DE3325037C1 - Mit wenigstens einer Verzahnung versehener Sintermetallkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen mit wenigstens einer Verzahnung versehenen Sintermetallkörper, bei dem die Verzahnung in einen Rohling mit oder ohne Vorverzahnung durch Umformung eingeformt wird.

Durch die DE-PS 26 59 733 ist ein mit wenigstens einer Verzahnung versehener Sintermetallkörper vorbekannt, bei dem die Verzahnung in einen Rohling mit oder ohne Vorverzahnung durch Umformung eingeformt wird. Dabei sollen die Zahnräder mit einer sich von einer Stirnseite der Verzahnung zur anderen Stirnseite stetig und monoton verändernden Profilverschiebung mit einer kegligen Hüllfläche der Verzahnung hergestellt werden, indem ein Meisterrad spanend hergestellt wird, nach dem Meisterrad durch ein abbildendes Fertigungsverfahren ein Gesenk hergestellt wird und die Verzahnung des Zahnrades im Gesenk durch ein Formgebungsverfahren in der Wärme erzeugt wird, wobei eine vorgegebene Soll-Endtemperatur am Ende des Formgebungsvorganges genau eingehalten wird und wobei die Schwindung und die Modulveränderung der Verzahnung bei der Kühlung des Werkstücks von der Soll-Endtemperatur durch entsprechendes Aufmaß im Meisterrad korrigiert werden, wobei das im Gesenk erzeugte Zahnrad in einem Kalibriergesenk, das durch abbildendes Fertigungsverfahren nach einem zweiten, spanend hergestellten Meisterrad erzeugt wurde, mit den Soll-Abmessungen der Verzahnung kalibriert wird. Bei der Herstellung des Zahnrades durch Sintern werden bei der Herstellung des Meisterrades die Schwindung und die Modulveränderung der Verzahnung beim Sintern und Abkühlen des Werkstücks durch entsprechendes Aufmaß korrigiert. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen, mit einem ersten Meisterrad und dem damit hergestellten Gesenk unter Berücksichtigung der Schwindung und der Modulveränderung der Verzahnung das Zahnrad zu schmieden und in einem mit einem zweiten, davon abweichenden Meisterrad hergestellten Kalibriergesenk zu kalibrieren, sollen bei guter Standzeit der Gesenke die einbauseitigen Zahnräder mit zylindrischer Wälzfläche für Laufverzahnungen mit höchster Genauigkeit herzustellen sein.

Dieses Verfahren ist aufwendig und dürfte deshalb nur in Sonderfällen anzuwenden sein.

Durch die US-PS 37 72 935 ist es ebenfalls bekannt, die Verzahnung in einem Rohling aus Sintermetallwerkstoff durch Umformung einzuformen (vgl. Fig. 5, 6 und dazugehörige Beschreibung). Durch diese Druckschrift wird durch ein stempelartiges Werkzeug der Werkstoff in eine Form hineingepreßt, um das Werkstück zu erzeugen. Die Zähne können anschließend geschliffen oder spangebend bearbeitet werden, bedürfen also eines abtragenden Fertigbearbeitungsverfahrens.

Durch die Druckschrift »Machine design, 1972, S. 72—76« ist es bekannt, einen Sintermetallrohling, der eine Vorverzahnung aufweist, anschließend in einem oder mehreren Umformvorgängen zur Fertigverzahnung umzuformen.

Ausgehend von einem mit wenigstens einer Verzahnung versehenen Sintermetallkörper, bei dem die Verzahnung in einen Rohling mit oder ohne Vorverzahnung durch Umformung eingeformt wird, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, daraus ein hochbeanspruchbares Zahnrad zu fertigen, das die z. B. bei pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrädern vorhandene Festigkeitsbeschränkung nicht mehr aufweist und bei dem auch die Zahngeometrie praktisch keine Rolle mehr spielt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß die Endverzahnung in den Rohling eingewalzt wird.

Wegen der bekannten Eigenschaften pulvermetallurgisch hergestellter Zahnräder hatte die Fachwelt anscheinend geglaubt, hochbeanspruchte Zahnräder, wie sie z. B. in Schaltgetrieben von PKW benutzt werden, nur durch konventionelle Verfahren, beispielsweise durch spangebende Bearbeitung und/oder Schleifen, herstellen zu können, zumal das Kalteinformen von Verzahnungen in massiven Rohlingen sich als unbefriedigend herausgestellt hatte.

Nun hat sich überraschend gezeigt, daß dadurch, daß von einem Rohling aus einem Sinterwerkstoff ausgegangen wird, sich die gewünschte Verzahnung, beispielsweise die üblicherweise bei hochbeanspruchten Zahnrädern angewendeten Zahnformen wie Evolventen, Zykloiden, Epizykloiden, z. B. auch an Kegelrädern, insbesondere bogenverzahnten Kegelrädern, dadurch

,30 herstellen lassen, daß die Verzahnung in den Sinter* werkstoff rohling eingewalzt wird.

Überraschend hat sich nämlich gezeigt, daß es wegen der bei derartigen Sinterwerkstoffrohlingen vorhandenen Raumcrfüliung möglich ist, den Werkstoff zwecks Einbringung der Verzahnung in den Rohling selbst zu verdrängen, wobei es vorteilhafterweise im zahnnahen Bereich zu einer Verfestigung kommt, die besonders für hochbelastbare Zahnräder von großem Vorteil ist. So hat sich z. B. erwiesen, daß nach der Erfindung hergestellte Zahnritzel für Schaltgetriebe von PKW eine Zahnflankenwälzfestigkeil und Zahnfußfestigkeit aufweisen, die mit denen nach konventionellen Verzahnungsverfahren hergestellten Zahnrädern durchaus vergleichbar sind bzw. übereinstimmen. Damit fällt die z. B.

bei pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrädern vorhandene Festigkeitsbeschränkung weg.

Aber auch die Zahngeometrie spielt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren praktisch keine Rolle mehr, so daß auch diese bei pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrädern vorhandene Beschränkung ebenfalls nicht mehr vorhanden ist.

Erfindungsgemäß lassen sich aber nicht nur z. B. Zahnräder wie z. B. Ritzel, Zylinderräder und Kegelräder, sondern auch andere Körper mit Verzahnungen, beispielsweise Keilwellen, Schneckenräder, z. B. für Kunststoffextruder, herstellen.

Bei der Verformung findet also eine Werkstoffverdichtung statt, die sich im zahnnahen Bereich, also insbesondere am Zahnkopf, an den beiden Zahnflanken und am Zahnfluß bzw. im Zahngrund durch hohe Zahnflankenwälzfestigkeit und Zahnfußfestigkeit bemerkbar macht.

In der Zeichnung ist die Erfindung — teils schemalisch — an Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es b5 zeigt

F i g. I einen an seiner Außenmantelfläche zylindrisch gestalteten Körper aus einem geeigneten Sinterwerkstoff;

F i g. 2 eine Vorrichtung zum Einwalzen in der Draufsicht;

F i g. 3 eine Stirnansicht zu F i g. 2;

Fig.4 eine ausschnittsweise Darstellung aus einem mit einer Verzahnung versehenen Sintermetallkörper, in größerem Maßstab.

In der Zeichnung ist die Herstellung von zylindrischen Zahnrädern veranschaulicht, die z. B. Evolventenverzahnung aufweisen.

Es hat sich in allen Fällen gezeigt, daß schon bei geringen Belastungen (Walzkraft) der Sinterwerkstoff mit größtmöglicher Geschwindigkeit fließt. Der Einfluß der Drehzahl ist dabei im Unterschied zu Kohlenstoffstählen bei Sinterwerkstoffen erheblich größer. Die Ursache dafür ist in dem unterschiedlichen Gefügeaufbau zu suchen.

Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Rohling aus einem geeigneten Sinterwerkstoff bezeichnet, der bei der dargestellten Ausführungsform zylindrisch ausgebildet ist und in dem eine Verzahnung durch Kaltverformung eingebracht werden soll.

Der Rohling 1 wird zu diesem Zweck z. B. zwischen nicht dargestellten Spitzen aufgenommen. Die Längsachse des Rohlings 1 liegt z. B. parallel und in einer Ebene zwischen den Längsachsen der beiden Werkzeuge 2 und 3, von denen mindestens eines motorisch drehangetrieben ist.

Beide Werkzeuge 2 und 3 sind mit einer geeigneten Profilierung entsprechend der gewünschten Verzahnung versehen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Werkzeug 2 ortsfest gelagert, während das Werkzeug 3 in Richtung X bzw. Kverschieblich angeordnet ist. Ein nicht dargestellter Hydraulikzylinder bewegt das in einem Schlitten gelagerte Werkzeug 3 auf den Rohling 1 zu, bis beide Werkzeuge 2 und 3 in den Rohling 1 eindringen und die Verzahnung durch Kaltverformung erzeugt wird. Hierbei wird der Rohling 1 durch Reibschluß in Drehung versetzt. Auf diese Weise ist es möglich, in einem Arbeitsvorgang die Verzahnung kalt einzuformen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45

60

- Leerseite -

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Mit wenigstens einer Verzahnung versehener Sintermetallkörper, bei dem die Verzahnung in einen Rohling mit oder ohne Vorverzahnung durch Umformung eingeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Endverzahnung (5,6, 7) in den Rohling (1) eingewalzt wird.