JP2004519644A - 皿形歯車 - Google Patents

Abstract

本発明は歯（１０）と歯溝（１２）とを有する皿形歯車であって、歯（１０）が歯面（１４）を介し、協働するピニオンと係合可能である形式のものから出発している。
本発明によれば歯面（１４）が、ピニオンの最後の係合点のあとで歯底（２０）に向かって基準歯面（２２）に較べて、ピニオンによって描かれた、垂直断面に投影されたトロコイド（２４，２６）に近づけられることが提案されている。

Description

【０００１】
本発明は、特に請求項１の上位概念として記載された皿形歯車から出発している。
【０００２】
従来技術
基本的には、長い耐久時間と騒音の少ない噛合いとを保証する皿形歯車と、これと協働するピニオンとが開発されることが望まれている。
【０００３】
製作に際しては、通常費用のかかる切削製造法の代りに費用の安い非切削法を用いることが有利である。非切削法としては焼結が特に有意義である。
【０００４】
焼結のために使用できるポンチ工具は製作しようとする皿形歯車もしくはピニオンの歯のネガティブな形を有し、有利には電極で製作される。相応する電極は通常は傘歯車歯切り機械で転造法で製作されるか又は数値式の放い法でワイヤ電蝕で製作される。ワイヤ電蝕の場合には歯底の丸味付けは任意の形で可能である。もちろんこの方法では長手方向にバルーン性をもった歯面を形成することはできない。
【０００５】
一般的な転造法、特にフライス削り又は平削りによる転造法では長手方向のバルーン性を有する歯面を製作することはできるが、しかし、歯底の丸味の形成には限界がある。歯溝は長手方向で通常は半径方向内方へもしくは歯のいわゆるかかとからつま先に向かって先細であるので、この方法では１つの歯溝にて適当な歯溝角で互いに向き合って配置された歯面のためにそれぞれ別個の工具を用いた加工が行なわれる。これらの工具は先細になった歯溝の長さに亘って一定のプロフィールを有している。工具もしくは工具の切刃の半径が歯底の丸味を製作するために大きく選択され過ぎると、つま先の領域にて歯溝が過度に切削される。
【０００６】
発明の利点
本発明は歯と歯溝とを有する皿形歯車であって、歯が歯面を介し、協働するピニオンに係合させられる形式のものから出発している。
【０００７】
本発明によれば歯面が、ピニオンの最後の係合点のあとで、歯頭から歯底に向かって、基準歯面に較べて、ピニオンによって描かれた、垂直断面に投影されたトロコイドに近づけられていることが提案されている。これにより、力が歯に作用するてこ腕を短縮でき、破損の危険のある歯の横断面にて大きな半径が達成され、ひいては負荷性が高められかつ寿命が延長される。この場合基準歯面とは皿形歯車のインボリュート歯面に相応する歯面のことである。
【０００８】
皿形歯車が焼結法で製作されると個数の大きい経済的な製作が保証される。
【０００９】
本発明の別の構成によれば歯溝が横断面で見て歯底の領域にて尖った形を成し、特に尖ったアーチの形を成すように構成されることが提案されている。本発明は、焼結プロセスにおいては、従来のプレス過程では、歯においては、総高さが維持されることに基づき歯底の領域におけるよりも著しく低い圧縮比しか達成されないと言う認識から出発している。付加的に、プレスの間、まず圧縮度の高い領域にて、すなわち歯底の領域にて発生する焼結粉の塊が、歯横断面における焼結粉の「後流れ」を妨げる。本発明の解決策では歯底の領域における粉の滞留は少なくともほぼ回避され、歯における焼結粉の有利な後流れと歯底と歯とにおける均一な密度とが達成され、これにより仕事密度が高められかつ寿命が延長されることになる。尖った形を成す歯溝には台形状に構成された歯溝又は半径を有する先端を持つものも含まれるものとする。この場合、先端を形成する頂面は約１／４モジュールまでの幅又は約１／４モジュールまでの半径を有していることができる。
【００１０】
歯面が長手方向のバルーン性をもって形成されていると、高い支持性と騒音のない転動が達成される。
【００１１】
皿形歯車を製造するために使用されたポンチ工具は有利にはほぼ対応するネガティブの形状を有し、ポンチ工具を製作するための電極は皿形歯車にほぼ相応する形を有している。
【００１２】
所望の形を有するポンチ工具を達成するためには、基準ポンチ工具又は基準電極が後加工法で適当に加工調整されることができる。
【００１３】
しかし、特に有利であることはポンチ工具及び特に電極もしくはその歯と歯溝とを軌道制御された総形フライスで製作すること、しかも有利にはＣ軸を有するＣＮＣ制御されたフライス機で製作することである。相応するフライス機は安く入手できかつ広く普及している。従来の方法に較べて歯面及び歯底の形成に関し大きな自由度が得られる。歯頭に向かって尖った形を成し、有利には尖ったアーチの形を成して構成されたフライス歯を有する適当なフライス、特に歯形総形フライスを用いて、本発明にしたがって尖った形を成して構成された歯溝と同時に長手方向にバルーン性をもった歯面を実現することができる。
【００１４】
有利な長手方向のバルーン性はフライスヘッドが、コンベックスに湾曲された歯底を製作するためにコンベックスに湾曲された軌道を移動させられることで簡単に実現される。
【００１５】
ＣＮＣ制御装置によって高いフライス精度と繰返し精度とが達成されるので高精度で歯の付けられたポンチ工具もしくは電極が可能である。さらにＣＮＣフライス機は傘歯車転造フライス機又は傘歯車形削り機に較べて簡単でかつ迅速に調節可能である。
【００１６】
他の利点は以下の図面についての説明に記載してある。図面には本発明の実施例が示されている。図面、説明及び請求項には多数の特徴が組合わされた形で示されている。専門家は特徴を個別に取出し、別の組合せとすることも十分考えられる。
【００１７】
実施例の説明
図１には歯１０と歯溝１２とを有する本発明による皿形歯車の１部が概略図で示されている。この場合、歯１０は歯面１４を介して、協働する図示されていないピニオンに係合可能である。
【００１８】
歯面１４はピニオンの最後の係合点１６の後ろで、歯頭１８から歯底２０に向かって、基準歯面２２に対し、ピニオンが描く、垂直断面に投影されたトロコイド２４，２６に近づけられ、しかも歯溝１２が横断面で見て歯底２０の領域にて尖ったアーチの形を成すように構成されている（図２及び図３）。トロコイド２４は公称歯高を有するピニオンで描かれ、トロコイド２６は公称歯高＋０．１ｍｍで描かれる。歯面１４は最後の係合点１６のあとで歯底２０の方向約１．６ｍｍの半径Ｒ _１ を有しかつ係合点１６の前では歯頭１８から歯底２０に向かってもしくはアクティブな部分領域では有利には直線的に構成されている。歯面１４は図１に誇張して示したように長手方向でバルーン性をもって形成されている。
【００１９】
図２においては、図示された両方の歯１０の一方に強度計算のために２つの３角形６２，６４が記入されている。この場合、３角形６２は本発明による皿形歯車に対応し、３角形６４は基準歯面２２を有する基準皿形歯車に対応している。３角形６２，６４は歯１０のもっとも破壊の危険の大きい個所６６，８８において３０°−接線を形成している辺を有している。本発明による皿形歯車に配属された個所６６は基準皿形歯車に配属された個所６８に対し歯頭１８に近く配置され、これにより、歯１０に作用する垂直力Ｆ_Ｎは個所６８におけるよりも個所６６において小さいてこ腕で作用することができる。さらに本発明による解決策によっては個所６６においては個所６８に較べて有利に大きい半径が達成される。
【００２０】
皿形歯車は焼結法で製作され、その際、まず歯面３２が歯溝３４を制限する歯３０を有するポンチ工具２８で前プレスが行なわれる（図４）。ポンチ工具２８は皿形歯車にほぼ相応するネガティブな形を有している。しかも歯面３２は最後の係合点１６に配属された個所のあと、歯底３６から歯頭３８に向かって基準歯面に対しトロコイドに近づけられている。歯３０は横断面で見て歯頭３８の領域で尖ったアーチの形に構成されている。ポンチ工具２８は有利には皿形歯車よりもわずかに長い歯３０を有している。図示の実施例では図５にて符号７０で示されたポンチ工具２８の輪郭に見られるように０．１ｍｍ長い。ポンチ工具２８は歯頭３８の領域にて約０．２ｍｍの半径Ｒ_２を有している。
【００２１】
プレス工具２９で前プレスしたあとで皿形歯車は後プレスポンチ７２で後プレスされる。後プレスポンチ７２の歯７４は尖った部分なしでもしくは台形頂面７８を有する台形を成して構成されている。この後プレスでさらに密度の均等化と特に有利な組織が達成される。
【００２２】
ポンチ工具２８は歯面４４が歯溝４６を制限する歯４２を有する電極４０で製作される。この電極４０はポンチ工具２８のネガティブな形を有するかもしくは皿形歯車に対応する形を有している（図６と図７）。歯面４４は最後の係合点１６に配属された個所のあとで、歯頭４８から歯底５０に向かって、横断面で見て、基準歯面に較べてトロコイドに近づけられている。歯溝４６は横断面で見て歯溝５０の領域で尖ったアーチの形を成している。
【００２３】
電極４０もしくはその歯４２と歯溝４６は、軌道制御された総形フライスによりフライス加工法で、しかもＣ−軸を有する、ＣＮＣ制御されたフライス機で製作される。この場合には、フライス歯５８がその歯頭に向かって尖って形成されたかもしくは尖ったアーチを成して形成された歯形総形フライス５６が用いられる。フライスヘッド５２もしくは歯形総形フライス５６はコンベックスな湾曲が重畳された、電極４０の歯元円錐に沿った軌道５４の上を電極４０を通って進む。前記湾曲によって歯面の長手方向のバルーン性が生ぜしめられる。この歯元円錐はプロポーショナルな皿形歯車の一般的な歯元円錐に対し、プロポーショナルな歯に較べてかかとにおいてより大きい歯高が与えられかつつま先においてより小さい歯高が与えられるように傾けられている。この傾きによって部分円錐平面において歯溝４６の所望の先細性が達成される。歯溝４６を製作したあとでＣ軸にて割出送りされ、次の歯溝４６がフライス加工される。これは全部の歯４２が製作されるまで行なわれる。
【００２４】
皿形歯車に相応して歯面４４は、アクティブな部分領域に配属された領域においてはまっすぐに構成され、これにより簡単な形式で複数の歯面点の座標と垂線とが算出されかつ座標測定器で、このために特殊な円錐歯車測定技術を必要とすることなく歯を検査することができる。
【００２５】
ピニオンのための電極はさらに有利には転造法で製作される。転造法では使用された工具はほぼ本発明による皿形歯車に相応するかもしくは工具の歯は皿形歯車の歯に相応している。この場合、工具の歯は皿形歯車とピニオンとを有する円錐歯車伝動装置の運転間の皿形歯車の歯の軌道にほぼ相当する軌道の上をピニオンを通って進む。工具の歯の軌道はもちろん歯面方向で、長手方向のバルーン性をもったピニオン面を生ぜしめるためにコンカーブな湾曲を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】
皿形歯車の１部の概略的な平面図。
【図２】
図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大断面図。
【図３】
図２の歯溝の１部を拡大して垂直断面に投影して、ピニオンの描くトロコイドと共に示した図。
【図４】
前プレス過程にある図１の皿形歯車を示す側面図。
【図５】
後プレス過程にある歯溝の拡大部分図。
【図６】
電極を製作する場合の歯形総形フライスを有するフライスヘッドの１部を示した図。
【図７】
図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った断面図。
【符号の説明】
１０ 歯、 １２，１４ 歯面、 １６ 係合点、 １８ 歯頭、 ２０ 歯底、 ２２ 基準歯面、 ２４ トロコイド、 ２６ トロコイド、 ２８ ピンチ工具、 ３２ 歯面、 ３４ 歯溝、 ３６ 歯底、 ３８ 歯頭、 ４０ 電極、 ４２ 歯、 ４４ 歯面、 ４６ 歯溝、 ４８ 歯頭、 ５０ 歯底、 ５２ フライスヘッド、 ５４ 軌道、 ５６ フライス、 ５８ フライス歯、 ６０ 歯頭、 ６２ ３角形、 ６４ ３角形、 ６６ 個所、 ６８ 個所、 ７０ 輪郭、 ７２ 後プレスポンチ、 ７４ 歯、 ７６ 歯頭、 ７８ 台形頂面、 Ｒ_１ 半径、 Ｒ_２ 半径、 Ｆ_Ｎ 垂直力

Claims (16)

1. 歯（１０）と歯溝（１２）とを有する皿形歯車であって、歯（１０）が歯面（１４）を介して、協働するピニオンに係合させられ得る形式のものにおいて、歯面（１４）がピニオンの最後の係合点（１６）のあとで歯頭（１８）から歯底（２０）に向かって、基準歯面に対しピニオンにより描かれた、垂直断面に投影されたトロコイド（２４，２６）に近づけられていることを特徴とする、皿形歯車。
2. 焼結プロセスで製作されている、請求項１記載の皿形歯車。
3. 歯溝（１２）が歯底（２０）の領域にて、横断面で見て、尖った形を成している請求項２記載の皿形歯車。
4. 歯溝（１２）が横断面で見て歯底の領域にて尖ったアーチの形を成している、請求項３記載の皿形歯車。
5. 歯面（１４）が長手方向にバルーン性をもって構成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の皿形歯車。
6. 請求項１から４までのいずれか１項記載の皿形歯車を製作するためのポンチ工具（２８）であって、歯面（３２）で歯溝（３４）を画成している歯（３０）を有している形式のものにおいて、歯面（３２）が最後の係合点（１６）に対応配置された個所あとで、歯底（３６）から歯頭（３８）に向かう方向で基準歯面に対しトロコイドに近づけられていることを特徴とする、ポンチ工具。
7. 歯（３０）が横断面で見て歯頭（３８）の領域で尖った形を成している、請求項６記載のポンチ工具。
8. 歯（３０）が横断面で見て歯頭（３８）の領域で尖ったアーチの形を成している、請求項７記載のポンチ工具。
9. 請求項６から８までのいずれか１項記載のポンチ工具（２８）を製造するための電極（４０）であって、歯面（４４）で歯溝（４６）を画成している形式のものにおいて、歯面（４４）が最後の係合点（１６）に対応配置された個所のあとで歯頭（４８）から歯底（５０）に向かって、横断面で見て、基準歯面に対しトロコイドに近づけられている、電極。
10. 歯溝（４６）が横断面で見て歯底（５０）の領域にて尖った形を成している、請求項９記載の電極。
11. 歯溝（４６）が横断面で見て歯底（５０）の領域で尖ったアーチの形を成している、請求項１０記載の電極。
12. 歯車（４０）、特に請求項９から１１までのいずれか１項記載の電極（４０）を製作するためのフライス加工法において、歯車（４０）の歯（４２）を軌道制御された総形フライス加工で製作する、フライス加工法。
13. ＣＮＣ制御されたフライス機を使用する、請求項１２記載のフライス加工法。
14. フライスヘッド（５２）を、コンベックスに湾曲した歯底（５０）を製作するためのコンベックスに湾曲させられた軌道（５４）の上で移動させる、請求項１２又は１３記載のフライス加工法。
15. 請求項１２から１４までのいずれか１項記載のフライス加工法に用いられるフライス（５６）、特に歯形総形フライスであって、フライス歯（５８）を有している形式のものにおいて、フライス歯（５８）が歯頭（６０）に向かって尖った形を成すように構成されていることを特徴とする、フライス。
16. フライス歯（５８）が尖ったアーチの形を成している、請求項１５記載のフライス。