AT521836B1 - Verfahren zum Pressen eines Grünlings - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressen eines Grünlings (18) aus einem Sinterpulver (17) für die Herstellung eines Zahnrades (1) mit einer ersten Spur und einer zweiten Spur, wobei die erste Spur eine erste Stirnverzahnung (4) und die zweite Spur eine zweite Stirnverzahnung (5) aufweisen, wonach in einen Formhohlraum (12) einer Matrize (8) das Sinterpulver (17) eingefüllt wird, und danach das Sinterpulver (17) mit einem Oberstempel (10) und einem Unterstempel (9), der einen ersten Unterstempelteil (15) und einen zweiten Unterstempelteil (16) aufweist, zum Grünling (18) verpresst wird, wobei das Sinterpulver (17) nach dem Einfüllen in die Matrize (8) mit dem ersten Unterstempelteil (15) teilweise in den Oberstempel (10) verschoben wird und der Oberstempel (10) als weitere Matrize für Ausbildung der ersten Spur verwendet wird und dass mit dem Oberstempel (10) und dem Unterstempel (9) zwischen den beiden Spuren des Zahnrades (1) ein Steg (27) ausgebildet wird.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pressen eines Grünlings aus einem Sinterpulver für die Herstellung eines Zahnrades mit einer ersten Spur und einer zweiten Spur, wobei die erste Spur eine erste Stirmverzahnung und die zweite Spur eine zweite Stirnverzahnung aufweisen, wonach in einen Formhohlraum einer Matrize das Sinterpulver eingefüllt wird, und danach das Sinterpulver mit einem Oberstempel und einem Unterstempel, der einen ersten Unterstempelteil und einen zweiten Unterstempelteil aufweist, zum Grünling verpresst wird, wobei das Sinterpulver nach dem Einfüllen in die Matrize mit dem ersten Unterstempelteil teilweise in den Oberstempel verschoben wird und der Oberstempel als weitere Matrize für Ausbildung der ersten Spur verwendet wird.

[0002] Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Zahnrades aus einem Sinterpulver mit einer ersten Spur und einer zweiten Spur, wobei die erste Spur eine erste Stirmverzahnung und die zweite Spur eine zweite Stirnverzahnung aufweisen, umfassend die Schritte Pressen des Sinterpulvers zu einem Grünling und Sintern des Grünlings zum gesinterten Zahnrad.

[0003] Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines Zahnrades mit einer ersten Spur und einer zweiten Spur, wobei die erste Spur eine erste Stirnverzahnung und die zweite Spur eine zweite Stirnverzahnung aufweisen, umfassend eine Matrize, einen Unterstempel und einen Oberstempel, wobei der Oberstempel einen ersten Oberstempelteil und einen zweiten Oberstempelteil umfasst, und der erste Oberstempelteil in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Oberstempelteils angeordnet ist, wobei der Oberstempel eine weitere Matrize für die Herstellung des Zahnrades bildet und dazu an einer inneren Oberfläche des zweiten Oberstempelteils eine Innenverzahnung zur Herstellung der ersten Stirmverzahnung angeordnet ist.

[0004] Mehrfachzahnräder, die beispielsweise in mehrstufigen Planetengetrieben Anwendung finden, sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. So beschreibt z.B. die DE 10 2016 223 098 A1 ein Mehrfachzahnrad, das zumindest aus einem ersten Zahnrad mit einer ersten Laufverzahnung und aus einem zweiten Zahnrad mit einer zweiten Laufverzahnung gebildet ist, wobei das erste Zahnrad mit einer ersten Verbindungsverzahnung und das zweite Zahnrad mit einer zweiten Verbindungsverzahnung versehen ist, und wobei die Zahnräder über ineinander greifenden Zähne der Verbindungsverzahnungen in Richtung um die Rotationsachse des Mehrfachzahnrads zumindest mit einer formschlüssigen Verbindung miteinander verbunden sind.

[0005] Aus der DE 10 2016 221 705 A1 ist ein Zahnrad aus einem Zahnradverbund von mindestens zwei Zahnradteilen bekannt, wobei ein erstes Zahnradteil mindestens mit einer ersten Verzahnung und ein zweites Zahnradteil mit wenigstens einer zweiten Verzahnung versehen sind, und wobei die Verzahnungen axial mit der Rotationsachse des Zahnrades gleichgerichtet auf der Rotationsachse koaxial aufeinanderfolgen, wobei die Zahnradteile mittels wenigstens einer Schweißverbindung gemeinsam um die Rotationsachse rotierbar torsionsfest zumindest aneinander gesichert sind.

[0006] Die JP 2011-032547 A beschreibt ein Verfahren zum einfachen Formen eines gesinterten Zahnrades mit einem Zahnradkörper und Zähnen, die an seinem Umfang vorgesehen sind. Die Pressform umfasst einen mehrteiligen unteren und einen mehrteiligen oberen Stempel und eine Matrize. Ein Teil des Pulvers wird beim Pressen nach oben verschoben, sodass der obere Stempel auch als Matrize dient.

[0007] Aus der US 2012/107444 A1 ist eine Umformwerkzeuganordnung für Mikrobauteile bekannt, umfassend ein Umformwerkzeug, das mit einem äußeren Formwerkzeug, einem inneren Formwerkzeug, einem im inneren Formwerkzeug ausgebildeten Speicherabschnitt und einem am inneren Formwerkzeug ausgebildeten Stempelloch ausgebildet ist, wobei das innere Formwerkzeug So geformt ist, dass es in das äußere Formwerkzeug gleitend eingesetzt ist und wenigstens einen Teil eines Hohlraums zwischen dem inneren Formwerkzeug und dem äußerem Formwerkzeug formt, wobei der Speicherabschnitt verwendet wird, um Rohmaterial mit einem Metallpulver

und einem Bindemittel, das Plastizität aufweist, zu speichern, wobei das Stempelloch den Hohlraum und den Speicherabschnitt verbindet, um dazwischen einen Durchgang zu bilden; weiter aufweisend einen Kolben, der so geformt ist, dass er in den Speicherabschnitt gleitend eingesetzt ist, um das im Speicherabschnitt gespeicherte Rohmaterial durch das Stempelloch in den Hohlraum zu füllen; und einen Stempel, der in den Kolben in Gleitrichtung des Kolbens gleitend eingesetzt ist und den Durchgang durch hin und her gehendes Gleiten öffnet und schließt, wobei der Stempel den Durchgang verschließt und das Rohmaterial im Hohlraum zu einem Grünkörper verdichtet, indem er in Richtung des Hohlraums gleitet. Das Umformwerkzeug ist mit einem oberen Formwerkzeug und einem unteren Formwerkzeug versehen, die so angeordnet sind, dass sie relativ vertikal miteinander in Kontakt treten und sich voneinander trennen können, wobei eines der oberen und unteren Formwerkzeuge mit dem äußeren Formwerkzeug und dem inneren Formwerkzeug versehen ist, und wobei der Hohlraum gebildet wird, wenn das obere Formwerkzeug und das untere Formwerkzeug miteinander in Kontakt gebracht sind.

[0008] Die AT 512 777 B1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Zahnrades in net shape oder near-net shape Qualität, insbesondere eines Kettenrades, für ein VVT-System aus einem Pulver, wobei das Zahnrad ein zumindest annährend zylinderförmiges Gehäuse aufweist, das in axialer Richtung von jeweils einer Stirnfläche begrenzt ist und das eine Außenoberfläche aufweist, wobei an der Außenoberfläche eine Verzahnung mit Zähnen und Zahnfüßen zwischen den Zähnen im Abstand zu den beiden Stirnflächen ausgebildet ist, und wobei die Verzahnung einen Zahnfußkreis mit einem Zahnfußkreisdurchmesser aufweist, wobei das Pulver in eine Matrize gefüllt und mit zumindest einem Stempel verpresst wird. Zumindest im Bereich der Zähne werden an der Außenoberfläche des Gehäuses und über diese in radialer Richtung vorragend Vorsprünge ausgebildet.

[0009] Die JP H-0754014 A beschreibt ein Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung einer Halteplatte für Planetenräder eines Planetengetriebes. Die Halteplatte ist einstückig mit dem Sonnenrad ausgebildet, wozu das Sonnenrad im Oberstempel gebildet wird, der somit einen weiteren Formhohlraum bildet.

[0010] Aus der US 2008/298996 A1 ist eine Vorrichtung zum Formen verdichteter Pulvermetallteile mit einer nichtaxialen Hinterschneidung bekannt. Eine Hinterschnittmatrize befindet sich zwischen der oberen und der unteren Matrize und enthält mehrere geformte Stempel, die in einem kreisförmigen Muster ausgerichtet sind. Jeder der geformten Stempel enthält eine Arbeitskante. Die Arbeitskanten laufen zusammen und bilden einen Innenumfang, der die Hinterschneidung bewirkt. Die Kanten der geformten Stempel gleiten relativ zueinander, um die Größe des Innenumfangs von einer Position mit maximalem Durchmesser zu einer Position mit minimalem Durchmesser zu ändern. Während des Verdichtens verändert die Drehung der geformten Stempel den Innenumfang in seine Position mit minimalem Durchmesser, wodurch eine Hinterschneidung in dem endgültigen verdichteten Teil gebildet wird. Das Zurückziehen der Formstempel in ihre Position mit maximalem Durchmesser ermöglicht das ungehinderte Entfernen des Teils aus dem Werkzeugsatz.

[0011] Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein einteiliges, mehrspuriges Zahnrad zu schaffen.

[0012] Diese Aufgabe der Erfindung wird bei dem eingangs genannten Verfahren zum Pressen des Grünlings dadurch gelöst, dass mit dem Oberstempel und dem Unterstempel zwischen den beiden Spuren des Zahnrades ein Steg ausgebildet wird.

[0013] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit dem voranstehend genannten Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung des Zahnrads gelöst, nach dem vorgesehen ist, dass das Pressen des Sinterpulvers zum Grünling erfindungsgemäß durchgeführt wird und dass vor dem Sintern des Grünlings oder nach dem Sintern des Grünlings zum gesinterten Zahnrad der Steg zwischen den Spuren, der beim Pressen des Sinterpulvers hergestellt wurde, wieder entfernt wird.

[0014] Weiter wird die Aufgabe der Erfindung mit der eingangs genannten Vorrichtung gelöst, bei

der die Matrize an der Einfüllöffnung für das Sinterpulver eine Abstufung zur Ausbildung eines Steges zwischen der ersten Stirnverzahnung und der zweiten Stirnverzahnung aufweist, wozu die Abstufung eine weitere Pressfläche bildet.

[0015] Von Vorteil ist dabei, dass durch die Ausbildung des Oberstempels als weitere Matrize die beiden Spuren des Zahnrades völlig unabhängig voneinander ausgebildet werden können. Damit sind hinsichtlich der Geometrie der Verzahnungen keine Einschränkungen vorhanden, die durch die jeweils andere Verzahnung begründet ist. Die Trennebene für die Pressvorrichtung wird dabei durch den Steg gebildet, der zwischen den beiden zweiten Stempelteilen ausgebildet wird. Es kann damit ein mehrspuriges, einteiliges Zahnrad pulvermetallurgisch hergestellt werden. Die aufwändige Fertigung von mehreren Zahnradteilen, die nach deren Herstellung erst zum fertigen Zahnrad gefügt werden müssen, kann damit entfallen.

[0016] Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Steg weniger verdichtet wird, als die beiden Spuren des Zahnrades. Es ist damit möglich, den Steg mit geringerer thermischer Belastung der beiden Spuren des Zahnrades spanend zu entfernen, wodurch die Bauteilgenauigkeit verbessert werden kann.

[0017] Zur Entformung des Grünlings kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen werden, dass das Zahnrad bei stillstehendem Unterstempel durch eine Abwärtsbewegung der Matrize entformt wird. Es wird damit möglich, einen einteiligen Unterstempel zu verwenden.

[0018] Vorzugsweise kann jedoch nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen sein, dass für das Verpressen des Pulvers ein Oberstempel mit einem ersten Oberstempelteil und einem zweiten Oberstempelteil und ein Unterstempel mit einem ersten Unterstempelteil und einem zweiten Unterstempelteil verwendet werden, wobei erste Oberstempelteil in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Oberstempelteils angeordnet ist und der erste Unterstempelteil in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Unterstempelteils angeordnet ist. Es kann damit eine Entformung des Zahnrades auch bei lageunveränderlicher Matrize erreicht werden.

[0019] Besonders ausgeprägt treten die Vorteile der Erfindung zu Tage, wenn die erste Stirnverzahnung als erste Schrägverzahnung und/oder die zweite Stirnverzahnung als zweite Schrägverzahnung hergestellt werden.

[0020] Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

[0021] Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung: [0022] Fig. 1 ein mehrspuriges Zahnrad in Schrägansicht;

[0023] Fig. 2 einen ersten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Grünlings für ein mehrspuriges Zahnrad in einer ausschnittsweise dargestellten Vorrichtung hierfür;

[0024] Fig. 3 einen zweiten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Grünlings für ein mehrspuriges Zahnrad in einer ausschnittsweise dargestellten Vorrichtung hierfür;

[0025] Fig. 4 einen dritten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Grünlings für ein mehrspuriges Zahnrad in einer ausschnittsweise dargestellten Vorrichtung hierfür;

[0026] Fig. 5 einen vierten Verfahrensschritt zur Herstellung eines Grünlings für ein mehrspuriges Zahnrad in einer ausschnittsweise dargestellten Vorrichtung hierfür;

[0027] Fig. 6 einen Grünling für die Herstellung eines mehrspurigen, einteiligen Zahnrades.

[0028] Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten,

seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

[0029] In Fig. 1 ist ein Zahnrad 1 dargestellt. Das Zahnrad 2 weist einen Zahnradkörper 2 auf. Im Zahnradkörper 2 ist eine in axialer Richtung sich insbesondere durch das Zahnrad 1 hindurch erstreckende Ausnehmung 3 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Welle ausgebildet. Weiter weist der Zahnradkörper 2 an seiner radial äußeren Oberfläche eine erste Spur mit einer ersten Stirnverzahnung 4 und eine zweite Spur mit einer zweiten Stirnverzahnung 5 auf. Bevorzugt ist zumindest eine der beiden Stirnverzahnungen 4, 5, vorzugsweise beide Stirnverzahnungen 4, 5, als Schrägverzahnung ausgebildet. Zumindest eine der Stirnverzahnungen 4, 5 kann aber auch anders ausgebildet sein, beispielsweise als Geradverzahnung.

[0030] Im Falle der Ausbildung der Stirnverzahnungen 4, 5 als Schrägverzahnungen besteht die Möglichkeit, dass die beiden Schrägverzahnungen einen unterschiedlichen Schrägungswinkel aufweisen. Dies kann so weit gehen, dass die Zähne der beiden Stirnverzahnungen 4, 5 in entgegengesetzter Richtung verlaufen, also eine der Stirnverzahnungen 4, 5 linkssteigende Zähne und die zweite der beiden Stirnverzahnungen 4, 5 rechtssteigende Zähne aufweist.

[0031] In axialer Richtung ist zwischen den beiden Spuren bzw. den beiden Stirnverzahnungen eine Nut, insbesondere eine Ringnut 6, ausgebildet, die die beiden Stirnverzahnungen 4, 5 voneinander trennt.

[0032] Das Zahnrad 1 ist vorzugsweise für ein mehrstufiges, beispielsweise zweistufiges, Planetengetriebe mit zweireihigen Planeten vorgesehen. Das Zahnrad 1 kann aber auch in anderen Anwendungen eingesetzt werden.

[0033] Das Zahnrad 1 ist pulvermetallurgisch aus einem metallischen Sinterpulver hergestellt. Das Sinterpulver kann beispielsweise ein Stahlpulver sein, wobei auch andere (vorlegierte) Pulver einsetzbar sind. Weiter kann das Pulver die üblichen Zusätze aufweisen, wie beispielsweise Schmiermittel, etc. Dieses (gegebenenfalls vorgemischte) Sinterpulver wird in einem ersten Schritt zu einem sogenannten Grünling gepresst.

[0034] Eine bevorzugte Ausführungsvariante einer Vorrichtung 7 zur Herstellung des Grünlings für das Zahnrad 1 ist in den Fig. 2 bis 5 auszugsweise dargestellt. Da Pulverpressen an sich in der Sintertechnik bekannt sind, wurde auf die Darstellung von anderen Details der Pulverpresse, wie beispielsweise Antriebe, etc., verzichtet, da diese Details dem Fachmann ohnehin geläufig sind, beispielsweise aus der EP 1 952 975 A1.

[0035] Die Vorrichtung 7 umfasst eine Matrize 8, einen Unterstempel 9 und einer Oberstempel 10. Zur Ausbildung der Ausnehmung 3 im Zahnrad 1 kann ein Kernstab 11 angeordnet sein.

[0036] Die Matrize weist einen Formhohlraum 12 auf. Der Formhohlraum 12 ist in seiner Größe so bemessen, dass der Unterstempel 9 und der Oberstempel 10 teilweise in diesen eintauchen können, wie dies aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich ist.

[0037] Der Oberstempel weist einen ersten Oberstempelteil 13 und einen zweiten Oberstempelteil 14 auf bzw. besteht aus diesen beiden Oberstempelteilen 13, 14, wobei der erste Oberstempelteil 13 in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Oberstempelteils 14 angeordnet ist, wie dies ebenfalls aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich ist. Der erste Oberstempelteil 13 kann daher auch als radial innerer Oberstempelteil 13 und der zweite Oberstempelteil 14 als radial äußerer Oberstempelteil 14 bezeichnet werden.

[0038] Der Unterstempel 9 weist einen ersten Unterstempelteil 15 und einen zweiten Unterstempelteil 16 auf bzw. besteht aus diesen beiden Unterstempelteilen 15, 16. Der erste Unterstempelteil 15 ist in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Unterstempelteils 16 angeordnet, wie dies ebenfalls aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich ist. Der erste Unterstempelteil 15 kann daher auch als radial innerer Unterstempelteil 15 und der zweite Unterstempelteil 16 als radial äußerer Unterstempelteil 16 bezeichnet werden.

[0039] Die Fig. 2 bis 5 zeigen die Vorrichtung 7 in verschiedenen Stellungen, nämlich in der Füllstellung (Fig. 2), in der Pulvertransferstellung (Fig. 3), in der Verdichtungsstellung (Fig. 4) und in

der Ausstoßstellung (Fig. 5).

[0040] In der Füllstellung wird ein metallisches Sinterpulver 17 zur Herstellung eines Grünlings 18 (Fig. 5) für das Zahnrad 1 (Fig. 1) in den Formhohlraum 12 der Matrize 8 eingefüllt. Eine Pressfläche 19 des ersten Unterstempelteils 15 ist dabei unterhalb einer Pressfläche 20 des zweiten Unterstempelteils 16 angeordnet. Ein Abstand 21 zwischen der Pressfläche 19 des ersten Unterstempelteils 15 und der Pressfläche 20 der zweiten Unterstempelteils 16 ist dabei bevorzugt so groß, wie ein Abstand 22 zwischen einer Pressfläche 23 des ersten Oberstempelteils 13 und einer Pressfläche 24 des zweiten Oberstempelteils 14, wobei die Pressfläche des ersten Oberstempelteils 13 in axialer Richtung oberhalb der Pressfläche 24 des zweiten Oberstempelteils 14 angeordnet ist (Fig. 2). Der Abstand 21 kann aber auch größer sein, als der Abstand 22. Mit der Ausführungsvariante, bei der der Abstand 21 gleich groß ist wie der Abstand 22, kann eine gleichmäßigere Verdichtung des Grünlings 18 erreicht werden.

[0041] Es sei der Vollständigkeit halber erwähnt, dass mit den Pressflächen 20, 21, 23 und 24 das Sinterpulver 17 zum Grünling gepresst wird und dementsprechend dem Formhohlraum 12 der Matrize 8 zugewandt sind.

[0042] Die Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 7 bereits in der Stellung mit dem eingefüllten Sinterpulver 17. In dieser Stellung ist der Oberstempel 10 bereits abgesenkt, sodass der zweite Oberstempelteil 14 mit seiner Pressfläche 24 auf Höhe einer Stirnfläche 25 der Matrize 8 angeordnet ist, aber gerade noch nicht in die Matrize 8 eintaucht.

[0043] Die Stirnfläche 25 der Matrize 8 ist anschließend an den Formhohlraum 12 ausgebildet, wie dies aus Fig. 2 zu ersehen ist. Während des Einfüllens des Sinterpulvers 17 in den Formhohlraum 12 der Matrize 8 ist der Oberstempel 10 beabstandet zur Matrize 8 angeordnet, um damit den Formhohlraum 12 freizugeben.

[0044] In der in Fig. 2 gezeigten Stellung des Oberstempels 10 wird die obere Öffnung des Formholraums 12 durch den Oberstempel 10 (und den Kernstab 11) verschlossen. Durch die Beabstandung der Pressfläche 23 des ersten Oberstempelteils 12 von der Pressfläche 24 des zweiten Oberstempelteils 14 wird in dieser Stellung ein zusätzlicher Formhohlraum 26 ausgebildet, der unmittelbar an den Formholraum 12 der Matrize anschließt. Der Oberstempel 10 bildet damit eine weitere Matrize für die Herstellung des Zahnrades 1.

[0045] In diese weitere Matrize wird ein Teil des Sinterpulvers 17 aus dem Formhohlraum 12 der Matrize 8 verschoben. Dazu wird in der dargestellten Ausführungsvariante der Vorrichtung 7 der erste Unterstempelteil 15 nach oben verschoben, insbesondere soweit, dass die Pressfläche 19 des ersten Unterstempelteils 15 auf gleicher Höhe angeordnet ist, wie die Pressfläche 20 des zweiten Unterstempelteils 16. Diese Stellung ist in Fig. 3 dargestellt. Wie anhand dieser Figur klar wird, dient die Matrize 8 der Herstellung der ersten Spur mit der ersten Stirnverzahnung 4 (Fig. 1) und die weitere Matrize (d.h. der Oberstempel 10) der Herstellung der zweiten Spur mit der zweiten Stirnverzahnung 5 (Fig. 1). Dementsprechend weisen die Wandung, die den Formholraum 12 der Matrize 8 umgibt, eine zur Ausbildung der ersten Stirnverzahnung 4 entsprechende (komplementäre) Innenverzahnung und die radial innere Oberfläche des zweiten Oberstempelteils 14, die den Formhohlraum der weiteren Matrize mit definiert, eine zur Ausbildung der zweiten Stirnverzahnung 5 entsprechende (komplementäre) Innenverzahnung auf. Zur besseren Übersichtlichkeit sind diese beiden Stirnverzahnungen in den Fig. 2 bis 5 nicht weiter hervorgehoben.

[0046] Wie weiter aus den Fig. 2 bis 5 ersichtlich ist, kann die Matrize 8 an der Einfüllöffnung für das Sinterpulver 17 eine Abstufung 26 aufweisen. Diese Abstufung dient der Ausbildung eines Steges 27 am Grünling 17, wie dies besser aus Fig. 6 ersichtlich ist, die den fertigen Grünling 17 zeigt. Der Steg 27 (insbesondere Ringsteg) ist - in axialer Richtung betrachtet - zwischen der ersten Stirnverzahnung 4 und der zweiten Stirverzahnung 5 angeordnet. Vorzugsweise weist der Steg 27 einen im Vergleich zu den Zahnkopfkreisen der ersten und zweiten Stirnverzahnung 4, 5 größeren Außendurchmesser auf.

[0047] Mit dieser Ausbildung der Matrize 8 mit der Abstufung 26 ist es möglich, dass die beiden

Kopfkreisdurchmesser der Stirnverzahnungen 4, 5 unterschiedlich groß sind, wie dies in den Fig. 1 und 6 dargestellt ist. Falls die beiden Kopfkreisdurchmesser der Stirnverzahnungen 4, 5 gleich groß sein sollen, kann auf die Abstufung 26 der Matrize verzichtet werden. In diesem Fall kann der Steg 27 ausschließlich mit dem zweiten Untertempelteil 16 und dem ersten Oberstempelteil 13 hergestellt werden. Bei unterschiedlichen Kopfkreisdurchmessern ergibt sich die radiale Breite (Wandstärke) des zweiten Unterstempelteils 16 aus der radialen Breite (Wandstärke) des zweiten Oberstempelteils 13 abzüglich der radialen Breite (Wandstärke) der Abstufung 26, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die radialen Breiten (Wandstärken) des ersten Unterstempelteils 15 und des ersten Oberstempelteils 13 sind vorzugsweise gleich groß.

[0048] Die Abstufung 26 bildet bei dieser Ausführungsvariante der Vorrichtung 7 eine weitere Pressfläche 28.

[0049] Nachdem das Sinterpulver 17 teilweise in den Oberstempel 10 überführt wurde, erfolgt die Verdichtung des Sinterpulvers 17 zur Ausbildung des Grünlings 18. Dieser Schritt ist in Fig. 4 dargestellt. Dazu werden die Lagen des Unterstempels 9 und des Oberstempels 10 so verändert, dass der Abstand zwischen den Pressflächen 19, 20 des Unterstempels 9 sowie der weiteren Pressfläche 28 der Matrize 8 und den Pressflächen 23, 24 des Oberstempels 10 verringert wird (vorzugsweise auf das Endmaß des Grünlings 18 nach dem Verdichten). Die beiden Unterstempelteile 15, 16 des Unterstempels 9 werden vorzugsweise gleich weit verstellt, sodass deren Pressflächen 18, 19 auf gleicher relativer Höhe zueinander verbleiben. Die beiden Oberstempelteile 13, 14 werden hingegen bevorzugt unterschiedlich weit verstellt, sodass sich der Abstand 22 zwischen den Pressflächen 23, 24 im Vergleich zur Befüllstellung nach Fig. 2 verringert. Zur Verdichtung des Steges 27 (Fig. 5) kann der zweite Oberstempelteil 14 in den Formhohlraum 12 (Fig. 2) der Matrize 8 eingetaucht werden.

[0050] Nachdem an der inneren Oberfläche des zweiten Oberstempelteils 14 eine Innenverzahnung ausgebildet ist, wie dies voranstehend ausgeführt wurde, weist der erste Oberstempelteil 13 eine Außenverzahnung auf, die in die Innenverzahnung des zweiten Oberstempelteils 14 eingreift, um damit die Höhenverstellung des ersten Oberstempelteils 13 zu ermöglichen. Zum Unterschied dazu müssen die entsprechenden Flächen zwischen dem ersten Unterstempelteil 15 und dem zweiten Unterstempelteil 15 keine Verzahnung aufweisen, da die erste Stirnverzahnung 4 des Zahnrades 1 (Fig. 1) mit der Innenverzahnung der Matrize 8 ausgebildet wird. Die äußere Mantelfläche des zweiten Unterstempelteils 16 weist hingegen eine Außenverzahnung auf, die in die besagte Innenverzahnung der Matrize 8 eingreift, um die Höhenverstellung des Unterstempels 9 zu ermöglichen.

[0051] Nach Abschluss der Verdichtung wird der Grünling 18 aus der Vorrichtung 7 ausgestoßen. Dieser Verfahrensschritt ist in Fig. 5 dargestellt. Dazu wird der Oberstempel 10 nach oben bewegt. Der Grünling kann dann durch eine Aufwärtsbewegung des ersten Unterstempelteils 15 ausgestoßen werden. Alternativ dazu kann nach einer Ausführungsvariante die Matrize 8 bei Stillstehendem Unterstempel 9 nach dem Anheben des Oberstempels 10 eine Abwärtsbewegung ausführen. Es sind kombinierte Bewegungen möglich, dass also beispielsweise der erste Oberstempelteil 13 nach oben und die Matrize 8 nach unten bewegt werden.

[0052] Der Grünling 18 kann nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung auch mit Bereichen unterschiedlicher Dichte hergestellt werden (in axialer Richtung betrachtet, da bei Sinterbauteilen die Dichte üblicherweise in Richtung auf den Kern abnimmt). Beispielsweise kann der Steg 27 mit einer im Vergleich zu den beiden Spuren des Zahnrades 1 (Fig. 1) geringeren Dichte hergestellt werden. Es kann aber auch die erste Stirnverzahnung 4 mit einer zur zweiten Stirnverzahnung 5 unterschiedlichen Dichte hergestellt werden.

[0053] Nachdem sowohl die erste Spur als auch die zweite Spur des Zahnrades 1 eine Verzahnung (insbesondere eine Schrägverzahnung) aufweisen, wird der Steg 27 als Trenneben zwischen dem Formholraum 12 der Matrize 8 und dem weiteren Formhohlraum des Oberstempels ausgebildet. Der Steg 27 kann also nach dem Ausstoßen des Grünlings 18 wieder entfernt werden. Dies kann entweder vor dem Sintern, also im Grünzustand, erfolgen oder nach dem Sintern des Grünlings 18. Erste Variante hat den Vorteil der geringeren Werkzeugbelastung.

[0054] Das Entfernen des Steges 27 erfolgt insbesondere spanend und führt zur Ausbildung der voranstehend erwähnten Ringnut 6. Die Ringnut 6 wird nach der spanenden Entfernung des Steges 27 vorzugsweise nicht mehr weiter oberflächenbearbeitet.

[0055] Für die Entfernung des Steges 27 erweist es sich auch als Vorteil, wenn dieser geringer verdichtet wird, als die beiden Spuren des Zahnrades 1.

[0056] Sofern das Zahnrad für einen Riementrieb verwendet werden soll, kann der Steg 27 auch als sogenannter Bord beibehalten werden.

[0057] Das Sintern des Grünlings 18 kann ein- oder mehrstufig dem Stand der Technik entsprechend erfolgen. Es sei dazu auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Die Temperaturen beim Sintern können beispielsweise zwischen 750 °C und 1350°C betragen. Die Grünlinge 18 können zwischen 10 Minuten und 65 Minuten auf dieser Temperatur gehalten werden.

[0058] Die Ausführungsbeispiele zeigen bzw. beschreiben mögliche Ausführungsvarianten, wobei auch Kombinationen der Ausführungsvarianten untereinander möglich sind.

[0059] Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Vorrichtung 7 bzw. des Zahnrades 1 diese nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Zahnrad

2 Zahnradkörper 3 Ausnehmung

4 Stirnverzahnung 5 Stirnverzahnung 6 Ringnut

7 Vorrichtung

8 Matrize

9 Unterstempel

10 Oberstempel

11 Kernstab

12 Formhohlraum 13 Oberstempelteil 14 Oberstempelteil 15 Unterstempelteil 16 Unterstempelteil 17 Sinterpulver

18 Grünling

19 Pressfläche

20 Pressfläche

21 Abstand

22 Abstand

23 Pressfläche

24 Pressfläche

25 Stirnfläche

26 Abstufung

27 Steg

28 Pressfläche

Claims (8)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Pressen eines Grünlings (18) aus einem Sinterpulver (17) für die Herstellung eines Zahnrades (1) mit einer ersten Spur und einer zweiten Spur, wobei die erste Spur eine erste Stirnverzahnung (4) und die zweite Spur eine zweite Stirnverzahnung (5) aufweisen, wonach in einen Formhohlraum (12) einer Matrize (8) das Sinterpulver (17) eingefüllt wird, und danach das Sinterpulver (17) mit einem Oberstempel (10) und einem Unterstempel (9), der einen ersten Unterstempelteil (15) und einen zweiten Unterstempelteil (16) aufweist, zum Grünling (18) verpresst wird, wobei das Sinterpulver (17) nach dem Einfüllen in die Matrize (8) mit dem ersten Unterstempelteil (15) teilweise in den Oberstempel (10) verschoben wird und der Oberstempel (10) als weitere Matrize für Ausbildung der ersten Spur verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Oberstempel (10) und dem Unterstempel (9) zwischen den beiden Spuren des Zahnrades (1) ein Steg (27) ausgebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (27) geringer verdichtet wird, als die beiden Spuren des Zahnrades (1).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (1) bei stillstehendem Unterstempel (9) durch eine Abwärtsbewegung der Matrize (8) entformt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für das Verpressen des Sinterpulvers (17) ein Oberstempel (10) mit einem ersten Oberstempelteil (13) und einem zweiten Oberstempelteil (14) und ein Unterstempel (9) mit einem ersten Unterstempelteil (15) und einem zweiten Unterstempelteil (16) verwendet werden, wobei erste Oberstempelteil (13) in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Oberstempelteils (14) angeordnet ist und der erste Unterstempelteil (15) in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Unterstempelteils (16) angeordnet ist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stirnverzahnung (4) als erste Schrägverzahnung und/oder die zweite Stirnverzahnung (5) als zweite Schrägverzahnung hergestellt werden.

6. Verfahren zur pulvermetallurgischen Herstellung eines Zahnrades (1) aus einem Sinterpulver (17) mit einer ersten Spur und einer zweiten Spur, wobei die erste Spur eine erste Stirnverzahnung (4) und die zweite Spur eine zweite Stirnverzahnung (5) aufweisen, umfassend die Schritte: Pressen des Sinterpulvers (17) zu einem Grünling (18); Sintern des Grünlings (18) zum gesinterten Zahnrad (1), dadurch gekennzeichnet, dass das Pressen des Sinterpulvers (17) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird und dass vor dem Sintern des Grünlings (18) oder nach dem Sintern des Grünlings (18) zum gesinterten Zahnrad (1) ein Steg (27) zwischen den Spuren, der beim Pressen des Sinterpulvers (17) hergestellt wurde, wieder entfernt wird.

7. Vorrichtung (7) zur Herstellung eines Zahnrades (1) mit einer ersten Spur und einer zweiten Spur, wobei die erste Spur eine erste Stirnverzahnung (4) und die zweite Spur eine zweite Stirnverzahnung (5) aufweisen, umfassend eine Matrize (8), einen Unterstempel (9) und einen Oberstempel (10), wobei der Oberstempel (10) einen ersten Oberstempelteil (13) und einen zweiten Oberstempelteil (14) umfasst, und erste Oberstempelteil (13) in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Oberstempelteils (14) angeordnet ist, wobei der Oberstempel (10) eine weitere Matrize für die Herstellung des Zahnrades (1) bildet und dazu an einer inneren Oberfläche des zweiten Oberstempelteils (14) eine Innenverzahnung zur Herstellung der ersten Stirnverzahnung (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (8) an der Einfüllöffnung für das Sinterpulver (17) eine Abstufung (26) zur Ausbildung eines Steges (27) zwischen der ersten Stirnverzahnung (4) und der zweiten Stirnverzahnung (5) aufweist, wozu die Abstufung (26) eine weitere Pressfläche (28) bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterstempel (9) einen ersten Unterstempelteil (15) und einen zweiten Unterstempelteil (16) umfasst, und erste Unterstempelteil (15) in radialer Richtung betrachtet innerhalb des zweiten Unterstempelteils (16) angeordnet ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen