DE1069105B

DE1069105B -

Info

Publication number: DE1069105B
Application number: DENDAT1069105D
Authority: DE
Priority date: 1958-01-28
Publication date: 1959-11-19
Also published as: FR1206515A; GB906651A

Description

Die Erfindung betrifft einVerfahren zur Herstellung von Kupplungsverzahnungen mit Zähnen von in Längsrichtung unterschiedlicher Dicke an Zahnrädern und Schaltgliedern von Stufenwechselgetrieben.

Zur Erzielung verschiedener Geschwindigkeitsstufen werden derartige Verzahnungen beispielsweise an Schaltmuffen und diesen entsprechende Gegenklauen an mit einer Welle od. dgl. zu kuppelnden Zahnrädern gebildet. Um Schaltwege relativ klein zu halten, werden in vielen Fällen die Kupplungsverzahnungen sehr kurz ausgebildet. Durch Erschütterungen und wechselnde Belastung besteht bei dieser Art von Verzahnungen der Mangel, daß die miteinander in Eingriff gebrachten Klauenkränze ungewollt außer Eingriff kommen und das sogenannte Gangspringen auftritt.

Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, die Kupplungszähne in Richtung der Zahnbreite keilförmig auszubilden bzw. Hinterhakungen einzuarbeiten. Diese Ausbildung der Kupplungsverzahnungen wurde so bisher durch spanabhebende Bearbeitung, wie Stoßen, Fräsen, Schaben od. dgl., mittels entsprechender Sondermaschinen vorgenommen. Insbesondere bei der keilförmigen Ausbildung der Zähne, deren Verjüngung im allgemeinen nur Bruchteile eines Millimeters betragen, ist eine einwandfreie Herstellung mit den üblichen Werkzeugen und Maschinen nicht oder nur sehr mangelhaft möglich, da sich auch Teilungsfehler od. dgl. des zu bearbeitenden Kupplungszahnkranzes ungünstig auf die Genauigkeit und Güte einer Hinterarbeitung od. dgl. an entsprechenden Werkstücken auswirken. Der für eine solche Art der Bearbeitung notwendige Zeitaufwand ist dabei im Verhältnis sehr hoch und daher unwirtschaftlich.

Es ist weiterhin bekannt, Zahnprofile aus dem Vol-Ien durch Walzen im Kaltzustand herzustellen, und zwar mit Hilfe zweier quer zu ihrer Achsrichtung verschiebbarer, das Werkstück zwischen sich fassender Rollen. Weiterhin ist vorgeschlagen worden, die zur Erleichterung des Kuppelns dienenden Stirnabrundungen an Kupplungsverzahnungen durch Kaltwalzen zu bilden, wobei Werkzeuge Verwendung finden, deren Zähne den einzuwalzenden Abrundungen entsprechend ausgebildete Vorsprünge aufweisen.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren besteht das Xeue und Wesentliche der vorliegenden Erfindung darin, daß durch spangebende Bearbeitung Zahnlücken gleicher Breite in das Werkstück geschnitten und darauf mittels Walzwerkzeugen durch radiale Druckwirkung auf ungleiche Breite im kalten Zustand fertigbearbeitet werden.

Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Walzwerkzeug an seinem Umfang mehrere Zahnkränze sowohl für Einzelbearbei-Verfahren zur Herstellung von Kupplungsverzahnungen

Anmelder:

Zahnradfabrik Friedrichshafen Aktiengesellschaft, Friedrichshafen

Walter Thiemig₁ Friedrichshafen, und Johann Reithinger, Markdorf, sind als Erfinder genannt worden

tung als auch zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Werkstückzahnkränze trägt.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Werkzeug ist es möglich, die Fertigungszeiten wesentlich zu verringern und Zahnprofile beliebiger Form zu erzeugen. Die Bearbeitung kann im Gegensatz zu den bisher notwendigen hochwertigen Verzahnungsmaschinen auf billigeren Produktionsmaschinen vorgenommen werden. Die Oberflächenbeschaffenheit wird beim vorliegenden \"erfahren gegenüber der zerspanenden Bearbeitung wesentlich verbessert, wobei gleichzeitig eine durch das Einwalzen hervorgerufene Oberflächenverdichtung erzielt wird. Weiterhin können höhere Teilgenauigkeiten fler Klauenzähne zueinander und damit geringere Verdrehspiele der Kupplungsteile zueinander erzielt werden.

In der Zeichnung sind der Ablauf des Verfahrens und zwei Ausführungsbeispiele für die Ausbildung des Einwalzwerkzeuges dargestellt sowie einige Ausführungsformen hiuterarbeiteter Profile. Es zeigt

Fig. 1 das Zusammenarbeiten von Werkstück und Werkzeug beim Einwalzen einer Außenkupplungsverzahnung in Ansicht, schematisch dargestellt,

Fig. 2 das Einwalzen eines Innenkupplungskranzes, gleichfalls in schematischer Darstellung,

Fig. 3 die Ausbildutig eines Werkzeuges zur Ausübung des Verfahrens mit zwei unterschiedlich profilierten Arbeitszahnkränzen, in einem Ausschnitt perspektivisch dargestellt,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Werkzeuges in perspektivischer Darstellung,

909 649/65

Claims

Fig. 5 ein frei gearbeitetes Werkstückprofil vor dem Einwalzen, Fig. 6 und 7 Ausführungsbeispiele von durch Einwalzen gebildeter Profile in Teilabwicklungen, Fig. 8 eingewalzte Profilformen zweier miteinander im Eingriff befindlicher Kupplungsglieder. Gemäß Fig. 1 sollen beispielsweise die Zahnprofile 2 eines Außenkupplungszahnkranzcs eingewalzt werden. Der Kupplungszahnkranz ist hier beispielsweise an einem Getriebezahnrad 3 vorgesehen. Das Werkstück 2, 3 ist auf einen zwischen den Aufnahmespitzen 4 bzw. 5 gehaltenen Dorn 7 aufgesteckt, wobei letzterer zwischen den Spitzen frei drehbar ist. Die Aufnahmespitzen 4 bzw. 5 sind in den am Maschinenbett 6 festen Lagerböcken 9 bzw. 10 gehalten. An dem radial zur Werkstückachse beweglich vorgesehenen Schlitten 11 ist ein Lagerbock 13 für die Lagerung der Arbeitsspindel 15 vorgesehen, wobei letztere durch einen abnehmbaren Gegenhalter 12 mittels einer Aufnahmespitze 13 an ihrem freien Ende gelagert ist. ao Die Arbeitsspindel 15 trägt das mit einem Gegenprofil bzw. mit den der einzuwalzenden Profilform entsprechend ausgebildeten Profilzähnen versehene Werkzeugrad 19, das vermittels eines Keiles 18 undrehbar auf der Arbeitsspindel 15 gehalten ist. Ihren Antrieb erhält die Arbeitsspindel 15 von einer hier nicht gezeigten Antriebseinrichtung. Dem Schlittenll wird seine radial zur Werkstückachse verlaufende Bewegung über eine hier nicht dargestellte Druckmitteleinrichtung od. dgl. vermittelt, wobei der gesamte Arbeitsablauf vollautomatisch gesteuert sein kann. In Fig. 2 ist beispielsweise ein Innenzahnkranz 21 einer Getriebeschaltmuffe 22 gezeigt, deren Zahnprofile einzuwalzen sind. Am Maschinenbett 24 ist die das Werkzeug 25 aufnehmende Arbeitsspindel 27 gelagert, die unter Vermittlung eines Keiles 26 das Werkzeug undrehbar trägt, wobei dieselbe ihren Antrieb von einer nicht dargestellten Antriebseinrichtung erhält. Ein abnehmbar vorgesehener Gegenhalter 28 (in abgenommener Stellung gezeigt) dient zur Lagerung des freien Endes der Arbeitsspindel 27. Das Werkstück 22 wird vermittels einer Anpreßrolle 29 radial gegen das einzuwalzende Profil 23 des Werkzeuges 25 gedrückt. Die Anpreßrolle 29 ist frei drehbar auf eine Spindel 32 aufgesetzt, die sich an einem radial zur Werkstückachse beweglichen Schlitten 33 lagert. Der Schlitten 33 erhält seine Bewegung von einer nicht dargestellten Druckmitteleinrichtung od. dgl. Das Zahnprofil 23 des Walzwerkzeuges 25 wird unter Vermittlung des durch die Druckmitteleinrichtung radial zur Werkstiickach.se wirkenden und der Größe der einzuwalzenden Verzahnung entsprechenden Druckes gegen das Profil 21 des Werkstückes 22 gepreßt und mit demselben abgerollt. Der bei diesem Einwalzvorgang fließende Werkstoff kann dabei vorteilhafterweise in die durch die spanabhebende Bearbeitung gebildeten Ausnehmungen 45 ausweichen, wodurch eine ZusaminenbaIlung des Materials auf dem Zahngrund vermieden wird (Fig. 5). In Fig. 3 ist eine beispielsweise Ausführungsform eines Einwalzwerkzeuges zur Profilierung von Zahnkränzen dargestellt. Das Werkzeug40 ist hierbei mit zwei Zahnkränzen 41 bzw. 42 unterschiedlicher Form versehen, wobei die Profile des Einwalzzahnkranzes 41 in bezug auf ihre Zahnbreite keilförmig ausgebildet sind, während die Profile des Einwalzzahnkranzes 42 in bezug auf ihre Zahndicke stärker als die Zähne des zu profilierenden Werkstückes ausgebildet sind. Mit dem EinwaIzzahnkranz 41 des Werkzeuges 40 sind Profile, wie sie in Fig. 6 und 7 gezeigt sind, herstell- bar, während mit dem Einwalzzahnkranz 42 die in Fig. 8 gezeigten hinterhakten Formen der Werkstückzahnprorile eingewalzt werden können. Die Einwalzzahnkränze 41 bzw. 42 des Werkzeuges 40 können bei entsprechender Einstellung sowohl wahlweise je für sich als auch gemeinsam zur Wirkung kommen. Das Werkzeugprofil ist auf einfache Weise mit HiltV übücher Verzahnungsmaschinen herstellbar und entsprechend gehärtet. In Fig. 4 ist eine weitere beispielsweise Ausführungsform eines Einwalzwerkzeuges 44 gezeigt, dessen Zahnprofile 46 bzw. 47 in bezug auf ihreZahnbreite zylindrisch ausgebildet sind und wie bei Fig. 3 beschrieben angewandt werden können. In Fig. 5 ist beispielsweise ein Innenzahnkranz vor dem Einwalzvorgang dargestellt, wobei in den Zahngrund in Richtung der Zahnbreite verlaufende Ausnehmungen 45 zur Aufnahme des beim Einwalzen verdrängten Werkstoffes eingearbeitet sind. In Fig. 6 und 7 sind Ausführungsformen von Werkstückprofilen nach dem Profil iervorgang bzw. Einwalzvorgang gezeigt. Die Ausbildung der durch Einwalzen herstellbaren Profile beschränkt sich jedoch nicht auf die gezeigten Ausfiihrungsformen, sondern es ist noch eine Vielzahl weiterer Profilformen denkbar. In Fig. 8 sind die Profile zweier miteinander im Eingriff befindlicher Kupplungsteile 48 bzw. 49 dargestellt, deren Zahnprofile durch Einwalzen hinterhakt (50 bzw. 51) sind, wie es sich zur Verhinderung des Gangspringens bereits als vorteilhaft erwiesen hat. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Kupplungsverzahnungen mit Zähnen von in Längsrichtung unterschiedlicher Dicke an Zahnrädern und Schaltgliedern von Stufenwechselgetrieben, dadurch gekennzeichnet, daß durch spangebende Bearbeitung Zahnlücken gleicher Breite in das Werkstück geschnitten und darauf mittels Walzwerkzeugen durch radiale Druckwirkung auf ungleiche Breite im kalten Zustand fertigbearbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnprofil (2, 21) des Werkstückes bei der spangebenden Bearbeitung am ZahngrundmitAusnehmungen (45) zur Aufnahme des beim Walzen verdrängten Werkstoffes versehen wird.

3. Walzwerkzeug zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die Form eines Zahnrades mit der Zahnteilung des Werkstückes hat und daß seine Zähne (41) in ihrer Breite keilförmig sind.

4. Walzwerkzeug nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne des Werkzeugzahnkranzes (42; 46, 47) zur Bildung von in bezug auf ihre Zahndicke stufenförmig verbreiteten Zähnen in ihrer Längsrichtung ebenfalls stufenförmig in der Breite abgesetzt sind.

5. Walzwerkzeug nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß es an seinem Umfang mehrere Zahnkränze (41, 42; 46, 47) sowohl für Einzelbearbeitung als auch zur gleichzeitigen Bearbeitung mehrerer Werkstückzahnkränze trägt.

6. Walzwerkzeug nach den Ansprüchen 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (41. 42) der einzelnen Zahnkränze des Werkzeuges (40) voneinander abweichende Profilform aufweisen.