JP6797917B2 - 歯部を成形により製造する方法、並びに歯部入口及び／又は歯部出口を校正する工具装置 - Google Patents

Description

本発明は、歯部を金属製のワークに、成形により製造する方法に関する。

本発明は更に、金属製のワークにおける歯部の歯部入口及び／又は歯部出口を、成形により校正する工具又は工具装置に関する。

金属製のワークにおいて、歯部は、機械加工（例えば歯部ミーリング）又は成形による加工（例えば軸方向成形又は歯部ローラ）により、作り出されることが可能である。歯部を成形により作り出す場合、歯部入口において、しかしながら特には歯部出口において、未定義の変形が発生するという欠点が頻発する。特に歯部出口においては、いわゆる歯部突起が形成される。歯部突起は、その後、例えば労力のかかる機械加工の後処理により、除去されなければならない。

本発明の課題は、従来技術に伴う少なくとも１つの欠点を、有さない又は少なくとも低減された程度でのみ有する、上述の種類の方法を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する本発明による方法で解決される。並列された請求項により、課題の解決策は、本発明による工具装置にも拡大する。本発明の好適な発展形態及び実施形態は、両方の発明の対象に対して同様に、従属請求項、以下の記載、及び図面から明らかとなる。

歯部を金属製のワークに製造する本発明による方法において、先ず歯部を成形により作り出す。その後、成形により作り出した歯部を、歯部の歯部入口及び／又は歯部出口において、圧縮工程を介して校正する。圧縮工程では、（歯部入口又は歯部出口において）歯部形状及び歯部長さの両方を調整する。

歯部は、例えば軸方向成形により作り出される。ワーク及び成形ダイ等は、軸方向に相対的に動かされる。上述のように、この場合、歯部入口（歯開始部を構成する、ワークとダイとの間の第１接触点）において、及び／又は歯部出口（歯部入口の反対側の歯終端部）において、未定義の変形が発生する。これは、種々の観点において不都合である。

本発明により提供される圧縮工程（軸方向に作用する圧縮力による成形）では、歯部は、歯部入口及び／又は歯部出口において（のみ）校正される。その際、該当する領域において、歯部形状（歯成形及び間隙成形）と歯部長さの両方が調整される。発生する可能性のある歯部突起は、定義された寸法に圧縮される。その際、材料が、軸方向のみならず径方向にも流れる。これには更に、支承部又は歯部の支承長さが増加し、そのため必要に応じて、構造的な歯部長さを低減可能である、という利点がある。圧縮工程の後に、歯部は使用可能な状態にある。つまり、更なる加工ステップは備えられていない（つまり、更なる加工費用がかからない）。歯部は、走行歯とすることが可能である。歯部は、特に差込歯とする。

圧縮は、自由にではなく、ガイドされて実施される。このために、歯部を、圧縮の際にダイにより支持する。ダイは、対応する歯部輪郭を備えて構成されている。その際、ダイは同時に、歯部入口及び／又は歯部出口において調整されるべき歯部形状をも特定する。つまり、圧縮の際に径方向に流れる材料は、ダイの内部で、所望の形状とされる。開始部側及び／又は終端部側で校正されるべき歯部が、外歯部又は内歯部であるかに応じて、ダイは対応する内輪郭又は外輪郭を備える。

歯部入口及び／又は歯部出口の校正は、歯部を成形により作り出した後に、別個の工具装置において実施可能である。好適には工具装置は、以下でより詳細に説明される、本発明による工具装置である。工具装置には、加工されるべき又は校正されるべきワークが挿入される。

歯部入口及び／又は歯部出口の校正は、同様に、歯部を成形により作り出す際に、歯部を作り出す工具装置において実施可能である。

ワークは、固体材料製、例えば鋼材料製とすることが可能である。またワークは、鍛造成形により加工されることが可能である。好適にはワークは、板金材料製、例えば鋼板製である。また、ワークは板金成形により加工される。

本発明による、金属製のワークにおける歯部の歯部入口及び／又は歯部出口を、成形により校正する工具装置は：
‐加工されるべきワークを受容するワーク受けと；
‐軸方向に移動するダイであって、加工されるべきワークにおける歯部と係合に至ることが可能であり、及びその際、一方ではワークにおける歯部を支持し、かつ他方では、歯部入口において及び／又は歯部出口において、校正の際に調整されるべき歯部形状を特定するダイと；
‐少なくとも１つの軸方向に移動する圧縮リングであって、この圧縮リングにより、加工されるべきワークにおける歯部入口及び／又は歯部出口が、（歯部形状及び歯部長さの両方が調整される）圧縮工程を介して校正されることが可能、又は校正される圧縮リングと、を備える。

好適な実施形態において、ダイ及び圧縮リングは、軸方向に移動するパンチに共に固定されており、及び校正を実施するために、共に移動される又は駆動される。この実施形態により、工具の構成を単純かつ堅牢とすることができる。

他の好適な実施形態において、ダイ及び圧縮リングは、異なるパンチに固定されており、及び別個に移動される又は駆動される。この実施形態により、極めて良好に校正工程を調整可能である。

好適にはダイは、円錐形に構成された歯部輪郭を備える。円錐形の構成により、ワーク（ワーク歯部）において、校正されるべき入口及び／又は出口における歯部と係合に至る過程が単純化される。さらに、既に係合に至る過程で、歯部入口及び／又は歯部出口において、成形が定義された通りに発生可能である。

さらに好適には、ダイは、係合に至る過程で自発的にワーク歯部と整列可能であるような回転自由度を有する。

本発明による方法により、及び／又は本発明による工具装置の助けにより製造された歯部を備える、例えば歯車等であるワーク又は構成部品は、これら成形により製造された歯部が、形状校正及び長さ校正された歯部入口及び又は歯部出口を備えることを特徴とする。好適には歯部は、平坦な、つまり尖っていない歯部入口及び／又は歯部出口を備える。

本発明は、以下に非限定的に、図面を参照し実施形態を用いて詳説される。図面に示される及び／又は以下に説明される特徴は、具体的な特徴の組み合わせから独立しても、本発明の一般的な特徴とすることが可能であり、及び本発明を更に発展させることができる。

歯部出口を校正する本発明による工具装置の、部分的な断面図である。 マークされた領域Ａに対応する図１の詳細を示す断面図である。

以下で使用される方向表示及び位置表示は、図示された内容を非限定的に参照する。

本発明による工具装置１００の図１に示された断面は、ホルダ１１０と、ホルダ１１０内で長手方向に移動可能に導かれたパンチ１２０と、を備える。パンチ１２０には、マンドレル状のダイ１３０及び圧縮リング１４０が固定されている。パンチ１２０は、ダイ１３０及び圧縮リング１４０と共に、二重矢印Ｄで示されるように、軸方向Ｌに移動されることができる。パンチガイド及びパンチ固定具は、符号１２５で示される。工具１００は、成形機械（例えば軸方向成形機械）に据え付けられている。成形機械により、パンチ移動Ｄも実行される。

図１は更に、カラー状の貫通部２１０を備えた板金ワーク２００を示す。貫通部２１０の内周面には、事前に成形により作り出された歯部（内側差込歯）２２０が構成されている。ワーク歯部２２０は、底部から頂部にまで作り出されたものである。またワーク歯部２２０は、下部の歯部入口２２１、上部の歯部出口２２２（図２参照）、及びその間に位置する支承部を備える。成形による製造のために、歯部出口２２２において、未定義の変形が発生する。未定義の変形は、今度はダイ１３０及び圧縮リング１４０の助けによって校正される。このためにワーク２００は、工具装置１００に属し詳細には図示されていないワーク受け１５０に、固定されている。校正工程は、以下に図２を参照して詳説される。

ワーク２００がワーク受け１５０に挿入及び固定された後に、パンチ１２０が、ダイ１３０及び圧縮リング１４０と共に、軸方向Ｌに下へ移動される。その際、先ずダイ１３０が貫通部２１０に達する。ダイ１３０は、円錐形状である。またダイ１３０は、円錐形の外周面に、ワーク歯部２２０に対応する歯部輪郭１３５を備える。歯部輪郭１３５は、パンチ１２０が前進移動する際に、拡大する横断面により、徐々にワーク歯部２２０と係合に至る。パンチ１２０又はパンチ１２０に固定されたダイ１３０の移動軸Ｌは、ワーク歯部２２０の中心軸に対応する。ダイ１３０は、傾斜を防止するために、工具装置１００内部の回転遊び（回転自由度）を僅かとする。

歯部出口２２２は、既にダイ１３０がワーク歯部２２０に押し入る間に、ダイ１３０の円錐形又は拡大形状のために、径方向の横方向Ｒに成形される。軸方向の前方押し移動の終わりに、圧縮リング１４０は、軸方向Ｌに、ワーク歯部２２０の上部の歯部出口２２２における歯終端部に対して押し付けられる。その際、ワーク材料が軸方向Ｌ及び径方向Ｒの両方へ流れ、及び存在するかもしれない歯部突起が再成形されるという、圧縮成形に至る。さらに、歯部２２０の個々の歯終端部は、平坦化され、その後平面内にある。この校正による圧縮工程においては、歯部形状及び歯部長さの両方が、歯部出口２２２において、定義された寸法に（少なくとも十分の一の領域で）調整される。

図１及び図２は、各々、パンチ１２０の軸方向の前方押し移動Ｄの終端状態を示す。ダイ１３０及び圧縮リング１４０は、工具装置１００の対応する構成において、上記で説明されたように、個々に移動させることもできる。

本発明による手順においては、ワーク歯部２２０は、全体として校正されるのではなく、領域的にのみ、つまり（上記で説明されたように）歯部出口２２２においてのみ、及び／又は歯部入口２２１においてのみ、校正されるものである。校正の際、歯部２２０は、不所望な変形を防止するために、校正されない部分に支持されることが可能である。

図１及び図２に示された、歯部出口を校正する実施形態に基づき、歯部入口を校正するために、又は実質的に同時に歯部入口と歯部出口を校正するために、工具を構成すること及び手順を実行することは、当業者の技術知識の範囲内である。

１００ 工具装置
１１０ ホルダ
１２０ パンチ
１２５ パンチガイド
１３０ ダイ
１３５ 歯部輪郭
１４０ 圧縮リング
１５０ ワーク受け
２００ ワーク
２１０ 貫通部
２２０ 歯部
２２１ 歯部入口
２２２ 歯部出口
Ａ 詳細
Ｄ パンチ移動
Ｌ 移動軸（軸方向）
Ｒ 径方向

Claims (9)

1. 歯部（２２０）を金属製のワーク（２００）に製造する方法であって、前記歯部（２２０）を成形により作り出す方法において、成形により作り出した前記歯部（２２０）を軸方向に移動するダイ（１３０）と係合させ、該歯部（２２０）の歯部入口（２２１）及び／又は歯部出口（２２２）において、軸方向に移動する圧縮リング（１４０）による圧縮工程を介して校正し、該圧縮工程では、歯部形状及び歯部長さの両方を調整し、
   前記ダイ（１３０）は前記歯部（２２０）を支持し、前記歯部入口（２２１）及び／又は前記歯部出口（２２２）において校正の際に調整されるべき歯部形状を特定し、
   前記ダイ（１３０）及び前記圧縮リング（１４０）は、軸方向に移動するパンチ（１２０）に共に固定されており、及び校正を実施するために、共に移動されることを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、前記歯部（２２０）を、圧縮の際にダイ（１３０）により支持し、前記ダイ（１３０）は、同時に、前記歯部入口（２２１）及び／又は歯部出口（２２２）において調整されるべき歯部形状をも特定することを特徴とする方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法であって、前記歯部入口（２２１）及び前記歯部出口（２２２）の校正は、別個の工具装置（１００）において実施することを特徴とする方法。
4. 請求項１又は２に記載の方法であって、前記歯部入口（２２１）及び／又は前記歯部出口（２２２）の校正は、依然として歯部を作り出す工具装置において実施することを特徴とする方法。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の方法であって、前記ワーク（２００）は、板金材料製であることを特徴とする方法。
6. 金属製のワーク（２００）における歯部（２２０）の歯部入口（２２１）及び／又は歯部出口（２２２）を、成形により校正する工具装置（１００）であって、該工具装置（１００）は：
   ‐前記ワーク（２００）を受容するワーク受け（１５０）と；
   ‐軸方向に移動するダイ（１３０）であって、前記ワーク（２００）における前記歯部（２２０）と係合に至ることが可能であり、及び一方では前記ワーク（２００）における前記歯部（２２０）を支持し、かつ他方では、前記歯部入口（２２１）において及び／又は前記歯部出口（２２２）において、校正の際に調整されるべき歯部形状を特定するダイ（１３０）と；
   ‐少なくとも１つの軸方向に移動する圧縮リング（１４０）であって、該圧縮リング（１４０）により、前記ワーク（２００）における前記歯部入口（２２１）及び／又は前記歯部出口（２２２）が、圧縮工程を介して校正されることが可能な圧縮リングと、を備え、
   前記ダイ（１３０）及び前記圧縮リング（１４０）は、軸方向に移動するパンチ（１２０）に共に固定されており、及び校正を実施するために、共に移動されることを特徴とする工具装置（１００）。
7. 請求項６に記載の工具装置（１００）であって、前記ダイ（１３０）及び前記圧縮リング（１４０）は、異なるパンチ（１２０）に固定されており、及び別個に移動されることを特徴とする工具装置（１００）。
8. 請求項６又は７に記載の工具装置（１００）であって、前記ダイ（１３０）は、円錐形に構成された歯部輪郭（１３５）を備えることを特徴とする工具装置（１００）。
9. 請求項６〜８の何れか一項に記載の工具装置（１００）であって、前記ダイ（１３０）は、回転自由度を有することを特徴とする工具装置（１００）。

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