DE102005034184A1

DE102005034184A1 - Verfahren zum Formen der Zahnkontur eines Zahnrads

Info

Publication number: DE102005034184A1
Application number: DE102005034184A
Authority: DE
Inventors: Mataga Toyohashi Akira
Original assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Current assignee: Musashi Seimitsu Industry Co Ltd
Priority date: 2004-07-28
Filing date: 2005-07-21
Publication date: 2006-03-23
Also published as: JP4605700B2; US20060021225A1; US8006385B2; JP2006035386A

Abstract

Ein Verfahren zum Formen der Zahnkontur eines Zahnrades gemäß der Erfindung umfaßt: einen ersten Schritt des Aufbereitens eines vorgeformten Rades aus Metall mit einem zylindrischen Hauptkörper und einem Zahnteil mit innerhalb des Hauptkörpers angeordneten Zähnen mit ebenen Zahnflanken gleichförmiger Dicke in Zahnflankenrichtung und einen zweiten Schritt des Durchführens einer Oberflächenbehandlung lokal an der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers, um die äußere Oberfläche des Hauptkörpers so zu verformen, daß sie konkav wird, so daß eine in Zahnflankenrichtung gesehene ballige Auswölbung der Zahnflanken des Zahnteils erzeugt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen der Zahnkontur eines Zahnrades.

Zum Formen eines Zahnteils eines innenverzahnten Zahnrades wird herkömmlich ein Verfahren mit mechanischer Bearbeitung eingesetzt, wobei eine Schneideinheit mit einem Schneidwerkzeug bekannt ist. Anhand der 9 sei ein Verfahren zum Formen eines Zahnteiles mit einer Schneideinheit erläutert.

Die in 9 gezeigte Schneideinheit 101 ist zum Ausüben eines Schneidprozesses auf ein vorgeformtes Rad konzipiert, welches zylindrisch ist und an seinem einen Ende eine kleine Öffnung und an seinem anderen Ende eine große Öffnung aufweist. Die Schneideinheit 101 besteht aus einem Schneidwerkzeug 109 und einem Haltewerkzeug 110. Das Schneidwerkzeug 109 hat ein Messer 102 mit einem Zahnschneidabschnitt 103 und einen Halter 104, welches das Messer 102 hält und bezüglich des vorgeformten Rades vor- und rückwärts beweglich ist. Das Haltewerkzeug 110 hat eine Aufspannvorrichtung 105, die gegenüber dem Schneidwerkzeug 109 angeordnet ist, und mehrere Spannglieder 108. Die Aufspannvorrichtung 105 hat eine erstes Aufnahmeteil 106 eines Außendurchmessers, der im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der großen Öffnung des vorgeformten Rades ist, und ein zweites Aufnahmeteil 107, das in radialer Richtung von dem ersten Aufnahmeteil 106 nach außen ragt.

Die Schneideinheit 101 wird dazu eingesetzt, ein Zahnteil eines innenverzahnten Rades zu formen. Konkret wird zunächst die Seite mit der großen Öffnung des vorgeformten Zahnrades in das erste Aufnahmeteil 106 des Spannfutters 105 eingesetzt. Dann wird die Stirnfläche der großen Öffnung in Kontakt mit dem zweiten Aufnahmeteil 107 gebracht, so daß das vorgeformte Zahnrad in dem Spannfutter 105 plaziert ist. Danach halten die Spannglieder 108 die Stirnfläche der kleinen Öffnung des vorgeformten Rades. Dann wird das Messer 102, welches mit dem Halter 104 integriert ist, in Richtung auf das vorgeformte Rad bewegt, so daß das Messer 102 in Kontakt mit der inneren Oberfläche des vorgeformten Rades gelangt. Somit kann das Schneidverfahren mittels des Schneidmessers gestartet und das Zahnteil 153a geformt werden.

Generell ist bei einem Zahnrad bevorzugt, eine Balligkeit an einer Zahnflanke eines Zahnteils des Rades vorzusehen, um abnorme Geräuschentwicklung zu begrenzen und den Kontakt der Zahnflanken zu verbessern.

Mit dem Messer 102 der Schneideinheit 101 wie oben beschrieben ist es schwierig, dessen genaue Bewegung zu kontrollieren. Somit ist es schwierig, dem Zahnteil 153a eine Balligkeit zu vermitteln. Um eine Balligkeit am Zahnteil 153a des innenverzahnten Rades herzustellen, nachdem das Zahnteil 153a mittels der Schneideinheit 101 hergestellt ist, wird die Zahnkontur des Zahnteiles 153a mittels eines weiteren Schleifprozesses verändert, um die Balligkeit der Zahnflanken zu erzeugen.

Abriß der Erfindung

Bei dem Verfahren zum Formen einer Balligkeit wie oben beschrieben bestehen Schwierigkeiten dergestalt, daß die Bearbeitungsvorgänge und die Kosten gesteigert werden. Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Formen einer Balligkeit der Zahnflanken vorzusehen, bei der Bearbeitungsvorgänge und Kosten vermindert werden.

Hierzu sieht die Erfindung ein Verfahren zum Formender Zahnkontur eines innenverzahnten Zahnrades vor, welches umfaßt: einen ersten Schritt des Aufbereitens eines vorgeformten Rades aus Metall mit einem zylindrischen Hauptkörper und einem innerhalb des Hauptkörpers angeordneten Zahnteil mit Zähnen mit ebenen Zahnflanken, die in Zahnflankenrichtung gesehen gleichförmige Dicke aufweisen, und einen zweiten Schritt des Durchführens einer Oberflächenbehandlung lokal an der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers, um die äußere Oberfläche des Hauptkörpers derart zu verformen, daß sie konkav wird, so daß eine in Zahnflankenrichtung gesehen ballige Auswölbung der Zahnflanken des Zahnteiles geformt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Oberflächenbehandlung (Oberflächenmodifikation) lokal an der außenseitigen Oberfläche des Hauptkörpers durchgeführt, um eine lokale Verformung hervorzurufen, so daß die äußere Oberfläche des Hauptkörpers in Zahnflankenrichtung gesehen konkav wird und eine Balligkeit in Zahnflankenrichtung gesehen sich auf der gegenüberliegenden Seite (innere Oberfläche) der Zahnflanken des Zahnteiles ausbildet. Somit kann Balligkeit in einfacher Weise auf den Zahnflanken des Zahnteiles des innenverzahnten Rades erzeugt werden.

Selbst wenn Zahnräder unterschiedlicher Größen geformt werden, genügt es, lediglich das Spannfutter oder dergleichen auszutauschen. Somit ist die Flexibilität einer Zahnformeinheit erhöht. Mit anderen Worten können mit der gleichen Oberflächenbehandlungseinheit Zahnräder unterschiedlicher Größen hergestellt werden.

Wenn ferner der Abschnitt, welcher eine Oberflächenbehandlung erfährt, verändert wird, wird der zu verzahnende Abschnitt in seiner Umfangsrichtung auf der außenseitigen Oberfläche des Hauptkörpers entsprechend verändert. Somit kann leicht eine Balligkeit gewünschter unterschiedlicher Gestalt auf den Zahnflanken des Zahnteiles erzeugt werden.

Wenn ferner eine Bedingung bei der Oberflächenbehandlung verändert wird, wie das Ausmaß oder die Tiefe, kann das Ausmaß, die Gestalt oder dergleichen einer auf der äußeren Oberfläche ausgebildeten Höhlung des Hauptkörpers entsprechend verändert werden. Somit können leicht Balligkeiten unterschiedlicher Formen und/oder Abmessungen an den Zahnflanken des Zahnteiles ausgebildet werden.

Vorzugweise kann im zweiten Schritt die Oberflächenbehandlung, die auf einen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers ausgeübt werden soll, auf einen zentralen Abschnitt in Zahnflankenrichtung des Zahnteiles gesehen ausgeübt werden. Dann ist eine ballige Auswölbung in einem zentralen Abschnitt in Zahnflankenrichtung gesehen leicht an den Zahnflanken des Zahnteiles erzeugbar.

Beispielsweise kann die Oberflächenbehandlung mittels eines Laserstrahles erfolgen. Alternativ kann die Oberflächenbehandlung unter Anwendung eines Elektronenstrahles erfolgen. Alternativ kann die Oberflächenbehandlung mittels einer Induktionshärtung vorgenommen werden. Alternativ kann die Oberflächenbehandlung mittels einer Schuß-Stoßverformung (Hämmern) vorgenommen werden.

Das Erfindungskonzept kann anstatt bei einem innenverzahnten Rad auch bei einem außenverzahnten Rad angewendet werden. In diesem Fall umfaßt das Verfahren zum Formen der Zahnkontur eines außenverzahnten Zahnrades einen ersten Schritt des Aufbereitens eines vorgeformten Zahnrades aus Metall mit einem zylindrischen Hauptkörper und einem außerhalb des Hauptkörpers angeordneten Zahnteil mit Zähnen mit ebenen Zahnflanken gleichförmiger Dicke in Zahnflankenrichtung, und einen zweiten Schritt des Durchführens einer Oberflächenbehandlung lokal an einer inneren Oberfläche des Hauptkörpers, um die innere Oberfläche des Hauptkörpers so zu verformen, daß sie konkav wird, so daß eine in Zahnflankenrichtung gesehen ballige Auswölbung der Zahnflanken des Zahnteiles geformt wird.

Gemäß der Erfindung wird die Oberflächenbehandlung (Oberflächenmodifikation) lokal auf die innere Oberfläche des Hauptkörpers ausgeübt, um eine lokale Verformung dergestalt zu erzeugen, daß die innere Oberfläche des Hauptkörpers in Zahnflankenrichtung gesehen konkav verformt wird und eine in Zahnflankenrichtung ballige Auswölbung auf den Zahnflanken des Zahnteiles auf der entgegengesetzten Seite (äußere Oberfläche) erzeugt wird. Somit kann leicht eine Balligkeit der Zahnflanken des Zahnteiles des außenverzahnten Rades erzeugt werden.

Selbst wenn außenverzahnte Räder unterschiedlicher Größen herzustellen sind, genügt es, lediglich die Aufspannvorrichtung oder dergleichen auszutauschen. Es können also mit der gleichen Oberflächenbehandlungseinheit außenverzahnte Räder unterschiedlicher Größe hergestellt werden.

Wenn ferner der Abschnitt, der eine Oberflächenbehandlung erfährt, verändert wird, wird der zu verzahnende Abschnitt in Zahnflankenrichtung gesehen auf der Innenoberfläche des Hauptkörpers entsprechend verändert. Somit kann den Zahnflanken des Zahnteiles leicht eine gewünschte Gestalt gegeben werden.

Wenn ferner eine Bedingung der Oberflächenbehandlung, wie das Ausmaß oder die Tiefe, verändert wird, wird die Form der Aushöhlung in der innern Oberfläche des Hauptkörpers entsprechend verändert. Somit können unterschiedlichen Formen und/oder Abmessungen der Balligkeit leicht an den Zahnflanken des Zahnteiles ausgebildet werden.

Vorzugsweise wird die im zweiten Schritt durchzuführende Oberflächenbehandlung eines Abschnitts der inneren Oberfläche des Hauptkörpers in einem zentralen Bereich in Zahnflankenrichtung gesehen des Zahnteiles durchgeführt. Somit kann eine Balligkeit des zentralen Bereichs in Zahnflankenrichtung gesehen leicht an den Zahnflanken des Zahnteiles erzeugt werden.

Auch bei einem außenverzahnten Rad kann die Oberflächenbehandlung beispielsweise unter Einsatz eines Laserstrahls durchgeführt werden. Alternativ kann die Oberflächenbehandlung unter Einsatz eines Elektronenstrahles durchgeführt werden. Alternativ kann die Oberflächenbehandlung mittels einer Induktionshärtung durchgeführt werden. Alternativ kann die Oberflächenbehandlung mittels eines Schuß-Stoß-Formprozesses durchgeführt werden.

Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt eine Draufsicht auf ein verzahntes Rad;
2A ist eine Schnittansicht eines vorgeformten innenverzahnten Rades vor Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
2B ist eine Schnittansicht des innenverzahnten Rades nach der Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
3A ist eine Schnittansicht eines Zahnteils eines innenverzahnten Rades, das gemäß der Erfindung bearbeitet worden ist;
3B ist eine erläuternde Ansicht des Verformungszustandes dieses Zahnteils des innenverzahnten Rades, welches gemäß der Erfindung bearbeitet worden ist;
4A ist eine perspektivische Ansicht eines vorgeformten Rades vor Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
4B ist eine perspektivische Ansicht eines innenverzahnten Rades nach Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung;
5 ist ein Teilschnitt durch eine Oberflächenbehandlungseinheit, die mit einer Elektronenstrahlvorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung arbeitet;
6 ist ein Teilschnitt einer Oberflächenbehandlungseinheit, die mit einem Induktionshärteverfahren gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung arbeitet;
7 ist ein Teilschnitt durch eine Oberflächenbehandlungseinheit, die mit einer Schuß-Stoß-Verformung gemäß einer weiteren Ausführung der Erfindung arbeitet;
8A ist ein Schnitt durch ein vorgeformtes außenverzahntes Rad vor Anwendung eines Verfahrens gemäß der Erfindung;
8B ist ein Schnitt eines außenverzahnten Rades nach Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren; und
9 ist ein Teilschnitt durch eine herkömmliche Schneideinheit.
Ein Verfahren zum Formen eines innenverzahnten Rades gemäß einer Ausführung der Erfindung ist anhand der 1 bis 5 erläutert.
1 ist eine Draufsicht auf ein innenverzahntes Rad 51 mit einer Zahnkontur, die durch ein Verfahren gemäß der Erfindung an den Zahnflanken des Zahnteiles 53 erzeugt ist. Das innenverzahnte Rad 51 hat einen zylindrischen Hauptkörper 52 mit einer kleinen Öffnung 55 am einen Ende und einer großen Öffnung 56 am anderen Ende. In vorbestimmten Intervallen sind mehrere Vorsprünge 54 am Außenumfang der großen Öffnung 56 des Hauptkörpers 52 vorgesehen. Das Zahnteil 53 hat geradlinige Zähne und ist innerhalb des Hauptkörpers 52 ausgebildet. In dem Zahnteil 53 ist gemäß 2B ein zentraler Abschnitt in Zahnflankenrichtung gesehen einwärts ausgewölbt, so daß eine kreisbogenförmige Balligkeit erzeugt ist.
Die Balligkeit der Zahnflanken des Zahnteiles 53 des innenverzahnten Rades 51 ist durch Korrigieren der ebenen Zahnflanken in Zahnflankenrichtung gesehen des vorgeformten Rades erzielt.
In 5 ist eine Oberflächenbehandlungseinheit 1 dargestellt, die bei dieser Ausführung der Erfindung eingesetzt ist. Die Oberflächenbehandlungseinheit 1 hat eine Elektronenstrahlkanone 2 und ein Haltewerkzeug 3, welches ein Werkzeug halten kann. Das Haltewerkzeug 3 hat mehrere Spannglieder 4, einen Spannkörper 5, an welchem die Spannglieder 4 angebracht sind, und ein Positionierwerkzeug 6, das innerhalb der Spannglieder 4 angeordnet ist. Das Positionierwerkzeug 6 hat ein Kontaktende 7 auf der Seite entgegengesetzt zum Spannkörper 5, um das Werkstück zu positionieren.
Ein Verfahren zum Formen (Korrigieren) der Zahnflanken des Zahnteiles 43 des innenverzahnten Rades 51 mittels der Oberflächenbehandlungseinheit 1 ist anhand der 5 erläutert.
Zuerst wird gemäß 2A das vorgeformte Rad 51a aufbereitet, bei welchem das vorgeformte Zahnteil 53a Zähne mit ebenen Zahnflanken gleichförmiger Dicke in Zahnflankenrichtung gesehen geformt wird. Dann wird ein Endabschnitt des vorgeformten Rades 51a auf der Seite mit der großen Öffnung 56 in Berührung mit dem Kontaktende 7 des Positionierwerkzeuges 6 gebracht und somit positioniert. In dieser Situation ist eine äußere Oberfläche des vorgeformten Hauptkörpers 52a des vorgeformten Rades 51a an der Seite mit der großen Öffnung 56 von den Spanngliedern 4 gehalten.
Danach wird gemäß 5 die Elektronenstrahlkanone 2 in eine Position entsprechend etwa der Mitte des vorgeformten Zahnteiles 53a des Rades 51a gesehen positioniert. In dieser Situation beginnt das Haltewerkzeug 3 zu rotieren. Somit ist das vorgeformte Rad 51a durch die Spannteile 4 in gemeinsamer Rotation mit dem Haltewerkzeug 3 gehalten. Gleichzeitig beginnt die Elektronenstrahlkanone 2, Elektronenstrahlen auf die äußere Oberfläche des vorgeformten Rades 51a abzustrahlen. Somit empfängt die Außenseite des vorgeformten Rades 51a auf ihrem Umfang die Elektronenstrahlen und folglich wird der die Elektronenstrahlen aufnehmende Abschnitt aufgrund einer Oberflächenmodifikation verformt. Die äußere Oberfläche des vorgeformten Hauptkörpers 52a wird dabei zu einem Kreisbogen in Zahnflankenrichtung gesehen eingewölbt. Die zentralen Abschnitte der vorgeformten Zähne des Zahnteils 53a werden in Zahnflankenrichtung gesehen also zu einem Auswölben nach einwärts verformt.
Wie in 3A gezeigt, wird jeder Zahn des Zahnteiles 53a des vorgeformten Rades 51a im wesentlichen sattelrückenartig geformt, wobei eine Krümmung von einem Zahnfußabschnitt B in Richtung zu einem Zahnkopfabschnitt A entsteht. Bei dem vorgeformten Rad 51a kragt bei einem Verformen des Hauptkörpers 52a zum Einbeulen nach innen der Zahnkopfabschnitt A etwa im zentralen Abschnitt des vorgeformten Zahnteiles 53a in Zahnflankenrichtung gesehen nach innen, wie dies 3B zeigt. Somit wird die Position des Zahnfußabschnittes B großer Dicke ebenfalls von beiden Enden des vorgeformten Zahnteiles 53a her im wesentlichen zum zentralen Abschnitt hin nach einwärts bewegt. Wie in 4A gezeigt ist, ist die Zahnflanke eines Zahnes des Zahnteils 53a des vorgeformten Rades 51a vor der Bestrahlung durch den Elektronenstrahl eben und hat gleichförmige Dicke in Zahnflankenrichtung gesehen. Da jedoch der den Elektronenstrahl empfangende Abschnitt aufgrund der Oberflächenmodifikation gemäß 4B verformt wird, wird ein im wesentlichen zentraler Abschnitt einer Zahnflankenmittellinie C, die sich in Zahnflankenrichtung durch die Mitte zwischen Zahnkopfabschnitt A und Zahnfußabschnitt B erstreckt, zu einer maximalen Wölbung nach außen verformt. So wird eine Balligkeit an den Zahnflanken der Zähne des vorgeformten Zahnteiles 53a und damit das gewünschte Zahnteil 53 erzeugt.
Anschließend ist eine zweite Ausführung der Erfindung erläutert. Dabei ist ein vorgeformtes Rad im wesentlichen gleich wie das vorgeformte Rad 51a der vorigen Ausführung.
6 zeigt eine Induktionshärtungseinheit 11 als Oberflächenbehandlungseinheit bei der zweiten Ausführung. Die Induktionshärtungseinheit 11 hat eine kreisförmige Induktionsheizspule 12 und ein Stützwerkzeug 13. Das Stützwerkzeug 13 hat einen zylindrischen Teil 14, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Innenfläche der großen Öffnung 56 des vorgeformten Hauptteiles 52a des Rades 51a. Ein plattenförmiger Stützteil 15 schließt an den zylindrischen Teil 14 an. Von einer Oberfläche des Stützteiles 15 auf der Seite entgegengesetzt zum zylindrischen Teil 14 ragt eine Welle 16 weg. Die Welle 16 ist mit einer nicht gezeigten Steuereinheit verbunden.
Ein Verfahren zum Formen (Korrigieren) der Zahnflanken der Zähne des Zahnteiles 53 des innen verzahnten Rades 51 mittels der Induktionshärtungseinheit ist anhand der 6 erläutert.
Zuerst wird gemäß 2A das vorgeformte Rad 51 aufbereitet, wobei die Zähne des vorgeformten Zahnteiles 53a ebene Zahnflanken gleichförmiger Dicke in Zahnflankenrichtung gesehen haben. Dann wird der zylindrische Teil 14 in die große Öffnung 56 des vorgeformten Rades 51a eingesetzt, und der Endabschnitt des vorgeformten Rades 51a wird auf der Seite der großen Öffnung 56 in Kontakt mit dem Stützteil 15 gebracht. So ist das vorgeformte Rad 51a von dem Stützwerkzeug 13 getragen.
Gemäß 6 ist die Induktionsheizspule 12 konzentrisch mit dem vorgeformten Rad 51a in einer Position angeordnet, die im wesentlichen der Mitte in Zahnflankenrichtung gesehen des vorgeformten Zahnteiles 53a des Rades 51a entspricht. In dieser Situation beginnt das Stützwerkzeug 13 angetrieben durch die nicht gezeigte Steuereinheit zu rotieren. Somit rotiert mit dem Stützwerkzeug 13 gemeinsam auch das vorgeformte Rad 51a. Gleichzeitig wird ein hochfrequenter elektrischer Strom an die Induktionsheizspule 12 gespeist, so daß ein kreisförmiger Abschnitt entsprechend im wesentlichen der Mitte der Zähne des vorgeformten Zahnteiles 53a des Rades 51a in Zahnflankenrichtung gesehen aufgeheizt wird. Unmittelbar danach wird eine Abschreckflüssigkeit auf den erhitzten Abschnitt gesprüht. Nach Vollendung des Heizprozesses wird eine Kühlflüssigkeit W von einer Kühleinheit 17 auf den erhitzten Abschnitt des vorgeformten Rades 51a gesprüht. So wird das vorgeformte Rad 51a gekühlt und das Formverfahren der Zahnkontur abgeschlossen. Dadurch wird der erhitzte Abschnitt aufgrund der Oberflächenmodifikation so verformt, daß die äußere Oberfläche des verformten Hauptkörpers 52a zu einem Auswölben in Form eines kreisförmigen Bogens, in Zahnflankenrichtung gesehen, verformt wird. Somit wird der zentrale Abschnitt der Zähne des Zahnteiles 53a in Zahnflankenrichtung gesehen zu einem Auswölben nach einwärts verformt.
Somit ist bei der zweiten Ausführung ähnlich der ersten Ausführung die Außenfläche des verformten Hauptkörpers 52a nach einwärts gebeult verformt, und der Zahnkopfabschnitt A im zentralen Abschnitt des vorgeformten Zahnteiles 53a ragt in Zahnflankenrichtung gesehen nach einwärts vor, wie die 3B zeigt. Dadurch wird die Position des Zahnkopfabschnittes B großer Dicke von beiden Enden des vorgeformten Zahnteils 53a her im wesentlichen zum zentralen Abschnitt ebenfalls nach einwärts bewegt. Ferner wird gemäß 4B der im wesentlichen zentrale Abschnitt der Zahnflankenmittellinie C, die sich in Zahnflankenrichtung durch die Zahnmitte zwischen dem Zahnkopfabschnitt A und dem Zahnfußabschnitt B erstreckt, zu einer maximalen Auswölbung nach außen verformt. Es wird also eine Balligkeit auf der Zahnflanke jedes Zahns des vorgeformten Zahnteils 53a erzeugt, so daß die gewünschte Zahnkontur am Zahnteil 53 erzeugt wird.
Nachfolgend ist eine dritte Ausführung der Erfindung erläutert. Dabei wird an einem vorgeformten Zahnrad 51a' kein Vorsprung am äußeren Umfang des vorgeformten Hauptkörpers 52a vorgesehen. Im übrigen ist aber die Konstruktion des vorgeformten Rades 51a' im wesentlichen gleich wie diejenige des vorgeformten Zahnrades 51a der früheren Ausführungen.
7 zeigt eine Schuß-Stoßverformeinheit 21 als Oberflächenbehandlungseinheit, wie sie bei der dritten Ausführung eingesetzt ist. Die Einheit 21 hat eine Schußdüse oder einen Düsenkopf 22 und ein Stützwerkzeug 23 zum Unterstützen des vorgeformten Rades 51a'. Das Stützwerkzeug 23 hat eine obere Abdeckung 26 und eine untere Abdeckung 29. Die obere Abdeckung 26 hat einen oberen Becherabschnitt 24 von Bechergestalt mit einer Innenfläche von im wesentlichen gleichem Durchmesser wie die äußere Oberfläche des vorgeformten Rades 51a' auf der Seite der großen Öffnung 56, sowie eine obere Welle 25, die von dem oberen Becherabschnitt 24 nach oben ragt. die untere Abdeckung 29 hat einen unteren Becherabschnitt 27 von Bechergestalt, mit einer Innenfläche von im wesentlichen gleichem Durchmesser wie die Außenfläche des vorgeformten Rades 51a' auf der Seite der kleinen Öffnung 55, sowie eine untere Welle 28, die von dem unteren Becherabschnitt 27 nach unten ragt. Die obere Welle 25 der oberen Abdeckung 26 und die untere Welle 28 der unteren Abdeckung 29 sind mit einer nicht gezeigten Steuereinheit verbunden. Zwischen der oberen Abdeckung 26 und der unteren Abdeckung 29 ist ein vorbestimmter Spalt ausgebildet, der im wesentlichen in der Mitte des vorgeformten Rades 51a' in Zahnflankenrichtung gesehen liegt. Der Düsenkopf 22 ist an einen nicht gezeigten Schuß-Förderschlauch angeschlossen.
Ein Verfahren zum Formen (Korrigieren) der Zahnflanken der Zähne des Zahnteils 53 des innenverzahnten Rades 51 unter Einsatz der Schuß-Stoßverformungseinheit 21 ist anhand der 7 erläutert.
Zuerst wird gemäß 2A das vorgeformte Rad 51a' aufbereitet, wobei das vorgeformte Zahnteil 53a mit den Zähnen mit ebenen Zahnflanken gleichförmiger Dicke in Zahnflankenrichtung gesehen geformt wird. Dann wird das vorgeformte Rad 51a' in den unteren Becherabschnitt 27 der unteren Abdeckung 29 eingesetzt. Somit ist im wesentlichen die Hälfte des vorgeformten Rades 51a' auf der Seite der kleinen Öffnung 55 von dem unteren Becherabschnitt 27 bedeckt. Dann wird die obere Abdeckung 26 auf dem vorgeformten Rad 51a' plaziert, so daß im wesentlichen die Hälfte des vorgeformten Rades 51a' auf der Seite der großen Öffnung 56 von dem oberen Becherabschnitt 24 bedeckt wird. Somit ist das vorgeformte Rad 51a' von der oberen Abdeckung 26 und der unteren Abdeckung 29 unterstützt. In dieser Situation wird von der Steuereinheit die Rotation der oberen Abdeckung 26 und der unteren Abdeckung 29 gestartet. Damit rotiert auch das vorgeformte Rad 51a'. Gleichzeitig wird zu der Schußdüse 22 ein Schuß S von dem Förderschlauch gespeist, worauf der Schoß S aus der Düse 22 auf das vorgeformte Rad 51a' abgegeben wird. Der Schuß S passiert den Spalt zwischen der oberen Abdeckung 26 und der unteren Abdeckung 29 und trifft auf das vorgeformte Rad 51a'. Der von dem Schoß S getroffene Abschnitt wird aufgrund der lokalen Druckbeanspruchung verformt. Konkret wird die Außenfläche des vorgeformten Hauptkörpers 52a des vorgeformten Rades 51a' zu einer eingebeulten, kreisbogenförmigen Gestalt in Zahnflankenrichtung gesehen verformt. Somit wird der zentrale Abschnitt des vorgeformten Zahnteiles 53a in Zahnflankenrichtung gesehen zu einem Auswölben nach einwärts verformt.
Somit wird ähnlich den beiden oben beschriebenen Ausführungen bei der dritten Ausführung die Außenfläche des vorgeformten Hauptkörpers 52a zu einem Einbeulen nach innen verformt, und der Zahnkopfabschnitt A im zentralen Abschnitt des vorgeformten Zahnteiles 53a in Zahnflankenrichtung 10 springt nach innen vor, wie in 3B gezeigt ist. Dadurch wird auch die Position des Zahnfußabschnittes B großer Dicke von den beiden Enden des vorgeformten Zahnteiles 53a im wesentlichen in den zentralen Bereich in Zahnflankenrichtung ge sehen nach innen verlagert. Ferner wird gemäß 4B der im wesentlichen zentrale Abschnitt der Zahnflankenmittellinie C, die sich in Zahnflankenrichtung durch die Mitte zwischen dem Zahnkopfabschnitt A und dem Zahnfußabschnitt B erstreckt, zu einem Verformen mit maximaler Auswölbung nach außen verformt. So wird eine Balligkeit an der Zahnflanke der Zähne des vorgeformten Zahnteiles 53a geschaffen, so daß das gewünschte Zahnteil 53 erhalten wird.
Als eine Oberflächenbehandlungseinheit kann eine Laserstrahl-Einheit eingesetzt werden, um die Zahnkonturen der Zähne des innenverzahnten Rades wie im Falle des Elektronenstrahles zu erzeugen (zu korrigieren).
Als Oberflächenbehandlungseinheit kann eine Einheit eingesetzt werden, die einen Elektronenstrahl, einen Laserstrahl, einen Induktionshärten oder einen Schuß-Stoßverformen einsetzt, wie oben erläutert. Die Oberflächenbehandlung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Die Oberflächenbehandlungseinheit kann auch jegliche andere Einheit sein, welche eine Verformung mittels verschiedener Oberflächenmodifikationen, Druckbeanspruchungen usw. sein, soweit sie die Außenfläche des innenverzahnten Rades derart verformt, daß sie in einem Kreisbogen nach einwärts ausgebeult wird.
Ferner kann bei den oben beschriebenen Ausführungen der zentrale Abschnitt des Zahnteiles des innen verzahnten Rades sich so auswölben, daß er eine Balligkeit schafft. Jedoch ist ein Auswölbabschnitt nicht auf den zentralen Abschnitt in Zahnflankenrichtung gesehen beschränkt. Der Auswölbabschnitt kann in geeigneter Weise je nach Objekt und/oder Anwendung veränderbar sein.
Ferner können Größe und/oder Gestalt des auf der Außenseite des innenverzahnten Rades vorgesehenen, nach einwärts eingebeulten Kreisbogens entsprechend geändert werden. Somit können Größe und/oder Gestalt der Balligkeit verändert werden.
Ferner kann das Konzept der Erfindung bei einem außenverzahnten Rad ebenso wie bei einem innenverzahnten Rad angewendet werden. Beispielsweise kann die Erfindung auf ein außenverzahntes Rad angewendet werden, bei dem das Zahnteil auf der äußeren Oberfläche eines zylindrischen Hauptkörpers angeordnet ist.
8A zeigt ein vorgeformtes Rad 71a, bei dem die Zähne eines vorgeformten Zahnteiles 73a ebene Zahnflanken gleichförmiger Dicke in Zahnflankenrichtung gesehen aufweisen. Im wesentlichen in der Mitte in Zahnflankenrichtung gesehen des vorgeformten Zahnteiles 73a des Rades 71a und ausgehend von der Innenseite des vorgeformten Hauptkörpers 72a des Rades 71a kann eine Oberflächenbehandlung unter Einsatz eines Elektronenstrahles, eines Laserstrahles, einer Induktionshärtung oder eines Schuß-Stoßverformens durchgeführt werden. Somit wird die innere Oberfläche des vorgeformten Rades 71a zum Ausbeulen nach außen verformt, und der Zahnkopfabschnitt des im wesentlichen zentralen Abschnitts des vorgeformten Zahnteils 73a ragt in Zahnflankenrichtung gesehen nach außen vor. Dadurch wird die Position eines Zahnfußabschnittes großer Dicke von beiden Ende des vorgeformten Zahnteils 73a her zu dem im wesentlichen zentralen Mittelabschnitt in Zahnflankenrichtung gesehen ebenfalls nach außen bewegt. Ferner wird ein im wesentlichen zentraler Abschnitt einer Zahnflankenmittellinie, die sich in Zahnflankenrichtung durch die Mitte zwischen dem Zahnkopfabschnitt und dem Zahnfußabschnitt erstreckt, verformt, um sich maximal nach außen zu verformen. So ist an den Zahnflanken der Zähne des vorgeformten Zahnteiles 73a eine Balligkeit erzeugt, so daß das gewünschte Zahnteil 73 geformt wird (siehe 8B).

Claims

Verfahren zum Formen einer Zahnkontur eines innenverzahnten Zahnrades umfassend einen ersten Schritt des Aufbereitens eines vorgeformten Rades (51a) aus Metall mit einem zylindrischen Hauptkörper (52a) und einem Zahnteil (53a) mit innerhalb des Hauptkörpers angeordneten Zähnen mit ebenen Zahnflanken gleichförmiger Dicke in Zahnflankenrichtung, und einen zweiten Schritt des Durchführens einer Oberflächenbehandlung lokal an der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers (52a), um die äußere Oberfläche des Hauptkörpers so zu verformen, daß sie konkav wird, so daß eine in Zahnflankenrichtung gesehen ballige Auswölbung der Zahnflanken des Zahnteiles (53a) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem im zweiten Schritt die Oberflächenbehandlung auf einen Abschnitt der äußeren Oberfläche des Hauptkörpers entsprechend einem zentralen Abschnitt in Zahnflankenrichtung des Zahnteiles gesehen ausgeübt wird.
Verfahren zum Formen einer Zahnkontur eines außenverzahnten Zahnrades umfassend einen ersten Schritt des Aufbereitens eines vorgeformten Zahnrades (71a) aus Metall mit einem zylindrischen Hauptkörper (72a) und einem Zahnteil (73a) mit außerhalb des Hauptkörpers angeordneten Zähnen mit ebenen Zahnflanken gleichförmiger Dicke in Zahnflankenrichtung, und einen zweiten Schritt des Durchführens einer Oberflächenbehandlung lokal an einer inneren Oberfläche des Hauptkörpers, um die innere Oberfläche des Hauptkörpers (72a) so zu verformen, daß sie konkav wird, so daß eine in Zahnflankenrichtung gesehen ballige Auswölbung der Zahnflanken des Zahnteiles (73a) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem im zweiten Schritt die Oberflächenbehandlung auf einen Abschnitt der inneren Oberfläche des Hauptkörpers (72a) entsprechend einem zentralen Abschnitt in Zahnflankenrichtung gesehen des Zahnteiles (73a) ausgeübt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Oberflächenbehandlung mittels eines Laserstrahls durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Oberflächenbehandlung mittels eines Elektronenstrahls durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Oberflächenbehandlung mittels einer Induktionshärtung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Oberflächenbehandlung mittels einer Schuss-Stoßverformung durchgeführt wird.