JP2019523147A - クロスカットを伴う歯車のホーニング方法 - Google Patents
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Abstract
本発明はホーニング処理において歯車に表面構造を形成する方法に関するものであり、少なくとも１つのホーニング工具が歯車に沿って第１の交差軸角度を用いて第１の方向に動かされ、その後、少なくとも１つのホーニング工具が歯車に沿って、第２の交差軸角度を用いて、第１の方向とは反対の第２の方向に動かされ、少なくとも１つのホーニング工具が歯車の表面上で第１の方向に動かされたときに生じる第１の筋目が、少なくとも１つのホーニング工具が歯車の表面上で第２の方向に動かされたときに生じる第２の筋目のそれぞれと所定角度で少なくとも部分的に交差するように、第１の交差軸角度および第２の交差軸角度が選択される。【選択図】図２
Description
本発明は、歯車ホーニング加工により歯車に表面構造を施すための方法に関するものであるとともに、歯車およびホーニングマシンにも関するものである。
歯車は例えば変速機における動作中に、非常に高い圧力および摩擦力によって多大な負荷をかけられる。それぞれの歯車への負荷を低減し、歯の振動をもたらす一様な励振による歯車からの騒音放出を最小化するために、歯車は動作中に潤滑剤、例えばオイルの膜で囲まれることが多い。
歯車の製造の際、その歯は歯車ホーニング法または歯車研削法によって硬仕上げされることが多い。そのため、歯車の歯に形成される表面構造は、摩擦エネルギーまたは騒音ダメージから歯車を確実に保護し、歯車が動かないようにするための、歯車に塗布された潤滑剤の膜にとって最適なものではない。したがって、潤滑剤の膜が最適ではないために、歯車が余計に早く摩耗し、そして余計に高い騒音を発生させる。
特許文献１は、ねじ転造インボリュート歯面加工のための方法および装置を開示しており、ここでは、可変転移体の振り子運動によって加工体上にクロスカット構造が形成される。ここでは球形状の工具が用いられている。
この背景に対して、本方法は、ホーニング加工において歯車に表面構造を形成する方法であって、少なくとも１つのホーニング工具が歯車に沿って第１の軸交差角を用いて第１の方向に動かされ、その後、少なくとも１つのホーニング工具が歯車に沿って、第２の軸交差角を用いて、第１の方向とは反対の第２の方向に動かされ、少なくとも１つのホーニング工具が歯車の表面上で第１の方向に動かされたときに施される第１の筋目が、少なくとも１つのホーニング工具が歯車の表面上で第２の方向に動かされたときに施される第２の筋目のそれぞれと予め定められた角度で少なくとも部分的に交差するように、第１の軸交差角および第２の軸交差角が選択される。
本明細書や従属請求項には具体例が示されている。
提案の方法は、特にクロスカット、つまり複数の筋目が所定の角度で対応する筋目と交差する歯車の表面上の筋目構造を施すために用いられる。第１の筋目のそれぞれの一部分だけが第２の筋目のそれぞれと交差するようになっていてもよい。ただし好ましくは、全ての第１の筋目が少なくとも１つの第２の筋目と交差するようにされる。
歯車の表面上やギアホイールにクロスカットを施すために、本発明によれば、ホーニングリングやホーニングホイールなどのホーニング工具が、第１の軸交差角を用いて歯車に沿って第１の方向に動かされ、そして、ホーニング工具は、第１の方向とは反対の、第２の方向に第２の軸交差角を用いて歯車に沿って動かされる。したがって、本発明によって提供されるホーニング加工においては、歯車に沿ったホーニング工具の移動方向の方向転換が実施される。
さらに、提案の方法によれば、好適には第１の軸交差角と第２の軸交差角とが異なるようにされる。これは、ホーニング工具の移動方向が変化したときに軸交差角が変化することを意味する。そのため例えば、ホーニング工具の第１の方向への移動中に筋目構造を左下から右上へ、そしてホーニング工具の第２の方向への移動中に筋目構造を右下から左上へと施すことができ、第１および第２の方向への移動中に施される筋目構造が交差して、クロスカットが施され、これはそれぞれの歯車の表面上の区画、特にそれぞれの歯車を形成する歯の側面上の区画にわたって施され、これは歯車が高負荷にさらされている場合、例えば変速機内で用いられる場合でも、歯車がオイルなどの潤滑剤の膜を効果的に保持することが予想される。
特に、本発明の方法によって、歯車の歯のそれぞれの歯の側面にクロスカット構造が施されることが提供される。この目的のために、提案の方法の好ましい実施形態によれば、歯車はホーニングマシンに固定され、ホーニングマシンのホーニングリングは歯車の周りに案内され、ホーニングリングは歯車に沿って、まず第１の回転方向に、そして次に第２の回転方向に動く。ホーニングリングに対する歯車の軸交差角を変更するために、歯車はホーニングリングの動きの方向転換の際、すなわち新しい向きにおいて、ホーニングリングに対して再度向き合わせされる。
本発明において軸交差角は、特に、ホーニング工具の中心を通り工具の横軸と直交する軸、例えばホーニング工具の回転軸と、歯車の中心を通り歯車の横軸と直交する軸、例えば歯車の回転軸と、の間の角度であると考えられる。
本発明において、筋目は、例えば円筒へのクロスカット研削で生じるような、歯車の表面に生じる細かな凹凸であると考えられる。
本発明により提供されるホーニング工具をそれぞれの歯車に沿って動かすために、歯車および／またはホーニング工具は移動可能、特に回転中に移動可能である。
本発明により表面構造を形成するために行われる移動方向の変更は、効率的なキネマティクス、すなわち高速の移動シーケンスの実行により、歯車上に表面構造が施されるとよく、これは、高負荷時、例えば変速機において用いられる場合にも歯車上で潤滑剤の膜を保持するのに適している。したがって、本方法は、歯車の歯または歯の側面のそれぞれでオイル濡れが最適になるようにして、その結果、変速機といった関連装置に従来技術を超える効率の向上をもたらす。
本方法の可能な実施形態の一例において、ホーニング加工として歯車ホーニング加工が選択されることが想定される。
歯車の歯がホーニングされる歯車ホーニング加工は、例えば円筒ホーニング加工とは異なり、通常は歯車に沿って半径方向に動くホーニングリングやホーニングホイールのようなラジアル工具が使用され、これは歯車の歯の隙間に噛み合って歯を加工する。
本方法のさらなる可能な実施形態では、ホーニング工具を歯車に沿って移動させるために、電動ホーニングユニットが使用されることが想定される。
例えば、Gleason社の150SPH型機のような電動ホーニングユニットを用いて、歯車に電動ホーニング加工を行うことができる。電動ホーニングユニットのキネマティクスを調節することにより、本方法に係る歯車の機械加工が実施可能である。この目的のために、電動ホーニングユニットは、ホーニングリングを歯車に沿って動かすように、かつ／または歯車をホーニングリングに沿って動かすように構成することができ、歯車やホーニングリングの移動方向に応じて、ホーニングリングと歯車の間のそれぞれの軸交差角が調節される。
本方法のさらなる可能な実施形態では、筋目が、歯車の内歯または外歯に施されることが想定される。
本方法は、内歯車と外歯車の両方に対して歯車のオイル濡れ性を最適化するために表面構造を施すことを可能にする。特に、例えばクロスカットによるオイル濡れに最適化された表面構造を形成するために、歯車のそれぞれの歯面が機械加工されることが想定される。こうして、クロスカットによってオイルなどの潤滑剤が歯車から滑落することを防止する区画が形成される。
さらに、本発明は、歯車のそれぞれの歯が、複数の第１の筋目と複数の第２の筋目とを有する表面構造を備え、複数の第１の筋目が複数の第２の筋目と少なくとも部分的に所定の角度で交差する歯車に関する。
本方法は、本歯車の製造に特に使用される。
本歯車の一実施形態では、特に、複数の第１の筋目と複数の第２の筋目とがクロスカット模様となるように配置されることが行われる。
さらに、本発明は、歯車の電動ホーニング用のホーニングマシンにも関するものであり、このホーニングマシンは、少なくとも１つのホーニング工具と制御ユニットとを備え、制御ユニットは、少なくとも１つのホーニング工具を歯車に沿って第１の方向に動かすように構成され、制御ユニットはさらに、少なくとも１つのホーニング工具を歯車に沿って第１の方向とは反対の第２の方向に動かすように構成され、そして制御ユニットは、歯車と少なくとも１つのホーニング工具との間に、その時点の動きの方向に応じて軸交差角を設定するように構成されており、少なくとも１つのホーニング工具の第１の方向の動きにより歯車の表面上に施された筋目はそれぞれ、少なくとも１つのホーニング工具の第２の方向の動きにより歯車の表面上に施された筋目と少なくとも部分的に、予め定められた角度で交差する。
本ホーニングマシンは特に本方法の実施のために使用される。
さらなる利点および実施形態は、本明細書および添付の図面から明らかになるであろう。
本発明の範囲から逸脱することなく、上述の特徴および以下に説明する特徴を、それぞれ特定の組み合わせだけでなく他の組み合わせでも、あるいは単独でも使用できることを理解されたい。
本発明は、図面において実施形態によって概略的に示されており、図面を参照して概略的かつ詳細に説明される。
図１は、先行技術による方法でホーニングリングを用いて機械加工された歯車の歯１を示す。ここでは、ホーニングリングと歯１との間の軸交差角を維持しながら、歯１に沿ってホーニングリングが一方向に動かされる。これにより、歯１の上側５と下側７に、互いに実質的に平行な筋目３を有する表面構造が歯１に形成される。ここで、上側５の筋目３は下側７の筋目３へと交差することなく接近する。これは、例えばオイルなどの潤滑剤が変速機内での使用のような圧縮力の作用下において通過する流路９が筋目３によって形成されることを意味し、歯１からの流出が発生し得る状態であり、したがって歯は圧力および温度負荷に対して十分に保護されていない。
図２は、本方法の可能な実施形態に係るホーニングリングによって機械加工された歯車の歯２０を示す。ここでは、ホーニングリングは、歯２０に沿って２つの異なる軸交差角で２方向に動かされる。したがって、歯２０上に形成される表面構造は、歯２０の上側２１にも下側２３にも筋目２５と２７を有する。筋目２５は、ホーニングリングの前方運動中に、例えば２０°の第１の軸交差角を用いて施される。一方、筋目２７は、ホーニングリングの後方運動中、すなわちホーニングリングの前方運動とは反対の動きの間に、例えば−２０°の軸交差角を用いて施される。
ホーニングリングの前方運動の間と後方運動の間とで、歯車はそれぞれ反対方向に動く。
筋目２５と筋目２７とが互いに交差して区画２９が形成され、この区画がそれぞれ溝２５と溝２７とによって囲まれていることは注目に値する。その結果、溝２５および溝２７が障壁効果を呈して区画２９内に潤滑剤を保持するので、区画２９内に導入されたオイルなどの潤滑剤は、それぞれの区画２９から脱出するのが困難である。これにより、例えば変速機内などの高負荷下においても歯車の歯２０が潤滑剤によって保護されることが期待される。これは特に、歯車が低摩耗で作動可能であることを意味する。
Claims (9)
- ホーニング加工において歯車に表面構造を形成する方法であって、少なくとも１つのホーニング工具が歯車に沿って第１の軸交差角を用いて第１の方向に動かされ、その後、少なくとも１つのホーニング工具が歯車に沿って、第２の軸交差角を用いて、第１の方向とは反対の第２の方向に動かされ、少なくとも１つのホーニング工具が歯車の表面上で第１の方向に動かされたときに施される第１の筋目が、少なくとも１つのホーニング工具が歯車の表面上で第２の方向に動かされたときに施される第２の筋目のそれぞれと予め定められた角度で少なくとも部分的に交差するように、第１の軸交差角および第２の軸交差角が選択されることを特徴とする方法。
- ホーニング加工として歯車ホーニング加工が選択されることを特徴とする請求項１の方法。
- ホーニング工具が歯車に沿って動かされる際に電動ホーニングユニットが使用されることを特徴とする請求項１または請求項２の方法。
- 少なくとも１つのホーニング工具が、ホーニングリングとして構成されており、歯車に沿って径方向に動かされることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項の方法。
- 歯車にクロスカットが施されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項の方法。
- 筋目が歯車の内歯または外歯に施されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項の方法。
- 歯車のそれぞれの歯が、複数の第１の筋目（２５）と複数の第２の筋目（２７）とを有する表面構造を備えており、前記複数の第１の筋目（２５）が前記複数の第２の筋目（２７）と予め定められた角度で少なくとも部分的に交差することを特徴とする歯車。
- 前記複数の第１の筋目（２５）と前記複数の第２の筋目（２７）とがクロスカット模様となるように配置されていることを特徴とする請求項７の歯車。
- 歯車の電動ホーニング用のホーニングマシンであって、少なくとも１つのホーニング工具と制御ユニットとを備え、制御ユニットは、少なくとも１つのホーニング工具を歯車に沿って第１の方向に動かすように構成され、制御ユニットはさらに、少なくとも１つのホーニング工具を歯車に沿って第１の方向とは反対の第２の方向に動かすように構成され、そして制御ユニットは、歯車と少なくとも１つのホーニング工具との間に、その時点の動きの方向に応じて軸交差角を設定するように構成されており、少なくとも１つのホーニング工具の第１の方向の動きにより歯車の表面上に施された筋目（２５，２７）はそれぞれ、少なくとも１つのホーニング工具の第２の方向の動きにより歯車の表面上に施された筋目（２５，２７）と少なくとも部分的に、予め定められた角度で交差することを特徴とするホーニングマシン。
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