DE19708027C2

DE19708027C2 - Verfahren zum Herstellen einer metallischen Zahnradscheibe

Info

Publication number: DE19708027C2
Application number: DE19708027A
Authority: DE
Inventors: Toshiaki Kanemitsu; Shuji Kanemitsu; Kazuyuki Oda
Original assignee: Kanemitsu Corp
Current assignee: Kanemitsu Corp
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 2001-03-08
Anticipated expiration: 2017-02-28
Also published as: JPH09239478A; JP3689477B2; DE19708027A1; US6016602A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer metallischen Zahnradscheibe und insbesondere auf ein Verfahren zum Herstellen einer metallischen Zahnradscheibe, wie z. B. eine Steuerscheibe oder Zeitgeberriemenscheibe, welche im Startaggregat eines Automobils verwendet werden, wobei eine plane Metallscheibe als Ausgangsteil verwendet wird und wobei nicht nur Zahnräder mit kleinem Durchmesser in einfacher Weise und genau hergestellt werden können, sondern auch Zahnräder mit einem relativ großen Durchmesser.

Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Zahnradscheibe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es z. B. aus der US 1 670 475 bekannt ist. Mit dem dort offen barten Verfahren wird eine Zahnradscheibe aus einem plattenförmigen Ausgangsmaterial gefertigt, wobei die fertiggestellte Zahnradscheibe im wesentlichen eine der Dicke der Ausgangsplatte entsprechende homogene Dicke aufweist. Es ist dabei nicht möglich, einen verdickten Umfangsrand zu erhalten, in dem die mechanisch besonders beanspruchten Zahnradausneh mungen untergebracht sind.

Weiterhin ist in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift JP 6-636670 A2 bereits ein Verfahren zum Herstellen einer ringförmigen Zahnradscheibe beschrieben, wie sie z. B. als Steuerscheibe in einem Automobil verwendet wird, wobei eine plane Metallscheibe als Ausgangsteil verwendet wird.

Die Fig. 10 bis 14 veranschaulichen das Herstellungsverfahren, welches in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift JP 6-63670 A2 offenbart ist.

Bei diesem bekannten Herstellungsverfahren wird, wie in Fig. 10 gezeigt, eine plane kreisförmige Metallscheibe 1 als Ausgangsteil verwendet. In dem in Fig. 11 gezeigten ersten Schritt wird eine Bearbeitung durchgeführt, bei welcher die auf einem Drehstempel 101 aufliegende kreisförmige Metallscheibe 1 durch einen Stempel 102 radial nach innen gepreßt wird. Als Ergebnis der Durchfüh rung dieses Schritts wird durch Biegen des äußeren Umfangs der Metall scheibe 1 ein zylindrischer Seitenabschnitt 11 geformt. Bei dem nächsten in Fig. 12 gezeigten Schritt wird ein zweilagiger wulstförmiger Bereich 12 im Wurzelbereich des Seitenabschnitts 11 der Metallscheibe 1 aufgrund der Einwirkung eines oberen sowie eines unteren Preßstempels 103 und 104 in eine ringförmige Gestalt gebracht. In einem darauffolgenden weiteren Schritt wird, wie in Fig. 13 gezeigt, der wulstförmige Bereich 12 mittels eines Stempels 105 radial nach innen gepreßt. Als Ergebnis der Durchführung dieses Schritts wird der wulstförmige Bereich 12 (siehe Fig. 11) verdickt, um einen Bereich 13 zur Aufnahme von Zähnen zu bilden.

Nachdem, wie oben beschrieben, der verdickte Bereich 13 zur Aufnahme von Zähnen in der Metallscheibe 1 geformt worden ist, wird ein Schritt durchge führt, bei dem Vorsprünge und Ausnehmungen im Bereich 13 zur Aufnahme von Zähnen ausgebildet werden. Wie in Fig. 14 gezeigt, wird in diesem Schritt eine Formgebungswalze 106 verwendet. Die Formgebungswalze hat hervorste hende Bearbeitungsflächen 107 zum Ausbilden von Vertiefungen und zurück springende Bearbeitungsflächen 108 zum Ausbilden von Erhöhungen. Bei diesem Schritt werden die Formgebungswalze 106 und die Metallscheibe 1 synchron gedreht, während die Formgebungswalze 106 gegen den Bereich 13 zur Aufnahme von Zähnen (siehe Fig. 13) der Metallscheibe 1 gepreßt wird. Als Ergebnis der Durchführung dieses Schritts werden die Stellen des Bereichs 13 zur Aufnahme von Zähnen auf der Metallscheibe 1, welche mit den Bearbei tungsflächen 107 zur Formung von Vertiefungen zusammentreffen, so zurück gedrängt, daß sie die Vertiefungen eines Zahnkranzes bilden, und die Bereiche, welche mit den Bearbeitungsflächen 108 zur Bildung von Erhöhungen zusam mentreffen, treten hervor, um die Vorsprünge eines Zahnkranzes zu bilden.

Bei dem in Fig. 10 bis 14 gezeigten Verfahren nach dem Stand der Technik wird eine ursprünglich flache Umfangsstirnseite des Bereichs 13 zur Aufnahme von Zähnen in der Anfangsphase des Schritts zur Bildung von Erhö hungen und Vertiefungen im Bereich 13 zur Aufnahme von Zähnen der Metall scheibe 1 gegen die Bearbeitungsflächen 107 zur Bildung von Vertiefungen und gegen die Bearbeitungsflächen 108 zur Bildung von Erhöhungen der Formge bungswalze 106 gepreßt. Beim Anpressen gegen den Bereich 13 zur Aufnahme von Zähnen, welcher zunächst eine flache Umfangsstirnseite aufweist, werden zunächst kleinere Ausnehmungen für die Vertiefungen der zu formenden Zähne sowie kleinere Erhebungen für die Vorsprünge der zu formenden Zähne ausgebildet. Danach wird die Tiefe einer jeden anfänglichen Vertiefung allmäh lich vergrößert und die Höhe eines jeden anfänglichen Vorsprungs wird eben falls allmählich vergrößert. Letztendlich werden dadurch Ausnehmungen von angemessener Tiefe und Vorsprünge von angemessener Höhe gebildet.

Bei dem bekannten Herstellungsverfahren ist es notwendig, daß die Formge bungswalze 106, welche mit einem Antriebsmechanismus gekoppelt ist, und der Bereich 13 zur Aufnahme von Zähnen auf der Metallscheibe 1 in passender Weise synchron miteinander gedreht werden, so daß es keinen Schlupf zwischen der Walze und dem Bereich zur Aufnahme von Zähnen gibt, da für den Fall, daß einmal ein Schlupf zwischen diesen beiden Elementen auftreten sollte, die Ausnehmungen und Vorsprünge des zu formenden Zahnkranzes nicht in korrekten Abständen geformt werden können. Aus diesem Grunde wird hierzu ein genau gehendes Drehbewegungsübersetzungsgetriebe gebraucht, welches die Drehbewegungen der Metallscheibe 1 und der Formge bungswalze 106 genau synchronisiert. Dies führt dazu, daß die Kosten für die Herstellungsvorrichtungen sehr hoch liegen.

Bei dem bekannten Herstellungsverfahren nach der der japanischen Patent- Offenlegungsschrift JP 6-636670 A2 werden die gesamte Tiefe einer jeden Ausnehmung und die gesamte Höhe eines jeden Vorsprungs des Zahnkranzes durch Drehen der Formgebungswalze 106 und einer Metallscheibe in bestimmte Richtungen erzielt, während die Formgebungswalze 106 gegen den Bereich 13 zur Aufnahme von Zähnen gepreßt wird. Dies führt dazu, daß die Ausnehmungen und Vorsprünge eines dadurch resultierenden Zahnkranzes dazu neigen, eine ungleichmäßige Dicke aufzuweisen. Um solch eine ungleich mäßige Dicke zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den Formgebungsvorgang so durchzuführen, daß die Drehrichtungen der Metallscheibe 1 und der Formge bungswalze 106 alternierend umgekehrt werden. Diese Gegenmaßnahme verkompliziert jedoch das Herstellungsverfahren.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obengenannten Umstände ersonnen.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Abstände zwischen den Ausneh mungen und Vorsprüngen eines Zahnkranzes unter Verwendung einer einfa chen Herstellungsvorrichtung und eines unkomplizierten Herstellungsverfah rens genau einzuhalten.

Es ist weiterhin ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Zeitspanne, welche zum Fertigstellen eines Zahnkranzes im äußeren Umfangsbereich einer flachen Metallscheibe gebraucht wird, im Vergleich zum Stand der Technik zu verkürzen, wodurch die Produktivität wesentlich erhöht wird.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine metallische Zahnrad scheibe unter Verwendung einer kostengünstigen Herstellvorrichtung herzu stellen.

Um diese Ziele zu erreichen, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren die Maßnahmen nach dem Anspruch 1.

Die Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich auch aus den nachfolgenden Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeich nungen.

Es zeigen:

Fig. 1(A) eine schematische Darstellung eines Tiefziehschritts;

Fig. 1(B) eine schematische perspektivische Ansicht eines gemäß diesem Tief ziehschritt erhältlichen Teils;

Fig. 2(A) eine schematische Darstellung eines Preßschritts;

Fig. 2(b) eine schematische perspektivische Darstellung eines gemäß diesem Preßschritt erhältlichen Teils;

Fig. 3(A) eine schematische Darstellung eines Verdickungsschritts;

Fig. 3(B) eine schematische perspektivische Darstellung eines gemäß diesem Verdickungsschritt erhältlichen Teils;

Fig. 4(A) eine schematische Darstellung eines Schritts zur Ausbildung der vorläufigen Ausnehmungen;

Fig. 4(B) eine schematische perspektivische Darstellung eines Teils, welches als Ergebnis dieses Schritts zur Ausbildung vorläufiger Ausneh mungen erhältlich ist;

Fig. 5(A) eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines Formge bungsschritts;

Fig. 5(B) eine schematische perspektivische Darstellung eines Zahnrads, welches als Ergebnis der Durchführung des ersten Beispiels des Formgebungsschritts erhältlich ist;

Fig. 6(A) eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines Form gebungsschritts;

Fig. 6(B) eine schematische perspektivische Darstellung eines Zahnrads, welches als Ergebnis der Durchführung des zweiten Beispiels des Formgebungsschritts erhältlich ist;

Fig. 7(A) eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines Formge bungsschritts;

Fig. 7(B) eine schematische perspektivische Darstellung eines Zahnrads, welches als Ergebnis der Durchführung des dritten Beispiels des Formgebungsschritts erhältlich ist;

Fig. 8(A) einen Teilquerschnitt durch den äußeren Umfangsrand einer Metallscheibe, welche durch eine erste Preß- und Formgebungs walze verdickt worden ist;

Fig. 8(B) einen Teilquerschnitt durch den äußeren Umfangsrand der Metall scheibe, welche mittels einer zweiten Preß- und Formgebungswalze verdickt worden ist;

Fig. 9(A) eine schematische Darstellung der Gestalt von vorläufigen Vertie fungen und Erhöhungen einer Metallscheibe;

Fig. 9(B) eine schematische Darstellung der Formen der Ausnehmungen und Erhöhungen einer metallischen Zahnradscheibe als fertiges Endpro dukt;

Fig. 10 einen Teilschnitt durch eine Metallscheibe, welche als Ausgangsteil in einem Verfahren nach dem Stand der Technik verwendet wird;

Fig. 11 einen Teilschnitt, welcher einen Schritt zum Ausformen des Seiten wandbereichs gemäß einem Verfahren nach dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 12 einen Teilschnitt, welcher einen Schritt zum Ausformen eines wulstförmigen Bereichs im Seitenwandbereich gemäß einem Verfahren nach dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 13 einen Teilschnitt, welcher einen Schritt zum Verdicken des wulst förmigen Bereichs bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik zeigt;

Fig. 14 einen Teilschnitt, welcher einen Schritt zeigt zum Ausbilden von Ausnehmungen und Vorsprüngen in einem verdickten Zahnkranz bereich bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik.

Die Fig. 1 bis 6 zeigen, in der Reihenfolge der Verfahrensschritte, das erfin dungsgemäße Verfahren zum Herstellen einer metallischen Zahnradscheibe als Endprodukt, wobei eine Metallscheibe 2 als Ausgangsteil verwendet wird. Bei jeder der Fig. 1 bis 6 bezieht sich die Bezeichnung "(A)" auf einen Teilschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens und "(B)" ist eine schematische perspekti vische Darstellung, welche ein metallisches Plattenteil zeigt, wie es als Ergebnis nach der Durchführung des entsprechenden Schritts vorliegt. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine kreisförmige Metallscheibe verwendet, welche eine Dicke hat, die kleiner ist als die der Vorsprünge des zu formenden Zahnkranzes, wobei diese Metallscheibe 2 als Ausgangsteil dient.

Fig. 1(A) zeigt einen Tiefziehschritt zum Formen eines Wölbungsbereichs 21 in der Mitte einer Metallscheibe 2. Wie in der linken Hälfte der Fig. 1(A) gezeigt ist, wird die kreisförmige Metallscheibe 2 zwischen einen Stützstempel 201 und einem Druckstempel 202 gelegt, welche sich einander gegenüberliegen. Ein erster sowie zweiter Tiefziehstempel 203 und 204 sind längs des äußeren Umfangs des Stützstempels 201 und des Druckstempels 202 angebracht. In dem Tiefziehschritt wird, wie in der rechten Hälfte von Fig. 1(A) gezeigt, die Metallscheibe 2 festgehalten und durch den Stützstempel und den Druck stempel 202 fixiert. Danach wirken der erste sowie der zweite Tiefziehstempel 203 und 204 zusammen, um den äußeren Umfangsrand der Metallscheibe 2 herabzupressen, wodurch ein Tiefziehschritt ausgeübt wird. Nach Durchfüh rung dieses Schrittes liegt ein stufenförmiger Wölbungsbereich 21 vor, welcher durch das Tiefziehen der Mitte der Metallscheibe 2 konzentrisch geformt ist, wie in Fig. 1(B) gezeigt ist. Durch Bohren oder Stanzen des Wölbungsbereichs 21 kann ein gewünschtes mechanisches Teil, wie z. B. eine Nabe, geformt werden.

Fig. 2(A) zeigt einen Preßschritt, bei welchem der äußere Rand der mit dem Wölbungsbereich 21 versehenen Metallscheibe 2 ausgestanzt wird, um die kreisförmige Gestalt der Metallscheibe 2 zu korrigieren. Wie in der linken Hälfte der Fig. 2(A) gezeigt, wird die Metallscheibe 2, welche dem Tiefzieh schritt unterzogen worden ist, zwischen einen Stützstempel 205 und einen Druckstempel 206 gelegt, welche einander gegenüberliegen. Ein Stanzstempel 207 ist am äußeren Umfangsrand des Druckstempels 206 angebracht. In dem Preßschritt wird, wie in der rechten Hälfte der Fig. 2(A) gezeigt, die Metall scheibe 2 festgehalten und mittels des Stützstempels 205 und des Druckstem pels 206 fixiert und danach wird der äußere Rand der Metallscheibe 2 durch den Stanzstempel 207 abgekantet. Nach Durchführung dieses Schritts ist die kreisförmige Gestalt der Metallscheibe 2 mit der Ausbeulung 21 in der Mitte angepaßt, wie in Fig. 2(B) zu sehen ist. Das Bezugszeichen 1a bezieht sich auf Abfallmaterial, welches bei diesem Stanzschritt anfällt.

Fig. 3(A) zeigt einen Schritt zum Verdicken des äußeren Umfangskantenbe reichs der Metallscheibe 2, welche dem vorausgegangenen Preßschritt unter zogen worden ist. Beim Verdicken der Metallscheibe 2, welche dem Preßschritt unterzogen worden ist, wird diese durch einen ersten sowie einen zweiten Drehstempel 211 und 212 festgehalten und fixiert, und ein Drehmoment wird mittels einer nicht gezeigten Drehantriebsvorrichtung auf den ersten Dreh stempel 211 ausgeübt, so daß der zweite Drehstempel 212 und die Metall scheibe 2 zusammen mit dem ersten Drehstempel 211 gedreht werden. In einer ersten Stufe wird eine nutenförmige formgebende Bearbeitungsfläche 214 einer ersten Preßformgebungswalze 213 radial nach innen gegen den äußeren Umfangsrand der Metallscheibe gepreßt, wie in der linken Hälfte der Fig. 3(A) zu sehen ist. In einer zweiten Stufe wird eine nutenförmige formgebende Bear beitungsfläche 216 einer zweiten Druckformgebungswalze 215 radial nach innen gegen den äußeren Umfangsrand der Metallscheibe 2 gepreßt, wie in der rechten Hälfte der Fig. 3(A) zu sehen ist. Die Nutenbreite der nutenförmigen formgebenden Bearbeitungsfläche 216 der zweiten Druckformgebungswalze 215 ist größer als die Nutenbreite der nutenförmigen formgebenden Bearbei tungsfläche 214 auf der ersten Druckformgebungswalze 213. Die Nutenbreite der nutenförmigen formgebenden Bearbeitungsfläche 216 auf der zweiten Druckformgebungswalze 215 ist kleiner als die der nutenförmigen formge benden Bearbeitungsfläche 214 auf der ersten Druckformgebungswalze 213. Aus diesem Grunde wird der äußere Umfangskantenbereich der Metallscheibe 2, welcher durch das Anpressen der nutenförmigen formgebenden Bearbei tungsfläche 210 der ersten Druckformgebungswalze 213 leicht verdickt worden ist, durch das Anpressen zusätzlich verdickt, welches durch die nutenförmige formgebende Bearbeitungsfläche 216 der zweiten Druckformgebungswalze 215 bewirkt wird. Die erste sowie die zweite Druckformgebungswalze 213 und 215 werden in Drehbewegung versetzt, wobei sie der Bewegung der Metallscheibe 2 durch Anpressen der Walzen gegen die Metallscheibe 2 folgen.

Fig. 8(A) zeigt einen Schnitt durch den äußeren Umfangsrand der Metall scheibe 2, welcher durch die Einwirkung der ersten Druckformgebungswalze 213 verdickt ist, und Fig. 8(B) zeigt einen Schnitt durch den äußeren Umfangs rand der Metallscheibe 2, welcher durch die zweite Druckformgebungswalze 215 verdickt ist. Wie sich durch Vergleich der Fig. 8(A) und 8(B) ergibt, wird der äußere Umfangsrand der Metallscheibe 2 durch die erste Druckformge bungswalze 213 verdickt, so daß sich eine Dicke T1 ergibt, und der so verdickte Bereich wird durch die zweite Druckformgebungswalze 215 weiter verdickt, so daß sich eine Dicke T2 ergibt (T2 < T1). Der verdickte Bereich hat eine Breite W1 zu dem Zeitpunkt, zu dem die Verdickung durch die erste Druckformge bungswalze 213 bewirkt wird, und eine Breite W2 (W2 < W1) zu dem Zeitpunkt, zu dem die Verdickung durch die zweite Druckformgebungswalze 215 bewirkt wird. Wenn dieser Prozeß des Verdickens, wie oben beschrieben, in mehreren Stufen durchgeführt worden ist, wird der äußere Randbereich der Metall scheibe 2 auf eine gewünschte Dicke verdickt, ohne daß eine zu große Bela stung ausgeübt würde. Dieses Verdicken beruht auf der plastischen Verfor mung des äußeren Umfangsrands der Metallscheibe 2.

Die Metallscheibe 2, welche diesem Verdickungsprozeß unterzogen worden ist, ist mit einem äußeren Umfangsrand versehen, welcher einen Zahnkranz 22 trägt, der verdickt ist, um den in Fig. 8(B) gezeigten Querschnitt aufzuweisen. Die Metallscheibe 2 ist in Fig. 3(B) gezeigt.

Fig. 4(A) zeigt einen Vorbereitungsschritt zum Formen vorläufiger Ausneh mungen 23 und vorläufiger Vorsprünge 24. In dem Vorbereitungsschritt wird die Metallscheibe 2, welche dem Verdickungsschritt unterzogen worden ist, zwischen einen dritten und einem vierten Drehstempel 217 und 218 gelegt, um gestanzt zu werden. In der ersten Stufe des Vorbereitungsschritts, welcher in der linken Hälfte der Fig. 4(A) gezeigt ist, liegen der vierte Drehstempel 218 und ein Stanzstempel 219 jeweils der Metallscheibe gegenüber, welche auf einem dritten Drehstempel 217 beim Stanzen aufliegt. Danach wird die Metall scheibe 2, wie in der rechten Hälfte der Fig. 4(A) gezeigt, festgehalten und durch den dritten sowie vierten Drehstempel 217 und 218 fixiert. Sodann wird der Stanzstempel 219 betätigt, so daß eine bestimmte Anzahl von in einem regelmäßigen Abstand in dem dem äußeren Umfangsrand der Metallscheibe 2 entsprechenden Zahnkranzbereich 22 angeordneten Stellen in axialer Richtung der Metallscheibe 2 ausgestanzt wird.

Der Stanzstempel 219, welcher in diesem Schritt verwendet wird, hat Stanz vorsprünge 221, welche ähnlich sind der Form der Ausnehmungen des zu formenden Zahnkranzes. Die vorläufigen Ausnehmungen 23 des Zahnkranzes bzw. dessen vorläufigen Vorsprünge 24, welche jeweils zwischen benachbart liegenden vorläufigen Ausnehmungen auftreten, werden durch Stanzen des Zahnkranzbereichs 22 mittels des Stanzstempels 219 geformt.

In dem Verfahren zum Ausstanzen des Zahnkranzbereichs 22 aus der Metall scheibe 2 mittels des Stanzstempels 219 in dem vorbereitenden Schritt können die regelmäßig beabstandeten Stellen so ausgestanzt werden, daß die vorläu figen Ausnehmungen 23 und die vorläufigen Vorsprünge 24 nacheinander längs des gesamten Umfangs des Zahnkranzes 22 in einem regelmäßigen Abstand ausgestanzt werden, und zwar mittels eines Verfahrens, bei welchem die Metallscheibe 2 mittels eines dritten Drehstempels 217 stufenweise um einen konstanten Winkel gedreht wird. Sodann wird der Formstempel 219, welcher einen einzelnen Stanzvorsprung 221 aufweist, bei jeder Unterbrechung der Drehbewegung betätigt. Alternativ dazu können die in einem regelmäßigen Abstand angeordneten Stellen so ausgestanzt werden, daß die vorläufige Ausnehmungen 23 und der vorläufige Vorsprünge 24 so geformt werden, daß mehrere von ihnen gleichzeitig längs des gesamten Umfangs des Zahnkranzbe reichs 22 mit einem gleichmäßigen Abstand gebildet werden und zwar durch ein Verfahren, bei welchem die Metallscheibe 2 schrittweise um einen konstanten Winkel mittels des dritten Drehstempels 217 gedreht wird, und der Stanzstempel 219 mit einer Vielzahl von Stanzvorsprüngen 221 bei jeder Unterbrechung der Drehbewegung betätigt wird.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform werden die vorläufigen Ausnehmungen 23 mit einem regelmäßigen Abstand längs des gesamten Umfangs des Zahnkranzbereichs 22 zur gleichen Zeit ausgestanzt, so daß die vorläufigen Vorsprünge 24 alle zur selben Zeit mittels eines Verfahrens geformt werden, bei welchem der dritte Drehstempel 217 angehalten wird und der Stanzstempel 219, der eine Vielzahl von Stanzvorsprüngen 221 aufweist, welche ringförmig in einem regelmäßigen Abstand angeordnet sind, betätigt wird. In Fig. 4 bezieht sich das Bezugszeichen 25 auf Abfallmaterial, welches während des Stanzschritts anfällt.

Die vorläufigen Ausnehmungen 23 und die vorläufigen Vorsprünge 24 der Metallscheibe 2, welche während des Vorbereitungsschritts gebildet worden sind, werden in Ausnehmungen 31 und Vorsprüngen 32 der metallischen Zahn radscheibe 3 in einem Zahnkranzformungsschritt geformt (siehe Fig. 9).

Obwohl der Zahnkranzformungsschritt im weiteren noch ausführlicher beschrieben werden wird, soll dieser Zahnkranzformungsschritt bereits hier kurz erörtert werden. In dem Zahnkranzformungsschritt wird die Tiefe der vorläufigen Ausnehmung 23 der Metallscheibe 2 vergrößert, so daß die Ausneh mungen 31 der metallischen Zahnradscheibe 3 gebildet werden, und die Höhe der vorläufigen Vorsprünge 24 wird vergrößert, so daß die Vorsprünge 32 der metallischen Zahnradscheibe 3 gebildet werden.

Fig. 9(A) veranschaulicht die Formen der vorläufigen Ausnehmungen 23 und der vorläufigen Vorsprünge 24 der Metallscheibe 2, welche als Ergebnis des Vorbereitungsschritts erhalten werden und Fig. 9(B) veranschaulicht die Formen der Ausnehmungen 31 und der Vorsprünge 32 der metallischen Zahn radscheibe, welche das Endprodukt bildet. Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 9(A) und 9(B) ergibt, ist der Abstand P2 der Ausnehmungen und Vorsprünge 32 (in Fig. 9 ist der Abstand als Abstand der Vorsprünge 32 gezeigt) der metallischen Zahnradscheibe 3, welche das Endprodukt ist, gleich dem Abstand P1 der vorläufigen Ausnehmungen 23 der vorläufigen Vorsprünge 24 (in Fig. 9 ist der Abstand eingezeichnet als Abstand zwischen den vorläufigen Vorsprüngen 24) der Metallscheibe 2, welche dem Vorberei tungsschritt unterzogen worden ist (d. h. P1 = P2). Aus diesem Grund muß der Vorbereitungsschritt so durchgeführt werden, daß der Abstand der vorläufigen Ausnehmungen 23 und der vorläufigen Vorsprünge 24, welche in dem in Fig. 4 gezeigten Vorbereitungsschritt geformt werden, als Abstand zwischen den Ausnehmungen 31 und den Vorsprüngen 32 der metallischen Zahnradscheibe 3 dient, welche das Endprodukt ist. Dies kann dadurch leicht realisiert werden, daß der Vorbereitungsschritt auf die oben angegebene Weise durchgeführt wird.

Die Fig. 5(A), 6(A) und 7(A) zeigen je ein erstes, zweites und drittes Beispiel eines Zahnkranzformungsschritts. In Fig. 5(B), 6(B) und 7(B) sind die Zahnrad scheiben 3 gezeigt, welche als Ergebnis der jeweils gezeigten Zahnkranzfor mungsschritte erhalten werden. Dabei haben die Zahnradscheiben 3 jeweils dieselbe Gestalt.

In jedem der drei Beispiele des Formungsschritts für die Zahnräder wird eine Formgebungswalze 301 verwendet. Bei einer jeden der Formgebungswalzen 301 sind im äußeren Umfang hervorspringende Bearbeitungsflächen 302 zum Formen von Ausnehmungen, und zurückspringende Bearbeitungsflächen 303 zum Formen von Vorsprüngen gebildet. Wie in Fig. 5(A) gezeigt, ist in der im ersten Beispiel des Zahnradformungsschrittes verwendeten Formgebungswalze 301 der äußere Umfang mit den Bearbeitungsflächen 302 zur Formung von Ausnehmungen versehen und die Bearbeitungsflächen 303 zum Formen von Vorsprüngen stehen auf beiden Seiten einer äußeren Umfangsfläche 304 in axialer Richtung auf. Bei der im zweiten Beispiel verwendeten Formgebungs walze 301 ist, wie in Fig. 6(A) gezeigt, eine plane ringförmige formgebende Bearbeitungsfläche 305 so angeordnet, daß sie auf einer die Bearbeitungsflä chen 302 zum Formen von Ausnehmungen sowie die Bearbeitungsflächen 303 zum Formen von Vorsprüngen aufweisenden Seite in axialer Richtung des äußeren Umfangs gegenüberliegt. Wie in Fig. 7(A) gezeigt sind in der Formge bungswalze 301, welche im dritten Beispiel des formgebenden Schritts verwendet wird, flache, ringförmige, formgebende Bearbeitungsflächen 307 und 308 in axialer Richtung so an den Seiten der äußeren Umfangswand gegenüberliegend angebracht, daß sie Bearbeitungsflächen 302 zur Formung von Ausnehmungen und Bearbeitungsflächen 303 zur Formung von Vorsprüngen aufweisen.

Als nächstes werden das erste bis dritte Beispiel des Formgebungsschritts ausführlicher erläutert.

Bei dem in Fig. 5(A) gezeigten ersten Beispiel wird die Metallscheibe 2, welche als Ergebnis der Durchführung des Vorbereitungsschritts erhalten wird, zwischen einen fünften und einen sechsten Drehstempel 401 und 402 gesetzt. In der ersten Stufe dieses Schritts wird, wie in der linken Hälfte von Fig. 5(A) gezeigt, der sechste Drehstempel 402 und die formgebende Drehwalze 301 der Metallscheibe 2 gegenüberliegend angebracht, welche auf dem fünften Form stempel 401 aufliegt. Danach wird, wie in der rechten Hälfte von Fig. 5(A) gezeigt, die Metallscheibe 2 festgehalten und durch den fünften und sechsten Drehstempel 401 und 402 fixiert. Dann wird die Formgebungswalze 301 auf die Metallscheibe 2 zubewegt, während der fünfte Drehstempel 401 gedreht wird. Die zur Bildung von Ausnehmungen dienenden Bearbeitungsflächen 302 der Formgebungswalze 301 werden in die vorläufige Ausnehmung 23 der Metall scheibe 2 eingepaßt und die zur Formung von Vorsprüngen dienenden Bearbei tungsflächen 303 werden an die vorläufigen Vorsprünge 24 der Metallscheibe 2 angepaßt. Die Formgebungswalze 301 wird gedreht, wobei sie der Metall scheibe 2 folgt, während sie gegen die Metallscheibe 2 gepreßt wird, wodurch die Tiefe der vorläufigen Ausnehmungen 23 der Metallscheibe 2 durch plasti sche Verformung vergrößert wird, so daß die Ausnehmungen 31 des Zahnrads 3 geformt werden, und die Höhe der vorläufigen Vorsprünge 24 wird mittels plastischer Verformung vergrößert, so daß die Vorsprünge 32 des Zahnrads 3 geformt werden. Während der Zeitspanne, in der dieser Zahnkranzformungs schritt durchgeführt wird, werden die vorderen und hinteren Bearbeitungsflä chen des Zahnkranzbereichs 22 der Metallscheibe 2 durch den fünften und sechsten Drehstempel 401 und 402 festgehalten. Selbst wenn Grate im Zahn kranzbereich 22 während des oben beschriebenen Schritts des Formens der vorläufigen Ausnehmungen geformt werden, werden demzufolge diese Grate in diesem Formgebungsschritt entfernt.

Auch in dem zweiten in Fig. 6(A) gezeigten Beispiel wird die Metallscheibe 2, welche den Vorbereitungsschritt durchlaufen hat, zwischen dem siebten und achten Drehstempel 403 und 404 plaziert. In der ersten Stufe dieses Schritts werden, wie in der linken Hälfte der Fig. 6(A) gezeigt, der achte Drehstempel 404 und die Formgebungswalze 303 (in der linken Hälfte der Fig. 6(A) ist die Walze nicht gezeigt) einander gegenüberliegend auf die Metallscheibe 2 aufge setzt, welche auf dem siebten Drehstempel 403 aufliegt. Danach wird, wie in der rechten Hälfte der Fig. 6(A) gezeigt, die Metallscheibe 2 durch den siebten und achten Drehstempel 403 und 404 festgehalten und fixiert, und die Formge bungswalze 301 wird dann auf die Metallscheibe 2 zubewegt, während der siebte Drehstempel 403 sich dreht. Die zur Formung von Ausnehmungen dienenden Bearbeitungsflächen 302 der Formgebungswalze 303 werden in die vorläufigen Ausnehmungen 23 des Zahnkranzbereichs 22 der Metallscheibe 2 eingepaßt, und die zur Formung von Vorsprüngen dienenden Bearbeitungsflä chen 303 werden an die vorläufigen Vorsprünge 24 angepaßt. Die Formge bungswalze 301 wird gedreht, wobei sie der Metallscheibe 2 folgt, während sie gegen die Metallscheibe 2 gepreßt wird, wodurch die Tiefe der vorläufigen Ausnehmungen 23 der Metallscheibe 2 mittels plastischer Verformung vergrö ßert werden, so daß die Ausnehmungen 31 der Zahnscheibe geformt werden und die Höhe der vorläufigen Vorsprünge 24 wird mittels plastischer Verfor mung vergrößert, so daß die Vorsprünge 32 des Zahnrads 3 geformt werden. Während der Zeitspanne, in der dieser Formgebungsschritt durchgeführt wird, wird die Rückseite des Zahnkranzbereichs 22 der Metallscheibe 2 gegen den siebten Drehstempel 403 gepreßt und die Vorderseite des Zahnkranzbereichs 22 reibt an der ringförmigen Formgebungsfläche 305 der Formgebungswalze 301. Deshalb werden Grate, welche in dem Zahnkranzbereich 22 im zuvor erläuterten Schritt des vorläufigen Formens von Ausnehmungen gebildet worden sein könnten, beseitigt.

Auch in dem dritten in Fig. 7(A) gezeigten Beispiel wird die Metallscheibe 2, welche den Schritt zu Formung der vorläufigen Ausnehmungen durchlaufen hat, zwischen einen neunten und zehnten Drehstempel 405 und 406 gesetzt. In der ersten Stufe dieses Schritts werden, wie in der linken Hälfte der Fig. 7(A) gezeigt, der zehnte Drehstempel 406 und die Formgebungswalze 301 gegenü berliegend der Metallscheibe 2 angebracht, welche auf dem neunten Dreh stempel 405 aufliegt. Danach wird, wie in der rechten Hälfte der Fig. 7(A) gezeigt, die Metallscheibe 2 durch den neunten Drehstempel 405 und zehnten Drehstempel 406 festgehalten und fixiert, und die Drehwalze 301 wird dann auf die Metallscheibe 2 zu bewegt, während sich der neunte Drehstempel 405 dreht. Die zum Formen von Ausnehmungen dienenden Bearbeitungsflächen 302 der Formgebungswalze 301 werden in die vorläufigen Ausnehmungen 23 des Zahnkranzbereichs 22 eingepaßt und die zur Formung der Vorsprünge dienenden Bearbeitungsflächen 303 werden an die vorläufigen Vorsprünge 24 angepaßt. Die Formgebungswalze 301 wird sodann gedreht, wobei sie dem Formteil 302 folgt, während sie gegen die Metallscheibe 2 gedrückt wird, wodurch die Tiefe der vorläufigen Ausnehmungen 23 der Metallscheibe 2 mittels plastischer Verformung vergrößert wird, so daß die Ausnehmungen 31 des Zahnrads 3 geformt werden, und die Höhe der vorläufigen Vorsprünge 24 wird mittels plastischer Verformung vergrößert, so daß die Vorsprünge 32 der Zahnradscheibe 3 geformt werden. Während dieser Zeitspanne, in der der Formgebungsschritt durchgeführt wird, reibt die Rückseite des Zahnkranzbe reichs 22 der Metallscheibe an der ringförmigen formgebenden Bearbeitungs fläche 303 der Formgebungswalze 301, und die Vorderseite des Zahnkranzbe reichs 22 reibt an der ringförmigen Bearbeitungsfläche 307 der Formgebungs walze 301. Deshalb können Grate, welche im Zahnkranzbereich 22 in dem oben erläuterten Schritt des Formens der vorläufigen Vertiefungen gebildet werden, beseitigt werden.

In den oben erläuterten ersten und dritten Beispielen des Formgebungs schrittes werden die zum Formen der Ausnehmungen dienenden Bearbeitungs flächen 302 und die zum Formen der Vorsprünge dienenden Bearbeitungsflä chen 303 der Formgebungswalze 301 so gedreht, daß sie dem Formteil 2 folgen, während sie jeweils auf die vorläufigen Ausnehmungen 23 und die vorläufigen Vorsprünge 24 der Metallscheibe einwirken. Weiterhin gilt, daß die Abstände der vorläufigen Ausnehmungen 23 und der vorläufigen Vorsprünge 24 der Metallscheibe in dem Vorbereitungsschritt so gebildet werden, daß sie mit denen der Ausnehmungen 31 und der Vorsprünge 32 der zu formenden metalli schen Zahnradscheibe 3 genau zusammenfallen. Deshalb sind allein aufgrund des Drehens der dem Formteil 2 folgenden Formgebungswalze 301 die Ausneh mungen 31 auf der Grundlage der vorläufigen Ausnehmungen 23 genau geformt und die Vorsprünge 32 sind ausgehend von den vorläufigen Vorsprüngen 24 genau geformt, während die zur Formgebung der Ausneh mungen dienenden Bearbeitungsflächen 302 der Formgebungswalze 301 in die vorläufigen Ausnehmungen 23 des Zahnkranzbereichs 23 eingepaßt werden und die Bearbeitungsflächen 303 gegen die vorläufigen Ausnehmungen gepreßt wird. Als Ergebnis dessen werden die Abstände zwischen den Vorsprüngen 32 und den Ausnehmungen 31 gleich groß.

Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 9(A) und 9(B) ergibt, ist die Tiefe der Ausnehmungen 31 der Zahnscheibe 3, welche das Endprodukt darstellt, größer als die der vorläufigen Ausnehmungen 23 der Metallscheibe 2, welches den Formgebungsschritt zur Bildung der vorläufigen Ausnehmungen durchlaufen hat, und die Höhe der Vorsprünge 32 ist größer als die der vorläufigen Vorsprünge 24. In Fig. 9(A) und 9(B) bezeichnen die gestrichelten Linien C1 und C2 die Kreise der mittleren Zahnkranzhöhe.

In der oben beschriebenen Ausführungsform wird eine Metallscheibe, welche eine Dicke hat, die kleiner ist als die der Vorsprünge 32 des zu formenden Zahnrads, als Metallscheibe 2 benutzt und der äußere Umfangsrand der Metallscheibe 2 wird in dem in Fig. 3 gezeigten Verdickungsschritt verdickt, welcher dem Vorbereitungsschritt vorausgeht, in welchem eine Anzahl von längs des äußeren Umfangsrandes der Metallscheibe 2 regelmäßig beabstan deten Stellen in axialer Richtung aus der Metallscheibe 2 ausgestanzt werden, wodurch die vorläufigen Ausnehmungen 23 gebildet werden.

Alternativ hierzu kann eine Metallscheibe 2 verwendet werden, bei der es sich um eine kreisförmige Metallscheibe handelt, welche eine Dicke aufweist, die der der Vorsprünge 32 der zu formenden Zahnradscheibe 3 entspricht. Wenn solch eine dicke Metallscheibe verwendet wird, wird der oben erläuterte Verdickungsschritt nicht benötigt, und der Vorbereitungsschritt kann ohne Durchführung des Verdickungsschritts durchgeführt werden.

In dem Fall, in dem eine kreisförmige Metallscheibe verwendet wird, deren Dicke kleiner ist als die der Vorsprünge 32 der zu formenden Zahnscheibe 3, kann der Schritt des Verdickens des äußeren Umfangsrandes der Metall scheibe 2 auf andere Weise durchgeführt werden, als es in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben worden ist.

Bei dieser Ausführungsform werden die flachen vorläufigen Ausnehmungen 23 und die flachen vorläufigen Vorsprünge 24 dadurch geformt, daß im Vorberei tungsschritt gestanzt wird. Abhängig vom Material der Metallscheibe 2 kann die Tiefe der durch Stanzen hergestellten vorläufigen Ausnehmungen 23, so ausgeführt werden, daß sie im wesentlichen der der Ausnehmungen 31 der das Endprodukt darstellenden metallischen Zahnradscheibe 3 entsprechen. In diesem Falle ist auch die Höhe der vorläufigen Vorsprünge 24, welche in dem Stanzschritt ausgebildet werden, im wesentlichen gleich wie die der Vorsprünge 32 der metallischen Metallscheibe 3, welche das Endprodukt darstellt. Wird nun ein Verfahren angewendet, bei dem die Tiefe der durch Stanzen im Stanzschritt gebildeten vorläufigen Ausnehmung 23, im wesentli chen gleich ist mit der der Ausnehmungen 31 des als Endprodukt anfallenden metallischen Zahnrads 3 und die Höhe der vorläufigen Vorsprünge 24 im wesentlichen gleich ist der der Vorsprünge 32 der metallischen Zahnradscheibe 3, so wird es demgemäß möglich, eine Formgebungswalze 301 lediglich zur Nachbearbeitung der Ausnehmungen 31 und der Vorsprünge 32 zu verwenden.

Mit anderen Worten heißt dies, daß das Verfahren umfaßt:

Einen Stanzschritt zum Ausstanzen einer Reihe von am äußeren Umfangsrand einer Metallscheibe mit regelmäßigem Abstand zueinander ange ordneter Stellen in axialer Richtung der Metallscheibe, wodurch Ausnehmun gen bzw. Vorsprünge eines Zahnkranzes gebildet werden, wobei die Vorsprün ge zwischen benachbart liegenden Ausnehmungen geformt werden; und einen Schritt zur Nachbearbeitung des Zahnkranzes, in dem zum Formen von Aus nehmungen dienende Bearbeitungsflächen einer sowohl Bearbeitungsflächen zum Formen von Vorsprüngen als auch Bearbeitungsflächen zum Formen von Ausnehmungen der Metallscheibe aufweisende Formgebungswalze in die Aus nehmungen der Metallscheibe eingepaßt wird, und die der Formung von Vor sprüngen dienenden Bearbeitungsflächen der Formgebungswalze auf die Vor sprünge der Metallscheibe aufgesetzt wird, sowie Drehen der Formgebungswal ze, wobei dem Formteil gefolgt wird, wobei die Oberflächen der Ausnehmungen und Vorsprünge der Metallscheibe einem Nachbearbeitungsschritt unterzogen werden. Gemäß diesem Verfahren werden Ausnehmungen 31 und Vorsprünge 32 ebenfalls exakt geformt und die Abstände der Vorsprünge 32 und der Aus nehmungen 31 werden gleich.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer metallischen Zahnradscheibe (3), welches umfaßt:
einen Vorbereitungsschritt, bei dem eine Anzahl von am äußeren Umfangsrand einer Metallscheibe (2) mit regelmäßigem Abstand angeordneter Stellen in axialer Richtung aus der Metallscheibe ausgestanzt wird, wodurch vorläufige Ausnehmungen (23) eines Zahnkranzes (22) sowie sich zwischen be nachbart liegenden vorläufigen Ausnehmungen (23) befindliche vorläufige Vor sprünge (24) des Zahnkranzes geformt werden; und
einen Schritt zum Formen des Zahnkranzes (22), wobei zur Formung von Ausnehmungen dienende Bearbeitungsflächen (302) einer Formgebungs walze (301), welche zur Formung von Vorsprüngen dienende Bearbeitungsflä chen (303) sowie zur Formung von Ausnehmungen dienende Bearbeitungsflä chen (302) aufweist, in die vorläufigen Ausnehmungen (23) eingepaßt werden, und die zur Formung von Vorsprüngen dienenden Bearbeitungsflächen (303) der Formgebungswalze auf die vorläufigen Vorsprünge (24) ausgerichtet wer den, und wobei die Formgebungswalze (301) so gedreht wird, daß sie der Me tallscheibe (2) folgt, während die Formgebungswalze gegen die Metallscheibe gepreßt wird, wodurch die Tiefe der vorläufigen Ausnehmungen (23) der Me tallscheibe vergrößert wird, um die endgültigen Ausnehmungen (31) des Zahn kranzes (22) zu formen und wobei die Höhe der vorläufigen Vorsprünge (24) vergrößert wird, um die endgültigen Vorsprünge (32) des Zahnkranzes (22) zu formen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schritt vor dem Vorbereitungsschritt ein Wölbungsbe reich (21) in der Mitte der Metallscheibe (2) tiefgezogen und dann in einem Stanzschritt dessen Umfangsbereich abgekantet wird, um die kreisförmige Ge stalt der Metallscheibe (2) zu korrigieren, und dann in einem Schritt der Rand des Wölbungsbereiches (21) verdickt wird, um einen verdickten äußeren Um fangsrand (22) zu erhalten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Vorbereitungsschritt die endgültige Höhe der Vorsprünge (32) und die Tiefe der Ausnehmungen (31) bereits festgelegt ist, wohingegen im Schritt zum Formen des Zahnkranzes lediglich die Oberflächen der Vorsprünge und Ausnehmungen nachbearbeitet werden.