Technisches Gebiet
[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades aus einem
mit einem Aufmaß im Verzahnungsbereich gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohling,
wobei der auf einem Dorn abgestützte Pulvermetallrohling im Bereich des Aufmaßes durch
ein Andrücken einer in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifenden Gegenverzahnung
eines umlaufenden Drückerwerkzeuges unter einer plastischen Verformung um das Aufmaß
verdichtet wird.
[0002] Ein solches Verfahren ist aus der
AT 406 836 B bekannt.
Stand der Technik
[0003] Um eine vergleichsweise niedrige Dauerbiegefestigkeit im Bereich der Zahnfüße und
eine geringe Verschleißfestigkeit im Bereich der Zahnflanken bei pulvermetallurgisch
hergestellten Zahnrädern zu vermeiden, ist es bekannt (
EP 0 552 272 B1,
AT 406 836B), die gesinterten Pulvermetallrohlinge der Zahnräder im Flanken- und im Fußbereich
der Zähne zu verdichten, so daß eine weitgehend porenfreie Oberflächenschicht erhalten
wird, die im Eingriffsbereich des Zahnrades eine erhebliche Steigerung der zulässigen
Belastbarkeit mit sich bringt. Die Verdichtung der Oberflächenschicht im Eingriffsbereich
des Zahnrades erfolgt über ein Drückerwerkzeug in Form wenigstens eines Zahnrades,
das entweder eine in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifende Außenverzahnung
(
EP 0 552 B1) oder eine Innenverzahnung (
AT 406 836 B) aufweist, mit deren Hilfe die Gleitgeschwindigkeit zwischen den Zahnflanken des
Pulvermetallrohlings und des Drückerwerkzeuges verringert werden kann. Unabhängig
von der Art des eingesetzten Drückerwerkzeuges besteht jedoch die Gefahr, daß die
örtlich zwischen dem Drückerwerkzeug und einem das Zahnrad aufnehmenden Dorn auftretenden
Druckkräfte eine plastischen Verformung des gesamten Radquerschnittes bedingen, was
nicht nur eine unzureichende Verdichtung der Zahnflanken nach sich zieht, sondern
auch zu einer unzulässigen Vergrößerung des Radumfanges führt, insbesondere bei Zahnrädern
mit einem gegenüber dem Fußkreis vergleichsweise großen Innendurchmesser.
[0004] Zum Walzen (
JP 62057726 A) oder zum Festwalzen (
JP 59115120) von Zahnrädern ist es darüber hinaus bekannt, diese Zahnräder zur Bearbeitung im
Bereich ihrer Nabe zwischen zwei Druckringen axial einzuspannen, doch beziehen sich
diese Dokumente nicht auf ein Verfahren zum Verdichten der Verzahnung von Pulvermetallrohlingen.
Darstellung der Erfindung
[0005] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines
Zahnrades der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß eine vorteilhafte
Verdichtung des mit einem Aufmaß hergestellten Pulvermetallrohlings im Verzahnungsbereich
sichergestellt werden kann, ohne eine Vergrößerung des Radumfanges befürchten zu müssen.
[0006] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Pulvermetallrohling während
seiner Verdichtung an beiden Stirnseiten über den Umfang radial eingespannt wird.
[0007] Durch die Einspannung des Pulvermetallrohlings an beiden Stirnseiten werden die sonst
in wesentlichen auf den Eingriffsbereich des Druckerwerkzeuges örtlich beschränkten
Drückerkräfte über den Umfang des Pulvermetallrohlings mit der Wirkung verteilt, daß
eine Vergrößerung des Radumfanges unterbunden wird und sich die Verdichtung des Pulvermetallrohlings
im wesentlichen auf den Aufmaßbereich der Verzahnung beschränkt. Zur radialen Einspannung
des Pulvermetallrohlings über seinen Umfang kann der Pulvermetallrohling in einfacher
Weise zwischen zwei Druckringen axial eingeklemmt werden, wobei sowohl Kraft- als
auch formschlüssige Verbindungen möglich sind. Es geht je lediglich darum, den Pulvermetallrohling
radial einzuspannen, ohne die Verdichtung durch das Drückerwerkzeug im Verzahnungsbereich
zu behindern. Zu diesem Zweck können radiale Schubkräfte über den durch das axiale
Einklemmen des Pulvermetallrohlings zwischen den Druckringen bedingten Reib-schluß
vom Pulvermetallrohling auf die Druckringe abgetragen werden. Eine entsprechende Kraftabtragung
kann aber selbstverständlich auch durch einen Formschluß erreicht oder unterstützt
werden, wenn dieser Formschluß eine Kraftübertragung in radialer Richtung erlaubt.
[0008] Zur Durchführung des Verfahrens kann eine bekannten Vorrichtung verwendet werden,
die einen Dorn zum Abstützen des mit Aufmaß gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohlings
des herzustellenden Zahnrades und wenigstens ein Drückerwerkzeug aufweist, das mit
einer Gegenverzahnung in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreift. Werden
bei einer solchen Vorrichtung zwei zum Dorn koaxiale, den Pulvermetallrohling zwischen
sich axial klemmende Druckringe vorgesehen, so kann der Pulvermetallrohling zwischen
diesen axial angedrückten Druckringen über den Umfang radial eingespannt werden, um
aufgrund der dadurch bedingten Aufnahme eines Teiles der im Eingriffsbereich des Drückerwerkzeuges
auf den Pulvermetallrohling zwischen dem Drückerwerkzeug und dem Dorn wirksam werdenden
Kräfte eine Vergrößerung des Radumfanges zu unterbinden, ohne die Verdichtung im Verzahnungsbereich
zu behindern.
[0009] Um einfache Konstruktionsverhältnisse zu schaffen, kann einer der beiden Druckringe
axial gegenüber dem Dorn abgestützt werden, während der andere Druckring mit einem
axialen Stelltrieb verbunden wird. Über diesen Stelltrieb können somit die erforderlichen
axialen Klemmkräfte von den Druckringen auf den Pulvermetallrohling ausgeübt werden.
[0010] Soll die radiale Einspannung des Pulvermetallrohlings an seinen beiden Stirnseiten
zumindest durch einen Formschluß unterstützt werden, so können die Druckringe und/oder
der Pulvermetallrohling axial vorstehende, umlaufende Ansätze zur formschlüssigen
Verbindung zwischen dem Pulvermetallrohling und den Druckringen aufweisen. Diese umlaufenden
Ansätze können in ringförmige Ausnehmungen eingreifen oder entsprechende Schultern
axial übergreifen, um einen in radialer Richtung wirksamen Formschluß sicherzustellen.
Die im Bereich des Pulvermetallrohlings vorgesehenen Ansätze oder Ausnehmungen können
nach der Verdichtung des Verzahnungsbereiches wieder entfernt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
[0011] Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades
näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens in einer schematischen Seitenansicht,
- Fig. 2
- einen auf einem Dorn abgestützten, zwischen zwei stirnseitigen Druck- ringen radial
eingespannten Pulvermetallrohling in einem vereinfachten Axialschnitt in einem größeren
Maßstab,
- Fig. 3
- eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante der radialen
Einspannung des Pulvermetallrohlings und
- Fig. 4
- ein weiteres Beispiel einer radialen Einspannung des Pulvermetallrohlings ebenfalls
in einem vereinfachten Axialschnitt.
Weg zur Ausführung der Erfindung
[0012] Die Vorrichtung gemäß der Fig. 1 weist einen Dorn 1 zur Aufnahme eines zu bearbeitenden
Pulvermetallrohlings 2 sowie eine über einen Stelltrieb 3, beispielsweise einen Hydraulikzylinder,
an ein Drückerwerkzeug 4 anstellbare Druckrolle 5 auf. Das Drückerwerkzeug 4 besteht
aus einem Zahnkranz mit einer Innenverzahnung 6, die als Gegenverzahnung mit der Verzahnung
7 des Pulvermetallrohlings 2 zusammenwirkt. Da die Zähne des Pulvermetallrohlings
2 mit einem entsprechenden Aufmaß im Flanken- bzw. Fußbereich gesintert wurden, die
Zähne der Innenverzahnung 6 des Drückerwerkzeuges 4 jedoch entsprechend dem Sollmaß
der Zähne des zu fertigenden Zahnrades ausgebildet sind, werden die Zahnflanken bzw.
-füße im Bereich des Aufmaßes durch die angepreßten Zähne des Drückerwerkzeuges 4
unter einer plastischen Verformung verdichtet, wobei die Verdichtung schrittweise
erfolgt, weil der Pulvermetallrohling in mehreren Umläufen bearbeitet wird.
[0013] Damit durch den örtlich auf den Eingriffsbereich des Drückerwerkzeuges 4 beschränkten
Kraftangriff keine plastische Verformung des gesamten Zahnradquerschnittes erfolgt,
was mit einer Vergrößerung des Radumfanges verbunden ist, wird der Pulvermetallrohling
2 an seinen beiden Stirnseiten über den Umfang radial eingespannt, was einer Verlängerung
des Radumfanges entgegensteht. Die sonst örtlich auf den Zahneingriffsbereich beschränkten
Drückerkräfte können somit über den gesamten Radumfang verteilt abgetragen werden.
Die über den Umfang verteilten Kräfte schließen eine Überlastung des Radkörpers aus.
Trotzdem wird die notwendige Verdichtung der Verzahnung im Bereich des Aufmaßes sichergestellt,
weil ja die Verzahnung außerhalb des eingespannten Bereichs des Pulvermetallrohlings
liegt.
[0014] Zum radialen Einspannen des Pulvermetallrohlings 2 über seinen Umfang sind gemäß
der Fig. 2 zwei Druckringe 8, 9 vorgesehen, zwischen denen der Pulvermetallrohling
2 axial geklemmt wird. Zur Beaufschlagung dieser Druckringe 8, 9 dient ein Stelltrieb
10, der im Ausführungsbeispiel als Mutter 11 ausgebildet ist, die auf dem Dorn 1 in
axialer Richtung schraubverstellbar gelagert ist und den Druckring 9 gegen den Pulvermetallrohling
2 drückt, der sich am Druckring 8 abstützt. Der Druckring 8 selbst schlägt an einer
Schulter 12 des Dornes 1 an und wird durch diese Schulter 12 axial festgelegt. Da
die Druckringe 8, 9 mit ihren Stirnseiten an den Stirnseiten des Pulvermetallrohlings
2 angepreßt werden, ergibt sich ein Reibschluß, über den radiale Schubkräfte vom Pulvermetallrohling
2 auf die Druckringe 8, 9 abgetragen werden können. Die im Bereich des Radkörpers
wirksam werdenden Drückerkräfte werden somit durch die radiale Abstützung des Pulvermetallrohlings
2 nicht nur über den Radumfang verteilt, sondern auch zum Teil auf die Druckringe
8 und 9 abgetragen.
[0015] Gemäß der Fig. 3 wird die formschlüssige Verbindung zwischen dem Pulvermetallrohling
2 einerseits und den Druckringen 8, 9 anderseits durch eine formschlüssige Verbindung
ergänzt. Zu diesem Zweck bildet der Pulvermetallrohling 2 axial vorstehende Ansätze
13, die von den Druckringen 8, 9 übergriffene Ringschultern ergeben, so daß sich über
diese Ringschultern eine formschlüssige Abstützung des Pulvermetallrohlings 2 an den
Druckringen 8, 9 einstellt.
[0016] Wie die Fig. 4 zeigt, kann die radiale Einspannung des Pulvermetallrohlings 2 auch
nur kraftschlüssig erfolgen, wenn die Verbindung zwischen dem Pu Ivermetallrohling
2 und den Druckringen 8, 9 über umlaufende radiale Ansätze 13 der Druckringe 8, 9
erfolgt, die sich in die Stirnseiten des Pulvermetallrohlings 2 eindrücken und damit
den angestrebten Formschluß in radialer Richtung bedingen.
1. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades aus einem mit einem Aufmaß im Verzahnungsbereich
gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohling (2), wobei der auf einem Dorn (1) abgestützte
Pulvermetallrohling (2) im Bereich des Aufmaßes durch ein Andrücken einer in die Verzahnung
(7) des Pulvermetallrohlings (2) eingreifenden Gegenverzahnung eines umlaufenden Drückerwerkzeuges
(4) unter einer plastischen Verformung um das Aufmaß verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulvermetallrohling (2) während seiner Verdichtung an beiden Stirnseiten über
den Umfang radial eingespannt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pulvermetallrohling (2) zur radialen Einspannung zwischen zwei Druckringen (8,
9) axial eingeklemmt wird.
1. Method for producing a toothed wheel from a powder metal blank (2) which is pressed
and sintered with an allowance in the toothing region, wherein the powder metal blank
(2) which is supported on a mandrel (1) is compacted in the region of the allowance
by pressing a counter toothing, which engages into the toothing (7) of the powder
metal blank (2), of a rotating pusher tool (4) with plastic deformation by the amount
of the allowance, characterised in that during its compaction the powder metal blank (2) is radially clamped over the periphery
on both end sides.
2. Method as claimed in claim 1, characterised in that the powder metal blank (2) is axially clamped for the purpose of radial clamping
between two pressure rings (8, 9).
1. Procédé de fabrication d'une roue dentée à partir d'une ébauche en poudre métallique
(2), pressée et frittée, avec une surépaisseur dans la zone de denture, l'ébauche
en poudre métallique (2), soutenue sur un mandrin (1), étant comprimée, de la valeur
de la surépaisseur, ceci étant accompagné d'une déformation plastique, dans la zone
de la surépaisseur, par le biais d'un pressage d'une contre-denture, s'engrenant dans
la denture (7) de l'ébauche en poudre métallique (2), d'un outil presseur (4) circulaire,
caractérisé en ce que l'ébauche en poudre métallique (2) est bloquée radialement sur la périphérie, sur
deux faces frontales, pendant sa compression.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ébauche en poudre métallique (2) est enserrée axialement entre deux anneaux de
pressage (8, 9), pour assurer un blocage radial.