DE19752380A1 - Verfahren zum Herstellen eines Sinterformkörpers, insbesondere eines Zahnriemen- oder Kettenrades - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines entlang einer Hauptachse unterschiedliche Querschnitte aufweisenden Sinterformkörpers, ins­ besondere eines Zahnriemen- oder Kettenrades, durch ein Formpressen eines Sinterpulvers in Richtung der Hauptachse und ein anschließendes Sintern.

Zahnriemen- oder Kettenräder, die beispielsweise auf einer Seite innerhalb ihrer Außenverzahnung über den Umfang verteilte, axial vorragende Segmente als Impulsgeber zur Antriebssteuerung aufweisen, erfordern zu ihrer Herstellung aus einem Sinterpulver vergleichsweise aufwendige Preßwerkzeuge, weil die sich über die axiale Erstreckung dieser Zahnriemen- oder Kettenräder ergebenden unter­ schiedlichen Querschnitte entsprechende Teilungen der Preßstempel bedingen. Trotz des Einsatzes von solchen aufwendigen Preßwerkzeugen können jedoch höhere Anforderungen an die Maßhaltigkeit, insbesondere bezüglich des Rundlau­ fes und der Winkelgenauigkeit der Verzahnung, ohne eine nachträgliche mechani­ sche Bearbeitung des gesinterten Formkörpers nicht erfüllt werden. Die sich aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte entlang der Hauptachse ergebende ungleichmäßige Massenverteilung bringt erschwert das gleichmäßige Verpressen des Sinterpulvers, was zu einer ungleichmäßigen Dichteverteilung führt, die sich wiederum nachteilig auf die Maßhaltigkeit des Sinterformkörpers auswirkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu vermeiden und ein Verfahren zum Herstellen eines Sinterformkörpers, insbesondere eines Zahn­ riemen- oder Kettenrades, der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß die Sinterformkörper ohne nachträgliche mechanische Bearbeitung mit ausreichen­ der Genauigkeit gesintert werden können.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß wenigstens zwei in Richtung der Hauptachse formschlüssig ineinandersteckbare Teilkörper aus Sinterpulver gepreßt werden, die jeweils einen axialen Abschnitt des Sinterformkörpers mit unterschiedlichen Querschnitten bilden, und daß die für sich gepreßten und gegebenenfalls vorgesinterten Teilkörper nach einem Zusammenfügen gemeinsam gesintert werden.

Durch das Aufteilen des Formkörpers in zumindest zwei Teilkörper, die jeweils einen axialen Abschnitt des Formkörpers bilden, können die sich sonst beim Pressen des Formkörpers einstellenden Schwierigkeiten vermieden werden, weil die Teilkörper im Vergleich zum gesamten Formkörper eine einfachere geome­ trische Gestalt und daher eine günstigere Massenverteilungen aufweisen, so daß vorteilhafte Voraussetzungen für eine gleichmäßige Verpreßbarkeit erhalten werden. Die verbesserte gleichmäßige Dichteverteilung führt dann unmittelbar zu einer guten Maßhaltigkeit des aus den Teilkörpern vor dem Sintern zusammen­ gesetzten Formkörpers. Die gepreßten Teilkörper können allenfalls nach einem ihre Handhabbarkeit verbessernden Vorsintern zusammengefügt und gemeinsam gesintert werden, und zwar vorzugsweise mit temporärer Flüssigphase, um eine gute Sinterverbindung zwischen den Teilkörpern sicherzustellen. Abgesehen davon, daß durch das Zusammensetzen des Formkörpers aus zwei Teilkörpern geometrisch einfacherer Form die Herstellungstoleranzen aus den oben geschilder­ ten Gründen erheblich herabgesetzt werden können, führt das erfindungsgemäße Verfahren auch zu einfacheren Preßwerkzeugen, weil ja lediglich die geometrisch weniger aufwendigen Teilkörper aus Sinterpulver gepreßt werden müssen.

Um eine über die Sinterbindung hinausgehende Verbindung der Teilkörper zu erzielen, können die Teilkörper nach ihrem gemeinsamen Sintern zusätzlich mechanisch durch ein Verstemmen oder ein Umbördeln entsprechender Umfangs­ abschnitte miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck können die Teilkörper mit geeigneten Umfangsabschnitten ausgebildet werden, die nach einer mechani­ schen Verformung den jeweils anderen Teilkörper übergreifen. Die gegenseitige Verbindung der Teilkörper kann außerdem durch ein unterschiedliches radiales Schwindverhalten der Teilkörper unterstützt werden. Hiefür ist es notwendig, daß die Teilkörper aus unterschiedlichen Sinterpulvern gepreßt werden, so daß der nach dem axialen Zusammenfügen der gepreßten Teilkörper innere Teilkörper während des Sintervorganges einen geringeren radialen Schwund als der diesen Teilkörper umschließende andere Teilkörper aufweist. Der Einsatz unterschiedlicher Sinterpulver für die Herstellung der einzelnen Teilkörper kann außerdem zur Erzielung unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften ausgenützt werden. Im Falle der Herstellung eines Zahnriemen- oder Kettenrades können die dem einen Teilkörper zugeordneten, axial vorragenden, segmentförmigen Impulsgeber beson­ dere magnetische Eigenschaften aufweisen, während der andere den Zahnkranz aufweisende Teilkörper eine hohe Abriebfestigkeit besitzt.

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 ein nach der Erfindung hergestelltes Zahnriemenrad in einer vereinfachten Draufsicht auf die Impulsgeberseite,

Fig. 2 dieses Zahnriemenrad im Schnitt nach der Linie II-II der Fig. 1,

Fig. 3 einen mit einem Reibkonus versehenen Zahnkranz in einer Draufsicht und

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

Das Zahnriemenrad gemäß den Fig. 1 und 2 bildet einen Sinterformkörper 1, der innerhalb eines Außenzahnkranzes 2 axial vorragende Segmente 3 und 4 als Impulsgeber zur Antriebssteuerung aufweist, wobei die Segmente 3 und 4 gegen­ einander radial versetzt angeordnet sind, so daß sich für den gesamten Sinterform­ körper 1 eine vergleichsweise aufwendige geometrische Gestalt mit unterschiedli­ chen Querschnitten entlang seiner Hauptachse 5 ergibt. Um die durch diese unterschiedlichen Querschnitte bedingten Schwierigkeiten bezüglich des Pressens eines solchen Sinterkörpers 1 aus einem Sinterpulver zu umgehen, wird der Formkörper 1 in zwei Teilkörper 6 und 7 aufgeteilt. Die Teilung ist dabei so getrof­ fen, daß die axial vorragenden Segmente 3 und 4 dem ringförmigen Teilkörper 7 zugeordnet sind, während das eigentliche Zahnriemenrad durch den Teilkörper 6 gebildet wird, der den Teilkörper 7 in einer axialen Ausnehmung 8 formschlüssig aufnimmt, wie dies insbesondere der Fig. 2 entnommen werden kann.

Die beiden Teilkörper 6 und 7 weisen somit gegenüber dem zusammengesetzten Formkörper 1 eine erheblich einfachere geometrische Gestalt auf, was das Form­ pressen dieser Teilkörper 6 und 7 aus Sinterpulver wesentlich erleichtert. Aufgrund der gleichmäßigeren Massenverteilung können die Teilkörper 6 und 7 mit einer gleichmäßigen Dichteverteilung unter Einhaltung geringer Toleranzen gepreßt und ineinandergefügt werden, um anschließend gemeinsam beispielsweise bei einer Temperatur von 1100 bis 1250°C mit temporärer flüssiger Phase gesintert zu werden. Das gesonderte Formpressen der Teilkörper 6 und 7 bringt nicht nur eine wesentlich verbesserte Maßhaltigkeit des Sinterformkörpers 1 mit sich, der somit keiner aufwendigen mechanischen Nachbearbeitung bedarf, sondern erlaubt auch den Einsatz unterschiedlicher Sinterpulver, um den jeweiligen örtlich unterschiedli­ chen Werkstoffanforderungen vorteilhaft zu entsprechen. Der Teilkörper 7 kann demgemäß aus einem für die Funktion des Impulsgebers günstigen weichmagneti­ schen Sinterpulver, der Teilkörper 6 aber aus einem Sinterpulver mit einer hohen mechanischen Festigkeit gepreßt werden. Nach dem Sintern kann der Sinterform­ teil 1 in herkömmlicher Art einem Kalibriervorgang unterworfen werden.

Damit eine über die Sinterverbindung hinausgehende Verbindung der beiden Teilkörper 6 und 7 erreicht wird, kann der Teilkörper 6 mit axial über den Teilkörper 7 vorragenden Umfangsabschnitten 9 versehen werden, die nach dem gemein­ samen Sintern gegen den Teilkörper 7 umgebördelt werden. In der Fig. 2 sind die Umfangsabschnitte 9 in der Ausgangsposition vor dem Umbördeln dargestellt.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 bildet der Sinterformkörper 1 einen mit einem Reibkonus versehenen Außenzahnkranz 10, der als ein Teilkör­ per 6 den über den Außenzahnkranz 10 axial vorragenden Konusring als anderen Teilkörper 7 umschließt. Der Teilkörper 7 ist mit drei radial vorragenden Ansätzen 11 versehen, die in entsprechende Ausnehmungen des Teilkörpers 6 eingreifen. Die beiden Teilkörper 6 und 7 werden wieder gesondert aus unterschiedlichen Sinterpulvern gepreßt, um die Preßlinge anschließend zusammenzufügen und gemeinsam sintern zu können. Die mögliche zusätzliche Verstemmung der ges­ interten Teilkörper 6 und 7 wird durch die Umfangsabschnitte 9 des Teilkörpers 7 in der Fig. 4 veranschaulicht. Durch ein Umbiegen dieser Umfangsabschnitte 9 gegen den Teilkörper 6 hin wird dieser übergriffen und zusätzlich gegenüber einer axialen Verlagerung festgehalten.

Claims (3)

1. Verfahren zum Herstellen eines entlang einer Hauptachse unterschiedliche Querschnitte aufweisenden Sinterformkörpers, insbesondere eines Zahnriemen- oder Kettenrades, durch ein Formpressen eines Sinterpulvers in Richtung der Hauptachse und ein anschließendes Sintern, dadurch gekennzeichnet, daß wenig­ stens zwei in Richtung der Hauptachse formschlüssig ineinandersteckbare Teilkör­ per aus Sinterpulver gepreßt werden, die jeweils einen axialen Abschnitt des Sinterformkörpers mit unterschiedlichen Querschnitten bilden, und daß die für sich gepreßten und gegebenenfalls vorgesinterten Teilkörper nach einem Zusammen­ fügen gemeinsam gesintert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper nach ihrem gemeinsamen Sintern zusätzlich mechanisch durch ein Verstemmen oder ein Umbördeln entsprechender Umfangsabschnitte miteinander verbunden werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilkörper aus unterschiedlichen Sinterpulvern gepreßt werden.