CN101547758B - 用于生产整件金属多层齿轮的方法、用于生产整件金属多层齿轮的预成型品以及多层齿轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于生产整件金属多层齿轮(2)的方法，所述多层齿轮用于牵引工具驱动装置，其中所述多层齿轮具有至少两个并排安装的单齿轮(3、4)，两个单齿轮各具有带有外围区域(7、8)的齿轮体(5、6)，其中，用于与牵引装置啮合的轮齿(9、10)均匀地分布在外围区域(7、8)上，并且至少两个单齿轮(3、4)中的至少一个单齿轮是以链轮、齿轮或齿形皮带轮的形式构成的。链轮、齿轮或齿形皮带轮加工成具有毛坯轮廓的形式，其中在轴向图中，毛坯轮廓的齿厚要大于完工的链轮、齿轮或齿形皮带轮成品轮廓的齿厚，然后根据所使用的牵引装置，通过无屑成型工艺(优选挤压)把毛坯轮廓成型为成品齿廓，其中，可以从链轮或齿轮轮廓加工出齿形皮带轮齿廓，或者是可以从齿轮或齿形皮带轮的轮廓加工出链轮齿廓，或者是可以从齿形皮带轮或链轮的轮廓加工出齿轮齿廓。本发明还涉及一种用于生产多层齿轮的预成型品与一种多层齿轮。

Description

用于生产整件金属多层齿轮的方法、用于生产整件金属多层齿轮的预成型品以及多层齿轮

技术领域

本发明涉及一种用于生产整件金属多层齿轮的方法，所述多层齿轮用于一种牵引工具驱动装置，其中所述多层齿轮具有至少两个并排安装的单齿轮，两个单齿轮各具有带有外围区域的齿轮体，其中，用于与牵引装置啮合的轮齿均匀地分布在外围区域上，并且至少两个单齿轮中的至少一个单齿轮是以链轮、齿轮或齿形皮带轮的形式构成的。本发明还涉及一种用于生产整件金属多层齿轮的预成型品与一种整件金属多层齿轮。

背景技术

在现有技术中已经公开过一种多层链轮。例如：专利DE 102 16 524 A就描述过一种链轮传动装置，所述链轮传动装置带有两个并排安装的、并且通过多层链轮驱动的传动链。这种形式的多层链轮要么以多件的形式构成，此时多个单齿轮相互相连；但也可以以整件的形式构成，此时齿轮体具有多个在外围区域带有相应齿部的单齿轮。不管是整件形式还是多个单件形式，在制造工艺中都要规定轮齿的几何形状。因此需要对于每种具有总是特定轮齿几何形状的多层链轮来说，都要储备有相应的模具与工具。

发明内容

本发明的任务在于创造一种可能性，以便可以为牵引工具驱动装置灵活地生产多层齿轮。

通过以下方式总是可以独立地解决本发明的任务，即，在根据本发明所述的方法中，链轮、齿轮或齿形皮带轮加工成具有毛坯轮廓17的形式，其中在轴向图中，毛坯轮廓的齿厚要大于完工的链轮、齿轮或齿形皮带轮成品轮廓的齿厚，然后根据所使用的牵引装置，通过无屑成型工艺(优选挤压)把毛坯轮廓成型为成品齿廓，其中，可以从链轮或齿轮轮廓加工出齿形皮带轮齿廓，或者是可以从齿轮或齿形皮带轮的轮廓加工出链轮齿廓，或者是可以从齿形皮带轮或链轮的轮廓加工出齿轮齿廓；通过与这些特征相符的并且在本方法中使用的预成型品(所述预成型品用于生产牵引工具驱动装置用整件金属多层齿轮)以及通过牵引工具驱动装置用整件金属多层齿轮也可以解决该任务，在所述整件金属多层齿轮中，两个单齿轮中的至少一个齿轮是通过无屑成型的方式(优选通过挤压)从链轮、齿轮或齿形皮带轮的毛坯轮廓加工而成的，其中可以从链轮或齿轮轮廓加工出齿形皮带轮齿廓，或者是可以从齿轮或齿形皮带轮的轮廓加工出链轮齿廓，或者是可以从齿形皮带轮或链轮轮廓加工出齿轮齿廓。

借助本发明，可以根据所需要的牵引装置从预成型品加工出各自所需的齿轮，例如：齿轮、链轮或齿形皮带轮，这样就不用根据最终有效的轮齿几何形状预加工相应的预成型品，因此也可以对客户的需求做出快速反应，在所述齿轮中，只需要进行相应的成型就可以加工成最终有效的轮齿几何形状。这样可以把预成型品加工好存放起来，从而可以在较低开工率的时候通过相应的预生产均衡生产瓶颈。也可以这样来看本发明，即，从毛坯轮廓可以生产链轮或齿轮的成品齿廓，或者是生产齿形皮带轮的成品齿廓。此外，与以前的生产方式相比，通过无屑成型加工(优选挤压)可以明显降低材料浪费，在以前的加工方式中，齿轮的几何形状是从原始形状切削加工而成的。另外这种方法也可以相对简单地加工多层齿轮，而这是一般的烧结工艺不能达到的，或者只有用较高生产成本才能达到的，例如：三层齿轮，在所述三层齿轮中，中间的单齿轮的直径要比位于两侧的其它两个齿轮的直径小一些。

根据本方法的一种实施方式，在成型前要降低齿高，这样就可以提高所要规定齿廓的变化性。也可以对单齿轮的不同直径作出更好的反应。

根据本发明所述预成型品的一种实施方式可以规定，轮齿的毛坯轮廓至少要近似渐开线，这样才易于无屑成型，即，材料挤压。同时，还可以降低成型模具与成型设备的磨损程度。

另外，预成型品可以由烧结金属或烧结金属合金组成。而这存在着一定的好处，因为这种形式的部件在烧结后具有或多或少较高的多孔性，这样易于成型加工，在成型加工中至少可以降低外围区域的多孔性，同时也可以在这些区域起到密封部件的作用。另外，通过部件外围区域较高的密度也可以达到较高的耐磨性。此外，也可以使表面光滑或达到更好的表面质量，例如：轮齿不具有横沟，一般来说，在挤压一种烧结金属粉末时，受工艺限制都会产生横沟。

附图说明

为了更好地理解本发明，将根据以下附图对本发明进行详细解释。

其中：

图1为双层齿轮预成型品的一种实施方式的立体图；

图2为图1所示预成型品的主视图；

图3为轮齿成型的第一实施方式；

图4为轮齿成型的第二实施方式。

附图标记

1预成型品

2多层齿轮

3单齿轮

4单齿轮

5齿轮体

6齿轮体

7外围区域

8外围区域

9轮齿

10轮齿

11直径

12直径

13孔

14齿廓

15齿形皮带轮齿廓

16链轮齿廓

17毛坯轮廓

18齿面

19齿面厚度

20齿顶区域

21齿面区域

22齿高

23差

24齿高

具体实施方式

首先规定，在所描述的不同实施方式中，相同的部件具有相同的附图标记或相同的部件名称，其中，在整个说明书中所包含的公开内容可以相应地转化为具有相同附图标记或相同部件名称的相同部件。同时，在说明书中所选择的位置说明，例如：上、下、侧面等等涉及到直接说明以及表述的图，并且在一种位置变更的情况下要相应地转化为一种新的位置。另外，所图示与所描述的不同实施方式中的单个特征或多个特征组合可以表述为独立的、创新的或根据发明所述的方法。

关于说明书中值域的所有说明可以这样理解，即，这些值域要包括任意的与所有的零件范围，例如：说明1至10可以这样理解，即，包括从下极限1到上极限10的所有零件区域，也就是说，所有零件区域从下极限值1或更大的值开始，并且以上极限值10或更小的值结束，例如：1至1.7或3.2至8.1或5.5至10。

图1与图2示出了一种用于生产多层齿轮2的预成型品1，所述多层齿轮用于牵引工具驱动装置。这种形式的牵引工具驱动装置是链驱动装置或皮带驱动装置(齿形皮带轮)。

由图1所示预成型品1加工而成的多层齿轮2具有两个单齿轮3、4。单齿轮3、4中的每个单齿轮都具有带有外围区域7、8的齿轮体5、6，用于与牵引装置啮合的轮齿9、10均匀地分布在外围区域7、8上。

在多层齿轮2的这种实施方式中，两个单齿轮3、4具有不同的直径11、12(图2)。当然，两个单齿轮3、4也可以具有相同的直径11、12。

另外，多层齿轮2不仅可以具有两个单齿轮3、4，而且还可以具有两个以上的单齿轮3、4，例如：可以具有3个、4个或5个单齿轮。同时单齿轮3、4可以具有不同的直径，或者是所有的单齿轮3、4具有相同的直径，或者是具有两个以上的单齿轮。在优选的实施方式中，多层齿轮2具有两个单齿轮3、4，所述单齿轮的直径11、12不断减小，其中具有较大的直径11的单齿轮3的轮齿9以及必要时与之相连的单齿轮可以用于链传动，最小的单齿轮4用于与齿形皮带啮合。

如图1与图2所示，多层齿轮2具有中心孔13，所述中心孔用于安装轴或类似零件。

在一种优选的实施方式中，多层齿轮2或预成型品1是由一种烧结金属或烧结金属合金制成的。这些烧结材料可以是铝基、铁基、铜基或锰基材料。关于这种形式的烧结金属合金的实例请参照标准DIN V 30 910的第4部分第3页。

因为本领域技术人员都知道烧结部件的基本制造原理，所以在这一点上可以参阅相关的文献。烧结部件的制造优选包括如下工艺步骤：混合粉末(必要时要混合添加剂)、密封粉末成湿砂型、烧结湿砂，必要时对烧结的部件进行调整和/或再密封。

图3示出了一种用于多层齿轮2齿廓的成型加工与最终加工的第一实施方式。因此，在图3中仅仅示出了轮齿10。其齿廓14优选称为齿形皮带用轮廓，以下称为齿形皮带轮齿廓15，也可以称为齿链用轮廓，以下称为链轮齿廓16(虚线)，也可以称为毛坯轮廓17(虚点)。毛坯轮廓17优选制造成可以用于加工轮齿10的毛坯轮廓17，所述轮齿用于啮合齿链。这种毛坯轮廓优选为烧结预成型品1后的毛坯轮廓17。

如图3所示，在齿面区域18中，轮齿10的毛坯轮廓17要比用于啮合齿链的成品齿10的齿面厚度19厚一些。对于从这种毛坯轮廓17到轮齿10的最终加工可以通过无屑成型的方式实现，其中齿面18过盈区域中的材料至少要部分用到齿顶区域20中。同时，在这种成型加工中也可以完成对烧结材料轮齿10外围区域的密封。

为了可以从毛坯轮廓17加工出可以用于啮合齿形皮带的轮齿10(齿形皮带轮齿廓15)，需要这样设计成型工艺，即，毛坯轮廓17在齿面区域18中过剩材料的一部分至少可以重复用到齿顶区域20上，但是，由于用于啮合齿形皮带的轮齿10原则上看起来与用于啮合齿链的轮齿10不一样，所以在这种成型加工中，与齿顶区域20相连的齿面区域21将会相对于毛坯轮廓17变宽，必要时，齿顶区域20中的材料同样会用到这种齿面区域21中，因此，齿高22要小于毛坯轮廓17的齿高。在齿颈区域，齿形皮带轮齿廓15可以被轮齿10的毛坯轮廓17覆盖。

应当指出的是，上述实施方式仅仅是示例性特性，因此，最终有效的轮齿几何形状与所图示的几何形状有可能完全不同。就此而言，图3应该仅仅示出了利用预成型品1加工多层齿轮2(图1)的原理图。

在根据图3所述的实施方式中，毛坯轮廓17近似于渐开线，其中其优点在于，有充分的材料可以成型和/或密封，这样就可以根据需求加工用于齿链或齿形皮带的轮齿10。齿面区域18中的最大超宽尺寸具有一个值(总是左侧或右侧尺寸过大)，所述值要从相对于到轮齿10的链轮齿廓16的齿面厚度19具有最大25％上限值的区域中选择。其中，这种上极限要这样理解，即，超过齿面18高度的过大尺寸是可变化的，并且可以根据各自的所期望的轮齿几何形状进行调整。当然，用于相对较薄轮齿10的过盈尺寸与用于较厚轮齿10的过盈尺寸是不一样的。与成品轮齿10的整个轮齿几何形状相比，过盈尺寸可以在范围-25％至+25％之间波动，优选-20％至+20％，如图3的轮廓所示。

虽然在这种实施方式中，预成型品1在轮齿几何形状上是对称分布的，但是也存在这样的可能性，即，对于链轮齿廓16来说，毛坯轮廓17在左侧齿面的过盈尺寸不同于在右侧齿面的过盈尺寸。

单齿轮3在这种实施方式中是以链轮的形式构成的，但是也可以以齿轮的形式构成。这种单齿轮优选在成型第二单齿轮4的轮齿10之前已经具有其最终有效的形状。

在图4中示出了本发明的一种实施方式，在这种实施方式中，与链轮齿廓16(虚线)的轮齿10相比，齿形皮带轮齿廓15(实线)的轮齿10要具有明显较小的齿高22。为了实现这种差异23(也就是说，齿形皮带轮齿廓15的轮齿10具有齿高22，所述齿高等于链轮齿廓16的齿高22的一半)，要用切削的方式切削掉齿顶区域20中轮齿10的一部分，因为这样大的收缩量不能再单独通过成型完成。可以通过车削至毛坯齿廓17(虚点)的齿高24的方式完成轮齿10的材料切削。通过成型加工而成的齿形皮带轮齿廓15的轮齿10在成型后与参照图3的实施方式相比具有比毛坯轮廓17的齿高24更大的齿高22，因此所加工的材料要比仅仅由于齿高所需要的材料更多。这样，就可以达到以下目的，即，齿面区域18中的材料可以通过成型用到齿顶区域中。

不管是在图3中还是在图4中，都可以看到，根据成型可以改变齿面的坡度以及齿顶区域(与用于齿链驱动装置相比，用于齿形皮带驱动装置的齿面更陡且齿顶更宽)。

可以通过注塑的方式实现成型，优选通过挤压完成。另一方面也可以借助可分凹模进行成型，其中通过可分凹模可以把压力横向施加到相应的毛坯轮廓17上，从而把材料挤压到相应的区域中。成型本身既可以以热成型的方式完成，也可以以冷成型的方式完成。

借助本发明所述方法，也可以提供预成型品2，根据需要可以从预成型品加工出带有至少一个齿轮、齿形皮带轮或链轮的多层齿轮1，其中可以通过无屑成型的方式从预成型品2加工出最终有效的多层齿轮。也可以从用于齿轮或链轮的轮廓加工出齿形皮带轮，可以从用于齿形皮带轮或齿轮的轮廓加工出链轮，也可以从用于齿轮皮带轮或链轮的轮廓加工出齿轮，其中，在需要的时候也可以把预成型品2的毛坯轮廓无屑最终加工成用于本来所设计轮齿9、10的各最终轮廓，也可以从用于齿轮的预成型品2加工出齿轮，从用于链轮的预成型品2加工出链轮，或从用于齿形皮带轮的预成型品2加工出齿形皮带轮。

实施例展示了工艺或预成型品1的一种可能的实施方式，同时在这点上可以注意到，本发明不仅没有限于特别所述的实施方式，而且单独描述的实施方式相互之间可以进行更多的组合，并且通过本发明可以使这些基于本发明技术操作原理的变化可能性取决于从事该技术领域的专业人员的能力。所有通过组合各种所述实施方式的细节而想到的实施方式都在专利保护范围内。

为了整齐起见，最后要说明，为了更好地理解预成型品1的结构，预成型品或其组成元件部分未按比例进行图示和/或放大和/或缩小地进行了图示。

基于独立创新解决方案的任务可以参照说明书。

最重要的是，在图1，2；3，4中所示的各种结构图构成了独立创新解决方案的对象。与发明有关的任务和解决方案可以参照对附图的详细说明。

Claims (7)

1.一种用于生产整件金属多层齿轮(2)的方法，所述多层齿轮用于牵引工具驱动装置，其中所述多层齿轮具有至少两个相邻设置的单齿轮(3、4)，两个单齿轮各具有带有外围区域(7、8)的齿轮体(5、6)，其中，用于与牵引装置接合的轮齿(9、10)均匀地分布在外围区域(7、8)上，并且两个单齿轮(3、4)中的至少一个单齿轮是以链轮、齿轮或齿形皮带轮的形式构成，所述链轮、齿轮或齿形皮带轮加工成具有毛坯轮廓(17)的形式，所述毛坯轮廓(17)包含过剩材料，其中毛坯轮廓(17)的齿厚在轴向图中在齿面(18)区域大于成品的链轮、齿轮或齿形皮带轮的成品轮廓的齿厚，然后根据所使用的牵引装置，通过无屑成型工艺把毛坯轮廓(17)成型为成品轮廓，其特征在于，从链轮或齿轮轮廓加工出齿形皮带轮齿廓，或者是从齿轮或齿形皮带轮轮廓加工出链轮齿廓，或者是从齿形皮带轮或链轮加工出齿轮齿廓，并且，为此，所述毛坯轮廓(17)在轮齿(9，10)的齿面(18)区域中的所述过剩材料的一部分至少可以重复用到齿顶区域(20)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在成型前要降低齿高。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，采用预成型品(1)，并且，与成品轮廓几何形状相比，整个轮齿几何形状的所述过剩材料在范围-25％至+25％之间的范围内波动。

4.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，采用预成型品(1)，所述预成型品(1)的用于所述轮齿(10)的所述毛坯轮廓(17)至少近似于渐开线。

5.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，所述无屑成型工艺为挤压。

6.一种用于牵引工具驱动装置的整件金属多层齿轮(2)，其中所述多层齿轮具有至少两个相邻设置的单齿轮(3、4)，两个单齿轮各具有带有外围区域(7、8)的齿轮体(5、6)，其中，用于与牵引装置接合的轮齿(9、10)均匀地分布在外围区域(7、8)上，并且两个单齿轮(3、4)是以链轮、齿轮或齿形皮带轮的形式构成，附带条件是两个单齿轮可以用于接合不同的牵引装置，并且，两个单齿轮中的至少一个单齿轮是通过无屑成型的方式由用于链轮、齿轮或齿形皮带轮的毛坯轮廓(17)加工而成，其特征在于，从链轮或齿轮轮廓加工出齿形皮带轮齿廓，以生产所述至少一个单齿轮，或者是从齿轮或齿形皮带轮轮廓加工出链轮齿廓，或者是从齿形皮带轮或链轮加工出齿轮齿廓，并且，所述毛坯轮廓(17)包含过剩材料，其中所述毛坯轮廓的齿厚在轴向图中在齿面(18)区域大于成品轮廓的齿厚，为此，所述毛坯轮廓(17)在轮齿(9，10)的齿面(18)区域中所述过剩材料的一部分至少可以重复用到齿顶区域(20)。

7.根据权利要求6所述的多层齿轮(2)，其特征在于所述无屑成型的方式为挤压。

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