DE102011122144B4

DE102011122144B4 - Device and method for the non-cutting, axially forming formation of an internal toothing on a workpiece

Info

Publication number: DE102011122144B4
Application number: DE102011122144.5A
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: 2022-11-24
Anticipated expiration: 2031-12-23
Also published as: CN103170574A; CN103170574B; DE102011122144A1

Abstract

Vorrichtung zur spanlosen, axial umformenden Ausbildung einer Innenverzahnung (2) an einem Werkstück (1), insbesondere an einer Hohlwelle (1a), mit einem Dorn (3), wobei der Dorn (3) ein formgebendes, erstes Verzahnungsprofil (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (3) ein im Abstand zum formgebenden ersten Verzahnungsprofil (4) vorgesehenes, formgebendes, zweites Verzahnungsprofil (5) aufweist, wobei das zweite Verzahnungsprofil (5) seitliche Flanken (6, 7) mit sich verjüngendem Abstand aufweist und wobei die am Werkstück (1) durch das erste Verzahnungsprofil (4) ausgebildeten seitlichen Zahnflanken umformbar sind, nämlich mit Hilfe des zweiten Verzahnungsprofiles (5) die Breite der durch das erste Verzahnungsprofil (4) hergestellten Zähne des Werkstückes (1) zumindest teilweise verringerbar ist.Device for the non-cutting, axially forming formation of an internal toothing (2) on a workpiece (1), in particular on a hollow shaft (1a), with a mandrel (3), the mandrel (3) having a shaping, first toothing profile (4), characterized in that the mandrel (3) has a shaping, second toothing profile (5) provided at a distance from the shaping first toothing profile (4), the second toothing profile (5) having lateral flanks (6, 7) with a tapering distance and wherein the lateral tooth flanks formed on the workpiece (1) by the first toothed profile (4) can be deformed, namely with the aid of the second toothed profile (5) the width of the teeth of the workpiece (1) produced by the first toothed profile (4) can be at least partially reduced .

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen, 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 axiale Verlagerung des Werkstückes und/oder des Dornes erfolgt und wobei die Realisierung der Innenverzahnung durch Verformung eines Innenwandbereiches des Werkstückes mit Hilfe der zuvor genannten Vorrichtung erfolgt.The invention relates to a device for the non-cutting, axially forming formation of an internal toothing on a workpiece, in particular on a hollow shaft, with a mandrel, the mandrel having a shaping, first toothing profile. Furthermore, the invention relates to a method for non-cutting formation of an internal toothing on a workpiece by means of a relative movement between the workpiece to be formed and a mandrel having a shaping first toothing profile, with an axial displacement of the workpiece and/or the mandrel taking place and with the realization of the internal toothing by deformation an inner wall area of the workpiece is carried out with the aid 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.Various devices and/or methods for the non-cutting production of a profile, in particular a toothing, are known in the prior art. Gears provided on workpieces, for example on shafts, are used, for example, in a drive train of a vehicle for torque transmission, such a shaft with external teeth being insertable into a hollow shaft with corresponding internal teeth to produce a partial drive train. Such shafts are components manufactured in large numbers, with the external toothing of a first shaft engaging or being able to be inserted into the internal toothing of a second shaft in order to transfer torque between the shafts involved. The insertion of the shafts into each other, here for example a solid shaft in a hollow shaft, is a time-consuming work step, since the shaft with the external teeth must be aligned exactly with the internal teeth of the hollow shaft, otherwise it is not possible to join the two teeth. If, during joining, there is a rotational angle offset between the external toothing of the first shaft and the internal toothing of the second shaft, joining is not easily possible and one of the two components must be rotated until the rotational angle offset has been reduced to almost zero so that joining is 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.
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.
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 .

Reducing the tooth width over the entire length of the tooth of one of the two components to increase the play when joining does not represent a satisfactory solution, since this would lead to noise and also to a significant wear problem when alternating loads occur. For example, a simpler joining of the two components can be achieved by reducing the tooth width at the insertion area of the teeth into the counter-toothing on at least one of the two components, i.e. the respective teeth are designed to “taper” at the insertion area, i.e. between the tooth flanks of a respective tooth of the toothing, a corresponding angle is then formed at least in the insertion area. In order to now produce an internal gearing on a workpiece, different devices and/or methods are known in the prior art:

That's how she describes it DE 10 2009 045 137 A1 a device or a method in which the end face of the internal toothing of a workpiece is machined with a conical milling cutter, the axis of rotation of the conical milling cutter being arranged parallel to the longitudinal axis of the toothing and the conical milling cutter then on a circular path at a specific circumferential angle until the initial circumferential position is reached to be led.
That's how she describes it DE 197 50 184 A1 a device or a method with the help of which internal profiles can be realized in rotationally symmetrical hollow molds by plastic cold forming of the material. The forming tool has different components, including a profile mandrel, with the plastic forming in the hollow mold being realized only in the area between the profile mandrel, a working cone and a cylindrical collar.
That's how they show DE 10 2007 018 184 A1 or the EP 1 005 932 A1 More complex devices and/or methods for producing an internal profile, in particular an internal toothing on a hollow cylinder, in which case the internal toothing of the workpiece is generally produced either by NC-controlled rotary swaging or several work steps are necessary for the forming process. A more complex device or a complex method for producing an inner profile is also shown, for example, in FIG DE 100 54 399 A1 .

Aus der nachveröffentlichten DE 10 2010 017 592 B4 ist es bekannt, auf einer Welle eine Außensteckverzahnung mit „spitz zulaufenden“ Zähnen auszubilden, indem ein Werkzeug, welches aus zwei ringförmigen, mittels eines Distanzrings axial voneinander beabstandeten, je ein Innenverzahnungsprofil aufweisenden Matrizen aufgebaut ist, umformend über die Welle geschoben wird. Das Profil der ersten Matrize korrespondiert im Wesentlichen mit der Grundform der auf der Welle auszubildenden Außensteckverzahnung; das Profil der zweiten Matrize weist sich axial verbreiternde Zähne auf, die dazu dienen, die mittels der ersten Matrize bereits geschaffenen Zähne auf der Welle zu der gewünschten, angespitzten Form umzuformen.From the post-published DE 10 2010 017 592 B4 it is known to form an external spline with “tapered” teeth on a shaft by pushing a tool, which is made up of two annular matrices that are spaced apart axially by means of a spacer ring and each have an internal toothing profile, over the shaft in a forming process. The profile of the first die essentially corresponds to the basic shape of the external splines to be formed on the shaft; the profile of the second die has axially widening teeth which serve to transform the teeth already created by the first die on the shaft into the desired pointed shape.

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 state of the art, the invention is therefore based on the object of designing and developing a device or a method in such a way that the complex processing of an already finished toothing with a separate additional tool for forming "tapered" teeth is avoided 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 task outlined above is now achieved - for the device - in that the mandrel has a shaping second toothed profile provided at a distance from the shaping first toothed profile, the second toothed profile having lateral flanks with a tapering spacing and the edges on the workpiece being formed by the first Tooth profile formed lateral tooth flanks are deformable, namely with the help of the second tooth profile, 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 des 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 previously indicated task - for the method - is now solved by the following steps:

a) Displacement and/or movement of the workpiece and/or the mandrel in such a way that lateral tooth flanks of the toothing of the workpiece produced by the first toothing profile reach tapering interspaces of flanks of the second toothing profile provided at a distance from the first toothing profile,
b) Displacement and/or movement of the workpiece and/or the mandrel in such a way that the tooth flanks of the workpiece located in the tapering spaces are moved - relative to the second toothing profile - by a predetermined distance in order to achieve an at least partially laterally tapering reshaping of the tooth flanks of the workpiece to realize, and
c) Moving the mandrel out of the workpiece with the internal gearing essentially completely formed.

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 verjüngend 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 initially based on the principle that a mandrel is provided which, on the one hand, has a shaping, first toothed profile and, on the other hand, additionally has a shaping, second toothed profile. The two toothing profiles are arranged or designed on the mandrel in such a way that in the feed direction of the mandrel - for example when the mandrel is moved into the workpiece, in particular into a hollow shaft - the first toothing profile of the mandrel first has a toothing on the inner wall of the hollow shaft and that when the mandrel moves in the same direction by a further specific distance through the second toothing profile, the teeth of the - already partially produced - internal toothing that have already been produced by the first toothing profile then at least partially taper with the aid of the second toothing profile of the mandrel be reshaped, in particular "tapering" are reshaped. For this purpose, the first toothing profile is arranged at a certain distance from the second toothing profile, with the mandrel being moved a certain distance into the workpiece, here into the hollow shaft, in order to realize the internal toothing with the teeth that then “taper to a point” in the insertion area.

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.Due to the movement of the workpiece relative to the mandrel, in particular due to the feed direction of the mandrel in the direction of the workpiece, the second tooth profile then comes into contact with the teeth on the inner wall of the workpiece that have already been produced by the first tooth profile, i. H. the first toothing profile is therefore first introduced into the hollow shaft and the second toothing profile is introduced second, following the first toothing profile, into 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 plastically formed to a point, preferably in one operation and in one work step, in particular only by a feed movement, without further processing of the internal toothing of the workpiece produced in this way via a further additional cutting or non-cutting shaping is necessary. Thus, the internal toothing and the lateral tapering of the tooth flanks of the internal toothing can be produced by means of only one axial displacement (one stroke). This saves work and costs, i. H. the disadvantages mentioned at the outset are avoided and corresponding advantages are achieved.

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, it is provided that the lateral flanks of the second toothing profile are designed as lateral flanks, tapering towards one another, 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 one have tapering 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 and with the method according to the invention, a correspondingly designed workpiece with internal teeth, in particular a hollow shaft having internal teeth, can therefore be produced in a very simple manner in one operation be provided. Such internal toothing then has an insertion area with “tapered teeth”, so that the problems described above when joining corresponding shafts no longer exist, even if there is an offset in the angle of rotation.

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:

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,
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,
3 in schematischer Darstellung den Dorn aus den 1 und 2 von der Seite ohne eine Einspannung und/oder Vorschubelemente.

There are now a large number of possibilities for designing and developing the device according to the invention and the method according to the invention in an advantageous manner. For this purpose, reference may first be made to the patent claims subordinate to patent claim 1 or patent claim 9. In the following, preferred embodiments of the invention and the basic principle of the invention are explained in more detail with reference to the following description and the associated drawing. In the drawing shows:

1 a schematic representation of some of the components of a device, namely the mandrel, and here the hollow shaft as a workpiece from the side, without the representation of the corresponding clamping and/or feed components of the device, with the mandrel being represented shortly before entering the hollow shaft,
2 a similar schematic representation 1 , although the mandrel is immersed into the hollow shaft by a defined distance, from the side, with a partially additionally cut-out area of the mandrel,
3 in a schematic representation of the mandrel from the 1 and 2 from the side without any 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 until 3 show - at least in part - the essential components of a device, not shown in detail here, for the non-cutting, axially forming formation of an internal toothing 2 on a workpiece 1. The workpiece 1 is designed here, in particular in the exemplary embodiments shown here, as a hollow shaft 1a with an opening 1b.

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.Clearly visible in the 1 until 3 is also a mandrel 3 with the help of which the internal toothing 2 is produced on the workpiece 1 or on the hollow shaft 1a. For this purpose, the mandrel 3 initially has a shaping, first toothing profile 4 with recesses 4a and teeth 4b.

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 until 3 further make clear, a relative movement between the workpiece 1 to be formed and the mandrel 3 is then realized with the aid of the components of the device not shown here in detail or when carrying out the corresponding method for forming the internal toothing 2 on the workpiece 1. This means that in particular an axial displacement of the workpiece 1 and/or the mandrel 3 is realized, with the internal toothing 2 being realized by deforming an inner wall area of the workpiece 1, 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 at the outset are now - in the case of the device - initially avoided in that the mandrel 3 has an additional, shaping, second toothed profile 5 provided at a distance from the shaping first toothed profile 4, with the second toothed profile 5 having lateral flanks 6 or 7 with has a tapering distance and the lateral tooth flanks of the teeth of the workpiece 1 formed on the workpiece 1 by the first toothed profile 4 can be deformed, namely with the aid of the second toothed profile 5 the width of the teeth produced by the first toothed profile 4 can be 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 shown device, in particular the clamped and/or correspondingly arranged mandrel 3 or the clamped workpiece 1 is or are now moved accordingly or the method according to the invention now works in particular with the following steps:

There is first a displacement and / or movement of the workpiece 1 and the mandrel 3 relative to each other such that - as can be seen from the context of 1 and 2 can be seen - the mandrel 3 dips into the opening 1b of the hollow shaft 1a with its initial area. There is therefore a relative movement between the workpiece 1 and the mandrel 3. The first toothing profile 4 of the mandrel 3 creates or produces teeth in the area of the inner wall of the workpiece 1, namely by the cold forming process and by the displacement of the mandrel 3 in the Workpiece 1. A reverse displacement movement, ie the workpiece 1 to the mandrel 3, is also conceivable or a movement/displacement of the workpiece 1 and the mandrel 3 towards one another, this depends on the respective 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.With a further displacement and/or movement of the workpiece 1 and/or the mandrel 3, the lateral tooth flanks of the teeth of the workpiece 1 formed by the first toothing profile 4 come into engagement or contact with the second toothing profile 5 of the mandrel 3. The second Toothed profile 5 of mandrel 3 has at least lateral flanks 6,7, with the interstices of these lateral flanks 6,7 tapering in relation to one another - seen from the first toothed profile 4 in the direction of the second toothed profile 5 - i.e. from the second toothed profile 5 in Considered towards the first toothed profile 4, expand. Accordingly, the initial area (the later insertion area) of the teeth of the workpiece 1 that have already been produced by the first toothing profile 4 reach these tapering interspaces of these flanks 6,7.

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 zu laufenden“ 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 bzw. entsprechend spitz zulaufend geformte Zähne auf.There is then a displacement and/or movement of the workpiece 1 and/or the mandrel 3 in such a way that the tooth flanks of the teeth of the workpiece 1 located in the tapering intermediate spaces are moved by a predetermined distance, relative to the second toothing profile 5, by a to realize at least partially laterally tapering deformation of the tooth flanks of the teeth of the workpiece 1. Here, the width of the teeth of the workpiece 1 is at least partially reduced, so that the insertion area with the "pointed" teeth is thereby produced. Once this has happened, the mandrel 3 is then moved out of the workpiece 1, with an essentially completely formed inner toothing 2 then having been produced or produced. In the region of the opening 1b of the hollow shaft 1a, this internal toothing 2 then has teeth that are correspondingly tapered to a point.

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 one operation or in one work step without great effort and expense, with an internal toothing 2 having been produced with the help of which the hollow shaft 1a can be very easily connected to a shaft having a corresponding external toothing, even if the shafts to be connected should then have a rotational angle offset when 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 toothed profile 5 has a lead-in area extending in the direction of the first toothed profile 4 with shaping teeth 5a, with adjacent shaping teeth 5a each having or forming the lateral, tapering flanks 6, 7, with the help of which the the teeth of the workpiece 1 produced by the first toothing profile 4 can be deformed or the insertion area can be realized as described above. Recesses 5b are provided between the shaping teeth 5a.

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. 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.In order to produce the internal toothing 2 with correspondingly pointed teeth, the second toothed profile 5 is aligned with the first toothed profile 4 in particular in such a way that the teeth of the workpiece 1 produced by the first toothed profile 4 can reach the entry area between the shaping teeth 5a if the relative displacement between the workpiece 1 and the mandrel 3 takes place. When looking at the 1 and 2 It is now conceivable or imaginable that with a corresponding device the mandrel 3 is firmly clamped or arranged and the workpiece 1 is also firmly clamped but is movable, ie the workpiece 1 is moved towards the mandrel. Alternatively, the workpiece 1 can be firmly clamped and the mandrel 3 can be moved, ie the mandrel 3 can move towards the workpiece 1 . Furthermore, it is conceivable that both components, ie both the workpiece 1 and the mandrel 3 are each firmly clamped or arranged, but both can be moved towards one another. This depends on the respective specific design of the device and the clamping components available here and/or the movement motors to be implemented, ie 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 1 clearly shows, a region with a reduced diameter is provided between the first and second tooth profile 4 and 5 of the mandrel 3 . Furthermore, the mandrel 3 has bores 8 or outlet openings 9 for the passage or transport of lubricants. Here, the bores 8 for transporting the lubricant and/or the outlet openings 9 for the outlet of the lubricant are formed, in particular in the radial direction. The decisive factor is that with the help of the corresponding bores 8 and/or outlet openings 9, lubricant can be introduced into the area between the inner wall of the workpiece 1 and the outer area of the mandrel 3 if the mandrel 3 is here in the workpiece 1, i.e. in the opening 1b of the Hollow shaft 1a is immersed.

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 and with the method according to the invention, an internal toothing 2 with teeth running to a point in the direction of the opening 1b can now be formed, with only one work step having to be implemented, namely a single relative movement in one direction between the workpiece 1 and the Mandrel 3 must be realized in order to realize the lateral taper of the tooth flanks of the internal toothing 2. The laterally tapering deformation of the tooth flanks of the teeth of the workpiece 1 is then realized by the second toothing profile 5 of the mandrel 3 by means of the relative movement between the workpiece 1 and/or the mandrel 3 by a defined distance. Lubricant is preferably applied to the inner wall of the workpiece 1 during the movement of the workpiece 1 and/or the mandrel 3 . After the production of the internal toothing 2, i.e. after the axial displacement of the workpiece 1 or the mandrel 3 in the in 2 End position shown, the mandrel 3 can be pulled out of the workpiece 1, here the hollow shaft 1a, and a corresponding internal toothing 2 described above is produced in a simple manner.

BezugszeichenlisteReference List

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

Claims

Device for the non-cutting, axially forming formation of an internal toothing (2) on a workpiece (1), in particular on a hollow shaft (1a), with a mandrel (3), the mandrel (3) having a shaping, first toothing profile (4), characterized in that the mandrel (3) has a shaping, second toothing profile (5) provided at a distance from the shaping first toothing profile (4), the second toothing profile (5) having lateral flanks (6, 7) with a tapering distance and wherein the lateral tooth flanks formed on the workpiece (1) by the first toothed profile (4) can be deformed, namely with the aid of the second toothed profile (5) the width of the teeth of the workpiece (1) produced by the first toothed profile (4) can be at least partially reduced .

device after claim 1 , characterized in that the lateral tooth flanks of the teeth produced by the first toothed profile (4) can be formed to taper to a point with the aid of the second toothed profile (5).

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

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second toothed profile (5) has a lead-in area between adjacent shaping teeth (5a) extending in the direction of the first toothed profile (4), the shaping teeth (5a) each having the lateral, have tapering flanks (6, 7).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second toothed profile (5) is aligned with the first toothed profile (4) in such a way that the teeth of the workpiece (1) produced by the first toothed profile (4) enter the respective inlet area of the the lateral flanks (6, 7) of adjacent shaping teeth (5a) which taper towards one another.

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) is firmly clamped or arranged and the mandrel (3) is movable or that the workpiece (1) and the mandrel (3) are each firmly clamped and both are movable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the mandrel (3) has bores (8) and/or outlet openings (9) for the passage or transport of lubricants, with the help of the corresponding bores (8) lubricant being introduced into the area between the inner wall of the workpiece (1) and the outer area of the mandrel (3).

device after claim 7 , characterized in that between the first and second toothing profile (4, 5) of the mandrel (3) there is an area with a reduced diameter, where the bores (8) for transporting the lubricant and/or the outlet openings (9) in the radial direction are trained.

Process for the non-cutting formation of an internal toothing (2) on a workpiece (1) by means of a relative movement between the workpiece (1) to be formed and a mandrel (3) having a first shaping toothing profile (4), with an axial displacement of the workpiece (1) and / or the mandrel (3) takes place, and the realization of the internal toothing (2) by deforming an inner wall region of the workpiece (1) with the aid of the device according to one of Claims 1 until 8th takes place, characterized by the following steps: a) Displacement and/or movement of the workpiece (1) and/or the mandrel (3) in such a way that lateral tooth flanks of the toothing of the workpiece (1) produced by the first toothing profile (4) taper Interstices of flanks (6, 7) of the second tooth profile (5) provided at a distance from the first tooth profile (4), b) displacement and/or movement of the workpiece (1) and/or the mandrel (3) in such a way that the tooth flanks of the Teeth of the workpiece (1) - relative to the second toothing profile (5) - are moved by a predetermined distance in order to realize an at least partially laterally tapering deformation of the tooth flanks of the teeth of the workpiece (1), and c) moving out the mandrel (3 ) from the workpiece (1) with the substantially completely formed internal toothing (2).

procedure after claim 9 , characterized in that the internal toothing (2) and the lateral tapering of the tooth flanks of the internal toothing (2) are brought about by means of only one axial displacement in one direction of movement, in particular in one operation.

Procedure 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 the mandrel (3) by a defined distance is realized by the second toothing profile (5) of the mandrel (3).

Procedure according to one of claims 9 until 11 , characterized in that lubricant is applied to the inner wall of the workpiece (1) both during the movement of the workpiece (1) and/or the mandrel (3) in the direction of movement and counter to the direction of movement.