-
Technischer Bereich der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen einer Stirnverzahnung an einem Innenring einer Radnabe durch plastische Verformung. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine zugehörige Vorrichtung zum Implementieren des Verfahrens gemäß der Erfindung.
-
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung auf eine Radnabe anwendbar, bei der der Innenring eine Spindel bildet, die mit einem ersten geflanschten Ende und einem zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende versehen ist, das eine gestauchte Schulter aufweist, die ausgebildet ist, um durch Eindrücken und anschließende plastische Verformung die Stirnverzahnung aufzunehmen, die für die mechanische Verbindung mit einem Gleichlaufgelenk, das Teil des Getriebesystems eines Fahrzeugs ist, und für die Aufnahme der Antriebsübertragung von einem solchen Gelenk erforderlich ist.
-
Stand der Technik
-
Bei den Radnaben des oben genannten Typs hat die Stirnverzahnung die Aufgabe, den Innenring der Radnabe mit einer entsprechenden Stirnverzahnung eines Außenrings eines Gleichlaufgelenks Kopf an Kopf zu koppeln, um die Übertragung des Drehmoments vom Gleichlaufgelenk auf den Innenring der Radnabe zu gewährleisten, der mit seinem geflanschten Ende ein Rad des Fahrzeugs trägt. Eine derartige Kopplung ist in der
US-A-4893960 beschrieben, die auch lehrt, wie die Stirnverzahnung am Innenring der Radnabe zu formen ist. Insbesondere wird die Stirnverzahnung nach dem sogenannten „Orbitalformungs- „Verfahren gleichzeitig mit dem Formen der gestauchten Schulter geformt, und zwar mit Hilfe eines Werkzeugs, das ein kegelstumpfförmiges Element, das die Stauchung der Schulter vornimmt, und ein stirngezahntes, rohrförmiges Element umfasst, das axial verschiebbar an der Außenseite des kegelstumpfförmigen Elements befestigt ist und die Verzahnung in die noch verformte Schulter einprägt. Ein radial auf der Außenseite des gezahnten rohrförmigen Elements befindliches Element, das einen Teil desselben Werkzeugs bilden kann oder ein zweites, separates Werkzeug bilden kann, steuert die Verformung der Schulter in radialer Richtung nach außen.
-
Ein Formungsverfahren wie das in der
US-A-4893960 beschriebene erfordert die Verwendung eines relativ komplexen Werkzeugs und ist insbesondere nicht in der Lage, die Formung von Zähnen mit den Merkmalen einer hohen Gleichmäßigkeit des Zahnprofils zu gewährleisten, die angesichts der immer höheren zu übertragenden Drehmomente unbedingt erforderlich ist.
-
Dieses Problem wird im Wesentlichen durch die
EP2551034B1 behoben, bei der die Verzahnung durch mehrere Gleitmesser gebildet wird, die in einem Ring auf einem Träger angeordnet sind, winkelförmig voneinander beabstandet, so dass sie direkt am Innenring der bereits befestigten Radnabe montiert werden können.
-
Mit dem Verfahren gemäß
EP2551034B1 ist es möglich, unter Verwendung eines wesentlich einfacheren und kostengünstigeren Werkzeugs eine hohe Gleichmäßigkeit in den Abmessungen der Stirnverzahnung zu erhalten. Die korrekte Formung der Zähne wird jedoch nicht immer erreicht, insbesondere was die Form der Zahnspitzen oder -kämme betrifft, die eher flach sind.
-
Das bedeutet zum einen, dass es nicht immer möglich ist, die immer höheren Drehmomente bereitzustellen, die übertragen werden müssen, und zum anderen, dass während der Anordnung von Radnabe und Gleichlaufgelenk eine fehlerhafte Zahn-auf-Zahn-Montage auftreten kann, das heißt, dass die Zähne der beiden Komponenten beim Einkoppeln nicht korrekt ineinandergreifen. Wenn während des Gebrauchs die Zähne schließlich aufgrund der Betriebsdrehmomente in die richtige Position einrasten, verliert die zentrale Schraube oder Mutter, die verwendet wird, um die beiden Komponenten zusammenzuhalten, sofort die bei der Anordnung aufgebrachte Anzugskraft, und es kann sich auch ein geringes Stirnspiel zwischen den beiden Sätzen von in Eingriff befindlichen Zähnen der Radnabe und des Gleichlaufgelenks bilden, wobei das Spiel die Übertragung des Drehmoments zwar nicht verhindert, aber Geräusche entlang der Achse verursacht, da die Zähne, immer wenn höhere Drehmomente übertragen werden, aus der richtigen Eingriffsposition herausspringen.
-
Schließlich kann es bei einem Fahrzeug, das diesem Zustand unterliegt, auch zu einer graduellen Abnutzung der Zähne kommen, die bei Fahrzeugen mit Zweiradantrieb (2WD) zu einem vollständigen Verlust der Traktion und bei Fahrzeugen mit Allradantrieb (mit vier Antriebsrädern, die nicht immer im Eingriff sind) zu einem teilweisen Verlust der Traktion führt.
-
In beiden Fällen kann dies im Laufe der Zeit zu einer graduellen Verschlechterung des Getriebes führen, wenn der Fahrer den Leistungsverlust entlang einer Achse nicht erkennt, da die Steuereinheit des Fahrzeugs anormale Zustände nicht rechtzeitig erkennt, weil die Achse ohne Traktion noch ein plausibles ABS-Signal erzeugt.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum Formen einer Stirnverzahnung an einem Innenring einer Radnabe durch plastische Verformung bereitzustellen, die eine Alternative zu denen des Stands der Technik darstellen und die insbesondere in der Lage sind, nicht nur eine größere Maßgenauigkeit der Zähne und eine hohe Gleichmäßigkeit sowohl hinsichtlich der Abmessungen als auch der Geometrie des Profils der Zähne zu gewährleisten, sondern die insbesondere in der Lage sind, eine Abflachung der Zahnspitze oder des Zahnkamms in der durch orbitales Formen erhaltenen Stirnverzahnung zu vermeiden.
-
Ein Gegenstand der Erfindung ist es auch, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum Formen einer Stirnverzahnung an einem Innenring einer Radnabe durch plastische Verformung bereitzustellen, die in der Lage sind, eine mögliche Beschädigung des Innenrings und/oder anderer Komponenten der Radnabe aufgrund der während des Formungsvorgangs durch das Werkzeug auf den Innenring ausgeübten Kräfte zu vermeiden.
-
Basierend auf der Erfindung werden daher ein Verfahren zum Formen einer Stirnverzahnung an einem Innenring einer Radnabe durch plastische Verformung und eine zugehörige Vorrichtung bereitgestellt, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.
-
Figurenliste
-
Weitere charakteristische Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung von zwei nicht einschränkenden Ausführungsbeispielen deutlich, die mit Bezug auf die Figuren der beigefügten Zeichnungen bereitgestellt sind, in denen:
- 1 in schematischer Form eine Aufrissansicht eines ersten Schritts des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt, das durch Verwendung der zugehörigen Vorrichtung durchgeführt wird, wobei eine Reihe von ersten Komponenten davon dargestellt ist, wobei daneben ein größeres Detail „A“ davon gezeigt ist;
- 2 in schematischer Form eine Aufrissansicht desselben ersten Schritts des Verfahrens gemäß der Erfindung, wie in 1 dargestellt, zeigt, das aber durch Verwendung einer möglichen Variante der zugehörigen Vorrichtung durchgeführt wird, wobei eine Reihe von ersten Komponenten davon dargestellt ist, wobei daneben ein größeres Detail „A“ davon gezeigt ist;
- 3 in schematischer Form einen zweiten Schritt des Verfahrens gemäß der Erfindung zeigt, das durch Verwendung der zugehörigen Vorrichtung durchgeführt wird, wobei eine Reihe von zweiten Komponenten davon dargestellt ist, wobei daneben ein größeres Detail „A“ davon gezeigt ist; und
- 4 in schematischer Form ein Detail der grundlegenden Ausführung der in den 1 bis 3 dargestellten Schritte zeigt.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Mit Bezug auf die 1 und 3 bezeichnet in diesen 1 insgesamt eine Radnabe, die an sich bekannt ist und die zur einfacheren Veranschaulichung nur schematisch und nur äußerlich dargestellt ist, wobei die Radnabe einen Außenring 2, der dazu bestimmt ist, während des Gebrauchs in bekannter Weise an einem Aufhängungsständer (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs befestigt zu werden, und einen Innenring 3 umfasst. Der Außenring 2 und der Innenring 3 sind mittels zwei Reihen von Wälzkörpern, z.B. Kugeln, die bekannt und zur einfacheren Darstellung nicht gezeigt sind, rotierbar miteinander verbunden, wobei sie radial zwischen den Ringen 2 und 3 eingesetzt sind und in spezielle, in den Ringen 2 und 3 gebildete ringförmige Bahnen eingreifen, die ebenfalls bekannt und zur einfacheren Darstellung nicht gezeigt sind.
-
Der Innenring 3 kann während des Gebrauchs in bekannter Weise mit einem bekannten und zur einfacheren Darstellung nicht gezeigten Gleichlaufgelenk mittels einer Stirnverzahnung (3) betriebsfähig verbunden werden, die in der Weise erhalten wird, wie an einer ringförmigen Schulter 5 zu sehen ist, die an einem ersten Ende 6 des Innenrings 3 angestaucht ist. Der letztere ist auch mit einem bekannten Flansch 7 versehen, um ein Fahrzeugrad auf der dem Ende 6 gegenüberliegenden Seite zu befestigen.
-
Der Innenring 3, der Außenring 2 und die ringförmige Schulter 5 sind koaxial zueinander und haben eine gemeinsame Symmetrieachse A, die mit einer allgemeinen Symmetrieachse der gesamten Radnabe 1 zusammenfällt.
-
Aufgrund dieser Anordnung wird die gestauchte Schulter 5 in bekannter Weise durch orbitales Formen erhalten, das ein plastischer Verformungsvorgang ist, der an dem abschließenden Ende 6 durchgeführt wird, um der ringförmigen Schulter 5 ein vorbestimmtes radiales Profil mittels eines rotierenden Werkzeugs (das bekannt und zur einfacheren Veranschaulichung nicht dargestellt ist), das mit einer Präzessionsbewegung versehen ist, zu verleihen.
-
Die gestauchte ringförmige Schulter 5 ist mit einer Stirnverzahnung 4 versehen, die an einer Stirnfläche des Endes 6 gebildet ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Symmetrieachse A der Radnabe 1 im Allgemeinen und des Innenrings 3 im Besonderen angeordnet ist.
-
Die Stirnverzahnung 4 umfasst mehrere radiale Zähne 8 (3), die in einer Ringanordnung und mit konstanter Teilung auf dem Ende 6 des Innenrings 3 der Radnabe 1 und insbesondere, gemäß einem Aspekt der Erfindung, auf der gestauchten ringförmigen Schulter 5 gebildet sind, die bereits auf dem Ende 6 während eines vorangegangenen Schritts oder Vorgangs vorgeformt wurde, der bekannt ist und zur einfacheren Veranschaulichung nicht gezeigt ist.
-
Nach diesem vorbereitenden Arbeitsvorgang oder -schritt und unter Verwendung einer Vorrichtung, die in ihrem allgemeinen Aufbau der in der
EP2551034B1 beschriebenen gänzlich ähnelt, deren Inhalt hier, soweit erforderlich, übernommen wird, erhält man die Stirnverzahnung 4 gemäß der Erfindung mittels eines Verfahrens, das aus zwei Schritten besteht, die in den
1 und
3 schematisch dargestellt sind.
-
Insbesondere umfasst das Verfahren gemäß der Erfindung, exakt in der Weise wie in der
EP2551034B1 , zumindest einen Vorgang zur plastischen Verformung der ringförmigen Schulter 5, bei dem mehrere, in einem Ring angeordnete Messer 10 (
3) symmetrisch um die Symmetrieachse A der ringförmigen Schulter 5 parallel zur Achse A axial verschiebbar geführt und axial und sequenziell auf die ringförmige Schulter 5 aufgeprägt werden.
-
Gemäß der Erfindung ist der Schritt, in dem die Messer 10 verwendet werden, jedoch nicht der einzige plastische Verformungsschritt, der durch das Verfahren zum Formen der Stirnverzahnung 4 durch plastische Verformung vorgesehen ist, sondern ihm geht ein charakteristischer Vorbereitungsschritt für den plastischen Verformungsschritt der 3 voraus, der in 1 schematisch gezeigt ist.
-
Zur Durchführung dieses in
1 gezeigten ersten Schrittes wird gemäß der Erfindung eine Vorrichtung verwendet, die derjenigen, die zur Durchführung des Schrittes der
3 verwendet werden kann, völlig ähnlich ist. Insgesamt sind die Vorrichtungen zur Durchführung der Schritte der
1 und
3 in ihrem allgemeinen Aufbau einander und der in der
EP2551034B1 beschriebenen Vorrichtung völlig ähnlich, mit nur wenigen spezifischen konstruktiven Details, die sich, wie zu sehen sein wird, vom Stand der Technik unterscheiden.
-
Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zum Formen der Stirnverzahnung 4 durch plastische Verformung daher einen ersten Schritt (1), bei dem mehrere erste Messer 9, die in Richtung der ringförmigen Schulter 5 vorgesehen sind, mit jeweiligen ersten formenden Enden 11, die ein erstes vorbestimmtes Umfangsprofil P1 aufweisen, axial und verschiebbar auf den ringförmigen Kragen 5 aufgeprägt werden.
-
Das erste Umfangsprofil P1 ist so ausgebildet, dass es zumindest einen Teil einer Spitze oder eines Kammes 12 (3) der zu erhaltenden radialen Zähne 8 der Stirnverzahnung 4 in umgekehrter Form nachbildet, um in einer Ringanordnung auf der ringförmigen Schulter 5 einen Wechsel von Einprägungen 13 und Reliefs 14 zu bilden, die in 1 nur schematisch und nicht maßstabsgerecht gestrichelt dargestellt sind.
-
Die Einprägungen 13 und die Reliefs 14 sind radial in einem Ring angeordnet und die Reliefs 14 sind umlaufend mit einem konstanten Abstand durch die Einprägungen 13 voneinander beabstandet.
-
Ferner ist gemäß der Erfindung das Profil P1 so ausgebildet, dass die radialen Reliefs 14 nach dem Einprägen ein abgerundetes Umfangsprofil haben, das genau oder zumindest im Wesentlichen dem Profil der Spitzen oder Kämme 12 der zu erhaltenden radialen Zähne 8 entspricht, und daher einem abgerundeten Profil.
-
Gemäß der Erfindung umfasst das Verfahren zum Formen der Stirnverzahnung 4 durch plastische Verformung anschließend einen zweiten Schritt (3), bei dem mehrere zweite Messer 10, die in Richtung der ringförmigen Schulter 5 vorgesehen sind, mit jeweiligen zweiten formenden Enden 15, die ein zweites vorbestimmtes Umfangsprofil P2 haben, axial und sequenziell auf die ringförmige Schulter 5 aufgeprägt werden.
-
Das zweite vorbestimmte Umfangsprofil P2 ist dazu ausgebildet, dass es das Profil der jeweiligen gegenüberliegenden Flanken 16 (3) der radialen Zähne 8 der zu erhaltenden Stirnverzahnung 4 ganz oder teilweise in umgekehrter Form nachbildet.
-
Während dieses zweiten Schritts werden die zweiten Messer 10 in die radialen Einprägungen 13 eingeprägt, die während des oben beschriebenen ersten Schritts auf der Schulter 5 geformt wurden, bis die gesamte zu erhaltende Stirnverzahnung 4 auf der ringförmigen Schulter 5 geformt ist.
-
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung werden während des ersten Schritts die ersten formenden Enden 11 der ersten Messer 9 im Wesentlichen spielfrei gegen die ringförmige Schulter 5 in Umfangskontakt miteinander geführt, wie in 1 deutlich dargestellt ist.
-
Zu diesem Zweck sind die ersten Messer 9 so geformt, dass sie umfänglich dünner sind als ihre jeweiligen ersten formenden Enden 11, um ihre Montage auf einer Vorrichtung ähnlich derjenigen von
EP2551034B1 zu ermöglichen. Die Messer 9 umfassen ferner jeweils einen Druckkopf 18, der auf der dem entsprechenden ersten formenden Ende 11 gegenüberliegenden Seite angeordnet und dazu ausgebildet ist, einzeln eine axiale Druckkraft aufzunehmen, die geeignet ist, die formenden Enden oder „Spitzen“ 11 der Messer 9 gegen die Schulter 5 zu drücken, um die Einprägungen 13 darauf zu bilden.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung, der in dem schematischen Detail in 4 deutlicher dargestellt ist, werden die Köpfe 18 auch unter Beibehaltung eines geringen Umfangsspiels 200 zwischen ihnen montiert, und, um eine optimale Führung der Messer 9 zu erhalten, während gleichzeitig eine einfache Anordnung derselben ermöglicht wird, werden sie vorzugsweise Kopf an Kopf gegen entsprechende dritte Messer 19 befestigt, die koaxial zu den Messern 9 angeordnet sind.
-
Die Messer 19 haben auf der den Messern 9 gegenüberliegenden Seite angeordnete Druckköpfe 180 und sind im Wesentlichen in Kontakt miteinander angeordnet, und zwar mit einem Umfangsspiel, das im Wesentlichen null oder jedenfalls sehr klein ist. Die Druckköpfe 180 sind dazu ausgebildet, einzeln zusammenzuwirken, jeder mit einem gleichen Orbitalformungskopf 32, der bekannt ist und in 4 nur schematisch und gestrichelt dargestellt ist, der mit einer Präzessionsdrehbewegung versehen ist.
-
Es ist also der Druckkopf 32, der während des Gebrauchs die Messer 9 selektiv und mittels der eingefügten Messer 19 gegen die Schulter 5 drückt, um die Einprägungen 13 und folglich die Reliefs 14 mittels des metallischen Materials zu bilden, das von den Einprägungen 13 mittels der Messer 9 „verdrängt“ wird.
-
In Kombination mit dem obigen und gemäß einem anderen wesentlichen Aspekt der Erfindung werden während des zweiten Schritts die zweiten formenden Enden 15 der zweiten Messer 10 (3) umfänglich voneinander beabstandet gegen die ringförmige Schulter 5 geführt, so dass zwischen jedem zweiten formenden Ende 15 und den unmittelbar benachbarten zweiten formenden Enden 15 der Messer 10 ein vorbestimmtes Umfangsspiel 20 besteht (siehe größeres Detail rechts in 3).
-
Dieses vorbestimmte Umfangsspiel 20 ist so vorgesehen, dass es im Wesentlichen identisch ist mit einer Umfangserstreckung der radialen Reliefs 14, die am Ende des ersten Schritts erhalten wurden, so dass die Messer 10, wenn sie gegen die Schulter 5 gedrückt werden, die Reliefs 14 nicht beeinflussen, zumindest nicht direkt, die somit im Wesentlichen unverändert bleiben und graduell gebildet werden, während die Messer 10 die Flanken 16 der Zähne 8, die Spitzen oder Kämme 12 der Zähne 8, bilden, sobald die Flanken 16 fertiggestellt sind.
-
Zu diesem Zweck umfasst jedes zweite Messer 10 einen Druckkopf 21, der auf der dem entsprechenden zweiten formenden Ende 15 gegenüberliegenden Seite angeordnet und dazu ausgebildet ist, umfänglich, spielfrei in Kontakt mit entsprechenden Druckköpfen 15 der unmittelbar benachbarten zweiten Messer 10 zusammenzuwirken.
-
Umgekehrt sind die Druckköpfe 18 der Messer 9 angeordnet und betrieben, dass zwischen ihnen das vorbestimmte Umfangsspiel 200 eingehalten wird, wie oben beschrieben und in 4 schematisch dargestellt.
-
Die Druckköpfe 21 der zweiten Messer 10 sind ebenfalls dazu ausgebildet, einzeln und selektiv mit einem Druckelement zusammenzuwirken, das in diesem Fall direkt durch einen bekannten Orbitalformungskopf 23 gebildet wird, der dem für die Messer 9 verwendeten Orbitalformungskopf 32 ähnlich oder mit diesem identisch ist, der mit einer Präzessionsdrehbewegung versehen ist.
-
Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist das zweite Umfangsprofil P2 der zweiten formenden Enden 15 der zweiten Messer 10 so ausgebildet, dass jedes zweite formende Ende 15 eine abgerundete Spitze oder Kamm 24 hat, die/der das Umfangsprofil der jeweils gegenüberliegenden Flanken 16 von zwei unmittelbar benachbarten radialen Zähne 8 der zu erhaltenden Stirnverzahnung 4 und einer jeweiligen Konkavität oder Vertiefung 25 der Stirnverzahnung, die zu erhalten und zwischen jedem Paar von zwei unmittelbar benachbarten radialen Zähnen 8 der Stirnverzahnung 4 vorhanden ist, in umgekehrter Form wiedergibt.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist das erste Umfangsprofil P1 der ersten formenden Enden 11 der ersten Messer 9 in der Art von Knickflügeln ausgebildet.
-
Insbesondere umfasst jedes erste formende Ende 11 eine abgerundete Spitze oder Kamm 26, die/der dazu ausgebildet ist, eine der radialen Einprägungen 13 auf der ringförmigen Schulter 5 zu bilden.
-
Jedes erste formende Ende 11 umfasst auch ein Paar von gegenüberliegenden konkav gekrümmten Flanken 27. Gemäß einem Aspekt der Erfindung sind die gegenüberliegenden konkaven Flanken 27 von jedem der beiden ersten benachbarten formenden Enden 11 dazu ausgebildet, zusammen das endgültige, im Wesentlichen, oder genau, abgerundete Profil einer Spitze oder eines Kammes 12 der radialen Zähne 8 der Stirnverzahnung 4 zu erhalten.
-
Unter Bezugnahme nun auf 2 zeigt diese in schematischer Form eine mögliche Variante des in 1 dargestellten ersten Schrittes des Verfahrens gemäß der Erfindung. Details, die den bereits beschriebenen ähnlich oder identisch zu diesen sind, werden zur einfacheren Veranschaulichung mit denselben Bezugszeichen angegeben.
-
Gemäß dieser Variante, wobei der gesamte Rest des bereits beschriebenen vollständig gleich bleibt, werden anstelle der ersten Messer 9 erste Messer 90 zur Durchführung des ersten Schritts des Verfahrens gemäß der Erfindung verwendet, wobei sich die Messer 90 von den Messern 9 nur dadurch unterscheiden, dass die Messer 90 erste formende Enden 29 haben, die eine andere Form haben als die ersten formenden Enden 11 der Messer 9.
-
Insbesondere haben die ersten formenden Enden 29 der Messer 90 ein erstes Umfangsprofil P3, das begrenzt ist: durch eine innerhalb jedes ersten Messers 90 gebildete Konkavität 30; und durch ein Paar von gegenüberliegenden Umfangsflanken 31 jedes ersten Schneidwerkzeugs 90, die zur Konkavität 30 hin abgerundet sind.
-
Die gegenüberliegenden Flanken 31 jedes ersten Messers 90 sind umfänglich in Kontakt mit den entsprechenden gegenüberliegenden Flanken 31 der anderen beiden ersten Messer 90, die unmittelbar daran angrenzen, angeordnet.
-
Die einander gegenüberliegenden Flanken 31 jedes ersten Messers 90 sind auch so geformt, dass jedes Paar einander gegenüberliegender Flanken 31 der beiden ersten Messer 90, die benachbart zueinander sind, dazu ausgebildet ist, auf der ringförmigen Schulter 5 eine der genannten radialen Einprägungen 13 zu bilden.
-
Die im Inneren jedes ersten Messers 90 gebildete Konkavität 30 ist umgekehrt dazu ausgebildet, das endgültige abgerundete Profil einer Spitze oder eines Kammes 12 der radialen Zähne 8 der zu erhaltenden Stirnverzahnung 4 wiederzugeben.
-
Der Unterschied zwischen den beiden Ausführungsformen des ersten Schritts des Verfahrens gemäß der Erfindung, die in den 1 und 2 dargestellt sind, besteht im Wesentlichen darin, dass die unterschiedliche Form der Messer 9 und 90 mit den zugehörigen formenden Enden 11 und 29 so beschaffen ist, dass die Spitzen oder Kämme 12 der Zähne 8 der zu erhaltenden Verzahnung 4 bereits am Ende des ersten Schritts gebildet werden können, aber indem jede Spitze oder Kamm 12 mittels eines Paares benachbarter Messer 9 im Falle der Ausführungsform der 1 oder mittels jedes einzelnen Messers 90 im Falle der Ausführungsform der 2 realisiert wird.
-
Aus der bisherigen Beschreibung geht schließlich hervor, dass die Erfindung auch auf die sowohl in den
1 oder
2 als auch in
3 nur teilweise dargestellte Vorrichtung 33 (
4) anwendbar ist, um eine Stirnverzahnung 4 zu formen, die mehrere radiale Zähne 8 an einem Innenring 3 einer Radnabe 1 umfasst, wobei der Innenring 3 an seinem ersten Ende 6 mit einer ringförmigen Schulter 5 mit einem vorgegebenen radialen Profil versehen ist, wobei die Vorrichtung 33 mehrere Messer 9 oder 90 und 10 umfasst, die in einem Ring symmetrisch um eine Symmetrieachse A der ringförmigen Schulter 5 angeordnet sind und axial gleitend geführt werden, parallel zu der Symmetrieachse A mittels einer Maschinenkonstruktion, die der in
EP2551034B1 beschriebenen völlig ähnlich ist, wobei die Messer 9 oder 90 dazu ausgebildet sind, axial und sequenziell auf den ringförmigen Kragen 5 mittels eines Orbitalformungskopfes 32 mit der Anordnung der Messer 19 dazwischen eingeprägt zu werden; und wobei die Messer 10 dazu ausgebildet sind, mittels eines Orbitalformungskopfes 23 (wobei der letztere auch durch denselben Orbitalformungskopf 32 ersetzt werden kann) axial und sequentiell auf die ringförmige Schulter 5 eingeprägt zu werden.
-
Gemäß der Erfindung umfasst diese Vorrichtung 33 in Kombination
- - einen ersten Satz 34 bzw. 34b (1 und 2) von ersten Messern 9 bzw. 90, die erste formende Enden 11 oder 29 haben, die ein erstes Umfangsprofil P1 oder P3 aufweisen, das in umgekehrter Form demjenigen der jeweiligen Spitzen oder Kämme 12 der Zähne 8 der zu erhaltenden Stirnverzahnung 4 entspricht, wobei die ersten Messer 9 oder 90 dazu ausgebildet sind, gegen die ringförmige Schulter 5 auf der Seite ihrer ersten formenden Enden 11 oder 29 aufgeprägt zu werden, um auf der ringförmigen Schulter 5 mehrere abgerundete radiale Reliefs 14, die alle Spitzen oder Kämme 12 der radialen Zähne 8 der zu erhaltenden Stirnverzahnung 4 bilden; und mehrere radiale Einprägungen 13 zu bilden, die umfänglich die radialen Reliefs 14 voneinander trennen; und
- - einen zweiten Satz 35 (3) von zweiten Messern 10, die zweite formende Enden 15 haben, die ein zweites Umfangsprofil P2 aufweisen, das zumindest teilweise in umgekehrter Form dem der jeweiligen gegenüberliegenden Flanken 16 der radialen Zähne 8 der zu erhaltenden Stirnverzahnung 4 entspricht.
-
Die zweiten Messer 10 sind jedoch dazu ausgebildet, auf der Seite ihrer zweiten formenden Enden 15 nach den ersten Messern 9 oder 90 und innerhalb der radialen Einprägungen 13 gegen die ringförmige Schulter 5 aufgeprägt zu werden, um auf der ringförmigen Schulter 5 die gesamte zu erhaltende Stirnverzahnung 4 zu formen.
-
Der Satz 35 der zweiten Messer 10 kann anstelle der Messer 9 (oder 90) auf einer einzigen Orbitalformungsmaschine oder -vorrichtung montiert werden oder wird vorzugsweise dauerhaft auf einer zweiten Orbitalformungsvorrichtung 33c (3) montiert, die im Wesentlichen mit der vorhergehenden Vorrichtung identisch ist, mit Ausnahme des Fehlens der Messer 19 (die nicht mehr erforderlich sind) und des Vorhandenseins der Messer 10 anstelle der Messer 9 (oder 90) und des Systems zu ihrer gleitenden Halterung, wobei ihre unterschiedlichen Funktionen berücksichtigt werden.
-
In der Tat hat die Vorrichtung 33 (und 33c nicht einschränkend dargestellt) die grundlegende Eigenschaft, dass zusätzlich zum Vorhandensein von zwei getrennten Sätzen 34, 34b und 35 von formenden Messern 9 (oder 90) die ersten formenden Enden 11, 29 der ersten Messer 9, 90 im Wesentlichen spielfrei in umfänglichem Kontakt miteinander angeordnet sind; während die zweiten formenden Enden 15 der zweiten Messer 10 in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordnet sind, so dass zwischen jedem zweiten formenden Ende 15 und den unmittelbar daran angrenzenden zweiten formenden Enden 15 ein vorbestimmtes Umfangsspiel 20 vorhanden ist.
-
Die ersten Messer 9 (oder 90) des Satzes 34 (oder 34) sind darüber hinaus umfänglich dünner als ihre jeweiligen ersten formenden Enden 11 (oder 29), um das Vorhandensein des Umfangsspiels 200 zu bestimmen.
-
Sowohl die ersten als auch die zweiten Messer 9 (bzw. 90) und 10 umfassen schließlich jeweils einen Druckkopf 18, 21, der auf der dem entsprechenden ersten bzw. zweiten formenden Ende 11 bzw. 29 und 15 gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, wobei die Druckköpfe 18, 21 der ersten Messer 9, 90 und der zweiten Messer 10 jeweils mit Umfangsspiel und in Umfangskontakt miteinander angeordnet und dazu ausgebildet sind, jeweils einzeln, indirekt über die Messer 19, oder direkt, mit einem Orbitalformungskopf 32 bzw. 23 zusammenzuwirken.
-
Gemäß dem Stand der Technik wird die endgültige Form des Zahns im Wesentlichen während des Einkerbungsvorgangs festgelegt, was einen erheblichen Kraftaufwand erfordert, der jedoch begrenzt werden muss, um eine Beschädigung des Lagers zu vermeiden, da er praktisch an einem einzigen Punkt aufgebracht wird (jeder Zahn wird einzeln geformt). Dieser Kompromiss zwischen widersprüchlichen Anforderungen erzeugt das Modell des Zahns, aber die Spitze eines jeden Zahns ist fast flach. Um eine korrekt abgerundete Spitze zu erzeugen, wäre eine zusätzliche Kraft erforderlich, mit dem Risiko, die Vorrichtung und/oder die Radnabe zu beschädigen.
-
Gemäß der Erfindung wird der Formungsprozess stattdessen in zwei Schritte aufgeteilt. In dem ersten Schritt wird nur die Abrundung, die die Spitze der Zähne bilden wird, durchgeführt: Während dieses Schritts wird im Wesentlichen ein „Umriss“ der durch die Einprägungen 13 und die Reliefs 14 gebildeten Verzahnung erzeugt, wobei die Gesamttiefe der durch die Reliefs 14 definierten „Zähne“ relativ gering ist.
-
Im zweiten Schritt wird stattdessen eine deutliche Verformung der Einprägungen 13 durchgeführt, womit der Rest der Zähne 8 erzeugt wird, wobei der Formung der Flanken 16 der Zähne 16 und der durch die Vertiefungen 25 definierten „Wurzel“ der Zähne 8 mehr Aufmerksamkeit gewidmet wird. Auf diese Weise wird die von der Vorrichtung 33 auf die Radnabe 3 übertragene Last gleichmäßig auf die beiden Schritte verteilt.
-
Wie in den 1 und 2 dargestellt, kann der erste Schritt, der die abgerundete Form der Spitzen oder Kämme 12 der Zähne 8 erzeugt, mit einer Vorrichtung 33 durchgeführt werden, die sich in der Ausführung und Form der ersten formenden Enden 11 oder 29 unterscheidet. Die Trennlinie zwischen jedem Paar benachbarter Messer (9 oder 90) kann auf der Spitze der Zähne 8 (1) oder am Boden, auf der maximalen Tiefe der Vertiefungen 25 (2), liegen. Auch die Form der Messer kann je nach gewünschtem Ergebnis unterschiedlich sein (es ist möglich, einen kleinen oder großen Radius sowohl an der Spitze 12 der Zähne 8 als auch am Boden, in der Mitte der Vertiefungen 25, zu haben).
-
Dank der Unterteilung in zwei Schritte können die Messer 9, 90 und 10 mit geringeren axialen Kräften betrieben werden, was zu Energieeinsparungen führt und das Risiko einer Beschädigung der Werkzeuge und/oder der Radnabe vermeidet.
-
Alle Ziele sind somit erreicht.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 4893960 A [0003, 0004]
- EP 2551034 B1 [0005, 0006, 0020, 0021, 0023, 0032, 0052]
