DE102011122144A1

DE102011122144A1 - Device for non-cutting-axially transforming internal gears to e.g. sleeve shaft in power train of vehicle for moment transmission, has teeth whose width is partially reduced by first profile, where teeth are manufactured by second profile

Info

Publication number: DE102011122144A1
Application number: DE102011122144A
Authority: DE
Inventors: Sönke Rüsch; Martin Jablonski; Elmar Pischel; Jens Schwörer
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: DE102011122144B4; CN103170574B; CN103170574A

Abstract

The device has a spine part (3) including a first shaping, gearing profile (4) and second shaping gearing profile (5) that is provided at a distance form the first gearing profile. The second gearing profile includes lateral edges with a tapering spacer, and lateral tooth flanks are transformed to a workpiece (1) i.e. sleeve shaft, and formed by the first gearing profile. Width of teeth of the workpiece is partially reduced by the second gearing profile, where the teeth of the workpiece are manufactured by the first gearing profile. An independent claim is also included for a method for non-cutting-axially transforming internal gears to a workpiece.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen, insbesondere axial umformenden Ausbildung einer Innenverzahnung an einem Werkstück, insbesondere an einer Hohlwelle, mit einem Dorn, wobei der Dorn ein formgebendes, erstes Verzahnungsprofil aufweist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur spanlosen Ausbildung einer Innenverzahnung an einem Werkstück mittels einer Relativbewegung zwischen dem umzuformenden Werkstück und einem ein formgebendes erstes Verzahnungsprofil aufweisendem Dorn, wobei eine insbesondere axiale Verlagerung des Werkstückes und/oder des Dornes erfolgt, und wobei die Realisierung der Innenverzahnung durch Verformung eines Innenwandbereiches des Werkstückes erfolgt, insbesondere mit Hilfe der zuvor genannten Vorrichtung.The invention relates to a device for non-cutting, in particular axially deforming formation of an internal toothing on a workpiece, in particular on a hollow shaft, with a mandrel, wherein the mandrel has a shaping, first tooth profile. Furthermore, the invention relates to a method for the non-cutting formation of internal teeth on a workpiece by means of a relative movement between the workpiece to be formed and a mandrel having a shaping first Verzahnungsprofil having a particular axial displacement of the workpiece and / or the mandrel takes place, and wherein the realization of the internal toothing by deformation of an inner wall region of the workpiece, in particular by means of the aforementioned device.

Im Stand der Technik sind unterschiedliche Vorrichtungen und/oder Verfahren zur spanlosen Herstellung eines Profils, insbesondere einer Verzahnung bekannt. An Werkstücken, beispielsweise an Wellen vorgesehene Verzahnungen dienen beispielsweise in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges zur Momentenübertragung, wobei eine derartige Welle mit einer Außenverzahnung in eine Hohlwelle mit einer entsprechenden Innenverzahnung zur Herstellung eines Teil-Triebstranges einsteckbar ist. Bei derartigen Wellen handelt es sich um in großen Stückzahlen gefertigte Bauteile, wobei die Außenverzahnung einer ersten Welle in die Innenverzahnung einer zweiten Welle eingreift bzw. eingesteckt werden kann, um die Momentenübertragung zwischen den beteiligten Wellen zu realisieren. Das Einführen der Wellen ineinander, hier beispielsweise einer Vollwelle in eine Hohlwelle ist ein zeitaufwendiger Arbeitsschritt, da die Welle mit der Außenverzahnung exakt fluchtend zur Innenverzahnung der Hohlwelle ausgerichtet werden muss, da anderenfalls ein Fügen der beiden Verzahnungen nicht möglich ist. Kommt es daher beim Fügen zu einem Drehwinkelversatz der Außenverzahnung der ersten Welle zur Innenverzahnung der zweiten Welle, ist das Fügen nicht ohne weiteres möglich und eines der beiden Bauteile muss solange gedreht werden, bis der Drehwinkelversatz auf weitgehend Null verringert worden ist, damit ein Fügen möglich ist.In the prior art, different devices and / or methods for non-cutting production of a profile, in particular a toothing are known. To workpieces, for example provided on shafts gears are used for example in a drive train of a vehicle for torque transmission, wherein such a shaft with an outer toothing in a hollow shaft with a corresponding internal toothing for producing a partial drive train can be inserted. Such shafts are manufactured in large numbers components, wherein the outer teeth of a first shaft engages or can be inserted into the internal toothing of a second shaft in order to realize the torque transmission between the waves involved. Introducing the shafts into each other, here, for example, a solid shaft in a hollow shaft is a time-consuming step, since the shaft must be aligned with the external teeth exactly in alignment with the internal teeth of the hollow shaft, otherwise a joining of the two gears is not possible. If, therefore, occurs during joining to a rotational angle offset of the external teeth of the first shaft to the internal teeth of the second shaft, the joining is not readily possible and one of the two components must be rotated until the angular displacement has been reduced to substantially zero, so that joining possible is.

Eine Verringerung der Zahnbreite über die ganze Länge des Zahnes eines der beiden Bauteile zur Erhöhung des Spiels beim Fügen stellt keine zufriedenstellende Lösung dar, da dies bei auftretenden Wechsellasten zur Geräuschbildung und zudem zu einem erheblichen Verschleißproblem führen würde. So kann beispielsweise ein einfacheres Fügen der beiden Bauteile dadurch erreicht werden, dass zumindest an einem der beiden Bauteile die Zahnbreite am Einführbereich der Zähne in die Gegenverzahnung verringert wird, die jeweiligen Zähne hier also am Einführbereich „spitz zulaufend” ausgebildet werden, d. h. zwischen den Zahnflanken eines jeweiligen Zahnes der Verzahnung zumindest im Einführbereich dann ein entsprechender Winkel ausgebildet wird. Um nun eine Innenverzahnung an einem Werkstück herzustellen, sind im Stand der Technik unterschiedliche Vorrichtungen und/oder Verfahren bekannt:
So beschreibt die DE 10 2009 045 137 A1 eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren, wobei die Stirnfläche der Innenverzahnung eines Werkstückes spanend mit einem Kegelfräser bearbeitet wird, wobei die Rotationsachse des Kegelfräsers parallel zur Längsachse der Verzahnung angeordnet ist und der Kegelfräser dann auf einer Kreisbahn auf einem bestimmten Umfangswinkel bis zum Erreichen der anfänglichen Umfangsposition geführt wird.A reduction in the tooth width over the entire length of the tooth of one of the two components to increase the clearance when joining is not a satisfactory solution, as this would lead to noise occurring when changing loads and also to a significant wear problem. Thus, for example, a simpler joining of the two components can be achieved by reducing the tooth width at the insertion region of the teeth into the counter-toothing on at least one of the two components, ie, forming the respective teeth "tapering" at the insertion region, ie between the tooth flanks a respective tooth of the toothing at least in the insertion then a corresponding angle is formed. In order to produce internal toothing on a workpiece, different devices and / or methods are known in the prior art:
That's how it describes DE 10 2009 045 137 A1 a device or a method, wherein the end face of the internal toothing of a workpiece is machined with a bevel cutter, wherein the axis of rotation of the bevel cutter is arranged parallel to the longitudinal axis of the toothing and the bevel cutter then on a circular path at a certain circumferential angle until reaching the initial circumferential position to be led.

So beschreibt die DE 197 50 184 A1 eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren, mit dessen Hilfe Innenprofile in rotationssymmetrischen Hohlformen durch plastisches Kaltumformen des Materials realisiert werden. Das Umformwerkzeug weist unterschiedliche Komponenten, unter anderem einen Profildorn auf, wobei die plastische Umformung in der Hohlform nur in dem Bereich zwischen Profildorn, einem Arbeitskegel und einem zylindrischen Bund realisiert wird.That's how it describes DE 197 50 184 A1 a device or a method by means of which internal profiles are realized in rotationally symmetrical hollow shapes by plastic cold forming of the material. The forming tool has different components, including a profile mandrel, wherein the plastic deformation in the mold is realized only in the area between profile mandrel, a working cone and a cylindrical collar.

So zeigen die DE 10 2007 018 184 A1 bzw. die EP 1 005 932 A1 komplexere Vorrichtungen und/oder Verfahren zur Herstellung eines Innenprofils, insbesondere einer Innenverzahnung an einem Hohlzylinder, wobei grundsätzlich entweder durch ein in NC-gesteuertes Rundkneten die Innenverzahnung des Werkstücks hergestellt wird bzw. mehrere Arbeitsschritte für den Umformvorgang notwendig sind. Eine komplexere Vorrichtung bzw. ein komplexes Verfahren zur Herstellung eines Innenprofiles zeigt beispielsweise auch die DE 100 54 399 A1 .So show the DE 10 2007 018 184 A1 or the EP 1 005 932 A1 More complex devices and / or methods for producing an inner profile, in particular an internal toothing on a hollow cylinder, wherein in principle either by an NC-controlled rotary swaging the internal toothing of the workpiece is produced or several steps are necessary for the forming process. A more complex device or a complex process for producing an inner profile, for example, also shows the DE 100 54 399 A1 ,

Ausgehend vom bereits bekannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren derart auszugestalten und weiterzubilden, so dass die aufwendige Bearbeitung einer bereits fertig gestellten Verzahnung durch ein separates weiteres Werkzeug zur Ausbildung von „spitz zulaufenden” Zähnen vermieden ist, insbesondere die damit verbundenen Kosten verringert sind.Based on the already known prior art, the invention is therefore the object of a device or a method in such a way and further, so that the complex processing of an already completed teeth avoided by a separate additional tool for the formation of "tapered" teeth is, in particular, the associated costs are reduced.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist nun – für die Vorrichtung – dadurch gelöst, dass der Dorn ein, im Abstand zum formgebenden ersten Verzahnungsprofil vorgesehenes formgebendes zweites Verzahnungsprofil aufweist, wobei das zweite Verzahnungsprofil seitliche Flanken mit sich verjüngendem Abstand aufweist, und wobei die am Werkstück durch das erste Verzahnungsprofil ausgebildeten seitlichen Zahnflanken umformbar sind, nämlich mit Hilfe des zweiten Verzahnungsprofiles die Breite der durch das erste Verzahnungsprofil hergestellten Zähne des Werkstückes zumindest teilweise verringerbar ist.The above-indicated object is now - for the device - achieved in that the mandrel has a, provided at a distance from the shaping first tooth profile shaping second tooth profile, wherein the second tooth profile has lateral edges with tapered distance, and wherein the workpiece through the first tooth profile formed lateral tooth flanks are deformable, namely with the aid of second toothing profiles, the width of the teeth produced by the first tooth profile of the workpiece is at least partially reduced.

Weiterhin ist die zuvor aufgezeigte Aufgabe – für das Verfahren – nunmehr durch folgende Schritte gelöst:

a) Verlagerung und/oder Bewegung des Werkstücks und/oder des Dorns derart, dass seitliche Zahnflanken der durch das erste Verzahnungsprofil hergestellten Verzahnung des Werkstückes in sich verjüngende Zwischenräume von Flanken eines im Abstand zum ersten Verzahnungsprofil vorgesehenen zweiten Verzahnungsprofils gelangen,
b) Verlagerung und/oder Bewegung des Werkstücks und/oder des Dorns derart, dass die in den sich verjüngenden Zwischenräumen befindenden Zahnflanken des Werkstücks – relativ zum zweiten Verzahnungsprofil – um eine vorbestimmte Wegstrecke bewegt werden, um eine zumindest teilweise seitlich sich verjüngende Umformung der Zahnflanken des Werkstückes zu realisieren, und
c) Herausbewegen des Dorns aus dem Werkstück mit der im Wesentlichen fertig umgeformten Innenverzahnung.

Furthermore, the object indicated above - for the method - is now solved by the following steps:

a) displacement and / or movement of the workpiece and / or of the mandrel in such a way that lateral tooth flanks of the teeth produced by the first tooth profile of the workpiece taper into interspaces of flanks of a second tooth profile provided at a distance from the first tooth profile,
b) displacement and / or movement of the workpiece and / or of the mandrel in such a way that the tooth flanks of the workpiece located in the tapered interspaces are moved by a predetermined distance relative to the second tooth profile, in order to form at least partially laterally tapered tooth flanks to realize the workpiece, and
c) moving the mandrel out of the workpiece with the essentially finished internal toothing.

Der Erfindung liegt zunächst das Prinzip zugrunde, dass ein Dorn vorgesehen ist, der einerseits ein formgebendes erstes Verzahnungsprofil und andererseits zusätzlich noch ein formgebendes zweites Verzahnungsprofil aufweist. Hierbei sind die beiden Verzahnungsprofile so an dem Dorn angeordnet bzw. ausgebildet, dass in Vorschubrichtung des Dorns beispielsweise wenn der Dorn in das Werkstück, insbesondere in eine Hohlwelle hinein bewegt wird, zunächst das erste Verzahnungsprofil des Dorns eine Verzahnung an der Innenwandung der Hohlwelle herstellt und dass dann bei der Bewegung des Dorns in die gleiche Richtung um eine weitere bestimmte Wegstrecke durch das zweite Verzahnungsprofil dann die bereits durch das erste Verzahnungsprofil hergestellten Zähne der – bereits teilweise hergestellten – Innenverzahnung nun mit Hilfe des zweiten Verzahnungsprofiles des Dorns dann zumindest teilweise verjüngt umgeformt werden, insbesondere „spitz zulaufend” umgeformt werden. Hierzu ist das erste Verzahnungsprofil zu dem zweiten Verzahnungsprofil in einem bestimmten Abstand angeordnet, wobei der Dorn um eine bestimmte Wegstrecke in das Werkstück, hier in die Hohlwelle hineinbewegt wird, um die Innenverzahnung mit den im Einführbereich dann „spitz zulaufenden” Zähnen zu realisieren.The invention is based initially on the principle that a mandrel is provided, which on the one hand has a shaping first tooth profile and on the other hand additionally a shaping second tooth profile. Here, the two tooth profiles are arranged or formed on the mandrel that in the feed direction of the mandrel, for example, when the mandrel is moved into the workpiece, in particular in a hollow shaft, first the first tooth profile of the mandrel produces a toothing on the inner wall of the hollow shaft and that then during the movement of the mandrel in the same direction to a certain distance by the second tooth profile then already produced by the first tooth profile teeth - already partially produced - internal teeth are then at least partially tapered with the help of the second tooth profile of the mandrel , in particular "tapered" to be transformed. For this purpose, the first tooth profile is arranged to the second tooth profile at a certain distance, wherein the mandrel is moved by a certain distance in the workpiece, here in the hollow shaft in order to realize the internal toothing with the teeth "tapered" in the insertion.

Durch die Relativbewegung des Werkstücks zum Dorn, insbesondere durch die Vorschubrichtung des Dorns in Richtung auf das Werkstück, kommt dann das zweite Verzahnungsprofil in Kontakt mit den bereits durch das erste Verzahnungsprofil hergestellten Zähnen an der Innenwandung des Werkstücks, d. h. das erste Verzahnungsprofil wird daher zunächst als erstes in die Hohlwelle und das zweite Verzahnungsprofil als zweites, dem ersten Verzahnungsprofil folgend in die Hohlwelle eingeführt.By the relative movement of the workpiece to the mandrel, in particular by the feed direction of the mandrel in the direction of the workpiece, then comes the second tooth profile in contact with the teeth already produced by the first tooth profile on the inner wall of the workpiece, d. H. The first tooth profile is therefore introduced first as the first in the hollow shaft and the second tooth profile as the second, following the first tooth profile in the hollow shaft.

Auf diese Weise werden vorzugsweise in einem Arbeitsgang und in einem Arbeitsschritt, insbesondere nur durch eine Vorschubbewegung die Zahnflanken der Zähne des Werkstückes als spitz zulaufend plastisch umgeformt, ohne dass hier dann eine weitere Bearbeitung der so hergestellten Innenverzahnung des Werkstücks über eine weitere zusätzliche spanende oder spanlose Formgebung notwendig ist. Somit kann die Innenverzahnung und die seitliche Verjüngung der Zahnflanken der Innenverzahnung mittels nur einer Axialverlagerung (ein Hub) hergestellt werden. Dies erspart Arbeitsaufwand und Kosten, d. h. die eingangs genannten Nachteile sind vermieden und entsprechende Vorteile erzielt.In this way, the tooth flanks of the teeth of the workpiece are preferably plastically deformed as tapering in one operation and in one step, in particular only by a feed movement, without here then further processing of the thus produced internal toothing of the workpiece over another additional cutting or non-cutting Shaping is necessary. Thus, the internal toothing and the lateral taper of the tooth flanks of the internal toothing can be produced by means of only one axial displacement (one stroke). This saves labor and costs, d. H. The disadvantages mentioned above are avoided and achieved corresponding advantages.

In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass die seitlichen Flanken des zweiten Verzahnungsprofils als seitliche, sich zu einander verjüngende Flanken von entsprechenden benachbarten Formgebungszähnen ausgebildet sind, insbesondere die Formgebungszähne, die in radialer Umfangsrichtung am Dorn vorgesehen sind – in Axialrichtung gesehen – dann einen sich verjüngenden Abstand zueinander aufweisen.In a further development of the device is provided that the lateral flanks of the second tooth profile are formed as lateral, mutually tapering flanks of corresponding adjacent shaping teeth, in particular the shaping teeth, which are provided in the radial circumferential direction on the mandrel - seen in the axial direction - then a have tapered distance from each other.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann daher ein entsprechend ausgebildetes Werkstück mit einer Innenverzahnung, insbesondere eine eine Innenverzahnung aufweisende Hohlwelle auf sehr einfache Art und Weise in einem Arbeitsgang hergestellt werden. Eine derartige Innenverzahnung weist dann einen Einführbereich mit „spitz zulaufenden Zähnen” auf, so dass die oben beschriebenen Probleme beim Fügen entsprechender Wellen auch bei einem vorhandenen Drehwinkelversatz dann nicht mehr gegeben sind.With the device according to the invention or with the method according to the invention, therefore, a correspondingly formed workpiece with an internal toothing, in particular a hollow shaft having an internal toothing, can be produced in a very simple manner in a single operation. Such an internal toothing then has an insertion region with "pointed teeth", so that the above-described problems in joining corresponding waves are no longer given even with an existing rotational angle offset.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 bzw. dem Patentanspruch 9 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden werden nun bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bzw. das grundlegende Prinzip der Erfindung anhand der nachfolgenden Beschreibung und der dazugehörigen Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:There are now a variety of ways to design the device of the invention or the inventive method in an advantageous manner and further. For this purpose, reference may first be made to the claims subordinate to claim 1 or claim 9 claims. In the following, preferred embodiments of the invention and the basic principle of the invention will now be explained in more detail with reference to the following description and the accompanying drawings. In the drawing shows:

1 in schematischer Darstellung teilweise die Komponenten einer Vorrichtung, nämlich den Dorn und hier als Werkstück, die Hohlwelle von der Seite, ohne die Darstellung entsprechender Einspann- und/oder Vorschubkomponenten der Vorrichtung, wobei der Dorn kurz vor dem Eintauchen in die Hohlwelle dargestellt ist, 1 in a schematic representation partially the components of a device, namely the mandrel and here as a workpiece, the hollow shaft from the side, without the representation of corresponding Clamping and / or feed components of the device, wherein the mandrel is shown shortly before immersion in the hollow shaft,

2 eine ähnliche schematische Darstellung zu 1, wobei allerdings der Dorn um eine definierte Wegstrecke in die Hohlwelle eingetaucht ist, von der Seite, mit einem teilweise zusätzlich ausgeschnittenen Bereich des Dorns, 2 a similar schematic representation to 1 However, with the mandrel immersed by a defined distance in the hollow shaft, from the side, with a partially additionally cut out portion of the mandrel,

3 in schematischer Darstellung den Dorn aus den 1 und 2 von der Seite ohne eine Einspannung und/oder Vorschubelemente. 3 in a schematic representation of the thorn from the 1 and 2 from the side without a clamping and / or feed elements.

Die 1 bis 3 zeigen – zumindest teilweise die wesentlichen Komponenten einer hier nicht im Einzelnen dargestellten Vorrichtung zur spanlosen axial umformenden Ausbildung einer Innenverzahnung 2 an einem Werkstück 1. Das Werkstück 1 ist hier insbesondere bei den hier gezeigten Ausführungsbeispielen als Hohlwelle 1a mit einer Öffnung 1b ausgebildet.The 1 to 3 show - at least partially the essential components of a device not shown here in detail for the non-cutting axially forming an internal toothing 2 on a workpiece 1 , The workpiece 1 is here in particular in the embodiments shown here as a hollow shaft 1a with an opening 1b educated.

Gut ersichtlich in den 1 bis 3 ist auch ein Dorn 3 mit dessen Hilfe die Innenverzahnung 2 an dem Werkstück 1 bzw. an der Hohlwelle 1a hergestellt wird. Hierzu weist der Dorn 3 zunächst ein formgebendes, erstes Verzahnungsprofil 4 mit Ausnehmungen 4a und Zähnen 4b auf.Well visible in the 1 to 3 is also a thorn 3 with its help, the internal teeth 2 on the workpiece 1 or on the hollow shaft 1a will be produced. For this purpose, the thorn 3 First, a shaping, first tooth profile 4 with recesses 4a and teeth 4b on.

Wie die 1 bis 3 weiterhin deutlich machen wird dann mit Hilfe der hier nicht im einzelnen dargestellten Komponenten der Vorrichtung bzw. bei Durchführung des entsprechenden Verfahrens zur Ausbildung der Innenverzahnung 2 an dem Werkstück 1 eine Relativbewegung zwischen dem umzuformenden Werkstück 1 und dem Dorn 3 realisiert. Dies bedeutet, dass insbesondere eine axiale Verlagerung des Werkstückes 1 und/oder des Dornes 3 realisiert wird, wobei die Innenverzahnung 2 durch Verformung eines Innenwandbereiches des Werkstückes 1, insbesondere durch plastisches Umformen bzw. Kaltumformen realisiert wird.As the 1 to 3 will continue to make clear then with the help of not shown here in detail components of the device or when carrying out the corresponding method for forming the internal teeth 2 on the workpiece 1 a relative movement between the workpiece to be formed 1 and the thorn 3 realized. This means that in particular an axial displacement of the workpiece 1 and / or the thorn 3 is realized, wherein the internal toothing 2 by deformation of an inner wall region of the workpiece 1 , Is realized in particular by plastic forming or cold forming.

Die eingangs genannten Nachteile sind nun – bei der Vorrichtung – zunächst dadurch vermieden, dass der Dorn 3 ein im Abstand zum formgebenden ersten Verzahnungsprofil 4 vorgesehenes, – zusätzliches – formgebendes zweites Verzahnungsprofil 5 aufweist, wobei das zweite Verzahnungsprofil 5 seitliche Flanken 6 bzw. 7 mit sich verjüngendem Abstand aufweist, und wobei die am Werkstück 1 durch das erste Verzahnungsprofil 4 ausgebildeten seitlichen Zahnflanken der Zähne des Werkstücks 1 umformbar sind, nämlich mit Hilfe des zweiten Verzahnungsprofils 5 die Breite der durch das erste Verzahnungsprofil 4 hergestellten Zähne zumindest teilweise verringerbar ist.The disadvantages mentioned above are now - in the device - initially avoided by the mandrel 3 at a distance to the shaping first tooth profile 4 provided, - additional - shaping second tooth profile 5 having, wherein the second tooth profile 5 lateral flanks 6 respectively. 7 having a tapered distance, and wherein the workpiece 1 through the first gear profile 4 formed lateral tooth flanks of the teeth of the workpiece 1 are deformable, namely with the aid of the second tooth profile 5 the width of the first tooth profile 4 produced teeth is at least partially reduced.

Die Teile der in den 1 und 2 dargestellten Vorrichtung, insbesondere der eingespannte und/oder entsprechend angeordnete Dorn 3 bzw. das eingespannte Werkstück 1 wird bzw. werden nun entsprechend bewegt bzw. das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet nun insbesondere mit folgenden Schritten:
Es erfolgt zunächst eine Verlagerung und/oder Bewegung des Werkstückes 1 und des Dorns 3 relativ zueinander derart, dass – wie dies aus dem Zusammenhang der 1 und 2 ersichtlich ist – der Dorn 3 in die Öffnung 1b der Hohlwelle 1a mit seinem Anfangsbereich eintaucht. Es erfolgt also eine Relativbewegung zwischen dem Werkstück 1 und dem Dorn 3. Hierbei entstehen bzw. werden durch das erste Verzahnungsprofil 4 des Dornes 3 Zähne im Bereich der Innenwandung des Werkstücks 1 hergestellt, nämlich durch das Kaltumformverfahren und durch die Verschiebung des Dornes 3 in das Werkstück 1. Auch eine umgekehrte Verschiebebewegung also des Werkstückes 1 zu dem Dorn 3 ist denkbar bzw. auch eine Bewegung/Verschiebung des Werkstücks 1 und des Dorns 3 aufeinander zu, dies ist abhängig vom jeweiligen Anwendungsfall.The parts of the in the 1 and 2 illustrated device, in particular the clamped and / or appropriately arranged mandrel 3 or the clamped workpiece 1 is or will now be moved accordingly or the inventive method now works in particular with the following steps:
There is first a displacement and / or movement of the workpiece 1 and the thorn 3 relative to each other such that - as is clear from the context of 1 and 2 it can be seen - the thorn 3 in the opening 1b the hollow shaft 1a dips with its beginning area. So there is a relative movement between the workpiece 1 and the thorn 3 , This is caused by the first tooth profile 4 of the thorn 3 Teeth in the area of the inner wall of the workpiece 1 manufactured, namely by the cold forming process and by the displacement of the mandrel 3 into the workpiece 1 , Also a reverse sliding movement so the workpiece 1 to the thorn 3 is conceivable or even a movement / displacement of the workpiece 1 and the thorn 3 towards each other, this depends on the particular application.

Bei einer weiteren Verlagerung und/oder Bewegung des Werkstückes 1 und/oder des Dornes 3 kommen dann die seitlichen Zahnflanken der durch das erste Verzahnungsprofil 4 ausgebildeten Zähne des Werkstücks 1 in Eingriff bzw. in Kontakt mit dem zweiten Verzahnungsprofil 5 des Dornes 3. Das zweite Verzahnungsprofil 5 des Dornes 3 weist zumindest seitliche Flanken 6, 7 auf, wobei die Zwischenräume dieser seitlichen Flanken 6, 7 sich zueinander – vom ersten Verzahnungsprofil 4 in Richtung auf das zweite Verzahnungsprofil 5 betrachtet – verjüngen, also vom zweiten Verzahnungsprofil 5 in Richtung auf das erste Verzahnungsprofil 4 betrachtet, sich erweitern. In diese sich verjüngenden Zwischenräume dieser Flanken 6, 7 gelangen demnach der Anfangsbereich (der spätere Einführbereich) der durch das erste Verzahnungsprofil 4 bereits hergestellten Zähne des Werkstückes 1.In a further displacement and / or movement of the workpiece 1 and / or the thorn 3 then come the lateral tooth flanks of the first tooth profile 4 trained teeth of the workpiece 1 in engagement or in contact with the second tooth profile 5 of the thorn 3 , The second tooth profile 5 of the thorn 3 has at least lateral flanks 6 . 7 on, with the spaces between these lateral flanks 6 . 7 to each other - from the first tooth profile 4 towards the second tooth profile 5 considered - rejuvenate, so from the second tooth profile 5 towards the first gear profile 4 considered, expand. In these tapering spaces of these flanks 6 . 7 Accordingly, the initial range (the later insertion) of the first tooth profile 4 already made teeth of the workpiece 1 ,

Es erfolgt dann eine Verlagerung und/oder Bewegung des Werkstücks 1 und/oder des Dorns 3 derart, dass die in den sich verjüngenden Zwischenräumen befindenden Zahnflanken der Zähne des Werkstücks 1 – relativ zum zweiten Verzahnungsprofil 5 – um eine vorbestimmte Wegstrecke bewegt werden, um eine zumindest teilweise seitlich sich verjüngende Umformung der Zahnflanken der Zähne des Werkstücks 1 zu realisieren. Hierbei wird die Breite der Zähne des Werkstückes 1 zumindest teilweise verringert, so dass hierdurch der Einführbereich mit den „spitz zulaufenden” Zähnen hergestellt ist. Ist dies geschehen wird anschließend der Dorn 3 aus dem Werkstück 1 herausbewegt, wobei eine im wesentlich fertig umgeformte Innenverzahnung 2 dann hergestellt bzw. erzeugt worden ist. Diese Innenverzahnung 2 weist dann im Bereich der Öffnung 1b der Hohlwelle 1a vzw. entsprechend spitz zulaufend geformte Zähne auf.There then takes place a displacement and / or movement of the workpiece 1 and / or the spine 3 such that the tooth flanks located in the tapered interspaces of the teeth of the workpiece 1 - relative to the second tooth profile 5 - To be moved by a predetermined distance to an at least partially laterally tapered deformation of the tooth flanks of the teeth of the workpiece 1 to realize. This is the width of the teeth of the workpiece 1 at least partially reduced, so that thereby the insertion area is made with the "tapered" teeth. If this is done then the thorn will be 3 from the workpiece 1 moved out, with a substantially finished reshaped internal teeth 2 then manufactured or produced. These internal gearing 2 then points in the area of the opening 1b the hollow shaft 1a vzw. correspondingly tapering shaped teeth on.

Die Innenverzahnung 2 kann also in einem Arbeitsgang bzw. in einem Arbeitsschritt ohne großen Aufwand und Kosten hergestellt werden, wobei eine Innenverzahnung 2 erzeugt worden ist, mit deren Hilfe die Hohlwelle 1a sehr leicht mit einer eine korrespondierende Außenerzahnung aufweisenden Welle verbunden werden kann, auch wenn die dann zu verbindenden Wellen zueinander einen Drehwinkelversatz beim Fügen aufweisen sollten.The internal toothing 2 can therefore be produced in a single operation or in one step without much effort and expense, with an internal toothing 2 has been generated, with the help of which the hollow shaft 1a can be very easily connected to a corresponding outer toothing having shaft, even if the waves to be joined then should have a rotational angle offset to each other during joining.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das zweite Verzahnungsprofil 5 einen sich in Richtung auf das erste Verzahnungsprofil 4 hin erstreckenden Einlaufbereich mit Formgebungszähnen 5a auf, wobei benachbarte Formgebungszähne 5a jeweils die seitlichen, sich verjüngenden Flanken 6, 7 aufweisen bzw. bilden, mit deren Hilfe die durch das erste Verzahnungsprofil 4 hergstellten Zähne des Werkstücks 1 umformbar sind bzw. deren Einführbereich realisiert werden kann, wie oben beschrieben. Zwischen den Formgebungszähnen 5a sind Ausnehmungen 5b vorgesehen.In an advantageous embodiment, the second tooth profile 5 towards the first gear profile 4 towards the inlet region with shaping teeth 5a on, with adjacent shaping teeth 5a each the lateral, tapered flanks 6 . 7 have or form, with the help of which by the first tooth profile 4 made teeth of the workpiece 1 are deformable or their insertion can be realized, as described above. Between the forming teeth 5a are recesses 5b intended.

Um die Innenverzahnung 2 mit entsprechend spitz zu laufenden Zähnen herzustellen, ist das zweite Verzahnungsprofil 5 zum ersten Verzahnungsprofil 4, insbesondere derart fluchtend ausgerichtet, so dass die durch das erste Verzahnungsprofil 4 hergestellten Zähne des Werkstückes 1 in den Einlaufbereich zwischen die Formgebungszähne 5a gelangen können, wenn die relative Verschiebung zwischen dem Werkstück 1 und dem Dorn 3 stattfindet.To the internal toothing 2 with correspondingly pointed teeth to make, is the second tooth profile 5 to the first gear profile 4 , In particular aligned so aligned, so that by the first tooth profile 4 prepared teeth of the workpiece 1 into the inlet area between the forming teeth 5a can get when the relative displacement between the workpiece 1 and the thorn 3 takes place.

Bei der Betrachtung der 1 und 2 ist nun denkbar bzw. vorstellbar, dass bei einer entsprechenden Vorrichtung der Dorn 3 fest eingespannt oder angeordnet und das Werkstück 1 zwar auch fest eingespannt, aber bewegbar ist, also das Werkstück 1 auf den Dorn zubewegt wird. Alternativ kann das Werkstück 1 fest eingespannt und der Dorn 3 bewegbar sein, also sich der Dorn 3 auf das Werkstück 1 zu bewegen. Weiterhin ist denkbar, dass beide Komponenten also sowohl das Werkstück 1 als auch der Dorn 3 jeweils fest eingespannt bzw. angeordnet sind, beide aber aufeinander zubewegbar sind. Dies ist abhängig von der jeweiligen spezifischen Ausbildung der Vorrichtung und der hier zur Verfügung stehenden Einspannkomponenten und/oder der zu realisierenden Bewegungsmotorik, also der Vorschubvorrichtungen bzw. Vorschubkomponenten.When considering the 1 and 2 is now conceivable or conceivable that in a corresponding device of the mandrel 3 firmly clamped or arranged and the workpiece 1 Although firmly clamped, but is movable, so the workpiece 1 is moved to the thorn. Alternatively, the workpiece 1 firmly clamped and the thorn 3 be movable, so the spine 3 on the workpiece 1 to move. Furthermore, it is conceivable that both components so both the workpiece 1 as well as the thorn 3 each firmly clamped or arranged, but both are mutually zubewegbar. This depends on the respective specific design of the device and the clamping components available here and / or the motion motor system to be implemented, that is to say the feed devices or feed components.

Wie die 3 deutlich zeigt, ist zwischen dem ersten und zweiten Verzahnungsprofil 4 und 5 des Dorns 3 ein Bereich mit verringertem Durchmesser vorgesehen. Weiterhin weist der Dorn 3 Bohrungen 8 bzw. Austrittsöffnungen 9 zum Durchtritt bzw. zum Transport von Schmierstoffen auf. Hierbei sind die Bohrungen 8 zum Transport des Schmierstoffes und/oder die Austrittsöffnungen 9 für den Auslass des Schmierstoffes, insbesondere in radialer Richtung ausgebildet. Entscheidend ist, dass mit Hilfe der entsprechenden Bohrungen 8 und/oder Austrittsöffnungen 9 Schmierstoff in den Bereich zwischen der Innenwandung des Werkstücks 1 und dem Außenbereich des Dorns 3 einbringbar ist, wenn der Dorn 3 hier in das Werkstück 1, also in die Öffnung 1b der Hohlwelle 1a eintaucht.As the 3 clearly shows is between the first and second tooth profile 4 and 5 of the thorn 3 an area of reduced diameter is provided. Furthermore, the spike 3 drilling 8th or outlet openings 9 for the passage or transport of lubricants. Here are the holes 8th for transporting the lubricant and / or the outlet openings 9 for the outlet of the lubricant, in particular in the radial direction. It is crucial that with the help of the appropriate drilling 8th and / or outlet openings 9 Lubricant in the area between the inner wall of the workpiece 1 and the outside of the spine 3 is einbringbar when the spine 3 here in the workpiece 1 So in the opening 1b the hollow shaft 1a dips.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann nun eine Innenverzahnung 2 mit in Richtung auf die Öffnung 1b spitz zu laufenden Zähnen ausgebildet werden, wobei nur ein Arbeitsgang realisiert werden muss, nämlich eine einzige Relativbewegung in eine Richtung zwischen dem Werkstück 1 und dem Dorn 3 realisiert werden muss, um die seitliche Verjüngung der Zahnflanken der Innenverzahnung 2 zu realisieren. Hierbei wird die seitlich verjüngende Umformung der Zahnflanken der Zähne des Werkstückes 1 mittels der Relativbewegung zwischen dem Werkstück 1 und/oder dem Dorn 3 um eine definierte Strecke dann durch das zweite Verzahnungsprofil 5 des Dorns 3 realisiert. Vorzugsweise wird während der Bewegung des Werkstücks 1 und/oder des Dorns 3 Schmierstoff auf die Innenwandung des Werkstücks 1 appliziert. Nach der Herstellung der Innenverzahnung 2, also nach der axialen Verlagerung des Werkstücks 1 bzw. des Dorns 3 in die in 2 gezeigte Endlage, kann der Dorn 3 wieder aus dem Werkstück 1, hier der Hohlwelle 1a herausgezogen werden und eine entsprechende oben geschilderte Innenverzahnung 2 ist auf einfache Art und Weise hergestellt.With the device according to the invention or with the method according to the invention can now be an internal toothing 2 with in the direction of the opening 1b be formed pointed to running teeth, with only one operation must be realized, namely a single relative movement in one direction between the workpiece 1 and the thorn 3 must be realized to the lateral taper of the tooth flanks of the internal teeth 2 to realize. Here, the laterally tapering deformation of the tooth flanks of the teeth of the workpiece 1 by means of the relative movement between the workpiece 1 and / or the spine 3 by a defined distance then by the second tooth profile 5 of the thorn 3 realized. Preferably, during movement of the workpiece 1 and / or the spine 3 Lubricant on the inner wall of the workpiece 1 applied. After the production of the internal toothing 2 So after the axial displacement of the workpiece 1 or the thorn 3 in the in 2 shown end position, the mandrel 3 back from the workpiece 1 , here the hollow shaft 1a be pulled out and a corresponding above-described internal teeth 2 is made in a simple way.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Werkstückworkpiece
1a1a: Hohlwellehollow shaft
1b1b: Öffnungopening
22: Innenverzahnunginternal gearing
33: Dornmandrel
44: erstes Verzahnungsprofilfirst tooth profile
4a4a: Ausnehmungenrecesses
4b4b: Zähneteeth
55: zweites Verzahnungsprofilsecond tooth profile
5a5a: Formgebungszähneforming teeth
5b5b: Ausnehmungrecess
66: seitliche Flankenlateral flanks
77: seitliche Flankenlateral flanks
88th: Bohrungendrilling
99: Austrittsöffnungenoutlet openings

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009045137 A1 [0003]
DE 19750184 A1 [0004]
DE 102007018184 A1 [0005]
EP 1005932 A1 [0005]
DE 10054399 A1 [0005]

Claims

Device for non-cutting, in particular axially deforming, formation of an internal toothing ( 2 ) on a workpiece ( 1 ), in particular on a hollow shaft ( 1a ), with a thorn ( 3 ), whereby the thorn ( 3 ) a shaping, first tooth profile ( 4 ), characterized in that the mandrel ( 3 ), at a distance to the shaping first tooth profile ( 4 ) provided shaping second tooth profile ( 5 ), wherein the second tooth profile ( 5 ) lateral flanks ( 6 . 7 ) with tapering distance, and wherein the on the workpiece ( 1 ) through the first tooth profile ( 4 ) formed lateral tooth flanks are deformable, namely with the aid of the second tooth profile ( 5 ) the width of the first tooth profile ( 4 ) prepared teeth of the workpiece ( 1 ) is at least partially reducible.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the lateral tooth flanks of the by the first tooth profile ( 4 ) with the aid of the second tooth profile ( 5 ) are tapered to form.

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the second tooth profile ( 5 ) at a certain distance from the first tooth profile ( 4 ) is designed or provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second tooth profile ( 5 ) in the direction of the first tooth profile ( 4 ) extending inlet area between adjacent forming teeth ( 5a ), wherein the shaping teeth ( 5a ) each the lateral, tapered flanks ( 6 . 7 ) exhibit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second tooth profile ( 5 ) to the first gear profile ( 4 ) is aligned in such a way, so that by the first tooth profile ( 4 ) prepared teeth of the workpiece ( 1 ) in the respective inlet region of the lateral, mutually tapered edges ( 6 . 7 ) having adjacent forming teeth ( 5a ) reach.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mandrel ( 3 ) is firmly clamped and / or arranged and the workpiece ( 1 ) is movably clamped or that the workpiece ( 1 ) firmly clamped or arranged and the mandrel ( 3 ) is movable or that the workpiece ( 1 ) and the thorn ( 3 ) are firmly clamped and both are movable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mandrel ( 3 ) Drilling ( 8th ) and / or outlet openings ( 9 ) for the passage or transport of lubricants, wherein by means of the corresponding holes ( 8th ) Lubricant in the area between the inner wall of the workpiece ( 1 ) and the outside of the spine ( 3 ) can be introduced.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that between the first and second tooth profile ( 4 . 5 ) of the spine ( 3 ) an area of reduced diameter is provided where the bores ( 8th ) for transporting the lubricant and / or the outlet openings ( 9 ) are formed in the radial direction.

Method for chipless formation of an internal toothing ( 2 ) on a workpiece ( 1 ) by means of a relative movement between the workpiece to be formed ( 1 ) and a first shaping tooth profile ( 4 ) having Dorn ( 3 ), wherein a particular axial displacement of the workpiece ( 1 ) and / or the thorn ( 3 ), and wherein the realization of the internal toothing ( 2 ) by deformation of an inner wall region of the workpiece ( 1 ), in particular by means of the device according to one of claims 1 to 8, characterized by the following steps: a) displacement and / or movement of the workpiece ( 1 ) and / or the spine ( 3 ) such that lateral tooth flanks of the first tooth profile ( 4 ) toothing of the workpiece ( 1 ) in tapered interspaces of flanks ( 6 . 7 ) one at a distance to the first tooth profile ( 4 ) provided second second tooth profile ( 5 ), b) displacement and / or movement of the workpiece ( 1 ) and / or the spine ( 3 ) such that the tooth flanks of the teeth of the workpiece located in the tapered interspaces ( 1 ) - relative to the second tooth profile ( 5 ) - are moved by a predetermined distance to an at least partially laterally tapering deformation of the tooth flanks of the teeth of the workpiece ( 1 ), and c) moving out the spine ( 3 ) from the workpiece ( 1 ) with the substantially finished formed internal toothing ( 2 ).

A method according to claim 9, characterized in that the internal toothing ( 2 ) and the lateral taper of the tooth flanks of the internal toothing ( 2 ) be brought about by means of only one axial displacement in a direction of movement, in particular in one operation.

Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that the laterally tapering deformation of the tooth flanks of the workpiece ( 1 ) by means of the relative movement between the workpiece ( 1 ) and thorn ( 3 ) by a defined distance, by the second tooth profile ( 5 ) of the spine ( 3 ) is realized.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that both movement of the workpiece ( 1 ) and / or the spine ( 3 ) in the direction of movement and against the direction of movement of lubricant on the inner wall of the workpiece ( 1 ) is applied.