The method for fabricating the rack by cold deformation, fabricated rack by this method, and apparatus for carrying out this method

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、冷間変形によりラックを製作するための方法、この方法により製作されたラック、およびこの方法を実施するための装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】高度な要求を満たす精度を有するラックは通常切削加工により製作される。 【０００３】切削加工による製作は材料的に、かつ作業技術的に不経済であり、時間がかかり、かつしばしばかなりの後加工を必要とする。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、公知の方法の欠点なしに精密なラックを製作することである。 製作は経済的に有利で、しかも時間節約的でなければならず、同時にできるかぎりラックの品質の改善も達成されるべきである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するためには、請求項１に定義された、冷間変形によりラックを製作するための方法、この方法により製作されたラック、およびこの方法を実施するための装置が提案される。 【０００６】 【発明の効果】本発明による方法によって製作された本発明によるラックはきわめて高い精度を有し、かつきわめて迅速に唯一の作業工程で製作することができ、しかも平歯もハスバも製作することができ、かつ異なるピッチを交互に有する歯形部の製作すら１作業工程で可能である。 ラックは中実であっても中空であってもよく；ほぼ円形および（または）多角形の横断面を有していてよい。 【０００７】本発明による方法においてはワークは回転駆動される転造ヘッドに対して相対的に転造ヘッド軸線に対して横方向に１平面内で移動せしめられ、転造ヘッド軸線に対して垂直の平面からのこの移動の角度変位が歯の傾斜または直線をもたらす。 【０００８】転造ヘッド内には複数のローラが設けられており、これらはそれぞれ少なくとも１つの環状リブを有している。 これらのローラは少なくとも１つの螺線に沿って（場合により複数の螺線に沿って）遊星様に転造ヘッドに配置されて回転可能に支承されている。 ローラは転造ヘッドの回転時の転造ヘッドとワークとの相対運動の間にワークに作用する。 各ローラは矢つぎばやに送り方向で重なる個別転造過程を行う。 これらの個別過程ではワークの冷間変形下にローラの環状リブによって材料が主に歯元から歯先へと押しのけられる。 この時に同時に歯先も完全に形成することができ、これはオーバーロール（Ｕｅｂｅｒｗａｌｚｅｎ）によって行うことができる。 【０００９】有利には、 ラックのすべての歯が１巡（１
行程）で転造し得るように、転造ヘッドとローラとが構成され、かつ配置されていると、（これは少なくとも比較的短い精密歯形部で可能である）１巡につき１つのラックが得られる。 【００１０】その場合各１巡終了時にラックを歯形部未形成のラックと交換することができ、したがってラックを次々と製作可能である。 反転でも順転でも作業可能である。 【００１１】材料およびラックに応じて個別のローラがそれぞれ１つのローラによって形成される歯形部区分においてのみワークに作用するように行うことができる。
これは個別のローラが環状リブを単数個持つか複数個持つかには無関係である。 【００１２】しかし必要な場合にはローラを軸方向でみて重なるように転造ヘッドに設けることができ、したがってラックにおけるこれらの加工領域もそれぞれ重なる。 これは重なった領域において歯形部の良好な形成をもたらす。 【００１３】本発明による方法を実施するための装置は、機枠を備えており、機枠内にワークを保持するための締付け手段が設けられており、かつ自軸線を中心にし
て回転するように駆動可能な転造ヘッドが支承されている。 保持装置と転造ヘッドとの間で転造ヘッド軸線に対して横方向の相対運動を生ぜしめるための送り手段も設けられている。 この送り手段はたいていは保持手段の移動に用いられ、かつスピンドルでもって移動可能な締付けキャリッジの形を有していてよい。 ワークと保持手段との間の距離を調整するための手段も設けられており、
これは例えば保持手段の高さ調整移動装置であってよい。 転造ヘッド内にはローラが（有利には転造ヘッド軸線に平行な軸線を中心にして回転可能に）支承されている。 すべてのローラが一度に作用しないように（これはきわめて高い負荷をもたらす）ローラは少なくとも１つの螺線に沿って（場合によっては複数の螺線に沿って）
配置されている。 各ローラは少なくとも１つの環状リブを有しており、環状リブはプロフィールがこれによって形成すべき歯みぞの形状にほぼ相当する。 【００１４】ローラが軸方向でみて並んで配置されている場合にはローラは回転時にプロフィールが重ならず、
各環状リブはそれぞれの歯みぞを形成する。 これは個別のローラの作用箇所間の縁領域内である程度のずれをもたらすことがある。 【００１５】ローラが転造ヘッド内に軸方向でみてプロフィールが部分的に重なるように配置された複数の環状リブを有するローラである場合には上記のずれは少なくとも十分に回避することができる、それというのもこの場合には先にワークへ係合しているローラに続くローラが製作誤差を補償し、かつ形状を修正するように作用することができるからである。 【００１６】送り手段および高さ調整移動装置は有利にはＮＣ−軸として構成されており、適切なＣＮＣ−制御を介して歯のジオメトリに作用させることができる。 これによって例えば歯面のクラウニングを形成することができる。 【００１７】 【実施例】装置１は機枠１０を備えており、機枠内に転造ヘッド１１が自軸線（転造ヘッド軸線）１２を中心にして回転可能に、転造ヘッド駆動装置１３を用いて矢印１４によって示される方向に駆動可能に支承されている。 【００１８】転造ヘッド１１内にローラ１１１が螺線１
１２に沿って自在に回転可能に支承されており、したがってローラは転造ヘッド１１とともに遊星運動形式に回転する。 これらのローラまたは他のローラを複数の螺線に沿って配置することもできるが、これはここには特に図示されていない。 【００１９】ここでは各ローラは３つの環状リブ１１３
を有しており、環状リブは、２つの外側の環状リブがワーク２への作用に関して転造ヘッド軸線１２の方向に重なるように配置されている。 ローラが１つの螺線上に配置された場合もまた複数の螺線に沿って配置された場合にも他のリング数を使用することができる。 １つの環状リブを有するローラも特に有利である。 【００２０】機枠にはワーク２のための保持装置１５も設けられており、保持装置内にワーク２が締込まれている。 【００２１】この保持装置１５はキャリッジ１６に取付けられていて、しかもキャリッジ１６とともに送り手段１７によって矢印１７０によって示される送り方向に転造ヘッド１１の下を通過移動せしめられる。 これは自動式に行うことができる。 【００２２】ワークを転造ヘッドへ接近調整することができるようにするために、キャリッジ１６は高さ調整移動装置１８によって矢印１９によって示される高さ調整方向に調整移動可能である。 【００２３】ラックを転造するためにはワーク２を保持装置１５内に締付け、高さ調整移動装置１８でもってワーク２の転造ヘッド１１への接近調整移動を行って、ローラ１１１がワーク２に正しく作用し得るようにする。 【００２４】転造ヘッド１１は矢印１４によって示される回転方向に適切な回転数でもって回転せしめられ、転造ヘッドに回転可能に（特に自在に回転可能に）支承されたローラ１１１は転造ヘッドとともに遊星様に回転する。 【００２５】送り手段１７でもってキャリッジ１６は、
したがって保持装置１５はワーク２ともども矢印１７０
の送り方向に転造ヘッド１１の下を通過移動せしめられる。 【００２６】ローラ１１１がワーク２に作用し、かつ１
巡で歯形部２０を形成し、各環状リブ１１３は材料を主に歯元から歯先へ送るように押しのける。 【００２７】中実のワーク−ブランク２０１を変形する場合には普通先ず歯のために特別に成形され、経験的に求められ、切削によって製作された面取り部２０１０を準備することが必要であろう。 図７に示されているようにこの場合製作の面倒な凹面形状の面取り部が必要であることがある。 この面取り部は、ラックのために製作に際して歯先もオーバーロールされる場合には特に非常に精密に形成されなければならない。 【００２８】これとは異なり、中空のブランク２０３ないしは２０５から出発する場合には面取りブランクを製作する作業過程は省略することができる。 【００２９】図９に円形の中空のブランクが示されているが、これは予め成形せずに直接ラックに変形することができる。 【００３０】図１１には多角形のブランクが示されている。 このブランクは同様にして予め成形せずに直接ラックに変形することができる。 【００３１】作用形式合金調質鋼から成るブランク２０１から歯数２８、モジュール２．５のラックを製作図示の転造ヘッド１１に類似の転造ヘッドを用いる。 転造ヘッドは図示のローラ１１１と同様各３つの環状リブ１１３を備えたローラを１３備えていて、図面についての説明と同様にワークへの作用に関して軸方向において部分的に重なっている。 【００３２】転造ヘッドは１分当り１２５０回転数で駆動される。 【００３３】ワークが転造ヘッド軸線に対して角度７．
５の傾斜位置にあるときには（乗上げ区間を含め）転造長６０ｍｍが得られる。 【００３４】送りは１分当り１０００ｍｍ、すなわち転造ヘッド１回転当り０．８ｍｍであり、したがって上記のラックについて転造時間０．０６分である。 【００３５】このようにして製作されたラック２０２は誘導硬化される。 【００３６】歯形部の品質は通常切削加工で達成されるものよりも優る。 【００３７】同様にして中空、円形または多角形のブランク（例えば２０３，２０５）も冷間変形することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明による方法を実施するための装置を図２
の矢印Ｉによって示される方向でみた図である。 【図２】図１による装置を図１の矢印ＩＩによって示される方向でみた図である。 【図３】転造ヘッドおよびその下方の、半分転造されたワークを図１の矢印ＩＩＩの方向でみた、図１、図２に対する拡大図である。 【図４】ローラおよびワークを図３の矢印ＩＶによって示される方向でみた図である。 【図５】転造ヘッドおよび仕上げワークを図３の矢印Ｖ
によって示される方向でみた図である。 【図６】転造ヘッドと支承されたすべてのローラの展開図とその部分拡大図である。 【図７】歯が形成される平面部を有する中実のワーク−
ブランクの横断面図である。 【図８】図７のワーク−ブランクから製作されたラック−ワークの横断面図である。 【図９】中空、円形のワーク−ブランクの横断面図である。 【図１０】図９のワーク−ブランクから製作されたラック−ワークの横断面図である。 【図１１】中空、多角形のワーク−ブランクの横断面図である。 【図１２】図１１のワーク−ブランクから製作されたラック−ワークの横断面図である。 【符号の説明】 ２，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６ ワーク、 １１ 転造ヘッド、 １１１ ローラ、 １１２
螺旋、 １１３ 環状リブ、 １２ 環状リブ、 １
５ 保持装置、 １６ キャリッジ、 １７ 送り手段、 １８ 高さ調整移動装置、 ２０ 歯形部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl. ⁷ ，ＤＢ名) B21H 1/00 B21H 5/00 B21H 7/14 B21H 7/18 B23F 15/00