DE102007007552A1 - Endgeformtes Zahnradelement und Herstellungsverfahren - Google Patents

Endgeformtes Zahnradelement und Herstellungsverfahren Download PDF

Info

Publication number
DE102007007552A1
DE102007007552A1 DE102007007552A DE102007007552A DE102007007552A1 DE 102007007552 A1 DE102007007552 A1 DE 102007007552A1 DE 102007007552 A DE102007007552 A DE 102007007552A DE 102007007552 A DE102007007552 A DE 102007007552A DE 102007007552 A1 DE102007007552 A1 DE 102007007552A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gear
splines
tubular blank
radially
gear teeth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102007007552A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102007007552B4 (de
Inventor
Young Sik Canton Kim
Fumi K. Inazawa Hida
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of DE102007007552A1 publication Critical patent/DE102007007552A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102007007552B4 publication Critical patent/DE102007007552B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/20Making uncoated products by backward extrusion
    • B21C23/205Making products of generally elongated shape
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/06Making machine elements axles or shafts
    • B21K1/063Making machine elements axles or shafts hollow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/06Making machine elements axles or shafts
    • B21K1/066Making machine elements axles or shafts splined
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/28Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H55/00Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02Toothed members; Worms
    • F16H55/17Toothed wheels
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49462Gear making
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49462Gear making
    • Y10T29/49467Gear shaping
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00Machine element or mechanism
    • Y10T74/18Mechanical movements
    • Y10T74/18056Rotary to or from reciprocating or oscillating
    • Y10T74/18272Planetary gearing and slide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Es wird ein Zahnradelement für ein automatisch schaltbares Fahrzeuggetriebe bereitgestellt, das einen Zahnradkörper mit einer im Wesentlichen zylindrischen äußeren Oberfläche aufweist, welche mehrere daran ausgebildete sich radial nach außen erstreckende Zahnradzähne aufweist. Eine innere Oberfläche ist mit Bezug auf die im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche im Wesentlichen koaxial angeordnet und erstreckt sich über zumindest einen Abschnitt des Zahnradkörpers. Zusätzlich sind mehrere sich radial nach innen erstreckende Keilverzahnungen zumindest an einem Abschnitt der inneren Oberfläche ausgebildet. Die mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne und/oder die mehreren sich radial nach innen erstreckenden Keilverzahnungen sind kaltfließgepresst. Es wird auch ein Verfahren zur Ausbildung des Zahnradelements bereitgestellt, das ein Ausbilden eines im Wesentlichen rohrförmigen Rohlings durch Rückwärtsfließpressen eines im Wesentlichen zylindrischen Metallstücks umfasst. Anschließend werden mehrere Zahnradzähne durch Kaltfließpressung zumindest an einem Abschnitt des im Wesentlichen rohrförmigen Rohlings ausgebildet, um das Zahnradelement zu bilden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein endgeformtes Antriebssonnenradelement für ein automatisch schaltbares Fahrzeuggetriebe und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
  • Zahnradelemente, welche typischerweise verwendet werden, um unter Verwendung von sich in kämmendem Eingriff befindlichen Zahnradzähnen ein Drehmoment von einer Drehwelle an eine andere zu übertragen, sind wohlbekannt. Mehrere miteinander verbundene Zahnradelemente sind in der Technik als ein Zahnradsatz bekannt. Ein typischer Planetenradsatz umfasst ein Sonnenradelement, mehrere Planetenrad- oder Ritzelelemente, die durch ein Trägerelement getragen werden, und ein Innenzahnkranzelement bzw. Hohlradelement.
  • Automatisch schaltbare Fahrzeuggetriebe umfassen typischerweise mindestens einen Planetenradsatz, bei dem das Sonnenradelement normalerweise mit einer Antriebs- oder Eingangswelle verbunden und durch diese gedreht wird. Der äußere Umfang oder die Oberfläche des Sonnenradelements umfasst mehrere daran ausgebildete Zahnradzähne. Jeder der Sonnenradzähne umfasst Berührungsflächen, die mit entsprechenden Berührungsflächen an jeweiligen Zahnradzähnen mehrerer Ritzelelemente kämmen. Die Zahnradzähne der Ritzelelemente kämmen auch mit den Zahnradzähnen an der inneren Oberfläche des Innenzahnkranzelements.
  • Während des Betriebs der Planetenradsätze in dem Getriebe steht das Sonnenradelement mit den Ritzelelementen kämmend in Eingriff und dient dazu, hohe Drehmomentpegel an diese zu übertragen. Als ein Er gebnis sind die Zahnradzähne des Sonnenradelements schweren periodischen oder zyklischen Belastungszuständen ausgesetzt. Die Häufigkeit, mit der die Belastung während einer einzigen Umdrehung des Sonnenradelements auf jeden Sonnenradzahn ausgeübt wird, ist proportional zu der Anzahl von Ritzelelementen in dem Planetenradsatz. Diese wiederholte Belastung kann zu einer Ermüdung und einem Verschleiß der Berührungsflächen der Zahnradzähne des Sonnenradelements führen.
  • Bei einem typischen Getriebe, das einen Planetenradsatz verwendet, ist das Sonnenradelement nicht starr an der Antriebswelle angebracht, sondern es ist über einen Satz innerer Keilverzahnungen (splines) verbunden, die sich in Eingriff mit einem entsprechenden oder komplementären Satz äußerer Keilverzahnungen an der Antriebswelle befinden. Die Keilverzahnungen ermöglichen es dem Sonnenradelement zu "floaten", d.h. kleine Bewegungen in einer radialen Richtung durchzuführen, während es ein Drehmoment überträgt. Diese radialen Bewegungen helfen beim gleichmäßigen Weiterverteilen des Drehmoments zwischen den Ritzelelementen, wodurch die Gesamtdrehmomentkapazität des Zahnradsatzes erhöht wird. Aufgrund dieser floatenden Verbindung erfahren die Sonnenrad- und Ritzelelemente zusätzlich zu der Last des übertragenen Drehmoments gelegentlich dynamische Belastungen. Typische Prozesse, die beim Herstellen von Zahnradelementen verwendet werden, können Abwälzfräsen, Schneiden, Abschälen, Glattwalzen, Schleifen, Läppen, gefolgt von einer thermochemischen Behandlung, wie zum Beispiel Einsatzhärtung, umfassen.
  • Es wird ein endgeformtes Zahnradelement bereitgestellt, das einen Zahnradkörper mit einer im Wesentlichen zylindrischen äußeren Oberfläche mit mehreren daran ausgebildeten sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähnen aufweist. Eine innere Oberfläche ist mit Bezug auf die im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche im Wesentlichen koaxial angeordnet. Die innere Oberfläche erstreckt sich zumindest über einen Abschnitt des Zahnradkörpers. Mehrere sich radial nach innen erstreckende Keilverzahnungen sind an zumindest einem Abschnitt der inneren Oberfläche ausgebildet. Die mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne und/oder die mehreren sich radial nach innen erstreckenden Keilverzahnungen sind kaltfließgepresst.
  • Das Zahnradelement kann ferner mehrere sich radial nach außen erstreckende Keilverzahnungen umfassen, die an zumindest einem Abschnitt der im Wesentlichen zylindrischen äußeren Oberfläche ausgebildet sind. Die mehreren sich radial nach außen erstreckenden Keilverzahnungen können axial benachbart zu den mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähnen angeordnet sein. Die sich radial nach außen erstreckenden Zähne können spiralförmig sein, und der Zahnradkörper kann aus Stahl gebildet sein, so dass das Zahnradelement für eine Verwendung als ein Antriebssonnenrad in einem automatisch schaltbaren Fahrzeuggetriebe ausreichend konfiguriert ist. Der Zahnradkörper kann mindestens ein Loch definieren, das dazu dient, ein Fluid zwischen der inneren Oberfläche und der im Wesentlichen zylindrischen äußeren Oberfläche zu übertragen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Zahnradelement wärmebehandelt.
  • Es wird auch ein Verfahren zur Ausbildung eines Zahnradelements bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Ausbilden eines im Wesentlichen rohrförmigen Rohlings durch ein Rückwärtsfließpressen eines im Wesentlichen zylinderförmigen Metallstücks. Der im Wesentlichen rohrförmige Rohling weist eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche auf. Anschließend werden durch Kaltfließpressen mehrere sich radial nach außen erstreckende Zahnradzähne an mindestens einem Abschnitt der äußeren Oberfläche ausgebildet, um das Zahnradelement zu bilden.
  • Das Verfahren kann ferner ein Glühen des im Wesentlichen rohrförmigen Rohlings vor der Ausbildung der mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne umfassen, um interne Spannungen in dem im Wesentlichen rohrförmigen Rohling abzubauen. Zusätzlich können mehrere sich radial nach innen erstreckende Keilverzahnungen an zumindest einem Abschnitt der inneren Oberfläche durch Kaltfließpressen ausgebildet werden. Das Verfahren kann auch ein Beschichten des im Wesentlichen zylindrischen Metallstücks mit einem Schmiermittel vor dem Ausbilden des im Wesentlichen rohrförmigen Rohlings umfassen. Auf ähnliche Weise kann der im Wesentlichen rohrförmige Rohling mit einem Schmiermittel beschichtet werden, bevor die mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne ausgebildet werden. Schließlich kann das Zahnradelement wärmebehandelt werden, um dessen Härte zu erhöhen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand einer vorteilhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen endgeformten Antriebssonnenradelements für ein automatisch schaltbares Fahrzeuggetriebe, welches durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet wurde;
  • 2a eine Querschnittseitenansicht eines Metallstücks, das zur Erzeugung des endgeformten Antriebssonnenradelements von 1 verwendet wird;
  • 2b eine Querschnittsseitenansicht eines Zahnradrohlings, der durch einen reversiven oder Rückwärtsfließpressvorgang aus dem Metallstück von 2a gebildet wurde;
  • 2c eine Querschnittsseitenansicht des Zahnradrohlings von 2b nach einer Entfernung des Stegs, der während des Rückwärtsfließpressvorgangs gebildet wurde;
  • 2d eine Querschnittsseitenansicht des endgeformten Antriebssonnenradelements von 1 in Anschluss an die Bildung von mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähnen und mehreren sich radial nach innen erstreckenden Keilverzahnungen aus dem Rohling von 2c;
  • 2e eine Querschnittsseitenansicht des endgeformten Antriebssonnenradelements von 2d im Anschluss an die Konturierung; und
  • 2f eine Querschnittsseitenansicht des endgeformten Antriebssonnenradelements von 2e nach einer Ausbildung mehrerer sich radial nach außen erstreckender Keilverzahnungen und mehrerer Öffnungen oder Löcher.
  • Auf die Zeichnungen Bezug nehmend, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Komponenten in den verschiedenen Ansichten bezeichnen, ist in 1 ein allgemein als 10 bezeichnetes Zahnradelement gezeigt. Das Zahnradelement 10 umfasst einen Zahnradkörper 12 mit einer im Wesentlichen zylindrisch abgestuften äußeren Oberfläche 14 und einer im Wesentlichen zylindrisch abgestuften inneren Oberfläche 16. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist das Zahnradelement 10 konfiguriert, um als ein Antriebssonnenradelement für ein automatisch schaltbares Fahrzeuggetriebe verwendet zu werden. Es ist jedoch einzusehen, dass das Zahnradelement 10 der vorliegenden Erfindung bei einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden kann, ohne das erfinderische Konzept zu verändern.
  • Mehrere sich im Wesentlichen radial erstreckende Zahnradzähne 18 erstrecken sich von der äußeren Oberfläche 14 nach außen. Die Zahnradzähne 18 sind ausreichend konfiguriert, um mit einem anderen Zahnradelement, beispielsweise Ritzelelementen in einem Planetenradsatz, zu kämmen, um ein Rotationsdrehmoment an diese zu übertragen. Die Zahnradzähne 18 sind vorzugsweise spiralförmig; Fachleute werden jedoch erkennen, dass andere Formen von Zahnradzähnen verwendet werden können, beispielsweise Geradstirnradzähne, wobei man im Umfang dessen bleibt, was beansprucht ist. Die Zahnradzähne 18 der vorliegenden Erfindung werden als "endgeformt" bezeichnet, das heißt, die Zahnradzähne 18 erfordern wenige oder keine Bearbeitungsoperationen, wie zum Beispiel Abwälzfräsen, Schneiden, Hohnen, etc., um die Zahnradzähne 18 auszubilden oder feinzubearbeiten. Das Verfahren zur Ausbildung der Zahnradzähne 18 wird nachfolgend mit Bezug auf 2b genauer beschrieben.
  • Mehrere sich im Wesentlichen radial erstreckende Keilverzahnungen 20, die in 2d bis 2f gezeigt sind, erstrecken sich von der inneren Oberfläche 16 an einem Ende des Zahnradkörpers 12, das den Zahnradzähnen 18 gegenüberliegt, im Wesentlichen nach innen. Die Keilverzahnungen 20 erstrecken sich für zumindest einen Abschnitt der inneren Oberfläche 16 axial. Die Keilverzahnungen 20 sind ausreichend konfiguriert, um eine nicht gezeigte Antriebswelle aufzunehmen, die einen darauf ausgebildeten komplementären keilverzahnten Abschnitt aufweist. Die Keilverzahnungen 20 der vorliegenden Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass sie endgeformt sind. Das Verfahren zur Ausbildung der Keilverzahnungen 20 wird nachfolgend mit Bezug auf 2d genauer beschrieben.
  • Mehrere sich im Wesentlichen radial erstreckende Keilverzahnungen 22 erstrecken sich von der äußeren Oberfläche 14 an einem den Zahnradzähnen 18 gegenüberliegenden Ende des Zahnradkörpers 12 im Wesentlichen nach außen. Die Keilverzahnungen 22 erstrecken sich für zumindest einen Abschnitt der äußeren Oberfläche 14 axial. Zusätzlich definiert der Zahnradkörper 12 mehrere Öffnungen oder Löcher 24, die dazu dienen, den Austausch eines Fluids zwischen der äußeren Oberfläche 14 und der inneren Oberfläche 16 des Zahnradkörpers 12 zu ermöglichen, wodurch eine Maßnahme zur Schmierung zwischen den Keilverzahnungen 20 und 22 geschaffen wird.
  • Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zur Herstellung des voranstehend beschriebenen Zahnradelements 10. 2a bis 2f stellen verschiedene Schritte des bevorzugten Verfahrens dar, wobei die gemäß der vorliegenden Erfindung modifizierten Abschnitte in 2b bis 2f allgemein durch gestrichelte Linien skizziert sind. 2a stellt ein Metallstück 26 dar, das vorzugsweise von einem geglühten Stahlstab abgeschnitten wird, der aus einer Stahllegierung in Übereinstimmung mit der gewünschten Metallurgie des Zahnradelements 10, wie zum Beispiel AISI 4620, besteht. Das Metallstück 26 wird vorzugsweise so bearbeitet, dass das Gewicht und die Abmessungen des Metallstücks 26 innerhalb akzeptabler Toleranzen beibehalten werden. Das Metallstück 26 wird mit einem Schmiermittel, beispielsweise einem Phosphatüberzug, beschichtet, um einen gleitenden Metallfluss während des Formvorgangs von 2b zu ermöglichen. Das Metallstück 26 wird in einer Formpresse angeordnet und reversiv oder rückwärts fließgepresst, um einen, in 2b gezeigten, Zahnradrohling 28 zu formen. Fachleute werden erkennen, dass das Metallstück 26 während des Rückwärtsfließvorgangs in einer Pressform angeordnet ist und dass ein Dorn anschließend einen großen Betrag an axialer Kraft auf das Metallstück 26 ausüben wird, so dass Metall in dem Metallstück 26 um den Dorn herum und gegen die Pressform fließen wird, um den Zahnradrohling 28 zu bilden. Dieser Rückwärtsfließpressvorgang erzeugt einen kompakten Körnungsfluss in dem Zahnradrohling 28, wodurch die Materialfestigkeit erhöht wird. Der Zahnradrohling 28 ist von im Wesentlichen rohrförmiger Gestalt, wobei ein Ende durch einen Stegabschnitt 30 verschlossen ist. 2c zugewandt wird der Zahnradrohling 28 in einer Presse angeordnet, um den Stegabschnitt 30 auszustanzen oder anderweitig zu entfernen, um den Zahnradrohling 28A zu bilden. Der Zahnradrohling 28A wird dann geglüht, um verbleibende innere Spannungen, welche während des Rückwärtsfließpressvorgangs von 2b erzeugt wurden, abzubauen und um den Zahnradrohling 28A für zusätzliche Kaltbearbeitungsvorgänge vorzubereiten. Zusätzlich kann der Zahnradrohling 28A mit einem Schmiermittel, wie zum Beispiel Phosphat, beschichtet werden, um einen gleitenden Metallfluss während des Formprozesses von 2d zu ermöglichen.
  • Nun auf 2d Bezug nehmend ist das Zahnradelement 10 gezeigt, das aus dem Zahnradrohling 28A durch eine Kaltfließpressung gebildet wird. Während dieses Formvorgangs werden die Zahnradzähne 18 auf der äußeren Oberfläche 14 des Zahnradkörpers 12 ausgebildet, während die Keilverzahnungen 20 an der inneren Oberfläche 16 des Zahnradkörpers 12 ausgebildet werden. Der Kaltfließpressvorgang bildet die Zahnradzähne 18 und die Keilverzahnungen 20 mit einer endgeformten Charakteristik aus, so dass wenig oder keine Endbearbeitung, wie zum Beispiel Hohnen, Feinwalzen, Schleifen oder Läppen, benötigt wird, um die Zahnradzähne 18 und die Keilverzahnungen 20 mit einem fertigen Zahnprofil und einem Oberflächenfinish bereitzustellen. Zusätzlich wird der kompakte Körnungsfluss nahe bei den Wurzeln der Zahnradzähne 18 und der Keilverzahnungen 20 als ein Ergebnis der mechanischen Kaltbearbeitung des Kaltfließpressvorgangs dazu neigen, die Festigkeit der Zahnradzähne 18 und der Keilverzahnungen 20 zu erhöhen.
  • Wie in 2e gezeigt ist, ist die äußere Oberfläche 14 des Zahnradkörpers 12 wie gewünscht konturiert oder konfiguriert. Der Zahnradkörper 12 kann unter Verwendung eines beliebigen in der Technik bekannten Vorgangs wie zum Beispiel Schleifen, Drehen, etc. konturiert werden. Zusätzlich werden die Enden 21 des Zahnradkörpers 12 auf die endgültige Länge des Zahnradkörpers 12 rechtwinklig abgeschnitten. Im Anschluss an das Konturieren werden die Keilverzahnungen 22, wie in 2f gezeigt ist, an der äußeren Oberfläche 14 des Zahnradkörpers 12 ausgebildet. Bei der bevorzugten Ausführungsform werden die Keilverzahnungen 22 durch Räumen ausgebildet. Fachleute werden jedoch andere Verfahren zum Ausbilden der Keilverzahnungen 22 erkennen, wobei man im Umfang dessen bleibt, was beansprucht ist. Zusätzlich werden, wie in 2f gezeigt ist, die Löcher 24 in dem Zahnradkörper 12 durch Bohren oder einen anderen in der Technik bekannten lochbildenden Vorgang ausgebildet. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das Zahnradelement 10 dann unter Verwendung eines Karbonnitridvorgangs wärmebehandelt, um eine Einsatzhärtetiefe (case depth) von zwischen 0,30 und 0,43 mm und eine Kernhärte zwischen 32 und 44 auf der Rockwell C Skala zu erzeugen.
  • Durch ein Ausbilden der Zahnradzähne 18 und der Keilverzahnungen 20 mit einem Endformvorgang, wie z.B. Kaltfließpressung, kann die Drehmomenttragekapazität des Zahnradelements 10 aufgrund des verbesserten Körnungsflusses in dem Metall, das die Zahnradzähne 18 und die Keilverzahnungen 20 bildet, ansteigen. Zusätzlich können zurückbleibende Schnittbearbeitungsriefen oder Rauhigkeiten als ein Ergebnis von Schneide- und Feinbearbeitungsoperationen eliminiert werden, wodurch Spannungsverursacher in den Zahnradzähnen 18 und den Keilverzahnungen 20 vermindert werden.
  • Zusammengefasst wird ein Zahnradelement für ein automatisch schaltbares Fahrzeuggetriebe bereitgestellt, das einen Zahnradkörper mit einer im Wesentlichen zylindrischen äußeren Oberfläche aufweist, welche mehrere daran ausgebildete sich radial nach außen erstreckende Zahnradzähne aufweist. Eine innere Oberfläche ist mit Bezug auf die im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche im Wesentlichen koaxial angeordnet und erstreckt sich über zumindest einen Abschnitt des Zahnradkörpers. Zusätzlich sind mehrere sich radial nach innen erstreckende Keilverzahnungen an zumindest einem Abschnitt der inneren Oberfläche ausgebildet. Die mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne und/oder die mehreren sich radial nach innen erstreckenden Keilverzahnungen sind kaltfließgepresst. Es wird auch ein Verfahren zur Ausbildung des Zahnradelements bereitgestellt, das ein Ausbilden eines im Wesentlichen rohrförmigen Rohlings durch Rückwärtsfließpressen eines im Wesentlichen zylindrischen Metallstücks umfasst. Anschließend werden durch Kaltfließpressung mehrere Zahnradzähne an zumindest einem Abschnitt des im Wesentlichen rohrförmigen Rohlings ausgebildet, um das Zahnradelement zu bilden.

Claims (20)

  1. Endgeformtes Zahnradelement, das umfasst: einen Zahnradkörper mit einer im Wesentlichen zylindrischen äußeren Oberfläche mit mehreren daran ausgebildeten sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähnen; eine innere Oberfläche, die mit Bezug auf die im Wesentlichen zylindrische äußere Oberfläche im Wesentlichen koaxial angeordnet ist, wobei sich die innere Oberfläche über zumindest einen Abschnitt des Zahnradkörpers erstreckt; mehrere sich radial nach innen erstreckende Keilverzahnungen, die zumindest an einem Abschnitt der inneren Oberfläche ausgebildet sind; und wobei die mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne und/oder die mehreren sich radial nach innen erstreckenden Keilverzahnungen kaltfließgepresst sind, wodurch die Bearbeitungsschritte, die zur Erzeugung des endgeformten Zahnradelements benötigt werden, vermindert sind.
  2. Zahnradelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mehrere sich radial nach außen erstreckende Keilverzahnungen, die zumindest an einem Abschnitt der im Wesentlichen zylindrischen äußeren Oberfläche axial benachbart zu den mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähnen ausgebildet sind.
  3. Zahnradelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die sich nach außen erstreckenden Zähne spiralförmig sind und der Zahnradkörper aus Stahl gebildet ist und zur Verwendung als ein Antriebssonnenrad für ein automatisch schaltbares Fahrzeuggetriebe ausreichend konfiguriert ist.
  4. Zahnradelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradkörper mindestens ein Loch definiert, das dazu dient, ein Fluid zwischen der inneren Oberfläche und der im Wesentlichen zylindrischen äußeren Oberfläche zu übertragen.
  5. Zahnradelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zahnradkörper wärmebehandelt ist, so dass der Zahnradkörper eine Einsatzhärtetiefe aufweist und der Zahnradkörper eine Kernhärte zwischen 32 und 44 Rockwell C aufweist.
  6. Zahnradelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren sich radial nach außen erstreckenden Keilverzahnungen geräumt sind.
  7. Verfahren zum Ausbilden eines Zahnradelements, das umfasst, dass: durch Rückwärtsfließpressen eines im Wesentlichen zylindrischen Metallteiles ein im Wesentlichen rohrförmiger Rohling gebildet wird, wobei der im Wesentlichen rohrförmige Rohling eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist; und zur Ausbildung des Zahnradelements mehrere sich radial nach außen erstreckende Zahnradzähne zumindest an einem Abschnitt der äußeren Oberfläche durch Kaltfließpressung gebildet werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen rohrförmige Rohling vor dem Ausbilden der mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne geglüht wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere sich radial nach innen erstreckende Keilverzahnungen zumindest an einem Abschnitt der inneren Oberfläche durch eine Kaltfließpressung ausgebildet werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen zylindrische Metallstück vor dem Ausbilden des im Wesentlichen rohrförmigen Rohlings mit einem Schmiermittel beschichtet wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen rohrförmige Rohling vor dem Ausbilden der mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne mit einem Schmiermittel beschichtet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere sich radial nach außen erstreckende Keilverzahnungen zumindest an einem Abschnitt der äußeren Oberfläche ausgebildet werden.
  13. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Loch ausgebildet wird, das dazu dient, ein Fluid zwischen der inneren Oberfläche und der äußeren Oberfläche zu übertragen.
  14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Oberfläche vor dem Ausbilden der mehreren sich nach außen erstreckenden Keilverzahnungen konturiert wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des Zahnradelements wärmebehandelt wird.
  16. Verfahren zur Ausbildung eines Antriebssonnenradelements für ein automatisch schaltbares Fahrzeuggetriebe, wobei das Verfahren umfasst, dass durch Rückwärtsfließpressung eines im Wesentlichen zylindrischen Metallstückes ein im Wesentlichen rohrförmiger Rohling ausgebildet wird, wobei der im Wesentlichen rohrförmige Rohling eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist; der im Wesentlichen rohrförmige Rohling geglüht wird; durch Kaltfließpressung mehrere sich radial nach innen erstreckende Keilverzahnungen zumindest an einem Abschnitt der inneren Oberfläche ausgebildet werden; und mehrere sich radial nach außen erstreckende Zahnradzähne zumindest an einem Abschnitt der äußeren Oberfläche durch Kaltfließpressung ausgebildet werden, um das Antriebssonnenradelement auszubilden.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das im Wesentlichen zylindrische Metallstück mit einem auf Phosphat basierenden Überzug beschichtet wird, bevor der im Wesentlichen rohrförmige Rohling ausgebildet wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen rohrförmige Rohling mit einem auf Phosphat basierenden Überzug beschichtet wird, bevor die mehreren sich radial nach außen erstreckenden Zahnradzähne ausgebildet werden.
  19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere sich radial nach außen erstreckende Keilverzahnungen zumindest an einem Abschnitt der äußeren Oberfläche durch Räumen ausgeformt werden.
  20. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Abschnitt des Antriebssonnenradelements wärmebehandelt wird.
DE102007007552A 2006-02-17 2007-02-15 Verfahren zum Ausbilden eines Zahnradelements Expired - Fee Related DE102007007552B4 (de)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US77457406P 2006-02-17 2006-02-17
US60/774,574 2006-02-17
US11/619,339 2007-01-03
US11/619,339 US20070193030A1 (en) 2006-02-17 2007-01-03 Net formed gear member and method of manufacture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007007552A1 true DE102007007552A1 (de) 2007-08-30
DE102007007552B4 DE102007007552B4 (de) 2011-02-10

Family

ID=38320066

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007007552A Expired - Fee Related DE102007007552B4 (de) 2006-02-17 2007-02-15 Verfahren zum Ausbilden eines Zahnradelements

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20070193030A1 (de)
JP (1) JP2007216297A (de)
DE (1) DE102007007552B4 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008049634A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-01 Hirschvogel Umformtechnik Gmbh Bearbeitung von Werkstücken zur Verbesserung der Materialeigenschaften

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102284831A (zh) * 2010-06-18 2011-12-21 上海久丰汽车零件有限公司 助力转向器中小齿轮轴的冷挤压成型工艺
CN102284535A (zh) * 2010-06-18 2011-12-21 上海久丰汽车零件有限公司 电动助力转向器中输入轴的冷挤压成型工艺
KR101367051B1 (ko) * 2012-08-14 2014-02-28 한국생산기술연구원 냉간 압출을 이용한 헬리컬 기어의 제조 방법
CN103111813B (zh) * 2012-12-21 2015-10-28 上海秋乐实业有限公司 带齿传动件的齿加工工艺、转子轴加工方法及冷挤齿专用模具
CN103350346B (zh) * 2013-07-06 2016-06-08 江苏威鹰机械有限公司 取力器传动轴冷精锻塑性成型工艺
CN112191791A (zh) * 2020-10-19 2021-01-08 抚州申铃汽车配件有限责任公司 一种轴类零件花键锻造成型系统及成型工艺

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3028662A (en) * 1956-04-17 1962-04-10 Hupp Corp Method for forming and coating parts
US3285638A (en) * 1964-03-30 1966-11-15 Chrysler Corp Spline shaft
US3512235A (en) * 1968-01-02 1970-05-19 Colonial Broach & Machine Co Broach assembly
US3842646A (en) * 1973-04-20 1974-10-22 Gleason Works Process and apparatus for densifying powder metal compact to form a gear having a hub portion,and preferred powder metal compact shape for use therewith
US5295382A (en) * 1992-05-11 1994-03-22 Ford Motor Company Cold extrusion of externally toothed helical members
JP2583820B2 (ja) * 1993-05-28 1997-02-19 株式会社ゴーシュー 欠歯内歯歯車
JP3642531B2 (ja) * 1993-08-26 2005-04-27 日立ツール株式会社 サーフェースブローチ
JP2879187B2 (ja) * 1993-10-18 1999-04-05 大岡技研株式会社 多段歯車の鍛造方法及び装置
JP3638025B2 (ja) * 1993-12-28 2005-04-13 日立ツール株式会社 高硬度材加工用ブローチ工具
JP3517515B2 (ja) * 1996-04-23 2004-04-12 エヌケーケー条鋼株式会社 高強度、低熱処理変形歯車およびその製造方法
US5964331A (en) * 1996-12-02 1999-10-12 Means Industries, Inc. One-way overrunning clutch
IT1296137B1 (it) * 1997-11-12 1999-06-09 Iveco Fiat Cambio di velocita' per un autoveicolo provvisto di un gruppo epicicloidale di tipo perfezionato.
US6053023A (en) * 1998-07-02 2000-04-25 Flowform, Inc. Method of cold forging a workpiece having a non-circular opening
US6293164B1 (en) * 1999-06-30 2001-09-25 Trw Inc. Rack and pinion steering apparatus and method for manufacturing a helical pinion
JP2002004030A (ja) * 2000-06-20 2002-01-09 Sanyo Special Steel Co Ltd 浸炭焼入れ歪のバラツキの適否の判定方法
JP2002054696A (ja) * 2000-08-09 2002-02-20 Koyo Seiko Co Ltd 歯車及び電動式舵取装置
US6634979B1 (en) * 2000-10-31 2003-10-21 Michael John Quaife Gear system with adjustable resistance to differential action
JP2002282992A (ja) * 2001-03-28 2002-10-02 Aisin Seiki Co Ltd 歯車鍛造装置
JP2002307126A (ja) * 2001-04-10 2002-10-22 Komatsu Sanki Kk 歯形の成形方法
US6755239B2 (en) * 2001-06-11 2004-06-29 Santoku America, Inc. Centrifugal casting of titanium alloys with improved surface quality, structural integrity and mechanical properties in isotropic graphite molds under vacuum
US6743003B2 (en) * 2002-09-13 2004-06-01 Parker-Hannifin Corporation Hydraulic device with balanced rotor
SE525207C2 (sv) * 2003-05-28 2004-12-28 Volvo Lastvagnar Ab Anordning för smörjning av en kuggväxel
US7117598B2 (en) * 2003-10-21 2006-10-10 American Axle & Manufacturing, Inc. Net-shaped gear and manufacturing method for forming net-shaped gear employing insert and preform
US7195575B2 (en) * 2004-03-22 2007-03-27 General Motors Corporation Splined sun gear and method for compact electro-mechanical transmission
US7399247B2 (en) * 2004-03-22 2008-07-15 General Motors Corporation Sun gear bushing and sleeve and method for sealing in a hybrid electromechanical automatic transmission
WO2005124188A1 (ja) * 2004-06-22 2005-12-29 Nobuyoshi Sugitani 歯車機構、遊星歯車装置、および回転軸受装置並びに不思議遊星歯車減速装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008049634A1 (de) * 2008-09-30 2010-04-01 Hirschvogel Umformtechnik Gmbh Bearbeitung von Werkstücken zur Verbesserung der Materialeigenschaften

Also Published As

Publication number Publication date
US20070193030A1 (en) 2007-08-23
DE102007007552B4 (de) 2011-02-10
JP2007216297A (ja) 2007-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007007552B4 (de) Verfahren zum Ausbilden eines Zahnradelements
DE19754489B4 (de) Zahnkette
EP2221510B1 (de) Planetenrad mit einem eine axiale Nut aufweisenden Lagerbolzen
DE102005027050B4 (de) Kraftfahrzeugbauteil mit Verzahnung
DE102008026695A1 (de) Differentialgetriebeanordnung
DE4415033C1 (de) Verbindung zur harmonischen Übertragung von Drehmoment
DE602005004105T2 (de) Ritzel-Einheit in einer Achsvorrichtung
DE2818332A1 (de) Verfahren zur herstellung einer antriebswelle mit balligen aussenkeilzaehnen
WO2014005789A1 (de) Verfahren zur herstellung eines verbindungselements zur übertragung von drehbewegungen sowie dadurch hergestelltes verbindungselement
DE3409541A1 (de) Hohlwelle zur uebertragung von drehmomenten
DE112011102254B4 (de) Pulvergeschmiedetes Differentialgetriebe
DE112016005662T5 (de) Lagerwelle und Lager
DE102011087444A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Lagerbauteiles, Lagerbauteil sowie Pendelrollenlager
DE112007003622T5 (de) Pulvermetallzahnrad mit variierender Einsatzhärte und Verfahren dafür
DE102006044890A1 (de) Kompakter Öltransferkrümmer
DE102011083604A1 (de) Gehäuse für ein Stirnraddifferenzial und Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses für ein Stirnraddifferenzial
WO1986000674A1 (en) Hollow shaft
WO2008074560A2 (de) Verfahren zur herstellung eines synchronringes einer synchronisiereinrichtung
DE102009026192B3 (de) Verfahren zum Herstellen eines Synchronringes
DE10317506C5 (de) Verfahren zum Herstellen eines hohlen Werkstücks und nach dem Verfahren hergestelltes hohles Werkstück
DE102017219546B4 (de) Zahnradanordnung
DE102016118156A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Sinterzahnrades
DE10305074B4 (de) Getriebewelle sowie Verfahren zur Herstellung einer Getriebewelle
DE102007015222B4 (de) Bearbeitung von Werkstücken zur Verbesserung der Materialeigenschaften
DE102007012767A1 (de) Wellgetriebe

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT AUFGEHOBEN

8180 Miscellaneous part 1

Free format text: PFANDRECHT

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC , ( N. D. , US

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC (N. D. GES, US

Free format text: FORMER OWNER: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, US

Effective date: 20110323

Owner name: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS LLC (N. D. GES, US

Free format text: FORMER OWNER: GM GLOBAL TECHNOLOGY OPERATIONS, INC., DETROIT, MICH., US

Effective date: 20110323

R020 Patent grant now final

Effective date: 20110619

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130903