CH628540A5

CH628540A5 - Vorrichtung zum rollen von zahnradzaehnen in einen drehbaren metallischen zahnradrohling.

Info

Publication number: CH628540A5
Application number: CH495478A
Authority: CH
Inventors: Irven Harold Culver; Oleg Szymber
Original assignee: Southwestern Ind Inc
Priority date: 1977-05-27
Filing date: 1978-05-08
Publication date: 1982-03-15
Also published as: US4132098A; DE2819701A1; JPS53147654A; GB1592025A; FR2391790A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Rollen von Zahnradzähnen in einen drehbaren metallischen Zahnradrohling durch unter Krafteinwirkung herbeigeführten Eingriff einer entsprechend profilierten Zahnformrolle in den Zahnradrohling, vorzugsweise zum Kaltrollen von fertigen Zahnradzähnen in eine «jungfräuliche», d.h. im wesentlichen glatte Oberfläche eines Zahnradrohlings relativ grossen Durchmessers unter Verwendung einer Formrolle, deren Zähne unter sich gleich und den in dem Zahnradrohling zu formenden Zähnen zugeordnet sind.

Die deutsche Offenlegungsschrift 2 439 420 beschreibt ein Verfahren nebst Vorrichtung zum Formen von vollständig fertigen Zähnen in eine glatte Oberfläche eines Zahnradrohlings lediglich durch Kaltverformung. Im Sinne der Offenlegungsschrift 2 439 420 ist eine glatte Oberfläche die mit Zähnen zu versehende Oberfläche des Zahnradrohlings vor dem Beginn des Kaltrollens, die weder mit rudimentären Zähnen (wie z.B. bei zum Zahnradfräsen alternativen Zahnrollprozessen) noch die Teilung zwischen benachbarten zu formenden Zähnen anzeigenden Vertiefungen oder anderen Merkmalen versehen ist. Die deutsche Offenlegungsschrift 2 439 420 beschreibt das Kaltrollen von Zahnrädern sowohl für ausreichend kleine Zahnräder, die sich in einer Centerless-Zahnrollvorrichtung formen lassen, als auch für relativ grössere Zahnräder, die eine ausreichende eigene strukturelle Festigkeit besitzen, so dass sich die Zahnrolloperation auf einer Drehbank oder einer Drehmaschine durchführen lässt. Die Erfindung betrifft Zahnräder der letzteren Art, d.h., das Kaltformen von Zähnen in Zahnradrohlinge ausreichender Festigkeit, für die die Anwendung der Centerless-Zahnrolltechnik nicht erforderlich ist.

Das in der deutschen Offenlegungsschrift 2 439 420 anhand Fig. 1—3 beschriebene Verfahren nebst Vorrichtungen zum Kaltrollen von grossen Zahnrädern ist voll wirksam; bei der Anwendung dieses Verfahrens und dieser Vorrichtungen muss jedoch der Zahnradrohling sehr präzise gefertigt sein. Der Durchmesser des Zahnradrohlings muss äusserst präzise festgelegt sein; wenn ein Zahnradrohling nur geringfügige Überoder Untergrösse besitzt, werden entweder zu viel oder zu wenige Zähne erzeugt, oder es werden Zähne mit beträchtlichen Ungenauigkeiten erzeugt. Präzisionsfertigungen sind teuer, bedingt sowohl durch die zu ihrer Ausführung erforderliche Maschinenzeit, als auch durch die an die Arbeiter mit der erforderlichen Geschicklichkeit zu zahlenden, vorherrschenden Löhne, und durch die zu ihrer Ausführung erforderlichen Präzisionsmaschinen. Ein Hauptvorteil der Verfahren zum Kaltrollen von Zahnrädern ist, dass sie nicht arbeitsintensiv und relativ schnell und daher billiger als andere Zahnformverfahren sind. Die bei dem bei der deutschen Offenlegungsschrift 2 439 420 beschriebenen Verfahren erforderliche Präzisionsfertigung der Zahnradrohlinge verzehrt jedoch wieder einen Teil des wirtschaftlichen Vorteils.

Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zum Rollen von Zähnen in Zahnradrohlinge vorzugsweise relativ grossen Durchmessers vorzuschlagen, für die eine hochgradige Präzisionsfertigung der Zahnradrohlinge insbesondere im Hinblick auf ihren Durchmesser nicht erforderlich ist, die also die wirksame Formung von Zähnen in einen Zahnradrohling gestattet.

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der mit wesentlich geringerer Präzision als bisher erforderlich gefertigt werden kann, und zwar vorzugsweise ausschliesslich in einer Kaltrolloperation. Die Vorrichtung soll es der Industrie möglich machen, die wirtschaftlichen Vorteile des Kaltrollens von Zahnrädern in der Getriebefertigung stärker zu nutzen.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Zahnradrollvorrichtung ausführlich beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen vereinfachten, teilweise geschnittenen Aufriss einer Zahnrollvorrichtung,

Fig. 2 in grösserem Massstab eine vereinfachte fragmentarische Ansicht des Zusammenwirkens der Vorgelegeräder der Zahnrollvorrichtung gemäss Fig. 1, und

Fig. 3 eine Tabelle geometrischer Beziehungen, die vorzugsweise in einer erfindungsgemässen Zahnrollvorrichtung bestehen.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform 10 einer erfindungsgemässen Zahnrollvorrichtung. Die Zahnrollvorrichtung 10 enthält einen Zahnradrohling 11, eine Zahnformrolle 12, ein antreibendes Vorgelegerad 13 und ein mitlaufendes (angetriebenes) Vorgelegerad 14. In Fig. 1 sind die Elemente 11, 12,13 und 14 zusätzlich durch die Bezugszeichen B, R, D und I gekennzeichnet, so dass sie sich leicht ansprechen und in Fig. 1 leicht lokalisieren lassen. Die Umfangsoberfläche des Zahnradrohlings 11 ist glatt; sie ist die unverformte Oberfläche, in die die Zähne durch die Zahnformrolle 12 kalt eingerollt werden sollen.

Das antreibende Vorgelegerad 13 ist vorzugsweise integrales Bestandteil einer Welle 15, das in der Nähe eines Endes der Welle 15 angeordnet ist. Das andere Ende der Welle 15 ist so ausgeführt, dass es sich z.B. in der Antriebsspindel einer Drehbank oder dem Spannfutter einer Drehmaschine derart befestigen lässt, dass es um seine Mittellinie 16 Rotationsbewegungen ausführen kann. Die Mittellinie 16 ist eine fixierte Mittellinie in der Zahnrollvorrichtung 10. Das antreibende Vorgelegerad 13 wird von einem Bund gebildet, dessen Durchmesser grösser ist als der Basisdurchmesser der Welle 15; dieser Bund ist in der Nähe einer Stirnfläche 17 der Welle

15 angeordnet. Von der Stirnfläche 17 aus erstreckt sich ein Gewindezapfen 18 entlang der Mittellinie 16. Der Zahnradrohling 11 besitzt eine axiale Bohrung, so dass er sich auf den Gewindezapfen 18 aufschieben und mittels einer Unterlegscheibe 19 und einer auf den Gewindezapfen 18 aufgeschraubten Mutter 20 fest gegen die Stirnfläche 17 der Welle 15 klemmen lässt. Auf diese Weise ist der Zahnradrohling 11 in fester Relation zum angetriebenen Vorgelegerad 13 auf der Welle 15 befestigt, so dass der Zahnradrohling 11 und das antreibende Vorgelegerad 13 als eine Einheit um die Mittellinie

16 rotieren. Falls beim Einsatz von Zahnradrohlingen grösseren Durchmessers als in Fig. 1 dargestellt gewünscht wird,

kann ein Mitnehmerstift aus der Stirnfläche 17 herausragen, um in eine geeignete Bohrung des Zahnradrohlings einzugreifen.

Die Zahnformrolle 12 und das angetriebene Vorgelege 14 bilden eine um eine Tragwelle 21 drehbar gelagerte Einheit; die Welle 21 besitzt eine Mittellinie 22. Die Zahnformrolle 12 und das angetriebene Vorgelegerad 14 sind vorzugsweise in an entgegengesetzten Enden einer Welle 12 relativ grossen Durchmessers angeordneten Bunden geformt. Die Welle 23 besitzt eine axiale Bohrung 24, die an ihren entgegengesetzten Enden durch Eindrehungen 25 erweitert ist. In jeder der Ein-drehungen 25 ist ein Radiallager 26 und ein Axiallager 27 derart angeordnet, dass die Axiallager 27 entlang der Welle 21 aus den Eindrehungen 25 herausragen, so dass sie an Druckbunden 28 anliegen. Die Druckbunde 28 sind in der Nähe der entgegengesetzten Stirnflächen der Welle 23 auf der Welle 21 befestigt. Die Radiallager 26 tragen die Welle 23 drehbar auf der Welle 21, während die Axiallager 27 Bewegungen der Welle 23 axial entlang der Welle 21 verhindern.

Die Welle 21 ist zwischen den Schenkeln eines Joches 29 gelagert. Der dem angetriebenen Vorgelegerad 14 benachbarte Jochschenkel ist mittels einer Schwalbenschwanzschiene 31 verschieblich an einem Support 30 befestigt; die Schwalbenschwanzschiene 31 ist mit einer geeigneten, sich senkrecht zur Mittellinie 22 in dem Jochschenkel erstreckenden Schwalbenschwanznut im Eingriff. Die Schwalbenschwanzschiene 31 ist senkrecht zur Mittellinie 16 angeordnet, so dass die Mittellinie 22 parallel zur Mittellinie 16 ist; dadurch ist die Mittellinie 22 nur translatorisch (d.h., immer parallel zur Mittellinie 16) auf die Mittellinie 16 zu und von der Mittellinie 16 weg bewegbar. Durch die Vorschubbewegung der Mittellinie 22 auf die Mittellinie 16 zu kommen zunächst die Vorgelegeräder 13 und 14 miteinander in Eingriff und danach die Zahnformrolle 12 mit dem Zahnradrohling in Eingriff. Dabei kann der Weg • der translatorischen Bewegung der Mittellinie 22 entweder ein geradliniger Weg oder ein bogenförmiger Weg sein; bei der Zahnrollvorrichtung 10 ist dieser Weg geradlinig.

Ein Vorschubantrieb 33 bewegt das Joch 29 in Richtung auf die Mittellinie 16 zu. Der Vorschubantrieb 33 fluchtet mit einer der Mittellinie 16 entgegengesetzt angeordneten Stirnfläche 32 des Joches 29. Der Vorschubantrieb 33 ist vorzugsweise entlang einer Senkrechten zur Mittellinie 22 hin und her bewegbar, die die Mittellinie 22 mittig zwischen der Zahnformrolle 12 und dem angetriebenen Vorgelegerad 14 schneidet. Der Vorschubantrieb 33 besitzt an seinem dem Joch 29 benachbarten Ende eine Vertiefung 34 zur Aufnahme einer Druckfeder 35. Zu Beginn der Vorschubbewegung des Antriebes 33 in Richtung auf die Mittellinie 16 wird das Joch 29 mit einer Kraft gegen die Welle 15 gedrückt, die durch die Zusammendrückung und die Steifigkeit der Feder 35 bestimmt wird. Danach liegt jedoch der Antrieb 33 mit seiner Stirnfläche 36 an der Stirnfläche 32 des Joches 29 an, so dass die Position des Joches 29 relativ zur Mittellinie 16 und die Eingriffskraft der Zahnformrolle 12 auf den Zahnradrohling 11 durch die Position des Vorschubantriebes 33 bestimmt werden. Daraus ist offensichtlich, dass die Zahnrollvorrichtung 10 die in der deutschen Offenlegungsschrift 2 439 420 beschriebene «Weichstart»-Eigenschaft besitzt. Während der Zahnrolloperation mit der Zahnrollvorrichtung 10 wird auf diese Weise durch das Zusammenwirken der Vorschubgeschwindigkeit des Antriebes 33 und der Winkelgeschwindigkeit des Zahnradroh-linges 11 um seine Mittellinie 16 die endgültige Kaltroll-Ein-griffskraft der Zahnformrolle 12 auf den Zahnradrohling 11 graduell über einige Umdrehungen des Zahnradrohlings 11 aufgebracht.

Der Umfang der Zahnformrolle 12 ist mit mehreren Formzähnen 37 ausgerüstet. Die Formzähne 37 sind so geformt,

dass sie sich mit den im Zahnradrohling 11 zu formenden fertigen Zähnen paaren lassen. In Fig. 1 sind die Formzähne 37 als Schrägverzahnung dargestellt, d.h., jeder Formzahn 37 streckt sich entlang einer Schraubenlinie um die Mittellinie 22. Es ist jedoch offensichtlich, dass die Formzähne 37 auch als Stirnradverzahnung ausgebildet sein können, d.h. dass sich jeder Formzahn 37 zwischen den entgegengesetzten Stirnflächen der Zahnformrolle 12 parallel zur Mittellinie 22 erstreckt.

Vorzugsweise haben die Zahnformrolle 12 und das angetriebene Vorgelegerad 14 weitgehend gleiche Durchmesser. Die Zahnformrolle 12 und der Zahnradrohling 11 haben vorzugsweise ungleiche Durchmesser; der Durchmesser der Zahnformrolle 12 ist vorzugsweise grösser als der Durchmesser des Zahnradrohlings 11, wobei sich das Verhältnis der Durchmesser der Zahnformrolle 12 und des Zahnradrohlings 11 einer irrationalen Zahl nähert. Dadurch kommen während des Zahnformvorganges individuelle Zahnformzähne 37 mit dem Zahnradrohling 11 an verschiedenen Stellen entlang seines Umfan5

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ges in Berührung, so dass Fehler der Formzähne 37 über die in den Zahnradrohling 11 geformten Zähne ausgeglichen werden. Falls ein Fehlerausgleich jedoch nicht gewünscht wird, können der Zahnradrohling 11 und die Zahnformrolle 12 gleichen Durchmesser haben.

Der Durchmesser des Zahnradrohlings 11 ist geringer als der Durchmesser des antreibenden Vorgelegerades 13. Dadurch kommen die Vorgelegeräder 13 und 14 miteinander in Eingriff, bevor die Zahnformrolle 12 infolge der Vorschubbewegung des Antriebes 33 die glatte Umfangsoberfläche des Zahnradrohlings 11 berührt. Dadurch rotieren der Zahnradrohling 11 und die Zahnformrolle 12 bereits mit einem durch das Übersetzungsverhältnis der Vorgelegeräder 13 und 14 vorgegebenen Winkelgeschwindigkeitsverhältnis, wenn die Zahnformrolle 12 und der Zahnradrohling 11 miteinander in Berührung kommen.

In einer erfindungsgemässen Zahnrollvorrichtung wirken die Vorgelegeräder und die Vorschubeinrichtungen zum Verschieben der Mittellinien 22 und 16 relativ zueinander derart zusammen, dass das zum Zeitpunkt der ersten Berührung zwischen der Zahnformrolle und dem Zahnradrohling bestehende Winkelverhältnis zwischen der Zahnformrolle und dem Zahnradrohling sich während der weiteren Vorschubbewegung der Zahnformrolle in Richtung auf den Zahnradrohling nicht ändert. In der Zahnrollvorrichtung 10 werden diese Bedingungen im wesentlichen durch die Form der Zähne der Vorgelegeräder 13 und 14 und auch durch die Zahnteilung eines der Vorgelegeräder relativ zur Zahnteilung des anderen der Vorgelegeräder geregelt.

Wie in Fig. 1 und 2 im Detail gezeigt, besitzen das antreibende Vorgelege 13 und das angetriebene Vorgelege 14 mehrere Zähne 40 und 41 entlang ihres Umfanges. Da die Formzähne 37 der Zahnformrolle 12 als Schrägverzahnung ausgeführt sind, bilden die Zähne 41 des angetriebenen Vorgelegerades 14 ebenfalls eine Schrägverzahnung. Die den Zähnen 37 und 41 zugeordneten Schraubenlinien haben die gleiche Teilung und Richtung um die Mittellinie 22. Dadurch wird verhindert, dass axiale Bewegungen der Zahnformrolle 12 entlang der Mittellinie 22 Änderungen der momentanen Winkelgeschwindigkeit der Zahnformrolle 12 relativ zum Zahnradrohling 11 zur Folge haben. Da die Zähne 41 eine Schrägverzahnung bilden, sind die Zähne 40 des antreibenden Vorgelegerades 13 ebenfalls als Schrägverzahnung ausgeführt.

Die Zähne 40 und 41 der Vorgelegeräder 13 und 14 haben einen effektiven Zahndruckwinkel von 0 auf ihre während des Betriebes der Zahnrollvorrichtung 10 in Eingriff kommende Flanken. Mit anderen Worten, wie in Fig. 2 dargestellt, haben die Zähne 40 und 41 Sägezahnkonfiguration; die Zähne jedes Vorgelegerades besitzen eine Berührungsflanke 42, die unter Berücksichtung der Schraubenform der Zähne radial zur Mittellinie angeordnet ist. Das heisst, in jeder senkrecht zur Rotationsmittellinie eines Vorgelegerades durch das Vorgelegerad verlaufenden Bezugsebene sind die Schnittlinien der Berührungsflanken 42 der einzelnen Zähne des Vorgelegerades mit der Bezugsebene radial zur Rotationsmittellinie des Vorgelegerades verlaufende Linien. Jeder der Zähne 40 und 41 besitzt eine abfallende rückwärtige Flanke 43; die rückwärtige Flanke 43 ist keine Berührungsflanke. Die Zahnhöhe der Zähne 40 und 41 ist mindestens gleich der Summe aus (a) der Differenz zwischen den Radien des antreibenden Vorgelegerades 13 und des Zahnradrohlings 11 und (b) und der Zahnhöhe der Formzähne 37. Diese Eigenschaft der Zähne 40 und 41 stellt sicher, dass sich das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten der Vorgelegeräder 13 und 14 mit wachsendem kämmenden Eingriff des Vorgelegerades 14 in das Vorgelegerad 13 nicht verändert.

Die Sägezahnzähne der Vorgelegeräder 13 und 14 sind gemäss Fig. 2 vorzugsweise so angeordnet, dass sie miteinander nur zum Eingriff kommen, wenn sie sich infolge der Rotation der Vorgelegeräder auseinanderbewegen. Vorzugsweise ist nur eine minimale Anzahl der Zähne 40 und 41 miteinander im Eingriff. Daraus folgt, dass die jeweils im Eingriff mit-5 einander stehenden Zähne 40 und 41 sich auf der «stromabwärts» gelegenen Seite einer die Mittellinien 16 und 22 enthaltenden Bezugsebene 44 liegen. Ferner ist, wie in Fig. 2 stark vergrössert dargestellt, die Zahnkopfteilung di der Zähne 40 des antreibenden Vorgelegerades 13 vorzugsweise grösser als io oder mindestens gleich der Zahnkopfteilung d2 der Zähne 41 des angetriebenen Vorgelegerades 14. Diese Beziehung ist in Fig. 3 durch die Formel (1) dargestellt. Fig. 3 zeigt die bereits erwähnten weiteren Beziehungen in Formel (2): die Kopfkreisradien des antreibenden Vorgelegerades rD und des an-is treibenden Vorgelegerades ^ sind ungleich, und in Formel (3): der Radius rD des antreibenden Vorgelegerades 13 ist grösser als der Radius rB des Zahnradrohlings 11 vor Beginn der Kaltrolloperation zum Formen der Zähne in den Umfang des Zahnradrohlings 11. Der Unterschied von d2 und dt z.B. über 20 4 Zähne gemessen kann ungefähr 0,005 mm betragen. d2 = dv ist zulässig; d2 kleiner als dj ist jedoch nicht zulässig. Durch die Einhaltung der Beziehung (1) wird sichergestellt, dass sich die Zähne der Vorgelegeräder 13 und 14 nicht mit ihren Zahnköpfen oder ihren rückwärtigen Flanken 43 berühren; dadurch 25 wird jede Änderung des Phasenwinkels zwischen den Vorgelegerädern verhindert, nachdem sie zum Eingriff gekommen sind.

Der Durchmesser des antreibenden Vorgelegerades 13 ist geringfügig grösser als er nach dem zwischen den beiden Vor-30 gelegerädern 13 und 14 bestehenden Übersetzungsverhältnis sein sollte. Für korrekt bemessene Zahnräder D und I besteht zwischen der Anzahl N ihrer Zähne und ihren Durehmessern D die folgende Beziehung:

Formel

(5):

Nd N,

Do

D,

Im Falle der Zahnrollvorrichtung 10 besteht für die Vorgelegeräder 13 und 14 jedoch die folgende Beziehung:

Formel ,r _

Nd - Dx

40 (6). ^-^Dd

Die Anzahl der Zähne der betreffenden Vorgelegeräder kann praktisch nicht geändert werden, da die Anzahl der Zähne eine diskontinuierliche (periodische) Funktion der 45 Zahnpaarung der Vorgelegeräder ist und eine Änderung der Anzahl der Zähne eine Änderung des effektiven Übersetzungsverhältnisses bedeuten würden. Demgemäss werden die Durchmesser der Vorgelegeräder 13 und 14 so bemessen, dass der Durchmesser des antreibenden Vorgelegerades 13 gering-50 fügig grösser ist, als er zur Erfüllung der Formel (5) sein müs-ste. Durch diese bevorzugte geringfügige Überdimensionierung des antreibenden Vorgelegerades 13 zusammen mit dem bevorzugten Verhältnis der Kopfkreisteilungen der Zähne der Vorgelegeräder 13 und 14, Formel (1), wird sichergestellt, dass 55 die Vorgelegeräder 13 und 14 nur «stromabwärts» von der Bezugsebene 44 miteinander in Berührung kommen. Das heisst, diese Beziehungen stellen sicher, dass während des dem Eingreifen der VOrgelegeräder 13 und 14 miteinander folgenden Vorschubes der Zahnformrolle 12 in Richtung auf den Zahn-60 radrohling 11 keine Änderung des Phasenwinkels zwischen den Vorgelegerädern auftritt (weder augenblicklich noch anderweitig), wenn einmal z.B. angenommen wird, dass die Vorgelegeräder gleiche Durchmesser statt wie bevorzugt ungleiche Durchmesser besitzen.

Ferner wird gemäss Formel (4) in Fig. 3 der effektive Teilkreisdurchmesser des Zahnradrohlings 11 geringfügig unterdimensioniert, d.h., der durch zerspanende Verformung oder anderweitig hergestellte Ausgangsdurchmesser vor Beginn der

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Kaltrolloperation zur Herstellung der Zähne. Das heisst, der Zahnradrohling 11 ist geringfügig unterdimensioniert gegenüber dem Durchmesser, den er haben würde, um die richtige Anzahl der durch die Zahnformrolle 12 aufzurollenden Zähne zu erzeugen, wenn in der Zahnrollvorrichtung keine Vorgele- 5 gerader vorhanden wären. Diese Bedingung verhindert die Erzeugung von in falscher Richtung auf die Vorgelegeräder wirkenden Drehmomentenrückkoppelungen zwischen dem Zahnradrohling und der Zahnformrolle; d. h., die Erzeugung von Drehmomentenrückkoppelungen in einer Richtung, in der das 10 angetriebene Vorgelegerad dazu neigen würde, das antreibende Vorgelegerad zu führen. Wenn der Zahnradrohling einen grösseren Durchmesser hätte als seinen zum Kaltrollen von Zähnen in einer Zahnrollvorrichtung ohne Vorgelegeräder, z.B. in einer Vorrichtung gemäss der deutschen Offenle- 15 gungsschrift 2 439 420, erforderlichen theoretischen Durchmesser, würde die Drehmomentenrückkoppelung in der Vorrichtung in einer Richtung auf die Vorgelegeräder wirken, in der das angetriebene Vorgelegerad 14 versuchen würde, das antreibende Vorgelegerad 13 zu führen; dadurch würden die 20 Zähne der Vorgelegeräder mit ihren abfallenden rückwärtigen Flanken 43 statt mit ihren radialen vorderen Flanken 42 zum Eingriff kommen, wenn die Mittellinie 22 während der Vorschubbewegung des Vorschubantriebes 33 in Richtung auf die Mittellinie 16 bewegt wird. Durch die Neigung des angetriebe- 25 nen Vorgelegerades, das antreibende Vorgelegerad zu führen, wird der gewünschte Phasenwinkel-Synchronismus sowohl zwischen dem Zahnformrad und dem Zahnradrohling als auch zwischen dem Zahnradrohling und den Vorgelegerädern zerstört. 30

Auf die angetriebene Welle 23 wird ein Bremswiderstand aufgebracht, so dass während der Zeit zwischen dem ersten Eingriff der Vorgelegeräder miteinander und dem Eingriff der Zahnformrolle 12 mit dem Zahnradrohling 11 während der Vorschubbewegung des Vorschubantriebes 33 sichergestellt ist, dass das Vorgelegerad 14 in Abhängigkeit von der Rotation der Welle 15 immer von dem Vorgelegerad 13 angetrieben wird, und zu keiner Zeit dazu neigt, das Vorgelegerad 13 zu überholen. Der Bremswiderstand wird durch einen zylindrischen Kunststoffzapfen 47 aufgebracht, der in einer Bohrung 48 in dem der Zahnformrolle 12 benachbarten Arm des Joches 29 angeordnet ist. Der Kunststoffzapfen 47 wird von einer schwachen Druckfeder 49 gegen die benachbarte Stirnfläche der Zahnformrolle 12 gedrückt. Die Druckfeder 49 ist zwischen dem Kunststoffzapfen 47 und einem Gewindezapfen 50 angeordnet, der in das der Zahnformrolle 12 abgewandte Ende der Bohrung 48 eingeschraubt ist.

Der Vorteil der Zahnrollvorrichtung 10 ist, dass sie die zulässigen Toleranzgrenzen des vorgefertigten Zahnradrohlings 11 beträchtlich erweitert, solange der tatsächliche Durchmesser des Zahnradrohlings 11 gemäss Formel (4) in Fig. 3 kleiner ist als der theoretische Durchmesser.

Natürlich sind verschiedene Modifikationen oder Variationen sowohl der beschriebenen strukturellen Anordnung als auch des zugehörigen Verfahrens möglich. Zum Beispiel kann die die Zahnformrolle tragende Welle relativ zu der den Zahnradrohling tragenden Welle die angetriebene Welle sein; in diesem Fall wird der Zahnradrohling relativ zu seinem theoretischen Durchmesser vorzugsweise geringfügig überdimensioniert.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zum Rollen von Zahnradzähnen in einen drehbaren metallischen Zahnradrohling (11) durch unter Krafteinwirkung herbeigeführten Eingriff einer entsprechend profilierten Zahnformrolle (12) in den Zahnradrohling, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradrohling (11) und die Zahnformrolle (12) um eine erste Mittellinie (16) bzw. eine zweite Mittellinie (22) drehbar angeordnet sind, dass An-triebseinrichtungen mit dem Zahnradrohling (11) oder der Zahnformrolle (12) gekuppelt sind, um den Zahnradrohling (11) bzw. die Zahnformrolle (12) in Rotationsbewegung zu versetzen, dass während der Rotationsbewegung des Zahnradrohlings (11) bzw. der Zahnformrolle (12) eine der Mittellinien (22) durch Vorschubeinrichtungen (33) translatorisch relativ zur anderen Mittellinie (15) bewegbar ist, um den Zahnradrohling (11) und die Zahnformrolle (12) ausreichend kräftig miteinander in Eingriff zu bringen, so dass die Zahnformrolle (12) Zähne in den Zahnradrohling (11) formt, dass Getriebeeinrichtungen (13, 14) zwischen den Zahnradrohling (11) und die Zahnformrolle (12) gekuppelt sind, um die Zahnformrolle (12) bzw. den Zahnradrohling (11) in Abhängigkeit von der Rotationsbewegung des Zahnradrohlings (11) bzw. der Zahnformrolle (12) in Rotationsbewegung um ihre Mittellinien (16, 22) zu versetzen, dass die Getriebeeinrichtungen (13, 14) aus einem ersten, mit dem Zahnradrohling (11) verbundenen Zahnrad (13), das mit dem Zahnradrohling (11) um die erste Mittellinie (16) rotiert, und einem zweiten, mit der Zahnformrolle (12) verbundenen Zahnrad (14), das mit der Zahnformrolle (12) um die zweite Mittellinie (22) rotiert und das mit dem ersten Zahnrad (13) kämmt, bestehen und dass die Zähne (40,41) des ersten und des zweiten Zahnrades (13, 14) in ihrer Zusammenwirkung so bemessen sind, dass das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten dieser Zahnräder (13, 14) um ihre Mittellinien (16,22) während des kämmenden Eingriffs der Zahnräder (13,14) unabhängig vom Abstand der Mittellinien (16, 22) voneinander konstant ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnformrolle (12) so profiliert ist, dass ihr Umfang eine formgebende Schrägverzahnung (37) bildet, und dass das zweite Zahnrad (14) eine Schrägverzahnung (41) mit der gleichen Zahnteilung und der gleichen Zahnsteigung wie die formgebende Schrägverzahnung (37) besitzt.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (40, 41) des ersten und des zweiten Zahnrades (13,14) so angeordnet sind, dass jeweils nur ein Zahn des einen Zahnrades (13) mit dem anderen Zahnrad (14) in Eingriff ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsstelle der kämmenden Zähne (40, 41) der Zahnräder (13,14) austrittsseitig einer durch die Mittellinien (16,22) laufenden Bezugsebene (44) liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (40, 41) der Zahnräder (13, 14) Sägezahnform besitzen und dass jeder Zahn (40, 41) jedes Zahnrades (13,14) eine weitgehend radial zur Mittellinie des betreffenden Zahnrades angeordnete Berührungsflanke (42) und eine abfallende rückwärtige Flanke (43) besitzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkopfteilung (di) zwischen benachbarten Zähnen (40) des einen Zahnrades (13) grösser ist als die Zahnkopfteilung (d2) zwischen benachbarten Zähnen (41) des anderen Zahnrades (14).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des ersten Zahnrades

( 13 ) grösser ist als der Durchmesser des Zahnradrohlings (11) und dass das zweite Zahnrad (14) und die Zahnformrolle (12) weitgehend gleiche Durchmesser besitzen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Zahnräder (13) relativ zum anderen Zahnrad (14) ein antreibendes Zahnrad ist und dass Bremsemrichtungen (47—50) mit dem angetriebenen Zahnrad (14) gekuppelt sind, um zu verhindern, dass das angetriebene Zahnrad (14) das antreibende Zahnrad (13) überholt.