TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die Erfindung betrifft Kegelräder, wie sie in Fahrzeugen, Ausrüstungen und dergleichen Anwendung finden, und ein Verfahren zur Herstellung und Formgebung dieser. The invention relates to bevel gears, such as those used in vehicles, equipment and the like, and a method for producing and shaping this.
HINTERGRUND BACKGROUND
Kegelräder werden in Fahrzeug-, Ausrüstungs- und anderen ähnlichen Anwendungen verwendet. Zu bekannten Kegelrädern gehören schraubenförmige Kegelräder, spiralförmige Kegelräder, Hypoid-Kegelräder und dergleichen. Spiralförmige Kegelräder und Hypoid-Kegelräder werden typischerweise durch Erzeugen des Zahnprofils hergestellt, beispielsweise durch Schneiden, Fräsen, Wälzfräsen, oder Formen, z. B. durch Schmieden. Die Zahnprofile von Kegelrädern werden normalerweise durch Verwendung von CNC-Zahnradfräsmaschinen, Spezialfräsern und komplexen Programmierungsstrategien erzeugt. Bevel gears are used in vehicle, equipment and other similar applications. Known bevel gears include helical bevel gears, spiral bevel gears, hypoid bevel gears, and the like. Spiral bevel gears and hypoid bevel gears are typically made by creating the tooth profile, such as by cutting, milling, hobbing, or molding, e.g. B. by forging. Bevel gear tooth profiles are usually produced by using CNC gear hobbing machines, special cutters and complex programming strategies.
ZUSAMMENFASSUNG SUMMARY
Es werden ein Kegelradsatz sowie ein Herstellungsverfahren bereitgestellt. Der Kegelradsatz kann ein erstes Kegelrad und ein zweites Kegelrad umfassen. Sowohl das erste Kegelrad als auch das zweite Kegelrad kann ein spiralförmiges Kegelrad sein. Sowohl das erste Kegelrad als auch das zweite Kegelrad kann weiterhin ein spiralförmiges Hypoid-Kegelrad sein. There is provided a bevel gear set and a manufacturing method. The bevel gear set may comprise a first bevel gear and a second bevel gear. Both the first bevel gear and the second bevel gear may be a spiral bevel gear. Both the first bevel gear and the second bevel gear may further be a helical hypoid bevel gear.
Das erste Kegelrad kann auf einer ersten Kegelradachse angeordnet sein. Das erste Kegelrad kann über eine erste Radzahnoberfläche, mit einer Vielzahl von darauf geformten Zähnen, verfügen. Jeder Zahn der ersten Vielzahl von Zähnen erstreckt sich nach außen und radial von der ersten Kegelradachse. The first bevel gear can be arranged on a first bevel gear axis. The first bevel gear may have a first wheel tooth surface with a plurality of teeth formed thereon. Each tooth of the first plurality of teeth extends outwardly and radially from the first bevel gear axis.
Das zweite Kegelrad kann auf einer zweiten Kegelradachse angeordnet sein. Das zweite Kegelrad kann über eine zweite Radzahnoberfläche, mit einer Vielzahl von darauf geformten Zähnen, verfügen. Jeder Zahn der zweiten Vielzahl von Zähnen erstreckt sich nach außen und radial von der zweiten Kegelradachse. The second bevel gear can be arranged on a second bevel gear axis. The second bevel gear may have a second wheel tooth surface with a plurality of teeth formed thereon. Each tooth of the second plurality of teeth extends outwardly and radially from the second bevel gear axis.
Die erste Vielzahl von Zähnen ist ausgelegt, um in die zweite Vielzahl von Zähnen einzugreifen, sodass die erste Vielzahl von Zähnen und die zweite Vielzahl von Zähnen ineinandergreifen. The first plurality of teeth is configured to engage the second plurality of teeth such that the first plurality of teeth and the second plurality of teeth intermesh.
Jeder Zahn jeder der ersten Vielzahl von Zähnen und der zweiten Vielzahl von Zähnen umfasst eine Zahnspitze, eine Vielzahl von Eingriffsflächen, und eine Fase. Die Zahnspitze kann eine Länge aufweisen. Die Vielzahl von Eingriffsflächen kann eine erste Eingriffsfläche und eine zweite Eingriffsfläche umfassen, sodass die erste Eingriffsfläche und die zweite Eingriffsfläche des jeweiligen Zahnes an der Zahnspitze an einer Widerlagerkante anliegen. Jede Eingriffsfläche kann weiterhin eine Zahnfläche und eine Zahnflanke umfassen, sodass die Zahnfläche an der Zahnspitze an der Widerlagerkante anliegt. Each tooth of each of the first plurality of teeth and the second plurality of teeth includes a tooth tip, a plurality of engagement surfaces, and a chamfer. The tooth tip may have a length. The plurality of engagement surfaces may include a first engagement surface and a second engagement surface such that the first engagement surface and the second engagement surface of the respective tooth abut the tooth tip at an abutment edge. Each engagement surface may further include a tooth surface and a tooth flank such that the tooth surface abuts the tooth tip at the abutment edge.
Die Fase kann an einer Widerlagerkante geformt sein, und kann sich entlang der Zahnspitzenlänge erstrecken. Die Fase kann so bemessen sein, dass die Fase ein erstes Fasenmaß aufweist, das im Wesentlichen äquivalent ist zu der Zahnspitzenlänge und einem zweiten Fasenmaß. The chamfer may be formed at an abutment edge and may extend along the tooth tip length. The chamfer may be sized such that the chamfer has a first chamfer dimension that is substantially equivalent to the tooth tip length and a second chamfer dimension.
Die jeweiligen Kegelräder des Kegelradsatzes können über das hierin offenbarte Herstellungsverfahren geformt werden, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines ringförmigen Zahnradrohlings; Bearbeiten einer Vielzahl von radial und nach außen erstreckenden Radzähnen in der Radzahnoberfläche des Kegelrads, durch ein Fräsverfahren; Formung mindestens einer Fase auf jedem Zahn, sodass jede Fase auf einer Widerlagerkante angeordnet ist, zwischen der jeweiligen Eingriffsfläche und der Zahnspitze, durch ein automatisiertes Bürstenverfahren; Anwenden eines Wärmebehandlungsverfahrens am Kegelrad; Fertigbearbeitung des Kegelrades; und Anwendung eines Kugelstrahlverfahrens am Kegelrad. The respective bevel gears of the bevel gear set may be formed via the manufacturing method disclosed herein, comprising the steps of: providing an annular gear blank; Machining a plurality of radially and outwardly extending wheel teeth in the wheel tooth surface of the bevel gear by a milling method; Forming at least one chamfer on each tooth such that each chamfer is disposed on an abutment edge, between the respective engagement surface and the tooth tip, by an automated brushing method; Applying a heat treatment process to the bevel gear; Finishing the bevel gear; and application of a shot peening method on the bevel gear.
Die genannten Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren, gehen deutlich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von einigen der besten Arten und weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Lehren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor. The foregoing features and advantages as well as other features and advantages of the present teachings will become apparent from the following detailed description of some of the best modes and further embodiments of the present teachings with reference to the accompanying drawings.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines exemplarischen spiralförmigen Kegelradsatzes. 1 Figure 3 is a schematic perspective view of an exemplary helical bevel gear set.
2 ist ein schematischer Plan eines exemplarischen spiralförmigen Hypoid-Κegelradsatzes. 2 Figure 12 is a schematic plan of an exemplary helical hypoid set of wheels.
3 ist ein schematischer Querschnitt eines exemplarischen Radzahnes. 3 is a schematic cross section of an exemplary Radzahnes.
4 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer ausgewählten Vielzahl von Zähnen an einem exemplarischen Kegelradsatz, worin sich die Zähne in Eingriff befinden. 4 Figure 3 is a schematic perspective view of a selected plurality of teeth on an exemplary bevel gear set with the teeth engaged.
5A ist eine schematische Querschnittansicht mit einem exemplarischen Radzahn, ausgelegt mit einer Fase zwischen jedem der jeweiligen Zahnflanken und der jeweiligen Zahnspitze. 5A is a schematic cross-sectional view with an exemplary Radzahn designed with a chamfer between each of the respective tooth flanks and the respective tooth tip.
5B ist eine schematische perspektivische Ansicht mit einem exemplarischen Radzahn, ausgelegt mit einer Fase zwischen jedem der jeweiligen Zahnflanken und der jeweiligen Zahnspitze. 5B is a schematic perspective view with an exemplary Radzahn designed with a chamfer between each of the respective tooth flanks and the respective tooth tip.
6 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer ausgewählten Vielzahl von Zähnen an einem exemplarischen Kegelradsatz, worin die ausgewählte Vielzahl von Zähnen mit einer Fase zwischen den Zahnflanken jedes Zahnes und der jeweiligen Zahnspitze geformt ist. 6 Figure 11 is a schematic perspective view of a selected plurality of teeth on an exemplary bevel gear set, wherein the selected plurality of teeth are chamfered between the tooth flanks of each tooth and the respective tooth tip.
7 ist eine schematische Ansicht einer ausgewählten Vielzahl von Zähnen an einem exemplarischen Kegelradsatz, worin sich die Zähne in einem exemplarischen Eingriff befinden, und worin die ausgewählte Vielzahl von Zähnen mit einer Fase zwischen den Zahnflanken jedes Zahnes und der jeweiligen Zahnspitze geformt ist. 7 Figure 11 is a schematic view of a selected plurality of teeth on an exemplary bevel gear set, wherein the teeth are in an exemplary engagement, and wherein the selected plurality of teeth are beveled between the tooth flanks of each tooth and the respective tooth tip.
8 ist ein Flussdiagramm, mit dem das Verfahren zur Formung eines exemplarischen Kegelrades dargestellt wird. 8th FIG. 4 is a flow chart illustrating the method of forming an exemplary bevel gear. FIG.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DETAILED DESCRIPTION
Obwohl sich die vorliegende Offenbarung auf spezifische Anwendungen oder Branchen bezieht, können Sachkundige auf dem betreffenden Fachgebiet die weitergehenden Anwendungsmöglichkeiten dieser Offenbarung erkennen. Mit einfachen Kenntnissen auf dem Fachgebiet ist ersichtlich, dass Bezeichnungen, wie „über“, „unter“, „aufwärts“, „abwärts“ usw., nur beschreibend in den Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der Offenbarung darstellen, wie er in den angefügten Patentansprüchen festgelegt ist. Alle nummerischen Bezeichnungen, wie „erstens“ oder „zweitens“, sind rein illustrativ und schränken den Umfang der Offenbarung in keiner Weise ein. Although the present disclosure refers to specific applications or industries, those skilled in the art can appreciate the wider scope of this disclosure. It will be understood, with a simple skill in the art, that terms such as "over," "under," "up," "down," etc. are used only descriptively in the figures and are not limitations on the scope of the disclosure as set forth in U.S. Pat is defined in the appended claims. All numerical designations, such as "first" or "second," are merely illustrative and in no way limit the scope of the disclosure.
Eigenschaften, die in einer Figur gezeigt werden, können mit in anderen Figuren angegebenen Eigenschaften kombiniert, sowie durch diese ersetzt oder geändert werden. Soweit nicht anders angegeben, schließen sich keine Eigenschaften, Elemente oder Einschränkungen gegenseitig durch andere Eigenschaften, Elemente oder Einschränkungen aus. Außerdem sind keine der Eigenschaften, Elemente oder Einschränkungen für den Betrieb unbedingt erforderlich. Alle spezifischen in den Figuren dargestellten Konfigurationen sind rein illustrativ und schränken die Patentansprüche oder Beschreibung in keiner Weise ein. Properties shown in a figure may be combined with features given in other figures, as well as replaced or altered by them. Unless otherwise stated, no properties, elements, or limitations are mutually exclusive by other properties, elements, or limitations. In addition, none of the features, elements or limitations are essential to operation. All specific configurations shown in the figures are purely illustrative and in no way limit the claims or description.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten in den verschiedenen Ansichten beziehen, werden ein Kegelradsatz 10 und ein Verfahren zur Herstellung 100 dieses bereitgestellt. With reference to the drawings, wherein like reference numbers refer to like components throughout the several views, a bevel gear set will be described 10 and a method of preparation 100 this provided.
Der Kegelradsatz 10 kann ein erstes Kegelrad 12 und ein zweites Kegelrad 14 umfassen. Das erste Kegelrad 12 kann auf einer ersten Kegelradachse 29 angeordnet sein. Das erste Kegelrad 12 kann über eine erste Radzahnoberfläche 16, mit einer ersten Vielzahl von darauf geformten Zähnen 20, verfügen. Jeder Zahn der ersten Vielzahl von Zähnen 20 erstreckt sich nach außen und radial von der ersten Kegelradachse 29. Das zweite Kegelrad 14 kann auf einer zweiten Kegelradachse 30 angeordnet sein. Das zweite Kegelrad 14 kann über eine zweite Radzahnoberfläche 18, mit einer zweiten Vielzahl von darauf geformten Zähnen 22, verfügen. Jeder Zahn der zweiten Vielzahl von Zähnen 22 erstreckt sich nach außen und radial von der zweiten Kegelradachse 30. Die erste Vielzahl von Zähnen 20 ist ausgelegt, um in die zweite Vielzahl von Zähnen 22 einzugreifen, sodass die erste Vielzahl von Zähnen 20 und die zweite Vielzahl von Zähnen 22 ineinandergreifen 46. The bevel gear set 10 can be a first bevel gear 12 and a second bevel gear 14 include. The first bevel gear 12 can be on a first bevel gear axis 29 be arranged. The first bevel gear 12 can have a first Radzahnoberfläche 16 with a first plurality of teeth formed thereon 20 , feature. Every tooth of the first variety of teeth 20 extends outwardly and radially from the first bevel gear axis 29 , The second bevel gear 14 can be on a second bevel gear axle 30 be arranged. The second bevel gear 14 can have a second Radzahnoberfläche 18 with a second plurality of teeth formed thereon 22 , feature. Every tooth of the second variety of teeth 22 extends outwardly and radially from the second bevel gear axis 30 , The first variety of teeth 20 is designed to fit in the second variety of teeth 22 intervene, so that the first multiplicity of teeth 20 and the second plurality of teeth 22 mesh 46 ,
Sowohl das erste Kegelrad 12 als auch das zweite Kegelrad 14 kann ein spiralförmiges Kegelrad sein (1). Spiralförmige Kegelräder weisen typischerweise einen allgemein ringförmigen Radkörper auf, mit einer Radzahnoberfläche 16, 18, die eine Vielzahl radial nach außen verlaufender oder schraubenförmiger Verzahnungen 20, 22 aufweist. Die Form Radzahnes 20, 22 des ersten Kegelrades 12 und des zweiten Kegelrades 14 kann, beispielsweise, gerade, spiralförmig oder ein Hypoid-Zahnrad sein. Both the first bevel gear 12 as well as the second bevel gear 14 may be a spiral bevel gear ( 1 ). Spiral bevel gears typically have a generally annular wheel body, with a Radzahnoberfläche 16 . 18 which has a plurality of radially outwardly extending or helical gears 20 . 22 having. The shape of Radzahnes 20 . 22 of the first bevel gear 12 and the second bevel gear 14 may, for example, be straight, spiral or a hypoid gear.
Das erste Kegelrad 12 und das zweite Kegelrad 14, wenn als spiralförmiges Kegelrad (1) ausgelegt, können je nach Anwendung als ein rechtsgängiges spiralförmiges Kegelrad oder ein linksgängiges spiralförmiges Kegelrad geformt sein. Bei einem linksgängigen spiralförmigen Kegelrad neigt die äußere Hälfte eines Zahnes schräg gegen den Uhrzeigersinn von einer Axialebene durch den Mittelpunkt der Zahnes (1). Bei einem rechtsgängigen spiralförmigen Kegelrad neigt die äußere Hälfte eines Zahnes schräg im Uhrzeigersinn von einer Axialebene durch den Mittelpunkt der Zahnes (2). The first bevel gear 12 and the second bevel gear 14 when as a spiral bevel gear ( 1 ), depending on the application, can be shaped as a right-handed spiral bevel gear or a left-handed spiral bevel gear. In a left-handed helical bevel gear, the outer half of a tooth inclines diagonally counterclockwise from an axial plane through the center of the tooth ( 1 ). In a right-handed spiral bevel gear, the outer half of a tooth slopes obliquely clockwise from an axial plane through the center of the tooth ( 2 ).
Weiterhin, wenn ausgelegt als spiralförmiges Kegelradsatz 10, wie dargestellt in 1, sind die erste Kegelradachse 29 und die zweite Kegelradachse 30 so ausgelegt, dass sie sich überkreuzen. Eine Beispielanwendung für eine solche Konfiguration ist in einem Fahrzeugdifferenzial, wobei die Antriebsrichtung von der Antriebswelle wesentlich orthogonal gedreht werden muss, um die Räder anzutreiben. Furthermore, when designed as a spiral bevel gear set 10 , as shown in 1 , are the first bevel gear axis 29 and the second bevel gear axis 30 designed so that they cross each other. An example application for such a configuration is in a vehicle differential where the drive direction from the drive shaft must be rotated substantially orthogonally to drive the wheels.
Das erste Kegelrad 12 und das zweite Kegelrad 14 können als spiralförmiges Hypoid-Kegelrad ausgelegt sein, wie dargestellt in einem Beispiel in 2. Während Hypoid-Zahnräder im Allgemeinen eine ähnliche Form wie spiralförmige Kegelräder aufweisen, verfügen Hypoid-Zahnräder über spiralförmige Zähne, die gekrümmt und abgeschrägt sind, wobei die Teilungsfläche des Zahnes ein Rotationshyperboloid ist. Hypoid-Zahnräder arbeiten auf nicht-überkreuzende Achsen. Als solches, wenn ausgelegt als spiralförmige Hypoid-Kegelräder 12, 14, wie dargestellt in 2, sind die erste Kegelradachse 29 und die zweite Kegelradachse 30 nicht-überkreuzend. Eine Beispielsanwendung für eine solche Konfiguration findet sich in einem Fahrzeugdifferenzial bei größeren LKW, Geländewagen und dergleichen, da spiralförmige Hypoid-Kegelradsätze in der Lage sind, ein höheres Drehmoment als streng spiralförmige Kegelradsätze zu übertragen. Je größer der Versatz der ersten Kegelradachse 29 und der zweiten Kegelradachse 30 ist, desto höher ist das übertragene Drehmoment zwischen dem ersten Kegelrad 12 und dem zweiten Kegelrad 14. The first bevel gear 12 and the second bevel gear 14 can be used as a spiral hypoid bevel gear be designed as shown in an example in 2 , While hypoid gears are generally similar in shape to spiral bevel gears, hypoid gears have helical teeth that are curved and bevelled, with the pitch surface of the tooth being a rotational hyperboloid. Hypoid gears work on non-intersecting axes. As such, when designed as spiral hypoid bevel gears 12 . 14 , as shown in 2 , are the first bevel gear axis 29 and the second bevel gear axis 30 non-cross over. An example application for such a configuration is in a vehicle differential for larger trucks, off-road vehicles, and the like, because helical hypoid bevel gear sets are capable of transmitting higher torque than strictly helical bevel gear sets. The greater the offset of the first bevel gear axis 29 and the second bevel gear axis 30 is, the higher the torque transmitted between the first bevel gear 12 and the second bevel gear 14 ,
Das erste Kegelrad 12 und das zweite Kegelrad 14 können durch ein Planfräsverfahren oder ein Wälzfräseverfahren geformt werden. Im Ausführungsbeispiel werden das erste Kegelrad 12 und das zweite Kegelrad 14 durch ein Planfräseverfahren mit einem Mehrschneiden-Planfräser oder dergleichen geformt. Als solches wird in einem Beispiel ein Zahnradrohling oder Werkstück gewählt, und relativ zur rotierenden Schneidevorrichtung gedreht, um eine Nut auf der Innenseite des Zahnes zu bilden, und die Schneidevorrichtung wird anschließend zurückgezogen und der Rohling oder das Werkstück wird in eine Position zum Schneiden des nächsten Zahnes indiziert. In einem anderen Beispiel dreht die Schneidemaschine sowohl den Schneider als auch den Zahnradrohling in vorbestimmten Relativgeschwindigkeiten und ohne Indizierung. The first bevel gear 12 and the second bevel gear 14 can be formed by a face milling method or a hobbing method. In the embodiment, the first bevel gear 12 and the second bevel gear 14 formed by a face milling method with a multi-cutter face milling cutter or the like. As such, in one example, a gear blank or workpiece is selected and rotated relative to the rotating cutter to form a groove on the inside of the tooth, and the cutter is then retracted and the blank or workpiece is moved to a position to cut the next one Tooth indicated. In another example, the cutting machine rotates both the cutter and the gear blank at predetermined relative speeds and without indexing.
Unter Bezugnahme auf 1–7, kann jeder Zahn jeder der ersten Vielzahl von Zähnen 20 und der zweiten Vielzahl von Zähnen 22 eine Zahnspitze 26, eine Vielzahl von Eingriffsflächen 24, und eine Fase 40, umfassen. With reference to 1 - 7 Every tooth can be any of the first variety of teeth 20 and the second plurality of teeth 22 a tooth tip 26 , a variety of engaging surfaces 24 , and a chamfer 40 , include.
Die Zahnspitze 26 kann außerhalb der jeweiligen ersten Kegelradachse 29 und der zweiten Kegelradachse 30 angeordnet sein, und kann ferner den äußersten Teil der Radzahnoberfläche 16, 18, umfassen. Die Zahnspitze 26 kann ferner eine Länge 50 aufweisen. The tooth tip 26 can be outside the respective first bevel gear axle 29 and the second bevel gear axis 30 may be arranged, and may further the outermost part of the Radzahnoberfläche 16 . 18 , include. The tooth tip 26 can also be a length 50 exhibit.
Die Vielzahl von Eingriffsflächen 24 kann eine erste Eingriffsfläche 24a (3 und 5) und eine zweite Eingriffsfläche 24b (3 und 5) umfassen, sodass die erste Eingriffsfläche 24a und die zweite Eingriffsfläche 24b des jeweiligen Zahnes 20, 22 an der Zahnspitze 26 an einer Widerlagerkante 28 anliegt. Jede Eingriffsfläche 24 kann weiterhin eine Zahnfläche 32 und eine Zahnflanke 34 umfassen, sodass die Zahnfläche 32 an der Zahnspitze 26 an der Widerlagerkante 28 anliegt. The variety of engagement surfaces 24 can be a first engagement surface 24a ( 3 and 5 ) and a second engagement surface 24b ( 3 and 5 ), so that the first engagement surface 24a and the second engagement surface 24b of the respective tooth 20 . 22 at the tooth tip 26 at an abutment edge 28 is applied. Each engagement surface 24 can still have a tooth surface 32 and a tooth flank 34 so that the tooth surface 32 at the tooth tip 26 at the abutment edge 28 is applied.
Jeder Zahn 20, 22 kann mindestens ein Fase 40 aufweisen. Wie in 5–7 dargestellt, kann jeder Zahn 20, 22 zwei Fasen 40 aufweisen. Die mindestens eine Fase 40 kann an einer Widerlagerkante 28 geformt sein, und kann sich entlang der Zahnspitzenlänge 50 erstrecken. Die Fase 40 kann über die Entfernung eines Fasenbereichs 42 (5A und 5B) des jeweiligen Zahnes 20, 22 an der Widerlagerkante 28 geformt werden. Der Fasenbereich 42 wird definiert als der Bereich des Zahnes 20, 22, der aufgrund der Ausbildung der Fase 40 am jeweiligen Zahn 20, 22 entfernt wurde. Der Fasenbereich 42 kann vier Abmessungen aufweisen, eine erste Fasenbereichsabmessung D1 (5B), eine zweite Fasenbereichsabmessung D2 (5B), eine dritte Fasenbereichsabmessung D3 (5A, 5B und 6) und eine vierte Fasenbereichsabmessung D4, die der Flächenbreite des Radzahnes (5B und 6) entspricht. Die erste Fasenbereichsabmessung D1 kann von etwa 0,10 bis etwa 0,40 Millimeter betragen. Insbesondere kann die erste Fasenbereichsabmessung D1 etwa 0,25 Millimeter betragen. Die zweite Fasenbereichsabmessung D2 kann von etwa 0,3 bis etwa 0,7 Millimeter betragen. Insbesondere kann die zweite Fasenbereichsabmessung D2 etwa 0,5 Millimeter betragen. Every tooth 20 . 22 Can at least one bevel 40 exhibit. As in 5 - 7 represented, every tooth can 20 . 22 two bevels 40 exhibit. The at least one bevel 40 can be at an abutment edge 28 be shaped, and can be along the tooth tip length 50 extend. The chamfer 40 can about the removal of a chamfer area 42 ( 5A and 5B ) of the respective tooth 20 . 22 at the abutment edge 28 be formed. The chamfer area 42 is defined as the area of the tooth 20 . 22 due to the formation of the chamfer 40 on the respective tooth 20 . 22 was removed. The chamfer area 42 can have four dimensions, a first bevel area dimension D1 ( 5B ), a second chamfer range dimension D2 ( 5B ), a third chamfer range dimension D3 ( 5A . 5B and 6 ) and a fourth chamfer area dimension D4 which corresponds to the area width of the wheel tooth (FIG. 5B and 6 ) corresponds. The first chamfer range dimension D1 may be from about 0.10 to about 0.40 millimeters. In particular, the first chamfer area dimension D1 may be about 0.25 millimeters. The second land area dimension D2 may be from about 0.3 to about 0.7 millimeters. In particular, the second chamfer range dimension D2 may be about 0.5 millimeters.
Die mindestens eine Fase 40 kann am jeweiligen Zahn 20, 22 über eine Vielzahl von Prozessen, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, ein automatisiertes Bürstenverfahren, ein Bearbeitungsverfahren und ein manuelles oder Handverfahren, geformt werden. In einem Ausführungsbeispiel, wird die mindestens eine Fase 40 durch Aufbringen einer automatisierten Bürste auf die Widerlagerkante 28 des Zahnes 20, 22 entlang der Länge 50 der Zahnspitze 26, geformt. Bei der Bürste kann es sich um eine metallische Bürste handeln. Alternativ kann die Bürste eine nichtmetallische Bürste mit einer Abriebkomponente sein, wie eine Bürste mit Nylonborsten, imprägniert mit einem Schleifmittel, wie Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid. In einer anderen exemplarischen Ausführungsform kann die mindestens eine Fase 40 durch ein Bearbeitungsverfahren geformt werden. Beispielsweise kann die mindestens eine Fase 40 über eine rechnergesteuerte numerische Steuerungsmaschine (CNC) geformt werden, sodass die rechnergesteuerte numerische Steuerungsmaschine (CNC) die entsprechende Fase 40 in den jeweiligen Zahn 20, 22 an der entsprechenden Widerlagerkante 28 schneidet, gemäß einer Reihe von vorbestimmten Anweisungen. The at least one bevel 40 can on each tooth 20 . 22 through a variety of processes, including, but not limited to, an automated brushing method, a machining method and a manual or hand method. In one embodiment, the at least one bevel 40 by applying an automated brush to the abutment edge 28 of the tooth 20 . 22 along the length 50 of the tooth tip 26 shaped. The brush may be a metallic brush. Alternatively, the brush may be a non-metallic brush having an abrasive component, such as a nylon bristle brush impregnated with an abrasive such as alumina or silicon carbide. In another exemplary embodiment, the at least one chamfer 40 be formed by a machining process. For example, the at least one chamfer 40 via a computer-controlled numerical control machine (CNC), so that the computer-controlled numerical control machine (CNC) the corresponding chamfer 40 in the particular tooth 20 . 22 at the corresponding abutment edge 28 according to a series of predetermined instructions.
Ein Verfahren 100 zur Formung eines Kegelrades 12, 14 mit einer Radzahnoberfläche 16, 18, wie das erste Kegelrad 12 und das zweite Kegelrad 14 des Kegelradsatzes 10, wird ebenfalls hierin bereitgestellt und ausführlich im Flussdiagramm in 8 beschrieben. Das Verfahren umfasst im Allgemeinen nachfolgend aufgeführte Schritte: Bereitstellen eines ringförmigen Zahnradrohlings; Bearbeiten einer Vielzahl von radial und nach außen erstreckenden Zähnen 20, 22 in die Radzahnoberfläche 16, 18 des Kegelrades 12, 14; Formung mindestens einer Fase 40 auf jedem Zahn an der Widerlagerkante 28, geformt zwischen der jeweiligen Eingriffsfläche 24 und der Zahnspitze 26; Wärmebehandlung des Kegelrades 12, 14; Anwendung eines Kugelstrahlverfahrens am Kegelrad; und Fertigbearbeitung des Kegelrades 12, 14. A procedure 100 for forming a bevel gear 12 . 14 with a Radzahnoberfläche 16 . 18 like the first bevel gear 12 and the second bevel gear 14 of the bevel gear set 10 is also provided herein and described in detail in the flowchart in FIG 8th described. The method generally comprises the following steps: providing an annular gear blank; Machining a plurality of radially and outwardly extending teeth 20 . 22 into the wheel tooth surface 16 . 18 the bevel gear 12 . 14 ; Forming at least one chamfer 40 on every tooth on the abutment edge 28 , formed between the respective engagement surface 24 and the tooth tip 26 ; Heat treatment of the bevel gear 12 . 14 ; Application of a shot peening method to the bevel gear; and finishing of the bevel gear 12 . 14 ,
Zuerst wird bei Schritt 101 ein ringförmiger Zahnradrohling oder ein Werkstück bereitgestellt. Bei Schritt 102 wird eine Vielzahl von radial und nach außen erstreckenden Zähnen 20, 22 durch ein Planfräsverfahren in die Radzahnoberfläche 16, 18 des Kegelrades 12, 14 eingearbeitet. Und zwar wird der ringförmige Zahnradrohling oder das Werkstück durch einen Mehrschneiden-Planfräser oder dergleichen geformt. Als solches wird in einem Fall der ringförmige Zahnradrohling oder das Werkstück relativ zur rotierenden Schneidevorrichtung positioniert. Die Schneidevorrichtung schneidet dann in den Rohling, um eine Nut auf der Innenseite des Zahnes zu erzeugen. Die Schneidevorrichtung wird anschließend zurückgezogen und der Rohling oder das Werkstück wird in eine Position zum Schneiden des nächsten Zahnes indiziert. First, at step 101 an annular gear blank or a workpiece is provided. At step 102 becomes a plurality of radially and outwardly extending teeth 20 . 22 by a Planfräsverfahren in the Radzahnoberfläche 16 . 18 the bevel gear 12 . 14 incorporated. Namely, the ring-shaped gear blank or the workpiece is formed by a multi-cutter face milling cutter or the like. As such, in one case, the annular gear blank or workpiece is positioned relative to the rotary cutter. The cutter then cuts into the blank to create a groove on the inside of the tooth. The cutter is then retracted and the blank or workpiece is indexed to a position for cutting the next tooth.
Nach der Formung jedes entsprechenden Zahnes 20, 22 auf dem Kegelrad 12, 14, bei Schritten 101 und 102, bei Schritt 103, wird mindestens eine Fase 40 auf jedem Zahn 20, 22 geformt. Die mindestens eine Fase 40 wird an der Widerlagerkante 28 zwischen der jeweiligen Eingriffsfläche 24 und der Zahnspitze 26 geformt. Die mindestens eine Fase 40 kann am jeweiligen Zahn 20, 22 durch ein automatisiertes Bürstenverfahren geformt werden, sodass die mindestens eine Fase 40 durch Aufbringen einer automatisierten Bürste auf die Widerlagerkante 28 des Zahnes 20, 22 entlang der Länge 50 der Zahnspitze 26 geformt wird. Bei der Bürste kann es sich um eine metallische Bürste handeln. Alternativ kann die Bürste eine nichtmetallische Bürste mit einer Abriebkomponente sein, wie eine Bürste mit Nylonborsten, imprägniert mit einem Schleifmittel, wie Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid. After the formation of each corresponding tooth 20 . 22 on the bevel gear 12 . 14 , at steps 101 and 102 , at step 103 , at least one bevel 40 on every tooth 20 . 22 shaped. The at least one bevel 40 is at the abutment edge 28 between the respective engagement surface 24 and the tooth tip 26 shaped. The at least one bevel 40 can on each tooth 20 . 22 be formed by an automated brushing process, so that the at least one bevel 40 by applying an automated brush to the abutment edge 28 of the tooth 20 . 22 along the length 50 the tooth tip 26 is formed. The brush may be a metallic brush. Alternatively, the brush may be a non-metallic brush having an abrasive component, such as a nylon bristle brush impregnated with an abrasive such as alumina or silicon carbide.
Bei Schritt 104 wird das Kegelrad 12, 14 einem Wärmebehandlungsverfahren unterzogen. Die Wärmebehandlung umfasst die Verwendung von Heizung oder Kühlung, normalerweise bei extremen Temperaturen, zur Erzielung eines gewünschten Ergebnisses wie Härtung oder Erweichung eines Materials. In diesem Beispiel wird das jeweilige Kegelrad 12, 14 einem Wärmebehandlungsverfahren unterzogen, zur Härtung des entsprechenden Materials, wie Stahl oder dergleichen. Wärmebehandlungstechniken umfassen das Glühen, die Oberflächenhärtung, die Ausscheidungshärtung, das Temperieren, das Normieren und das Abschrecken. At step 104 becomes the bevel gear 12 . 14 subjected to a heat treatment process. The heat treatment involves the use of heating or cooling, usually at extreme temperatures, to achieve a desired result, such as curing or softening a material. In this example, the respective bevel gear 12 . 14 subjected to a heat treatment process, for curing the corresponding material, such as steel or the like. Heat treatment techniques include annealing, surface hardening, precipitation hardening, tempering, normalizing and quenching.
Nach dem Wärmebehandlungsverfahren bei Schritt 104, bei Schritt 105, kann das Kegelrad 12, 14 durch ein Metallbearbeitungsverfahren fertig bearbeitet werden. Die Oberflächenverarbeitung kann ein breites Spektrum von industriellen Prozessen umfassen, mit denen die Oberfläche eines hergestellten Gegenstandes verändert wird, um das Erscheinungsbild, die Haftung oder Benetzbarkeit, die Lötfähigkeit, die Korrosionsbeständigkeit, die Anlaufbeständigkeit, die chemische Beständigkeit, die Verschleißfestigkeit und die Härte zu verbessern. Die Oberflächenverarbeitung kann auch die elektrische Leitfähigkeit verändern, Grate und andere Oberflächenfehler entfernen und die Reibelemente der jeweiligen Radzahnoberfläche 16, 18 regeln. In einem Beispiel können das erste und zweite Kegelrad 12, 14 durch ein Oberflächenverarbeitungsverfahren nachbearbeitet werden, wie einem Abscherverfahren, einem Walzverfahren, einem Schleifverfahren, einem Honverfahren und einem Lappverfahren. After the heat treatment process at step 104 , at step 105 , the bevel gear can 12 . 14 finished by a metalworking process. The surface processing can include a wide range of industrial processes used to modify the surface of a fabricated article to improve the appearance, adhesion or wettability, solderability, corrosion resistance, tarnish resistance, chemical resistance, wear resistance and hardness , The surface treatment can also change the electrical conductivity, remove burrs and other surface defects and the friction elements of the respective Radzahnoberfläche 16 . 18 regulate. In one example, the first and second bevel gears 12 . 14 by a surface processing method, such as a shearing method, a rolling method, a grinding method, a honing method, and a lapping method.
Bei Schritt 106 wird das jeweilige Kegelrad 12, 14 einem Kugelstrahlverfahren unterzogen. Kugelstrahlen ist ein Kaltmetallbearbeitungsverfahren zur Erstellung einer umfassenden Eigenspannungsschicht und Veränderung der mechanischen Eigenschaften von Metallen und Verbundwerkstoffen. Weiterhin umfasst Kugelstrahlen das Bestrahlen einer Oberfläche mit Geschossen, d. h., runden Metall-, Glas- oder Keramikpartikeln, mit einer Kraft, die für eine plastische Verformung ausreicht. Die plastische Verformung verursacht eine Druckeigenspannung der Randschicht, d. h. der Radzahnoberfläche 16, 18, zusammen mit Zugspannung im Inneren der jeweiligen Zahnradkomponente 12, 14. Die Oberfläche wird durch das Bestrahlen plastisch aufgeweitet, wodurch die mechanischen Eigenschaften der Oberfläche beeinträchtigt werden. At step 106 becomes the respective bevel gear 12 . 14 subjected to a shot peening process. Shot blasting is a cold metal working process that creates a comprehensive residual stress layer and modifies the mechanical properties of metals and composites. Furthermore, shot peening involves irradiating a surface with projectiles, ie, round metal, glass or ceramic particles, with a force sufficient for plastic deformation. The plastic deformation causes a compressive residual stress of the surface layer, ie the Radzahnoberfläche 16 . 18 , together with tension inside the respective gear component 12 . 14 , The surface is plastically expanded by the irradiation, whereby the mechanical properties of the surface are impaired.
Wie in 3 dargestellt, wenn ein Kegelrad, wie das hierin offenbarte erste Kegelrad 12 und das zweite Kegelrad 14, einem Kugelstrahlverfahren unterzogen wird, kann eine plastische Verformung des Materials nahe der Widerlagerkante 28 eine Zusatzspitze 36, d. h., zusätzliches Material an der Widerlagerkante 28, verursachen. Diese Zusatzspitze 36, wie in 3 dargestellt, kann das Zahnprofil verändern und schließlich den Zahneingriff 46 zwischen der ersten Verzahnung 20 und der zweiten Verzahnung 22 stören. Die Störung des Zahneingriffs 46 zwischen der ersten Verzahnung 20 und der zweiten Verzahnung 22 kann negative Auswirkungen haben. In einem Beispiel, kann eine Zusatzspitze 36, wie gezeigt in 3, einen unerwünschten Verschleiß der Radzahnoberfläche 16, 18 verursachen, wobei die Zusatzspitze 36 auf das Zahnprofil trifft, d. h., die Zahnfläche 32 und/oder die Zahnflanke 34 des eingreifenden Zahnrads. In einem anderen Beispiel, kann eine Zusatzspitze 36, wie gezeigt in 3, eine Fehlausrichtung des Zahneingriffs 46 zwischen der ersten Vielzahl von Zähnen 20 und der zweiten Vielzahl von Zähnen 22 verursachen. In wiederum einem anderen Beispiel, kann eine Zusatzspitze 36, wie gezeigt in 3, Geräusch-, Vibrations- und Rauheits(NVH)-Probleme in einer Anwendung wie ein Fahrzeug, beispielsweise ein Klicken wenn die Zusatzspitze 36 auf die Radzahnoberfläche 16, 18 des eingreifenden Zahnrads trifft, verursachen. As in 3 when a bevel gear such as the first bevel gear disclosed herein 12 and the second bevel gear 14 , is subjected to a shot peening process, a plastic deformation of the material near the abutment edge 28 an additional tip 36 , ie, additional material at the abutment edge 28 , cause. This extra tip 36 , as in 3 can change the tooth profile and finally the tooth engagement 46 between the first gearing 20 and the second gearing 22 to disturb. The disturbance of the meshing 46 between the first gearing 20 and the second gearing 22 can have negative effects. In one example, an extra tip may be used 36 as shown in 3 , an undesirable wear of Radzahnoberfläche 16 . 18 cause the extra tip 36 meets the tooth profile, ie, the tooth surface 32 and / or the tooth flank 34 of the meshing gear. In another example, an extra tip 36 as shown in 3 , a misalignment of the meshing 46 between the first plurality of teeth 20 and the second plurality of teeth 22 cause. In yet another example, an additional tip 36 as shown in 3 Noise, vibration, and roughness (NVH) issues in an application such as a vehicle, such as a click when the auxiliary tip 36 on the wheel tooth surface 16 . 18 of the meshing gear hits.
Die Hinzufügung mindestens einer Fase 40 zu jedem der Zähne der ersten Vielzahl von Zähnen 20 und der zweiten Vielzahl von Zähnen 22, unmittelbar nach dem Planfräsverfahren und bevor das Kegelrad 12, 14 dem Wärmebehandlungsverfahren und dem Kugelstrahlverfahren unterzogen wird, adressiert dieses Probleme. Wie in 5A und 5B dargestellt, wenn ein Kegelrad, wie das hierin offenbarte erste Kegelrad 12 und das zweite Kegelrad 14 dem Kugelstrahlverfahren unterzogen wird, kann eine plastische Verformung des Materials eine Zusatzspitze 36, d. h., zusätzliches Material verformt auf der Fase 40, verursachen. Auch wenn die Zusatzspitze 36, wie in 5B dargestellt, während des Kugelstrahlverfahrens gebildet wird, wird die resultierende Zusatzspitze 36 aus 5B innerhalb des Bereichs 42 begrenzt. Der Fasenbereich 42 wird definiert als der Bereich des Zahnes 20, 22, der aufgrund der Ausbildung der Fase 40 am jeweiligen Zahn 20, 22 an der Widerlagerkante 28 entfernt wurde. Als solches bleibt das Zahnprofil unverändert durch die Bildung der Zusatzspitze 36 innerhalb des Fasenbereichs 42, da die gebildete Zusatzspitze 36, wie in 5B dargestellt, während des Zahneingriffs 46 nicht in Kontakt mit dem eingreifenden Radzahn kommt. Als solches ermöglicht die Erzeugung der Fase 40 eine verbesserte Lebensdauer und geringeren Verschleiß des Zahnrads, sowie eine bessere Leistung bezüglich Geräusch-, Vibrations- und Rauheits(NVH)-Auswertungen in einer Anwendung wie ein Fahrzeug, da das Klicken zwischen der ersten Vielzahl von Zähnen 20 und der zweiten Vielzahl von Zähnen 22 während des Zahneingriffs 46 vermieden wird, aufgrund der Begrenzung der Zusatzspitze 36, wie abgebildet in 5B, innerhalb des Fasenbereichs 42. The addition of at least one chamfer 40 to each of the teeth of the first plurality of teeth 20 and the second plurality of teeth 22 , immediately after the face milling process and before the bevel gear 12 . 14 subjected to the heat treatment method and the shot peening method addresses this problem. As in 5A and 5B when a bevel gear such as the first bevel gear disclosed herein 12 and the second bevel gear 14 subjected to the shot peening process, a plastic deformation of the material may be an additional tip 36 , ie, additional material deformed on the chamfer 40 , cause. Even if the extra tip 36 , as in 5B is formed during the shot peening process, the resulting additive tip 36 out 5B within the range 42 limited. The chamfer area 42 is defined as the area of the tooth 20 . 22 due to the formation of the chamfer 40 on the respective tooth 20 . 22 at the abutment edge 28 was removed. As such, the tooth profile remains unchanged through the formation of the auxiliary tip 36 within the chamfer area 42 because the additional tip formed 36 , as in 5B shown during meshing 46 does not come into contact with the meshing wheel tooth. As such, the generation of the chamfer allows 40 improved durability and wear of the gear, as well as better performance in noise, vibration and roughness (NVH) evaluations in an application such as a vehicle, as the click between the first plurality of teeth 20 and the second plurality of teeth 22 during tooth engagement 46 is avoided due to the limitation of the additional tip 36 as shown in 5B , within the chamfer area 42 ,
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die vorliegenden Lehren, doch wird der Umfang der vorliegenden Lehren einzig und allein durch die Ansprüche definiert. Während ein paar der besten Arten und Weisen und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Lehren ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Umsetzung der vorliegenden Lehren in den angehängten Ansprüchen. The detailed description and drawings or figures are supportive and descriptive of the present teachings, but the scope of the present teachings is defined solely by the claims. While a few of the best modes and other embodiments of the present teachings have been described in detail, there are various alternative constructions and embodiments for implementing the present teachings in the appended claims.
