DE4205711A1 - Verfahren zur herstellung eines aussen verzahnten getriebeteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.

Außenverzahnte Getriebeteile sind z. B. als Schwungräder für Schaltgetriebe oder Anlasser im Kraftfahrzeugbau in großem Umfang im Einsatz. Bisher wurden derartige Getriebeteile entweder dadurch her­ gestellt, daß z. B. die Schwungräder zweiteilig aus­ gebildet waren. Hierbei wurde die Schwungradschei­ be aus kaltverformtem Blech hergestellt und die Außenverzahnung in einem gesonderten Ring mittels spanabhebender Formung gebildet. Der Ring wurde dann an der Schwungradscheibe angeschweißt. Diese bekann­ te Anordnung hat den Nachteil, daß sie kostenaufwen­ dig ist und daß durch das Schweißverfahren Material­ veränderungen in das Schwungrad eingetragen werden, die nicht voll zu überblicken sind.

Um das Gesamtgewicht eines Getriebeteiles bei aus­ reichender Festigkeit sowohl im Scheibenbereich als auch im Bereich der Außenverzahnung herabzusetzen, ist bereits in der EP-03 33 917 A2 vorgeschlagen worden, daß die Außenverzahnung aus einem vor deren Formung gegenüber dem Blechrohling verdickten Rand­ bereich desselben gebildet ist, derart, daß der Querschnitt der Außenverzahnung größer ist als der Querschnitt einer entsprechend langen Ringzone mit der Blechstärke des Blechrohlings.

Hierzu wird vor der Formung der Außenverzahnung der betreffende Randbereich mittels geeigneter Blechver­ formungsverfahren, wie Stauchung od. dgl. verdickt, wodurch Gefügeänderungen in das Material eingetragen werden. Da für diese Getriebeteile üblicherweise Kohlenstoffstahl eingesetzt wird, tritt eine zwangs­ läufige Härtung ein, die für das nachfolgende Bear­ beitungsverfahren nachteilig ist. Die Ausbildung der Zähne wird bei dieser Ausführungsform dann durch ein Einhämmern der Zähne nach einem ebenfalls zum Stand der Technik gehörenden Verfahren durch­ geführt. Diese zweitgenannte Verfahrensweise hat weiterhin den Nachteil, daß es immer wieder vor­ kommen kann, daß die Zahnflanken nicht ausreichend tragfähig sind, so daß bei hohen Belastungen ein Brechen der Zähne auftreten kann. Außerdem hat die bekannte Anordnung den Nachteil, daß die Zähne nicht nur auf der Außenseite des Randbereiches der Ronde ausgebildet sind, sondern auch nach hinten zum Innenraum der Ronde eine zahnartige Wellung dieses Randbereiches erfolgt, so daß hierdurch bei Umlauf des Rades eine ganz erhebliche Geräuschentwicklung eintritt.

Aus der EP-01 40 576 A1 ist ein Schwungrad bekannt­ geworden, das aus einem Preßteil, d. h. einem Vorzug, hergestellt wird, wobei die an der Außenseite eines sich axial erstreckenden Teiles vorgesehenen Zähne durch Walzen hergestellt werden. Die Zeichnung zeigt dieses Bauteil so, als ob der Innenkranz der Zähne glatt ausgebildet ist. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß von einem Vorzug ausgegangen wird, wo­ bei die Wandstärke des sich axial erstreckenden zy­ lindrischen Bereiches genau der Wandstärke der Nabenfläche entspricht, so daß entweder der Fußkranz des Zahnkranzes zu dünn und zu schwach ist, so daß ein Brechen der Zähne eintreten kann, oder aber die Nabenfläche ist zu dick, so daß hier eine Material­ verschwendung und eine unerwünschte Gewichtserhöhung eintritt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zu schaffen, mit welchem ausgehend von einer Ronde oder einem Vorzug ohne Materialverhärtung eine Verdickung des Randbereiches der Ronde beim Her­ stellen der Zähne erzielt wird.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruches 1 und durch die Lehre des Patentanspruches 2 gelöst.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird bei beiden er­ findungsgemäß vorgeschlagenen Arbeitsverfahren im Randbereich der Ronde eine Bordierung vorgesehen, d. h. ein einfaches Umbiegen des hierzu bestimmten Rondenbereiches, so daß keine Gefügeveränderungen eintreten. Anschließend werden über eine als Zahn­ rolle ausgebildete Formrolle in diesen bordierten Bereich des Ausgangsbauteiles die Zähne einge­ drückt, wobei erst zu diesem Zeitpunkt eine Gefüge­ veränderung im Material des Ausgangsbauteiles ein­ tritt.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß es ohne weiteres möglich ist, durch diese beiden Arbeitsver­ fahren ein außen verzahntes Getriebeteil zu schaffen, dessen Nabenfläche relativ dünnwandig ist und dessen sich senkrecht zur Nabenfläche erstrecken­ der Randbereich, der den Zahnkranz aufnimmt, eine solche Stärke aufweist, daß die Zähne die ausrei­ chende Höhe und der Fußkranz des Zahnkranzes die ausreichende Festigkeit aufweist.

Zur Herstellung eines solchen Getriebeteiles wird dann gemäß der Erfindung eine Vorrichtung vorge­ schlagen, die sich im wesentlichen dadurch kenn­ zeichnet, daß zwei synchron angetriebene Wellen vor­ gesehen sind, wobei die eine Welle die Aufnahmespin­ del für das Werkzeug und den Vorsetzer trägt und die andere Welle die Formrolle, wobei die Synchro­ nisierung dieser beiden Wellen durch einen Ketten­ trieb erfolgt. Hierdurch ist der Einsatz nur eines Antriebsmotors möglich, und die bisherigen Ver­ suche, einen Synchronlauf zwischen einem Werkzeug und einer Formrolle durch elektronische Schaltung zu erreichen, hat sich bei den hohen, hier auftre­ tenden Kräften nicht bewährt.

Die Umlenk- und Spannrollen sind außerdem zusätzlich auf dem Schlitten durch Stellschrauben in ihrer Lage einstellbar, so daß dadurch ein Verstellen der einzelnen Umlenk- und Spannrollen durch die Stell­ schrauben möglich wird, woraus sich die Möglichkeit ergibt, die Zahnrolle zum Werkzeug exakt auszurich­ ten. Mit anderen Worten ausgedrückt wird dadurch er­ reicht, daß man die Zahnrolle unabhängig vom Schlitten und unabhängig vom Werkzeug in ihrer Dreh­ stellung einstellen kann und damit auf das Werkzeug ausrichten kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfol­ gend anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Zeichnungen zeigen dabei in den

Fig. 1 bis 4 die Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles aus einer Metallronde,

Fig. 5 das erzielte Getriebeteil,

Fig. 6 eine abgeänderte Möglichkeit zur Er­ zielung der Bordierung,

Fig. 7 den Einsatz einer Zahnrolle in Verbin­ dung mit einem eine Bordierung auf­ weisenden Vorzug und in

Fig. 8 schematisch die Anordnung der Synchro­ nisation des Werkzeuges und der Form­ rolle.

In Fig. 1 ist bei 1 eine Metallronde dargestellt, die zwischen einem Werkzeug 2 und einem Vorsetzer 3 festgelegt ist. Das Werkzeug weist einen Aufnahme­ raum 7 auf.

Oberhalb der Metallronde 1 ist eine Bordierrolle 4 dargestellt, die einen mittleren abgerundeten Be­ reich und zwei an diesem befestigte Gegenhalter­ scheiben 4a und 4b aufweist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung hat sich die Bordierrolle 4 auf das Werkzeugteil zubewegt und dabei die Metallronde 1 bordiert, so daß die Bor­ dierung 6 entstanden ist.

Bei der Darstellung in Fig. 3 ist die Bordierrolle 4 durch eine Zahnrolle 5 ersetzt, die als Formrolle arbeitet und einen mittleren Bereich aufweist, der an seinem Außenumfang Zähne aufweist, wobei zusätz­ lich durch die Gegenhalterscheiben 5a und 5b ein Aufnahmeraum 8 geschaffen wird. In Fig. 3 ist ein Zahn 9 der Zahnrolle 5 erkennbar.

Durch weiteres Zustellen der Zahnrolle 5, so wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, wird nunmehr die Bordierung 6 in dem durch den Aufnahmeraum 7, den Aufnahmeraum 8 und den Zwischenraum zwischen den Zähnen 9 gebildeten Raum hineingepreßt, so daß dadurch der umlaufende Zahnkranz gebildet wird, so wie dies Fig. 5 der Zeichnungen zeigt.

In Fig. 5 ist mit 12 die Nabenfläche eines Anlasser­ zahnrades bezeichnet, wobei diese Nabenfläche eine Dicke a aufweist. Der Zahnkranz in diesem Bauteil wird durch die Zähne 10 und den durchgehenden Fuß­ kranz 11 gebildet, wobei die Stärke des Fußkranzes 11 mindestens der Stärke der Nabenfläche 12 ent­ spricht.

Fig. 6 zeigt Fig. 3 entsprechend ein Ausgangsteil, beispielsweise eine Metallronde, deren Bordierung nicht halbkreisförmig wie in Fig. 3 dargestellt ausgebildet ist, sondern die lediglich etwas ange­ bogen ist, so dann bei Tätigwerden der in Fig. 4 dargestellten Zahnrolle dasselbe Ergebnis erzielt wird wie in Fig. 4 dargestellt.

In Fig. 7 ist das zur Herstellung des Getriebeteiles gemäß Fig. 5 erforderliche Ausgangsprodukt ein Vor­ zug 16, wobei dieser Vorzug 16 neben einer Bordie­ rung 17 einen sich in axialer Richtung der Naben­ fläche erstreckenden Flansch 18 aufweist, der später mit sogenannten Geberlöchern versehen werden kann, wenn dieses Getriebeteil im Kraftfahrzeugbau im Be­ reich des Anlassers eingesetzt wird. Obgleich bei dem in Fig. 7 dargestellten Bauteil die Notwendig­ keit eines zweistufigen Verfahrens besteht, nämlich in einem ersten Arbeitsverfahren muß der Vorzug 16 gedrückt werden und dann muß dieses Bauteil umge­ spannt werden und auf eine Formmaschine aufgespannt werden, wird trotzdem der große Vorteil erreicht, daß der für die Aufnahme der Geberlöcher erforder­ liche Flansch 18 einteilig mit der Nabenfläche des Getriebeteiles hergestellt werden kann. Auch in diesem Fall wird nach Aufspannen des Vorzuges 16, so wie in Fig. 7 dargestellt, der Zahnkranz durch Zustellen einer Zahnrolle 20 gebildet, wobei sich die Bordierung 17 dann in den Aufnahmeraum 1a des Werkzeuges und 8a der Zahnrolle 20 einpreßt.

In Fig. 8 ist eine Vorrichtung schematisch darge­ stellt, bei der eine Welle 22 erkennbar ist, die an ihrem oberen Bereich die Aufnahmespindel für das Werkzeug trägt. Im unteren Bereich trägt die Welle 22 ein Kettenrad 23.

Weiterhin ist ein Schlitten 21 erkennbar, der eine Welle 24 trägt, die in ihrem oberen Bereich die Zahnrolle trägt, während im unteren Bereich ein Kettenrad 25 erkennbar ist. Die beiden Kettenräder 23 und 25 werden über eine Kette 26 miteinander ver­ bunden, die u. a. über Umlenk- und Spannrollen 27 und 28 geführt ist, die auf einem Schlitten 29 dreh­ bar gelagert sind. Dieser Schlitten 29 kann über eine hydraulische Kolben-Zylinderanordnung vor- und und zurückbewegt werden, wobei bei entsprechender Bewegung des Schlittens 21, der über eine nicht dargestellte mechanische Einrichtung verstellt werden kann, ein entsprechendes Nachspannen der Kette 26 durch die hydraulische Kolben-Zylinder­ anordnung 30 erfolgt. Hierdurch ist der Antrieb der beiden Wellen 22 und 24 über einen Motor möglich und es wird ein absoluter Synchronlauf trotz der hohen auftretenden Drücke erreicht.

Mit 31 und 32 sind in Fig. 8 zwei Stellschrauben angedeutet, mit denen es möglich ist, unabhängig von der Verstellung des Schlittens 29, die Umlenk- und Spannrollen 27 und 28 in ihrer Dreheinstellung zu regulieren, so daß dadurch exakte Ausrichtungen der Zahnrolle zum Werkzeug möglich sind.

Claims (4)

1. Verfahren zur Herstellung eines außen ver­ zahnten Getriebeteiles (15) aus einer Metall­ ronde (1) mit einer Nabenfläche (12) und einem umlaufenden, aus einem Fußkranz (11) und daran nach außen vorstehenden Zähnen (10) ge­ bildeten Zahnkranz, der sich im wesentlichen senkrecht zur Nabenfläche (12) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallronde (1) in ihrem Umfangsbereich bordiert und an­ schließend die Bordierung (6) mittels einer als Zahnrolle (5) ausgebildeten Formrolle zur gleichzeitigen Bildung der Zähne (10) in einem Aufnahmeraum (7) des Werkzeuges (2) und einem Aufnahmeraum (8) der Zahnrolle (5) flachgedrückt, d. h. spanlos geformt wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines außen ver­ zahnten Getriebeteiles (15) aus einem Vorzug (16) mit einer Nabenfläche (12) und einem umlaufenden, aus einem Fußkranz (11) und daran nach außen vorstehenden Zähnen (10) gebildeten Zahnkranz, der sich im wesentli­ chen senkrecht und einseitig zur Nabenfläche (12) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Tiefzieh- oder Drückverfahren aus einer Metallronde ein Vorzug (16) mit einer Bordierung (17) und einem sich daran an­ schließenden, im wesentlichen senkrecht zur Nabenfläche (12) erstreckenden Flansch (18) hergestellt wird und anschließend die Bor­ dierung (17) mittels einer als Zahnrolle (20) ausgebildeten Formrolle zur gleichzei­ tigen Bildung der Zähne (10) in einem Auf­ nahmeraum des Werkzeuges (2a) und einem Aufnahmeraum (8a) der Zahnrolle (20) flachge­ drückt, d. h. spanlos geformt wird.

3. Vorrichtung zur Herstellung eines außen ver­ zahnten Getriebeteiles, wobei die Profilie­ rung nach Zustellen wenigstens einer Zahn­ rolle mittels dieser durch Drücken erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (2, 2a) stationär auf einer Aufnahmespindel an­ geordnet ist, die Zahnrolle (5, 20) auf einem Schlitten (21) angeordnet ist, der auf das Werkzeug (2) zu bewegbar ist, wobei die das Werkzeug tragende Aufnahmespindel ein Ketten­ rad (23) trägt und die die Zahnrolle (5, 20) unter Zwischenschaltung eines Getriebes in gleicher Drehrichtung wie das Werkzeug an­ treibende Welle (24) ein Kettenrad (25) trägt, die miteinander über eine Kette (26) verbunden sind, wobei in diese Kette (26) zwei auf einem Schlitten (29) gelagerte Um­ lenk- und Spannrollen (27) und (28) einge­ schaltet sind und über eine hydraulische Kolben-Zylinderanordnung (30) gegenüber dem die Welle (24) tragenden Schlitten (21) ver­ stellbar sind und als Kettenspanner wirken.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Verstellung der Spannrollen (27) und (28) ermöglichende Stellschrauben (31) und (32).