DE4212650C2 - Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung mit Anschlag auf einer Welle - Google Patents
Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung mit Anschlag auf einer WelleInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung
mit Anschlag auf einer Welle. Auf einer derartigen Welle kann mit Hilfe
von schraubenförmigen Keilen ein anzutreibender Gegenstand
so angeordnet werden, daß ein Drehmoment übertragen, ein
Axialdruck erzeugt und der Gegenstand in Stellung gebracht
wird, wobei dieser Gegenstand davor bewahrt wird, von der
Welle loszukommen.
Wie dies in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung (OPI)
Nr. 53727/1980 (der Ausdruck "OPI" bedeutet ungeprüfte,
veröffentlichte Anmeldung) offenbart ist, ist an der
Abtriebswelle eines Anlassers eine
Schraubenkeil-Verzahnung mit einem Anschlag ausgebildet.
Die Abtriebswelle des Anlassers ist mit der Hülse des
äußeren Kupplungsteiles der Überholkupplung so
keil-verzahnt, daß die Hülse davor bewahrt wird, axial nach
außen abzurutschen, und durch den Anschlag an ihrem Ort
festgehalten wird.
Ein Beispiel für das übliche Verfahren zum Herstellen einer
Schraubenkeil-Verzahnung mit einem Anschlag auf einer
drehbaren Welle dieser Art wird nun im Zusammenhang mit
Fig. 4 beschrieben. Eine Stahlstange oder dergleichen wird
durch einen Kaltschmiedevorgang zu einer zu bearbeitenden
Welle 1 bearbeitet (die im folgenden als "Wellenmaterial"
bezeichnet werden wird), die einen Abschnitt 1a mit einem
größeren Durchmesser hat, einen Abschnitt 1b mit einem
kleineren Durchmesser und einen Anschlag-Abschnitt 2, wie
dies in Fig. 4A dargestellt ist. Im Anschlag-Abschnitt 2
sind in gleichen Winkelabständen in Umfangsrichtung mehrere
Anschlagnuten 2a (drei Nuten im Fall von Fig. 4) ausgebildet. Als
nächstes werden in dem Abschnitt 1a mit dem größeren
Durchmesser schraubenförmige Nuten 3a in einer Zahl, die
zweimal so groß ist wie die Zahl der Anschlagnuten 2a (sechs
schraubenförmige Nuten im Fall von Fig. 4) so hergestellt,
daß die Hälfte der schraubenförmigen Nuten (drei
schraubenförmige Nuten im Falle von Fig. 4) jeweils mit den
Anschlagnuten 2a in Verbindung stehen. Im einzelnen wird
der Abschnitt 1a mit dem größeren Durchmesser des
Wellenmaterials 1 zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen
mit schraubenförmigen Zähnen in gleichen Winkelabständen in
Umfangsrichtung eingeklemmt. In diesem Zustand wird das
Paar von Rollwerkzeugen in derselben Richtung so
angetrieben, daß das Wellenmaterial 1 unter Druck rotiert.
Dies führt dazu, daß eine drehbare Welle 4 hergestellt
wird, die eine Schraubenkeilverzahnung 3 mit
schraubenförmigen Nuten 3a einer Zahl hergestellt wird, die
zweimal so groß ist wie die Anschlag-Nuten (sechs
schraubenförmige Nuten 3a im Fall von Fig. 4). Jede zweite
schraubenförmige Nut 3a, d. h. die Hälfte der
schraubenförmigen Nuten, stehen mit den Anschlag-Nuten 2a
in Verbindung und die übrigen schraubenförmigen Nuten
erstrecken sich bis zum Anschlagabschnitt 2.
Im Falle eines Anlassers hat die Hülse des äußeren
Kupplungsteils der Überholkupplung schraubenförmige Zähne
an ihrer inneren, zylindrischen Umfangswand und zwar in
derselben Anzahl der Anschlag-Nuten und sie sind jeweils
verschiebbar mit den Anschlagnuten 2a in Eingriff. Die
schraubenförmigen Zähne der Hülse des äußeren
Kupplungsteils sind mit den Anschlagnuten 2a der drehbaren
Welle im Eingriff und sie bewegen sich dann an den
Anschlagnuten 2a so vorbei, daß sie sich von den letzteren
lösen. In diesem Zustand wird das äußere Kupplungsteil um
den Betrag einer Steigung der schraubenförmigen Nuten 3a
verdreht und von den jeweiligen, schraubenförmigen Nuten 3a
ergriffen und dann soweit zurückgezogen, bis das äußere
Ende der schraubenförmigen Zähne gegen den
Anschlagabschnitt 2 anschlägt. Auf diese Weise wird das
äußere Kupplungsteil davor bewahrt, axial nach außen von
der Welle abzugleiten; es wird an Ort und Stelle
festgehalten.
Ein weiteres Beispiel des üblichen Verfahrens zum
Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung mit einem
Anschlag auf einer drehbaren Welle wird nun im Zusammenhang
mit Fig. 5 beschrieben.
Als erstes wird eine Stahlstange oder dergleichen durch
einen Kaltschmiedevorgang zu einem zu bearbeitenden
Wellenmaterial 5 umgeformt, die gemäß Fig. 5A einen
Abschnitt 5a mit größerem Durchmesser und einen Abschnitt
5b mit kleinerem Durchmesser hat. Wie dies in Fig. 5B
dargestellt ist, wird danach eine ringförmige Nut 5c an
einer Seite des Abschnittes 5a mit dem größeren Durchmesser
durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt, so daß ein
Anschlag-Vorsprung 6 entsteht. Der Abschnitt 5a mit dem
größeren Durchmesser mit dem Anschlag-Vorsprung 6 wird
zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen eingeklemmt, die
mehrere schraubenförmige Zähne haben. In diesem Zustand wird
das Paar von Rollwerkzeugen in derselben Richtung so
angetrieben, daß das Wellenmaterial 5 unter Druck gedreht
wird. Wie dies in Fig. 5C dargestellt ist, führt dies dazu,
daß schraubenförmige Keile 7 mit mehreren schraubenförmigen
Nuten 7a (sechs schraubenförmige Nuten im Fall von Fig. 5)
in gleichen Winkelabständen auf dem Abschnitt 5a mit dem
größeren Durchmesser entstehen. Wie dies in Fig. 5D
dargestellt ist, werden danach Verbindungsnuten 8a in den
Anschlag-Vorsprung 6 so eingeschnitten, daß sie mit jeder
zweiten schraubenförmigen Nut 7a in Verbindung stehen. Die
verbleibenden Abschnitte des Anschlagvorsprunges 6 bilden
Anschlag-Abschnitte 8. Auf diese Weise ist eine drehbare
Welle 9 hergestellt worden, die schraubenförmige Keile 7
und die Anschlagabschnitte 8 aufweist.
Das oben beschriebene, übliche Verfahren zum Herstellen
einer schraubenförmigen Keilverzahnung mit einem Anschlag
auf einer drehbaren Welle, wie dies in Fig. 4 dargestellt
ist, leidet an der Schwierigkeit, daß es beim Roll-Vorgang
schwierig ist, die Zähne der Rollwerkzeuge und die Anschlagnuten 2a
des zu bearbeitenden Wellenmaterials 1 relativ zueinander
genau auszurichten.
Das in Fig. 5 dargestellte, übliche Verfahren ist auch
insofern nachteilig, daß eine relativ große Anzahl von
Herstellungsschritten benötigt werden, um die
schraubenförmigen Keile 7 und die Anschlag-Abschnitte 8
herzustellen und es ist ziemlich mühsam, die Verbindungsnuten
8a so auszubilden, daß sie mit jeder zweiten,
schraubenförmigen Nut 7a in Verbindung stehen.
Bei einem Anlasser mit einem
Planeten-Untersetzungsgetriebe, bei dem die Abtriebswelle
einen Flansch hat, der als Planetengetriebe-Arm dient, ist
das im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebene Verfahren
andererseits nicht praktisch. Das heißt, der Flansch der
Abtriebswelle behindert den Kaltschmiedevorgang, wie er in
Fig. 4B dargestellt ist.
DE-OS 18 04 559 beschreibt eine Walzenmatrize zum kalten
Formen von Pfeilzahnrädern. Bei dieser Walzenmatrize wird
eine Welle zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen mit
schraubenförmigen Zähnen eingeklemmt. In diesem Zustand wird
das Paar von Rollwerkzeugen in derselben Richtung so angetrieben,
daß die Welle unter Druck rotiert. Dies führt dazu,
daß eine drehbare Welle hergestellt wird, die eine Schraubenkeilverzahnung
aufweist. Bei dieser Walzenmatrize wird
pro Arbeitsgang nur ein Profil auf die Welle aufgebracht.
Müssen mehrere Profile auf die Welle aufgebracht werden, so
sind hierfür auch mehrere Arbeitsgänge erforderlich, so daß
sich die Herstellungskosten und -zeit erheblich erhöht.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Herstellung einer Schraubenkeil-Verzahnung mit Anschlag
auf einer drehbaren Welle zu schaffen, mit der Positionier-
und Ausrichtprobleme bei der Herstellung der
Schraubenkeil-Verzahnung vermieden werden und mit der die
Schraubenkeil-Verzahnung mit im Vergleich zu üblichen
Verfahren weniger Herstellungsschritten hergestellt werden
kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des
Hauptanspruches gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Nach der vorliegenden Erfindung wird der Abschnitt mit dem größeren
Durchmesser der Welle zwischen einem Paar von
Rollwerkzeugen eingeklemmt, von denen jedes an seiner äußeren
Umfangswand mehrere schraubenförmige Zähne aufweist sowie
fortsetzende Zähne, die am Kopf der schraubenförmigen Zähne
so angeordnet sind, daß die fortsetzenden Zähne jeden
zweiten schraubenförmigen Zahn fortsetzen und die
Rollwerkzeuge werden angetrieben, um das Wellenmaterial
unter Druck zu rollen und um auf dem Abschnitt mit größerem
Durchmesser mehrere schraubenförmige Nuten zu bilden sowie
vor den schraubenförmigen Nuten Verbindungsnuten, die mit
jeder zweiten schraubenförmigen Nut in Verbindung stehen
sowie Anschlagabschnitte, die zwischen den Verbindungsnuten
verbleiben. Das bedeutet, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine
schraubenförmige Keil-Verzahnung mit einem Anschlag auf
einer Welle in einem einzigen Rollvorgang schnell und
sauber hergestellt werden kann.
Anhand der Zeichnungen wird nun eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen
beschrieben. Es zeigt
Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Paar von erfindungsgemäßen
Rollwerkzeugen sowie ein zu bearbeitendes Wellenmaterial darstellt;
Fig. 1B ist eine abgewickelte Darstellung, die die
schraubenförmigen Zähne der Rollwerkzeuge gemäß
Fig. 1A darstellt;
Fig. 2A und 2B sind
Vorderansichten der
wesentlichen Abschnitte der drehbaren Welle und
zeigen die Aufeinanderfolge der
Herstellungsschritte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht der wesentlichen Abschnitte
der drehbaren Welle zur Beschreibung
weiterer
Herstellungsschritte mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 4A und 4B sind Vorderansichten von wesentlichen
Abschnitten der drehbaren Welle zur Beschreibung
eines üblichen Verfahrens zum
Herstellen einer Schraubenkeilverzahnung mit einem
Anschlag auf einer drehbaren Welle, wobei die
Reihenfolge der Herstellungsschritte dargestellt
ist; und
Fig. 5A bis 5D sind Vorderansichten einer drehbaren Welle
zur Beschreibung eines weiteren
üblichen Verfahrens, wobei die
Aufeinanderfolge der Herstellungsschritte
dargestellt ist.
Fig. 1A zeigt erfindungsgemäße Rollwerkzeuge, die
zur Herstellung einer
Schraubenkeil-Verzahnung mit einem Anschlag auf einer
drehbaren Welle verwendet werden.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 ein erstes
Rollenpaar zum Herstellen von schraubenförmigen Keilen. Auf
den zylindrischen Wänden der genannten Rollen sind, in
Umfangsrichtung gesehen, in gleichen Winkelabschnitten
mehrere schraubenförmige Zähne 10a (sechs schraubenförmige
Zähne im Falle von Fig. 1) ausgebildet. Ferner bezeichnet
die Bezugsziffer 11 in Fig. 1 ein zweites Rollenpaar, zum
Ausbilden von Anschlag-Abschnitten und von
dazwischenliegenden Verbindungsnuten. Auf den zweiten Rollenpaar
sind dabei Verlängerungszähne 11a ausgebildet, die mit
jedem zweiten, schraubenförmigen Zahn 10a in Verbindung
stehen. Fig. 1B ist eine abgerollte Darstellung, die die
schraubenförmigen Zähne 10a des ersten Rollenpaares 10
und die damit verbundenen Zähne 11a des zweiten
Rollenpaares 11 darstellt.
Die ersten und zweiten Rollenpaare 10 und 11 sind axial,
z. B. mit Schrauben, miteinander verbunden, so daß sie ein
gemeinsames Rollwerkzeug 12 bilden. Zum Einsatz gelangt ein
Paar von so ausgebildeten Rollwerkzeugen 12. Bei der oben
beschriebenen Ausführungsform sind die ersten und zweiten
Rollenpaare 10 und 11 getrennt voneinander ausgebildet.
Diese Rollen können aber auch als Einheit
ausgebildet sein, z. B. aus einer einzigen, einstückigen
Einheit.
Anhand der Fig. 2A und 2B werden nun Herstellungsschritte
beschrieben, bei dem ein Paar von so aufgebauten
Rollwerkzeugen 12 verwendet wird. Wie dies in Fig. 2A
dargestellt wird, wird auf der zu bearbeitenden
Welle 13 zunächst ein Abschnitt 13A mit größerem
Durchmesser und ein Abschnitt 13b mit kleinerem Durchmesser
mit Hilfe eines Kaltschmiedevorganges hergestellt. Wenn es
deshalb schwierig ist, diese Abschnitte 13a und 13b mit
einem Kaltschmiedevorgang herzustellen, weil ein Flansch an
einem Ende vorgesehen ist, dann können diese Abschnitte
auch spanabhebend hergestellt werden.
Wie dies in Fig. 1A dargestellt ist, wird der Abschnitt 13a
mit größerem Durchmesser der Welle 13 zwischen
das Paar von Rollwerkzeugen 12 geklemmt und die
Rollwerkzeuge 12 werden in derselben Richtung angetrieben,
das heißt in Fig. 1A im Gegenuhrzeigersinn, um die
Welle 13 zu rollen. Der Abstand zwischen dem Paar
von Rollwerkzeugen 12 wird mit einer Druckkraft vermindert,
die auf die Rollwerkzeuge so aufgebracht wird, daß auf der
Welle eine schraubenförmige Keilverzahnung mit einem
Anschlag hergestellt wird.
Das heißt, daß gemäß Fig. 2B schraubenförmige Keile 14 mit
mehreren schraubenförmigen Nuten 14a (sechs
schraubenförmige Nuten im Falle von Fig. 2) dazwischen
hergestellt werden sowie Verbindungsnuten 15a, die mit
jeder zweiten schraubenförmigen Nut 14a in Verbindung
stehen und ferner Anschlagabschnitte 15, die zwischen den
Verbindungsnuten 15a verbleiben. Auf diese Weise ist die
angestrebte drehbare Welle 16, die ihrerseits
schraubenförmige Keile 14 und Anschlagabschnitte 15
aufweist, hergestellt worden.
In dem Fall, daß das oben beschriebene Verfahren deshalb
nicht anwendbar ist, weil sich an den Ecken, die von den
Innenseiten der Anschlagabschnitte 15 und von den Enden der
schraubenförmigen Nuten 14a während des
Kaltschmiedevorganges Grate gebildet haben, sollte das
Schaftmaterial wie folgt bearbeitet werden: Während der
Herstellung einer drehbaren Welle 18, wie sie in Fig. 3
dargestellt ist, wird der Abschnitt größeren Durchmessers
spanabhebend bearbeitet, um eine ringförmige Nut 17 längs
der Innenseite der Anschlagabschnitte 15 zu bilden.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein Paar
von Rollen verwendet, die schraubenförmige Zähne
10a und damit zusammenhängende Zähne 11a aufweisen; die
Erfindung ist jedoch dadurch oder darauf nicht beschränkt.
Das heißt, daß auch andere Rollwerkzeuge angewendet werden,
die das Wellenmaterial rollen können, um die
schraubenförmige Keilverzahnung einschl. eines Anschlages
in einem Rollvorgang herstellen zu können. Zum Beispiel kann
ein Rollwerkzeug in Form einer Zahnstange verwendet werden,
die mehrere, schraubenförmige Zähne sowie damit
zusammenhängende Zähne hat, die jeden einzelnen
schraubenförmigen Zahn fortsetzen. In diesem Falle wird der
Abschnitt des Schaftmaterials mit dem größeren Durchmesser
ebenfalls zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen so
geformt, daß die Rollwerkzeuge angetrieben werden, um die
Welle unter Druck zu drehen und auf diese Weise auf ihr
eine schraubenförmige Keilverzahnung mit einem Anschlag
daran herzustellen.
Claims (4)
1. Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung
mit einem Anschlag auf einer Welle (13), mit
einem Paar von Rollenwerkzeugen (12), die die Welle (13)
zwischen sich einklemmen und unter Druck rollen können,
wobei auf jedem der Rollwerkzeuge (12) in gleichen Abständen
mehrere schraubenförmige Zähne (10a) ausgehend
von einem Ende der Rollwerkzeuge (12) in einer vorbestimmten
Länge, die kleiner ist als die Gesamtlänge der
Rollwerkzeuge (12), ausgebildet sind sowie auf dem
verbleibenden Teilstück der Rollwerkzeuge (12) mehrere
Verlängerungszähne (11a) derart angeordnet sind, daß
jeder Verlängerungszahn (11a) jeden zweiten schraubenförmigen
Zahn (10a) verlängert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes der Rollwerkzeuge (12) aus zwei getrennten Rollenteilen
gebildet ist, wobei auf dem ersten Rollenteil
(10) die schraubenförmigen Zähne (10a) angeordnet sind,
und auf dem zweiten Rollenteil (11) die Verlängerungszähne
(11a) ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rollwerkzeuge (12) jeweils als einstückige Einheit
ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
jedes Rollwerkzeug (12) die Form einer Zahnstange hat.
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