JP2000516862A - 歯車の成形方法及び該方法により成形された製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 歯車を成形するための方法であって、以下の各ステップを含む：厚さの均一な円形のシートメタルブランクを用意するステップを含み、前記シートメタルブランクの外周部を冷間成形して、（１）成形される歯車の外周を約２％以上超えない外周、（２）成形される歯車の歯丈よりも少なくとも２．０ｍｍ大きい半径方向寸法、及び（３）ブランクの一様な厚さの少なくとも２倍の軸方向寸法、を有する、一様なほぼ長方形の断面を有する厚肉のリムを形成するステップを含み、冷間成形が、断面輪郭の複数の部分を結合させることなく、断面輪郭の中の金属の一体構造の完全性を維持しながら、断面輪郭を有する金属ブランクの所定の周縁部を半径方向の内側に且つ軸方向の外側に段階的に移動させるステップを含み、厚肉化したリムの周縁部にホビング作業によって一連の歯を切削するステップを含む。

Description

【発明の詳細な説明】 歯車の成形方法及び該方法により成形された製品 本発明は、歯車の製造に関し、より詳細には、ほぼ一様な厚さのシートメタル （金属板）の円形のブランクからの歯車の製造に関する。 ここで目的とするタイプの歯車は、自動車で、例えばそれらの車両のモータの ためのスタータアセンブリ等で利用されるタイプである。特に、本願の内容は、 米国特許第5,152,061号、第5,203,223号、第5,237,744号、及び第5,404,640号に おいて開示されたタイプの歯車の製造を意図したものであり、それぞれの開示内 容は本願に参考文献として完全に組み入れられる。 上記の各特許は、ほぼ一様な厚さのシートメタルの円形のブランクから歯車を 製造する方法を開示している。各事例において、方法は本質的に２つの主要ステ ップ、（１）ブランク上に厚肉の外側リムを冷間成形するステップ、及び（２） この厚肉のリムに一連の歯を冷間成形するステップ、を含む。各例において、厚 肉のリムの冷間成形のステップは、複数のステージ又はステップで達成される。 開示された厚み形成ステージ又はステップの多くにおいて、円形シートメタルブ ランクの外周部は、先ずそれ自体を二重にされ、その後、歯の最終冷間成形が達 成された後は重要でなくなる領域内上の厚肉のリムに接合点が生じ得るように、 一体化した厚肉部にまとめられる。 特許第5,404,640号には、歯が全て冷間成形される場合、狭い公差は達成する ことが難しいため、歯の寸法精度が要求される用途では、最終切削ステップは歯 の冷間成形が完了した後に行われることが示されている。開示された方法では、 厚肉のリムの成形後に、最初に成形された一連の歯が歯成形ツールユニットの歯 成形周縁部と転がり接触することによって冷間成形される。この最初に成形され た各歯は、歯先部と、溝部と、歯先部と溝部との間に画定された対向して配置さ れる一対の加工面と、を有する。最終ステップは、その一対の加工面から材料を 除去することによって、一連の一体化した歯を成形するというものである。 最終切削ステップの精度が要求される用途では、最初の歯の冷間成形を省き、 （１）厚肉のリムの冷間成形が本発明の原理に従って達成され、ここで金属ブラ ンクの所定の周縁端部は半径方向の内側に、且つ軸方向の外側に漸次移動する断 面輪郭を有するが、断面輪郭内の金属の一体構造の完全性は、断面輪郭の複数の 部分を結合することなく保持され、且つ（２）金属ブランクの予め定められた周 縁端部が、（ａ）成形されるべき歯車の外周を約２％（２パーセント）以上超え ない外周、（ｂ）成形されるべき歯車の歯丈よりも少なくとも２．０ｍｍ（２ミ リメートル）大きい半径方向寸法、及び（ｃ）ブランクの一様な厚さの少なくと も２倍の軸方向寸法、を有する一様なほぼ長方形の断面形状である厚肉の環状リ ムを成形するために十分な金属量を含む、という条件下で従来のホビング（歯切 り法）手順によって歯を成形することが実行に適し、且つコスト有効性が高いこ とが確認された。 従って、本発明の目的は、一様な厚さの円形シートメタルブランクを提供する ことと、シートメタルブランクの外周部を、（１）形成されるべき歯車の外周を 約２パーセント以上超えない外周、（２）成形されるべき歯車の歯丈よりも少な くとも２．０ｍｍ大きい半径方向寸法、及び（３）ブランクの一様な厚さの少な くとも２倍の軸方向寸法、を有するほぼ長方形の断面形状の厚肉のリムへと冷間 成形することと、その後そのリムを、金属ブランクの予め定められた周縁端部を 半径方向の内側に、且つ軸方向の外側に漸次移動させるが、周縁部の断面輪郭内 の金属の一体構造の完全性を、断面輪郭の複数の部分を結合することなく維持す ることにより冷間成形することと、によって歯車を成形する方法を提供すること である。歯車は次に、ホビング操作により厚肉のリムの周縁に一連の歯を切削す ることにより形成される。 図面において 図１は、部分的に実線で、そして部分的に点線で示された本発明の方法に従っ て構成されるスタータ歯車の斜視図である。 図２は、本発明の原理を実行する際に好ましい出発材料を構成し、部分断面的 にも示される第一の回転保持ユニット内に固定された円形シートメタルの２分の １の部分断面図である。 図３は、図２に示される回転保持ユニット内に固定された円形シートメタルの ２分の１の部分断面図であり、シートメタルの予め定められた周縁端部を半径方 向の内側に、且つ軸方向の外側に漸次移動させる一方で、本発明の方法に従って 断面輪郭の完全性を維持する、冷間成形工程の好ましい方法における第一のステ ップを実行する第一の厚肉化ツールの部分断面図を示す。 図４は、図３に示された図と同様の図であり、第二の厚肉化ツールにより実行 されるシートメタルの厚肉の予め定められた周縁端部の半径方向の内側への僅か な前進、及び明白に非対称な軸方向への移動を示す。 図５は、図４に示された図と同様の図であり、第三の厚肉化ツールの冷間成形 作業により生じる回転保持ユニットの円筒形の外部表面の一部との最初の接触状 態に発展するシートメタルの周縁端部を示す。 図６は、第二の回転保持ユニット内に固定されたシートメタル片の部分断面図 であり、金属の周縁マス（塊体）の一部を軸方向に、且つ半径方向の内側に動か して、第二の回転保持ユニットにより形成された周縁環状空間に移動させる第四 の厚肉化ツールを示しており、その周縁環状空間はシートメタルの外側部分を非 対称に囲み、漸次シートメタルを受け取る。 図７は、図６と同様の図であり、シートメタルの周縁マスを周縁環状空間に更 に移動させる第五の厚肉化ツールを示す。 図８は、図７と同様の図であり、シートメタルの周縁マス上に円筒形の外側表 面を形成する第六の厚肉化ツールを示す。 図９は、ホビング前にトリミングされているシートメタルの冷間成形された周 縁部を示す。 図１０は、複数の歯をそこに成形するためにホビングされているシートメタル の冷間成形された周縁部を示す。 図１１は、本発明の原理を実行する際の、好ましい出発材料を構成する円形シ ートメタルの半分を単独で示す部分断面図である。 そして、図１２、１３、及び１４は、図３から８と同様の図であり、本発明の 方法の他の実施の一形態の実行におけるステップを示す。 図１から１０をここでより詳細に参照すると、図１には歯車が、本発明の原理 に従って構成され全体を１０で示されるスタータ歯車の形で示される。図２から １０は、本発明の方法の実施の一形態に従ってスタータ歯車１０を製造する好ま しい方法における一連のステップを示す。示されるように、スタータ歯車１０は 一様な厚さのシートメタル１４、例えば好ましくは冷間成形が可能なスチール等 の単一の円形部品から製造される。図１に最もよく示されるように、スタータ歯 車１０は、出発材料を形成するシートメタルの予め定められた厚さとほぼ等しい 厚さを有するシートメタルの中央壁１２を含む。図１１は、円形シートメタル１ ４の２分の１を断面で示しており、そのシートメタルの成形は本発明の方法の第 一のステップを構成している。またスタータ歯車１０は、中央壁１２の外周と一 体に形成された厚肉の環状部分を含み、その部分の一部が、そこに複数の歯車の 歯１６を成形するために、好ましくはホビングによって切削される。 図２及び１１をここでより詳細に参照すると、円形のシートメタル片１４が、 スチールの連続シートからの打抜きを含む複数の方法で成形され得る別個のスチ ール片として図に示される。シート材料のロール又は連続ウェブからの円形の出 発材料部品１４の分離は、円形部品１４が後続の処理のために生産される単一の ステップで達成される必要はなく、この方法における一連の複数のステップの一 部として単に過渡的に形成され得ることは理解されるであろう。 図２に示されるように、一様な厚さのシートメタル１４の出発材料の円形部品 は、全体を参照番号１８で示される第一の回転保持ユニット内に固定される。こ の第一の回転保持ユニットは、図２から５に部分断面図で示される２つの同一の 回転保持部材２０を含む。２つの回転保持部材２０は、時には「ブランク」とも 呼ばれるシートメタル１４の出発材料の円形部品よりも直径が小さく、各回転保 持部材２０は、ブランクの両側に対称的に位置する半径方向の外側に面する滑ら かな円筒形表面２２を画定する。第一の回転保持ユニット１８は、冷間成形工程 の最初の３ステップでの冷間成形部材即ちツールの一連の個別回転に関して、シ ートメタル被加工物１４を固定及び回転するために使用される。第一の回転保持 ユニット１８の円筒形表面２２の少なくとも１つは、冷間成形工程の間、被加工 物を暫定形状に形作るために冷間成形部材と協働する。ブランク１４が回転保持 部材２０の間に配置されると、部材２０の外側の環状部分２４は左右対称にそこ から半径方向の外側に延出する。シートメタル１４の円形片の外方向への延出部 分２４は、冷間成形の開始の前に本質的に平面であるリングを円筒形の外側エッ ジ２６と共に画定する。この構造は、図２に部分断面図で示される。ブランク１ ４は、各回転保持部材２０に形成された中央壁と係合する一対の内側表面２８に よって、回転保持部材２０の間に保持される。 本明細書中で被加工物１４とも呼ばれるシートメタル１４は、複数の別個の厚 肉化ツールにより冷間成形され、その外周エッジに徐々に厚みを持たせ、そして シートメタル１４の冷間成形されていない部分に関してリム又はフランジを成形 するために、シートメタルの外周エッジを軸方向、好ましくは主に軸の一方向に 向ける。好ましい実施の形態では、シートメタル１４が第一の回転保持ユニット １８内に固定されている間に、３つの厚肉化ツールが連続的にシートメタルを冷 間成形する。これらの３つの厚肉化ツールはそれぞれ、工程内の別個のステップ で使用され、それらは図３から５に示され、そしてシートメタル１４の外周エッ ジ３０を徐々に半径方向の内側に、且つ軸方向、好ましくは主に軸の一方向に移 動させるように作用するが、軸対称の冷間成形、軸の両方向に軸に非対称のcodf orming、及び軸の一方向への軸方向冷間成形も本発明の範囲内である。好ましい 方法では、冷間成形は軸の両方向に軸に非対称的に実行される。 冷間成形は、図６、７、及び８に示されるように、シートメタル１４を第二の 回転保持ユニット６０に配置した後も続き、３つの連続するステップで第四、第 五、及び第六の厚肉化ツールによりシートメタル１４を冷間成形する。冷間成形 された最終製品１４は、固定保持アセンブリ７２に配置され、そこでトリミング 装置によりトリムされ、最終的に複数の歯１６がシートメタル１４の冷間成形さ れた部分３６に、好ましくはホビング装置３８を用いて当該技術で公知の方法で ホビングすることによって切削される。またブローチ削りも、歯を切削するため に使用することができる。 より詳細には、冷間成形工程は、ブランク１４を回転し、第一の厚肉化ツール ４０をブランクと係合するように移動させることにより開始される。第一の厚肉 化ツール４０は、後続の全ての厚肉化ツールと同様に、シートメタル１４の回転 軸と平行な軸のまわりを回転し、各厚肉化ツールと被加工物１４との回転速度は 同期をとられる。第一の厚肉化ツール４０は、図３に断面が示される形づけられ た側壁４４と共に深い滑らかな環状凹部４２を画定する。この第一のステップは 被加工物１４の周縁エッジ３０を本質的に短くし、拡幅する。好ましい方法は、 マス３０の外側表面４６がそれ自体を折り重ねることなく厚肉化するように形状 を変化させるように、被加工物１４の周縁エッジ上に次第に厚くなるマス３０を 成形することが重要である。もし軸方向に、且つ半径方向の内側に移動している マス３０の外側表面４６の２つの部分が互いに接触すると、継目又は裂目が結果 として生じ得、それらは冷間成形の結果として生じる周縁リム又はフランジ３６ を、ホビング又はブローチ削りを含むあらゆる方法を使用して切削することによ り複数の歯１６を画定するためには不適切な出発材料の構造にするであろう。従 って、図３の厚肉部３０は本質的に半径方向の内側に向かい、被加工物１４の側 面を軸の両方向に外側に僅かに膨らませることは理解されるであろう。 第二の厚肉化ツール４８の効果は、移動している周辺マス３０がより厚くなっ ていること、及び回転保持部材２０の１つに向かって非対称の軸方向移動が開始 したことを示す図４に示されている。第二の厚肉化ツール４８は第一の厚肉化ツ ール４０のものよりも幅が広く、半径方向により狭いＵ型形状の断面を有する環 状加工表面を画定する。図５に示される第三の厚肉化ツール５０は、周縁部が好 ましくは回転保持ユニット１８の回転保持部材２０の内の１つの外側に面した１ つの円筒形表面２２と接触し、部分的に平らになるように厚肉化した周縁部３０ を冷間成形する。図３から５に見られるように、第一の回転保持部材２０は、被 加工物１４の第一の内側環状部５２を第一の回転保持部材の間に保持し、ブラン ク１４の第一の外側周縁端部５４が、最後の厚肉化したリム又はフランジの外周 寸法よりも大きい外周寸法、及び図４から６に示される後続の冷間成形ステップ により成形されるべき厚肉化したリムの内周寸法よりも大きい内周寸法を有する 軸方向に厚肉化した形状を成形するまで、ブランク１４の第一の外側周縁端部５ ４が冷間成形されるように被加工物１４を保持する。この暫定形状に、３つの厚 肉化ツール４０、４６及び４８は、マス３０が回転保持部材２０の側面２２に対 して部分的に平坦化ずるようにマス３０を付勢し、それにより図５に示される軸 方向に厚肉化した暫定形状を形成するようにリムを軸方向に厚肉化するまで、被 加工物１４は冷間成形される。工程の次のステップでは、図３から５に示される 最初の３つの厚肉化ステップで保持部材２０の間に保持された被加工物１４の第 一の環状部分５２がもはや第二の回転保持ユニット６０の保持部材２１の間に位 置せず、従って第四の厚肉化ツール６６、第五の厚肉化ツール６７、及び第六の 厚肉化ツール６８により冷間成形することができるように、被加工物１４が第一 の環状部５２から半径方向の内側に離間される第二の内側環状部６２で拘束され るように、被加工物１４を第二の回転保持ユニット６０に配置する。第二の回転 保持ユニット６０は、被加工物１４の第一の環状部５２に隣接する凹部６４を画 定し、その凹部は被加工物１４の外周が後続の厚肉化ツール６６、６７、及び６ ８により冷間成形される際に、移動しているマス３０を漸次受容する。 これらの３つの厚肉化ツール６６、６７、及び６８がリムを冷間成形する際に 、マス３０の断面輪郭が厚肉化ツール６６、６７、及び６８により半径方向の内 側に、且つ軸方向の外側に漸次移動されると、第一の環状部分５２はマス３０の 一部となる。厚肉化ツール６６、６７、及び６８は、マス３０が第一の環状部分 ５２を中に取り込むように拡大されると、断面輪郭の複数の部分を結合すること なく、断面輪郭内の金属の一体構造の完全性を維持する。 従って、被加工物１４に第４の厚肉化ツール６６を使用する前に、被加工物１ ４の外周部に形成されたマス３０を受容するための環状空間を画定する第２の回 転保持ユニット６０中に、被加工物１４が配置される。第４及び第５の厚肉化ツ ールが、マス３０の外面４６を平滑な連続表面として維持しながらマスを環状空 間６４中に付勢する。図８に示すように、第６の厚肉化ツール６８は本質的に円 筒形の外面７０を画定する。第６の厚肉化ツール６８と環状空間６４は協働して 、図８において被加工物１４の周縁部に、一様なほぼ長方形の断面の本質的に円 筒 形のリム或いはフランジ３６を形成する。６つの段階的な工具４０、４８、５０ 、６６、６７及び６８、並びに第１及び第２の回転保持ユニット１８及び６０を 使用することにより、断面輪郭の複数の部分が結合することなく、断面輪郭の中 の金属の一体構造の完全性を維持しながら、ブランク１４の周縁部は断面輪郭が 半径方向の内側で且つ軸方向の外側に次第に移動することがわかる。冷間成形さ れる金属ブランク１４の所定の周縁部は、一様なほぼ長方形の断面形状を有する 厚肉化した環状リムを形成するのに十分な量の金属を含む。最終的な歯車１０の 歯がホビングによりその中に切削されるため、リム３６の仕上寸法は重要である 。従って、６つの厚肉化ツールを用いて、用意した円形の、厚さの均一なシート メタルブランク１４から冷間成形された厚肉のリム３６の外周が、（１）成形さ れる歯車１０の外周を約２％以上超えない外周、（２）成形される歯車１０の歯 丈よりも少なくとも２．０ｍｍ（２ミリメートル）大きい半径方向寸法、及び（ ３）ブランク１４の厚さの少なくとも２倍の軸方向寸法、を有することが望まし い。厚肉のリム３６の特定の例は、成形される歯車の外周を約１％以上超えない 外周、成形される歯車の歯丈よりも少なくとも２．５ｍｍ大きい半径方向寸法、 及び前記ブランクの均一な厚さの少なくとも４倍の軸方向寸法、を有する。 一様な冷間成形されたリムに歯切を行うのにトップレスホビングを用いた場合 には、冷間形成したリムの周縁寸法の厚肉のリムの外周は成形される歯車の外周 と等しくなる。リムに歯を画定するのにホビングを用いた場合は、一連の歯の山 を形成するホビング作業により形成された複数の切削部分が歯車１０の周縁寸法 を画定する。厚肉のリム３６の側面は、ホビング作業を行う前にリム３６から材 料を除去することによりトリミングすることができる。リム３６を形成する冷間 成形された金属の一体構造の完全性は、６つの厚肉化ツール４０、４８、５０、 ６６、６７及び６８、並びに２つの保持ユニット１８及び６０が協働することに より維持されているため、一連の歯を形成するためにこのような寸法のリムをホ ビンク化てもよい。好適な実施の形態では、これらの寸法を実現するのに用いら れる環状空間６４は、第２の回転保持ユニット６０の２つの保持部材２１の協働 により、図９及び図１０に示すように、環状平面部分６２の両側でリム３６が軸 方向に延出するように画定される。１つの軸方向にのみ進む冷間成形されたマス を受け取るための第２の回転保持部材のうちの１つのみに環状空間６４を画定す る第２の回転保持ユニット６０を提供することは本発明の範囲内にある。 図１０に示すように、次いで被加工物１４を固定保持構造７２中に配置し、ト リミング工具７４を用いてトリミングする。リムのエッジ７８及び被加工物１４ のリム３６の各側面における部分もトリミングしてもよいが、トリミング工具７ ４は周縁部リム３６の外方向に面した円筒形表面７６をトリミングすることが好 ましい。トリミング工程はリム又はフランジ３６に複数の歯１６を切削するのに 用いる方法によって変わる。トリミングが終了すると、周縁部リム３６を切削し 、複数の溝、或いは複数の山と溝を画定し、リム上に複数の歯１６を形成する。 ホビングは歯１６を切削する方法として好適であり、好適なトップレスホビング 、及び通常のホビングのいずれかを用いることができる。ホビング工程はハース モジュール（Hurth Modul）ホブ盤型式番号ＷＦ３００により行うことが好まし い。トップレスホビング手順は被加工物１４の周縁部リムに溝のみを切削する。 一方通常のホビングでは山及び溝の両方を切削する。 リム３６に複数の歯１６が切削されると、その歯車構造１０の用途に合わせて 歯１６を硬化させることが望ましい。上記の手順に従って製造したスタータ歯車 １０の場合には、最終的な形状が少なくとも一連の歯１６の領域において熱処理 を施したものであることが望ましい。好適には、熱処理は８５０℃〜９００℃の 温度まで誘導加熱することにより行い、次いで、熱処理した箇所の温度をほぼ室 温にまで水中で冷却する。運転中の歯のうず形表面に沿って加えられる大きな負 荷のために、熱処理はスタータ歯車の場合に望ましいと考えられる。タイミング ベルトプーリ及びパルスリングなどの他の歯車の形成においては、一体形成され たパルスリングに一連の歯を備えることは省略してもよく、又熱処理も同様に省 略可能である。更に、図１に最もよく示されているように、中央壁１２は番号８ ０で示されるように中心方向に開口部を有する。この開口工程は一連の歯１６を 切削した後に行うことのできる冷間成形工程であるが、その前に行うことが好ま しい。 図１１乃至図１４を参照すると、本発明の原理の範囲内で他の変更例が示され ている。図１１はスチールのシートメタルの出発材料円形部品１４を図示してい る。円形部品１４は前述したユニット１８と同様の回転保持ユニット８２で固定 されている。ユニット８２は２つの回転保持部材８４及び８６を含む。保持部材 ８４及び８６は被加工物１４と動作上の関係にあるとき、一対の外周表面９２及 び９４に向かって延出する内側の一対の中央壁係合表面８８及び９０を含む。 円形の被加工物１４は、外周表面９２及び９４の面から、中央壁８６を構成す る円形部品１４の中央部の外周を越えて、ほぼ軸方向の外側に延出するように保 持部材８４と８６との間に動作上関係して固定される。円形部品１４の環状部分 は厚肉化ツール９０を用いて、中実の環状部分９８に厚肉化される。 回転式厚肉化ツール１００を回転保持ユニット８２の回転と関連して前進させ ることにより、円形部品１４の外側環状部分は中実の環状部分９８に厚肉化され る。環状部分９８は、成形される歯の幅と等しいか又はそれよりも僅かに大きい 幅を有し、又成形される歯の高さよりも大きい高さ即ち半径方向の広さを有する 。 図１３は、図１４に示すような厚肉部分９８の一連の歯１０２を加工する工程 に先だって、厚肉部分９８の周縁部及び側面部を加工する、本発明に従った変更 例を示している。側面を予備加工することは、ホビング工程又はブローチ削り工 程が各々別に行われるのではなく、互いに隣接して取り付けられた多数の事前成 形品に事前成形される場合において特に望ましい。 以上により、本発明の目的が完全に且つ効率的に達成されたことがわかるであ ろう。但し、前述した好適な特定の実施の形態は本発明の目的のために示され記 載されたものであり、本発明の原理を逸脱せずに変更することが可能であること を理解されたい。従って、本発明は以下の請求の範囲の精神及び範囲に包含され る全ての変更態様を包含する。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年９月２日（１９９８．９．２） 【補正内容】 明細書 歯車の成形方法及び該方法により成形された製品 本発明は、歯車の製造に関し、より詳細には、ほぼ一様な厚さのシートメタル （金属板）の円形のブランクからの歯車の製造に関する。 ここで目的とするタイプの歯車は、自動車で、例えばそれらの車両のモータの ためのスタータアセンブリ等で利用されるタイプである。特に、本願の内容は、 米国特許第5,152,061号、第5,203,223号、第5,237,744号、及び第5,404,640号、 そしてＥＰ 0493792において開示されたタイプの歯車の製造を意図したものであ る。 上記の各特許は、ほぼ一様な厚さのシートメタルの円形のブランクから歯車を 製造する方法を開示している。各事例において、方法は本質的に２つの主要ステ ップ、（１）ブランク上に厚肉の外側リムを冷間成形するステップ、及び（２） この厚肉のリムに一連の歯を冷間成形するステップ、を含む。各例において、厚 肉のリムの冷間成形のステップは、複数のステージ又はステップで達成される。 開示された厚み形成ステージ又はステップの多くにおいて、円形シートメタルブ ランクの外周部は、先ずそれ自体を二重にされ、その後、歯の最終冷間成形が達 成された後は重要でなくなる領域内上の厚肉のリムに接合点が生じ得るように、 一体化した厚肉部にまとめられる。 特許第5,404,640号には、歯が全て冷間成形される場合、狭い公差は達成する ことが難しいため、歯の寸法精度が要求される用途では、最終切削ステップは歯 の冷間成形が完了した後に行われることが示されている。 本明細書中で被加工物１４とも呼ばれるシートメタル１４は、複数の別個の厚 肉化ツールにより冷間成形され、その外周エッジに徐々に厚みを持たせ、そして シートメタル１４の冷間成形されていない部分に関してリム又はフランジを成形 するために、シートメタルの外周エッジを軸方向、好ましくは主に軸の一方向に 向ける。好ましい実施の形態では、シートメタル１４が第一の回転保持ユニット １８内に固定されている間に、３つの厚肉化ツールが連続的にシートメタルを冷 間成形する。これらの３つの厚肉化ツールはそれぞれ、工程内の別個のステップ で使用され、それらは図３から５に示され、そしてシートメタル１４の外周エッ ジ３０を徐々に半径方向の内側に、且つ軸方向、好ましくは主に軸の一方向に移 動させるように作用するが、軸対称の冷間成形、軸の両方向に軸に非対称の冷間 成形、及び軸の一方向への軸方向冷間成形も本発明の範囲内である。好ましい方 法では、冷間成形は軸の両方向に軸に非対称的に実行される。 冷間成形は、図６、７、及び８に示されるように、シートメタル１４を第二の 回転保持ユニット６０に配置した後も続き、３つの連続するステップで第四、第 五、及び第六の厚肉化ツールによりシートメタル１４を冷間成形する。冷間成形 された最終製品１４は、固定保持アセンブリ７２に配置され、そこでトリミング 装置によりトリムされ、最終的に複数の歯１６がシートメタル１４の冷間成形さ れた部分３６に、好ましくはホビング装置３８を用いて当該技術で公知の方法で ホビングすることによって切削される。またブローチ削りも、歯を切削するため に使用することができる。 より詳細には、冷間成形工程は、ブランク１４を回転し、第一の厚肉化ツール ４０をブランクと係合するように移動させることにより開始される。第一の厚肉 化ツール４０は、後続の全ての厚肉化ツールと同様に、シートメタル１４の回転 軸と平行な軸のまわりを回転し、各厚肉化ツールと被加工物１４との回転速度は 同期をとられる。 図３から５に見られるように、第一の回転保持部材２０は、被加工物１４の第一 の内側環状部５２を第一の回転保持部材の間に保持し、ブランク１４の第一の外 側周縁端部５４が、最後の厚肉化したリム又はフランジの外周寸法よりも大きい 外周寸法、及び図４から６に示される後続の冷間成形ステップにより成形される べき厚肉化したリムの内周寸法よりも大きい内周寸法を有する軸方向に厚肉化し た形状を成形するまで、ブランク１４の第一の外側周縁端部５４が冷間成形され るように被加工物１４を保持する。この暫定形状に、３つの厚肉化ツール４０、 ４８及び５０は、マス３０が回転保持部材２０の側面２２に対して部分的に平坦 化するようにマス３０を付勢し、それにより図５に示される軸方向に厚肉化した 暫定形状を形成するようにリムを軸方向に厚肉化するまで、被加工物１４は冷間 成形される。工程の次のステップでは、図３から５に示される最初の３つの厚肉 化ステップで保持部材２０の間に保持された被加工物１４の第一の環状部分５２ がもはや第二の回転保持ユニット６０の保持部材２１の間に位置せず、従って第 四の厚肉化ツール６６、第五の厚肉化ツール６７、及び第六の厚肉化ツール６８ により冷間成形することができるように、被加工物１４が第一の環状部５２から 半径方向の内側に離間される第二の内側環状部６２で拘束されるように、被加工 物１４を第二の回転保持ユニット６０に配置する。第二の回転保持ユニット６０ は、被加工物１４の第一の環状部５２に隣接する凹部６４を画定し、その凹部は 被加工物１４の外周が後続の厚肉化ツール６６、６７、及び６８により冷間成形 される際に、移動しているマス３０を漸次受容する。 これらの３つの厚肉化ツール６６、６７、及び６８がリムを冷間成形する際に 、マス３０の断面輪郭が厚肉化ツール６６、６７、及び６８により半径方向の内 側に、且つ軸方向の外側に漸次移動されると、第一の環状部分５２はマス３０の 一部となる。厚肉化ツー-ル６６、６７、及び６８は、マス３０が第一の環状部 分５２を中に取り込むように拡大されると、断面輪郭の複数の部分を結合するこ となく、断面輪郭内の金属の一体構造の完全性を維持する。 請求の範囲 １． 歯車を成形するための方法であって、以下の各ステップを含む： 均一な厚さの円形のシートメタルブランクを用意するステップを含み、 前記シートメタルブランクの外周部を冷間成形して、（１）成形される歯車の 外周を約２％以上超えない外周、（２）成形される歯車の歯丈よりも少なくとも ２．０ｍｍ大きい半径方向寸法、及び（３）ブランクの均一な厚さの少なくとも ２倍の軸方向寸法、を有する、一様なほぼ長方形の断面形状を有する厚肉化した リムを形成するステップを含み、 前記冷間成形が、断面輪郭の複数の部分を結合させることなく、断面輪郭の中 の金属の一体構造の完全性を維持しながら、断面輪郭を有する金属ブランクの所 定の周縁部を半径方向の内側に且つ軸方向の外側に段階的に移動させるステップ を含み、 前記厚肉のリムの周縁部にホビング作業によって一連の歯を切削するステップ を含む、 歯車の成形方法。 ２． 前記厚肉化したリムの冷間成形が、前記ブランクを前記第１の外周部を画 定する第１の内側環状部分に沿って制限しながら、第１の外周部の周縁をほぼ半 径方向の内側に段階的に圧迫して、最終的な厚肉のリムの外側周縁寸法よりも大 きい外側周縁寸法、及び厚肉のリムの内側周縁寸法よりも大きい内側周縁寸法を 有する、暫定的な軸方向に厚肉の形状を形成し、その後、前記ブランクを前記内 側環状部分から半径方向の内側に離間した第２の内側環状部分に沿って制限しな がら、暫定的な軸方向に厚肉化した形状をほぼ半径方向の内側に段階的に圧迫し 、前記厚肉のリムを形成することを含む、請求項１に記載の歯車の成形方法。 ３． 歯車を成形するための方法であって、以下の各ステップを含む： 均一な厚さの円形のシートメタルブランクを用意するステップを含み、 前記シートメタルブランクの外周部を冷間成形して、（１）成形される歯車の 外周を約２％以上超えない外周、（２）成形される歯車の歯丈よりも少なくとも ２．０ｍｍ大きい半径方向寸法、及び（３）前記ブランクの均一な厚さの少なく とも２倍の軸方向寸法、を有する、一様なほぼ長方形の断面を有する厚肉のリム を形成するステップを含み、 前記冷間成形が、 断面輪郭の複数の部分を結合させることなく、断面輪郭の中の金属の一体構造 の完全性を維持しながら、断面輪郭を有する金属ブランクの所定の周縁部を半径 方向の内側に且つ軸方向の外側に段階的に移動させるステップを含み、 前記ブランクを第１の外周部を画定する第１の内側環状部分に沿って制限しな がら、第１の外周部の周縁をほぼ半径方向の内側に段階的に圧迫して、最終的な 厚肉のリムの外側周縁寸法よりも大きい外側周縁寸法、及び厚肉のリムの内側周 縁寸法よりも大きい内側周縁寸法を有する、暫定的な軸方向に厚肉の形状を形成 し、その後、前記ブランクを前記内側環状部分から半径方向の内側に離間した第 ２の内側環状部分に沿って制限しながら、暫定的な軸方向に厚肉の形状をほぼ半 径方向の内側に段階的に圧迫して前記厚肉のリムを形成するために異なる形状の ３つの硬質表面を順次当てるステップを含み、 厚肉のリムの外周部にホビング作業によって一連の歯を切削するステップを含 む、 歯車の成形方法。 ４． 前記暫定的な形状の段階的な圧迫が、形状の異なる３つの硬質表面に順次 当てることにより達成される、請求項１乃至３に記載の歯車の成形方法。 ５． 前記厚肉のリムの外周部が、成形される歯車の外周を１％以上超えない、 請求項１乃至３に記載の歯車の成形方法。 ６． 前記厚肉のリムの半径方向寸法が成形される歯車の歯丈よりも少なくとも ２．５ｍｍ大きい、請求項１乃至３に記載の歯車の成形方法。 ７． 前記厚肉のリムの軸方向寸法が、前記ブランクの均一な厚さの少なくとも ４倍である、請求項７に記載の歯車の成形方法。 ８． 前記厚肉のリムの半径方向寸法が成形される歯車の歯丈よりも少なくとも ２．５ｍｍ大きい、請求項１乃至３に記載の歯車の成形方法。 ９． 前記厚肉のリムの軸方向寸法が、前記ブランクの均一な厚さの少なくとも ４倍である、請求項８に記載の歯車の成形方法。 １０． 前記厚肉のリムの軸方向寸法が、前記ブランクの均一な厚さの少なくと も４倍である、請求項１乃至３に記載の歯車の成形方法。 １１． 前記厚肉のリムの周囲が成形される歯車の周囲と等しく、前記ホビング 作業がトップレスホビング作業である、請求項１乃至３に記載の歯車の成形方法 。 １２． 前記ホビング作業が、歯車の外周寸法を画定する一連の歯の歯先を形成 する、請求項１乃至３に記載の歯車の成形方法。 １３． ホビング作業に先だって材料を除去することにより厚肉のリムの側面を トリミングする、請求項１乃至３に記載の歯車の成形方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｈ 55/02 Ｆ１６Ｈ 55/02 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ， ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 歯車を成形するための方法であって、以下の各ステップを含む： 均一な厚さの円形のシートメタルブランクを用意するステップを含み、 前記シートメタルブランクの外周部を冷間成形して、（１）成形される歯車の 外周を約２％以上超えない外周、（２）成形される歯車の歯丈よりも少なくとも ２．０ｍｍ大きい半径方向寸法、及び（３）ブランクの一様な厚さの少なくとも ２倍の軸方向寸法、を有する、一様なほぼ長方形の断面を有する厚肉のリムを形 成するステップを含み、 前記冷間成形が、断面輪郭の複数の部分を結合させることなく、断面輪郭の中 の金属の一体構造の完全性を維持しながら、断面輪郭を有する金属ブランクの所 定の周縁部を半径方向の内側に且つ軸方向の外側に段階的に移動させるステップ を含み、 厚肉化したリムの周縁部にホビング作業によって一連の歯を切削するステップ を含む、 歯車の成形方法。 ２． 前記厚肉化したリムの冷間成形が、前記ブランクを第１の外側周縁部を画 定する第１の内側環状部分に沿って制限しながら、前記第１の外周部の周囲をほ ぼ半径方向の外側に段階的に圧迫して、最終的な厚肉のリムの外側周縁寸法より も大きい外側周縁寸法、及び厚肉のリムの内側周縁寸法よりも大きい内側周縁寸 法を有する、暫定的な軸方向に厚肉化した形状を形成し、その後、前記ブランク を前記第１の内側環状部分から半径方向の内側に離間された第２の内側環状部分 に沿って制限しながら、暫定的な軸方向に厚肉の形状の周縁部をほぼ半径方向の 内側に段階的に圧迫して前記厚肉のリムを形成することを更に含む、請求項１に 記載の歯車の成形方法。 ３． 第１の外周部の段階的な圧迫が、形状の異なる３つの連続した硬質表面を 使用することにより達成される、請求項２に記載の歯車の成形方法。 ４． 暫定的な形状の段階的な圧迫が、形状の異なる３つの連続した硬質表面を 用いることにより達成される、請求項３に記載の歯車の成形方法。 ５． 暫定的な形状の段階的な圧迫が、形状の異なる３つの連続した硬質表面を 用いることにより達成される、請求項２に記載の歯車の成形方法。 ６． 厚肉化したリムの外周部が、成形される歯車の外周を１％以上超えない、 請求項１に記載の歯車の成形方法。 ７． 厚肉化したリムの半径方向寸法が成形される歯車の歯丈よりも少なくとも ２．５ｍｍ大きい、請求項６に記載の歯車の成形方法。 ８． 厚肉化したリムの軸方向寸法が、前記ブランクの均一な厚さの少なくとも ４倍である、請求項７に記載の歯車の成形方法。 ９． 厚肉化したリムの半径方向寸法が成形される歯車の歯丈よりも少なくとも ２．５ｍｍ大きい、請求項１に記載の歯車の成形方法。 １０． 厚肉化したリムの軸方向寸法が、前記ブランクの均一な厚さの少なくと も４倍である、請求項９に記載の歯車の成形方法。 １１． 厚肉化したリムの軸方向寸法が、前記ブランクの均一な厚さの少なくと も４倍である、請求項１に記載の歯車の成形方法。 １２． 前記厚肉化したリムの周囲が成形される歯車の周囲と等しく、前記ホビ ング作業がトップレスホビング作業である、請求項１に記載の歯車の成形方法。 １３． 前記ホビング作業が、歯車の外周寸法を画定する一連の歯の山を形成す る、請求項１に記載の歯車の成形方法。 １４． ホビング作業に先だって材料を除去することにより厚肉化したリムの側 面をトリミングする、請求項１に記載の歯車の成形方法。