JP2000312940A - ギア部品及びその成形方法 - Google Patents

ギア部品及びその成形方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な外歯強度が確保でき、柔軟性を備えた
最小重量からなるギア部品を提供する。 【解決手段】 流動成形装置内で工作物２が半径方向部
位に固定され、工作物２が回転され、かつ工作物２の板
厚を変化させるために、少なくとも１個のローラーがほ
ぼ半径方向に送られるようなギア部品の成形方法におい
て、前記ローラーは、内側部６に沿って半径方向に移動
して工作物２に材料流れを半径方向に生じさせ、肉厚周
縁部１０を据え込みにより成形するとともに、内側部６
で工作物２の板厚が漸減するような板厚の変化のため
に、半径方向に移動する際に軸線方向にも位置調整する
ようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作物が半径方向
部位で流動成形装置に固定され、該工作物が回転される
とともに、前記工作物の板厚を変化させるために、少な
くとも１個のローラーがほぼ半径方向に送られるギア部
品の成形方法に関する。また、上記方法によって製造さ
れるギア部品に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一様な
板厚の出発工作物から、流動成形によって材料補強部を
有するギア部品を製造する方法は公知である。この種の
方法の目的は、流動成形で簡易な方法により、十分な強
度を有し、最小重量となるギア部品を製造することにあ
る。
【０００３】これらの要求は、自動車のためのスタータ
ーリングギアに適用する場合には、さらに厳しいものと
なる。スターターリングギアは、その性質上、比較的高
いトルクをスターターからエンジンシャフトに常に伝達
しなければならない。スターターの負荷を軽減するため
に、最小重量のスターターリングギアが求められてい
る。
【０００４】そこで、本発明の目的は、特にスターター
リングギア、さらに上述したような要求を満たすのよう
なギア部品およびその成形方法に関する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の、第１の特徴に
よれば、前文にある発明はさらに、ローラーが半径方向
部位に沿って半径方向に移動することで、工作物の材料
流れが半径方向に生じ、所定範囲で前記工作物の板厚が
変化するようにし、この工作物の板厚の変化のために前
記ローラーが半径方向に移動する際に軸方向にも位置調
整されるようにされるものである。この方法において、
一度の工程により、特に前記工作物を通過するローラー
の１パスにおいて、工作物において想定した材料の分配
が果たされる。前記工作物の半径方向部位の外形（輪
郭）は、前記ローラーの半径方向及び軸方向の相対移動
の協働により、前記工作物に関して決定され、変化させ
ることができる。荷重に対応した前記工作物の厚さの増
減により、完成ギア部品のほとんど最適な重量の利用が
実現する。
【０００６】前記ローラーの軸方向の送りが、少なくと
もある程度、連続して行われるという利点を有すること
ができる。このことはギア部品の意図された使用の機能
として有利に働き得る工作物の滑らかな表面輪郭を実現
する。また、前記ローラーの軸方向の送りが、少なくと
もある程度、連続しないで行われる場合にも有効となり
得る。この場合、ギア部品の表面において段状あるいは
他の形状を作ることができ、この結果、最終製品のデザ
インに関して相当程度の柔軟性を有することになる。
【０００７】前記工作物の半径方向の内側部位におい
て、前記板厚を半径方向の内方に向けて漸減させること
が好ましい。このように、円板状ブランクの外縁あるい
はリムはその当初の厚さを確保でき、従ってその材料
は、以後の工程、特に歯付けにおいて有効である。内側
部は予定された十分大きな柔軟性を得ることができ、こ
れは歯車の表面上での摩耗を防止及び騒音を出す構造を
低減するための操作において大変有効となる。
【０００８】ボスの成形は、ローラー及び／またはカウ
ンター治具によってもたらされる。このように、適切な
治具を選択することにより様々な形状のボスが得られ
る。
【０００９】また、ボスの成形に次いで、前記ボスが前
記ローラー手段により切り落としあるいは押し抜きされ
ると、有利になる。これは、後の工作物の工程に関して
大変に有効となり、すなわち、もしボスが邪魔になるよ
うな製造工程が選択されるようになった場合に、特に有
利である。
【００１０】本発明の、第２の特徴によれば、前文にあ
る発明がさらに、前記工作物の半径方向外周縁が、まず
据え込みされ、断面が液滴状に厚肉化され、次いで前記
液滴状の肉厚外縁部が据え込まれて、断面形状がほぼ矩
形に、特にほぼ正方形状に加工されるようにしたことに
ある。
【００１１】本発明の基本的思想は、ほぼ半径方向に延
在する工作物の端部上において、液滴状に据え込まれた
部分の軸方向と半径方向の側方部を結ぶ、少なくとも丸
められた隅角部を成形するのみならず、軸方向に所定の
幅をもつ材料溜まりを成形することにある。後の工程に
おいて、丸められた液滴状端部、すなわち肉厚外縁部
は、軸方向の厚さが十分保持された状態で、わずかに半
径方向に据え込まれる。このことは、この方法工程にお
いて、加工と材料流れとは、ほとんど排他的に横方向
に、特に隅角部において実現する一方、肉厚された液滴
状の中央部分はまったくあるいはほとんど変形が生じな
い。隅角部における強力な加工あるいは成形に応じて、
この部分に高められた材料硬化が生じる。
【００１２】これにより、外縁部が肉厚化された工作物
が作られ、この工作物は第１に高強度の隅角部及び縁部
と、第２にこれより硬化の度合いが低い、靭性のあるコ
ア部分とを有している。このような工作物は、ギア部品
としてふさわしい、高強度の縁端部と、動荷重に対して
適した靭性のあるコア部と摩耗抵抗性のある表面とを有
している。この所定の材料特性に設定されることによ
り、高い安定性と十分小さい重量からなる、従来の金属
加工鋼材によるギア部品の製造が可能となる。
【００１３】円板状ブランクの端の前記ほぼ矩形をなす
外縁部の成形のために、斜面部を成形する半径方向に張
り出した２面の成形用側壁面を有する成形ローラーを使
用することが好ましい。また、その側壁面は、半径方向
に関して１．５〜６°の範囲の傾角を有することが好ま
しい。前記成形ローラーのわずかな傾角により、据え込
み工程後、該ローラーは成形された工作物から容易に取
り除くことができる。
【００１４】本発明は、前記成形ローラーの側壁面のな
す半径方向に関してなす角度が３°となるようにするこ
とで、顕著に有利となる。
【００１５】少なくとも前記１個の成形ローラーが前記
円板ブランク表面に関して軸方向に移動するように送ら
れることが好ましい。これは、中心面に対して非対称な
ギア部品を提供するもので、これは種々の適用において
好適である。
【００１６】成形動作によって斜面部の成形が正確に行
われることが好ましい。このような斜面部の成形は、た
とえば傾斜した側壁を有する成形ローラーを使用するこ
とによって達成できる。後の斜面部の正確な形付けによ
り、たとえば円板ブランク端部の正確な矩形形状が成形
される。
【００１７】前記円板ブランク端部に外歯構造が設けら
れることが好ましい。この場合、歯構造において、動荷
重を作用可能な、高強度端部を備えた歯とすることが好
ましい。
【００１８】本発明によれば、前記外歯構造は、切削加
工によって作られるように、既存の設備に改変を加える
ことも好ましい。このことは、たとえばギア切削具ある
いは同等の孔あけ機を使用しても実現することができ
る。
【００１９】本発明の方法の特に有効な実施例によれ
ば、前記外歯構造は、少なくとも１個の、ギア切削ロー
ラーによる流動成形あるいはクロスローリングレッジに
よるクロスローリングにより作られる。この歯構造の非
切削成形の結果、さらなる材料硬化が生じ、また歯のフ
ランク（側面）についても個々の歯のコア部分に関して
硬化が生じる。この方法で製造された歯車の場合、次工
程としての熱処理なしでも、歯構造のすばらしいトライ
ボロジー的特性が得られる。高強度化された縁部と隅角
部の結果、動作中に、たとえば予期せず歯構造の縁部が
欠けたような場合でも、歯の早期の破損や窪みの発生を
避けることができる。
【００２０】歯構造が複数枚のギア部品を積層して得ら
れ、また後にギア部品に歯構造が作られたような場合に
も有利となり得る。したがって、単一の加工によって同
時に複数のギア部品の加工が可能となる。
【００２１】本発明は、また平らで回転対称形状をな
し、外縁部が断面的に矩形状に十分に肉厚化され、かつ
厚さが半径方向内側部位の板厚が半径方向の内方に向け
て漸減するようなギア部品を有利なものとすることがで
きる。このようなギア部品は、特に本発明による方法を
用いることにより製造でき、従来のギア部品に比べて、
生じる摩耗と騒音の構成に関して、その有利性を示すこ
とができる。板厚の減少により、このギア部品は柔軟と
なり、この結果、ギア部品の歯は、他のギア部品の歯と
注意深い方法により連結することができる。
【００２２】ギア部品は、ボスを有する中央部を有する
ことが好ましい。これにより、緩衝あるいは力の分配の
ために内部領域と外部領域とを有することになる。
【００２３】特に、前記ボス及び／または外縁部に歯構
造を有することが好ましい。これらの標準的な力伝達手
段は、様々な適用において好ましいものである。
【００２４】本発明は、ギア部品に所定の柔軟性を与え
ることにより、ギア部品の動作を通じて摩耗、騒音の減
少を図ることができるという、驚くべき知見に基づくも
のである。本発明のギア部品は、示された方法により簡
易で多様な方法により製造することができ、この結果、
ギア部品の製造及び使用のいずれもにおいて、その優位
性が得られる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細について、好
ましい実施例と添付した図面とにより説明する。図１
は、中央孔４を有する円板ブランク状の工作物２の断面
を示している。この工作物２は、様々な方法、たとえば
中央孔４に螺着されたり、あるいは２個の移動可能な把
持ジョー等によって流動成形装置に固定することができ
る。
【００２６】図２は、以下の第１工程における工作物２
を示している。内側部６は、工作物の中心部に向かって
半径方向に厚さの減少が進行した状態にある。この肉厚
減少部６の厚さの減少は、ボス８の部分まで続く。この
厚さの減少された肉厚減少部６は、工作物２の材料流れ
を半径方向に生じさせるローラーの軸方向及び半径方向
に移動する送りによって形成することができる。この分
離された材料は、流動成形装置のチャックのような、適
切なカウンター治具上において、ボス８の成形のために
使われる。
【００２７】図３は、図２による工作物２に関し、これ
に引き続き行われる付加的な加工工程を示している。こ
こでは前記ボスは、たとえば切り取りあるいは押し抜き
により取り除かれている。これは分離したボスが必要で
あるような、後の製造工程に関して有用となり得る。
【００２８】図２による工作物２が、さらに加工された
状態が図４に示されている。外縁部１０は１個またはそ
れ以上の据え込みローラー手段によってほぼ矩形に厚肉
化されている。周縁部１０の成形は、ローラー成形によ
り、及び／または、たとえばチャックのようなカウンタ
ー治具の据え込み領域によって実現される。一見して明
らかなように、周縁部１０は矩形形状とはわずかに異な
った形状を有している。これは、今回の場合、ローラー
形状に起因するものである。もし、形状を設定するロー
ラーの側壁に、わずか約３°の勾配が設けられていれ
ば、次の据え込み工程において、ローラーを容易に離脱
させることができる。矩形形状と異なる領域１２は次の
加工段階で、切り取り等によって取り除くことができ
る。
【００２９】図５は、図３に示した工作物の次工程の結
果、製造された工作物２の状態を示している。図２と図
４の状態の間での推移においても同様に、ほぼ矩形の外
縁部１０が現に製造されるが、この点は図４を参照する
ことができる。図５による実施例は、以下に説明する別
の工程の観点から特に有効となる。
【００３０】図６は、工作物２、すなわちギア部品の積
層体１４を示している。ギア歯部１６は、既に切削工程
により、前記積層体上に形成されている。この後ろ向き
の配列は、ギア部品における外歯を形成するのに特に有
効な方法のために、ふさわしいものである。この他の方
法により、外歯を形成するには、切削ローラーあるいは
クロスローリングの送りをうまく同期させるようにして
使用して実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における円板ブランク状の出発工作物を
示した部分断面図。
【図２】厚さ漸減部とボスとを有する工作物を示した部
分断面図。
【図３】厚さ漸減部を有する工作物を示した部分断面
図。
【図４】厚さ漸減部と、ボスと、据え込みされた外縁部
とを有する工作物を示した部分断面図。
【図５】厚さ漸減部と据え込みされた外縁部とを有する
工作物を示した部分断面図。
【図６】積層ギア部品を示した部分詳細断面図。
【符号の説明】
２ 工作物 ４ 中央孔 ６ 内側部 ８ ボス １０ 周縁部 １４ 積層体 １６ 歯部

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】流動成形装置内で工作物が半径方向部位に
    固定され、該工作物が回転され、かつ前記工作物の板厚
    を変化させるために、少なくとも１個のローラーがほぼ
    半径方向に送られるようなギア部品の成形方法におい
    て、 前記ローラーは、前記半径方向部位に沿って半径方向に
    移動して前記工作物の材料流れが半径方向に生じ、所定
    範囲で前記工作物の板厚が変化するようにし、この工作
    物の板厚の変化のために、半径方向に移動する際に軸線
    方向にも位置調整されるようにしたことを特徴とするギ
    ア部品の成形方法。
  2. 【請求項２】前記工作物の半径方向の内側部位におい
    て、前記板厚が半径方向の内方に向けて漸減させること
    を特徴とする請求項１に記載のギア部品の成形方法。
  3. 【請求項３】前記前記ローラーの半径方向の移動により
    工作物の材料流れが生じ、前記工作物の中央部にボスが
    成形されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の
    ギア部品の成形方法。
  4. 【請求項４】前記ボスは、前記ローラー及び／またはカ
    ウンター治具によって成形されたことを特徴とする請求
    項３に記載のギア部品の成形方法。
  5. 【請求項５】前記ボスの成形に次いで、前記ボスは前記
    ローラー手段により切り落としあるいは押し抜きされる
    ことを特徴とする請求項３記載のギア部品の成形方法。
  6. 【請求項６】流動成形装置内で工作物が半径方向部位で
    固定され、該工作物が回転され、かつ前記工作物の板厚
    を変化させるために、少なくとも１個のローラーがほぼ
    半径方向に送られるようなギア部品の成形方法におい
    て、 前記工作物の半径方向外周縁は、まず据え込みされ、断
    面が液滴状に厚肉化され、次いで前記液滴状の肉厚縁が
    据え込まれて、断面形状がほぼ矩形に、特にほぼ正方形
    状に加工されるようにしたことを特徴とするギア部品の
    成形方法。
  7. 【請求項７】前記液滴状の肉厚外縁部は、当初ほぼ円形
    あるいは楕円形状断面をなし、明確に設定された軸方向
    幅に成形され、該軸線方向幅が十分に保持された状態で
    半径方向にいくらか据え込まれ、前記外縁部の隅角部が
    形取られ硬化加工されるようにしたことを特徴とする請
    求項６に記載のギア部品の成形方法。
  8. 【請求項８】前記ほぼ矩形をなす外縁部の成形のため
    に、斜面部を成形するための２面の半径方向に張り出し
    た成形用側壁面を有する成形ローラーが使用されたこと
    を特徴とする請求項６記載のギア部品の成形方法。
  9. 【請求項９】前記側壁面は、半径方向に関し、１．５〜
    ６°の範囲の傾角を有し、特に好ましくはほぼ３°程度
    であることを特徴とする請求項８に記載のギア部品の成
    形方法。
  10. 【請求項１０】少なくとも前記１個の成形ローラーが前
    記工作物の中心の半径方向平面に関して軸方向に移動す
    るように送られることを特徴とする請求項８に記載のギ
    ア部品の成形方法。
  11. 【請求項１１】前記成形された斜面部は、成形の結果、
    切り落とされることを特徴とする請求項８に記載のギア
    部品の成形方法。
  12. 【請求項１２】前記外縁部に外歯構造が設けられること
    を特徴とする請求項６に記載のギア部品の成形方法。
  13. 【請求項１３】前記外歯構造は、少なくとも１個の、ギ
    ア切削ローラーによる流動成形あるいはクロスローリン
    グレッジによるクロスローリングにより作られることを
    特徴とする請求項１２に記載のギア部品の成形方法。
  14. 【請求項１４】前記外歯構造は、切削加工により作られ
    ることを特徴とする請求項１２に記載のギア部品の成形
    方法。
  15. 【請求項１５】前記各肉厚外縁部が噛み合うように、複
    数の工作物が一列に並んで配置され、かつ本配置状態に
    ある前記工作物に前記外歯構造が共通するようにして形
    成されたことを特徴とする請求項１２に記載のギア部品
    の成形方法。
  16. 【請求項１６】特に歯構造の外形部が設けられる肉厚部
    と、ほぼ回転対称な形状と半径方向部位とを有する、特
    にスターターギアリングであるギア部品において、 前記肉厚部は、断面形状がほぼ矩形をなし、かつ前記半
    径方向部位の厚さが半径方向の内方に向けて漸減するこ
    とを特徴とするギア部品。
  17. 【請求項１７】中央部にボスを有することを特徴とする
    請求項１６に記載のギア部品。
  18. 【請求項１８】前記肉厚部は歯構造を有することを特徴
    とする請求項１６記載のギア部品。
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