JP5951947B2 - 複数の歯を具備する機械コンポーネントのブランク、および、機械コンポーネントの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の歯を具備する機械コンポーネントのブランク（独語：Ｒｏｈｌｉｎｇ、英語：ｂｌａｎｋ、未完成金属品または未加工鍛造品または未加工鋳造品または未刻片）に関しており、そのブランクは、複数の歯の外側面の端部領域を構成するように提供された表面を有する。
さらに、本発明は、当該ブランクに対応する機械コンポーネントを製造する方法に関する。その機械コンポーネントは、特に、歯車であり得る。

複数の歯を具備する機械コンポーネントを製造する目的のためには、知られているように、まず、その機械コンポーネントのブランクを製造し、その後、ミリング（平削り）加工（処理）またはグラインディング（研磨）操作（処理）によって、複数の歯を得る。この場合には、一般に、ミリング処理またはグラインディング処理が、複数の歯の外側面の端部領域に形成される、バリ・ストランド（ｂｕｒｒ ｓｔｒａｎｄ）、または、鋭角化される遷移部を形成する原因になるという問題があり、形成されたバリ・ストランドは、さらなる処理により除去されなければならない。

図１０は、この例を図解している。ここに示されているのは、クラウン歯車の形態において、対応する機械コンポーネントである。２つの円でマークされた位置では、一例として、バリ（独語：Ｇｒａｔｂｉｌｄｕｎｇ、英語：ｂｕｒｒｉｎｇ）が、目立て（または、歯きり、または、かみあい、または、ツーシング、独語；Ｖｅｒｚａｈｎｕｎｇ、英語：ｔｏｏｔｈｉｎｇ）のミリング処理の結果として生じる。一般に、そのようなバリが形成されることは、それぞれのミリング・ツールまたはグラインディング・ツールの出口位置または出口表面の場合において、特に、断言される。それにより、形成されたバリ・ストランドは、その後、除去されなければならない。先行技術によれば、この除去は、バリ取り、または、チャンファリング（面取り）によって、達成される。

２つの平歯車が、図１１に示されており、そこでは、そのようなバリ４０、または、バリ・ストランドが、左側に示された平歯車の場合に、視認可能である。右側に示されている平歯車については、チャンファ（面取り）面４２が観察でき、そのチャンファ面は、材料の除去によって製造される。

本発明は、機械コンポーネントをより容易に製造可能にするため、機械コンポーネントに対応するブランクを特定する対象物、および、機械コンポーネントの製造方法に基づいている。

その目的は、独立請求項で述べられた主題による本発明に従って、実現される。本発明の特定の実施態様は、従属請求項において特定される。

本発明によれば、複数の歯を具備する機械コンポーネントのブランクが提供され、そのブランクは、複数の歯の外側面の端部領域を構成するように提供される表面を有する。そのブランクは、凹み（窪み、または、へこみ、独語；Ｅｉｎｂｕｃｈｔｕｎｇｅｎ、英語：ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）を有し、当該凹みは、好ましくは、成形加工またはプレス加工によって実現され、当該凹みの境界が、その表面のエッジ領域を構成する。当該凹みは、当該凹みが形成される部分の材料の除去によって製造される。

完成品の機械コンポーネントを実現する目的のためのブランクの変形態様において、複数の歯は、凹みの表面領域が、複数の歯についての歯の側面のチャンファを構成する方法で、実現される。さらなる操作において除去されなければならない、バリ・ストランドの形成は、それゆえ、回避される。チャンファ、または、チャンファ面は、表面構成の精度に関して、複数の歯、または、それらの歯の側面のような厳しい要件に制約されない。利益的には、製造に関して、凹みは、ブランクの製造の一部、特に、対応する鍛造プロセスの一部として製造される。特に、凹みは、成形操作（処理）またはプレス操作（処理）、または、当該部の材料の除去によって製造される。さらに、当該ブランクのデザイン（設計）は、比較的少ないが、材料を節約することを可能にする。

好ましくは、ブランクの表面は、円筒型の表面、または、円錐状の表面、または、平坦な表面を規定する。歯車、または、歯状のラックの形をした機械コンポーネントは、それによって、特に容易に、当該ブランクから作られる。

さらに利益的には、複数の凹みは、均一な方法で実現されて配置される。このことは、当該ブランクから製造される機械コンポーネントが、運動するギア（独語：Ｌａｕｆｖｅｒｚａｈｎｕｎｇ）の目立てを有するとき、特に有利である。

好ましくは、ブランクの表面のエッジ領域は、それぞれ、Ｕ字型、または、Ｖ字型を有する。Ｕ字型またはＶ字型の２つの縁のそれぞれは歯の側面のチャンファ面のエッジ領域としての機能を果たす。

好ましくは、ブランクは、上記第１表面に加えて、前記複数の歯（４）の歯の側面（１８）を実現するために、少なくとも部分的に除去可能に提供された、さらなる第２表面（２４）を付加的に有し、前記複数の第１凹み（１２）の前記境界（１４）が、それぞれ、前記さらなる第２表面（２４）の第２エッジ領域（２６）の形で、前記さらなる第２エッジ領域（２６）を構成する。

凹みの一つのセンタを通り、表面に関して垂直に見られる断面において、一方ではエッジ領域で互いに隣接する一の凹みの端部領域と、他方で、その表面とによって含まれる角度は、１００°と１７０°との間、好ましくは、１１５°と１５５°との間、特に好ましくは、１３０°と１４０°との間である。結果として、凹みは、対応する歯の側面のためのチャンファの形成に、特に好適に適応される。

好ましくは、複数の歯は、走行するギアの目立ての複数の歯である。機械コンポーネントは、歯車、または、ノコギリ歯状のラックである。たとえば、機械コンポーネントは、平歯車、または、クラウン歯車、または、かさ歯車である。

ブランクが、環状のブランクであるときには、凹みは、好ましくは、環状のブランクの内側および／または外側に作られる。

本発明のさらなる観点によれば、製造方法が、複数の歯を有する機械コンポーネントを製造するために提供される。
その製造方法は、次のステップを具備する。
（ａ）機械コンポーネントのためのブランクを製造するステップであって、当該ブランクが、複数の歯の外側面の端部領域を構成するように提供される表面を有するように、ブランクを製造するステップ。
（ｂ）好ましくは、成形処理またはプレス処理によって、当該ブランクに複数の凹みを作るステップであって、その凹みの境界をブランクの表面のエッジ領域に構成させるステップ。
（ｃ）ミリング処理またはグラインディング処理によって、複数の歯についての歯の側面を形成するステップであって、その歯の側面の外側面の端部領域を、ミリング処理後に残る凹みの領域に直接的に隣接させるステップ。

さらなる加工処理で除去される必要がある、ミリング処理またはグラインディング処理によって形成されるバリの形成は、このようにして回避できる。

利益的には、この場合には、ステップ（ｃ）において、ミリング処理またはグラインディング処理は、歯の側面と表面との間のチャンファ面を、残りの領域が構成するような方法で達成される。このようにして、対応するチャンファ面は、特に容易に製造される。

好ましくは、この場合には、ステップ（ａ）および（ｂ）は、一のワーク・プロセスの一部として、特に、同時に、実行される。

ステップ（ａ）においては、ブランクを鍛造（独語：Ｓｃｈｍｉｅｄｅｎ：英語：ｆｏｒｇｉｎｇ）処理によって製造する。

当該ブランクは、好ましくは、本発明に係るブランクである。

図１はクラウン歯車の本発明に従ったブランクの代表的な実施形態を示す。 図２は、ブランクから作られるクラウン歯車を示す。 図３は、図１の一部を示す。 図４は、図２の一部を示す。 図５は、複数の凹みの一つを貫いた断面図を示す。 図６は、図１で示された代表的な実施形態の変形例を示す。 図７は、図６のブランクから作られるクラウン歯車を示す。 図８は、図６の一部を示す。 図９は、図７の一部を示す。 図１０は、先行技術によるクラウン歯車を示す。 図１１は、平歯車の場合において本発明の実施形態に関する概要を示す。 図１２は、本発明に従った平歯車のブランクの代表的な実施形態を示す。 図１３は、図１２のブランクから作られる平歯車を示す。 図１４は、本発明に従った平歯車のブランクのさらに代表的な実施形態を示す。 図１５は、図１４の実施の形態から作られる平歯車を示す。

本発明は、下記において、代表的な実施形態に基づくと共に、添付図を参照することで、より完全に説明される。
図１および図２は、本発明におけるブランク（または未完成金属品または未加工鍛造品または未加工鋳造品または未刻片、独語：Ｒｏｈｌｉｎｇ、英語：ｂｌａｎｋ）６から作られる機械コンポーネント２と共に、機械コンポーネントのためのブランク６の第１実施形態を、一例として示す。
機械コンポーネント２は、複数の歯４または目立て（または、歯きり、または、かみあい、または、ツーシング、独語；Ｖｅｒｚａｈｎｕｎｇ、英語：ｔｏｏｔｈｉｎｇ）を具備する。複数の歯４は、特に、走行する目立て（独語：Ｌａｕｆｖｅｒｚａｈｎｕｎｇ、英語：ｒｕｎｎｉｎｇ ｔｏｏｔｈｉｎｇ）の複数の歯である。

図１および図２は、クラウン歯車２のブランク６、および、対応するクラウン歯車２のそれぞれを一例として示す。次の記述は、クラウン歯車２の場合に関するが、当業者にとっては、目立てを有する、対応する他の機械コンポーネントへ明確に適用され得ることが理解される。ここで例示したクラウン歯車に加えて、機械コンポーネントは、特に、歯車、たとえば、平歯車、または、かさ歯車、または、たとえば、ノコギリ歯状のラックの形をとった歯車である。

ブランク６は、複数の歯４の外側面の端部領域１０を構成するように提供される表面（第１表面）８を有する。さらに、ブランク６は、複数の凹み（窪み、または、へこみ、独語；Ｅｉｎｂｕｃｈｔｕｎｇｅｎ、英語：ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）１２を有し、その凹みは、成形加工またはプレス加工によって作られ得る。これに代わって、複数の凹みは、材料の除去によって製造され得る。
図３は、図１に図解のものを拡大した一部を示す。図３によって一例として示されるように、凹み１２の境界１４は、表面８のエッジ領域１６を構成する。これらのエッジ領域１６は、それぞれ、特に、Ｕ字型、または、Ｖ字型を有することができる。

ミリング・ツールまたはグラインディング・ツールを用いた複数の歯４についての歯の側面のその後の製造において、ブランク６の凹み１２は、対応するツールのための入口面または出口面としての役目をする。これにより、凹み１２のそれぞれの領域において、さらなる加工処理で除去が必要なバリの形成が無いように、その歯の側面、および、複数の歯４を製造することが可能となる。機械コンポーネントの製造は、それゆえ、この方法で、かなり容易に作られ得る。複数の歯４の歯の側面が製造された後に残る凹み１２の領域は、その歯の側面のチャンファを構成し得る。チャンファ面の形成は、歯の側面、または、複数の歯、および、成形加工処理またはプレス加工処理によって十分な精度をもって製造可能なような、厳しい要件に制約されない。

さらに、複数の凹み１２は、その凹みの形態によって、広い範囲内において、その後のチャンファ面の幾何学的な特性を、自由に、選択、または、特徴付けることができる。

表面８は、図示の例における場合と同様に、少なくとも最初の近似（ｆｉｒｓｔ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）において、円錐状の表面を規定する方法で、実現され得る。しかしながら、たとえば、円筒型の表面を規定する表面も可能である。機械コンポーネントが、たとえば、平歯車、または、ノコギリ歯状のラックであるとき、表面８は、平坦な表面を規定する表面でも形成可能である。

図４は、図２の図解から拡大した一部を示す。製造されるものが機械コンポーネント２、すなわち、クラウンホイール、または、クラウン歯車の場合に、最初の近似に対して、三角形または台形であり、複数の歯４の外側面の端部領域１０を構成する、表面８の領域で構成されることが理解され得る。また、ミリング加工処理またはグラインディング操作後に残る、凹み１２の領域２２も明らかであり、その領域２２は、複数の歯４の歯の側面（ｆｌａｎｋｓ）のチャンファまたはチャンファ面を構成する。

図１から理解されるように、複数の凹みが均一な方法で実現されて配置され、提供され得る。たとえば、複数の凹み１２が円形のラインに沿って配置された場合、または、ストレイトなライン（直線）に沿ったノコギリ歯状のラックの場合において、複数の凹み１２が提供され得る。

一例として、図１と図２の比較から明らかなように、ブランク６は、上記表面（第１表面）８に加えて、さらなる表面（第２表面）２４を有することが可能であって、上記において既に述べたように、その表面２４は、図４に表すように、歯の側面１８を得る目的のために、ミリング加工またはグラインディング処理によって除去されるように提供されるものであり、その更なる表面２４のエッジ領域２６の形態で、それぞれの凹み１２の境界１４が、さらなるエッジ領域２６を構成している。この場合の凹み１２は、すでに述べたように、歯の側面１８の製造のためのミリング加工またはグラインディング操作において入口表面または出口表面としての役目をする。

図５に概略図解されているのは、断面図、または、要するに、凹み１２の一つのセンタＺを貫いた断面および表面８に関して垂直な断面図である。
図４に図解の２つの対向する歯の側面１８と、その間に位置する歯ベース領域３４は、ミリング加工またはグラインディング処理において、対応するツールのための入口表面または出口表面としてこの凹み１２が使用されて、製造される。
図４および図５において、参照記号Ｂは、歯ベース領域３４が、凹み１２、または、凹み１２の残存する領域２２、すなわち、特に、それに対応して構成されるチャンファ領域に隣接する点を示している。

ブランク６は、前記の断面図から理解されるように、凹み１２の領域２２が、表面８の隣接領域と共に、１００°と１７０°との間、好ましくは、１１５°から１５５°の間、特に好ましくは、１３０°と１４０°との間の角度Ｗを含む、方法で、有利に得られる。これは特に有利である。なぜなら、このようにして、それぞれの凹み１２が、２つの隣接する歯の側面１８と、その間に位置する歯ベース領域３４とのために、特に適切に成形されたチャンファを実現するように用いられ得るからである。

一例として図１に更に示されるように、ブランク６は、環状のブランクであり、凹み１２は、その環状のブランクの外側３０に作られる。
図６と図７において変形例として更に示されるように、その環状のブランク６’は、凹み１２’、または、対応する凹み１２’が、それに加えて、または、それに代えて（図では示されていない）、環状のブランク６’の内側３２に得る、方法で、実現され得る。
図８および図９は、環状のブランク６’の内側３２における凹み１２’のために、図３および図４に類似した図解を示す。

さらなる例が、下記に示され、各参照が、上記と同じように、それぞれの場合において、使用される。

図１２は、本発明における、平歯車の例となるブランクの実施形態を示し、図１３は、そのブランクから作られる平歯車を示す。この場合における表面８は、平坦な表面を規定する表面であり、図解される場合のように、表面８は、ブランクの外側面であることが理解され得る。複数の凹み１２は、均一な方法で、再度、実現されて配置され、これが、円形のライン上にある。それぞれのエッジ領域１６は、Ｕ字型またはＶ字型である。本発明は、ストレイトな（直線状の）ノコギリ歯状のホイール（歯車）、および、ヘリカル状な（螺旋状の）ノコギリ歯状のホイール（歯車）の両者に適している。

図１４は、本発明における、平歯車のさらなる例となるブランクの実施形態を示し、図１５は、そのブランクから作られる平歯車を示す。
この例の場合においては、さらなる凹み（第２凹み）４０が、その後に続く歯の頂部の上に、さらなるチャンファの実現、または、丸み付け部（ｒｏｕｎｄｉｎｇ）４０のために、提供される。

本発明における、複数の歯４を有する機械コンポーネント２の製造方法は、次のステップを具備する。
（ａ）機械コンポーネント２のためのブランク６を製造するステップであって、複数の歯４の外側面の端部領域１０を構成するように提供される表面８を、そのブランク６が有するように形成するステップ。
（ｂ）好ましくは、成形処理またはプレス処理によってブランク６に複数の凹み１２を作るステップであって、凹み１２の境界１４を、表面８のエッジ領域１６として構成させるステップ。
（ｃ）ミリング処理またはグラインディング処理によって複数の歯４について歯の側面１８を作るステップであって、歯の側面１８の外側面の端部領域２０を、そのミリング処理後に残る凹み１２の領域２２に直接的に隣接させるステップ。

特に、ステップ（ｃ）において、凹み１２は、ミリング処理またはグラインディング処理のための入口表面または出口表面としての役目をする。特に利益的には、ステップ（ｃ）においては、ミリング処理またはグラインディング処理は、残りの領域２２が、歯の側面１８と表面８との間でチャンファ表面を構成する方法で達成される。このようにして、対応するチャンファは、特に容易に製造され得る。

ブランク６は、特に、上記のブランク６であり得る。

利益的には、その製造方法については、ステップ（ａ）および（ｂ）が、一つのワーク・プロセスの一部として、特に、同時に実行される。特に、ステップ（ａ）において、ブランクを鍛造処理によって製造することが提供される。

２…機械コンポーネント、４…歯、６…ブランク、８…表面（第１表面）、１０…歯の外側面の端部領域、１２…凹み（凹部、第１凹み）、１４…凹み１２の境界、１６…表面８のエッジ領域（第１エッジ領域）、１８…歯の側面、２２…凹み１２の領域、２４…さらなる表面（第２表面）、２６…さらなる表面２４のエッジ領域（第２エッジ領域）４０…さらなる凹み（第１凹み）、Ｚ…センタ。

Claims (15)

1. 複数の歯（４）を具備する機械コンポーネント（２）のブランクであって、
   前記複数の歯（４）の外側面の端部領域（１０）を構成するように提供される第１表面（８）、および、
   複数の第１凹み（１２）であって、当該複数の第１凹みの第１境界（１４）が前記第１表面（８）の第１エッジ領域（１６）を構成する、複数の第１凹み（１２）
   を具備し、
   前記複数の第１凹み（１２）が、前記複数の歯（４）の歯の側面（１８）を形成し、前記複数の第１凹みが前記複数の歯の側面（１８）および歯のベース（３４）のチャンファを構成する、
   ことを特徴とする、機械コンポーネントのブランク。
2. 前記第１表面（８）は、円筒型の表面、または、円錐状の表面、または、平坦な表面を規定する、
   請求項１に記載のブランク。
3. 前記複数の第１凹み（１２）は、均一な方法で、実現されて、配置される、
   請求項１または２に記載のブランク。
4. 前記第１表面（８）の前記第１エッジ領域（１６）は、それぞれ、Ｕ字型、または、Ｖ字型を有する、
   請求項１〜３のいずれかに記載のブランク。
5. 当該ブランクは、上記第１表面に加えて、前記複数の歯（４）の歯の側面（１８）を実現するために、少なくとも部分的に除去可能に提供された、さらなる第２表面（２４）を付加的に有し、
   前記複数の第１凹み（１２）の前記境界（１４）が、それぞれ、前記さらなる第２表面（２４）の第２エッジ領域（２６）の形で、前記さらなる第２エッジ領域（２６）を構成する、
   請求項１〜４のいずれかに記載のブランク。
6. 前記複数の第１凹み（１２）の一つのセンタ（Ｚ）を通り、前記第１表面（８）に関して垂直に見られる断面において、一方では前記第１エッジ領域（１６）で互いに隣接する前記一つの第１凹み（１２）の前記第１端部領域と、他方では前記表面とによって含まれる角度（Ｗ）は、１００°と１７０°との間である、
   請求項１〜５のいずれかに記載のブランク。
7. 前記複数の歯（４）は、走行する目立ての複数の歯である、
   請求項１〜６のいずれかに記載のブランク。
8. 前記機械コンポーネントは、歯車、または、ノコギリ歯状のラックである、
   請求項１〜７のいずれかに記載のブランク。
9. 前記機械コンポーネントは、平歯車、または、クラウン歯車、または、かさ歯車である、
   請求項１〜８のいずれかに記載のブランク。
10. 当該ブランクが環状のブランクの形態において、前記複数の第１凹み（１２）は、前記環状のブランクの内側および／または外側に作られている、
    請求項１〜９のいずれかに記載のブランク。
11. 複数の歯（４）を有する機械コンポーネント（２）の製造方法において、
    ステップａ、前記機械コンポーネント（２）のブランク（６）を製造するステップであって、前記ブランク（６）が、前記複数の歯（４）の外側面の端部領域（１０）を構成するように提供される第１表面（８）を有する、ブランク（６）を製造するステップと、
    ステップｂ、成形またはプレス処理によって、前記ブランク（６）の複数の第１凹み（１２）を形成するステップであって、当該複数の第１凹みの境界（１４）が前記第１表面（８）のエッジ領域（１６）を構成する、複数の第１凹み（１２）を形成するステップと、
    ステップｃ、ミリング処理またはグラインディング処理によって、前記複数の歯（４）の歯の側面（１８）を作るステップであって、前記歯の側面（１８）の外側面の端部領域（２０）および歯のベース（３４）を、ミリング処理またはグラインディング処理の後に残る、複数の歯（４）の歯の側面（１８）に直接隣接させるステップ
    を具備する、機械コンポーネントの製造方法。
12. 前記ステップｃにおいて、前記ミリング処理またはグラインディング処理は、歯の側面（１８）と前記第１表面（８）との間のチャンファ表面を、残りの領域（２２）が構成する方法で、達成される、
    請求項１１に記載の機械コンポーネントの製造方法。
13. 前記ステップａおよびステップｂの処理は、一のワーク・プロセスの一部として、同時に、実行される、
    請求項１１または１２に記載の機械コンポーネントの製造方法。
14. 前記ステップａにおいて、前記ブランクを鍛造処理によって製造する、
    請求項１１から１３のいずれかに記載の機械コンポーネントの製造方法。
15. 前記ブランクが、請求項１から１０のいずれかに記載のブランクである、
    請求項１１から１４のいずれかに記載の機械コンポーネントの製造方法。

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