DE3311528A1

DE3311528A1 - Verfahren zum herstellen verzahnter elemente zur bewegungsuebertragung

Info

Publication number: DE3311528A1
Application number: DE19833311528
Authority: DE
Inventors: Roger 94310 Orly Ragot; Claude 60305 Chantilly Wolf
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1982-04-02
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1983-10-13
Also published as: ES521168A0; FR2524354B1; ES8401870A1; FR2524354A1; JPS58181451A

Description

Bezeichnung: Verfahren zum Herstellen verzahnter Elemente zur Bewegungsübertragung

Beschreibung:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung verzahnter Elemente zur Bewegungsübertragung, insbesondere von Zahnrädern, Zahnstangen' o. dgl..

Für die Herstellung metallischer, mit Verzahnungen versehener Elemente zur Bewegungs- bzw. Kraftübertragung ist es erforderlich, daß Metalle bzw. Metall-Legierungen von ausreichender Härte verwendet werden, da die herzustellende Verzahnung einer erheblichen Intensität und einer erheblichen Zahl mechanischer Beanspruchungen unterliegt. Für derartige Übertragungselemente, insbesondere Zahnräder oder Zahnstangen, verwendet man überwiegend legierte Stähle oder Stähle, die aufwendigen Sonderbehandlungen unterworfen wurden, und dies führt unvermeidlich zu verhältnismäßig hohen Herstellkosten.
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Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil durch ein neues Herstellungsverfahren zu beheben, mit dem Elemente der genannten Art aus einem einfachen Werkstück aus Blech o. dgl. ohne besonders anspruchsvolle mechanische Eigenschäften hergestellt werden können, wobei die Zone des Elements, in welcher Zahnprofile auszubilden sind, eine größere Härte erhält als der übrige Teil des Elements.

Gemäß der Erfindung vorgesehen ist ein Verfahren zum Herstellen verzahnter metallischer Elemente zur Bewegungsübertragung, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt an wenigstens einer flachen äußeren Zone eines Rohteils des Elements zur Bewegungsübertragung ein im wesentlichen rechtwinkliger Bund ausgebildet wird, und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß bei den folgenden Verfahrensschritten der Bund derart verformt wird, daß an der äusseren Zone ein gehärteter Wulst oder Flansch entsteht, dessen mechanische Eigenschaften höher als die des übrigen Rohteils sind, und daß durch Ausschneiden, Ausstanzen o. dgl. des Wulstes oder Flansches eine Verzahnung zur Bewegungsübertragung ausgebildet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird das Rohteil durch Ausschneiden aus einer Blechplatte hergestellt. Die durch Ausschneiden, Ausstanzen o. dgl. hergestellte Verzahnung kann dabei einer End- oder Feinbearbeitung unterworfen werden. Auch ist es zweckmäßig, eine Kaltverformung in wenigstens zwei Verformungs- bzw. Schlagverformungsschritten vorzunehmen.

Bei der Verformung wird das Rohteil zweckmäßig auf eine , feste Grundplatte aufgebracht, wobei sein Bund zwischen zwei festen, gegeneinander arbeitenden Werkzeugen angeordnet wird, von denen wenigstens eines mit seinem Rand einen vorgegebenen Abstand von dem Bund hat, derart, daß Metall bei dem Verfahrensschritt der Verformung in den freien Raum fliessen kann. Bei der Herstellung eines gerad-verzahnten Elements wird der Verfahrensschritt des

Ausschneidens der Zähne zweckmäßig mit Hilfe einer Stanzeinrichtung .und/oder der Verfahrensschritt der abschliessenden Bearbeitung der Zähne mit Hilfe einer Glättungspressung vorgenommen werden. Auch ist es vorteilhaft/ daß bei dem Verfahrensschritt des Ausstanzens bzw. Ausschneidens und/oder der Endbearbeitung eine indexierende Winkelzentrierung des Rohteils erfolgt. Zur Ausbildung des Rohteils kann beispielsweise ein Blech mit einer Zugfestigkeit von 35 kg/mm verwendet werden, und es wird' sich dann nach dem Vorgang der Verformung eine für das Einschneiden der Verzahnung vorgesehene Zone ergeben, in

2 der das Metall eine Zugfestigkeit von etwa 65 kg/mm hat.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung werden bei dem Verfahrensschritt der Verformung die beiden Werkzeuge so angeordnet/ daß sie beide einen vorgegebenen Abstand von dem Bund haben, so daß das Material des Blechs des Rohteils beiderseits der ursprünglichen Mitte des Bundes zum Einfliessen gebracht wird. Bei einer anderen bevorzugten Ausführurigsform des Verfahrens gemäß der Erfindung wird bei der Verformung so vorgegangen/ daß der äußere Rand des Bundes an einem der Werkzeuge anliegt.

Die Erfindung bezieht sich auch auf metallische verzahnte Elemente zur Bewegungs- und/oder Kraftübertragung, insbesondere Zahnräder oder Zdinstangen, welche nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt sind.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen.

Fig 1 zeigt einen Teilschnitt eines Rohteils, das

nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit einer Verzahnung zu versehen ist.

Fig. 2 zeigt- im Teilschnitt eine erste Variante

der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, ausgehend von dem .in Fig. 1 dargestellten Rohteil.

Fig. 3 zeigt im Teilschnitt eine zweite Variante

der Ausführung des Verfahrens gemäß der Erfindung, ausgehend von dem in Fig. 1 dargestellten Rohteil.

15' Fig. 4 zeigt im Teilschnitt eine dritte Variante

Fig. 5 zeigt . eine Draufsicht auf ein Zahnrad, das

nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist.

Fig. 6 zeigt einen Axialschnitt des in Fig. 5 dargestellten Zahnrades.

Fig. 7 zeigt perspektivisch eine Teilansicht einer

Zahnstange, die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen verzahnter Elemente zur Bewegungsübertragung gemäß der Erfindung bildet man an einem Rohteil 1 aus Blech o. dgl., dessen Abmessungen im wesentlichen denjenigen entsprechen, wie sie das herzustellende Element haben soll, einen äußeren Bund 2 aus, der entsprechend Pfeil fy derart kaltverformt oder gehämmert wird, daß man

eine kaItverformte äußere Randwulst erhält, aus dem man durch Materialentfernung/ z. B. durch Stanzen oder Aus-■ hauen, die Verzahnung ausschneidet, und es erfolgt dann eine anschliessende Bearbeitung durch Verfahrensschritte der Glättung.

Bei dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel des Bearbeitungsvorgangs ordnet man das Rohteil 1 auf einer festen Platte 3 an, und anschliessend wird der Bund 2 zwischen zwei festen, gegenüberliegenden Werkzeugen angeordnet, wobei Werkzeug 4 an dem Bund 2 anliegt, während das andere Werkzeug 5 von dem Bund 2 einen vorgegebenen Abstand einhält. Bei dem Verformungsvorgang findet ein Kaltfliessen des Metalls in Richtung auf das Werkzeug 5 statt, und es wird ein Wulst bzw.ein Flansch 6a gebildet. In Fig. 2 ist die Lage des Bundes 2 vor der Verformung strichpunktiert dargestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 haben die gegeneinander arbeitenden Werkzeuge 4 und 5 eine andere Ausgangslage beiderseits des Bundes 2. Sie sind in gleichen Abständen von dem Bund 2 derart angeordnet, daß das Material aus der Anfangslage des Bundes beidseitig fliessen kann und dadurch ein Wulst oder ein Flansch 6b ausgebildet wird. In diesen Wulst oder Flansch 6b werden dann die Zähne des Elements zur Bewegungsübertragung eingeschnitten.

Die in Fig. 4 dargestellte Variante zeigt, daß das Werkzeug 5 an der inneren Fläche des Bundes 2 anliegt, während das Werkzeug 4 einen vorgegebenen Abstand von dem Bund 2 einhält. Bei der anschliessenden Verformung fließt das Material in Richtung auf das Werkzeug 4, und es bildet sich ein Wulst oder Flansch 6c, in den dann die Zähne des Elements der Bewegungsübertragung eingeschnitten werden.

In allen Fällen bewirkt die Verformung ein Fliessen des Metalls^ und der Kaltverformungsvorgang führt zu einer wesentlichen Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. ■ Der Teil des Bundes 2, der zwischen die beiden Werkzeuge fließt, füllt den Raum zwischen ihnen aus, so daß sich ein Randwulst mit höherer Festigkeit bildet. Die Ausbildung dieses Randwulstes erfolgt vorzugsweise in zwei aufeinanderfolgenden Verformungsschritten.

Bei der - Herstellung von Zahnrädern, wie sie beispielsweise in den Fig. 5 und 6 dargestellt sind, werden vorzugsweise gegeneinander arbeitende Werkzeuge von zylindrischer Form verwendet. Demgegenüber werden bei der Herstellung einer Zahnstange 9, wie sie teilweise in Fig. 7 dargestellt ist, lineare Werkzeuge 4 und 5 verwendet.

Bei allen beschriebenen Arten des Vorgehens greift das material-abnehmende Stanz- oder Aushauwerkzeug· bei dem •Vorgang des Einschneidens an dem·Wulst bzw. dem Flansch derart an, daß eine Verzahnung ausgebildet wird; an-

. schliessend erfolgt dann die glättende Feinbearbeitung. Auf diese Art kann beispielsweise bei einem Zahnrad, wie es in den Fig. 5 und 6 gezeigt, ist, am Umfang eine Verzahnung 8 mit Zähnen 8a und einer innengelegenen peripheren Fließzone 8b ausgebildet werden, welche ein Rest des ursprünglichen Wulstes bzw. Flansches ist, in den die Verzahnung 8 eingeschnitten ist. Wie Fig. 7 zeigt, kann man in entsprechender Weise eine Zahnstange 9 mit einer Verzahnung 10 ausbilden, die eine Vielzahl von Zähnen 10a aufweist. Bei den Arbeitsgängen des Ausschneidens und der abschliessenden Feinbearbeitung sollte der Bund-Rohteil stets in geeigneter Weise einer geeigneten Indexierung unterworfen werden. Zu diesem Zweck besitzt das Rad 7 in der Mitte eine geeignete Indexierungsöffnung -7a von quadratischer Form.

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Als Ausgangsniaterial des Rohteils kann vorzugsweise Stahl-

blech mit einer Zugfestigkeit von 35 kg/mm verwendet werden. Nach der Kaltverformung hat dann der Wulst bzw. der

2 Flansch eine Festigkeit von etwa 65 kg/mm und dieser Viert ist ausreichend für ein gutes mechanisches Verhalten dos so hergestellten Elements über eine lange Benutzungsdauer.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. 10 Im Rahmen des Erfindungsgedankens können bei fachmännischem Handeln geeignete Verbesserungen und weitere Ausbildungen vorgenommen werden.

1-ks

Claims

Unsere Zeichen Datum

559 pg 832 . 25.03.83

Bezeichnung:' Verfahren zum Herstellen verzahnter EIe-• mente zur Bewegungsübertragung

Ansprüche:

Tl J Verfahren zum Herstellen verzahnter metallischer Elemente zur Bewegungsübertragung, bei dem in einem ersten Verfahrensschritt an wenigstens einer flachen äußeren Zone eines Rohteils des Elements zur Bewegungsübertragung ein zu der Ebene des Rohteils im wesentlichen rechtwinkliger Bund ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet , daß bei den folgenden Verfahrensschritten der Bund (2) derart •verformt wird, daß an der äußeren Zone ein gehärteter Wulst.oder Flansch (6a, 6b_f 6c) entsteht, dessen mechanische Eigenschaften höher-t.als die des übrigen Roh teils (1) sind, und daß durch Ausschneiden, Ausstanzen ο-dgl. des Wulstes oder Flansches (6a, 6b, 6c) eine Verzahnung (8, 10) zur Bewegungsübertragung ausgebildet wird.

Telefon: (0221)380238 · Telegramm: Inventator Köln · Telex: 8883555 max d f 12 Postscheckkonto Köln (BLZ 370100-50) Kto.-Nr. 152251-500 · Deutsche Bank AG Köln (BLZ 37070060) Kto.-Nr. 123618
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohteil (1) durch Ausschneiden aus einer Blechplatte hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durch Ausschneiden, Ausstanzen o.dgl. hergestellte Verzahnung (8, 10) einer Endoder Feinbearbeitung unterworfen wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kaltverformung in wenigstens zwei Verformungs- bzw. Schlagverformungsschritten vorgenommen wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verformung das Rohteil

(1) auf eine feste Grundplatte (3) aufgebracht und sein Bund (2) zwischen zwei festen, gegeneinander arbeitenden Werkzeugen (4, 5) angeordnet wird, von denen wenigstens eines mit seinem Rand einen vorgegebenen Abstand von dem Bund (2) hat.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung eines geradverzahnten Elements die Verzahnung (8a, 1Oa) in dem Wulst oder Flansch (6a, 6b, 6c) durch Ausstanzen oder Ausschneiden ausgebildet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung eines geradverzahnten Elements die Endbearbeitung der Verzahnung (8a, 10 a) durch Glättungspressung erfolgt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet/ daß bei dem Verfahrensschritt des Ausstanzens bzw. Ausschneidens und/oder der Endbearbeitung eine indexierende Zentrierung des Rohteils (7a) vorgesehen ist.
9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet/ daß bei dem Verfahrensschritt der Verformung die beiden Werkzeuge (4, 5) jeweils einen vorgegebenen Abstand von dem Bund (2) haben.
1:0. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahrensschritt der Verformung eines der Werkzeuge an einer der Flächen des Bundes (2) anliegt.
11. Verzahntes Element aus Metall zur Bewegungsübertragung, insbesondere Zahnrad oder Zahnstange, dadurch gekennzeichnet, daß es nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt ist.