JPH02307638A - 圧延形成歯付リングギア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ この発明は、圧延成形された歯を有する金属リングギア
、並びにその製造方法に関するものである。

′〔従来の技術〕 金属スプロケット及びギアは様々な方法によって製造さ
れている。従って金属ギアの製造には鋳造した上に適切
な仕上を施す方法、ホブ板等を使用して金属ブランクか
ら切削する方法、ダイスを使用して板材から絞り加工に
より製造する方法、或いは種々の圧延工具や方法を用い
て冷間成形する等、各種の方法が用いられる。中でも、
冷間圧延により成形されたギアは、切削成形ギアと比較
して屑材が出ない、成形中の歯が均一な加工硬化を維持
できる、高精度かつ良好な表面仕上が得られる等の利点
を有している。

米国特許第３，７４５，８５１号は、平坦な円板から成
形された歯付ギア或いはスプロケットを開示しているが
、そこでは一対の回転成形工具の間で円板を回転するこ
とにより、円板に周縁歯形を形成している。円板及び一
対の対置された成形工具は、すべて平行な軸上で回転し
ている。成形された歯は、成形段階で円板の薄い本体よ
り幾分厚くなるが、利用できる材料の量と、歯の軸方向
の厚さは限定されたものになる。米国特許第４．１３２
．０９８号は、単一のギア成形ロールを用いた同様の冷
間成形ギアの製造方法を示している。この方法では、成
形ロールはブランクの周縁に対して回転し、ブランク内
に歯形を冷間成形する。そこでは歯の表面を広げるため
に、適当な厚さのギアブランクが用いられている。

用途によっては、比較的薄い円板状本体に、それよりず
っと幅の広い軸方向の歯形を、その周縁に設けたギアが
望ましい場合がある。例えば、自動車エンジンに用いら
れるスタート用リングギアでは、略平坦でかつ薄い円板
状本体は、軽量性を維持しつつ同時に必要なだけの強度
と剛性を有し、その周縁歯の軸方向の厚さが、本体部分
の厚さよりずっと大きいことが望ましい。そうしたギア
は典型的には、鋳造、或いは鍛造加工により、軸方向に
広げられた周縁を有するようにまず形成され、その後従
来のギア切削装置を用いて周縁に歯形を切削することに
より製造される。しかしながら、このようにして得られ
たギアは上述した如く、切削ギアに一般的に付随する欠
点を有している。

リングギアは又、金属円板を椀状に絞り加工し、軸方向
に延びた円筒状フランジを形成した後で、フランジ外表
面に歯形を成形することによっても製造することができ
る。歯形は切削により、或いは絞り加工による冷間成形
によっても成形されるが、後者は米国特許第３．７９６
．０８５号に開示されている。歯は、公知の冷間圧延方
法を使用して、軸方向に伸延している外側の円筒フラン
ジ内に、冷間圧延成形してもよい。その方法では、１個
の、或いは複数のギア成形ローラは、フランジの表面を
横切って軸方向に漸増的に進行した後に、フランジ周方
向の割出しが行なわれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、円筒状の外側フランジがブランクから絞
り加工されたり、別個の円筒状リングを平坦な円板の外
縁に溶接したものである場合には、本質的に強度上の限
界があり、また製造のためのコストや時間が多くなる。

更に、従来技術の圧延成形方法を用いる場合には、円筒
状フランジの内径は、それと同じ直径を有する溝或いは
キーの付いたマンドレル上に支持されるだけの寸法を必
要とする。加えて円筒状外側リング内に形成される歯形
の厚さ、従ってその強度は限定されたものとなる。

従って、公知の冷間成形方法によって形成されたギアの
持つすべての長所を保持しつつ、なおかつ従来の切削ギ
アに比肩し得る全体強度及び歯形を有する冷間圧延ギア
を提供できることが望ましい。

［発明の概要］ 上記課題を解決するために、本発明は拡張された断面を
有する外周縁部を備えた、計量の薄い金属板から形成さ
れる冷間成形リングギアと、その製造方法を提供するも
のである。ギア歯は回転工具及びトランスバース歯圧延
技術を用いて、外縁部に冷間圧延される。

好ましい実施例の方法によれば、概して平坦な円板の外
周縁に径方向内側に開いているＵ字形の溝が形成され、
Ｕ字形の溝を囲む一方の脚は、円板本体部と一体となっ
た径方向の伸延部より成り、溝を囲む他方の脚は、径方
向内側に伸延する円形唇状部より成る。円板本体は軸方
向にクランプされ、Ｕ字形の溝の径方向外側表面は露出
する。Ｕ字形溝の一方の脚を形成する円形唇状部の内側
端部は、円筒状マンドレル上で支持され、ギア歯は溝を
囲む脚、及び円板本体に垂直方向に、外側表面を横断し
て移動する圧延工具を用いて、Ｕ字形溝の外側表面に冷
間圧延される。

Ｕ字形溝の脚の外側表面は、冷間圧延段階を通じて規制
され、脚が圧延方向に広がるのを防いでいる。脚の外側
表面は、円板本体をクランプする段階を通じて、同様の
クランプ装置を用いて脚をクランプすることにより規制
されることが望ましい。

ギア歯は公知の圧延技術を用いて、漸増的に圧延される
。特に冷間圧延工程は、圧延工具を漸増的にＵ字形溝の
外側表面を横切って動かすことにより各ギア歯形を形成
すること、及び各歯形成段階相互間に外側表面の円囲方
向に圧延工具を割出しする工程より成る。

円板の外周縁を成形してＵ字形の溝を形成する最初の工
程も又、冷間圧延によって行なわれることが望ましい。

本発明に係る冷間圧延方法によって形成されたギアは、
概して平坦な円形状本体部を備えた金属板を含んで成り
、その周縁部は、折曲げられ平坦な金属板本体部に沿っ
て、径方向内側に伸延し、好ましくは概して均一な厚さ
を有するＵ字形断面を備えた外周部を構成する。外周部
の径方向外側表面に冷間形成されたギア歯形は、それが
形成される材料の厚さより大きい歯の深さを有し、その
表面を横切る軸方向の歯の幅は、金属板本体及び唇状部
の軸方向外側表面相互間の距離より大きいという特徴を
有している。

［実施例１ 特に第１図及び第２図を参照して、金属板１０はスタン
ピング或いは他の方法により、概して平坦な円形板１１
に形成される。円形板１１は、１２の部分で皿状に適切
に窪まぜることにより、板の剛性を高め、或いは、最終
製品としてのギアが実装されるエンジンの仕様に寸法と
形状を合致させることができる。円形体１１は中心に軸
穴１３を有し、また特別に予め形成された外周縁１４を
有する。平坦な円形板の外縁は冷間形成作用でおよそ１
８０°折返され、溝１５が形成される。溝１５はＵ字形
の断面を有し、径方向内側に即ち円形板１１の中心に向
けて開いている。０字形溝１５の一方の脚１６は、円形
板１１と一体になった径方向の伸延部より成り、他方の
脚１７は、径方向内側に伸延する円形唇状部１８より成
る。０字形溝１５の脚１６及び１７は、一体となった外
側表面部２０によって連結され、それらは概して均一な
厚さを有する断面を備えた溝を構成している。

予め形成されたＵ字形溝を有する円形板１１は、クラン
プ締付具２１でクランプされ、続いて行なわれる歯形形
成工程に備えて堅固に支持、固定される。円形板１１は
、その皿状部１２を受けるのに適当な凹み２４及び軸方
向のねじ穴２５を有する円形裏あて板２２に接して配置
されている。円形板本体部は、円形裏あて板２２の外部
表面２６により裏あて板２２に接して支持され、軸穴１
３を概して囲んでいる円形板の中央部は、凹み２４の底
に接して支持されている。クランプ板２３は、円形板１
１の他方の表面に接して設置され、クランプボルト２７
で裏あて板２２に対して、円形板をクランプする。該ボ
ルト２７はクランプ板２３内の貫通孔２８及び固形板内
の穴１３を軸方向に貫通して、裏あて板の軸方向のねじ
穴２５とねじ結合している。クランプ板２３は、円形の
クランプ外側表面３０を含んでなり、該表面３０は裏あ
て板２２の円形裏あて表面２６と略同じ直径を有し、間
に円形板１１を堅固にクランプするために協動している
。

クランプ板２３の内部の中央部３１にも又、適切に凹み
が設けられており、これによりクランプ力が円形クラン
プ板及び円形裏あて板のそれぞれの表面３０及び２６の
相互間に集中して働くようになっている。

クランプ板２３の外縁は、円筒状肩部３２及び円形当接
面３３を構成するように機械加工されている。円筒状肩
部３２の直径は、円形唇状部１８の端によって限定され
る円の直径と略同じ（又はわずかに小さい）であり、こ
れにより円筒状肩部３２は、円形板１１がクランプ締付
具２１内で堅固にクランプされるとき、唇状部１８の縁
を支持するマンドレルとしての機能を果すようになって
いる。円筒状肩部３２の軸方向の長さは、脚１６及び１
７の外側表面相互間の距離よりわずかに大きく、これに
より当接面３３が円形唇状部１８と係合してそれを曲げ
ることのないように、しかも歯が次に述べる方法で形成
されるとき、唇状部の動き、及び脚１６及び１７の広が
りを防ぐのに十分に接近して配置されるよう円形板が堅
固にクランプされるようになっている。

第２図に示すように、予め形成された円形板１１がクラ
ンプ締付具２１内に堅固にクランプされ、脚１１の円形
唇状部１８が、円筒状肩部３２上に支持された状態で、
ギア歯は０字形溝１５の外側表面部２０に冷間圧延され
る。ギア歯は第５図に示す公知の構造及び機能を有する
圧延工具３４を用いて漸増的に圧延することが望ましい
。公知の方法では、−個の圧延工具３４又は一対の圧延
工具が、プラネタリ−圧延ヘッド（図示されていない）
上に設置されており外側表面２０と係合し、貫通し、歯
形の漸増部を形成している。円形体１１は、漸増部形成
工程相互間に、工具に対して円周上で割出され、漸増歯
形形成のための次の表面を対向させる。更に、クランプ
締付具２１に取り付けれた円形板の全体が、漸増歯形成
と連続的に圧延工具３４に関して軸方向に動かされる。

かくしてギア歯３５は、０字形溝１５の脚１６及び１７
に垂直方向（すなわち工具の軸に平行）に圧延される。

次に第３図乃至第５図をも参照し、圧延工具３４は仕上
ギア歯の形状を正確に表出している加工表面を有してい
る。本製法には、可鍛性の材料の仕様が不可欠なことは
明らかであるし、圧延工具３４は該材料を軸方向に広げ
、それを溝１５内に径方向に押しやるべく作用する。か
くして歯３５が形成されたあとのギアの最大外径は、円
形板１１の外径より小さくなる。その結果、歯３５は外
側の０字形溝１５を構成している部材の厚さより実質的
に大きい深さをもって形成される。

先に述べたように、従来技術による製法においては、歯
形が形成された表面の下部を支えるために、圧延工具３
４の歯形に幾分似た歯形を備えた溝あるいはキーのつい
たマンドレルを使用する必要があった。本発明にかかる
方法においては、溝付き支持マンドレルの使用は不用で
あり、代わりにギア歯が形成される表面は、クランプ板
２３の円筒状肩部３２上に円形唇状部１８が係合するこ
とにより支持されている。かくして、第５図に示された
仕上ギアの径方向の断面図に見るように、脚１６及び１
７の関にある０字形溝１５の内側の冷間形成部材は、概
して波状の均一な形状を呈する。しかしながら、脚１６
及び１７は、圧延工具３４の径方向に加えられた力に対
して堅固に支持されているので、冷間成形された歯３５
は、成形の方向に広がって拡張された端部３６を呈する
。

かくして、仕上歯表面３７の幅は、円形体１１及び円形
唇状部１８の軸方向外部表面相互間の距離（即ち、裏あ
て板２２の裏あて表面２６とクランプ板２３の当接面３
３との間の距離）より幾分太き（なる。

先に示したように、クランプ締付具２１内の円形板１１
の初期のクランプにおいては、脚１７の外側表面と当接
面３３との間に、わずかな隙間３８（第２図ではわかり
やすくするために拡大されている）が設けである。−力
筒３図を参照すると、歯形形成作業の結果として、この
隙間はなくなっている。か（して円筒形肩部３２及び当
接面３３はギア歯の冷間圧延の工程を通じて、脚１７の
円形唇状部１８を支持している。このことは同心性の維
持及びギアピッチ円直径の正確な制御を可能にしている
。

溝或いはキー付の支持マンドレルを使う必要性がないこ
とに加えて、特殊に形成されたＵ字形溝１５におけるギ
ア歯形の形成は、強度の大きい外部ギアリムを提供する
ことにもなる。更に特に第３図を参照して、冷間圧延工
程において部材が流れるので、歯の深さく歯の谷４０と
山４１との間の垂直方向の距離）は、歯が形成される外
側表面部２０を構成する材料の厚さより実質上幾分大き
くなる。上述したこれらの利点は、歯がキー付支持マン
ドレル上で切削により形成されるギアでは得ることがで
きない。全般的に、本発明の方法は、通常の方法では薄
すぎて必要な強度と歯表面形を有するギアを生産できな
いような材料の活用を図るうえでも有効である。

本発明を実施する様々の方式が、発明とみなされる主題
を記載した請求の範囲内にあるものと考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明にかかるギアが形成される円形金属板
の外周縁が形成された後であって、ギア歯が冷間圧延さ
れる前の状態における該金属板の一部の軸方向図である
。 第２図は、第１図に示された円形板、及び歯を冷間圧延
する前に円形板を保持するためのクランプ締付具を付加
的に示す径方向の断面図である。 第３図は、円形板の外周縁、及びギア歯が形成された後
のクランプ締付具を示した部分断面図である。 第４図は、歯が形成されたあとのギアの外周縁の一部の
軸方向図である。 第５図は、第４図と同様のギアの外周縁、及びギア圧延
工具の最終位置との関係を示した垂直断面図である。 １１・・・円形板、　　　　１４・・・外周縁、１５・
・・Ｕ字形溝、　　　１６．１７・・・脚、３５・・・
歯。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）概して平坦な円形状の金属板からリングギアを製
   造する方法において、 （ａ）上記金属板の外周縁に径方向内側に開いているＵ
   字形溝であって、該溝を囲む一方の脚が該金属板と一体
   形成されて径方向に伸延した部分により構成され、他方
   の脚が径方向内側に伸延する円形唇状部により構成され
   る溝を形成する工程と、 （ｂ）該Ｕ字形溝の径方向外側表面が露出するように該
   金属板を軸方向にクランプする工程と、 （ｃ）円筒形マンドレル上に、該円形唇状部を支持する
   工程と、 （ｄ）該Ｕ字形溝の外側表面内で、圧延工具を該溝を囲
   む脚に対して垂直方向に、上記外側表面を横切って動か
   すことにより、ギア歯を冷間圧延する工程とを有するリ
   ングギアの製造方法。
2. （２）上記溝を囲む脚が、圧延中に、圧延の方向に広が
   るのを防ぐために、該脚の外側表面を規制する工程を含
   んでなることを特徴とする請求項１記載のリングギア製
   造方法。
3. （３）上記規制工程が、該脚を該金属板でクランプする
   工程を含んでなることを特徴とする請求項２記載のリン
   グギア製造方法。
4. （４）上記ギア歯が、漸増的に圧延されることを特徴と
   する請求項２記載のリングギア製造方法。
5. （５）上記冷間圧延工程が、 （ａ）圧延工具を上記表面を横切って動かすことにより
   漸増的に各ギア歯形を形成する工程と、 （ｂ）漸増的形成工程相互間に、金属板の円周表面に沿
   って圧延工具を割出しする工程とを含んでなることを特
   徴とする請求項２記載のリングギア製造方法。
6. （６）上記Ｕ字形溝が冷間成形されることを特徴とする
   請求項１記載のリングギア製造方法。
7. （７）概して平坦で円形状の金属板を有し、該金属板の
   円形の周縁が、折返されて径方向内側に伸延する唇状部
   により、全体的に均一な厚さを有する内側に開いたＵ字
   形断面を有する外周部が形成され、 さらに該外周部の径方向外側表面に冷間成形されたギア
   歯を有し、 谷径の部分において上記歯を支持する板状部材が、上記
   外周部を形成する材料の厚さに略等しい均一な厚さを有
   することを特徴とする冷間成形リングギア。
8. （８）上記金属板の外周部が冷間成形されていることを
   特徴とする請求項７記載の冷間成形リングギア。
9. （９）上記歯が圧延成形されていることを特徴とする請
   求項７記載の冷間成形リングギア。