(57)【要約】  歯付き円板の新規な製造方法が教示され、この方法では、歯を比較的時間的効率の良い方法で比較的高い１組の公差に合わせて常温成形することができる。周囲に環状の厚肉リングを備える常温成形された円板ブランクを、環状の厚肉リングに係合する１組の歯形成ローラ中に押し込む。円板ブランクを１組の歯形成ローラ中に押し込むと、これらローラは、環状リングに歯構造を常温成形する。状況によっては、歯構造は、最終の所望の歯形であるのが良く、状況によっては、円板ブランクを２つ又は３つ以上の互いに異なる組をなす歯形成ローラ中に押し込むのが良く、歯形成ローラの各組は、最終の所望の歯形の形成に寄与する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歯付き円板を常温成形する方法であって、
周囲に沿って環状リングを備えた円板ブランクを用意するステップと、
前記円板ブランクを１組の歯形成ローラ中に押し込み、前記１組の歯形成ローラが前記環状リングに係合して前記環状リングに一連の歯構造を同時に常温成形するステップとを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
歯形成ローラは各々、所望の歯形に一致した歯形成プロフィールを有し、前記環状リングに常温成形された前記歯構造は、前記所望の歯形である、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記歯形成ローラは、第１の歯形に一致した歯形成プロフィールを有し、前記環状リングに常温成形された前記歯構造は、第１の歯形であり、前記方法は、前記円板ブランクを第２の組をなす歯形成ローラ中に押し込み、前記第２の組をなす歯形成ローラが前記一連の歯構造に係合して前記一連の歯構造を第２の歯形に改変するステップを更に有する、
請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記第２の歯形は、前記所望の歯形である、
請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記円板ブランクを第３の組をなす歯形成ローラ中に押し込み、前記第３の組をなす歯形成ローラが前記一連の歯構造に係合して前記一連の歯構造を第３の歯形に改変する、
請求項３記載の方法。
【請求項６】
前記第３の歯形は、前記所望の歯形である、
請求項５記載の方法。
【請求項７】
形成された前記一連の歯構造は、前記環状リングに形成されるべき総歯数の部分集合であり、前記方法は、前記円板ディスクを第２の組をなす歯形成ローラ中に押し込んで前記環状リング周りに第２の一連の歯構造を常温形成する次のステップを更に有し、前記第２の一連の歯構造に属する歯構造は各々、前記環状リングに所望される総歯数を生じさせるよう先に形成された一連の歯構造に属する隣り合う歯構造相互間に配置される、
請求項１記載の方法。
【請求項８】
形成された前記一連の歯構造は、前記環状リングに形成されるべき総歯数の部分集合であり、前記方法は、前記円板ブランクを選択された量回転させ、その後前記円板ブランクを前記組をなす歯形成ローラ中に再度押し込んで第２の一連の歯構造を形成する次のステップを更に有する、
請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記１組の歯形成ローラは、前記円板ブランクの回転軸線に垂直な回転軸線を有する、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記円板ブランクは、前記円板ブランクの前記回転軸線に対して軸方向に押される、
請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記押し込みステップは、前記円板ブランクを２部品構成キャリヤ中に装入するステップを含み、前記キャリヤは、前記円板ブランクの上面及び下面に当接して前記環状リングを露出させ、前記キャリヤは、前記１組の歯形成ローラのうちの各ローラの前記回転軸線に垂直な方向に動くよう構成されている、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歯付き円板を製造する方法及びこの方法によって製造された歯付き円板に関する。本発明は、特に、周囲に沿って１組の半径方向に延びる歯車歯を備えた円板を常温成形する方法及びこのような方法により形成された円板に関する。
【背景技術】
【０００２】
歯付き円板を鋼ブランクから常温成形し、次にこの円板に所望の歯を形成することにより歯付き円板を形成することが周知である。このような円板は、種々の目的、例えば、内燃エンジン用のフレックスプレート（flex plate）等として使用できる。フレックスプレートという特定の場合、円板の周囲に形成された歯は、エンジンの始動電動機に係合してエンジンのクランクシャフトを回転させてエンジンを始動させる。
【０００３】
例えば、ヒマローダ（Himmeroeder）に付与された米国特許第５，１５２，０６１号明細書、同第５，２０３，２２３号明細書、同第５，２３７，７４４号明細書及び同第５，４０４，６４０号明細書（以下、これらを「ヒマローダ特許明細書」という場合がある）は、鋼ブランクから歯付き円板を常温成形する方法を開示しており、これら米国特許は、本発明の譲受人に譲渡されており、これら米国特許の各々を参照により引用し、その記載内容を本明細書の一部とする。上述の最初の３つのヒマローダ特許明細書では、環状の厚くされたリングを円板の周囲に沿って常温成形し、歯車の形態をした歯形成装置が、この厚肉リングに係合し、この歯形成装置を円板の周囲に沿って同期して回転させて所望の歯を厚肉リングにプレス成形し、それにより円板を完成させる。
【０００４】
ヒマローダに付与された上述の最初の３つの特許明細書に教示された方法は、商業的に成功したが、歯が常温プレス成形だけで形成される場合、歯の形状に厳密な公差を達成することは困難であることが判明した。ヒマローダ特許明細書のうちの米国特許第５，４０４，６４０号明細書は、厳密な公差を達成するためには、歯の形成をホブ切り作業で完了させるのが良く、このようなホブ切り作業により、常温プレス成形作業中、歯の中に蓄積した望ましくない材料を除去することを開示している。
【０００５】
さらに、ヒマローダ特許明細書の方法では、常温成形された円板を歯形成装置と共に回転させ、或る場合には、次に歯に対してホブ切りを実施することが必要なので、円板の製造を完了させるには相当多くの時間が必要であると共にこれに対応した製造上の出費が生じる。
【０００６】
これ又ヒマローダに付与された米国特許第５，８７８，４９３号明細書は、環状の厚くされたリングを備える円板を常温成形し、次に円板の割送り回転により所望の歯を厚肉リングの周囲に形成し、次にホブ切り作業を行って各歯を完全に形成する方法を開示している。このような開示された方法は、歯を非常に厳密な公差で形成することができるが、ホブ切りにより各歯を形成するのに必要な製造時間は、相当長く、この場合も又、その結果として製造費が比較的高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，１５２，０６１号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２０３，２２３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２３７，７４４号明細書
【特許文献４】米国特許第５，４０４，６４０号明細書
【特許文献５】米国特許第５，８７８，４９３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
歯の形成に関して厳密な公差を実現可能にすると共に製造費及び（又は）製造時間を減少させる歯付き円板の製造方法を提供することが望ましい。
【０００９】
本発明の目的は、先行技術の少なくとも１つの欠点を解決し又は軽減する歯付き円板の新規な製造方法及びこの方法により製造された歯付き円板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、歯付き円板を常温成形する方法であって、円板ブランクを供給原料から打ち抜き加工するステップと、この円板ブランクの周囲に沿って環状の厚肉リングを常温成形するステップと、円板ブランクを１組の歯形成ローラ中に押し込み、これら歯形成ローラが、環状の厚肉リングに係合してこの環状の厚肉リング周りに１組の歯構造を常温成形するステップとを有する方法が提供される。
【００１１】
本発明は、歯付き円板の新規な製造方法を提供し、この方法では、歯を比較的時間的効率の良い方法で比較的高い１組の公差に合わせて常温成形することができる。周囲に環状の厚肉リングを備える常温成形された円板ブランクを、環状の厚肉リングに係合する１組の歯形成ローラ中に押し込む。円板ブランクを１組の歯形成ローラ中に押し込むと、これらローラは、環状リングに歯構造を常温成形する。状況によっては、歯構造は、最終の所望の歯形であるのが良く、別な状況によっては、円板ブランクを２つ又は３つ以上の互いに異なる組をなす歯形成ローラ中に押し込むのが良く、歯形成ローラの各組は、最終の所望の歯形の形成に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明で用いられる常温成形円板ブランクの一部分の断面図である。
【図２】本発明に従って歯形成ローラを通り過ぎている図１の円板ブランクの一部分の断面図である。
【図３】１組の歯形成ローラを通り過ぎている図２の円板ブランクの一部分の平面図である。
【図４】本発明の方法で用いることができる多段プレスの略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、添付の図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明するが、これは例示であるに過ぎない。
【００１４】
歯付き円板を製造する本発明の方法は、環状の厚くされたリングを備える適当な円板ブランクの形成で始まり、次に所望の歯をこのリングに形成することができる。円板ブランクを形成する任意適当な方法、例えばヒマローダに付与された上述の米国特許明細書に記載されている常温成形方法又は当業者に知られている任意他の適当な方法を採用することができる。
【００１５】
適当な円板ブランクをいったん形成すると、この方法では、引き続き少なくとも１回、好ましくは２回又は３回以上の歯形成作業を円板ブランクの厚肉環状リングに対して行う。
【００１６】
具体的に説明すると、図１に示されているように、歯形成作業は、円板ブランクのウェブ部分２０を円板ブランクの厚肉環状リング２８内部のウェブ部分２０の上面及び下面に当接する２部品構成キャリヤ２４ａ，２４ｂ内に装入して保持するステップで始まり、次に環状リングを露出させる。
【００１７】
次に、キャリヤ２４内の形成後の円板ブランクを１組の歯形成ローラ３２中に通し、これら歯形成ローラは、厚肉環状リング２８の外周部に係合してこれに半径方向に延びる歯を常温成形する。第１の好ましい実施形態では、ローラ３２の個数は、最終の歯付き円板に形成されるべき所望の歯の個数に対応している。各ローラは、矢印３８によって示されているように、軸方向に対して半径方向且つ接線方向の回転軸線を有する。換言すると、ローラ３２の各々の回転軸線は、好ましくは、円板ブランクの回転軸線に垂直である。図２に示されているように、円板ブランク（キャリヤは、分かりやすくするためにこの図からは省かれている）は、先ず最初に、符号３６で示された初期位置にあり、この位置では、厚肉環状リング２８は、歯形成ローラ３２に接触しない。
【００１８】
次に、円板ブランク及びキャリヤ２４を駆動して初期位置３６から軸方向に矢印３８によって示された方向、即ち、円板ブランクの回転軸線の方向に進んで符号４０，４４，４８で示された中間位置を通るようにし、これら中間位置では、各歯形成ローラ３２は、厚肉環状リング２８を横切って厚肉環状リング２８に一連の歯を同時に常温成形する。
歯形成作業は、円板ブランクが符号５２で示された最終位置に達すると、完了し、この最終位置では、厚肉環状リング２８は、各歯形成ローラ３２を完全に横切っており、深さ５６の歯が、各歯形成ローラ３２によってリング２８に同時に形成されている。
【００１９】
各歯を環状リング２８に形成するために別の歯形成ローラ３２が用いられる。図３は、円板の周囲に沿って配置された歯形成ローラ３２の一構成例を示している。
【００２０】
当業者には明らかなように、環状リング２８に形成されるべき歯の所望の形状、深さ及び（又は）間隔に応じて、最終の歯を２回又は３回以上の歯形成作業で形成することが必要な場合があり又は好ましい場合がある。例えば、形成されるべき歯が比較的密に間隔を置いて設けられる場合、歯形成ローラ３２を円板の周囲に沿って所望／所要の間隔で配置することが困難な場合がある。このような場合、２番目ごとの歯を形成するための歯形成ローラ３２の構成を採用するのが良く、最初の歯形成作業を実施して所望の歯の最初の半数分を形成し、その後、２回目の歯形成作業を実施して所望の歯の残りの半数分を形成するのが良いことが考えられる。この２回目の歯形成作業は、例えば円板及びキャリヤ２４を最初の歯形成作業が完了した後に歯１つ分の幅だけ回転させ、再び円板ブランクを１組の歯形成ローラ３２に通して足りない歯を形成することにより実施されるのが良い。変形例として、半分の又は所望の歯を備えた円板ブランクを第２の形成ステーションまで移動させても良く、この第２の形成ステーションにおいて、円板ブランクを割送り方式で第２のキャリヤ２４中に装入してその回転向きを保証し、次に円板ブランクを残りの歯を形成するために位置決めされた第２の組をなす歯形成ローラ３２中に通しても良い。
【００２１】
また、円板の構成材料の特性並びに歯の所望の深さ及び歯の所望の形状によっては、歯をたった１回の歯形成作業で形成することは困難であり或いは非現実的である場合がある。このような場合、最初の歯形成作業は、最初の形成作業に適したプロフィールをもつ１組の歯形成ローラ３２を採用するのが良く、２回目の歯形成作業は、所望の最終プロフィールをもつ１組の歯形成ローラ３２を用いて実施されるのが良く、第２の組をなす歯形成ローラを第１の組をなす歯形成ローラ３２により環状リング２８に形成された構造体中に通し、第２の組をなす歯形成ローラは、このような構造体を仕上げる。
【００２２】
１回目及び２回目の歯形成作業を任意適当な方法で、例えば、２つの別々の形成ステーションで又は単一の形成ステーションで実施しても良いことが想定され、２つの別々の形成ステーションでは、円板ブランクを適当に割送りして第２の組をなす歯形成ローラ３２を第１の組をなす歯形成ローラ３２により形成された予備構造体に整列させ、単一の形成ステーションでは、円板ブランクを第１の組をなす歯形成ローラ３２中に通し、次に第２の組をなす歯形成ローラ３２中に通して歯の形成を完了させる。
【００２３】
必要ならば又は所望ならば、３回又は４回以上の歯形成作業を実施することができ、最終の歯形をプロフィールが互いに異なる組をなす歯形成ローラ３２により小刻みなステップで形成するか、総歯数の部分集合を形成して円板ブランクの周囲に沿う歯形成ローラ３２の配置及び配列を可能にするかのいずれかを行い、或いは両方の形式の作用の組み合わせを行う。
【００２４】
所望ならば、最終の歯形成作業をいったん行い、形成された歯が所望の歯形を有すると、歯を熱処理により又は当業者に知られている任意他の適当なプロセスにより焼き入れするのが良い。しかしながら、多くの状況において、最初の歯形がいったん形成されると、それ以上の処理は不要であることが考えられる。
【００２５】
図４は、本発明の方法を実施するために用いることができるマルチステーション型プレス１００の略図である。具体的に説明すると、鋼のコイル１０４をフィーダ１０８に供給し、このフィーダは、適当な供給量の鋼供給原料１１２をプレス１００の第１のステーション１１６に供給し、この第１のステーションにおいて、円板ブランクをプレス１００の１回のサイクル中に鋼供給原料１１２から打ち抜き加工する。この打ち抜き加工作業は、丸い円板を形成すると共に円板の中央領域及び任意の軽量化領域から望ましくない材料を除去することができる。
【００２６】
プレス１００が次のサイクルの際に開くと、円板ブランクを第２のステーション１２０に移動させ、この第２のステーションは、円板の厚肉環状リング２８を常温成形するのに必要なステップのうちの１つ又は２つ以上を実施することができる。プレス１００が次のサイクル中に開くと、円板ブランクを第３のステーション１２４に移動させ、この第３のステーションは、厚肉環状リング２８を備える円板ブランクの常温成形を完了させるのに必要な１つ又は２つ以上のステップを実施する。
【００２７】
プレス１００が次のサイクル中に開くと、完成状態の円板ブランクを第４のステーション１２８に移動させ、この第４のステーションにおいて、最初の歯形成プロセスを第１の組の歯形成ローラによって実施する。
【００２８】
再び、プレス１００が次のサイクル中に開くと、部分的に形成された組をなす歯を備えた円板ブランクを第５のステーション１３２に移動させ、この第５のステーションでは、２回目の歯形成プロセスを第２の組の歯形成ローラによって実施する。プレス１００が次のサイクル中に開くと、今や完成状態の歯付き円板をプレス１００から取り出し、所望ならばこれを更に処理して完成状態の歯を焼き入れするなどする。
【００２９】
図示の実施形態では、２つの歯形成プロセスの各々を別々のステーション、この場合ステーション１２８，１３２で実施する。しかしながら、これ又上述したように、状況によっては、２つ以上の組をなす歯形成ローラ３２を単一のステーションに設けても良いことも又想定される。例えば、ステーション１２８は、互いに間隔を置いて向けられた（プレス１００の行程の方向に）２つの組をなす歯形成ローラ３２を備える。このような場合、プレス１００がサイクル動作すると、円板ブランクは、第１の組をなす歯形成ローラ３２中に押し込まれ、次の第２の組をなす歯形成ローラ３２中に押し込まれる。少なくとも幾つかの状況では、プレス１００の有効行程長さに応じて、２回又は３回以上の歯形成作業を単一のステーションでこのように実施できることが想定される。
【００３０】
当業者には明らかなように、本発明の方法により製造された歯付き円板を連続的に製造できることが見込まれ、この場合、円板ブランクをプレス１００の各ステーションで連続的に適当に処理し、次に、次のステーションに移動させ又は完了させる。また、当業者には明らかなように、本発明は、５ステーション型プレスへの利用には限定されず、これよりも少ない又はこれよりも多い数のステーションを、完成された歯付き円板の設計及びその要件に応じて、必要に応じて採用することができる。本発明は、マルチステーション型プレスの利用には限定されず、しかも所望ならばプロセスのステージのうちの１つ又は２つ以上について別々の装置及び（又は）機械を用いることができる。
【００３１】
また、追加の製造作業を製造プロセス中、適当な時点で実施できることも想定される。例えば、環状の厚肉リング２８をいったん形成すると、円板ブランクを熱処理してこれを焼き入れすることができる。或いは、円板ブランクを歯形成ローラ３２中に押し込む前に、或いは１つの組をなす歯形成ローラ３２中に押し込んだ後であって次の組をなす歯形成ローラ３２中に押し込む前に等々、厚肉環状リング２８を熱処理しても良い。また、所望に応じて円板ブランクに穿孔作業を行って望ましくない材料を除去すると共に（或いは）円板ブランクに他の機械加工作業を施してねじ山付きボアを形成できること等も又想定される。
【００３２】
形成された歯付き円板の所要の強度に応じて、加工硬化鋼、ＴＩＲＰ鋼が、供給燃料して好ましい場合のあることが今や想定される。さらに想定されることとして、加工硬化鋼の温度を必要に応じて製造プロセス中に上昇させると、歯を歯形成ローラ３２で形成できる。
【００３３】
本発明は、歯付き円板の新規な製造方法を提供し、この方法では、歯を比較的時間的効率の良い方法で比較的高い１組の公差に合わせて常温成形することができる。周囲に環状の厚肉リングを備える常温成形された円板ブランクを、環状の厚肉リングに係合する１組の歯形成ローラ中に押し込む。円板ブランクを１組の歯形成ローラ中に押し込むと、これらローラは、環状リングに歯構造を常温成形する。状況によっては、歯構造は、最終の所望の歯形であるのが良く、別な状況によっては、円板ブランクを２つ又は３つ以上の互いに異なる組をなす歯形成ローラ中に押し込むのが良く、歯形成ローラの各組は、最終の所望の歯形の形成に寄与する。
【００３４】
本発明の上述の実施形態は、本発明の例であることが意図されており、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなくこのような実施形態の変形例及び改造例を想到でき、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載にのみ基づいて定められる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2010521310.tif 000007
2010521310.tif 000008
2010521310.tif 000009