JP2024516799A - 歯形を有するコンポーネントを製作するための方法及びツールデバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、歯形（５）を有するコンポーネント（１０）を製作するための方法に関する。第１のステップにおいて、垂直運動方向（Ｖ）におけるツールデバイス（４）の押圧部（３）の運動の間に押圧力を受けるために、コンポーネントブランク（１）は、ツールデバイス（４）の装着部（２）に挿入され、第２のステップにおいて、歯形（５）は、ジョイントロッド（８）を介して押圧部（３）に結合された回転体（７）を使用して、コンポーネントブランク（１）へと押圧され、押圧部（３）が運動方向（Ｖ）に移動されるときに、回転体（７）は、コンポーネントブランク（１）の方向に押圧され、かつコンポーネントブランク（１）に沿って転動し、それにより、歯形（５）が成形される。加えて、本発明は、コンポーネント（１０）を製作するためのツールデバイス（４）に関する。

Description

本発明は、歯形、好ましくは、ギヤラックを有するコンポーネント／伝達コンポーネントを製作するための方法に関する。コンポーネントは、更に好ましくは、自動車において（例えば、ステアリングギヤにおいて）使用されるステアリングロッドとして構成される。

一般に、機械加工されるコンポーネントが、転動ツールの少なくとも２つの離隔されたコンポーネントの間に保持され、その幾何学的形状に従って成形される、様々な冷間成形方法が既に公知である。この実施例は、西独国特許出願公開第１２３７０５１号明細書、米国特許第７１６２４１号明細書、及び米国特許第２７８２６６３号明細書から公知である。

しかしながら、先行技術から公知である方法の場合、歯付きコンポーネントを製造するために使用されるツールデバイス及び使用される方法は、比較的複雑な様式で実装されることが分かっている。

したがって、本発明の目的は、可能な限り最も単純な手段を使用してコンポーネント上に歯形を製作することである。

これは、請求項１の主題によって本発明に従って達成される。したがって、歯形を有するコンポーネントを製作するための方法であって、第１のステップａ）において、ツールデバイスの押圧部が、垂直運動方向に移動するときに押圧力を受けるために、ツールデバイスの装着部にコンポーネントブランクが挿入され、第２のステップｂ）において、歯形が、ジョイントロッド（コネクティングロッド／コンロッドの意味で）を介して押圧部に結合された回転体を使用して、コンポーネントブランクへと押圧され、回転体が、歯形が成形されるように、運動方向における押圧部の運動の間にコンポーネントブランクの方向に押圧され、かつコンポーネントブランクに沿って転動する、方法が特許請求される。

したがって、本目的は、請求項９の主題による本発明によるツールデバイスによって達成され、特許請求されるツールデバイスは、歯形と、垂直に移動可能な押圧部と、コンポーネントブランクを受容するように調製された装着部と、回転体と、回転体を押圧部に結合するジョイントロッドとを有するコンポーネントを製作するように構成されており、ジョイントロッドは、押圧部が垂直に移動して歯形を成形するときに、回転体がコンポーネントブランクの方向に押圧され、かつコンポーネントブランク／コンポーネントブランクの外周に沿って転動するような方法で、回転体を押圧部に接続している。

歯形のこのような製作は、コンポーネントの仕上げ成形のために必要とされるコンポーネントが可能な限り少ないことを意味する。一方では、これは、ツールデバイスの構造を大幅に単純化し、他方では、製造プロセスが可能な限り効率的に実装される。特に、異なる歯部を実装するために、好ましくは、回転体のみが交換されなければならない。

更なる有利な実施形態は、従属請求項とともに特許請求され、以下により詳細に説明される。

したがって、回転体が（好ましくは、回転体の径方向外側に）歯形のネガ型を直接有する場合も有利である。これは、構造を更に単純化し、歯形は、コンポーネントブランクに対して回転体を直接押圧することによってコンポーネントブランクへと押圧される。

更に、ツールデバイスがプログレッシブツール／プログレッシブプレスとして実装される場合に好都合である。その結果、特に精密な歯形が成形される。

プログレッシブツールが、歯形がいくつかの段階で成形されるように構成される場合、製造効率が向上する。

したがって、歯形が、複数の冷間成形段階で成形され、各冷間成形段階が、ジョイントロッドを介して押圧部に結合されている回転体を有する場合も有利である。これにより、製作効率が更に向上する。

この点に関して、様々な冷間成形段階の回転体が、歯部直径及び／又は歯部深さに関して異なる場合も有利である。

コンポーネントブランクが、例えば、ギヤラックブランクとして細長く、第１のステップにおいて、押圧部の垂直運動方向に対してある角度で（コンポーネントブランクの長手方向軸で）挿入される場合、回転体は、可能な限り少ない摩耗でコンポーネントブランクに沿って転動することができる。

また、コンポーネントブランクが（コンポーネントブランクの長手方向軸に対して）、第１のステップａ）において、水平面に対して２０°～５０°、好ましくは、２５°～３５°、すなわち、約３０°の角度で挿入される場合に有利である。この水平面は、押圧部の垂直運動方向に対して直交している。この結果、回転体は、可能な限り少ない摩耗でジョイントロッド上に受容される。

回転体が、回転体の転動運動でハウジング内に誘導され、ハウジングが、更に好ましくは、装着部を受容するベース部に接続されている場合にも好都合である。これは、回転体の強固な装着部をもたらす。

この点に関して、回転体が、ベアリングシャフトによってジョイントロッドに接続され、かつ／又はハウジング内に（好ましくは、押圧部の垂直運動方向に対してある角度で）誘導される場合も有利である。

回転体が、有利には、ローラとして実装され、回転体の外周の一部だけに歯形のネガ形状を有している場合、回転体は、可能な限り頑丈に支持することができる。

より好ましくは、回転体は、不規則な歯形を成形するように構成されている。

換言すれば、本発明によれば、冷間成形されたギヤラックは、好ましくは、多段ツールで製作され、歯形は、成形ローラ（回転体）の転動によって製作され、プレス（押圧部）の垂直運動は、コネクティングロッド（ジョイントロッド）を介して転動運動に変換される。これにより、ローラによって巻き出されるプロファイルが存在し、その結果、プロファイルは被加工物内へと押圧され、ローラは、あるタイプのコネクティングロッドを介して移動される。

以下において、本発明は、図面を参照してより詳細に説明される。

好ましい例示的な実施形態による、本発明に従って構成及び使用されるツールデバイスの部分的に例解された側面図を示し、ツールデバイスに挿入された回転体、及びこの回転体を垂直に移動可能な押圧部に結合するジョイントロッドが明確に視認可能である。 回転体の領域における図１による機械加工ツールと、回転体を用いて機械加工されるコンポーネントブランクとの詳細な斜視図を示す。 図１によるツールデバイスによって製作されたギヤラックの斜視図を示す。 図１によるツールデバイスを使用して本発明による製作方法を実装するための概略フローチャートを示す。

これらの図は本質的に単なる概略図であり、本発明を理解するためにのみ役立つ。同じ要素には同じ参照記号が付与されている。

図３は、本発明による方法を使用して完全に製造されたギヤラックの形態のコンポーネント１０を示す。コンポーネント１０は、具体的には、ステアリングロッドとして実装され、したがって、好ましくは、自動車のステアリングシステムで使用される。しかしながら、本発明による更なる実施形態では、コンポーネント１０はまた、歯形５を有するように構成された別のコンポーネント１０として、例えば、ギヤホイールとしても実装される。

本実施形態では、完成したコンポーネント１０は、ギヤラックとして、コンポーネント１０の構成に起因して長手方向断面に歯形５を有し、これは、この図３では、ヘリックス状の歯部として示されている。しかしながら、図１及び図２では、歯形５は、直線状の歯部として示されており、原則として、最も多様な歯部／歯形５、好ましくは、不規則な歯形５も、以下に記載する製造方法を使用して実装することができる。

図１及び図２には、本発明による方法を実装するように構成されたツールデバイス４が例解されており、このツールデバイス４によって、図３によるコンポーネント１０を製作することができる。ツールデバイス４は、プログレッシブツール／プログレッシブプレスとして実装される。製作段階が、図１に見ることができる。

図１は、ツールデバイス４が、水平面１２を画定する／この水平面１２内に延在する、ベース部１４を有することを示す。押圧部３は、ベース部１４に対して垂直運動方向Ｖに移動することができる、すなわち、水平面１２に対して直交している。ツールデバイス４が動作しているとき、押圧部３の運動は、歯形５を成形する成形力を生成／伝達する。

押圧部３によって伝達される押圧力を支持するように構成された装着部２は、ベース部１４上に受容されている。装着部２はまた、製作されるコンポーネントブランク１（ここではギヤラックブランクの形態で）が運動方向Ｖに対してある角度でクランプすることができ、また図１のこの位置でクランプ済みであるように構成されている。図１に示すコンポーネントブランク１のクランプ状態では、このコンポーネントブランク１は、その長手方向軸１５に関して水平面１２に対して３０°の角度１１で傾斜してクランプ／挿入されている。

冷間成形によって歯形５を成形するために、歯形５のネガ型６を有するローラの形態の回転体７が設けられている。回転体７は、コネクティングロッドに従って挿入されたジョイントロッド８の一方の端部で回転可能に支持されている。ジョイントロッド８は、回転体７の動きを押圧部３に結合する役割を果たす。したがって、ジョイントロッド８は、回転体７とは反対側の端部が押圧部３に回転可能に取り付けられている。

更に、回転体７は、クランプされたコンポーネントブランク１の長手方向軸１５に沿って移動可能であるように、ツールデバイス４のハウジング９内に誘導される。この点に関して、例えば、図２に見られるように、回転体７はベアリングシャフト１３上に受容されている。このベアリングシャフト１３は、ベアリングシャフト１３の領域が回転体７から突出した状態でハウジング９内に誘導され、ジョイントロッド８にも装着されている。

ジョイントロッド８が２つのアームを備えて構成され、１つのアームが回転体７の各側部でベアリングシャフト１３に装着されている場合に、特に有利であることが証明されている。

したがって、本発明によれば、回転体７は、押圧部３の垂直運動（運動方向Ｖに沿った運動）が、回転体７のネガ型６（ネガプロファイルとも呼ばれる）によるコンポーネントブランク１の上への／コンポーネントブランク１における回転体７の直接押圧をもたらし、ひいては、歯形５が冷間成形によって押圧されるような方法で、ジョイントロッド８を介して押圧部３上に保持される。同時に、回転体７は、押圧部３の運動の間にコンポーネントブランク１に沿って運動方向Ｖに沿って転動する。

本発明による方法は、図４に概略的に例解される。第１のステップａ）において、コンポーネントブランク１は、装着部２内にクランプ／挿入される。続いて、第２のステップｂ）において、歯形５が、既に記載した様式で成形される。したがって、歯形５は、押圧部３をコンポーネントブランク１に向かって移動させ、ひいては、回転体７をコンポーネントブランク１へと押圧することによって成形される。

この文脈において、歯形５は、好ましくは、いくつかの個々の製造段階／冷間成形段階で成形されることが指摘されるべきである。この場合、異なる寸法の回転体７が、好ましくは、いくつかのステーション／冷間成形段階（図１の図面の平面の後方又は前方に位置する）に挿入され、回転体７は、対応するジョイントロッド８を介して押圧部３に接続される。回転体７は、特に、そのネガ型６の歯部直径又は歯部深さが異なる。その結果、第１の部分ステップにおいて、歯形５は、好ましくは、第１の深さで製作され、少なくとも１つの更なる第２のステップにおいて、歯形５は、第２の深さで更に成形／製作される。したがって、最終的に図３によるコンポーネント１０が完成し、ステップｃ）においてツールデバイス４から取り外されるまで、任意の数の冷間成形段階を実装することができる。

１ コンポーネントブランク
２ 装着部
３ 押圧部
４ ツールデバイス
５ 歯形
６ ネガ型
７ 回転体
８ ジョイントロッド
９ ハウジング
１０ コンポーネント
１１ 角度
１２ 水平面
１３ ベアリングシャフト
１４ ベース部
１５ 長手方向軸
Ｖ 垂直運動方向

Claims (10)

1. 歯形（５）を有するコンポーネント（１０）の製作のための方法であって、第１のステップにおいて、ツールデバイス（４）の押圧部（３）が、垂直運動方向（Ｖ）に挿入されるときに押圧力を受けるために、前記ツールデバイス（４）の装着部（２）にコンポーネントブランク（１）が挿入され、第２のステップにおいて、前記歯形（５）が、ジョイントロッド（８）を介して前記押圧部（３）に結合された回転体（７）を使用して、前記コンポーネントブランク（１）へと押圧され、前記回転体（７）が、前記歯形（５）が成形されるように、前記運動方向（Ｖ）における前記押圧部（３）の運動の間に前記コンポーネントブランク（１）の方向（Ｒ）に押圧され、かつ前記コンポーネントブランク（１）に沿って転動する、方法。
2. 前記回転体（７）が、好ましくは外周上に、前記歯形（５）のネガ型（６）を直接有することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記ツールデバイス（４）が、プログレッシブツールとして実装されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記歯形（５）が、いくつかの冷間成形段階で成形され、各冷間成形段階が、ジョイントロッド（８）を介して前記押圧部（３）に結合されている回転体（７）を有することを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。
5. 様々な前記冷間成形段階の前記回転体（７）が、歯部直径及び／又は歯部深さに関して異なることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 前記コンポーネントブランク（１）が、細長く、かつ前記第１のステップにおいて、前記押圧部（３）の前記垂直運動方向（Ｖ）に対してある角度で挿入されることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記第１のステップにおいて、前記コンポーネントブランク（１）が、水平面（１２）に対して２０°～５０°の角度（１１）で挿入されることを特徴とする、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記回転体（７）が、前記回転体（７）の転動運動でハウジング（９）内に誘導されることを特徴とする、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
9. 歯形（５）を有するコンポーネント（１０）を製作するためのツールデバイス（４）であって、垂直方向に移動可能な押圧部（３）と、コンポーネントブランク（１）を受容するように調製された装着部（２）と、回転体（７）と、前記回転体（７）を前記押圧部（３）に結合するジョイントロッド（８）とを有し、前記ジョイントロッド（８）が、前記押圧部（３）が垂直方向に移動して前記歯形（５）を成形するときに、前記回転体（７）が前記コンポーネントブランク（１）の前記方向に押圧され、かつ前記コンポーネントブランク（１）に沿って転動するような方法で、前記回転体（７）を前記押圧部（３）に接続している、ツールデバイス（４）。
10. 前記回転体（７）が、ベアリングシャフト（１３）によって前記ジョイントロッド（８）に接続され、かつ／又は前記ハウジング（９）内に誘導されることを特徴とする、請求項９に記載のツールデバイス（４）。

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