DE19739515A1

DE19739515A1 - Vorrichtung zum Schmieden eines Zahnkreises mit Schrägverzahnung

Info

Publication number: DE19739515A1
Application number: DE19739515A
Authority: DE
Inventors: Hideyuki Sato
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2017-09-10
Also published as: JPH1085892A; JP3702552B2; US5815922A; DE19739515B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schmieden eines Zahnkranzes mit Schrägverzahnung sowohl an der In nen- als auch an der Außenfläche mit einer vorbestimmten Phasendifferenz zwischen beiden.

Eine Vorrichtung zum Schmieden eines Zahnkranzes mit Schrägverzahnung mit an seinen beiden Flächen ausgebilde ten Zähnen ist in JP-A-1-150 427 offenbart. Die Vorrich tung weist ein feststehendes Außengesenk mit innenseitig ausgebildeten Zähnen und ein bewegbares Innengesenk mit außenseitig ausgebildeten Zähnen auf. Das Innengesenk ist in der Vorrichtung so angebracht, daß es sich drehen und in Axialrichtung verschieben kann. Ein zu schmiedendes Materialstück wird in einen Raum zwischen dem Außen- und dem Innengesenk eingesetzt. Eine Auswerfereinrichtung zum Auswerfen eines geschmiedeten Stücks aus den Gesenken ist in der Vorrichtung so angebracht, daß es sich axial ver schieben kann. Das geschmiedete Stück wird aus dem Außen gesenk zusammen mit dem Innengesenk mittels einer nach oben gerichteten Bewegung der Auswerfereinrichtung ausge worfen, während das geschmiedete Stück entlang der Schrägverzahnungszähne durch die aufwärts gerichtete Be wegung gedreht wird. Nachdem das geschmiedete Stück aus dem Außengesenk zusammen mit dem Innengesenk ausgeworfen worden ist, wird eine weitere nach oben gerichtete Bewe gung des Innengesenks verhindert und nur das geschmiedete Stück durch die Auswerfereinrichtung weiter nach oben ge drückt.

Die in JP-A-1-150 427 beschriebene Schmiedevorrichtung verfügt über kein Mittel zum Einschränken des Drehwinkels des Innengesenks gegenüber dem feststehenden Außengesenk während des Schmiedevorgangs. Daher sind die gegenseiti gen Relativstellungen der Innen- und der Außenzähne will kürlich. Mit anderen Worten ist es nicht möglich, einen Zahnkranz mit einer vorbestimmten Phasenbeziehung zwi schen der Innen- und der Außenverzahnung zu schmieden.

Die Erfindung ist in Hinblick auf das obenangegebene Pro blem geschaffen worden, und es ist eine Aufgabe der Er findung, eine Vorrichtung zum präzisen Schmieden eines Zahnkranzes mit Schrägverzahnung zu schaffen, der eine vorbestimmte Phasenbeziehung zwischen der Innen- und der Außenschrägverzahnung aufweist. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Schmieden eines Zahn kranzes mit Schrägverzahnung sowohl an dessen Innen- als auch an dessen Außenseite zu schaffen, bei dem ein ge schmiedeter Zahnkranz mit Schrägverzahnung leicht und einfach aus den Schmiedegesenken ausgeworfen wird, nach dem der Schmiedevorgang abgeschlossen worden ist.

Erfindungsgemäß besteht die Schmiedevorrichtung aus einem ringförmigen Außengesenk, das unbeweglich an einer sta tionären Struktur der Vorrichtung angebracht ist, aus ei nem scheibenförmigen Innengesenk, das innenseitig des Au ßengesenks und koaxial zu diesem angeordnet und an einem Dorn angebracht ist, der axial bewegbar und drehbar ist, aus einem axial bewegbaren Stempel zum Schmieden eines Materialstücks zu dem Zahnkranz mit Schrägverzahnung und aus einem Auswerferzylinder zum Auswerfen des geschmiede ten Zahnkranzes mit Schrägverzahnung aus dem Außen- und dem Innengesenk. Ein zu schmiedendes Materialstück wird in einen Schmiederaum, der zwischen dem Außen- und dem Innengesenk ausgebildet ist, angeordnet und mittels des axial bewegbaren Stempels gedrückt und geschmiedet.

Nachdem der Schmiedevorgang abgeschlossen ist, wird der geschmiedete Zahnkranz mit Schrägverzahnung mittels des Auswerferzylinders nach oben gedrückt, um den Zahnkranz aus dem Außengesenk auszuwerfen. Da außenseitig des Zahn kranzes eine Schrägverzahnung ausgebildet ist, muß der Zahnkranz gedreht werden, um der Steigung der Schrägver zahnung zu folgen, während es nach oben gedrückt wird, um es von dem Außengesenk zu trennen und aus diesem aus zu werfen. Zum Drehen des Dorns ist eine mit der stationären Struktur der Vorrichtung im Eingriff stehende Schägver zahnung an dem Ende des Dorns vorgesehen, das dem anderen Ende gegenüberliegt, an dem das Innengesenk an diesem fest angebracht ist. Die an dem Dorn ausgebildete Schräg verzahnung besitzt dieselbe Phase wie die innenseitig des Außengesenks ausgebildete Schrägverzahnung, so daß der geschmiedete Zahnkranz mit Schrägverzahnung entsprechend der Steigung der Schrägverzahnung des Außengesenks ge dreht wird, wenn der geschmiedete Zahnkranz mit Schräg verzahnung mittels des Auswerferzylinders nach oben ge drückt wird. Auf diese Weise wird der geschmiedete Zahn kranz mit Schrägverzahnung aus dem Außengesenk glatt aus geworfen. Des weiteren sind die an dem Dorn ausgebildete Schrägverzahnung und die Schrägverzahnung des Innenge senks, das an dem oberen Ende des Dorn festgelegt ist, so angeordnet, daß eine vorbestimmte Lagebeziehung besteht, so daß sowohl die Innen- als auch die Außenschrägverzah nung, die an dem geschmiedeten Zahnkranz ausgebildet sind, in einer vorbestimmten Phasenbeziehung angeordnet sind.

Der geschmiedete Zahnkranz mit Schrägverzahnung wird, nachdem er aus dem Außengesenk ausgeworfen worden ist, aus dem Innengesenk ausgeworfen. Der Zahnkranz mit Schrägverzahnung wird mittels des Auswerferzylinders wei ter nach oben gedrückt, während der Dorn mittels eines Stoppelements unbewegbar gehalten ist. Der Zahnkranz mit Schrägverzahnung muß zusätzlich zu der nach oben gerich teten Bewegung gedreht werden, um von dem Innengesenk ausgeworfen zu werden, da die innere Schrägverzahnung an dem Zahnkranz ausgebildet ist und mit der Schrägverzah nung des Innengesenks in Eingriff steht. Da der Auswer ferzylinder erfindungsgemäß an der stationären Struktur der Vorrichtung mit Hilfe von Lagern abgestützt ist, kann er entsprechend der Steigung der Schrägverzahnung des In nengesenks gedreht werden. Auf diese Weise wird der ge schmiedete Zahnkranz mit Schrägverzahnung von dem Innen gesenk glatt ausgeworfen. Eine auf den Auswerferzylinder während des Schmiedevorgangs zur Einwirkung gebrachte Axiallast wird vollständig durch die stationäre Struktur der Vorrichtung aufgenommen, wodurch die Lager geschützt werden.

Weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung sind ohne weiteres aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzug ten Ausführungsform ersichtlich, die auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt, in denen zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt mit der Darstellung einer erfin dungsgemäßen Schmiedevorrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt mit der Darstellung der in Fig. 1 dargestellten Schmiedevorrichtung während eines Schmiedevorgangs;

Fig. 3 Fig. 3 einen Schnitt mit der Darstellung der in Fig. 1 dargestellten Schmiedevorrichtung in ei nem Zustand, nachdem der Schmiedevorgang abge schlossen worden ist und ein einen Stempel hal tender Stößel angehoben worden ist;

Fig. 4 einen Schnitt mit der Darstellung der Schmiede vorrichtung unter Weglassung des den Stempel haltenden oberen Stößel, in einem Zustand, bei dem der geschmiedete Zahnkranz aus dem Außenge senk ausgeworfen worden ist; und

Fig. 5 einen Schnitt mit der Darstellung der Schmiede vorrichtung unter Weglassung des den Stempel haltenden oberen Stößels in einem Zustand, bei dem der geschmiedete Zahnkranz von dem Innenge senk getrennt worden ist.

Die Struktur der erfindungsgemäßen Schmiedevorrichtung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

An einer Basis 10 ist ein zylindrischer Halter 12 befe stigt; und ein ringförmiges unteres Distanzstück 14, ein ringförmiges oberen Distanzstück 16 und ein Gesenkhalter 18 sind in einer Innenbohrung des zylindrischen Halters 12 angeordnet, und zwar in der genannten Reihenfolge von unten aus. Ein ringförmiges Außengesenk 20 ist am Gesenk halter 18 angeordnet und dort mittels einer oberen Platte 22 befestigt. Eine Schrägverzahnung 20-1 zum Ausbilden einer Schrägverzahnung am Außenumfang eines Zahnkranzes M ist an der Innenbohrung des Außengesenks 20 ausgebildet. Ein Dorn 24 ist in einer Innenbohrung des oberen Distanz stücks 16 verschiebbar und drehbar angeordnet; und ein Innengesenk 26 ist am oberen Ende des Dorn 24 fest ange bracht. Eine Schrägverzahnung 26-1 zum Ausbilden einer Schrägverzahnung an der Innenbohrung des Zahnkranzes M ist am Außenumfang des Innengesenks 26 ausgebildet. Ein Auswerferzylinder 28 ist außenseitig des Dorns 24 ver schiebbar und drehbar angebracht. Das obere Ende des Aus werferzylinders 28 steht ein kleines Stück aus der oberen Fläche 18-1 des Gesenkhalters 18 vor. Wenn eine Schmiede kraft auf den Zahnkranz M zur Einwirkung gebracht wird, wird das obere Ende des Auswerferzylinders 28 zu dem Ni veau der oberen Fläche 18-1 heruntergedrückt, und zwar unter elastischer Deformierung durch die Schmiedekraft. Ein Ringraum S zur Aufnahme eines zu schmiedenden Materi alstücks ist durch den Gesenkhalter 18, das Außengesenk 20, das Innengesenk 26 und das obere Ende des Auswerfer zylinders 28 ausgebildet. Ein Stempel 30, der mit einem Stößel 32 verbunden ist, ist oberhalb der Schmiedegesenke angeordnet und wird mittels des Stößels 32 nach unten be wegt, um die Schmiedekraft zur Einwirkung zu bringen.

Ein Flansch 28-1, der am unteren Ende des Auswerferzylin ders 28 ausgebildet ist, der zum Auswerfen des geschmie deten Zahnkranzes aus den Gesenken dient, ist in Berüh rung mit der oberen Fläche des oberen Distanzstücks 16 während des Schmiedevorgangs angeordnet. Mehrere Auswer ferstifte 34 (von denen in der Querschnittsdarstellung nur einer dargestellt ist), die den Auswerferzylinder 28 nach oben drücken, um den Zahnkranz auszuwerfen, sind in dem oberen und dem unteren Distanzstück 14 bzw. 16 ver schiebbar angebracht. Eine L-förmige Hochdrückplatte 36 ist in einer ringförmigen Aussparung 16-2 angeordnet, die an der oberen Fläche des oberen Distanzstücks 16 ausge bildet ist; und das obere Ende des Auswerferstifts 34 steht mit der L-förmigen Hochdrückplatte 36 in Berührung. Eine Vielzahl von Lagern 38, die je aus einem unteren Ring 38-1, einer Rolle 38-3 und einem oberen Ring 38-2 bestehen, ist zwischen dem Flansch 28-1 des Auswerferzy linders 28 und der L-förmigen Hochdrückplatte 36 angeord net. Der Auswerferzylinder 28 wird zum Auswerfen des ge schmiedeten Zahnkranzes aus dem Gesenken mittels der Aus werferstifte 34 über die Lager 38 nach oben gedrückt.

Am unteren Ende des Dorns 24 ist ein Eingriffsbereich 40 mit einer Schrägverzahnung 40-1 ausgebildet, der mit einer weiteren Schrägverzahnung 14-1, die an der Innen bohrung des unteren Distanzstücks 14 ausgebildet ist, in Eingriff steht. Die Schrägverzahnungen 40-1 und 14-1 sind mit derselben Phase wie die Schrägverzahnung 20-1 des Au ßengesenks 20 ausgebildet.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Fig. 2-5 der Schmiedevorgang und der Auswerfvorgang bei der Schmiede vorrichtung beschrieben. Zunächst wird das zu schmiedende Materialstück in den Ringraum S eingebracht. Dann wird der Stempel mittels des Stößels 32 abgesenkt, um eine Schmiedekraft auf das Material innerhalb des Ringraums S zur Einwirkung zu bringen, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Das Material wird in den geschlossenen und eingeschränk ten Raum S gedrückt und zu einem Zahnkranz M geschmiedet, der eine der Schrägverzahnung 20-1 des Außengesenks 20 entsprechende Außenverzahnung und eine der Schrägverzah nung 26-1 des Innengesenks 26 entsprechende Innenverzah nung aufweist. Da die untere Fläche des Flanschs 28-1 des Auswerferzylinders 28 die obere Fläche des oberen Di stanzstücks 16 direkt berührt und die gesamte auf den Auswerferzylinder 28 während des Schmiedevorgangs ausge übte Schmiedekraft von dem unteren Distanzstücks 16 auf genommen wird, wird keine zusätzliche Last auf die Lager 38 ausgeübt. Die Lager 38 sind somit während des Schmie devorgangs gegen eine hohe Belastung geschützt.

Nachdem der Zahnkranz geschmiedet worden ist, wird der mittels des Stößels 32 getragene Stempel nach oben be wegt, und wird der Zahnkranz M gemäß Darstellung in Fig. 3 in den Gesenken belassen. Dann wird der geschmiedete Zahnkranz M mittels des Auswerferzylinders 28 nach oben gedrückt, der mittels der Auswerferstifte 34 über die L-förmige Hochdrückplatte 36 und die Lager 38 gemäß Dar stellung in Fig. 4 nach oben gedrückt wird. Die Auswer ferstifte 34 werden mittels einer in der Zeichnungen nicht dargestellten Einrichtung nach oben bewegt. Der Zahnkranz M wird zusammen mit dem Innengesenk 26 und dem Dorn 24 nach oben gedrückt. Der Zahnkranz M kann aus dem Außengesenk 20 nicht ausgeworfen werden, wenn er nicht gedreht wird, weil die an der Außenseite des Zahnkranzes M ausgebildete Schrägverzahnung mit der Schrägverzahnung 20-1 des Außengesenks 20 in Eingriff steht. Um den Zahn kranz M aus dem Außengesenk 20 auszuwerfen, muß er ge dreht werden, während er nach oben gedrückt wird. Da der Eingriffsbereich 40 des Dorns 24 mit dem unteren Distanz stück 14 über die betroffenen Schrägverzahnungen 20-1 und 14-1 in Eingriff steht, wird der Dorn 24 gedreht, während er sich nach oben bewegt. Weil die Schrägverzahnung 40-1 des Dorns 24 und die Schrägverzahnung 20-1 des Außenge senks 20 mit derselben Phase hergestellt sind, wird der Zahnkranz M entlang der Schrägverzahnung 20-1 des Außen gesenks 20 glatt gedreht, während er sich nach oben be wegt, und aus dem Außengesenk 20 glatt ausgeworfen, ohne irgendeine gefährliche Kraft, die auf den Zahnkranz M zur Einwirkung kommt. Die nach oben gerichtete Bewegung und die Drehbewegung des Dorns 24 enden zu dem Zeitpunkt, zu dem eine obere Schulter des Eingriffsbereichs 40 gegen die untere Fläche des oberen Distanzstücks 16 gemäß Dar stellung in Fig. 4 anliegt.

Nachdem die Bewegung des Dorns 24 in der in Fig. 4 darge stellten Stellung angehalten worden ist, bewegt sich der Auswerferzylinder 28 gemäß Darstellung in Fig. 5 weiter nach oben. Während dieser nach oben gerichteten Bewegung des Auswerferzylinders 28 ist das Innengesenk 26, das an dem Dorn 24 befestigt ist, unbewegbar gehalten, während der geschmiedete Zahnkranz M zusammen mit dem Auswerfer zylinder 28 mittels der Schrägverzahnung 26-1 des Innen gesenks 26 gedreht wird, die mit der inneren Schrägver zahnung des Zahnkranzes M in Eingriff steht. Der Auswer ferzylinder 28 kann glatt gedreht werden, weil er über die Lager 38 an der L-förmigen Hochdrückplatte 36 gela gert bzw. abgestützt ist. Auf diese Weise wird der Zahn kranz M aus dem Innengesenk 26 ausgeworfen.

Der Zahnkranz M wird von dem Auswerferzylinder 28 ent fernt. Dann wird der Auswerferzylinder 28 zu der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung zusammen mit den Auswer ferstiften 34 nach unten bewegt. Der Dorn 24, der das In nengesenk 26 trägt, wird ebenfalls zu der Ausgangsstel lung nach unten bewegt, und zwar zusammen mit seiner Drehbewegung, die durch die Schrägverzahnung 40-1 des Eingriffsbereichs 40 bedingt ist, die mit der Schrägver zahnung 14-1 in Eingriff steht, die am unteren Distanz stück 14 ausgebildet ist. Auf diese Weise werden alle Bauteile der Schmiedevorrichtung zu ihrer in Fig. 1 dar gestellten Ausgangsstellung zurückbewegt; und der Schmie devorgang wird wiederholt.

Die Erfindung ist mit Bezugnahme auf die vorstehend be schriebene bevorzugte Ausführungsform dargestellt und be schrieben; jedoch ist für den Fachmann ersichtlich, daß Änderungen hinsichtlich Gestalt und Details durchgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung gemäß Defi nition in den beigefügten Ansprüchen zu verlassen.

Claims

1. Vorrichtung zum Schmieden eines Zahnkranzes mit Schrägverzahnung, umfassend:
ein ringförmiges Außengesenk (20) mit einer an seiner In nenseite ausgebildeten Schrägverzahnung (20-1), das an einer stationären Struktur der Schmiedevorrichtung unbe wegbar befestigt ist;
ein scheibenförmiges Innengesenk (26) mit einer an dessen Außenumfang ausgebildeten Schrägverzahnung (26-1), das innenseitig des Außengesenks und koaxial zu diesem ange ordnet ist, unter Ausbildung eines ringförmigen Schmie deraums (S) zwischen dem Außengesenk und dem Innengesenk, in das ein zu schmiedendes Materialstück eingesetzt wird; einen Stempel (30) zum Pressen und Schmieden des Materi alstücks in dem ringförmigen Raum zu dem Zahnkranz mit Schrägverzahnung;
einen Auswerferzylinder (28) zum Auswerfen des geschmie deten Zahnkranzes (M) mit Schrägverzahnung aus dem inne ren und dem äußeren Gesenk, der axial bewegbar und an der stationären Struktur der Vorrichtung drehbar gelagert ist, so daß der Auswerfzylinder mittels der Schrägverzah nung (26-1) des Innengesenks gedreht werden kann, wenn der geschmiedete Zahnkranz von dem Innengesenk ausgewor fen wird; und
ein Mittel (24) zum Halten bzw. Tragen des dort befestig ten Innengesenks, das innenseitig des Auswerferzylinders verschiebbar und drehbar angebracht ist, so daß das Hal temittel mit derselben Phase wie der geschmiedete Zahn kranz mit Schrägverzahnung gedreht werden kann, der ent lang der Schrägverzahnung (20-1) des Außengesenks gedreht wird, wenn der geschmiedete Zahnkranz (M) mit Schrägver zahnung aus dem Außengesenk ausgeworfen wird.

2. Vorrichtung zum Schmieden eines Zahnkranzes mit Schrägverzahnung nach Anspruch 1, wobei das das Innenge senk haltende bzw. tragende Mittel ein Dorn (24) mit einem oberen Ende, an dem das Innengesenk (26) befestigt ist, und mit einem Eingriffsbereich (40) an seinem unte ren Ende ist, das mit der stationären Struktur der Schmiedevorrichtung mittels einer Schrägverzahnung (40-1) in Eingriff steht, die an dem Eingriffsbereich ausgebil det ist, wobei die Schrägverzahnung (40-1) am Eingriffs bereich die gleiche Phase aufweist wie die Schrägverzah nung (20-1), die innenseitig des Außengesenks ausgebildet ist.

3. Schmiedevorrichtung zum Schmieden eines Zahnkranzes mit Schrägverzahnung nach Anspruch 1, wobei der Auswer ferzylinder (28) an der stationären Struktur der Schmie devorrichtung mit Hilfe von Lagern (38) drehbar abge stützt bzw. gelagert ist.

4. Vorrichtung zum Schmieden eines Zahnkranzes mit Schrägverzahnung nach Anspruch 3, wobei eine an dem Aus werferzylinder (28) während eines Schmiedevorgangs ausge übte Axialkraft von der stationären Struktur (16) der Schmiedevorrichtung ohne Aufnahme durch die Lager direkt aufgenommen wird.

5. Verfahren zum Schmieden eines Zahnkranzes mit Schrägverzahnung in einer Schmiedevorrichtung mit einem ringförmigen Außengesenk (20), einem scheibenförmigen In nengesenk (26), das innenseitig des Außengesenks und ko axial zu diesem zur Ausbildung eines ringförmigen Schmie deraums (S) zwischen den beiden Gesenken angeordnet ist, einem Stempel (30), um eine Schmiedekraft auf ein in den Raum eingesetztes Materialstück zur Einwirkung zu brin gen, einem Auswerferzylinder (28) zum Auswerfen des ge schmiedeten Zahnkranzes mit Schrägverzahnung aus den Ge senken und einem Dorn (24) zum Auswerfen des geschmiede ten Zahnkranzes mit Schrägverzahnung aus dem Außengesenk, wobei das Verfahren die folgenden Schritten umfaßt:
Einbringen eines zu schmiedenden Materialstücks in dem ringförmigen Schmiederaum (S);
Schmieden des Materialstücks zu dem Zahnkranz (M) mit Schrägverzahnung mit innenseitig und außenseitig dessel ben ausgebildeten Schrägverzahnungen;
Auswerfen des geschmiedeten Zahnkranzes mit Schrägverzah nung aus dem Außengesenk (20) durch einen nach oben ge richteten Schub des Dorns (24) und des Auswerferzylinders (28), während sich der Dorn entsprechend der Steigung der Schrägverzahnung dreht, die außenseitig des Zahnkranzes (M) mit Schrägverzahnung ausgebildet ist;
weiteres Auswerfen des geschmiedeten Zahnkranzes (M) mit Schrägverzahnung aus dem Innengesenk (26) durch einen nach oben gerichteten Schub des Auswerferzylinders (28), während sich der Auswerferzylinder entsprechend der Stei gung der Schrägverzahnung dreht, die innenseitig des Zahnkranzes (M) mit Schrägverzahnung ausgebildet ist; und Entnehmen des Zahnkranzes (M) mit Schrägverzahnung aus der Schmiedevorrichtung.