるさらにもう１つの変
更例が示されている。ここでも図１４は薄鋼板の出発円
形部品３１４を示している。円形部品３１４は、前述の
ユニット５２，１５２及び２５２に類似した回転式保持
用ユニット３５２に固定されている。前述と同様に、ユ
ニット３５２は２つの回転式の保持部材３５４及び３５
６を有する。保持部材３５４及び３５６は円形部品３１
４と作動関係にあるとき、内部円筒面３６１まで延びる
中央壁係合面３５８及び３６０の内部対と、内部円筒面
３６１から外方へ谷面内にある一対の外周面３６２及び
３６３と、内部円筒面３６１と谷面の間にバックアップ
空間を構成するべく中央壁係合面３５８及び３６０から
外周面３６２及び３６３まで延びる面３６４及び３６６
の外部対を有する。

【００３７】前述と同様に、円形部品３１４は、中央壁
３１２を構成する円形部品の中央部分の外周部を超えて
内部円筒面３６１から略軸方向外方へ延びるように、保
持部材３５４及び３５６の間で作動関係に固定されてい
る。円形部品３１４の環状部分は、肥厚用工具２６８と
同じ要領で初期肥厚用工具３６８を利用することにより
初期中実環状部分３４８の形に肥厚される。その後類似
の要領で第２の肥厚用工具３６９を用いて初期環状部分
３４８を、軸方向フランジ３３０が延び出ている最終中
実環状部分３４９の形に冷間成形する。図示したよう
に、軸方向フランジ３３０は中央壁３１２と一体であ
り、その内周部及びその外端部に沿って保持部材３５６
の面３６６と接触する。環状部分３４９は中央壁３１２
と一体である軸方向フランジ３３０の端部と一体であ
る。ここでも環状部分３４９が薄鋼板の所定の厚みより
大きいものの成形すべき歯の幅よりは小さい幅を有す
る。ここでも環状部分３４９の鋼材は面３６４及び３６
６によって構成されているバックアップ空間を実質的に
充てんしている。同様に、環状部分３４９の外部周囲は
成形すべき歯の頂部直径よりもわずかに大きい。

【００３８】プリフォームが中央壁３１２及び軸方向フ
ランジ３３０を含む環状部分３４９を含めて冷間成形さ
れた後、バックアップ空間から外向きの環状部分３４９
の一部分が一連の歯の形に冷間成形される。歯は、１つ
の相異点を除いて類似の方法でユニット７０及び１７０
と類似の回転式歯成形工具ユニット３７０を用いること
によって成形される。これまで説明した実施態様の全て
において、工具外周部７２又は１７２上の歯状突出部分
の外周部は、外周面６２及び６３、１６２及び１６３又
は２６２及び２６３と係合しているか又はほぼ係合して
いたが、歯成形外周部３７２で歯を成形する際には、外
部先端部の一側面は外周面３６２のみと係合している。
もう一方の側面はフランジ３３０の外周面と係合してい
る。

【００３９】この配置により、歯の側面は前述と同様に
自由成形されることになる。また前述と同様に、バック
アップ空間は一般に充てんされている。フランジ３３０
を具備することによって、歯車は歯車１０と同じ要領で
仕上げられる。

【００４０】このように本発明の目的が完全かつ有効に
達成されることが理解できるであろう。しかしながら前
述の好適実施例は本発明を説明するために示したもので
あり、かかる原理から逸脱することなく変更しうるもの
であるということも理解できるだろう。従って、本発明
は冒頭の特許請求の範囲の精神及び範囲の全ての変更例
を含むものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法に従って作られた一体型のパルス
リングを伴うスタータギヤを一部が実線で一部が破線で
示した斜視図である。

【図２】本発明の原理を実施する上で出発材料を構成す
る薄板金の円形部品の半分の断片的な断面図である。

【図３】薄板金の円形部品が１つの缶の形に冷間成形さ
れている本発明の方法における第１の工程を示す図２に
類似した図である。

【図４】缶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に類似した図である。

【図５】最終的プリフォームが環状部分の肥厚によって
冷間成形されている、本発明の方法における次の工程を
示す、図４に類似した図である。

【図６】プリフォームの肥厚された環状部分が一連の歯
の形に冷間成形されている、本発明の方法における歯成
形工程を示す図５に類似した図である。

【図７】図６に示されている回転式保持用ユニットと回
転式歯成形ユニットの全体を示す断面図である。

【図８】本発明の方法の別の実施例を実行する上での第
一の工程を示す図である。

【図９】図８の実施例の次の工程を示す図である。

【図１０】図８の実施例の更に次の工程を示す図であ
る。

【図１１】本発明の方法さらに別の実施例における第一
の工程を示す図である。

【図１２】図１１の実施例の次の工程を示す図である。

【図１３】図１１の実施例の更に次の工程を示す図であ
る。

【図１４】本発明の方法のさらにもう１つの実施例にお
ける第一の工程を示す図である。

【図１５】図１４の実施例の次の工程を示す図である。

【図１６】図１４の実施例の更に次の工程を示す図であ
る。

【図１７】図１４の実施例の更にその後の工程を示す図
である。

【符号の説明】

１０…スタータギヤ１２，１１２…中央壁１４，１１４，２１４，３１４…薄板金の円形部品１６…一連の歯２０…開口部２４…円形サポート２６…ダイス３０，３３０…フランジ３４…環状凹部３６…中央プランジャ３８…円筒形の外周部４０…環状肩部４２…外部環状プランジャ４６，４８，１４６，１４８，２４６…並列壁部分５０，１５０…壁部分の外部周囲５２，１５２，２５２，３５２…回転式保持ユニット５４，５６，１５４，１５６，２５４，２５６，３５
４，３５６…保持部材５８，６０，１５８，１６０，２５８，２６０，３５
８，３６０…中央壁係合面６２，６３，２６２，２６３，３６２，３６３…外周面６４，６６，１６４，１６６，２６４，２６６，３６
４，３６６…バックアップ面６８，１６８，２６８，３６８…回転式肥厚用工具７０，１７０，３７０…回転式歯成形工具ユニット７４，７６…タイミングベルト滑車８０…可動アイドラ滑車

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の厚みの薄板金の中央壁と、該中央
壁の周囲上の一連の冷間成形された一体型の歯であっ
て、前記中央壁の軸と同心の円筒形の谷面まで半径方向
内方へ前記歯の間で延びる谷部によって構成された歯と
を有し、該一連の冷間成形された一体型の歯が、間隔ど
りされた歯の側面を構成する歯側面構成平面によって規
定された幅を有する、モノブロックの薄板金の歯車の成
形方法において、（１）保持関係にあるとき、前記谷面
に等しいサイズの外部円筒面に対し内方へ間隔どりされ
た内部円筒面まで略半径方向外方へ延びる相対する中央
壁係合面の内部対と、前記内部円筒面において前記相対
する中央壁係合面の内部対から前記外部円筒面まで延び
るバックアップ面の外部対とを提供する回転式保持ユニ
ットであって、前記外部対においては前記内部円筒面と
外部円筒面との間の環の内部にバックアップ空間を構成
するべく前記内部対の間の間隔よりも大きい所定距離だ
け前記外部対が離隔されている回転式保持ユニットと、
（２）回転軸及び該回転軸の周りに環状に延びる歯成形
外周部を有する回転式歯成形工具ユニットとを使用する
方法であって、略均等な横断面形状の外部環状部分と、該外部環状部分
からプリフォーム軸に向かって略半径方向内方へ延びる
前記概して所定の厚みの一体型の薄板金の中央壁とを有
するプリフォームの形に薄板金の円形部品を冷間成形す
る工程であって、前記外部環状部分が（１）前記所定の
厚みよりも大きいものの前記所定距離ほど大きくない幅
と、（２）前記歯成形工具ユニットの歯成形外周部と噛
合するよう前記谷面を超えて延びる外部周囲とを有する
工程と、（１）前記外部環状部分の内部部分が前記バックアップ
空間内にあり、且つ前記外部環状部分の外部部分が前記
バックアップ空間から半径方向外方へ延びた状態で前記
プリフォーム軸を中心にして前記プリフォームが固定さ
れた前記回転式保持用ユニットを回転させ、また（２）
前記プリフォーム軸と前記回転軸とが互いに平行であ
り、回転速度が同期化された状態で所定の回転関係で前
記歯成形工具ユニットを前記回転軸を中心として回転さ
せる工程と、前記プリフォームが固定された回転式保持用ユニットと
前記歯成形工具ユニットとが所定の回転関係にあるとき
に、前記外部環状部分の外部部分の薄板金を前記一連の
歯の形に冷間成形し、且つこれら歯の間の谷部から移動
するまで、歯成形工具ユニットの歯成形外周部を、前記
外部環状部分の外部周囲から内方へ該外部環状部分の外
部部分と連動した金属変形関係で係合させるよう、前記
ユニット間及びこれら軸間で互いに向かって相対運動さ
せる工程であって、前記一連の歯が冷間成形された後前
記バックアップ空間を構成する各外部対の外部範囲に適
合する表面を有するバックアップ部分が歯車に形成され
る工程とを有し、ここで前記一連の歯の周囲は、前記歯成形工具ユニット
の歯成形外周部との転がり接触により冷間成形され、前
記間隔どりされた歯側面構成平面を超えて外方へ配置さ
れた部分を含む一連の歯の側面は、前記外部環状部分の
外部部分を構成する金属の軸方向外方への動きによる表
面接触なく自由に成形されている薄板金の歯車の成形方
法。
【請求項２】前記回転式保持用工具ユニットがさら
に、前記外部円筒面内の前記外部対から軸方向へ反対方
向へ延びる一対の円筒形の外部周囲表面を提供してお
り、前記ユニット間で互いに向かって相対運動して前記
外部環状部分の外部部分と連動した関係で前記歯成形工
具ユニットの歯成形外周部を係合する最終段階で、前記
歯成形外周部は、谷面まで延びる外部先端部であって、
前記回転式保持用ユニットの外部周囲表面と実質的に係
合する外部先端部を有する谷部形成歯状突出部分を有す
る請求項１に記載の成形方法。
【請求項３】前記間隔どりされた歯側面構成平面は、
前記外部円筒面内で離隔された外部対の中を概ね通過し
ており、１つの共通側面に少なくとも沿った前記一連の
歯の側面の自由に成形された部分は、前記１つの共通側
面上の歯の機械加工された側面が前記間隔どりされた歯
側面構成平面のうちの１つを構成する１つの共通平面内
に配置されるように機械加工される請求項２に記載の成
形方法。
【請求項４】前記一連の歯の両側面の自由に成形され
た部分は、前記間隔どりされた歯側面構成平面の両方を
構成する共通平面内で機械加工されている請求項３に記
載の成形方法。
【請求項５】前記プリフォームは、薄板金の円形部品
の中央部分と一体である第２の環状壁部分に対し並列関
係にある第１の環状壁部分を冷間成形することによって
形成され、該並列関係にある２つの環状壁部分が、これ
らの外部周囲で一体的に相互連結され、肥厚していない
プリフォームが形成される請求項２に記載の成形方法。
【請求項６】前記肥厚していないプリフォームは、前
記第１の環状壁部分がバックアップ空間の上に横たわっ
ている状態で前記回転式保持用ユニットに固定されてい
るときに、前記並列関係にある２つの環状壁部分の一体
的に相互連結された外部周囲を半径方向内方へ冷間圧延
し、且つ前記環状壁部分の外部部分と、これら外部部分
の間の相互連結部とを肥厚することによって、肥厚した
最終的なプリフォームの形に冷間成形される請求項５に
記載の成形方法。
【請求項７】前記肥厚していないプリフォームは、薄
板金の円形部品の外部環状部分を該円形部品の中央部分
から軸方向に延びる周囲フランジの形に冷間成形し、該
周囲フランジの一部分を、その残りの部分から一体とし
て外方へ延びる前記並列関係にある２つの環状壁部分の
形に冷間成形することによって形成され、前記中央部分
は前記中央壁を提供し、前記並列関係にある一体として
相互連結された環状壁部分の対は前記環状部分を提供
し、前記周囲フランジの残りの部分はパルスリングを提
供する請求項６に記載の成形方法。
【請求項８】前記所定の回転関係には、方向の逆転を
含む数多くの回転運動を通しての互いに対する反対方向
のかみ合い係合状態での前記ユニットの同時同期回転が
含まれる請求項７に記載の成形方法。
【請求項９】前記薄板金の円形部分は、前記円形部品
の外部環状部を前記環状部分へと肥厚させるのに充分な
程度まで半径方向内方に前記薄板金の円形部品の外部環
状部を冷間圧延することにより、回転式保持用ユニット
に固定されている間に前記プリフォームの形に冷間成形
される請求項２に記載の成形方法。
【請求項１０】前記プリフォームは、前記薄板金の円
形部品の外部環状部をその湾曲した中央部分からまず外
方へ次に下向きに延びている周囲フランジの形に冷間成
形し、かくして略半径方向内側に開放する弧状横断面形
状を提供するように形成されており、該中央部分は前記
中央壁を提供し、前記弧状横断面形状の周囲フランジは
前記環状部分を提供する請求項２に記載の成形方法。
【請求項１１】前記プリフォームは、環が前記内部円
筒面から外方へ延びるように回転式保持用ユニットに前
記薄板金の円形部品を固定し、冷間圧延により初期中実
環状部分の形に環を肥厚させ、次に初期中実環状部分
を、軸方向フランジ部分が延び出ている状態の最終中実
環状部分の形に冷間圧延することによって形成される請
求項１に記載の成形方法。