KR20150003805A - 피니언을 구동시키기 위한 내치 섹션을 구비한 두꺼운-벽의 링 기어를 제조하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

피니언을 구동시키기 위한 내치 섹션을 구비한 두꺼운-벽의 링 기어를 제조하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내치 섹션(6)을 구비한 링 기어(1a)를 제조하기 위한 방법으로서, 피가공물(1)이 아래에서 사용되는 용어 "반경 방향"을 규정하는 종축(Z)을 갖춘 관형 섹션을 구비하는 방법에 관한 것이다. 각각 상기 방법을 수행하는 동안 가공 위치로 이동되는 N ≥ 2개의 엠보싱 다이(21, 22,...)에 의해, 피가공물이 관형 섹션의 내측에 내치 섹션을 제조하도록 가공된다. 피가공물은 시간에 따라 변하는 회전 속도로 상기 종축을 중심으로 회전하고, 가공 위치에 위치된 적어도 하나의 엠보싱 다이(23)는 각각 반경 방향으로 진동하며, 상기 운동은 회전 운동과 동기화된다. 가공 위치에 위치된 적어도 하나의 엠보싱 다이는 피가공물(1)을 반복적으로 가공한다.

Description

피니언을 구동시키기 위한 내치 섹션을 구비한 두꺼운-벽의 링 기어를 제조하기 위한 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THICK-WALLED RING GEARS PROVIDED WITH INTERNALLY TOOTHED SECTIONS FOR DRIVING PINIONS}
본 발명은 중공 휠의 기어 치형부를 제조하는 분야, 특히 대응하는 내부 치형부에 관한 것이다. 기어 치형부와 특히 인벌류트 치형부(involute toothing)는 치형성된 기어링에 그리고 특히 유성 기어에, 예를 들어 차량용 자동 변속기의 그것들에, 그러나 또한 차량 제조와 기계 구성의 다른 분야에 적용된다. 본 발명은 특허청구범위 독립항의 전제부에 따른 방법과 장치에 관한 것이다.
오늘날, 내부 기어 치형부는 특히 금속 제거 방법에 의해, 특히 리밍(reaming)에 의해 제조된다.
DIN 5480, DIN 5482 등에 따른 내부 치형부와 같은 치형성된 허브 프로파일의 제조에 또한 브로칭(broaching)이 사용된다.
포트형(pot-shaped) 피가공물에 브로칭에 의해 기어 치형부를 제공하고자 하는 경우에, 우선 포트 벽에 대응하는 구성요소 내에 기어 치형부가 제조되어야 하고, 그 후에 이러한 구성요소가 예를 들어 레이저 또는 전자 빔 용접에 의해 포트 저부 부품에 결합되어야 한다.
기어 치형부를 포트 같이 형상화된 피가공물 내에 기계 가공(금속 제거)에 의해 제조하고자 하는 경우에, 셰이핑(shaping)이 사용되지만, 이는 브로칭에 비해 보다 낮은 효율을 포함한다.
기계적으로 낮은 하중을 받는 구성요소에 대해, 소결에 의한 내치 중공 휠의 제조가 대안이며, 이는 또한 포트 저부와 벽에 대한 후속 연결 단계가 수행될 필요없이, 단일 부품으로서의 포트형 중공 휠의 성형(forming)을 가능하게 한다.
내부 기어 치형부의 제조를 위한 대안적인 방법을 생성하는 것이 바람직하다.
내부 플러그인(plug-in) 프로파일의 제조에 대해, 외부 프로파일화된 맨드릴(mandrel)이 중공 실린더형 피가공물 내로 도입되고, 이어서 피가공물에 주기적으로 닿는 유성-같은 프로파일화되지 않은 피동 공구에 의해 외부로부터 피가공물을 냉간-가공함으로써 맨드릴의 프로파일링에 대응하는 피가공물의 내부 프로파일링이 생성되는 냉간-성형(cold-forming) 방법이 알려져 있다. 이러한 종류의 방법은 예를 들어 DE　37　15　393　C2, CH 670 970 A5, CH 675 840 A5, CH　685　542　A5 및 EP 0 688 617 B1으로부터 알려져 있다.
냉간 성형에 의한 내부 기어 치형부의 제조가 수행하기 어려운데, 왜냐하면 기어 치형부가 적어도 플러그인 프로파일에 비해 상당히 더 큰 치형부 높이를 갖고, 이것 외에도 일반적으로 보다 높은 정확도 요건을 갖기 때문이다.
얇은-벽의 실린더형 중공 부품 내에 내부 및 외부 치형부를 제조하기 위한 방법이 WO　2007/009267　A1에 기술된다. 얇은-벽의 중공 구성요소는 외부 프로파일화된 맨드릴 상에 안착되고, 외부로부터 중공 부품에 충돌 방식으로 작용하는 적어도 하나의 프로파일링 공구에 의해 냉간 성형에 의하여 가공된다. 그렇게 함에 있어서, 프로파일링 공구가 표면에 수직하게, 따라서 반경 방향으로 이동되고, 반경 방향 이송 깊이(radial feed depth)가 일정하게 유지되는 상태에서 중공 부품이 프로파일링 공구에 대해 축방향으로 변위된다. 이러한 공정에 의해, 프로파일링 맨드릴에 의해 사전규정된 프로파일링이 얇은-벽의 중공 부품의 내부 기어링 및 대응하는 외부 기어링에 전달될 수 있다. 내부 기어 치형부를 제조하기에 이러한 방법은 완전히 부적합한데, 왜냐하면 그것이 단지 얇은-벽의 시트 금속 구성요소의 경우에 사용될 수 있지만, 이에 의해서는 적절한 정확도도 높은 하중-지지 능력도 달성될 수 없기 때문이다.
본 발명의 목적은 내부 기어 치형부를 제조할 수 있는 대안적인 방법을 생성하는 것이다. 또한, 내부 기어 치형부의 제조를 위한 장치와 이러한 장치의 사용뿐만 아니라 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 포함하는 기어링도 또한 생성될 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 정확도로 내부 기어 치형부를 제조할 가능성을 생성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 정확도로 내부 기어 치형부를 제조할 가능성을 생성하여, 내부 기어 치형부를 제조할 때 짧은 가공 시간을 달성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 큰 기어링 깊이를 갖는 내부 기어 치형부를 제조할 가능성을 생성하는 것이다. 가느다란 치형부를 갖춘 기어 치형부가 생성가능할 것이며, 이러한 경우에 기어 치형부의 기어링 깊이는 기어 치형부의 모듈(module)보다 적어도 2.2배 크다.
본 발명의 또 다른 목적은 큰 잔류 벽 두께를 갖는 중공 휠 내에 내부 기어 치형부를 제조할 가능성을 생성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 특히 기어링에 대한 포트 저부의 정확한 정렬을 보장하는, 포트형 중공 휠 내에 내부 기어 치형부를 제조할 가능성을 생성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내부 헬리컬 기어링을 제조할 가능성을 생성하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 내부 기어 치형부를 갖춘 적어도 하나의 중공 휠을 포함하는 기어링을 생성하는 것이며, 여기에서 기어 치형부는 특히 효율적으로 제조가능하거나 특히 높은 정밀도를 가질 것이다.
이들 목적 중 적어도 하나가 특허청구범위에 따른 장치, 방법 및 기어링에 의해 적어도 부분적으로 달성된다.
내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 방법은, 하기에서 사용되는 용어 반경 방향이 그것을 통해 규정되는 종축을 갖춘 관형(또는 관-같은) 섹션을 포함하는 피가공물이 기어 치형부의 생성을 위해, 각각 상기 방법을 수행하는 동안 가공 위치로 이동되는 N ≥ 2개의 스탬핑 공구에 의해 관형 섹션의 내측에서 가공되고, 피가공물은 시간에 따라 변하는 회전 속도로 상기 종축을 중심으로 회전 운동을 수행하며, 가공 위치에 있는 각각의 적어도 하나의 스탬핑 공구는 가공 위치에 있는 상기 적어도 하나의 스탬핑 공구가 피가공물을 반복적으로, 특히 주기적으로 가공하도록 상기 회전 운동과 동기화되는 반경 방향 진동 운동을 수행하는 것을 포함한다.
언급된 종축에 의해, 하기에서 사용되는 용어 "반경 방향"과 "축방향"이 규정된다.
그렇게 함에 있어서, 스탬핑 공구는 특히 분리된 스탬핑 공구일 수 있다.
전형적으로, 피가공물은 가공 위치에 있는 각각의 적어도 하나의 스탬핑 공구에 의해 차례로 반복적으로 가공된다. 또한 전형적으로, 하나의 동일한 적어도 하나의 스탬핑 공구가 가공 위치에 있는 동안에, 피가공물의 주기적 가공이 일어난다. 따라서, 피가공물은 전형적으로 본 방법의 수행 중에 적어도 섹션별로 주기적으로 가공된다.
피가공물의 가공은 전형적으로 스탬핑 리포밍(reforming) 또는 해머링 리포밍 기계 가공이다.
시간에 따라 변하는 피가공물의 회전 속도는 상대적으로 보다 높은 회전 속도와 상대적으로 보다 낮은 회전 속도의 연속 단계를 생성하며, 여기에서 특히 상대적으로 보다 낮은 회전 속도의 단계 중에 피가공물이 적어도 순간적으로 (회전) 정지 상태에 도달한다(회전 정지 상태도 또한 0의 회전 속도를 가짐). 스탬핑 공구에 의한 피가공물의 가공은 보통 상대적으로 보다 낮은 회전 속도의 단계 중 하나 동안에 일어난다. 각각 대응하는 스탬핑 공구의 개입(intervention) 중 피가공물의 회전이 느릴수록, 상대적으로 낮은 회전 속도의 단계 중 피가공물의 회전 또는 정지가 길어져, 더욱 우수하게 높은 정밀도의 최종 제조된 기어 치형부를 달성할 수 있다.
시간에 따라 변하는 피가공물의 회전 속도는 보통 적어도 섹션별로 주기적으로 변하는 회전 속도이다.
피가공물과 주기적으로 상호작용하는 가공 위치에 있는 스탬핑 공구는 전후로 이동하는 반경 방향으로 배향된 스트로크 운동을 수행하며, 이에 의해 피가공물이 다수의 개별 스탬핑 단계로 냉각 리포밍에 의해 가공된다. 그렇게 함에 있어서, 2개 이상의 스탬핑 공구가 연속적으로 사용된다. 기어링이 냉간 리포밍에 의해 피가공물 내에 제조되며; 있을 수 있는 후속하여 수행되는 보정 단계를 제외하고는 칩 제거가 없다.
피가공물의 상대적으로 보다 낮은 회전 속도의 주기 동안에, 피가공물이 리포밍되고, 피가공물이 상대적으로 보다 높은 회전 속도로 회전하는 동안에, 또한 압입(indenting) 공구 또는 스탬프로서 설계될 수 있는 모든 N개의 스탬핑 공구가 피가공물로부터 거리를 두고 있되, 그것이 스탬핑 공구 중 하나에 의해 회전하지 못하도록 방지됨이 없이 회전할 수 있도록 하는 거리를 두고 있다.
일 실시 형태에서, 중공 휠은 중공 기어휠이다.
일 실시 형태에서, N개의 스탬핑 공구 중 적어도 2개가 상이하게 형상화된 가공 섹션을 포함한다. 이와 관련하여, 특히 다음이 제공될 수 있다.
- N개의 스탬핑 공구 각각이 상이하게 형상화된 가공 섹션을 포함하거나; 또는
- M　≥　2이 N　=　2M인 정수이고, N개의 스탬핑 공구가 본질적으로 동일하게 형상화된 가공 섹션을 갖는 스탬핑 공구의 M개의 쌍을 형성하며, N개의 스탬핑 공구의 M개의 쌍 중 상이한 것의 가공 섹션이 상이하게 형상화된다.
첫 번째 경우에, 진동 운동의 주기 중에, 전형적으로 피가공물에 대한 하나의 스탬핑 공구의 정확히 1회의 개입이 일어나는 반면, 두 번째 언급된 경우에, 회전 운동의 하나의 주기 중에, 전형적으로 피가공물에 대한 스탬핑 공구의 정확히 2회의 개입, 즉 스탬핑 공구의 M개의 쌍 각각의 두 스탬핑 공구 각각에 의한 각각 1회의 개입이 일어나며, 여기에서 이것들은 전형적으로 하나의 동일한 반경 방향으로 정렬된 축을 따라 배치된다.
이전에 언급된 실시 형태와 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 스탬핑 공구의 상이한 가공 섹션은 가공 위치에서 측정되는, 반경 방향으로의 각각의 길이가 상이하다. 그렇게 함에 있어서, 스탬핑 공구가 가공 위치로 이동되는 시간적 순서가 N개의 스탬핑 공구가 언급된 길이에 따라 증가 순서로 분류될 때 생성되는 순서에 의해 주어지는 것이 가능하다.
그 정도로, 스탬핑 공구는 또한 스텝 공구(step tool)로서 이해될 수 있다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서,
a) 스탬핑 공구 중 정확히 하나(N번째 스탬핑 공구로 지정될 수 있음)가 가공 영역을 포함하되, 그 기어링 프로파일이
a1) 제조될 기어 치형부의 기어링 갭의 프로파일에 본질적으로 대응하거나; 또는
a2) 제조될 기어 치형부의 2개의 인접 기어링 갭(따라서 또한 그것들 사이의 기어링 치형부)의 프로파일에 본질적으로 대응하는 가공 영역을 포함하고;
또 다른 스탬핑 공구 각각이
a3) 가공 영역을 포함하되, 그 기어링 프로파일이 제조될 기어 치형부의 기어링 갭의 프로파일에 본질적으로 대응하지만 반경 방향으로 (가공 위치에서 측정되는) 보다 작은 길이를 포함하는 가공 영역을 포함하거나; 또는
a4) 제조될 기어 치형부의 2개의 인접 기어링 갭(따라서 또한 그것들 사이의 기어링 치형부)의 프로파일에 본질적으로 대응하지만, 반경 방향으로 (가공 위치에서 측정되는) 보다 작은 길이를 포함하거나;
또는
b) M　≥　2이 N　=　2M인 정수이고, N개의 스탬핑 공구가 본질적으로 동일한 형상의 가공 영역을 갖는 스탬핑 공구의 M개의 쌍을 형성하며, 스탬핑 공구의 가공 영역은 N개의 스탬핑 공구의 M개의 쌍 중 정확히 하나(스탬핑 공구의 M번째 쌍으로 지정될 수 있음)를 포함하고,
b1) 제조될 기어 치형부의 기어링 갭의 프로파일에 본질적으로 대응하거나; 또는
b2) 제조될 기어 치형부의 2개의 인접 기어링 갭(따라서 또한 그것들 사이의 기어링 치형부)의 프로파일에 본질적으로 대응하는, 기어링 프로파일을 포함하며;
스탬핑 공구의 또 다른 쌍 각각의 스탬핑 공구는,
b3) 가공 영역을 포함하되, 그 기어링 프로파일이 제조될 기어 치형부의 기어링 갭의 프로파일에 본질적으로 대응하지만 반경 방향으로 (가공 위치에서 측정되는) 보다 작은 길이를 포함하는 가공 영역을 포함하거나; 또는
b4) 2개의 인접 기어링 갭(따라서 또한 그것들 사이의 기어링 치형부)의 프로파일에 본질적으로 대응하지만, 반경 방향으로 (가공 위치에서 측정되는) 보다 작은 길이를 포함하는, 기어링 프로파일을 포함하는 것이 제공된다.
a)[또는 더욱 구체적으로는 a3) 또는 a4)]의 경우에, n번째(1　≤　n　≤　N-1) 스탬핑 공구의 경우에 언급된 길이가 제조될 기어 치형부의 기어 치형부 깊이의 n/N배에 본질적으로 대응하는 것이 특히 제공될 수 있다. 스탬핑 공구의 길이는 이 경우에 균일하게 단계적으로 형성된다.
또한, b)[또는 더욱 구체적으로는 b3) 또는 b4)]의 경우에, 스탬핑 공구의 m번째(1　≤　m　≤　M-1) 쌍의 스탬핑 공구의 경우에 언급된 길이가 제조될 기어 치형부의 기어 치형부 깊이의 m/M배에 본질적으로 대응하는 것이 특히 제공될 수 있다. 이때 스탬핑 공구의 쌍의 스탬핑 공구의 길이는 상응하게 균일하게 단계적으로 형성된다.
a3), b3), a4), b4)에 기술된 스탬핑 공구는 a1) 또는 a2) 또는 b1) 또는 b2)에 기술된 스탬핑 공구의 스텀프(stump)일 수 있다.
예를 들어, a3) 또는 b3)와 a4) 또는 b4)에 기술된 스탬핑 공구의 형상은 a1) 또는 b1)에 또는 a2) 또는 b2)에 기술된 스탬핑 공구 중 하나로부터 일부를 절단하되(스탬핑 공구의 공구 헤드 또는 공구 헤드들의 영역에서), 이를 스탬핑 공구가 가공 위치에 있을 때, 스탬핑 공구를 통해 중심에서 반경 방향으로 수직으로 형성되는 평면을 따라 절단함으로써 생성될 수 있다. 그렇게 함에 있어서, 커팅 표면 또는 커팅 표면들이 평평할 필요가 없고 캠버형(cambered)일 수 있으며, 그리고/또는 커팅 에지가 둥글 수 있다.
a1), a3), b1) 또는 b3)에 기술된 스탬핑 공구는 단일 치형성된(single toothed) 스탬핑 공구로 이해되고 지칭될 수 있으며, a2), a4), b2) 또는 b4)에 기술된 스탬핑 공구는 이중 치형성된(double toothed) 스탬핑 공구로 이해되고 지칭될 수 있다.
a)에 기술된 방법은 단일 스트로크 방법으로 이해되고 지칭될 수 있으며, b)에 기술된 방법은 이중 스트로크 방법으로 이해되고 지칭될 수 있다. 단일 스트로크 방법에서는, 진동 운동의 주기당 피가공물 내로의 스탬핑 공구의 정확히 1회의 개입이 일어나며, 가공 위치에 또한 단일 스탬핑 공구만이 있다. 그러나, 이중 스트로크 방법에서는, 진동 운동의 주기당 피가공물 내로의 정확히 2회의 개입, 즉 한 쌍의 스탬핑 공구의 각각의 스탬핑 공구당 정확히 1회의 개입이 일어나며, 가공 위치에 한 쌍의 스탬핑 공구의 두 스탬핑 공구가 있다. 이중 스트로크 방법에서, 특히 높은 제조 속도를 달성하는 것이 가능하다. 단일 스트로크 방법은 요구되는 공구에 관하여 더욱 간단히 수행가능하다.
전형적인 공구 조합은 다음과 같다:
- 모든 N개의 스탬핑 공구가 단일 치형성된다.
- 모든 N개의 스탬핑 공구가 이중 치형성된다.
- 단일 스트로크 방법의 경우에, 정확히 하나의 스탬핑 공구가 이중 치형성되고, N-1개의 스탬핑 공구가 단일 치형성된다.
- 이중 스트로크 방법의 경우에, 정확히 2개의 스탬핑 공구, 즉 스탬핑 공구의 M개의 쌍 중 하나의 쌍이 이중 치형성되고, N-2개의 스탬핑 공구, 즉 스탬핑 공구의 M-1개의 쌍의 스탬핑 공구가 단일 치형성된다.
전술된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, N개의 스탬핑 공구 중 적어도 하나는 그 치형부 프로파일이 제조될 기어 치형부의 2개의 인접 치형부 갭(따라서 또한 그것들 사이의 치형부)의 프로파일에 본질적으로 대응하는 가공 영역을 포함한다(이전에 이중-치형성된 스탬핑 공구로 지칭됨). 특히, N개의 스탬핑 공구의 각각의 것은 언급된 치형부 프로파일을 포함하는 가공 영역을 포함할 수 있다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, N개의 스탬핑 공구는 공구 홀더에 의해 유지된다. 특히, 공구 홀더는 스탬핑 공구를 가공 위치로 이동시킬 수 있는 운동으로 구동될 수 있다. 이에 의해, 피가공물을 가공하는 스탬핑 공구의 신속한 전환이 일어나는 것을 간단하고 자동화가능한 방식으로 달성하는 것이 가능하다. 이에 의해, 짧은 가공 시간을 달성하는 것이 가능하다.
공구 홀더는 반경 방향 진동 운동으로 구동될 수 있으며, 이에 기초하여 가공 위치에 있는 스탬핑 공구가 언급된 반경 방향 진동 운동을 수행할 수 있다. 그 결과, 자동화가능하고 신속한 피가공물 가공을 비교적 간단한 방식으로 달성할 수 있다.
공구 홀더는 또한 그 원주 상에 스탬핑 공구가 배치되는 드럼을 포함할 수 있다. 이러한 종류의 공구 홀더 또는 드럼은 리볼버(revolver)로 지칭될 수 있다. 이러한 종류의 드럼은 드럼의 회전 운동에 의해 스탬핑 공구가 가공 위치로 이동될 수 있도록 회전가능할 수 있다. 특히, 드럼은 종축에 평행한 회전축을 중심으로 특히 단속적인 방식으로(회전 운동의 단계에 대해 비교적 긴 정지 단계를 갖고서) 회전가능할 수 있다. N개의 스탬핑 공구는 드럼의 원주 주위에 균일하게 또는 불균일하게 분포될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 공구 홀더가 스탬핑 공구가 그것 상에 연이어 배치되는 로드 또는 빔 형상의 부품을 포함하는 것이 가능하다. 특히, N개의 스탬핑 공구가 정확히 1개의 열을 형성하거나(특히 단일 스트로크 방법의 경우에), 로드 또는 빔 형상의 부품의 대향측들에 배치되는 정확히 2개의 열을 형성하는(특히 이중 스트로크 방법의 경우에) 것이 제공될 수 있다. 스탬핑 공구의 1개의 또는 2개의 열은 특히 종축에 평행하게 연장될 수 있다. 전형적으로, 로드 또는 빔 형상의 부품을 종축에 평행하게 변위시키는 것이 가능하며, 따라서 이에 의해 스탬핑 공구를 가공 위치로 이동시키는 것이 가능하다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 가공 위치에 있는 언급된 적어도 하나의 스탬핑 공구는 피가공물이 적어도 순간적으로 정지되어 있는 회전 운동의 단계에서 피가공물을 가공한다. 특히, 피가공물의 회전 운동은 단속적인 회전일 수 있고, 가공 위치에 있는 언급된 적어도 하나의 스탬핑 공구는 피가공물의 회전 정지의 단계에서 피가공물을 가공한다. 따라서, 적어도 하나의 스탬핑 공구는 피가공물에 작용하는 단속적인 피가공물 회전 운동의 정지의 단계 중에 있다. 단속적인 회전이 회전의 단계 사이에 회전 정지의 단계가 있는 것을 포함하며, 여기에서 단계는 지속 시간을 가리키며, 이에 의해 정지 단계가 순간적인 정지와 상이한 것이 언급되어야 한다. 보통, 회전 정지의 시간 주기 내에서 피가공물이 리포밍되고, 피가공물의 회전 중에 모든 N개의 스탬핑 공구가 피가공물로부터 피가공물이 스탬핑 공구 중 하나에 의해 회전하지 못하도록 방지됨이 없이 회전할 수 있도록 하는 거리를 두고 있는 것이 제공된다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서,
c) 초기에, N개의 스탬핑 공구 중 첫 번째 스탬핑 공구가 가공 위치로 이동되고, 이어서 N개의 스탬핑 공구 중 후속 스탬핑 공구가 N번째 스탬핑 공구까지 차례로 가공 위치로 이동되며, 여기에서 N개의 스탬핑 공구 각각은 적어도 제조될 기어 치형부의 모든 기어링 치형부 갭이 가공 위치에 있는 각각의 스탬핑 공구에 의해 적어도 1회, 특히 적어도 2회 가공되는 동안 가공 위치로 유지되고, 특히 모든 N개의 스탬핑 공구는 상이하게 형상화된 가공 영역을 포함하거나;
또는
d) M　≥　2이 N　=　2M인 정수이고, N개의 스탬핑 공구가 본질적으로 동일한 방식으로 형성된 가공 영역을 갖는 스탬핑 공구의 M개의 쌍을 형성하며, 초기에 스탬핑 공구의 M개의 쌍의 첫 번째 쌍이 가공 위치로 이동되고, 이어서 스탬핑 공구의 후속 M개의 쌍이 스탬핑 공구의 M번째 쌍까지 차례로 가공 위치로 이동되며, 여기에서 스탬핑 공구의 M개의 쌍 각각은 적어도 생성될 모든 치형부 갭이 스탬핑 공구의 각각의 쌍의 가공 위치에 있는 두 스탬핑 공구 중 적어도 하나에 의해, 특히 둘 모두에 의해 적어도 1회, 특히 적어도 2회 가공되는 동안 가공 위치로 유지되고, 특히 스탬핑 공구의 모든 M개의 쌍은 상이하게 형상화된 가공 영역을 포함하는 것이 제공된다.
일반적으로, 경우 c)는 단일 스트로크 방법과 관련되고, 경우 d)는 이중 스트로크 방법과 관련된다.
전형적으로, N개의 스탬핑 공구가 본 방법을 수행하는 동안에 그 반경 방향 좌표에 관하여 관형 섹션의 내부에 의해 규정되는 반경 방향 좌표 내에 배치되는 것이 제공된다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서,
- N　≥　4이 적용가능하고, 모든 N개의 스탬핑 공구가 상이하게 형상화된 가공 영역을 포함하거나; 또는
- M　≥　3이 N　=　2M인 정수이고, 스탬핑 공구가 본질적으로 동일하게 형상화된 가공 영역을 갖는 스탬핑 공구의 M개의 쌍을 형성하는 것이 제공된다.
전형적으로, 단일 스트로크 방법의 경우에 3　≤　N　≤　10이 적용가능하고, 이중 스트로크 방법의 경우에 3　≤　M　≤　8이 적용가능하다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 또는 수개와 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 중공 휠은 중공 기어링된 휠이다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 중공 휠은 두꺼운-벽의 중공 휠이다. 중공 휠의 잔류 벽 두께가 기어링 깊이의 적어도 0.25배, 또는 보다 엄격한 의미에서 기어링 치형부 깊이의 적어도 0.5배일 때, 기어링된 중공 휠을 두꺼운-벽으로 지칭한다. 기어링 치형부 깊이는 풋 원(foot circle)과 헤드 원(head circle) 사이의 거리이고, 잔류 벽 두께는 기어 치형부 저부에서 기어 휠의 외부 표면까지의 나머지 벽 두께를 가리킨다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 중공 휠은 적어도 기어 치형부 깊이의 기어링 깊이만큼 큰 잔류 벽 두께를 포함한다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 또는 수개와 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 기어 치형부는 ｜β｜ > 0°인 나선각 β를 갖는 헬리컬 기어링이다. 이 경우에, 기어 치형부는 따라서 종축에 비스듬히 연장된다. 특히, 그것은 나선각 40° ≥ ｜β｜ ≥ 5°에 대해 적용가능할 수 있다.
대안적으로, 기어 치형부는 직선형 기어링(straight gearing)일 수 있으며, 따라서 종축에 평행하게 연장될 수 있다(β = 0°).
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 중공 휠은 저부 부품에 이어서 관형 섹션이 이어지는 포트형(또는 포트-같은)이다. 특히, 관형 섹션은 저부 부품과 일체로 형성될 수 있다. 종래 기술로부터 알려진 기계 가공 방법의 경우에, 일반적으로 우선 관형 피가공물에 기어링이 제공되고, 이어서 관형 피가공물이 예를 들어 용접에 의해 저부 부품과 결합된다. 이는 추가의 제조 단계뿐만 아니라 정렬 및 조절 문제를 수반하며, 이는 기어링에 대한 저부 부품의 정렬의 정확성이 불충분할 위험을 갖는다. 그러나, 본 발명에 따른 방법을 사용할 때, 일체형 피가공물이 제공될 수 있으며, 이는 이러한 종류의 후속 단계를 불필요하게 만든다.
포트형 중공 휠을 갖는 일 실시 형태에서, 기어 치형부의 헤드 원 직경을 넘어서까지 반경 방향으로 연장되는 기어링 섹션, 즉 요홈을 갖춘 섹션과 저부 부품 사이에 요홈이 제공된다.
포트형 중공 휠 또는 대응하는 피가공물은 소정 응용에 대해 저부 부품 내에 (적어도) 하나의 구멍을 포함할 수 있다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 기어링 치형부 깊이는 기어 치형부의 모듈(module)보다 적어도 2.0배, 특히 적어도 2.2배, 특히 적어도 2.4배 또는 심지어 적어도 2.5배 크다. 그러한 큰 기어링 치형부 깊이 또는 대응하는 이른바 높은 기어링은 기술된 방법으로 우수하게 제조가능하지만, 다른 냉간 성형 방법에서는 제조시 큰 문제를 유발한다. 큰 기어링 깊이는 높은 커버링 정도를 가능하게 하며, 이는 대응하는 중공 휠을 특히 높은 하중을 견딜 수 있게 만든다.
"모듈(module)"은 다른 아무것도 지시되지 않으면 페이스 모듈(face module) 또는 프론트 모듈(front module)을 의미한다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 기어 치형부는 0.5 내지 8, 특히 1 내지 5의 모듈 및/또는 적어도 1.25의 모듈을 갖는다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 기어 치형부는 기준 원 직경과 치형성된 길이를 포함하며, 기준 원 직경은 크기의 적어도 2배이고 최대 20배이며, 특히 기어링 길이의 적어도 3배이고 최대 15배이거나 적어도 4배이고 최대 10배이다.
페이스 모듈 mS에 대해 mS = Td/p가 적용가능한 것이 알려져 있으며, 여기에서 Td는 기준 원 직경을 가리키고, p는 기어 치형부의 기어 치의 개수를 가리킨다. 또한, 페이스 모듈 mS에 대해 mS = t/π가 적용가능하며, 여기에서 π는 원주율(circle number)을 가리키고, t는 기어링의 피치[페이스 피치(face pitch)]를 가리킨다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 피가공물의 기술된 가공에 의해, 기어 치형부에 대응하는 외부 기어링이 피가공물 내에 제조되지 않는다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 중공 휠은 외부 기어링을 포함하지 않으며, 특히 내부 기어링에 대응하는 외부 기어링을 포함하지 않는다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 기어 치형부를 제조할 때, 맨드릴이 사용되지 않으며, 특히 제조될 기어링에 대응하는 프로파일링을 포함하는 맨드릴이 사용되지 않는다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 피가공물은 본질적으로 종축에 대해 회전 대칭인 외부 표면, 특히 본질적으로 실린더형으로 형상화된 외부 표면을 포함하는 피가공물 수용기 내에 유지된다. 특히, 피가공물은 스탬핑 공구에 의한 주기적인 가공 중에 피가공물 수용기 내에 수용될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 피가공물이 피가공물 수용기 내에 수용되지 않는 것도 또한 가능하며; 또한 이 경우에도 피가공물이 통상적으로 공구 홀더에 의해 회전될 수 있다.
마지막에 언급된 실시 형태와 조합될 일 실시 형태에서, 피가공물 수용기는 본질적으로 링형 또는 중공 실린더형 또는 포트형으로 형상화된다.
2가지 마지막에 언급된 실시 형태 중 하나와 조합될 일 실시 형태에서, 피가공물 수용기는 피가공물을 위한 클램핑 장치로서 설계된다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 적어도 하나의 카운터-홀더(counter-holder)가 제공된다. 카운터-홀더에 의해, 피가공물에 작용하는 스탬핑 공구에 의한 피가공물에 대한 개입으로부터 생성되는 힘, 특히 반경 방향으로 작용하는 힘이 흡수되며, 따라서 피가공물이 스탬핑 공구에 의한 개입 중에 본질적으로 동일한 장소에서 유지된다. 공구 개입 중에, 적어도 하나의 카운터-홀더는 피가공물 또는 각각 피가공물 수용기와 접촉하되 우선적으로는 유극 없이 접촉하며; 피가공물이 회전되는 동안에, 피가공물(또는 해당되는 경우 피가공물 수용기)과 카운터-홀더는 바람직하게는 서로 거리를 두고 있지만, 특히 이어서 또한 피가공물(또는 피가공물 수용기)에 맞대어져 놓일 수 있다. 전형적으로, 가공 위치에 있는 스탬핑 공구가 인장력에 의해 피가공물과의 스탬핑 개입 상태에 이르게 된다. 그러나, 전단력 또는 횡력의 사용도 또한 가능하다. 이중 스트로크 방법의 경우에, 일반적으로 인장력과 전단력 또는 횡력이 교번하여 사용되며, 예컨대 x-방향이 반경 방향으로 연장될 때, +x 방향으로 인장력이 그리고 -x 방향으로 전단력 또는 횡력이 사용될 수 있다.
단일 스트로크 방법에서는, 전형적으로 적어도 하나의 또는 정확히 하나의 카운터-홀더가 제공되는 반면, 이중 스트로크 방법에서는, 전형적으로 적어도 2개의 또는 정확히 2개의 카운터-홀더가 제공되며, 여기에서 특히 종축에 대해 본질적으로 경면-반전(mirror-inverted) 방식으로 서로 대향하여 위치되는 2개의 카운터-홀더가 제공될 수 있다.
일반적으로, 개입 중에 하나의 카운터-홀더가 본질적으로 고정된다.
적어도 하나의 카운터-홀더를 갖는 일 실시 형태에서, 카운터-홀더는 피가공물의 외부 형상 또는 피가공물이 내부에 유지되는(그 형상에 관하여 맞추어짐) 피가공물 홀더의 외부 형상에 맞추어져 형성된다.
마지막에 언급된 실시 형태와 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 기술된 카운터-홀더 모두는 피가공물에 제공될 그것에 대응하는 프로파일을 포함하지 않는다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 그리고 피가공물이 피가공물 홀더 내에 유지되는 일 실시 형태에서, 피가공물 홀더는 피가공물 내에 제조될 기어 치형부의 프로파일에 대응하는 프로파일을 포함하지 않는다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 본 방법은 피가공물의 다수의 회전 중에, 스탬핑 공구에 의한 피가공물의 주기적인 가공에 의해, 사전규정된 기어링 깊이와 형상이 달성될 때까지, 기어 치형부의 치형부 갭의 더욱더 깊은 형태가 획득되는 방식으로 수행된다. 그러한 방법이 사용되면, 스탬핑 공구에 의한 기술된 가공 단계에 이어서, 일반적으로 기어링의 보정 또는 리포밍을 위한 후속 추가 단계가 수행될 필요가 없다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 피가공물은 기어 치형부의 기어링 표면에 대해 전형적으로 스탬핑 공구에 의해 가공된 내부 표면의 영역에서 오목하다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 스탬핑 공구는 기어링 방향(기어링 갭의 연장 방향)으로 기어 치형부의 기어링 갭보다 길다. 이는 물론 스탬핑 공구의 작동 영역과 관련되며, 따라서 피가공물 내에 개입되어 그것과 (리포밍) 접촉하는 스탬핑 공구의 영역과 관련된다. 이는 기어 치형부가 그 전체 길이에 걸쳐 높은 정밀도로 확립되는 것을 보장하는데 기여할 수 있다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 스탬핑 공구 각각이 적어도 하나의 공구 헤드와 공구 플랭크(flank)를 포함하는 가공 영역을 포함하며, 여기에서 하나의 스탬핑 공구, 특히 모든 N개의 스탬핑 공구의 하나의 공구 헤드가 볼록하게 형상화되는 것이 제공된다. 단일 치형부 스탬핑 공구는 공구 헤드와 2개의 인접 공구 플랭크를 포함한다. 이중-치형부 스탬핑 공구는 각각 2개의 인접 플랭크를 갖춘 2개의 공구 헤드를 포함한다. 보싱된(bossed) 스탬핑 공구의 제공은 기어 치형부가 그 전체 길이에 걸쳐 높은 정밀도로 제조되는 것을 보장하는데 기여할 수 있다. 보싱된 형상은 반경 방향으로 제공될 수 있다. 특히, 공구 헤드는 인접 공구 플랭크 사이에서 대칭으로 단면에서 볼록한 형상을 묘사할 수 있으며, 특히 타원 섹션(여기에서 원 섹션도 또한 타원 섹션임)을 묘사할 수 있다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 본 방법은 피가공물의 다수의 회전 중에, 스탬핑 공구에 의한 피가공물의 주기적인 가공에 의해, 기어 치형부의 사전규정된 기어링된 길이가 달성될 때까지, 기어링 방향으로의 치형부 갭의 연속적인 형성이 달성되는 방식으로 수행된다. 따라서, 그러한 방법을 수행하는 동안에, 제조될 기어 치형부의 치형부와 치형부 갭이 종축에 평행한 좌표의 방향으로 훨씬 더 멀리 연장된다(여기에서 헬리컬 기어링의 경우에 치형부 갭은 물론 종축에 평행하게 연장되지 않음). 따라서, 그러한 방법의 수행 중에 기어 치형부의 기어링 길이는 규정된 기어링된 길이에 도달할 때까지 길어진다. 예를 들어, 관형 섹션의 일단부에서 첫 번째 스탬핑 공구 또는 스탬핑 공구의 첫 번째 쌍으로 시작되고, 피가공물이 관형 섹션의 대향 단부까지 연속적으로 가공되며, 이어서 다시 관형 섹션의 일단부에서, 그러나 두 번째 스탬핑 공구 또는 스탬핑 공구의 두 번째 쌍으로 시작되고, 피가공물이 관형 섹션의 대향 단부까지 연속적으로 가공되며, 이는 모든 N개의 스탬핑 공구가 사용되고 기어 치형부가 그 최대 깊이와 최대 길이로 완성될 때까지 수행된다. 전형적으로, 작동 위치에 있는 적어도 하나의 스탬핑 공구와 피가공물은 (피가공물의 회전 운동 중에 그리고 반경 방향으로 진동하는 스탬핑 공구 운동 중에) 서로에 대해 축방향으로 이동된다. 따라서, 피가공물과 스탬핑 공구(들)의 상대 운동은 (가공 위치에 있는 모든 스탬핑 공구에 대해) 언급된 스탬핑 공구의 반경 방향 진동 운동에 의해 중첩되는 스크류형 공간 곡선을 묘사한다.
이전에 언급된 실시 형태 중 하나 또는 수개와 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 중공 휠은 기어링, 특히 차량 자동 변속기의 구성요소이다. 기어링은 일반적으로 또한 중공 휠과 상호작용하는 수개의 유성 휠을 포함한다.
전술된 유형의 방법은 기어링, 특히 차량 자동 변속기의 중공 휠을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 포함하는 기어링을 제조하기 위한 방법에서, 중공 휠은 선행하는 방법 중 하나에 따라 제조된다. 기어링은 일반적으로 또한 중공 휠과 작동하거나 상호작용하는 적어도 하나의 유성 휠, 전형적으로 적어도 2개의 유성 휠을 포함한다.
내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 장치는
- 종축을 따라 정렬된 관형 섹션을 갖춘 피가공물을 이러한 관형 섹션이 그 내측에서 가공될 수 있도록 유지시키기 위한 그 종축을 중심으로 회전가능한 피가공물 홀더;
- 시간에 따라 변하는 회전 속도를 갖는 회전, 특히 단속적인 회전을 생성하도록 설계되는, 피가공물 홀더의 회전을 위한 구동 장치;
- N　≥　2개, 특히 N　≥　4개의 스탬핑 공구를 유지시키기 위한 피가공물 홀더로서, 이러한 피가공물 홀더에 의해 N개의 스탬핑 공구 각각이 가공 위치로 이동될 수 있고, 이러한 피가공물 홀더는 관형 섹션이 그 내측에서 가공 위치에 있는 스탬핑 공구에 의해 반복적으로, 특히 주기적으로 가공될 수 있도록 종축에 반경 방향으로 연장되는 선형 진동 운동을 수행하도록 구동될 수 있는, 상기 피가공물 홀더;
- 종축에 반경 방향으로 연장되는 피가공물 홀더의 선형 진동 운동과 피가공물 홀더의 회전의 동기화를 위한 동기화 장치
를 포함한다.
특히, 본 장치는 N개의 스탬핑 공구를 포함할 수 있다.
스탬핑 공구는 기어 치형부의 제조가 다수의 개별 스탬핑 공정으로 분리되어 일어날 수 있도록 피가공물에 주기적으로 작용하는 역할을 한다. 또한, 상이하게 설계된 스탬핑 공구가 스탬핑 공구의 단계적인 깊어지는 침투를 추가 단계로 분할하는 역할을 할 수 있다.
피가공물을 그 내측에서 가공될 수 있게 하기 위해, 피가공물은 피가공물의 내부 표면이 이러한 가공을 위해 스탬핑 공구에 의해 접근가능하도록 유지된다.
일 실시 형태에서, 피가공물 홀더의 회전을 위한 구동 장치는 토크 모터이다.
일 실시 형태에서, 피가공물 홀더는 특히 종축에 대해 본질적으로 회전 대칭인 외부 표면을 포함하는, 피가공물을 수용하기 위한 피가공물 수용기를 포함한다. 예를 들어, 이러한 외부 표면은 본질적으로 실린더형으로 설계될 수 있다. 피가공물 수용기는 예를 들어 본질적으로 링형, 중공 실린더형 또는 포트형으로 설계될 수 있다.
일 실시 형태에서, 본 장치는 스탬핑 공구에 의해 피가공물 홀더에 가해지는 힘이 그것에 의해 흡수되도록 피가공물(그리고 필요시 피가공물 수용기)과 상호작용하는 적어도 하나의 카운터-홀더를 포함한다. 전형적으로, 이는 주로 본질적으로 반경 방향으로 작용하는 힘 또는 힘 성분과 관련된다.
이전에 언급된 장치 실시 형태 중 하나 이상과 조합될 수 있는 일 실시 형태에서, 피가공물 홀더는 종축을 따라 변위가능하다. 이 경우에, 피가공물 홀더의 대응하는 종방향 변위를 위한 구동 장치가 제공될 수 있다.
또한, 유리하게는, 공구 홀더의 선형 진동 운동을 위한 구동 장치가 제공될 수 있다.
본 발명은 또한 기술된 방법의 특징에 대응하는 특징을 갖는 장치와 그 반대로 또한 기술된 장치의 특징에 대응하는 특징을 갖는 방법을 포함한다.
장치의 이점은 대응하는 방법의 이점에 대응하고, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.
또한, 전술된 장치 중 하나의 사용, 즉 중공 휠 내에 내부 기어 치형부를 제조하기 위한 장치의 사용이 개시된다. 특히, 그러한 장치는 기어링, 특히 차량 자동 변속기의 중골 휠 내에 내부 기어 치형부를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
기어링은 그 내부 기어 치형부가 전술된 방법 중 하나에 의해 제조되는 상기 내부 기어 치형부를 포함하는 중공 휠을 포함하며, 특히 여기에서 기어링은 차량용 자동 변속기이다.
본 발명에 따라 제조된 기어 치형부는 높은 정밀도와 큰 형상 안정성에 의해(여기에서 후자는 본질적으로 특별한 냉간 성형 가공에 기인할 수 있음), 각각 그에 의해 달성되는 높은 재료 강도(특히 기어링의 에지 구역에서)에 의해 특징지어진다. 또한, 이들 기어 치형부는 임의의 (상당한 리포밍) 후가공이 필요함이 없이 높은 표면 품질에 의해 구별될 수 있다. 또한, 열 효과에 의한 경화의 경우에 그러한 중공 휠이 겪는 경화 왜곡이 그 기어 치형부가 셰이빙(shaving)에 의해 제조된 중공 휠의 경우에서보다 상당히 낮다.
피가공물은 전형적으로 후속하여 유도 경화되거나 레이저 경화되는 합금 단강(alloyed tempered steel)(전형적으로 적어도 0.3%의 탄소 함량을 갖는)으로 제조되거나, 후속하여 전형적으로 기체 질화(gas nitration) 또는 니트로-탄화(nitro-carbonation)에 의해 경화되는 합금 표면 경화강(alloyed case hardened steel)(전형적으로 최대 0.3%의 탄소 함량을 갖는)으로 제조된다.
전형적인 기어 치형부의 직경(기준 원 직경)은 50　mm 내지 450　mm의 범위 내에, 특히 100 mm 내지 350 mm의 범위 내에 그리고 흔히 200 mm 내지 300 mm의 범위 내에 있다.
(기어 치형부의) 본 방법에 의해 달성가능한 허용 오차는 전형적으로 DIN 3960에 따른 품질(quality) 8 또는 품질 7에 대응한다.
본 방법에 의해 제조된 기어 치형부의 표면 조도는 0.8 ㎛ 이하인 Ra-값(DIN 4287에 따른)에 의해 특징지어진다. 특히, 그것들은 주로 0.6 ㎛ 이하인, 전형적으로는 심지어 0.2 ㎛ 내지 0.6 ㎛의 범위 내인 Ra-값을 갖는다.
추가의 실시 형태와 이점이 특허청구범위 종속항과 도면으로부터 도출된다.
본 발명에 의하면, 내부 기어 치형부를 제조할 수 있는 대안적인 방법이 제공된다. 또한, 내부 기어 치형부의 제조를 위한 장치와 이러한 장치의 사용뿐만 아니라 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 포함하는 기어링도 또한 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 높은 정확도로 내부 기어 치형부를 제조할 가능성이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 높은 정확도로 내부 기어 치형부를 제조할 가능성이 제공되어, 내부 기어 치형부를 제조할 때 짧은 가공 시간이 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 큰 기어링 깊이를 갖는 내부 기어 치형부를 제조할 가능성이 제공된다. 가느다란 치형부를 갖춘 기어 치형부가 제공되며, 이러한 경우에 기어 치형부의 기어링 깊이는 기어 치형부의 모듈보다 적어도 2.2배 크다.
또한, 본 발명에 의하면, 큰 잔류 벽 두께를 갖는 중공 휠 내에 내부 기어 치형부를 제조할 가능성이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 특히 기어링에 대한 포트 저부의 정확한 정렬을 보장하는, 포트형 중공 휠 내에 내부 기어 치형부를 제조할 가능성이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 내부 헬리컬 기어링을 제조할 가능성이 제공된다.
또한, 본 발명에 의하면, 내부 기어 치형부를 갖춘 적어도 하나의 중공 휠을 포함하는 기어링이 제공되며, 여기에서 기어 치형부는 특히 효율적으로 제조가능하거나 특히 높은 정밀도를 갖는다.
이하에서는 본 발명의 목적이 예시적인 실시 형태와 첨부 도면에 기초하여 더욱 상세히 설명된다.
도 1은 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 장치의 세부 사항을 피가공물의 종축에 평행한 부분 단면도로 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 장치의 세부 사항을 피가공물의 종축에 수직한 부분 단면도로 도시한다.
도 3은 종축에 수직한, 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 통한 단면의 상세도를 도시한다.
도 4는 피가공물을 종축에 평행한 단면도로 도시한다.
도 5는 도 4에 따른 피가공물로부터 제조된 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 종축을 통한 단면도로 도시한다.
도 6은 보싱된(bossed) 스탬핑 공구를 피가공물 치형부를 따른 단면도로 개략적으로 도시한다.
도 7은 초기 상태에 있는, 공구 수용기가 있는 배열을 도시하기 위한 세부 사항을 피가공물의 종축에 수직한 단면도로 도시한다.
도 8은 초기 상태에 있는, 공구 수용기가 없는 배열을 도시하기 위한 세부 사항을 피가공물의 종축에 수직한 단면도로 도시한다.
도 9는 이중 치형성된 스탬핑 공구에 의한 이중 스트로크 방법의 개략도이다.
도 10은 이중 스트로크 방법의 도면이다.
도 11 내지 도 16은 단일 치형성된 스탬핑 공구에 의한 단일 스트로크 방법의 과정의 도면이다.
본 발명을 이해하는데 필수적이지 않은 구성요소는 부분적으로 도시되지 않는다. 기술된 실시 형태는 본 발명의 목적에 대해 예시적이고, 제한적인 효과를 갖지 않는다.
도 1과 도 2는 각각 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠(1a)을 제조하기 위한 장치의 세부 사항을 각각 피가공물의 종축에 평행한 부분 단면도(도 1)와 피가공물의 종축에 수직한 부분 단면도(도 2)로 도시하며; 좌표 x, y, z가 도면에 표시된다.
이러한 장치에 의해, 기어 치형부가 피가공물(1) 내에 제공될 수 있어, 기어 치형부(6)를 갖춘 중공 휠(1a)이 제조된다. 피가공물(1)은 가공 중 피가공물(1)을 유지시키는 피가공물 홀더(10)의 하나의 축(회전축)과 일치하는 종축(Z)을 가지며, 따라서 간단히 이하에서 해당 축이 또한 축 Z로 기술된다.
피가공물 홀더(12)에 의해 수개의 스탬핑 공구(21, 22,...)가 유지되며, 이러한 스탬핑 공구에 의해 피가공물(1)이 주기적으로 가공될 수 있다. 이를 위해, 피가공물 홀더(12)가 x-방향으로의 진동 운동(도 1에서 상부 좌측의 이중 화살표에 의해 나타내어짐)을 수행한다. 이는 구동되는 샤프트(18)를 통해 이송 부싱(19)에 대한 진동 운동으로 전달된다. 가공 위치에 있는 스탬핑 공구, 도 1과 도 2에서 스탬핑 공구(26)가 이러한 방식으로 반복적으로, 일반적으로 주기적으로 피가공물과 상호작용한다. 피가공물(1) 그 자체가 피가공물 홀더(10)에 의해 축 Z를 중심으로 변화하는 회전 속도로 회전되며, 특히 단속적인 방식으로 회전된다(도 2에서 파선 화살표에 의해 나타내어짐). 가공 위치에 있는 스탬핑 공구의 진동 운동에 대응하는 공구 홀더(12)의 진동 운동이 피가공물(1)의 회전과 동기화된다. 피가공물(1)[또는 피가공물 홀더(10)] 및 피가공물 홀더(12)의 운동은 최소 피가공물 회전 속도의 단계 중에(단속적인 피가공물 회전의 경우에, 피가공물의 단속적인 회전의 정지의 단계 중에), 가공 위치에 있는 적어도 하나의 스탬핑 공구가 피가공물(1)과 상호작용하는 방식으로 동기화된다. 단속적인 피가공물 회전의 경우에, 피가공물(1)은 피가공물 회전 중에 스탬핑 공구(21, 22,...)가 피가공물(1)과 접촉하지 않을 정도로 피가공물 홀더(12)가 충분히 멀리(x-방향으로) 변위되자마자 추가로 회전될 수 있다[전형적으로 하나의 구획(division)만큼)]. 도 1과 도 2에 도시된 상황에서, 피가공물(1)은 스탬핑 공구(26)가 형성되는 치형부 갭으로부터 충분히 이탈되자마자 계속하여 회전된다. 비-단속적인 피가공물 회전의 경우에, 속도 프로파일(시간에 따른 회전 속도의 변화)이 상응하게 선택되어야 한다.
이어서 - 즉, 다음 정지 단계 내의 단속적인 회전의 경우에 - 제조될 기어 치형부(6)의 다음 치형부 갭의 후속 제조를 위해, 가공 위치에 있는 적어도 하나의 스탬핑 공구가 다시 피가공물(1)과 상호작용한다. 이러한 방식으로 기어 치형부(6)가 다수의 스탬핑 단계의 연속적인 수행에 의해 냉간-성형에 의하여 제조된다. 그러나, 그렇게 함에 있어서, 또한, 상이하게 형상화된 스탬핑 공구가 연속적으로 사용된다.
초기에, 전술된 방식으로, 제조될 치형부 갭의 위치에서, 획득될 최종 기어링 깊이에 아직 도달하지 않은 압입부(indentation)가 제조되도록 첫 번째 스탬핑 공구(21)가 사용되고, 획득될 치형부 갭당 적어도 1회의 공구 개입이 일어나며(그러나, 전형적으로 2회 또는 3회), 여기에서 동일한 스탬핑 공구와의 수회의 공구 상호작용의 경우에, 그 동안에 또한 모든 다른 치형부 갭이 상응하게 사전형성되었을 때, 보통 단지 동일한 위치에서의 상호작용이 일어난다. 후자의 절차가 일반적으로 피가공물이 제조될 후속 치형부 갭의 위치로 계속하여 회전되기 전에 피가공물 개입이 동일한 위치에서 일어나는 경우보다 더욱 우수한 결과를 달성한다.
첫 번째 스탬핑 공구(21)에 의한 가공이 완료된 때, 두 번째 스탬핑 공구(22)가 가공 위치로 이동된다. 이를 위해, 도 1과 도 2의 실시예에서, 공구 홀더(12)가 축 Z에 평행하게 연장되는 회전축(W)을 중심으로 회전될 수 있다. 다시 이러한 두 번째 스탬핑 공구(22)에 의해, 첫 번째 스탬핑 공구(21)에 의한 절차와 유사하게, 모든 최근 생성된 치형부 갭이 1회 또는 수회 가공된다. 이러한 절차가 있을 수 있는 또 다른 스탬핑 공구, 도 1과 도 2의 실시예에서 스탬핑 공구(23 내지 26)에 의해 유사하게 후속하여 수행된다.
이송 부싱(19)은 반경 방향으로(더욱 정확히 말하면, x-방향으로) 변위될 수 있어, (가공 위치에서의) 스탬핑 공구의 반경 방향 이송 깊이의 조절을 가능하게 하며, 이는 한편으로는 하나의 스탬핑 공구로부터 다른 스탬핑 공구로 바꿀 때, 그리고/또는 다른 한편으로는 하나의 동일한 스탬핑 공구가 후속 시점에 피가공물과 개입될 때, 또는 피가공물 내에 제조될 치형부 갭의 위치가 동일한 형상화된 스탬핑 공구에 의해 다시 가공될 때 추천된다. 이송 부싱(19)은 특히 구동될 수 있으며, 이는 본 방법의 자동화(automatability)에 기여할 수 있다.
마지막 스탬핑 공구(도 1과 도 2의 경우에 도면 부호 26)의 형상은 제조될 기어 치형부(6)의 치형부 갭의 형상에 대응한다. 다른 스탬핑 공구(도 1과 도 2에서 도면 부호 21 내지 25)의 형상은 기본적으로 동일하지만, 그것들은 길이가 단축되고(공구 헤드에서), 스탬핑 공구의 다이 개입의 순서가 대응하는 스탬핑 공구의 증가하는 길이에 따라 일어난다.
모든 치형부 갭이 제조될 기어 치형부(6)의 치형부 갭의 형상에 대응하는 형상을 갖는 스탬핑 공구("마지막 스탬핑 공구", 도 1과 도 2의 경우에 도면 부호 26)에 의해 적어도 2회(또는 심지어 3회 또는 4회) 가공되는 것이 일반적으로 바람직하다. 이에 의해, 특히 높은 정밀도의 기어 치형부가 달성될 수 있고, 후속 가공 단계가 대부분의 경우에 불필요할 수 있다.
스탬핑 공구의 진동 운동을 생성하기 위한 공구 홀더(12)의 스트로크 운동은 편심 캠에 의해 획득될 수 있다. 편심 캠에 대한 대안은 예를 들어 크랭크 구동 장치 또는 시프팅 게이트(shifting gate)이다. 스탬핑 공구에 의한 피가공물의 스탬핑은 인장력의 인가에 의해 일어난다. 그러나, 인장력이 스탬핑에 사용되는 방식으로 배열이 변화되는 것도 또한 고려가능하다. 이중 스트로크 방법의 경우에, 인장력 및 전단력 또는 횡력 둘 모두가 교번하여 인가될 수 있다.
피가공물(1)의 회전 운동을 전달하는 피가공물 홀더(10)는 도 1과 도 2에 도시된 실시예의 경우에 피가공물을 반경 방향으로 둘러싸는 피가공물 수용기(receiver)(11)를 포함하며, 여기에서 본 특허 출원의 "반경 방향"은 항상 축 Z와 관련되어, 그것에 수직한 방향을 가리킨다. 그러나, 이러한 유형의 피가공물 수용기(11)가 없는 피가공물 홀더(10)도 또한 고려가능하다. 특히, 도 1과 도 2에 도시된 것과 같은 포트형 피가공물(1)은 예를 들어 포트 저부[저부 부품(4), 도 4와 도 5 참조]의 구역에서 유지될 수 있다. 이러한 피가공물(1)이 도 1과 도 2에 도시되지만, 상이하게 형상화된 피가공물, 예를 들어 본질적으로 관형인(그리고 저부 부품을 포함하지 않는) 피가공물을 가공하는 것도 또한 가능하다.
피가공물(1)[또는 더욱 정확히 말하면 - 피가공물 수용기(11)를 갖춘 도시된 경우에 - 피가공물 수용기(11)]은 스탬핑 공정 중 피가공물(1)[그리고 피가공물 홀더(10)]이 본질적으로 고정되어 유지되도록 카운터-홀더(counter-holder)(15a)와 상호작용한다. 피가공물(1)의 (단속적인) 회전을 가능하게 하거나 그것을 적어도 간단하게 하기 위해, 카운터-홀더(15a)가 우선적으로 두 공구 개입 사이에서 피가공물(1)로부터 멀어지게 이동된 다음에 피가공물(1)과 접촉된다(도 2에서 이중 화살표에 의해 나타내어짐). 특히 충분히 두꺼운-벽의 피가공물(1)의 경우에, 카운터-홀더는 생략될 수 있다.
장치는 각각 스탬핑 공구(21, 22,...)의 공구 홀더(12)의 진동 운동을 위한 구동 장치와, 피가공물 홀더(10)[또는 피가공물(1)]의 (아마도 단속적인) 회전을 위한 구동 장치를 포함할 수 있고, 특히 또한 이들 운동을 동기화시키기 위한 동기화 장치를 포함할 수 있으며, 여기에서 이는 특히 전자 동기화 장치일 수 있다. 또한, 회전 운동에 의해 또는 선형 운동에 의해 또는 상이한 운동에 의해 그 스탬핑 공구를 가공 위치로 이동시킬 수 있는, 공구 홀더(12)를 위한 구동 장치가 제공될 수 있다. 이러한 구동 장치는 별개의 구동 장치일 수 있고, 다른 운동 중 적어도 하나와의 동기화를 위해 동기화 장치와 작동가능하게 연결될 수 있다. 또한 마지막으로 소정 실시 형태(또한 아래의 설명의 "제2 가능성" 참조)에 대해, 종축에 평행한 피가공물 홀더의 운동을 생성할 수 있는 추가의 구동 장치가 제공될 수 있으며, 여기에서 이러한 선형 운동은 예컨대 언급된 동기화 장치에 의해 피가공물 회전과 동기화될 수 있다.
도 3은 기어 치형부(6)(인벌류트 기어링)를 갖춘 중공 휠(1a)을 통한 단면의 상세도를 도시한다. 우선적으로, 두꺼운-벽의 중공 휠이 기술된 방식으로 제조되며, 이는 중공 휠(1a)의 잔류 벽 두께 D가 기어링의 기어링 깊이 h에 대한 소정 최소 비율을 가짐을 의미한다. 기어링(6)의 치형부 갭은 치형부 헤드(tooth head)(6a) 및 치형부 저부(tooth bottom)(6b)와 치형부 플랭크(tooth flank)(6f)를 포함한다. 피치 t와 피치원 직경 Td도 또한 도 3에 도시된다.
치형부 갭을 제조할 적어도 2가지 가능성이 있다. 제1 가능성에서, 스탬핑 공구가 적어도 제조될 치형부 갭만큼 길고(물론 둘 모두 가공 구역에서 기어링에 평행하게 측정됨), 본 방법의 수행 중에 피가공물(1)의 축방향 좌표가 본질적으로 일정하게 유지된다(가공 위치에 있는 스탬핑 공구에 대해). 동일한 치형부 갭에서 하나의 공구 개입으로부터 다음 공구 개입으로[보통 피가공물(1)의 완전한 회전 후에 일어나지만, 가능하게는 또한 반 회전 후에도 일어남, 후술되는 이중-스트로크 방법 참조], 마지막으로 원하는 설정점 치형부 깊이 h에 도달할 때까지, 치형부 갭 각각이 더욱더 깊어진다.
제2 가능성에서, 가공 위치에 있는 스탬핑 공구가 모든 개입의 경우에(가능하게는 초기 및/또는 최종 단계를 제외하고) 동일한 이송 깊이를 갖지만(사전규정된 치형부 깊이에 대응하는 마지막 스탬핑 공구의 경우에), 본 방법이 진행됨에 따라, 마지막으로 사전규정된 기어링 길이가 획득될 때까지, 치형부 갭이 항상 기어링 방향을 따라 더욱 멀리 생성된다. 이는 본 방법이 진행됨에 따라 피가공물이 가공 위치에 있는 스탬핑 공구에 의해 축방향 위치(z-위치)에 대해 축방향으로 이동됨으로써(변화하는 또는 단속적인 회전에 더하여) 달성된다. 따라서, 도 1과 도 2에 도시된 경우에, 제2 가능성에 따른 방법을 실행할 때, 본 방법 중에 피가공물(1)[피가공물 홀더(10)를 포함함]이 z-방향으로 변위되며; 이는 연속적이거나 단계적일 수 있다. 이전 스탬핑 공구에 의한 가공이 전체 기어링 길이에 걸쳐 완료되었을 때 비로소 다음 스탬핑 공구가 사용된다.
양쪽 가능성에 의해, 동일한 기어링이 제조될 수 있다. 그러나, 제2 가능성의 경우에, 최적 결과를 위해서, 후가공이 유리할 수 있다. 이에 의해, 더욱 우수한(덜 거친) 표면이 달성된다. 이러한 종류의 보정은 기술된 제1 가능성에 따른 방법에 의해 일어날 수 있다. 그러나, 이를 위해 호닝(honing) 휠에 의해 호닝 작업을 적용하는 것도 또한 가능하다.
도 4는 포트형 피가공물(1)을 종축(Z)을 통한 단면도로 도시한다. 피가공물(1)은 관형 섹션(3)(포트 벽)과 저부 부품(4)(포트 저부)을 포함한다. 기어링은 관형 섹션(3) 내에 제조되도록 의도된다. 전술된 제1 가능성이 사용되고, - 종전과 같이 - 실린더 기어링이 제조되도록 의도되면, 관형 섹션(3)의 내부를 오목하게 만드는 것이 유리한 것으로 판명되었으며, 이는 도 4에 과도하게 과장되어 도시된다. 이는 관형 섹션(3)의 내면이 실린더형일 경우보다 더욱 우수한 결과를 가져온다. 또한 전술된 제2 가능성의 경우에, 관형 섹션(3)의 그러한 설계가 유리할 수 있다. 기어링을 정확하게 제조할 수 있게 하기 위해, 적어도 하나의 스탬핑 공구를 기어링이 전체 요구 길이에 걸쳐 제조될 수 있을 정도로 멀리 공구(1) 내로 축방향으로 삽입할 수 있게 하는 언더컷(5)이 제공된다. 이 외에도, 기어 치형부가 제조되도록 의도되는 관형 섹션의 단부에, 각각 챔퍼(chamfer)(3a)가 제공된다.
도 5는 기술된 가능성 중 하나에 따라 도 4에 따른 피가공물(1)로 제조된 중공 휠(1a)을 종축(Z)을 통한 단면도로 도시한다. 기어링(6)은 표시된 기어링 깊이 h와 표시된 기어링 길이 L을 갖는다.
특히, 보싱된(bossed) 스탬핑 공구가 제공될 수 있다. 보싱은 특히 반경 방향으로 제공될 수 있다.
도 6은 보싱을 반경 방향으로 도시하고, 스탬핑 공구(2)를 그것이 언급된 제1 및/또는 제2 가능성에 따른 방법에 의해 헬리컬 기어링을 제조하기 위해 유리하게 사용될 때 기어링에 평행한 단면도(스탬핑 공구를 통한 종단면도에 대응함)로 개략적으로 도시한다. 우수한 결과를 달성하기 위해, 특히 스탬핑 공구(2)의 볼록한(따라서 곧지 않은) 형태를 제공하는 것이 유리할 수 있는 것으로 밝혀졌으며, 여기에서 스탬핑 공구(2)의 만곡부는 적어도 본질적으로 타원의 일부를 묘사하며, 여기에서 원이 또한 타원을 나타낸다. 도 6에 도시된 만곡부는 전형적인 만곡부에 비해 수직으로 과장된 방식으로 표현된다. 만곡부는 가공 영역(2w)의 일부를 형성하는 공구 헤드(2k)의 영역에 위치된다.
기어링 크기에 평행한 스탬핑 공구(2)의 연장부가 스탬핑 공구(2) 위에 표시된다. 이는 경사각 β의 함수로 표시된다(여기에서 β=0°가 적용될 수 있음). 위에서 이미 지시된 바와 같이, 제1 및 가능하게는 또한 제2 가능성에 따른 방법에서, 기어링에 평행한 적어도 하나의 스탬핑 공구의 크기가 기어링(6)의 치형부 갭 길이 L/cosβ보다 커야 한다. 이는 l/cosβ > L/cosβ로 또는 l > L로 표현되며, 여기에서 l은 축에 평행한 스탬핑 공구의 길이를 나타내고, L은 피가공물 내의 축에 평행한 기어링 길이를 나타낸다.
도 7은 초기 상태에 있는, 공구 수용기(11)가 있는 배열을 도시하기 위한 세부 사항을 피가공물의 종축(Z)에 수직한 단면도로 도시한다. 이러한 상태에서, 피가공물(1)은 아직 미가공되고, 카운터-홀더(15a)는 아직 공구 수용기(11)와 접촉하지 않는다.
도 8은 초기 상태에 있는, 공구 수용기가 없는 배열을 도시하기 위한 세부 사항을 피가공물의 종축에 수직한 단면도로 도시한다. 이러한 상태에서, 피가공물(1)은 아직 미가공되고, 피가공물(1)은 아직 공구 수용기(11)와 접촉하지 않는다.
여기에 도시된 6개의 상이한 스탬핑 공구 대신에, 또한 3개 또는 4개 또는 5개 또는 필요시 또한 7개 또는 8개 이상이 제공될 수 있다. 이는 예컨대 기어링이 얼마나 깊을지에, 피가공물의 재료에 그리고 적어도 공구 홀더 상의 스탬핑 공구의 도시된 리볼버-같은(revolver-like) 배열에서, 기하학적 상황에, 특히 얼마나 많은 스탬핑 공구가 피가공물 내에 수용될 수 있는지에 의존한다.
스탬핑 공구를 가공 위치로 이동시키기 위해 회전되는 드럼(도 1과 도 2 참조)을 갖춘 리볼버-같은 공구 홀더 대신에, 예를 들어, 선형으로[축(W)에 평행하게] 변위될 수 있는 공구 홀더가 또한 제공될 수 있다. 예를 들어 빔 형상의 부품을 포함하는 이러한 종류의 공구 홀더 상에서, 스탬핑 공구가 또한 그 종축에 대해 상이한 장소에 배치될 수 있다. 또한, 스탬핑 공구를 가공 위치로 이동시키기 위한 선형 및 회전 운동의 조합이 또한 가능하며, 여기에서 스탬핑 공구는 원주에 걸쳐 그리고 그 종축 좌표에 대해 분포되어 공구 홀더 상에 배치될 수 있다.
전술된 방법과 장치에서, 스탬핑 공구는 가공 구역(2w)(도 6 참조)에서 스탬핑 공구 헤드(2k)의 구역에서 단축되는, 제조될 치형부 갭의 형상 또는 그 일부에 대응하는 형상을 갖는다.
그러나, 가공 구역(2w)(도 6 참조)에서 스탬핑 공구의 형상이 스탬핑 공구 헤드의 구역에서 단축되는, 제조될 2개의 인접 치형부 갭의 형상 또는 그 일부에 대응하는 것도 또한 가능하다. 도 9는 대응하는 방법과 대응하는 장치를 개략적으로 도시한다.
도 9에서, 최단 스탬핑 공구(도 9에서 도면 부호 21)로부터 최장 스탬핑 공구(도 9에서 도면 부호 26)까지 차례로 사용되는, 전술된 6개의 상이한 이중-치형성된 스탬핑 공구가 제공된다. 이중-치형성된 스탬핑 공구의 사용은 특히 긴 치형부를 갖춘 기어링(높은 기어링)이 제조되도록 의도될 때 그리고/또는 특히 높은 정밀도가 달성되도록 의도될 때 특히 유리할 수 있다. 이중-치형성된 스탬핑 공구의 경우에, 공구 홀더를 설계할 때, 가공 위치에 있지 않은 스탬핑 공구가 (우발적으로) 피가공물(1)과 접촉하지 않는 것에 특히 상당한 주의를 기울여야 한다.
이중-치형성된 스탬핑 공구에 의한 방법은 다르게는 전술된 방식으로 수행될 수 있다. 여기에서, 그것은 또한 단지 하나의 간격만큼 회전되며, 따라서 2개의 연속적인 치형부 갭이 차례로 2회 가공되며; 우선 스탬핑 공구의 하나의 치형부에 의해 그리고 이어서 다른 하나의 치형부에 의해 가공된다.
전술된 방법에서, 임의의 시점에, 스탬핑 공구 중 최대 하나가 가공 위치에 있다. 또한, 진동 운동의 하나의 주기당 가공 위치에 있는 스탬핑 공구와 피가공물(1)과의 정확히 1회의 상호작용이 일어난다. 따라서, 피가공물과의 상호작용은 단지 하나의 동일한 방향으로의, 도 1과 도 2에서 단지 양의 x-축의 방향으로의 힘 효과에 의해 일어난다. 따라서, 이러한 종류의 방법이 단일 스트로크 방법으로 기술될 수 있다.
그러나, 대안적으로, 진동 운동의 주기당, 가공 위치에 있는 스탬핑 공구에 의해 피가공물(1)에 대한 2회 개입이 일어나게 하는 것도 또한 가능하다. 이중-스트로크 방법으로도 지칭될 수 있는 이러한 경우에, 보통 2개의 스탬핑 공구가 가공 위치에 있으며(다른 스탬핑 공구가 가공 위치로 이동되는 동안, 일시적으로 아무것도 가공 위치에 있지 않음), 이는 전형적으로 축(W)에 대해 경상(mirror-image) 위치에 있다. 또한, 서로 대향하여 배치되는 이들 두 스탬핑 공구는 전형적으로 동일한 형상을 갖는다. 따라서, 총 N개의 스탬핑 공구가 제공될 때, 이것들은 동일한 형상의 스탬핑 공구의 M　=　N/2개 쌍을 형성한다. 이중-스트로크 방법의 경우에, 스탬핑 공구의 쌍이 차례로 작동한다.
도 10은 M　=　3인 대응하는 배열의 실시예를 도시한다. 스탬핑 공구(21, 21')가 그러한 쌍을 형성하고, 스탬핑 공구(22, 22')와 스탬핑 공구(23, 23')도 또한 그러한 쌍을 형성한다. 양의 x-방향으로, 도 10에 도시된 상황에서, 스탬핑 공구(23)가 사용되고, 음의 x-방향으로 스탬핑 공구(23')가 사용된다. 이중-스토로크 방법에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 인지할 수 있게 2개의 카운터-홀더(15a, 15b)가 사용될 수 있다. 이중-스트로크 방법에 의해, 특히 높은 제조 속도가 달성될 수 있다.
또한, 도 10에 도시된 첫 번째로 사용되는 스탬핑 공구(21, 21', 22, 22')는 단일 치형부 스탬핑 공구(도 1과 도 2에서와 같은)이고, 마지막으로 사용되는 스탬핑 공구(23, 23')는 이중-치형성된 스탬핑 공구(도 9에서와 같은)이다. 이중-치형성된 스탬핑 공구를 마지막에 사용되는 스탬핑 공구로서 사용함으로써, 단일 스트로크 방법에서도, 또한 이전에 단일 치형부 공구가 사용될 때, 제조된 기어링의 증가된 정밀성이 달성될 수 있다.
도 11 내지 도 16은 단일-치형성된 스탬핑 공구에 의한 단일 스트로크 방법의 과정을 설명하는 역할을 한다. 초기 상태(도 8 참조) 후, 피가공물은 우선 (가공 위치에서 반경 방향으로) 최단 가공 영역을 포함하는 스탬핑 공구(21)로 가공되며, 도 11을 참조하라. 제조될 모든 치형부의 위치는 두 번째 스탬핑 공구(22)로의 전환이 일어나기 전에, 스탬핑 공구(21)에 의한 스탬핑에 의해 1회 또는 수회 가공된다. 그 전에는, 후속 스탬핑 공구의 가공 위치로의 전환이 일어나지 않는다. 이어서, 피가공물(1)이 스탬핑 공구(22) 등에 의해 가공된다. 따라서, 마지막으로 도 16에서 여섯 번째의 마지막 스탬핑 공구(26)가 사용될 때까지, 항상 보다 긴 스탬핑 공구가 차례로 사용된다.
이러한 방식으로, 다수의 연속적인 개별 스탬핑 단계에 의해, 제조될 기어 치형부(6)가 생성되며, 도 16을 참조하라.
예를 들어 차량을 위한 기어링이 내부 기어링을 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 기술된 방법의 사용에 의해 제조될 수 있다. 그러한 기어링은 적어도 하나의 대응하는 휠을 포함하고, 대응하는 이점으로부터 이익을 얻는다.

Claims (17)

  1. 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 방법으로서,
    하기에서 사용되는 용어 반경 방향이 그것에 의해 규정되는 종축을 갖춘 관형 섹션을 포함하는 피가공물이 관형 섹션의 내측에서의 기어 치형부의 제조를 위해, 각각 상기 방법을 수행하는 동안 가공 위치로 이동되는 N ≥ 2개의 스탬핑 공구에 의해 가공되고, 피가공물은 시간에 따라 변하는 회전 속도로 상기 종축을 중심으로 회전 운동을 수행하며, 가공 위치에 있는 각각의 적어도 하나의 스탬핑 공구는 가공 위치에 있는 상기 적어도 하나의 스탬핑 공구가 피가공물을 반복적으로, 특히 주기적으로 가공하도록 상기 회전 운동과 동기화되는 반경 방향 진동 운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    N개의 스탬핑 공구 중 적어도 2개는 상이하게 형상화된 가공 영역을 포함하고, 특히
    - N개의 스탬핑 공구 각각이 상이하게 형상화된 가공 영역을 포함하거나; 또는
    - M　≥　2이 N　=　2M인 정수이고, N개의 스탬핑 공구가 본질적으로 동일하게 형상화된 가공 영역을 갖는 스탬핑 공구의 M개의 쌍을 형성하며, N개의 스탬핑 공구의 M개의 쌍 중 상이한 것의 가공 영역이 상이하게 형상화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    스탬핑 공구의 상이한 형상화된 가공 영역은 가공 위치에서 측정되는, 반경 방향으로의 그 길이에 대해 상이하고, 특히 스탬핑 공구가 가공 위치로 이동되는 시간 순서가 N개의 스탬핑 공구가 상기 길이에 따라 증가 순서로 분류될 때 생성되는 순서에 의해 주어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    N개의 스탬핑 공구는 공구 홀더에 의해 유지되고, 특히, 공구 홀더는 스탬핑 공구를 가공 위치로 이동시킬 수 있는 운동을 달성하도록 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    공구 홀더는 그 원주 상에 스탬핑 공구가 배치되는 드럼을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    N개의 스탬핑 공구 중 적어도 하나는 그 치형부 프로파일이 제조될 기어 치형부의 2개의 인접 치형부 갭의 프로파일에 본질적으로 대응하는 가공 영역을 포함하고, 특히, N개의 스탬핑 공구 각각은 그 치형부 프로파일이 제조될 기어 치형부의 2개의 인접 치형부 갭의 프로파일에 본질적으로 대응하는 가공 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    가공 위치에 있는 상기 적어도 하나의 스탬핑 공구는 피가공물이 적어도 순간적으로 정지되어 있는 회전 운동의 단계에서 피가공물을 가공하고, 특히, 피가공물의 회전 운동은 단속적인 회전이며, 가공 위치에 있는 상기 적어도 하나의 스탬핑 공구는 피가공물의 회전 정지의 단계에서 피가공물을 가공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    c) 초기에, N개의 스탬핑 공구 중 첫 번째 스탬핑 공구가 가공 위치로 이동되고, 이어서 후속 N개의 스탬핑 공구가 N번째 스탬핑 공구까지 차례로 가공 위치로 이동되며, N개의 스탬핑 공구 각각은 적어도 제조될 기어 치형부의 생성시 치형부 갭 각각이 각각 가공 위치에 있는 각각의 스탬핑 공구에 의해 적어도 1회, 특히 적어도 2회 가공될 때까지 가공 위치로 유지되고, 특히 모든 N개의 스탬핑 공구는 상이하게 형상화된 가공 영역을 포함하거나;
    또는
    d) M　≥　2이 N　=　2M인 정수이고, N개의 스탬핑 공구가 본질적으로 동일하게 형상회된 가공 영역을 갖는 스탬핑 공구의 M개의 쌍을 형성하며, 초기에 스탬핑 공구의 M개의 쌍 중 첫 번째 쌍이 가공 위치로 이동되고, 이어서 스탬핑 공구의 M개의 쌍 중 후속 쌍이 스탬핑 공구의 M번째 쌍까지 차례로 가공 위치로 이동되며, M개의 쌍 각각은 적어도 제조될 기어 치형부의 생성시 모든 치형부 갭이 스탬핑 공구의 각각의 쌍의 가공 위치에 있는 두 스탬핑 공구 중 적어도 하나에 의해, 특히 둘 모두에 의해 적어도 1회, 특히 적어도 2회 가공될 때까지 가공 위치로 유지되고, 특히 스탬핑 공구의 모든 M개의 쌍은 상이하게 형상화된 가공 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    - N　≥　4이 적용가능하고, 모든 N개의 스탬핑 공구가 상이하게 형상화된 가공 영역을 포함하거나; 또는
    - M　≥　3이 N　=　2M인 정수이고, N개의 스탬핑 공구가 본질적으로 동일하게 형상화된 가공 영역을 갖는 스탬핑 공구의 M개의 쌍을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    중공 휠은 저부 부품이 관형 섹션에 인접한 포트형이고, 특히, 관형 섹션은 저부 부품과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은 피가공물의 다수의 회전 중에, 스탬핑 공구에 의한 피가공물의 주기적인 가공에 의해, 기어 치형부의 사전규정된 기어링 깊이와 형상이 달성될 때까지, 기어 치형부의 치형부 갭의 더욱더 깊은 형상화가 생성되는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    N개의 스탬핑 공구 각각은 치형부 갭의 방향으로 제조될 기어 치형부의 치형부 갭보다 긴 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 선행하는 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    스탬핑 공구 각각은 공구 헤드와 공구 플랭크를 포함하는 적어도 하나의 가공 영역(2w)을 포함하고, 스탬핑 공구 중 적어도 하나의, 특히 모든 N개의 스탬핑 공구의 공구 헤드는 볼록하게 형상화되며, 특히, 상기 공구 헤드는 공구 헤드에 인접한 공구 플랭크 사이에서 대칭으로 단면에서 볼록한 형상, 특히 타원 섹션을 묘사하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 포함하는 기어링을 제조하기 위한 방법으로서,
    중공 휠은 선행하는 항들 중 어느 한 항에 따라 제조되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 장치로서,
    - 종축(Z)을 따라 정렬된 관형 섹션을 갖춘 피가공물(1)을 관형 섹션이 그 내측에서 가공될 수 있도록 유지시키기 위한 그 종축(Z)을 중심으로 회전가능한 피가공물 홀더(10);
    - 시간에 따라 변하는 회전 속도를 갖는 회전, 특히 단속적인 회전을 생성하도록 설계되는, 피가공물 홀더(10)의 회전을 위한 구동 장치;
    - N　≥　2개, 특히 N　≥　4개의 스탬핑 공구를 유지시키기 위한 공구 홀더로서, 상기 공구 홀더에 의해 N개의 스탬핑 공구 각각이 가공 위치로 이동될 수 있고, 상기 공구 홀더는 관형 섹션이 그 내측에서 가공 위치에 있는 스탬핑 공구에 의해 반복적으로, 특히 주기적으로 가공될 수 있도록 종축(Z)에 반경 방향으로 연장되는 선형 진동 운동을 달성하기 위해 구동될 수 있는, 상기 공구 홀더;
    - 종축(Z)에 반경 방향으로 연장되는 공구 홀더의 선형 진동 운동과 구동 장치에 의해 생성가능한 피가공물 홀더(10)의 회전의 동기화를 위한 동기화 장치
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 제조하기 위한 장치.
  16. 중공 휠 내에 내부 기어 치형부를 제조하기 위한, 특히 기어링, 특히 차량의 자동 변속기의 중공 휠 내에 내부 기어 치형부를 제조하기 위한 제15항에 따른 장치의 사용.
  17. 내부 기어 치형부를 갖춘 중공 휠을 포함하는 기어링으로서,
    내부 기어 치형부는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조되고, 특히 기어링은 차량의 자동 변속기인 것을 특징으로 하는 기어링.
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