DE19815860A1 - Hohlrad für ein Planetengetriebe - Google Patents
Hohlrad für ein PlanetengetriebeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zahnkranz oder
ein Hohlrad bzw. ein innenverzahntes Zahnrad, welches mit
Ritzeln bzw. Planetenrädern eines Planetengetriebes kämmt,
welches in einem automatischen Getriebe verwendet wird,
und ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlrads.
Ein Hohlrad 50 eines Planetengetriebes, welches in einem
Getriebe verwendet wird, weist im allgemeinen einen wie in
Fig. 4 gezeigten Aufbau auf. Es ist eine Getriebekompo
nente, die wie ein mit Boden versehener Zylinder geformt
ist, dessen Zylinderbereich 51 einen Getriebekörper um
faßt, wobei dessen innere Umfangsfläche mit mehreren
Zähnen 51a gebildet ist, welche mit einem Ritzel bzw. Pla
netenrad 54 kämmen, welches drehbar auf einer Planetenrad
welle 56 gelagert ist. Ein Bodenbereich (Flanschbereich)
52 des Hohlrads 50 ist wie eine Scheibe mit gleichförmiger
Dichte und Dicke geformt und weist eine Öffnung auf,
welche in der Mitte an der inneren Durchmesserseite
gebildet ist, um eine Welle 55 aufzunehmen. Der innere
Durchmesserabschnitt des Bodenbereichs 52 ist einstückig
und koaxial mit einem Nabenwulstbereich 53 versehen. Das
Hohlrad 50 einer derartigen Konstruktion ist in das
Getriebe eingebaut, indem der Nabenwulstbereich 53 an der
äußeren Umfangsfläche der Welle 55 befestigt ist.
Wenn das Getriebe betrieben wird, so daß das Planetenge
triebe angetrieben wird, wird der Zahnradkörper 51 des
Hohlrads 50 Vibrationen bzw. Schwingungen ausgesetzt, wel
che aus Unregelmäßigkeiten bzw. Fehlern beim Kämmen mit
dem Planetenrad 54 während der Kraftübertragung resultie
ren. Da der Nabenwulstbereich 53 an der Welle 55 befestigt
ist, schwingt das Hohlrad 50 am Bodenbereich (Flanschbe
reich) 52 während der Drehung. Da der Bodenbereich 52 eine
gleichförmige Dichte in radialer Richtung aufweist, werden
bei einem herkömmlichen Hohlrad 50 die auf den Zahnradkör
per 51 wirkenden Schwingungen nicht in großem Maße ge
dämpft, selbst wenn sie zum Bodenbereich 52 übertragen
werden.
Wenn das Hohlrad ein durch Sintern integral gebildetes
Bauteil ist, wird ein mehrstufiges Herstellungsverfahren
verwendet, welches eine Vielzahl von geteilten Formen be
nutzt, um es in die oben erläuterte Gestalt bzw. Form zu
pressen und zu formen, um die Ausbeute bzw. Produktions
menge zu verbessern.
Bei dem Hohlrad mit der obigen herkömmlichen Form muß eine
genaue Überwachung der Positionen der Formen ausgeführt
werden, um sicherzustellen, daß die innere Seitenfläche
des Flanschbereichs und die innere Endfläche des Naben
wulstbereichs zueinander ausgeglichen bzw. bündig sind,
d. h. eine untere Formgebungs- bzw. Matrizenfläche zur Bil
dung des Flanschbereichs und eine untere Formgebungs- bzw.
Matrizenfläche zur Bildung des Nabenwulstbereichs sind
flach und bündig bzw. ausgeglichen. Es ist ebenfalls not
wendig, genauestens die Dichte des Pulvers zu überwachen,
welches an verschiedensten Bereichen verdichtet bzw.
gepreßt werden soll. Die herkömmliche Gestalt des oben
beschriebenen Hohlrads weist dahingehend einen Nachteil
auf, daß die Überwachung des Preßformens aufwendig und
komplex ist.
Da die Überwachung der Positionen und die Überwachung der
Dichte gleichzeitig und genau ausgeführt werden muß, ver
ursacht jede Verschlechterung der Überwachungsgenauigkeit,
wenn sie bei der herkömmlichen Gestalt des Hohlrads auf
tritt, eine plötzliche bzw. deutliche Veränderung der
Dichte an einer Verbindung zwischen den geteilten Formen,
d. h. dem Flanschbereich und dem Nabenwulstbereich. Diese
deutliche bzw. scharfe Dichteänderung führt zu Rissen bzw.
Sprüngen an der Verbindung, was zu einem verschlechterten
Widerstand bzw. Festigkeit gegen Torsionsdrehmomente
führt.
Des weiteren hängt die Selbsteinstellung für einen sanften
bzw. ruhigen Eingriff zwischen dem Hohlrad und dem Plane
tenrad während der anfänglichen Betriebsstufe von der
Oberflächenhärte des Hohlrads wie auch des Planetenrads
ab. Um die anfängliche Selbsteinstellung für ein ruhiges
Eingreifen zu verbessern, wurde vorgeschlagen, die Ober
flächenhärte des Hohlrads geringer als die des Planeten
rads auszuführen.
Wenn die Abweichung der Parallelität zwischen den Dreh
achsen des Planetenrads und des Hohlrads einen zulässigen
Bereich überschreitet, welche durch einen Abstand zwischen
der inneren Umfangsfläche des Planetenrads und der äußeren
Umfangsfläche der Planetenradwelle und der daraus zwischen
ihnen resultierenden Schrägstellung verursacht wird,
greift nur ein Teil eines Zahnflächenpaars des Planeten
rads, welches als ein schräg verzahntes Rad gebildet ist,
mit einem entsprechenden Zahn des Hohlrads an einem Kon
taktpunkt ein. Somit gibt es die Möglichkeit eines
Pittings bzw. einer Grübchenbildung (pitting), welche nahe
den beiden Enden in Zahnflankenrichtung des Planetenrads
auftritt, oder eines Abriebs bzw. Abblätterns (flaking),
welches an der äußeren Umfangsfläche der Planetenradwelle
auftritt. Eine mägliche Gegenmaßnahme für diese Probleme
kann darin liegen, die Genauigkeit zu verbessern, mit der
das Planetenrad mit dem Hohlrad zusammengebaut wird, um
Veränderungen der Parallelität zu verringern. Dieses Ver
fahren erhöht jedoch die Maschinenkosten bzw. die Her
stellungskosten und es gibt eine bestimmte Grenze für das
Ausmaß, in welchem Abweichungen der Parallelität verrin
gert werden können.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Hohlrad zu schaffen,
welches in der Lage ist, Schwingungen zu minimieren, wel
che während des Betriebes eines Planetengetriebes erzeugt
werden, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlra
des zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des
Anspruchs 1 bzw. 2 bzw. 4 bzw. 8 bzw. 16 gelöst. Vorteil
hafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein Hohlrad vorgesehen, mit einem Nabenwulstbereich, wel
cher koaxial an eine äußere Umfangsfläche einer Welle be
festigt ist, einem scheibenförmigen Flanschbereich, wel
cher sich radial vom Nabenwulstbereich nach außen er
streckt, und einem zylindrischen Zahnradkörper, welcher
integral bzw. einstückig mit einem äußeren Umfangsab
schnitt des Flanschbereichs verbunden ist und Zähne an
seiner inneren Umfangsfläche aufweist, welche mit einem
Planetenrad bzw. Ritzel kämmen. Dabei weist ein Abschnitt
in radialer Richtung eines Flanschbereichs eine Dichte
auf, welche geringer als die anderer Abschnitte ist.
Durch ein gesintertes Hohlrad mit einer verbesserten Ge
stalt kann die Komplexität bei der Überwachung der Formen
verringert werden, während gleichzeitig das Auftreten von
deutlichen bzw. scharfen Änderungen der Dichte minimiert
wird.
Des weiteren kann das Hohlrad mit einem Planetenrad in
einem Planetengetriebe kämmen, wobei das Auftreten von
Pitting bzw. einer Grübchenbildung an den Zahnflächen des
Planetenrads verhindert wird.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein Hohlrad vorgesehen, mit einem Nabenwulstbereich, der
koaxial an einer äußeren Umfangsfläche einer Welle befe
stigt ist, einem scheibenförmigen Flanschbereich, welcher
sich vom Nabenwulstbereich radial nach außen erstreckt,
und einem zylindrischen Zahnradkörper, welcher integral
bzw. einstückig mit einem äußeren Umfangsabschnitt des
Flanschbereichs verbunden ist und Zähne an seiner inneren
Umfangsfläche aufweist, welche mit einem Ritzel bzw. Pla
netenrad kämmen. Dabei weist der gesamte oder ein Ab
schnitt in radialer Richtung des Flanschbereichs eine
Dicke auf, welche fortschreitend von einer Außendurchmes
serseite in Richtung einer Innendurchmesserseite größer
wird und eine Dichte in radialer Richtung aufweist, welche
nahezu bzw. im wesentlichen umgekehrt proportional zur
Dicke ist.
Vorzugsweise ist ein Abschnitt des Hohlrads, dessen Dicke
sich von der Außendurchmesserseite in Richtung der Innen
durchmesserseite vergrößert, ein gesintertes Bauteil,
welches durch ein Paar oberer und unterer Formen gebildet
ist.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein gesintertes Hohlrad vorgesehen, mit einem zylindri
schen Zahnradkörper mit Zähnen an dessen innerer Umfangs
fläche, welche mit einem Planetenrad kämmen, einem
Flanschbereich, welcher sich vom zylindrischen Zahnradkör
per radial nach innen erstreckt, und einem Nabenwulst
bereich, der an einem inneren Durchmesserbereich des
Flanschbereichs vorgesehen ist und an einer äußeren Um
fangsfläche einer Welle befestigt ist. Dabei sind der zy
lindrische Zahnradkörper, der Flanschbereich und der Na
benwulstbereich integral gebildet und gesintert, und der
Nabenwulstbereich steht zu beiden Seiten in Richtung der
Dicke bzw. in Axialrichtung des Flanschbereichs vor.
Bevorzugt weist zumindest einer der beiden vorstehenden
Bereiche des Nabenwulstbereichs zumindest einen Abschnitt
in dessen axialer Richtung auf, dessen Dicke ausgehend vom
Flanschbereich fortschreitend abnimmt.
In einer günstigen Ausgestaltung weist ein Abschnitt in
radialer Richtung des Flanschbereichs eine geringere
Dichte als andere Abschnitte auf.
Vorzugsweise weist der gesamte oder ein Abschnitt in ra
dialer Richtung des Flanschbereichs eine Dicke auf, welche
ausgehend von einer Außendurchmesserseite in Richtung
einer Innendurchmesserseite fortschreitend zunimmt, und
eine Dichte in radialer Richtung aufweist, welche im
wesentlichen invers bzw. umgekehrt proportional zur Dicke
ist.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein Hohlrad mit einem scheibenförmigen Bereich, welcher
eine Eingriffsöffnung aufweist, die über eine Drehwelle
eingefügt wird und sich radial zur Drehwelle erweitert,
und einem zylindrischen Bereich vorgesehen, welcher einen
Zahnbereich an dessen innerer Umfangsfläche aufweist und
mit einem äußeren Umfangsabschnitt des scheibenförmigen
Bereichs verbunden ist. Dabei weist der zylindrische Be
reich eine Dichteverteilung auf, so daß die Dichte eines
im wesentlichen mittleren Abschnitts entlang einer Zahn
flanke der Zahnbereiche geringer ist als die Dichte von
zumindest einem der Endabschnitte in der Zahnflankenrich
tung jedes Zahnbereichs.
Vorzugsweise ist der zylindrische Bereich aus einen Mate
rial gebildet, welcher ein Elastizitätsmodul aufweist, das
kleiner als ein Elastizitätsmodul eines Materials der
Zähne ist, welche mit dem Zahnbereich kämmen.
Der scheibenförmige Bereich und der zylindrische Bereich
können aus einem porigen bzw. porösen Material gebildet
werden.
Vorzugsweise weist ein Abschnitt in radialer Richtung des
scheibenförmigen Bereichs eine geringere Dichte als andere
Bereiche auf.
Der gesamte oder ein Abschnitt in radialer Richtung des
scheibenförmigen Bereichs kann eine Dicke aufweisen, wel
che ausgehend von einer Außendurchmesserseite in Richtung
einer Innendurchmesserseite fortschreitend zunimmt und
kann eine Dichte in radialer Richtung aufweisen, welche
zur Dicke im wesentlichen umgekehrt proportional ist.
Gemäß einer günstigen Ausgestaltung weist ein Hohlrad wei
ter einen Nabenwulstbereich auf, welcher an einem Innen
durchmesserabschnitt des scheibenförmigen Bereichs vorge
sehen ist und an einer äußeren Umfangsfläche der Drehwelle
angeordnet ist, wobei der Nabenwulstbereich vorstehende
Bereiche aufweist, welche in axialer Richtung bzw. in
Richtung der Dicke des scheibenförmigen Bereichs zu beiden
Seiten vorstehen.
Zumindest einer der vorstehenden Bereiche kann mindestens
einen Abschnitt in dessen axialer Richtung aufweisen, bei
dem sich ausgehend vom scheibenförmigen Bereich die Dicke
fortschreitend verringert.
Die Zähne, welche mit dem Zahnbereich kämmen, können ein
Ritzel sein, welches in Kombination mit dem Hohlrad einen
Teil eines Planetengetriebes bildet.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist
ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlrads mit den fol
genden Schritten vorgesehen: Füllen einer pulvrigen Form
masse in einen Hohlraum einer Form zur Bildung eines Hohl
rads, wobei das Hohlrad einen scheibenförmigen Bereich mit
einer Eingriffsöffnung, welche über eine Drehwelle gefügt
wird und sich radial zur Drehwelle erweitert, und einen
zylindrischen Bereich aufweist, welcher einen Zahnbereich
an dessen innerer Umfangsfläche aufweist und mit einem
äußeren Umfangsabschnitt des scheibenförmigen Bereichs
verbunden ist, und Pressen bzw. Verdichten der in den
Hohlraum gefüllten pulvrigen Formmasse mit vorbestimmten
Drücken, so daß eine Dichte eines im wesentlichen mittle
ren Abschnitts entlang einer Zahnflanke des Zahnbereichs
des zylindrischen Bereichs geringer ist als die Dichte von
zumindest einem der Endabschnitte in Zahnflankenrichtung
jedes Zahnbereichs, um einen geformten bzw. in Formen her
gestellten Hohlradpulverkörper zu erzeugen.
Hierbei kann der Hohlraum zwischen Preßflächen eines Paa
res gegenüberliegender Stempel gebildet werden und die in
den Hohlraum gefüllte pulvrige Formmasse kann durch die
Preßflächen des Paars von Stempeln verdichtet werden, wel
che in Richtung zueinander bewegt werden.
Vorzugsweise ist der in Formen hergestellte Hohlradpulver
körper aus einem Material mit einem Elastizitätsmodul ge
bildet, welches kleiner als das Elastizitätsmodul eines
Materials der Zähne ist, welche mit den Zahnbereichen käm
men.
Bei dieser Erfindung weist der Flanschbereich einen Be
reich relativ hoher Dichte sowie einen Bereich relativ ge
ringer Dichte in dessen radialer Richtung auf. Schwin
gungen, welche vom Zahnradkörper auf den Flanschbereich
übertragen werden, werden durch die Änderungen der Dichte
gedämpft, wenn sie von dem Abschnitt hoher Dichte zum Ab
schnitt geringer Dichte oder von dem Abschnitt geringer
Dichte zum Abschnitt hoher Dichte übertragen werden. Somit
werden die im Hohlrad erzeugten Schwingungen gedämpft.
Des weiteren verringert sich gemäß dieser Erfindung die
Dichte des Flanschbereichs ausgehend vom Zahnradkörper in
Richtung des Innendurchmessers, so daß die Schwingungen,
welche vom Zahnradkörper auf den Flanschbereich übertragen
werden, durch die Änderung der Dichte gedämpft werden,
wenn sie in radialer Richtung übertragen werden.
Da die Dicke des Flanschbereichs zunimmt, wenn die Dichte
abnimmt, weist der Abschnitt mit geringer Dichte weiter
eine vorbestimmte Steifigkeit bzw. Steifheit auf.
Wenn das gesinterte Hohlrad in ein Getriebe eingebaut
wird, befindet es sich in Kontakt mit Öl, wobei das Hohl
rad infolge von Kapillarwirkung damit imprägniert bzw.
getränkt wird. Der Flanschbereich des Hohlrads gemäß
dieser Erfindung weist zumindest einen Abschnitt in
radialer Richtung auf, in dem die Dichte gering ist,
welcher mit einer größeren Ölmenge imprägniert wird als
ein herkömmlicher Flanschbereich. Die Wärmeleitfähigkeit
beträgt 0,116 (bei 20°C) für Eisen und ungefähr 0,0003 bis
0,0004 (bei ungefähr 4°C) für Öl. D.h. Eisen hat eine viel
größere Wärmeleitfähigkeit als Öl, so daß der mit einer
größeren Ölmenge imprägnierte Bereich mit geringer Dichte
eine reduzierte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dadurch ist
die Wärmeübertragung auf den Flanschbereich am Bereich mit
geringer Dichte unterbrochen bzw. erschwert, und die Wärme
wird nicht einfach auf die Wellenseite übertragen.
Der Flanschbereich weist die geringste Dichte auf der Na
benwulstbereichseite auf und somit ist die Wärmeübertra
gung auf die Wellenseite an dieser Stelle verläßlich un
terbrochen.
Da der gesinterte Flanschbereich durch ein Paar von oberen
und unteren Formen gebildet wird, so daß die Dicke des
Flanschbereichs ausgehend von der Außendurchmesserseite in
Richtung der Innendurchmesserseite fortlaufend zunimmt,
kann er des weiteren in einer Struktur geformt werden,
welche einen Bereich mit geringer Dichte und einen Bereich
mit hoher Dichte aufweist.
Während des Vorgangs des Verdichtens unter Verwendung von
Formen ist, da beim Hohlrad gemäß dieser Erfindung ein
Ausrichten der Seitenfläche des Flanschbereichs mit einer
Endfläche des Nabenwulstbereichs nicht notwendig ist, die
Positionstoleranz der Formen verringert. Dies ermöglicht
es, eine plötzliche Dichteänderung an der Verbindung zwi
schen dem Flanschbereich und dem Nabenwulstbereich durch
Ausführung von nur einer genauen Dichteüberwachung zu ver
hindern.
Auf einen Abschnitt des Nabenwulstbereichs, welcher von
der Seitenfläche des Flanschbereichs bauchig bzw. ballig
vorsteht, wirkt die Preßkraft der Formen während des Preß
formens von der Seite ein, und somit fällt seine Gestalt
nicht einfach auseinander.
Bei dieser Erfindung ist die Festigkeit der Verbindung
zwischen dem Flanschbereich und dem Nabenwulstbereich
sichergestellt und gleichzeitig ist die Dicke des Naben
wulstes in Richtung fort vom Flanschbereich fortlaufend
dünner gestaltet, um das Gewicht des Hohlrades zu verrin
gern.
Da die Dichteverteilung des zylindrischen Bereichs des
Hohlrades gemäß dieser Erfindung derart ist, daß praktisch
der Mittelabschnitt des Zahnes entlang der Zahnflanke eine
geringere Dichte als die von zumindest einem seiner Enden
in Richtung der Zahnflanke aufweist, wird der Eingriffsbe
reich des Hohlrades einfach versetzt, um einen ebenen
Kontakt aufzubauen, welcher eine Ermüdung infolge des Ab
rollens verhindert und daher das Auftreten von Pitting an
den Zahnflächen des mit dem Hohlrad kämmenden Planetenrads
verhindert.
Des weiteren ist es am zylindrischen Bereich des Hohlrads
mäglich, im ungefähr mittleren Abschnitt einen Bereich mit
einer geringeren Dichte als an anderen Bereichen einfach
zu bilden.
Weitere Ziele, Wirkungen, Merkmale und Vorteile der vor
liegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschrei
bung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der
Zeichnung deutlicher.
In der Zeichnung ist:
Fig. 1 ein Querschnitt eines Hohlrades gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Darstellung, welche den Vorgang
der Verdichtung des Flanschbereichs des ersten
Ausführungsbeispiels zeigt, wobei Fig. 2A den Zu
stand des Pulvers vor dem Verdichten zeigt und
Fig. 2B dieses in verdichtetem Zustand darstellt;
Fig. 3 ein Querschnitt, welcher ein Hohlrad gemäß dieser
Erfindung zeigt, welches in einem Gehäuse eines
Getriebes eingebaut ist;
Fig. 4 ein Querschnitt, welcher ein herkömmliches
Hohlrad zeigt, welches in ein Gehäuse eines Ge
triebes eingebaut ist;
Fig. 5 ein Querschnitt eines Hohlrades gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung;
Fig. 6 ein Querschnitt, welcher eine auf einen zweiten
vorstehenden Bereich wirkende Druckkraft während
des Formvorgangs des Hohlrads von Fig. 5 zeigt;
Fig. 7 ein Querschnitt, welcher ein drittes Ausfüh
rungsbeispiel des Hohlrades zusammen mit einem
Planetengetriebe zeigt, in welchem das Hohlrad
verwendet wird;
Fig. 8A ein Querschnitt, welcher ein weiteres Beispiel
eines Hohlrades gemäß dieser Erfindung zusammen
mit einem Planetengetriebesatz zeigt, in welchem
es verwendet wird;
Fig. 8B eine Seitenansicht von links des Beispiels von
Fig. 8A;
Fig. 9 eine Seitenansicht von rechts des Beispiels von
Fig. 8A;
Fig. 10 eine vergrößerte Teilansicht von Zahnbereichen
des in Fig. 8 gezeigten Beispiels;
Fig. 11 ein Querschnitt, der einen wesentlichen Teil ei
ner Formvorrichtung zeigt, welche bei einem Aus
führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfah
rens zur Hersteilung eines Hohlrads gemäß dieser
Erfindung verwendet wird;
Fig. 12 ein Querschnitt, der das Verfahren gemäß dem Aus
führungsbeispiel von Fig. 11 erläutert;
Fig. 13 ein Querschnitt, der das Verfahren des Ausfüh
rungsbeispiels von Fig. 11 erläutert; und
Fig. 14 ein Querschnitt, der einen wesentlichen Teil ei
ner Vorrichtung zeigt, die bei einem Kalibrier
vorgang bei einem Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung
eines Hohlrades gemäß dieser Erfindung verwendet
wird.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele dieser
Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung
beschrieben.
Ein Hohlrad 1 ist ein mit Boden versehendes zylindrisches
Bauteil, welches in seinem Basisaufbau ähnlich einem her
kömmlichen Hohlrad ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, erstreckt
sich ein scheibenförmiger Flanschbereich 3 von einem Na
benbereich bzw. Nabenwulstbereich 2 radial nach außen. Der
Nabenwulstbereich wird verwendet, um das Hohlrad 1 koaxial
an den äußeren Umfang einer nicht dargestellten Welle zu
befestigen. Ein Zahnradkörper 4 ist integral mit dem
äußeren Umfangsabschnitt des Flanschbereichs 3 verbunden.
Der Zahnradkörper 4 ist ein zylindrisches Element, welches
koaxial zum Nabenwulstbereich 2 angeordnet ist, und an
seiner inneren Umfangsfläche entlang seines Umfangs mit
einer Vielzahl von Zähnen 4a gebildet, die mit einem Pla
netenrad kämmen.
Der Flanschbereich 3 dieses Ausführungsbeispiels ist mit
einer fast kegelstumpfförmigen Form an der äußeren Seiten
fläche gebildet. Wie in Fig. 1 gezeigt, verjüngt sich der
Flanschbereich 3 im Querschnitt, so daß die Dicke ausge
hend von der äußeren Durchmesserseite in Richtung der
inneren Durchmesserseite zunimmt, d. h. ausgehend vom Zahn
radkörper 4 in Richtung des Nabenwulstbereichs 2. Daher
ist der Flanschbereich 3 an einer Nabenwulstbereichseite
3a dicker als an einer Zahnradkörperseite 3b. Die Dichte
des Flanschbereichs 3 ist annähernd umgekehrt proportional
zur Dicke und ist somit an der Nabenwulstbereichseite 3a
geringer als an der Zahnradkörperseite 3b.
Das Hohlrad 1 ist ein gesintertes Bauteil und der nachfol
gend beschriebene Verdichtungsformvorgang ermöglicht es,
daß der Flanschbereich 3 mit den obigen festgelegten Merk
malen der Verjüngung und der Dichteverteilung in radialer
Richtung gebildet werden kann.
Das heißt, eine Form zur Bildung des Hohlrads 1 ist
konzentrisch in drei Teile an Positionen A und B in Fig. 1
unterteilt (K1, K2 und K3 stellen die Kantenbereiche jeder
geteilten Form dar). Die Form umfaßt eine erste Form (Teil
K1), um den Nabenwulstbereich 2 zu bilden, eine zweite
Form (Teil K2), um den Flanschbereich 3 zu bilden, und
eine dritte Form (Teil K3), um den Zahnradkörper 4 zu bil
den.
Eine Formgebungsfläche 6a eines Oberstempels 6 der zweiten
Form, welche den Flanschbereich 3 formt, ist sich verjün
gend bzw. konisch gebildet und, wie in Fig. 2 gezeigt,
verjüngt sich im Querschnitt. Fig. 2 ist eine schematische
Ansicht, welche das Verfahren zum Formen des Flanschbe
reichs 3 darstellt und somit kann die Form bzw. Gestalt
des gezeigten Hohlrads 1 leicht von der tatsächlichen ab
weichen.
In Fig. 2 ist ein Dorn bzw. Kernstab mit dem Bezugszeichen
7 versehen und ein Stempel mit 8. Das Bezugszeichen 12 be
zeichnet einen Oberstempel der ersten Form, 9 einen Unter
stempel der ersten Form, 10 einen Unterstempel der zweiten
Form und 11 einen Unterstempel der dritten Form.
Der Flanschbereich 3 in der obigen Ausführung wird wie
folgt geformt. Wie in Fig. 2A gezeigt, ist ein Pulver 13
gleichmäßig über den Unterstempeln 9, 10 und 11 verteilt,
und anschließend, wie in Fig. 2B gezeigt, werden die Ober
stempel 6, 12 von oben abgesenkt, um das Pulver 13 zu ver
dichten und zu formen. Da die Formgebungsfläche der oberen
Form sich verjüngend gestaltet ist, wird der Flanschbe
reich 3 verjüngend geformt. Vor dem Preßvorgang wird das
Pulver 13 gleichmäßig in radialer Richtung verteilt, so
daß die Dichte nach dem Verdichten nahezu umgekehrt pro
portional zur Dicke des Flanschbereichs 3 ist. Das heißt,
die Dichte verringert sich in Richtung der Kernstabseite
7, d. h. in Richtung der Nabenwulstbereichseite 3a.
Nach dem Formen durch Verdichtung wird das geformte Pulver
gesintert, um das Hohlrad 1 mit dem obigen Aufbau zu for
men. Das Hohlrad 1 ist ein gesintertes Bauteil und weist
somit Poren auf. Da der Porositätsfaktor proportional zur
Dichte ist, ist die Anzahl von Poren im Bereich mit gerin
gerer Dichte größer, d. h. an der Nabenwulstbereichseite
3a.
Wenn das Hohlrad 1 in Öl getaucht wird, um zu ermöglichen,
daß das Hohlrad 1 mit Öl getränkt wird, wird somit die Na
benwulstbereichseite 3a des Flanschbereichs 3, welche eine
geringe Dichte aufweist, mit einer größeren Ölmenge ge
tränkt. Dies führt dazu, daß die Nabenwulstbereichseite 3a
eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
Dann wird das Hohlrad 1 über eine Keilverzahnung über eine
Welle 21 gefügt, welche in einem Getriebegehäuse 20 ange
ordnet ist, so daß der Nabenwulstbereich 2 des Hohlrads 1
koaxial zur Welle ist, wie in Fig. 3 gezeigt. Auf diese
Weise ist das Hohlrad 1 in das Getriebe eingebaut.
In Fig. 3 ist ein Planetenrad, welches mit den Zähnen 4a
an der inneren Umfangsfläche des Zahnradkörpers 4 kämmt,
mit dem Bezugszeichen 22 versehen. Das Bezugszeichen 23
bezeichnet ein Sonnenrad, welches in Kombination mit dem
Hohlrad 1 und dem Planetenrad 22 ein Planetengetriebe bil
det.
Nachfolgend werden die Arbeitsweise sowie Vorteile des
Hohlrads 1 beschrieben.
Wenn das Getriebe beginnt, das obige Planetengetriebe an
zutreiben, werden Schwingungen, welche durch Fehler bzw.
Unregelmäßigkeiten beim Kämmen zwischen dem Zahnradkörper
4 des Hohlrades 1 und dem Planetenrad 22 verursacht wer
den, vom kämmenden Teil des Planetenrads 22 und dem Zahn
radkörper 4 auf den Zahnradkörper 4 des Hohlrads 1 über
tragen. Da der Nabenwulstbereich 2 des Hohlrades 1 an der
Welle 21 befestigt ist, werden die Schwingungen des Zahn
radkörpers 4 auf den Flanschbereich 3 übertragen, welcher
dann schwingt. Der Flanschbereich 3 dieses Ausführungs
beispiels weist eine Dichte auf, welche sich ausgehend von
der Außendurchmesserseite in Richtung der Innendurchmes
serseite fortschreitend verringert, so daß die über
tragenen Schwingungen im Bereich mit geringer Dichte ge
dämpft werden. Somit werden die Schwingungen des gesamten
Hohlrades 1 gedämpft.
Weiter wird während des Betriebes des Planetengetriebes
Wärme durch Quer- bzw. Scherkräfte, welche durch das Käm
men zwischen dem Hohlrad 1 und dem Planetenrad 22 erzeugt
werden, erzeugt, und auch Wärme, welche von der Träger
seite auf ein Druck- bzw. Axiallager 24 übertragen wird,
wie durch die Pfeile in Fig. 3 gezeigt, über den Flansch
bereich 3 auf die Wellenseite 21 übertragen und weiter auf
eine Wellenlagerung 25 und ein Gehäuse 20 (aus Aluminium
hergestellt) und dann zur Außenseite des Getriebes abgege
ben.
In diesem Ausführungsbeispiel nimmt der Betrag an Öl, mit
welchem der Flanschbereich 3 getränkt wurde, in Richtung
des Nabenwulstbereichs 2 zu, d. h. die Wärmeleitfähigkeit
des Flanschbereichs 3 verringert sich in Richtung der Na
benwulstbereichseite 3a. Somit wird die auf den Flansch
bereich 3 des Hohlrades 1 übertragene Wärme durch den Be
reich geringer Dichte an der Nabenwulstbereichseite 3a
blockiert bzw. eine weitere Übertragung im wesentlichen
verhindert.
Die Tatsache, daß die Abgabe der durch das Hohlrad 1 er
zeugten Wärme zur Außenseite des Gehäuses 20 beschränkt
ist, unterstützt die schnellere Erwärmung des Öls im Ge
triebe als bei herkömmlichen Getrieben, selbst wenn das
Getriebe aus einem kalten Zustand gestartet wird, wodurch
der durch das kalte Öl verursachte Schaden am Getriebe mi
nimiert wird.
Während im obigen Ausführungsbeispiel der Flanschbereich 3
und der Zahnradkörper 4 des Hohlrads einstückig gebildet
sind, können sie auch als Einzelteile hergestellt werden.
Obwohl beim obigen Ausführungsbeispiel die Dicke des
Flanschbereichs 3 derart festgelegt ist, daß er sich in
Richtung des Nabenwulstbereichs 2 vergrößert, kann die
Dicke desweiteren auch gleichförmig sein, vorausgesetzt,
daß ein Gradient bzw. eine Steigerung der Dichte vorgese
hen ist, so daß die Dichte in der nach innen gerichteten
radialen Richtung fortschreitend abnimmt.
Obwohl im obigen Ausführungsbeispiel die Dicke des
Flanschbereichs 3 langsam vom Zahnradkörper 4 in Richtung
des Nabenwulstbereichs 2 verändert wird, können auch an
dere Ausgestaltungen verwendet werden. Beispielsweise kann
die Dicke in mehreren Schritten geändert werden, um die
Dichte umgekehrt proportional zur Dicke zu gestalten.
In diesem Ausführungsbeispiel ist das Hohlrad 1 ein gesin
tertes Bauteil, es kann jedoch auch aus anderen Materia
lien gebildet werden, wie z. B. aus Stahl. In diesem Fall
wird ebenfalls ein Bereich mit geringer Dichte an einem
Ort bzw. Bereich am Flanschbereich in radialer Richtung
gebildet, welcher die Schwingungen dämpft.
Wie oben erläutert wurde, kann das Hohlrad des ersten Aus
führungsbeispiels dieser Erfindung Schwingungen des Hohl
rads dämpfen, welche während des Betriebes des Planeten
getriebes erzeugt werden.
Diese wünschenswerten Wirkungen können erzeugt werden,
während eine festgelegte Steifigkeit des Hohlrades beibe
halten wird. Die Herstellung des Hohlrades als ein gesin
tertes Bauteil ermöglicht eine einfache Einstellung bzw.
Festlegung der Dichte.
Wenn dieses Hohlrad im Getriebe montiert ist, wird der Ab
schnitt mit geringer Dichte des Flanschbereichs mit einem
größeren Betrag an Öl getränkt, wodurch die Wärmeleit
fähigkeit dieses Abschnitts verringert wird und es somit
für die während des Betriebes des Getriebes erzeugte Wärme
schwierig ist, auf die Welle übertragen zu werden. Dies
beschränkt die Abgabe von Wärme über die Welle zur Außen
seite des Getriebes. Als Ergebnis kann, wenn das Getriebe
aus dem kalten Zustand betrieben wird, das Öl schnell er
wärmt werden, wodurch verschiedene Schäden infolge von
kaltem Öl reduziert oder eliminiert werden.
Die Herstellung der Nabenwulstbereichseite mit einer ge
ringen Dichte verringert oder verhindert wirksam die Wär
meleitung. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Dichte
des geformten Flanschbereichs des Hohlrades nahezu umge
kehrt proportional zur Dicke des Flanschbereichs festge
setzt werden, indem einfach eine obere Form mit einer ge
neigten bzw. schrägen Formgebungsfläche verwendet wird,
Pulver vor dem Verdichten bzw. Preßformen in radialer
Richtung gleichmäßig über eine untere Form angeordnet
wird, und daß Pulver durch ein Paar von Ober- und Unter
formen verdichtet wird. Daher kann das Hohlrad in eine Ge
stalt mit Bereichen hoher und Bereichen geringer Dichte
geformt werden.
Nachfolgend wird ein zweites Ausführungsbeispiel dieser
Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrie
ben. Es werden gleiche Bezugszeichen verwendet, um Ele
mente zu beschreiben, welche funktional identisch mit
denjenigen des vorhergehenden Ausführungsbeispiels sind.
Das Hohlrad 1 dieses Ausführungsbeispiels ist ein mit Bo
den versehenes zylindrisches Bauteil, dessen Grundkon
struktion ähnlich der des herkömmlichen Hohlrades ist,
und, wie in Fig. 5 gezeigt, einen Nabenwulstbereich 2, ei
nen Flanschbereich 3 und einen Zahnradkörper 4 umfaßt.
Der Zahnradkörper 4 ist zylindrisch und weist eine Viel
zahl von Zähnen 4a auf, welche an und entlang dessen inne
rer Umfangsfläche angeordnet sind, welche mit einem Plane
tenrad kämmt. Der gesamte Umfang eines axialen Endes des
Zahnradkörpers 4 ist durchgehend bzw. zusammenhängend mit
dem Flanschbereich 3 verbunden. Der Flanschbereich 3 ist
scheibenförmig und sein gesamter äußerer Umfangsabschnitt
ist mit dem Zahnradkörper 4 einstückig bzw. integral ver
bunden und erstreckt sich in Richtung der Innendurchmes
serseite. An der Mitte der Innendurchmesserseite des
Flanschbereichs 3 ist eine Öffnung gebildet, um die Welle
21 aufzunehmen. Der Innendurchmesserabschnitt des Flansch
bereichs 3 ist mit dem Nabenwulstbereich 2 einstückig ver
bunden.
Der Nabenwulstbereich 2 ist wie ein Zylinder geformt, wel
cher axial von jeder Seitenfläche des Flanschbereichs 3
vorsteht. Genauer weist der Nabenwulstbereich 2 einen er
sten Vorsprung 2a, der nach außen über eine bestimmte
Länge in Richtung entgegen des Zahnradkörpers 4 vorsteht,
und einen zweiten Vorsprung 2b auf, der über eine kürzere
Länge in Richtung der Zahnradkörperseite 4 vorsteht.
Der erste Vorsprung 2a verjüngt sich in axialer Richtung
an seiner äußeren Umfangsfläche über eine vorbestimmte
axiale Länge, wie bei 2c gezeigt, so daß die Dicke oder
der Außendurchmesser des Vorsprungs sich fort vom Flansch
bereich 3 verringert.
Die Innendurchmesserfläche des Nabenwulstbereichs 2 ist
mit einer Vielzahl von Zähnen 2d einer Keilverzahnung ent
lang seines Umfangs versehen. Das Hohlrad 1 ist ein ein
stückiges Bauteil, welches mittels Sintern gebildet wird.
Beim Preßformen des einstückig gebildeten, gesinterten
Hohlrades in die obige Gestalt wird ein mehrstufiges Form
verfahren angewandt, welches eine mehrteilige Form ver
wendet, die zu der des vorhergehenden Ausführungsbeispiels
ähnlich ist.
Die Form zum Formen des Hohlrades 1 in die oben beschrie
benen Gestalt ist in Fig. 2 gezeigt. Der Unterstempel ist
dreiteilig ausgebildet, ein erster Unterstempel 11 preßt
und formt den Zahnradkörper 4, ein zweiter Unterstempel 10
ist für das Preßformen des Flanschbereichs 3 vorgesehen,
und ein dritter Unterstempel 9 ist für das Preßformen des
Nabenwulstbereichs 2 vorgesehen. Der Oberstempel ist in
einen ersten Oberstempel 6 für das Preßformen des Zahnrad
körpers 4 und des Flanschbereichs 3 und einen zweiten
Oberstempel 12 für das Preßformen des Nabenwulstbereichs 2
unterteilt.
Die Position des Formenspalts zwischen dem Nabenwulstbe
reich und dem Flanschbereich wird dort festgesetzt, wo der
Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts 2c des ersten
Vorsprungs 2a maximal ist. In Fig. 2 bezeichnet das Be
zugszeichen 7 einen Kernstab und 8 einen Stempel.
Zuerst wird, wie in Fig. 2a gezeigt, ein Pulver 13 auf die
Unterstempel gleichmäßig aufgebracht, so daß dessen obere
Fläche flach ist. Zu diesem Zeitpunkt werden der erste
Unterstempel 11 und der dritte Unterstempel 9 relativ zum
zweiten Unterstempel 10 abgesenkt, um die Pulvermenge in
jedem Bereich einzustellen, um den Füllfaktor bzw. die
Preßverhältnisse in verschiedenen Bereichen gleichzu
machen.
Anschließend werden die Oberstempel 6 und 12 abgesenkt, um
die Oberfläche des Pulvers 13 zu berühren und die Positio
nen der Ober- und Unterstempel werden eingestellt (nicht
gezeigt). Während die Bewegungsgeschwindigkeit und der
Verstellbetrag der Stempel gemäß den Änderungen der Dicke
überwacht bzw. gesteuert werden, um eine genaue Dichte
steuerung auszuführen, wird der Druck erhöht, bis die
Dicke auf eine dritte, z. B. die Vorverdichtungsdicke ver
dichtet ist. Dann wird das Pulver in die in Fig. 6 ge
zeigte Gestalt geformt.
Anschließend wird das verdichtete Pulver bei erhöhten Tem
peraturen unterhalb des Schmelzpunktes gesintert, um eine
Legierung zu bilden. Anschließend wird, falls notwendig,
ein Kalibrieren ausgeführt. Somit wird das einstückig ge
formte, gesinterte Hohlrad 1 erhalten.
Beim Hohlrad 1 mit der obigen Gestalt wird durch das Vor
sehen des zweiten Vorsprungs 2b die Notwendigkeit der
Überwachung der Formgebungsfläche 10a des zweiten Unter
stempels 10 und der Formgebungsfläche 9a des dritten Un
terstempels 9 auf die gleichen Höhen während des Verdich
tungsvorgangs vermieden. Dies verringert die Toleranzen,
welche ihrerseits das Auftreten einer plötzlichen bzw.
deutlichen Dichteänderung an einer Verbindung A zwischen
dem Flanschbereich 3 und dem Nabenwulstbereich 2 verhin
dert, an welchem die Form geteilt ist, sogar wenn das Ver
dichten nur durch Ausführen einer genauen Überwachung der
Dichte ohne genaue Positionsüberwachung ausgeführt wird.
Das heißt, die Hohlradgestalt dieses Ausführungsbeispiels
verringert nicht nur die Komplexität der Überwachung bzw.
Steuerung, welche während des Formvorgangs notwendig ist,
sondern verhindert auch das Auftreten von plötzlichen
Dichteänderungen an der Verbindung A zwischen dem Flansch
bereich 3 und dem Nabenwulstbereich 2.
Da auf den zweiten Vorsprung 2b ebenfalls eine Druckkraft
von den Flächen der Stempel auf dessen Seitenflächen 2ba
und 2bb ausgeübt wird, wie in Fig. 6 gezeigt, wird er
nicht einfach zusammenfallen bzw. einknicken, wie das her
kömmliche Zahnrad.
Das Vorsehen des sich verjüngenden Abschnitts 2c am ersten
Vorsprung 2a verringert das Gewicht des Nabenwulstbereichs
2 und ermöglicht außerdem, daß die Dickenänderung in
radialer Richtung der Verbindung zwischen dem Nabenwulst
bereich 2 und dem Flanschbereich 3 und dessen Umgebungs
bereichen moderat festgesetzt werden kann. Dies verhindert
ebenfalls eine plötzliche Änderung der Dichte. Die Verbin
dung A kann auch abgerundet sein.
Während dieses Ausführungsbeispiel den sich verjüngenden
Abschnitt 2c am ersten Vorsprung 2a vorsieht, kann auf den
sich verjüngenden Abschnitt 2c auch verzichtet werden. Es
ist auch mäglich, eine Verjüngung am zweiten Vorsprung 2b
zu bilden. Beim Hohlrad 1 dieses Ausführungsbeispiels ver
jüngt sich die äußere Seitenfläche derart, wie in Fig. 5
gezeigt, wobei die Dicke des Flanschbereichs 3 von der Na
benwulstbereichseite 2 in Richtung der Hohlradseite 4 ab
nimmt, wodurch eine weitere Verringerung des Gewichts des
Hohlrades erzielt wird.
Wie oben beschrieben erleichtert die Gestalt des Hohlrades
dieses Ausführungsbeispiels die Steuerung des Formvorgangs
und verhindert eine plötzliche Dichteänderung in einer
Verbindung zwischen dem Flanschbereich und dem Naben
wulstbereich. Daher kann selbst bei einem einstückig ge
formten, gesinterten Hohlrad die Verbindung zwischen dem
Flanschbereich und dem Nabenwulstbereich eine stabile bzw.
dauerhafte Festigkeit gegen ein Torsionsdrehmoment aufwei
sen, indem die Gestalt des Hohlrads dieser Erfindung ver
wendet wird.
Fig. 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Hohlrads
der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem Planeten
radsatz, in welchem es verwendet wird.
In Fig. 7 umfaßt der Planetenradsatz als Hauptelemente ein
Sonnenrad 114, welches an einer sich drehenden Keilwelle
112 befestigt ist, mehrere Planetenräder 116, welche mit
dem Sonnenrad 114 kämmen und sich um das Sonnenrad 114
drehen, und ein Hohlrad 110, welches an der Drehwelle 112
befestigt ist, mit den Planetenrädern 116 kämmt und die
Planetenräder 116 und das Sonnenrad 114 umschließt bzw.
umgreift.
Jedes Planetenrad 116 ist drehbar auf einer Planetenrad
welle 120 gelagert, welche an einem Ende an einer Träger
platte 118 angebracht ist.
Das aus einem porigen Metallmaterial hergestellte Hohlrad
110 weist einen scheibenförmigen Bereich oder Flanschbe
reich 110B mit einer Nabe oder einem Nabenwulst, welcher
mit einer keilverzahnten Öffnung 110b gebildet ist, welche
über eine Drehwelle 112 gefügt ist, und einen zylindri
schen Bereich oder Zahnradkörperbereich 110A auf, der mit
dem äußeren Umfangsabschnitt des scheibenförmigen Bereichs
110B verbunden ist und Zahnbereiche 110a an seiner inneren
Umfangsfläche aufweist, welche mit den Planetenrädern 116
kämmen.
Das Hohlrad 110 ist zum Beispiel aus hochdichtem gesinter
tem Stahl (SMF4040 gemäß JPMA-Code) hergestellt. Dieser
hochdichte gesinterte Stahl kann ein Elastizitätsmodul von
ungefähr 14 000-16 000 kg/mm2 und eine Durchschnittsdichte
von ungefähr 6,8-7,3 g/cm3 aufweisen. Die Zahnbereiche 110a
sind eine linksverdrehte, schräge Evolventenverzah
nung (left-twisted, helical involute teeth).
Die Planetenräder 116, welche schrägverzahnte Zahnräder
sind, sind z. B. aus Stahl (SCr420H gemäß JIS-Code) herge
stellt. Dieser Stahl weist ein Elastizitätsmodul von unge
fähr 21 000-22 000 kg/mm2 auf. Der Grund, warum das Ela
stizitätsmodul des Hohlrades 110 im Vergleich mit dem der
Planetenräder 116 klein ist, liegt darin, daß der Oberflä
chendruck, der auf die Zahnbereiche 110a wirkt, kleiner
als der Oberflächendruck ist, welcher auf die Eingriffs
fläche der Planetenräder 116 wirkt. Da das Hohlrad 110 aus
einem porösen Material hergestellt ist und sein Elastizi
tätsmodul kleiner als das Elastizitätsmodul der Planeten
räder 116 ist, werden Abweichungen bei der Genauigkeit des
Kämmens absorbiert bzw. aufgenommen und die Fähigkeit der
Zahnräder, sich selbst für einen ruhigen Eingriff während
des anfänglichen Betriebszustandes einzustellen, wird ver
bessert.
Die Dichteverteilung des zylindrischen Bereichs 110A des
Hohlrades 110 ist derart, daß es entlang der Zahnflanken
der Zahnbereiche 110a Bereiche mit hoher und Bereiche mit
geringer Dichte gibt und daß die Dichte eines Mittelab
schnitts 110f des zylindrischen Bereichs 110A auf ungefähr
0,1-0,2 g/cm3 kleiner als die Dichte des Abschnitts,
welcher mit der äußeren Umfangskante des scheibenförmigen
Bereichs 110B verbunden ist und als die Dichte des freien
Endabschnitts des zylindrischen Bereichs 110A festgesetzt
ist.
Somit können die Zahnbereiche 110a des Hohlrades 110, wel
che mit den Zahnbereichen der Planetenräder 116 kämmen,
einfach entlang einer Normalebene senkrecht zu den Zahn
flächen versetzt werden, so daß, selbst wenn die
Parallelität zwischen den Drehachsen der Planetenräder 116
und des Hohlrades 110 die zulässige Grenze überschreitet,
eher ein Flächenkontakt als ein Punktkontakt während des
Kämmvorgangs auftritt, wobei ungewünschtes Pitting
verhindert wird, welches ansonsten an beiden Enden der
Planetenräder 116 auftreten würde.
Fig. 8A zeigt ein weiteres Beispiel des Hohlrades gemäß
dieser Erfindung zusammen mit einem Planetenradsatz, in
welchem es verwendet wird. In Fig. 8 werden gleiche Be
zugszeichen verwendet, um Hauptelemente zu bezeichnen,
welche identisch mit denen von Fig. 7 sind, und es wird
auf ihre Erläuterung verzichtet.
In dem in Fig. 8 gezeigten Beispiel weist das aus einem
porösen Metall hergestellte Hohlrad 122 einen scheibenför
migen Bereich 122B mit einer Nabe, die mit einer Keilver
zahnungsöffnung 122b gebildet ist, die über eine Drehwelle
112 gefügt ist, und einen zylindrischen Bereich 122A auf,
der mit der äußeren Umfangskante des scheibenförmigen Be
reichs 122B verbunden ist, und Zahnbereiche 122a an seiner
inneren Umfangsfläche aufweist, die mit den Planetenrädern
116 kämmen.
Das Hohlrad 122 kann aus einem hochdichten gesinterten
Stahl (SMF4040 gemäß JPMA-Code) hergestellt werden. Dieser
hochdichte gesinterte Stahl kann ein Elastizitätsmodul von
ungefähr 14 000-16 000 kg/mm2 und eine Durchschnittsdichte
von ungefähr 6,8-7,0 g/cm3 aufweisen. Die Zahnbereiche
122a sind eine linksverdrehte, schräge Evolventenver
zahnung (left-twisted, helical involute teeth).
Die äußere Umfangskante des scheibenförmigen Bereichs 122B
ist mit Eingriffsfortsätzen 122d an vorbestimmten Abstän
den entlang dessen Umfang gebildet, welche mit an einem
Ende des zylindrischen Bereichs 122A gebildeten Kerben
bzw. Schlitzen eingreifen, wie in Fig. 8B gezeigt.
Wie in Fig. 8B gezeigt, ist ein Ende des zylindrischen Be
reichs 122A mit mehreren Eingriffsklauen 122c an vorbe
stimmten Abständen in dessen Umfangsrichtung gebildet. Der
innere Umfangsbereich der Eingriffsklauen 122c ist mit ei
ner Nut 122g gebildet, in der ein nicht dargestellter
Rückhaltering montiert ist.
Somit sind die Eingriffsfortsätze 122d des scheibenförmi
gen Bereichs 122B in den zwischen den Eingriffsklauen 122c
an einem Ende des zylindrischen Bereichs 122A gebildeten
Kerben befestigt, und der Rückhaltering ist in die Nut
122g montiert, um den scheibenförmigen Bereich 122B und
den zylindrischen Bereich 122A miteinander zu verbinden.
Als Ergebnis ist, wie in Fig. 9 gezeigt, die Mitte der
Keilverzahnungsöffnung 122b des scheibenförmigen Bereichs
122B zur Mitte des zylindrischen Bereichs 122A ausgerich
tet.
Die Zahnbereiche 122a des zylindrischen Bereichs 122A,
welche in Fig. 10 vergrößert dargestellt sind, weisen
Zahnnuten 122h auf, in welche Zähne 116a der Planetenräder
116 eingreifen, und weisen ebenfalls Zähne 122j auf,
welche zwischen den Zahnnuten 122h entlang der
Umfangsrichtung gebildet sind.
Bei den Zähnen 122j sind die Zahnkopfflächen 122e in einem
kantenlosen Bogen zwischen den Zahnflächen gebildet. Da
die Zahnkopffläche 122e in einem Bogen gebildet ist, ist
die gegenseitige Beeinflussung bzw. Störung zwischen den
Zähnen 116a der Planetenräder 116 und den Zähnen 122j der
Zahnbereiche 122a des zylindrischen Bereichs 122A ver
ringert, wobei das Auftreten von Pitting an den Zahnflä
chen der Zähne 116a der Planetenräder 116 verhindert wird.
Dies verlängert ebenfalls die Lebensdauer der Formen, mit
welchen das Hohlrad 122 hergestellt wird.
Weiter ist die Dichteverteilung des zylindrischen Bereichs
122A des Hohlrades 122 derart, daß es Bereiche hoher und
Bereiche geringer Dichte entlang den Zahnflanken der Zahn
bereiche 122a gibt und daß die Dichte eines mittleren Ab
schnitts 122f des zylindrischen Bereichs 122A um ungefähr
0,1-0,2 g/cm3 kleiner als die Dichte des Abschnitts, der
mit der äußeren Umfangskante des scheibenförmigen Bereichs
122B verbunden ist, und als die Dichte des freien Endab
schnitts des zylindrischen Bereichs 122A festgesetzt ist.
Deshalb können in diesem Beispiel ähnliche Wirkungen und
Vorteile wie in den vorhergehenden Beispielen erhalten
werden.
Fig. 11 zeigt einen wesentlichen Teil einer Formgebungs
vorrichtung, mit welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren
zum Formen des Hohlrades ausgeführt werden kann. In Fig.
11 umfaßt die Formgebungsvorrichtung einen Stempelkörper
bzw. eine Matrize 30, welche eine innere Umfangsfläche zum
Formen der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Be
reichs 110A des zu formenden Hohlrades 110 aufweist und
ein Außengehäuse der Vorrichtung darstellt, und einen
Kernstab 44, welcher ungefähr in der Mitte im Inneren des
Stempelkörpers 30 angeordnet ist und entlang seiner Mit
telachse hin und her bewegbar gelagert ist. Die Oberform
weist einen zweiten Oberstempel 34, welcher am oberen Ab
schnitt des Kernstabes 44 angebracht ist und die Endfläche
der Nabe des scheibenförmigen Bereichs 110B des Hohlrades
110 bildet, und einen zylindrischen ersten Oberstempel 32
auf, der eine innere Umfangsfläche aufweist, die gleitbar
über die äußere Umfangsfläche des zweiten Oberstempels 34
angeordnet ist und konzentrisch mit dem Kernstab 44
zwischen der Innenfläche des Stempelkörpers 30 und dem
zweiten Oberstempel 34 angeordnet ist.
Der Kernstab 44 kann eine keilverzahnte Welle entsprechend
der Keilverzahnungsöffnung 110b des Hohlrades 110 sein.
Der zweite Oberstempel 34 ist bewegbar über dem Kernstab
44 angebracht und der erste Oberstempel 32 ist gleitbar
relativ zur äußeren Umfangsfläche des zweiten Oberstempels
34 und zur inneren Umfangsfläche des Stempelkörpers 30 ge
lagert.
Die untere Form dieser Vorrichtung umfaßt einen vierten
Unterstempel 42, der am unteren Abschnitt des Kernstabes
44 angebracht ist, so daß er dem zweiten Oberstempel 34
gegenüberliegt, einen zylindrischen dritten Unterstempel
40, welcher eine innere Umfangsfläche aufweist, die gleit
bar an der äußeren Umfangsfläche des vierten Unterstempels
42 angebracht ist und gegenüber dem ersten Oberstempel 32
angeordnet ist, und einen zweiten Unterstempel 38, welcher
eine innere Umfangsfläche aufweist, die gleitbar an der
äußeren Umfangsfläche des dritten Unterstempels 40 ange
bracht ist. Weiter umfaßt die untere Form einen ersten Un
terstempel 36, der eine innere Umfangsfläche aufweist, die
gleitbar an der äußeren Umfangsfläche des zweiten Unter
stempels 38 angebracht ist, und zwischen der inneren Um
fangsfläche des Stempel- bzw. Matrizenkörpers 30 und der
äußeren Umfangsfläche des zweiten Unterstempels 38 ange
ordnet ist.
Der vierte Unterstempel 42 dient zum Formen der Endfläche
der Nabe des scheibenförmigen Bereichs 110B des zu formen
den Hohlrades 110. Der dritte Unterstempel 40 dient zum
Formen der Innenfläche des scheibenförmigen Bereichs 110B
des Hohlrades 110. Der zweite Unterstempel 38 dient zum
Formen der Zahnbereiche 110a des zylindrischen Bereichs
110A des Hohlrades 110. Der erste Unterstempel 36 dient
zum Formen der Endfläche der Zahnbereiche des zylindri
schen Bereichs 110A des Hohlrades 110.
Der erste Oberstempel 32 und der zweite Oberstempel 34
sind an nicht gezeigten Antriebsmechanismen gelagert, so
daß sie relativ zur Innenfläche des Matrizenkörpers 30 und
des Kernstabes 44 bewegbar sind.
Der erste Unterstempel 36, der zweite Unterstempel 38, der
dritte Unterstempel 40 und der vierte Unterstempel 42 sind
an nicht gezeigten Antriebsmechanismen gelagert, so daß
sie relativ zur Innenfläche des Matrizenkörpers 30 und des
Kernstabes 44 bewegbar sind.
Der zweite Unterstempel 38 weist an einem Abschnitt seines
äußeren Umfangsbereiches schräge Zahnbereiche auf, welche
den Zahnbereichen 110a des Hohlrades 110 entsprechen, und
ist drehbar relativ zum ersten Unterstempel 36 und zum
dritten Unterstempel 40 gelagert.
Somit wird ein Hohlraum, welcher mit Metallpulver 28 als
Formmaterial gefüllt werden kann, im Matrizenkörper 30
zwischen den Endflächen des ersten Oberstempels 32 und des
zweiten Oberstempels 34 und den Endflächen des ersten
Unterstempels 36, des zweiten Unterstempels 38, des drit
ten Unterstempels 40 und des vierten Unterstempels 42 ge
bildet.
Bei diesem Aufbau wird das Hohlrad 110 wie folgt geformt.
Zuerst werden, wie in Fig. 11 gezeigt, der erste Oberstem
pel 32 und der zweite Oberstempel 34 ausgerichtet, so daß
sich ihre Endflächen in einer gleichen Ebene befinden, und
der zweite Unterstempel 38 und der dritte Unterstempel 40
werden ausgerichtet, so daß sich ihre Endflächen in einer
gleichen Ebene befinden. Der erste Unterstempel 36 und der
vierte Unterstempel 42 werden derart angeordnet, daß sich
ihre Endflächen unterhalb der Endflächen des zweiten
Unterstempels 38 und des dritten Unterstempels 40 befin
den, wie in Fig. 11 gezeigt.
Dann wird, wie in Fig. 12 gezeigt, der zweite Oberstempel
34 über eine vorbestimmte Entfernung in Richtung der End
fläche des vierten Unterstempels 42 bewegt und gleichzei
tig wird der erste Oberstempel 32 in Richtung der Endflä
che des vierten Unterstempels 42 bewegt, bis sich die End
fläche des ersten Oberstempels 32 unterhalb der Endfläche
des zweiten Oberstempels 34 befindet. Der vierte Unter
stempel 42 wird in Richtung der Endfläche des zweiten
Oberstempels 34 ausgehend von der in Fig. 11 gezeigten
Position entlang des zweiten Unterstempels 38 und des
dritten Unterstempels 40 bewegt, bis seine Endfläche mit
den Endflächen des zweiten Unterstempels 38 und des drit
ten Unterstempels 40 bündig ist bzw. sich auf gleicher
Höhe befindet. Der erste Unterstempel 36 wird ebenfalls in
Richtung der Endfläche des ersten Oberstempels 32 bewegt.
Als Ergebnis wird das in den Hohlraum gefüllte Metall
pulver 28 von der in Fig. 11 gezeigten Position zu der in
Fig. 12 gezeigten Position innerhalb des Matrizenkörpers
30 bewegt.
Dann werden, wie in Fig. 13 gezeigt, der erste Oberstempel
32 und der zweite Oberstempel 34 und der erste Unterstem
pel 36, der zweite Unterstempel 38, der dritte Unterstem
pel 40 und der vierte Unterstempel 42 über vorbestimmte
Entfernungen zu vorbestimmten Zeitpunkten (timing) zuein
ander bewegt, um das Metallpulver 28 mit vorbestimmten
Drücken zu verdichten, um einen geformten Pulverkörper
bzw. Grünling 26 herzustellen.
Zu diesem Zeitpunkt weist ein Abschnitt des Grünlings 26,
welcher dem zylindrischen Bereich 110A des Hohlrades 110
entspricht, eine derartige Dichteverteilung auf, daß die
Dichte des mittleren Abschnitts ungefähr 0,1-0,2 g/cm3 ge
ringer als die Dichte des freien Endes in Zahnflankenrich
tung des Zahnbereichs 110a und die Dichte des Endes, wel
ches mit dem scheibenförmigen Bereich 110B verbunden ist,
ist.
Anschließend werden der erste Oberstempel 32 und der
zweite Oberstempel 34 vom ersten Unterstempel 36, dem
zweiten Unterstempel 38, dem dritten Unterstempel 40 und
dem vierten Unterstempel 42 wegbewegt. Danach wird der
zweite Unterstempel 38, während er zurückgezogen wird, in
eine Richtung bezüglich des Grünlings 26 gedreht. Gleich
zeitig wird der Kernstab 44 aus dem Grünling 26 zurückge
zogen, welcher anschließend aus dem Matrizenkörper 30 ent
nommen wird.
Nachdem der Grünling 26 gesintert wurde, wird mittels ei
ner in Fig. 14 gezeigten Vorrichtung ein Kalibrierverfah
ren ausgeführt, um ihn bezüglich der Gestalt und den Di
mensionen mit den vorbestimmten Toleranzen fertigzustel
len.
Die in Fig. 14 gezeigte Kalibriervorrichtung weist eine
obere Form auf, welche einen dritten Oberstempel 70, der
an einem oberen Abschnitt des Kernstabes 44 angeordnet
ist, einen zylindrischen zweiten Oberstempel 68, dessen
innere Umfangsfläche sich in Gleitkontakt mit der äußeren
Umfangsfläche des dritten Oberstempels 70 befindet, und
einen ersten Oberstempel 66 aufweist, welcher konzentrisch
zum Kernstab 44 zwischen der Innenfläche des Matrizenkör
pers 30 und der äußeren Umfangsfläche des zweiten Ober
stempels 68 angeordnet ist.
Der dritte Oberstempel 70 preßt bzw. übt Druck auf einen
Abschnitt aus, welcher der Endfläche der Nabe des schei
benförmigen Bereichs 110B des Hohlrades 110 entspricht,
welches der geformte und gesinterte Pulverkörper 26 ist.
Der zweite Oberstempel 68 preßt bzw. übt Druck gegen einen
Abschnitt aus, der der Endfläche des scheibenförmigen Be
reichs 110B des Hohlrades 110 entspricht. Der erste Ober
stempel 66 preßt bzw. übt Druck auf einen Abschnitt aus,
welcher dem zylindrischen Bereich 110A des geformten Hohl
rades 110 entspricht.
Der erste Oberstempel 66, der zweite Oberstempel 68 und
der dritte Oberstempel 70 sind an nicht gezeigten An
triebsmechanismen gelagert, so daß sie relativ zueinander
bewegbar sind.
Eine untere Form der Kalibriervorrichtung umfaßt einen
dritten Unterstempel 76, der an einem unteren Abschnitt
des Kernstabes 44 angeordnet ist, so daß er den Endflächen
des zweiten Oberstempels 68 und des dritten Oberstempels 70
gegenüberliegt, einen zylindrischen zweiten Unterstem
pel 74, der eine innere Umfangsfläche aufweist, die sich
in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche des dritten
Unterstempels 76 befindet, und einen ersten Unterstempel
72, der eine innere Umfangsfläche aufweist, die sich in
Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche des zweiten
Unterstempels 74 befindet.
Der dritte Unterstempel 76 preßt bzw. übt Druck auf einen
Abschnitt aus, der dem scheibenförmigen Bereich 110B des
Hohlrades 110 und der Innenfläche der Nabe entspricht. Der
zweite Unterstempel 74 weist Zahnbereiche auf, welche mit
den Zahnbereichen des zylindrischen Bereichs 110A des
Hohlrades 110 kämmen bzw. eingreifen. Der erste Unterstem
pel 72 preßt bzw. übt Druck auf eine freie Endfläche des
zylindrischen Bereichs 110A des gesinterten Hohlrades 110
aus.
Der erste Unterstempel 72, der zweite Unterstempel 74 und
der dritte Unterstempel 76 sind relativ bewegbar zueinan
der gelagert.
Durch die Verwendung der Kalibriervorrichtung mit einem
derartigen Aufbau wird der Vorgang des Kalibrierens des
Hohlrades 110 des geformten Pulverkörpers 26 wie folgt
ausgeführt. Zuerst werden die Endflächen des zweiten
Unterstempels 74 und des dritten Unterstempels 76 bündig
zueinander ausgerichtet, wie in Fig. 14 gezeigt, und die
Endfläche des ersten Unterstempels 72 wird von der Endflä
che des zweiten Unterstempels 74 versetzt angeordnet. In
diesem Zustand wird das Hohlrad 110 auf diese Unterstempel
gelegt, wobei sich seine Innenfläche in Kontakt mit den
Endflächen der Unterstempel befindet, und wird dann an
schließend in den Matrizenkörper 30 eingelegt.
Anschließend werden die Endflächen des ersten Oberstempels
66, des zweiten Oberstempels 68 und des dritten Ober
stempels 70 derart angeordnet, daß sie sich in Kontakt mit
Abschnitten befinden, welche der äußeren Fläche des
scheibenförmigen Bereichs 110B, der Endfläche der Nabe und
der Endfläche des zylindrischen Bereichs 110A des
Hohlrades 110 entsprechen, und dann wird das Pressen mit
vorbestimmten Drücken ausgeführt. Durch diesen Kalibrier
arbeitsgang werden verschiedene Abmessungen korrigiert und
das Hohlrad 110 mit einer genauen Gestalt mit vorbestimm
ten Toleranzen hergestellt.
Die Dichteverteilung der Zahnbereiche 110a des zylindri
schen Bereichs 110A des fertiggestellten Hohlrades 110 ist
derart, daß die Zahnbereiche 110a in Zahnflankenrichtung
eine geringere Dichte an ihrem mittleren Abschnitt aufwei
sen als an ihren Enden. Das heißt, da die Zahnbereiche
110a des Hohlrades 110, welche mit den Zahnbereichen der
Planetenräder 116 kämmen, leicht entlang einer Ebene
senkrecht zu den Zahnflächen versetzt werden können, kön
nen die Zahnflächen des Planetenrades gegen Pitting ge
schützt werden, welches ansonsten infolge einer schlechten
Montagegenauigkeit des Planetenrades im Plane
tengetriebesatz auftreten würde.
Zusammenfassend wurde insoweit ein Hohlrad 1 beschrieben,
welches ein mit Boden versehenes zylindrisches Bauteil
ist, das einen Nabenwulstbereich 2, welcher an der äußeren
Umfangsfläche einer Welle angeordnet ist, einen scheiben
förmigen Flanschbereich 3, der sich vom Nabenwulstbereich
3 radial nach außen erstreckt, und einen zylindrischen
Zahnradkörper 4 aufweist, welcher einen Zahnbereich 4a an
seiner inneren Umfangsfläche aufweist und einstückig mit
dem äußeren Umfangsabschnitt des Flanschbereichs verbunden
ist. Der Flanschbereich 3 ist nahezu konisch bzw. sich
verjüngend an seiner äußeren Seitenfläche und verjüngt
sich von der Außendurchmesserseite in Richtung der Innen
durchmesserseite, d. h. vom Zahnradkörper 4 in Richtung des
Nabenwulstbereichs 2. Dieser Aufbau ist an der Naben
wulstbereichseite 3a dicker als an der Zahnradkörperseite
3b. Weiter ist die Dichte des Flanschbereichs 3 zur Dicke
nahezu umgekehrt proportional und ist an der Nabenwulstbe
reichseite 3a geringer als an der Zahnradkörperseite 3b.
Der zylindrische Zahnradkörper 4 weist eine derartige
Dichteverteilung auf, daß der mittlere Abschnitt des Zahn
radkörpers 4 eine geringere Dichte aufweist als die Endbe
reiche in Zahnflankenrichtung der Zahnbereiche 4a.
Im Rahmen der im Detail beschriebenen bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind zahlreiche
Änderungen und Modifikationen mäglich, ohne daß der Umfang
der vorliegenden Erfindung verlassen wird.
Claims (18)
1. Hohlrad (1) mit:
einem Nabenwulstbereich (2), welcher koaxial an einer äußeren Umfangsfläche einer Welle (21) befestigt ist;
einem scheibenförmigen Flanschbereich (3), der sich vom Nabenwulstbereich (2) radial nach außen erstreckt; und
einem zylindrischen Zahnradkörper (4), der einstückig mit einem äußeren Umfangsabschnitt des Flanschbereichs (3) verbunden ist und Zähne (4a) an einer inneren Um fangsfläche aufweist, welche geeignet sind, mit einem Ritzel zu kämmen;
wobei ein Abschnitt in radialer Richtung des Flansch bereichs (3) eine geringere Dichte als andere Ab schnitte aufweist.
einem Nabenwulstbereich (2), welcher koaxial an einer äußeren Umfangsfläche einer Welle (21) befestigt ist;
einem scheibenförmigen Flanschbereich (3), der sich vom Nabenwulstbereich (2) radial nach außen erstreckt; und
einem zylindrischen Zahnradkörper (4), der einstückig mit einem äußeren Umfangsabschnitt des Flanschbereichs (3) verbunden ist und Zähne (4a) an einer inneren Um fangsfläche aufweist, welche geeignet sind, mit einem Ritzel zu kämmen;
wobei ein Abschnitt in radialer Richtung des Flansch bereichs (3) eine geringere Dichte als andere Ab schnitte aufweist.
2. Hohlrad (1) mit:
einem Nabenwulstbereich (2), welcher koaxial an einer äußeren Umfangsfläche einer Welle (21) befestigt ist;
einem scheibenförmigen Flanschbereich (3), welcher sich von dem Nabenwulstbereich (2) radial nach außen erstreckt; und
einem zylindrischen Zahnradkörper (4), der einstückig mit einem äußeren Umfangsabschnitt des Flanschbereichs (3) verbunden ist und Zähne (4a) an einer inneren Um fangsfläche aufweist, welche geeignet sind, mit einem Ritzel zu kämmen;
wobei der gesamte oder ein Abschnitt des Flanschbe reichs (3) in radialer Richtung eine Dicke aufweist, welche von einer Außendurchmesserseite zu einer Innen durchmesserseite fortschreitend zunimmt und eine Dichte in radialer Richtung aufweist, welche im we sentlichen umgekehrt proportional zur Dicke ist.
einem Nabenwulstbereich (2), welcher koaxial an einer äußeren Umfangsfläche einer Welle (21) befestigt ist;
einem scheibenförmigen Flanschbereich (3), welcher sich von dem Nabenwulstbereich (2) radial nach außen erstreckt; und
einem zylindrischen Zahnradkörper (4), der einstückig mit einem äußeren Umfangsabschnitt des Flanschbereichs (3) verbunden ist und Zähne (4a) an einer inneren Um fangsfläche aufweist, welche geeignet sind, mit einem Ritzel zu kämmen;
wobei der gesamte oder ein Abschnitt des Flanschbe reichs (3) in radialer Richtung eine Dicke aufweist, welche von einer Außendurchmesserseite zu einer Innen durchmesserseite fortschreitend zunimmt und eine Dichte in radialer Richtung aufweist, welche im we sentlichen umgekehrt proportional zur Dicke ist.
3. Hohlrad (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Abschnitt des Hohlrades (1), bei welchem die
Dicke von einer Außendurchmesserseite in Richtung ei
ner Innendurchmesserseite zunimmt, ein gesintertes
Bauteil ist, welches mittels eines Paares von oberen
und unteren Formen (6, 12, 9, 10, 11; 32, 34, 36, 38,
40, 42) gebildet ist.
4. Gesintertes Hohlrad (1) mit:
einem zylindrischen Zahnradkörper (4), welcher an ei ner inneren Umfangsfläche Zähne (4a) aufweist, welche geeignet sind, um mit einem Ritzel zu kämmen;
einem Flanschbereich (3), welcher sich vom zylindri schen Zahnradkörper (4) radial nach innen erstreckt; und
einem Nabenwulstbereich (2), welcher an einem Innen durchmesserbereich des Flanschbereichs (3) angeordnet ist und an einer äußeren Umfangsfläche einer Welle (21) befestigt ist;
wobei der zylindrische Zahnradkörper (4), der Flansch bereich (3) und der Nabenwulstbereich (2) einstückig gebildet und gesintert sind, und der Nabenwulstbereich (2) in Richtung der Dicke des Flanschbereichs (3) zu beiden Seiten vorsteht.
einem zylindrischen Zahnradkörper (4), welcher an ei ner inneren Umfangsfläche Zähne (4a) aufweist, welche geeignet sind, um mit einem Ritzel zu kämmen;
einem Flanschbereich (3), welcher sich vom zylindri schen Zahnradkörper (4) radial nach innen erstreckt; und
einem Nabenwulstbereich (2), welcher an einem Innen durchmesserbereich des Flanschbereichs (3) angeordnet ist und an einer äußeren Umfangsfläche einer Welle (21) befestigt ist;
wobei der zylindrische Zahnradkörper (4), der Flansch bereich (3) und der Nabenwulstbereich (2) einstückig gebildet und gesintert sind, und der Nabenwulstbereich (2) in Richtung der Dicke des Flanschbereichs (3) zu beiden Seiten vorsteht.
5. Gesintertes Hohlrad nach Anspruch 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß zumindest einer der beiden vorstehenden
Bereiche (2a, 2b) des Nabenwulstbereichs (2) zumindest
einen Abschnitt in axialer Richtung aufweist, bei dem
die Dicke ausgehend vom Flanschbereich (3) fortschrei
tend abnimmt.
6. Gesintertes Hohlrad (1) nach einem der Ansprüche 4
oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt in
radialer Richtung des Flanschbereichs (3) eine gerin
gere Dichte als andere Abschnitte aufweist.
7. Gesintertes Hohlrad (1) nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der gesamte oder ein Abschnitt des
Flanschbereichs (3) in radialer Richtung eine Dicke
aufweist, welche von einer Außendurchmesserseite in
Richtung einer Innendurchmesserseite fortschreitend
zunimmt und eine Dichte in radialer Richtung aufweist,
welche im wesentlichen zur Dicke umgekehrt proportio
nal ist.
8. Hohlrad (110) mit:
einem scheibenförmigen Bereich (110B), welcher eine Eingriffsöffnung zur Befestigung mit einer Drehwelle (112) aufweist und sich von der Drehwelle (112) radial erstreckt; und
einem zylindrischen Bereich (110A), der einen Zahnbe reich (110a) an einer inneren Umfangsfläche aufweist und mit einem äußeren Umfangsabschnitt des scheiben förmigen Bereichs (110B) verbunden ist;
wobei der zylindrische Bereich (110A) eine derartige Dichteverteilung aufweist, daß die Dichte eines unge fähr mittleren Abschnitts entlang einer Zahnflanke des Zahnbereichs (110a) geringer ist als die Dichte von zumindest einem der Endabschnitte in Zahnflankenrich tung jedes Zahnbereichs (110a).
einem scheibenförmigen Bereich (110B), welcher eine Eingriffsöffnung zur Befestigung mit einer Drehwelle (112) aufweist und sich von der Drehwelle (112) radial erstreckt; und
einem zylindrischen Bereich (110A), der einen Zahnbe reich (110a) an einer inneren Umfangsfläche aufweist und mit einem äußeren Umfangsabschnitt des scheiben förmigen Bereichs (110B) verbunden ist;
wobei der zylindrische Bereich (110A) eine derartige Dichteverteilung aufweist, daß die Dichte eines unge fähr mittleren Abschnitts entlang einer Zahnflanke des Zahnbereichs (110a) geringer ist als die Dichte von zumindest einem der Endabschnitte in Zahnflankenrich tung jedes Zahnbereichs (110a).
9. Hohlrad (110) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der zylindrische Bereich (110A) aus einem Material
gebildet ist, welches ein Elastizitätsmodul aufweist,
das geringer als ein Elastizitätsmodul eines Materials
der Zähne ist, welche mit den Zahnbereichen 110a käm
men.
10. Hohlrad (110) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, da
durch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Bereich
(110B) und der zylindrische Bereich (110A) aus einem
porösen Material gebildet sind.
11. Hohlrad (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, da
durch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt in radialer
Richtung des scheibenförmigen Bereichs (110B) eine ge
ringere Dichte als andere Abschnitte aufweist.
12. Hohlrad (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, da
durch gekennzeichnet, daß der gesamte oder ein Ab
schnitt des scheibenförmigen Bereichs (110B) in radia
ler Richtung eine Dicke aufweist, die von einer Außen
durchmesserseite zu einer Innendurchmesserseite fort
schreitend zunimmt, und eine Dichte in radialer Rich
tung aufweist, die zur Dicke im wesentlichen umgekehrt
proportional ist.
13. Hohlrad (110) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da
durch gekennzeichnet, daß es weiter einen Nabenwulst
bereich aufweist, welcher an einem Innendurchmesser
abschnitt des scheibenförmigen Bereichs (110B) ange
ordnet ist und an einer äußeren Umfangsfläche der
Drehwelle (112) befestigt ist, wobei der Nabenwulst
bereich vorstehende Bereiche aufweist, welche in Rich
tung der Dicke des scheibenförmigen Bereichs (110B) zu
beiden Seiten vorstehen.
14. Hohlrad (110) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß zumindest einer der vorstehenden Bereiche zu
mindest einen Abschnitt in axialer Richtung aufweist,
bei dem die Dicke ausgehend vom scheibenförmigen Be
reich (110B) fortschreitend abnimmt.
15. Hohlrad (110) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die mit den Zahnbereichen kämmenden Zähne ein Pla
netenrad (116) sind, welches in Kombination mit dem
Hohlrad (110) einen Teil eines Planetengetriebes bil
den.
16. Verfahren zur Herstellung eines Hohlrades (1; 110) mit
den Schritten:
Füllen eines Preßpulvers (13; 28) in einen Hohlraum einer Form zum Formen des Hohlrades (1; 110), wobei das Hohlrad (1; 110) einen scheibenförmigen Bereich (3; 110B), welcher eine Eingriffsöffnung zur Befesti gung mit einer Drehwelle (21; 112) aufweist und sich radial von der Drehwelle (21; 112) erstreckt, und ei nen zylindrischen Bereich (4; 110A) aufweist, welcher einen Zahnbereich (4a; 110a) an seiner inneren Um fangsfläche aufweist und mit einem äußeren Umfangsab schnitt des scheibenförmigen Bereichs (3; 110B) ver bunden ist; und
Verdichten des in den Hohlraum gefüllten Preßpulvers (13; 28) mit vorbestimmten Drücken, so daß eine Dichte eines ungefähr mittleren Abschnitts entlang einer Zahnflanke des Zahnbereichs (4a; 110a) des zylindri schen Bereichs (4; 110A) geringer ist als die Dichte von zumindest einem der Endabschnitte in Zahnflanken richtung jedes Zahnbereichs (4a; 110a), um einen ge formten Hohlrad-Pulverkörper (26) herzustellen.
Füllen eines Preßpulvers (13; 28) in einen Hohlraum einer Form zum Formen des Hohlrades (1; 110), wobei das Hohlrad (1; 110) einen scheibenförmigen Bereich (3; 110B), welcher eine Eingriffsöffnung zur Befesti gung mit einer Drehwelle (21; 112) aufweist und sich radial von der Drehwelle (21; 112) erstreckt, und ei nen zylindrischen Bereich (4; 110A) aufweist, welcher einen Zahnbereich (4a; 110a) an seiner inneren Um fangsfläche aufweist und mit einem äußeren Umfangsab schnitt des scheibenförmigen Bereichs (3; 110B) ver bunden ist; und
Verdichten des in den Hohlraum gefüllten Preßpulvers (13; 28) mit vorbestimmten Drücken, so daß eine Dichte eines ungefähr mittleren Abschnitts entlang einer Zahnflanke des Zahnbereichs (4a; 110a) des zylindri schen Bereichs (4; 110A) geringer ist als die Dichte von zumindest einem der Endabschnitte in Zahnflanken richtung jedes Zahnbereichs (4a; 110a), um einen ge formten Hohlrad-Pulverkörper (26) herzustellen.
17. Verfahren zur Herstellung eines Hohlrads nach Anspruch
16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum zwischen
Preßflächen eines Paares von gegenüberliegenden Stem
peln (6, 12, 9, 10, 11; 32, 34, 36, 38, 40, 42) gebil
det ist und das in den Hohlraum gefüllte Preßpulver
(13; 28) mittels der Preßflächen des Paares von Stem
peln verdichtet wird, indem diese zueinander bewegt
werden.
18. Verfahren zur Herstellung eines Hohlrades nach An
spruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der ge
formte Hohlrad-Pulverkörper (26) aus einem Material
gebildet ist, welches ein Elastizitätsmodul aufweist,
das kleiner als ein Elastizitätsmodul eines Materials
der Zähne ist, welche mit den Zahnbereichen (4a; 110a)
kämmen.
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