JP6783304B2 - 内歯及び冠歯を備えた内歯車、その内歯車の製造方法、及びその内歯車を備えたシフト型変速機 - Google Patents

Description

本発明は、内歯及び冠歯を備えた遊星歯車式変速機用の内歯車に関する。さらに本発明は、そうした内歯車の製造方法、及び少なくとも１つのそうした内歯車を備えたシフト型変速機に関する。

ドイツ特許出願公開第１９９ ６１ ９８８号は、内歯車と連動部品との間のトルク伝達装置を開示する。内歯車においては、連動部品側に冠歯が配置されている。この冠歯に、連動部品の歯が軸方向に差し込まれる。（図２参照）。さらに、更なるトルク伝達装置が開示されている。この場合、連動部品に冠歯が配置されている。この冠歯に、内歯車から径方向に突出するフランジに存在する冠歯が係合している。（図３参照）

従来技術に関しては、更に、ドイツ特許出願公開第１０２ ３０ ８６１号の、特に、図１、６、７、８、及び１０に示された、内歯車と内歯車キャリアとの間の差込接続の実施形態が参照される。これらの実施形態においては、共通して、内歯車がその外周面に、径方向に突出し、周方向に走るフランジを備える。このフランジは、内歯車の端部側で軸方向に突出する。軸方向の突出部は、冠歯を備えて構成されている。

ドイツ特許出願公開第１９９ ６１ ９８８号 ドイツ特許出願公開第１０２ ３０ ８６１号

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状態でのみ有する、当該種類の改良型の内歯車を提供することである。

この課題は、請求項１の特徴を有する本発明に従う内歯車により解決される。並列された請求項により、本発明は、本発明による内歯車を製造する本発明による方法、及び自動車又は商用車用のシフト型変速機へと拡大する。シフト型変速機は、特に自動変速機であり、少なくとも１つの、本発明による内歯車又は本発明により製造された内歯車を備える。本発明の好適な発展形態及び実施形態は、本発明の全ての対象に対して、従属請求項、以下の記載、及び図面から明らかとなる。

本発明による内歯車（遊星歯車式変速機内歯車）は、歯付きクラウンを備える。歯付きクラウンは、その内周面に内歯を備えて構成され、並びにその外周面に、径方向に突出し及び一方の側（つまり、内歯車又は歯付きクラウンの端部側）で軸方向に突出するフランジを備える。このフランジにより、周方向に走るバンド及びカラー状の突出部が構成されている。また、カラー状の突出部は冠歯を備えている。本発明により、冠歯は、連続的に構成され及びバンドをも軸方向に貫く。つまり、冠歯はカラー状の突起部においてのみ構成されるのではなく、冠歯が連続的に構成され及びフランジを軸方向に貫くよう、冠歯がバンド内にも延在する。

歯付きクラウンとは、特に、リング状で好適には堅牢に構成された本体部と、理解される。歯付きクラウンは、内周面、外周面、及び２つの端面又は端部側を備える。端面又は端部側は、内周面と外周面とを、略径方向の延在において相互に連結する。内周面に構成された内歯は、遊星歯車の直接係合のために備えられた、走行歯である。冠歯は、内歯車キャリア等と回転不能に連結するために備えられた、差込歯である。内歯車又はその歯付きクラウンは、対称軸又は回転軸を備える。対称軸又は回転軸により、軸方向及び軸方向に直行する径方向を定義可能である。

本発明による内歯車において、冠歯は、端部側を超えて突出するフランジ部においてのみ構成されるのではなく、軸方向に延在する又は軸方向に全フランジを通って延在する。これにより、複数の利点がもたらされる。一方では、構造的な寸法を変更することなく、大幅な軽量化又は回転質量の低減を達成できる。他方では、冠歯のために新たな設計の可能性が生じる。これにより、より高い負荷容量、より容易な取り付け、及び/又はより簡略化された製造を達成可能である。

好適には、冠歯の歯間隙は、軸方向に一定又は不変の間隙幅を有して構成されている。つまり、隣接する歯面又は溝面（下記参照）の間に構成された歯間隙又は溝（下記参照）、及びそれに関連する、これらの歯面（つまり、隣接する歯の相互に対向する歯面）の間の開き角度は、冠歯の軸方向の進行に亘って不変である。

フランジを貫く歯は、厳密に言うと差込歯である。従来の意味での冠歯は、フランジの軸方向の突出部に構成された歯部分においてのみ存在する。好適には、この歯部分においてのみ、差込歯又は冠歯の歯間隙が、径方向に連続的に構成されている。そのため、これらの歯間隙は、既知の方法で、内歯車キャリアにおける噛合い歯から係合されることが可能である。

冠歯又は差込歯の、フランジのバンドに構成された歯部分は、好適には溝条の歯間隙を備える。溝状の歯間隙は各々、溝基部を備えて構成されており、従って径方向に連続していない。好適には、バンドにおいて溝条に構成された歯間隙は各々、周方向に相互に離間された２つの溝面と、特に周方向にカーブされた１つの溝基部と、を備える。好適には溝面は、実質的に直線状に又は平坦に構成され、及び径方向に対して、０°と２５°との間の傾斜角度を有することができる。好適には、冠歯の全ての歯間隙又は全ての溝は同一に構成されている。また、例えば取り付け位置を事前に提示可能とする、非同一形状も可能である。

溝条の歯間隙においては、溝面と溝基部との間に、フリーストローク状の移行部が構成されることが可能である。フリーストローク状の移行部は、好適には、溝の軸方向の全長に亘って構成されている。このフリーストローク状の移行部により、切り欠き効果に誘発される応力ピークを低減可能である。さらに、連結される内歯車キャリアの噛合い歯は、より鋭利なエッジを有して構成可能である。これにより、内歯車キャリアの製造労力及び製造費用、並びに取り付けのための労力の両方に対して、有利な効果が発揮される。フリーストローク状の移行部は、好適には、機械加工による冠歯の製造中に、製作される又は共に製作される。またフリーストローク状の移行部は、製造中に、工具用の通り抜けゾーンとしての役割を果たす及び／又はチップの除去を可能にする。そのため、特に、従来使用されていなかった製造方法もが、冠歯を作り出すために使用可能である。

本発明による内歯車は、好適にはワンピースで、つまり１つのワークから製造されている。好適には、内歯車は、金属材料から、特に鋼材料から構成されている。好適には、少なくとも冠歯又は差込歯は、機械加工により製造されている。

前述の説明に従い、本発明による内歯車を製造する好適な方法は、特に自動的に実行する少なくとも以下のステップ：
‐既にフランジを有して構成されているリング状のブランクを準備するステップと；
‐内面ブローチ、場合に応じてトーションブローチ等により内歯を製作するステップと；
‐筒形ブローチによりフランジに冠歯又は差込歯を製作するステップと、を含む。

上述のステップを含む製造方法は、第１の並列された請求項の対象である。内歯及び冠歯は、逆の順序で製作されることもできる。カラー状に突出するフランジ部は、差込歯の製作前に、特に（プレファブリケーションの間の）ブランクの成形準備及び／又は機械加工準備により製造可能であり、又は差込歯の製作後にでも、例えば穿孔により製造可能である。（その場合、既に製作済みである差込歯又は冠歯の歯間隙は、径方向に連続的に製造される。）

ブランクは、例えば、先行する製造工程で製作されていた堅固な鍛造部品又は旋削部品である。内歯又は走行歯は、方法に従い、従来のやり方で製造される。冠歯又は差込歯は、方法に従い、筒形ブローチ（ポットブローチング）により製造される。当該種類の内歯車における冠歯は、これまでミーリング加工等、また特にいわゆるインパクト回転により製作されている。そのため、こうした方法は革新的である。従って本発明により、当該種類の内歯車用の代替的な製造方法もが、既に提供される。

上述したように、本発明により冠歯を連続的に形成すること、特に、連続的な歯間隙又はフランジを軸方向に貫通する歯間隙を溝状に構成することで、冠歯の製作の簡略化が可能となる。それにより、内歯車の製造もが簡略化される。これは、上述された方法に従い、筒形ブローチにより達成される。

筒形ブローチにおいて、ブランク又はワークは、管状のブローチ工具を通り、引かれる又は押圧される。相対運動が進行するにつれて、連続的に、切削加工による材料除去を介して、冠歯がワークに製作される。その間、ワークは全ての方向で、管状のブローチ工具に包囲される。典型的に冠歯は、一回の作業工程又はブローチ通過において、完全に製作される。通常、後処理は行なわれない。この工程は、外面ブローチとも呼ぶことができる。筒形ブローチ又は外面ブローチは、筒型ブローチ機械上、特に垂直又は水平な筒型ブローチ機械上で行なわれる。

好適には、冠歯を製作するために使用されるブローチ工具は、いわゆるブローチ縁を備える。ブローチ縁は、特に、切りくずの排出のために装備されている。ブローチ縁は、特に、溝面と溝基部との間にフリーストローク状の移行部を同時に製作可能であるように、構成されている。

本発明は、図面を参照し、限定的ではなく例示的に、以下により詳細に説明される。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離れた状態でも、本発明を更に発展させることができる。

本発明による遊星歯車式変速機内歯車の歯付きクラウン及び歯付きクラウンに固定された内歯車キャリアの、断面図である。 図１の歯付きクラウンの拡大断面図である。 図１の歯付きクラウンの、図２に示された断面ラインに沿った他の断面図である。 ａ）、ｂ）は、筒形ブローチにより、図１の歯付きクラウンに冠歯を製造する図である。

図１は、遊星歯車式変速機用の、本発明による内歯車１００の歯付きクラウン１１０を、ドイツ特許出願公開第１９９ ６１ ９８８号と類似の図で表す。図の見易さを考慮して、周辺端部は示されていない。内歯車１００は、対称軸又は回転軸Ｌを備える。対称軸又は回転軸Ｌにより、軸方向及び軸方向に直行する径方向Ｒが定義されている。歯付きクラウン１１０には、内歯車キャリア２００が固定されている。内歯車キャリア２００は、同時に連動部品として、軸又は他の歯車と回転不能に結合する役割を果たす。同様に内歯車キャリア２００は、内歯車１００を保持する保持部とすることができる。内歯車キャリア２００は、打抜加工及び成形加工により製造された板金部品である。

歯付きクラウン１１０は、その内周に、内歯１２０を備えて構成されている。内歯１２０は、遊星歯車式変速機の遊星歯車と噛み合う。特に、歯付きクラウン１１０は、インボリュート歯及び／又ははすば、である。歯付きクラウン１１０は、その外周面に、周方向に走るよう構成されたフランジ１３０を備える。突起状のフランジ１３０は、２つのフランジ部１３１及び１３２を備える（図２参照）。第１フランジ部１３１は、歯付きクラウン１１０の幅の一部分のみに亘って延在する。第１フランジ部１３１は、歯付きクラウン１１０の厚みを径方向で増し、それによって周方向に走るバンドを構成する。内歯車キャリア２００の側で、軸方向に歯付きクラウン１１０の端部側１１５を超えてそびえる又は突出する第２フランジ部１３２は、カラー状の突出部を構成する。カラー状の突出には、内歯車キャリア２００が固定されている。

周方向に走るフランジ１３０は、歯付きクラウン１１０の全周に亘って、冠歯又は差込歯１４０を備えて構成されている。内歯車キャリア２００は、対応する噛合い歯を備える。内歯車キャリア２００は、この噛合い歯により、冠歯１４０上に留められる又は冠歯１４０に差し込まれる。これにより、回転不能な連結部が存在する。軸方向の固定は、固定リング３００の助けにより行なわれる。従来技術から既知の同種の内歯車とは異なり、フランジ１３０に構成された冠歯１４０は、連続的に構成され、及び軸方向Ｌにフランジ１３０を貫く又はフランジ１３０を通って延在する。これには、上記に説明されたように、多くの利点が伴う。

冠歯１４０の突出する第２フランジ部１３２において、歯間隙１４２は、径方向Ｒに連続的に構成されている。図２及び図３から明白であるように、歯間隙１４２は、バンド状の第１フランジ部１３１において、同一の間隙幅ｗを有する溝条の歯間隙として継続する。ここで、隣接する歯１４１の間に延在する歯間隙１４２は、周方向Ｕに相互に離間された２つの歯面又は溝面１４３と、周方向Ｕにカーブされた１つの溝基部１４４と、を備える。直線状で相互対称な溝面１４３は、歯付きクラウン１１０の径方向Ｒに対して、０°と２５°の間の傾斜角度ａを有することができる。溝面１４３と溝基部１４４との間には、軸方向に延在するフリーストローク状の移行部１４５が構成されている。フランジ１３０を貫く歯間隙又は溝１４２は、軸方向Ｌで一定である。つまり、歯間隙又は溝１４２の輪郭は、軸方向の進行に亘って不変である。図２から明白であるように、溝基部１４４は、軸方向に走る、又は対称軸若しくは回転軸Ｌに平行して走る。

図４において、冠歯１４０の製造が示されている。図４のａ）は、プレハブ型の内歯車１００’を示す。内歯車１００’は、鋼材料からワンピースで構成され、及びフランジ１３０と、内歯１２０と、を備える。図４のｂ）に示されるように、まだ冠歯１４０の無い状態で構成されている内歯車１００’は、押棒２０に押し付けられ、及びこの押棒２０の助けにより、管状のブローチ工具１０を通り、押圧される。（押し通しは、図に従って、左から右へと実行される。）ブローチ工具１０は、内部にある工具インサート１２を有する筒１１を備える。工具インサート１２により、内歯車１００’のフランジ１３０に、図２及び図３の冠歯１４０が、切削加工による材料除去を介して製作される。この場合、冠歯１４０における全ての歯１４１及び歯間隙又は溝１４２は、一回の作業工程又はブローチ通過において、構成される。この工程は、筒形ブローチと称される。（図４のｂ）の正しい縮尺ではない図は、単に筒形ブローチの原理のみを説明するものである。）

従って、上記で説明された方法で製作された冠歯１４０は、軸方向に延在する筒形ブローチ加工済みの差込歯である。フランジ１３０における、軸方向に突出する第２フランジ部１３２は、特に、筒形ブローチの前又は筒形ブローチ後にでも、端部側を穿孔することにより製作可能である。

１０ ブローチ工具
１１ 筒
１２ 工具インサート
２０ 押棒
１００ 内歯車
１１０ 歯付きクラウン
１１５ 端部側
１２０ 内歯（走行歯）
１３０ フランジ
１３１ 第１フランジ部（バンド）
１３２ 第２フランジ部（突出部）
１４０ 冠歯（差込歯）
１４１ 歯
１４２ 歯間隙、溝
１４３ 歯面、溝面
１４４ 溝基部
１４５ 移行部
２００ 内歯車キャリア
３００ 固定リング
Ｌ 軸方向（対称軸）
Ｒ 径方向
Ｕ 周方向
ａ 角度
ｗ 幅

Claims (7)

1. 遊星歯車式変速機用の内歯車（１００）であって、歯付きクラウン（１１０）を備え、該歯付きクラウン（１１０）は、前記歯付きクラウン（１１０）の内周面に内歯（１２０）を備えて構成され、並びに前記歯付きクラウン（１１０）の外周面に、径方向に突出し及び一方の側で軸方向に突出するフランジ（１３０）を備え、前記フランジ（１３０）は、周方向に走るバンド（１３１）及びカラー状の突出部（１３２）を構成し、該カラー状の突出部（１３２）は冠歯（１４０）を備える内歯車（１００）において、前記冠歯（１４０）は、連続的に構成され及び前記バンド（１３１）をも軸方向に貫き、
   前記冠歯（１４０）の歯間隙（１４２）は、前記バンド（１３１）において、溝状に構成され及び各々が溝基部（１４４）を備え、
   溝状の前記歯間隙（１４２）は各々、周方向（Ｕ）に相互に離間された２つの溝面（１４３）と、周方向（Ｕ）にカーブされた１つの溝基部（１４４）と、を備え
   前記溝面（１４３）と前記溝基部（１４４）との間に、径方向内側に凹むアンダーカット（１４５）を有することを特徴とする内歯車（１００）。
2. 請求項１に記載の内歯車（１００）であって、前記冠歯（１４０）の前記歯間隙（１４２）は、軸方向（Ｌ）に一定の間隙幅（ｗ）を有して構成されていることを特徴とする内歯車（１００）。
3. 請求項１又は２に記載の内歯車（１００）であって、前記カラー状の突出部（１３２）において、前記冠歯（１４０）の前記歯間隙（１４２）は、径方向に連続的に構成されていることを特徴とする内歯車（１００）。
4. 請求項１に記載の内歯車（１００）であって、前記溝面（１４３）は、直線状に構成され、及び径方向（Ｒ）に対して、０°と２５°との間の傾斜角度（ａ）を有することを特徴とする内歯車（１００）。
5. 請求項１〜４の何れか一項に記載の内歯車（１００）であって、金属材料からワンピースで製造されていることを特徴とする内歯車（１００）。
6. 請求項１〜５の何れか一項に記載の内歯車（１００）を製造する方法であって：
   ‐既にフランジ（１３０）を有して構成されているリング状のブランク（１００’）を準備するステップと；
   ‐内面ブローチより前記内歯（１２０）を製作するステップと；
   ‐筒形ブローチにより前記フランジ（１３０）に前記冠歯（１４０）を製作するステップと、を含む方法。
7. 自動車又は商用車用のシフト型変速機、特に自動変速機であって、少なくとも１つの内歯車（１００）を備え、該内歯車（１００）は、請求項１〜５の何れか一項により構成されていることを特徴とするシフト型変速機。

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