DE602005001064T2 - Verfahren zur Herstellung von Kegel-Zahnrädern - Google Patents

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Description

  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern mit reduzierter Unwucht durch Verwendung der Zahnkopfflächen als Bezugspunkt oder Datum.
  • 2. Hintergrund der Erfindung
  • Die herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern mit Wellen umfassen mehrere Schritte. Zuerst würde ein geschmiedeter Rohling oder Stangenmaterial durch spanende Bearbeitung zu einem Rohling bearbeitet werden, der mittlere Bohrungen enthalten würde, die als Passstellen oder Bezugspunkte verwendet werden. Der Rohling könnte nach Bedarf ein Gewinde oder eine Keilverzahnung enthalten, oder ein Gewinde oder eine Keilverzahnung könnten zu einem späteren Zeitpunkt hinzugefügt werden. Nach der Schneidarbeit werden die Zähne in das Werkstück geschnitten.
  • Spiralkegel- und Hypoidzahnradpaare werden üblicherweise unter Einsatz entweder des intermittierenden Indexplanfräsverfahrens oder eines kontinuierlichen Indexwälzfräsverfahrens hergestellt. Bis vor kurzem war das Planfräsen von Zähnen das bevorzugte Verfahren. Das Wälzfräsverfahren ist in jüngerer Zeit von einigen Getriebeherstellern, insbesondere jenen Getriebeherstellern, die Spiralkegel- und Hypoidzahnradpaarsätze für Fahrzeuganwendungen herstellen, angewendet worden. Bei einer Wälzfräsmaschine wird ein Kreiswälzfräs-Drehschneider eingesetzt, der mehrere Schneidmesser trägt, welche in Gruppen angeordnet sind, und ein Werkstück (Zahnradrohling) und die Schneideinrichtung führen kontinuierlich unter zeitlicher Abstimmung eine Drehbewegung aus, bis das gesamte Werkstück bearbeitet ist. Während des spanabhebenden Bearbeitungsvorganges wird das Werkstück in Drehrichtung derart weitergeschaltet, dass die jeweiligen aufeinander folgenden Schneidmessergruppen in Eingriff mit aufeinander folgenden Zahnschlitzen kommen, wenn das Zahnrad oder Ritzelelement spanabhebend bearbeitet wird. Das Wälzfräsverfahren erfordert weniger Herstellungsschritte und geringere Herstellungszeiten als das Planfräsverfahren.
  • Normalerweise werden die Zahnkopfflächen der Zähne nicht gleichzeitig mit dem Schneiden der Zahnflanken spanend bearbeitet, was eine starke Exzentrizität zwischen einer Zahnflankenlinie und der Kopffläche mit sich bringt. Flächen, wie zum Beispiel Mitten, mussten den Zahnrädern hinzugefügt werden, oder es mussten teure und komplizierte Einrichtungen, wie zum Beispiel Zahnflankenlinienspannfutter gekauft und zur spanenden Bearbeitung der Zahnräder instand gehalten werden.
  • Somit besteht Bedarf an einem verbesserten Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern, das die Nachteile der herkömmlichen unabhängigen Antriebsachsen überwindet.
  • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern bereit. Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Kegelzahnradrohlings mit einem Zahnradkopf; Formen der Zähne auf dem Zahnradkopf des Kegelzahnradrohlings durch gleichzeitiges Schneiden der Zahnkopffläche, der Zahnseitenflanke und eines Zahnlückengrunds, um ein unfertiges Kegelzahnradelement zu formen, wobei ein Wälzfräsverfahren verwendet wird, und spanende Bearbeitung mindestens einer ausgewählten Fläche des unfertigen Kegelzahnradelements unter Verwendung der Kopfflächen der Zähne als Datum zur Zentrierung des unfertigen Kegelzahnradelements, wodurch ein fertiges Produkt hergestellt wird. Das Verfahren ist zur Herstellung der Kegelzahnradelemente sowohl mit sich axial von dem Zahnradkopf erstreckender Welle als auch ohne die Welle anwendbar.
  • Deshalb stellt die vorliegende Erfindung eine neue Anordnung für das Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern bereit. Das Formen der Zähne durch gleichzeitiges Schneiden der Zahnkopffläche, der Zahnseitenflanke und eines Zahnlückengrunds zur Bildung eines unfertigen Kegelzahnradelements gewährleistet, dass zwischen den Zahnkopfflächen und den Zahnlückengrunden praktisch keine Exzentrizität besteht, wobei mindestens eine ausgewählte Fläche des unfertigen Kegelzahnradelements unter Verwendung der Kopfflächen der Zähne als Datum zum Zentrieren des unfertigen Kegelzahnradelements spanend bearbeitet wird. Infolgedessen weisen die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Kegelzahnradelemente eine wesentlich reduzierte Unwucht bei einem einfacheren Aufbau auf und erfordern eine einfachere und kostengünstigere Werkzeugausrüstung zur spanenden Bearbeitung der Zahnradelemente, die sich zur Exzentrizität leichter ausgerichtet halten und viel leichter warten lässt. Die Unwucht kann so eingestellt werden, dass Fahrzeuggeräuschpegel reduziert werden.
  • Des Weiteren wird durch gleichzeitiges Schneiden der Zahnkopffläche mit der Zahnseitenflanke ein anschließender Herstellungsvorgang überflüssig und werden die Gleichförmigkeit und Genauigkeit einer Zahnflankenlinienunwucht und Teilqualität verbessert sowie Herstellungskosten gesenkt. Darüber hinaus gestattet die Zahnradfräserschneide der vorliegenden Erfindung eine größere Herstellungsflexibilität, da die Schneidkantenabmessungen leicht modifiziert werden können, und gewährleistet, dass endformnahe Schmiedeteile maschinell hergestellt werden, ohne dass eine Präzisionssteuerung der Zahnkopffläche beim Schneidarbeitsvorgang erforderlich ist.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung gehen aus genauer Betrachtung der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor; darin zeigen:
  • 1 eine Seitenansicht eines Werkstücks gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Seitenansicht des Werkstücks gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das durch einen Zentrierring gestützt wird;
  • 3 eine Seitenansicht eines einheitlichen Zahnradrohlings gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 4 eine Seitenansicht eines unfertigen Kegelzahnradelements gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5A eine perspektivische Teilansicht eines Zahnradkopfs des einheitlichen Zahnradrohlings, an dem eine Fräserschneide gemäß der vorliegenden Erfindung in Betrieb ist;
  • 5B eine Ansicht der Fräserschneide nach 5A, die die Geometrie einer Schneidkante davon zeigt;
  • 6 eine vereinfachte Schnittansicht, die einen Zahnschneidvorgang zeigt, der an einer Wälzfräsmaschine gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird;
  • 7 eine Seitenansicht des unfertigen Kegelzahnradelements, das durch den Zentrierring und eine hintere Spindel gestützt wird, während eines Fertigbearbeitungsvorgangs gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 8 eine perspektivische Ansicht eines Kegelzahnradelements, das gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt ist;
  • 9 eine Seitenansicht eines Tellerrads gemäß der alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das während eines Fertigbearbeitungsvorgangs von dem Zentrierring gestützt wird.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschriebt einen Prozess zur Herstellung eines Kegelzahnradelements mit einer Welle, die zum Stützen des Zahnradelements in einem Getriebekasten, wie zum Beispiel eines Hypoid- und/oder Spiralritzelantriebselements, ausgeführt ist, das für Achsantriebsanordnungen von Fahrzeugantriebsachsen verwendet wird. Es versteht sich, dass das Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Herstellung irgendeines Kegelzahnradelements, einschließlich eines Zahnradkopfes, mit einem beliebigen geeigneten Zahnprofil, wie zum Beispiel einem spiralförmigen, hypoiden, geraden usw., und einer Welle verwendet werden kann.
  • Das Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern mit Wellen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst mehrere Schritte.
  • Zuerst wird durch Schmieden, Gießen oder auf irgendeine andere geeignete Weise, die in der Technik bekannt ist, ein Rohwerkstück 101 , dargestellt in 1, geformt. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Werkstück 101 um ein einheitliches, einstückiges Teil, das vorzugsweise durch Schmieden hergestellt ist. Das Werkstück 101 weist einen Zahnradkopf 121 und eine Welle 151 auf, die sich koaxial vom Zahnradkopf 121 erstreckt. Das Werkstück 101 weist eine Mittellinie 11 auf, die sich zwischen einem vorderen Ende 24 und einem hinteren Ende 26 erstreckt. Die Welle 151 des Werkstücks 101 ist des Weiteren mit einem ersten Lagerstuhlteil 161 , einem zweiten Lagerstuhlteil 181 , einem hinteren Teil 201 und einem Schwanzteil 221 mit unterschiedlichen Durchmessern versehen. Der Zahnradkopf 121 des Werkstücks 101 weist eine Stirnwinkelfläche 141 und eine Rückseitenfläche 131 auf.
  • Wie in 2 dargestellt, wird das Werkstück 101 dann spanend bearbeitet, während es von einem Zentrierring (oder einem Positionierstück) 28 gestützt wird, das in die Stirnwinkelfläche 141 des Zahnradkopfs 121 des Werkstücks 101 eingreift. Während der spanenden Bearbeitung wird Materialüberschuss von der Welle 151 und der Rückseitenfläche 131 des Zahnradkopfs 121 des Werkstück 101 entfernt, wodurch ein in 3 gezeigter einheitlicher Zahnradrohling 102 geformt wird, der zum Zahnschneidvorgang bereit ist. Der bei der spanenden Bearbeitung entfernte Materialüberschuss wird in 2 in Durchsicht gezeigt und wird allgemein mit der Bezugszahl M bezeichnet.
  • Wie in 3 dargestellt, weist der einheitliche Zahnradrohling 102 einen Zahnradkopf 122 und eine maschinell bearbeitete Welle 152 auf, die sich koaxial vom Zahnradkopf 122 erstreckt. Die Welle 152 des Zahnradrohlings 102 ist weiterhin mit einem ersten Lagerstuhlteil 162 , einem zweiten Lagerstuhlteil 181 , einem hinteren Teil 202 und einem Schwanzteil 222 mit verschiedenen Durchmessern versehen. Es versteht sich, dass der hintere Teil 202 des Zahnradrohlings 102 eine Keilverzahnung 21 enthalten kann, während der Schwanzteil 222 ein Gewinde 23 aufweisen kann, die bzw. das je nach Bedarf während des vorherigen Schritts des Herstellens des einheitlichen Zahnradrohlings 102 gebildet wird. Als Alternative dazu könnte die Keilverzahnung 21 und/oder das Gewinde 23 in einem späteren Arbeitsgang hinzugefügt werden. Der einheitliche Zahnradrohling 102 enthält weiterhin eine hintere mittlere Bohrung 29, die am hinteren Ende 26 davon ausgebildet ist und als Positionierstelle oder Bezugspunkt für die Herstellung verwendet wird. Die hintere mittlere Bohrung 29 ist zur Aufnahme eines Zentrierstifts 52 einer hinteren Spindel 50 (in 7 gezeigt) vorgesehen, um den Zahnradrohling 102 auf einer Werkzeugmaschine zu stützen. Der Zahnradkopf 122 des einheitlichen Zahnradrohlings 102 weist die Stirnwinkelfläche 141 und eine maschinell bearbeitete Rückseitenfläche 132 auf.
  • Nach dem Schneidarbeitsvorgang werden mehrere Zähne 32 in den Zahnradrohling 102 geschnitten, um ein unfertiges Kegelzahnradelement 103 der vorliegenden Erfindung zu formen, das in 4 dargestellt ist. Wie gezeigt, enthält jeder Zahn 32 ein Paar einander gegenüberliegender Seitenflanken 34 und eine Kopffläche 36. Die Zähne 32 sind durch einen Lückengrund 38 getrennt. Wie weiter in 5 dargestellt, werden die Zähne 32 mit Zahnradfräserschneiden 40 (von denen in 5A nur eine gezeigt ist) geschnitten, die zum Schneiden der Kopffläche 36 des Zahns 32 gleichzeitig mit seiner Seitenflanke 34 und seinem Lückengrund 38 vorgesehen sind. Solch ein Verfahren wird in der US-PS 6 536 999 und US 2003/0049084 , die auf die Rechtsnachfolgerin der vorliegenden Anmeldung übertragen worden sind und auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird, offenbart.
  • Wie in 5B dargestellt, enthält die Fräserschneide 40 einen Schaft 42 und ein Schneidelement 44, das an einem Distalende 43 davon ausgebildet ist. Eine Vorderseite des Schneidelements 44 der Fräserschneide 40 ist im Allgemeinen nur an einer Seite davon mit einer Schneidkante 45 versehen. Die Schneidkante 45 umfasst einen ersten Bereich zum Schneiden der Seitenflanke 34 des Zahns 32 und einen zweiten Bereich 47 zum Schneiden der Kopffläche 36 des Zahns 32. Somit definiert der erste Bereich 46 eine Zahnseitenflankenschneidkante und der zweite Bereich 47 definiert eine Zahnkopfflächenschneidkante.
  • Der erste Bereich 46 der Schneidkante 45 erstreckt sich in einem vorbestimmten axialen Druckwinkel B von einer Spitze 48 des Schneidelements 44. Der axiale Druckwinkel B des ersten Bereichs 46 der Schneidkante 45 hängt natürlich von dem gewünschten Winkel für die Seiten des Zahns ab. Gemäß der Verwendung in dieser Schrift ist „axialer Druckwinkel" als der Winkel zwischen dem ersten Bereich 46 der Schneidkante 45 und einer Zentralachse 41 der Fräserschneide 40 definiert. Der zweite Bereich 47 der Schneidkante 45 wird durch eine Breite W charakterisiert, wie in 5B dargestellt. Ein Abstand C von der Spitze 48 des Schneidelements 44 zu einem Schnittpunkt des ersten Bereichs 46 und des zweiten Bereichs 47 der Schneidkante 45 ist eine Höhe des ersten Bereichs 46 der Schneidkante 45 des Schneidelements 44. Der Abstand C ist im Wesentlichen gleich einer ganzen Tiefe des Zahns 32.
  • Somit schneidet die Fräserschneide 40 die Seitenflanke 34 des Zahns 32 mittels des ersten Bereichs 46 der Schneidkante 45 und bildet gleichzeitig mindestens einen wesentlichen Teil der Zahnkopffläche 36 des Zahns 32 mittels des zweiten Bereichs 47 der Schneidkante 45. Der zweite Bereich 47 der Schneidkante 45 kann zum Schneiden einer ganzen Zahnkopffläche 36 des Zahns 32 dimensioniert sein, wie in den 5A und 5B dargestellt.
  • Durch Schneiden der Zahnkopffläche gleichzeitig mit dem Zahnseitenprofil kann auf einen anschließenden Herstellungsarbeitsgang verzichtet werden, die Einheitlichkeit und die Genauigkeit der Gesamttiefe des Zahns und die Teilqualität werden verbessert und die Herstellungskosten werden gesenkt. Darüber hinaus gestattet die Zahnradfräserschneide der vorliegenden Erfindung eine größere Herstellungsflexibilität, da die Schneidkantenabmessungen leicht modifiziert werden können, und gewährleistet, dass endformnahe Schmiedeteile maschinell hergestellt werden können, ohne dass eine Präzisionssteuerung der Zahnkopffläche beim Schneidarbeitsvorgang erforderlich ist.
  • Wie in 6 dargestellt, wird beim Schneidvorgang der Zähne die Welle 152 des Zahnradrohlings 102 durch ein Zangenspannfutter 56 festgehalten, und die Zähne 32 werden durch einen Wälzfräsprozess auf einer Wälzfräsmaschine 60 geschnitten.
  • Während des Zahnschneidvorgangs, der in 6 dargestellt wird, wird Materialüberschuss von der Stirnwinkelfläche 141 des Zahnradkopfs 122 des Zahnradrohlings 102 entfernt, wodurch das in 4 gezeigte unfertige Kegelzahnradelement 103 gebildet wird, das einen Zahnradkopf 123 mit mehreren Zähnen 32 enthält. Es versteht sich, dass beim Zahnschneidvorgang ein beliebiges Zahnprofil hergestellt werden kann, wie zum Beispiel ein spiralförmiges, hypoides, gerades usw.
  • Für einen Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass eine in 4 gezeigte Stirnwinkelfläche 142 des Zahnradkopfs 123 des Kegelzahnradelements 103 durch die Zahnkopfflächen 36 der Zähne 32 definiert wird. Da die Zahnkopfflächen 36 auf der gleichen Maschine und mit der gleichen Fräserschneide wie die Zahnseitenflanken 34 maschinell hergestellt werden, sind die Zahnkopfflächen 36 und die Lückengrunde äußerste konzentrisch. Somit können die Kopfflächen 36 der Zähne 32 (oder die Stirnwinkelfläche 142 des Zahnradkopfs 123 ) bei verschiedenen maschinellen Herstellungsarbeitsgängen als Herstellungsdatum und/oder Herstellungspassfläche verwendet werden. Mit anderen Worten, die Kopfflächen 36 der während des obigen Herstellungsschritts geschnittenen Zähne 32 sind äußerst konzentrisch mit der Teilung der Zähne 32, so dass jegliche Unwucht im Zentrierring (oder Positionierstück) 28, der (bzw. das) an den Kopfflächen 36 der Zähne 32 anliegt, bei Messung von der Mittellinie 11, unabhängig von der durch andere Arbeitsgänge erzeugten Unwucht, die Teilung der Zähne genau mit diesem Grad an Unwucht beaufschlagt. Die Passfläche in Form der Kopfflächen 36 der Zähne 32 (oder der Stirnwinkelfläche 142 ) kann durch Verwendung einer standardmäßigen Messanzeige leicht auf Unwucht und Verschleiß überprüft werden.
  • Der nächste Schritt nach dem Zahnschneidvorgang ist die Erwärmung des unfertigen Zahnradelements 103 unter Verwendung verschiedener gebräuchlicher Wärmebehandlungsverfahren. Die durch die Wärmebehandlung gehärteten Zähne 32 sind fester und verschleißfester als weiche Zähne. Die Welle 152 weist nach dem Härtungsvorgang eine bessere Torsionsfestigkeit auf. In der Regel werden Hypoid- und Spiralkegelzahnräder mit Wellen nach der Wärmebehandlung, falls erforderlich, gerade gerichtet.
  • Schließlich ein letzter maschineller Bearbeitungsgang oder letzte maschinelle Bearbeitungsgange, in dem (denen) der Lagerstuhlteil 162 und 182 des unfertigen Kegelzahnradelements 103 maschinell fertigbearbeitet wird. Während des letzten maschinellen Bearbeitungsgangs wird das unfertige Kegelzahnradelement 103 , wie in 7 dargestellt, durch den Zentrierring (oder das Positionierstück) 28, der (bzw. das) an den Kopfflächen 36 der Zähne 32 (oder an der Stirnwinkelfläche 142 ) des Zahnradkopfs 123 anliegt, und den Zentnerstift 52 der hinteren Spindel 50, der in die hintere mittlere Bohrung 29 im hinteren Ende 26 des unfertigen Kegelzahnradelements 103 eingreift, anliegt. Das unfertige Kegelzahnradelement 103 wird durch den Zentrierring 28 über einen die Zähne 32 in Eingriff nehmenden Antriebsstift 28a angetrieben.
  • Somit werden die Kopfflächen 36 der Zähne 32 als Positionierdatum an einem Ende des unfertigen Kegelzahnradelements 103 verwendet. Am anderen Ende des unfertigen Kegelzahnradelements 103 wird der Zentrierstift 52 der hinteren Spindel 50 als Positionierdatum verwendet. Wenn ein Keilzahnhauptdurchmesser zu diesem Zeitpunkt maschinell bearbeitet werden muss, wie es für eine reduzierte Antriebswellenunwucht immer gebräuchlicher wird, wird die Welle 152 derart geschnitten, dass ein Durchmesser des hinteren Teils 202 bei der Schneidarbeit klein genug ist, dass er nach der Wärmebehandlung keine spanende Bearbeitung benötigt.
  • Durch die Wärmenachbehandlungsarbeitsgänge wird ein Endprodukt – ein Kegelzahnradelement 10, das in 8 dargestellt wird, gebildet. Wie in 8 gezeigt, handelt es sich bei dem Kegelzahnradelement 10 vorzugsweise um ein Ritzelantriebsrad, wie es zum Beispiel für Achsantriebsanordnung von Fahrzeugantriebsachsen verwendet wird. Für den Durchschnittsfachmann liegt auf der Hand, dass das Verfahren zur Herstellung von Kegelzahnrädern gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Herstellung irgendeines Kegelzahnradelements mit einem Zahnradkopf mit irgendeinem beliebigen Zahnprofil, wie zum Beispiel einem spiralförmigen, hypoiden, geraden usw., und einer Welle angewandt werden kann.
  • Als Alternative dazu ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung auf die Herstellung von wellenlosen Zahradelementen, wie zum Beispiel einem Tellerradelement 110 mit einem im Wesentlichen ringförmigen Zahnradkopf 112, anwendbar. Zähne 132 des Zahnradkopfs 112 des Tellerradelements 110 werden mit Zahnfräserschneiden geschnitten, die zum Schneiden von Kopfflächen 136 der Zähne 132 gleichzeitig mit Seitenflanken davon und Lückengrunde unter Verwendung eines Schneidprozesses, der im Wesentlichen der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht, vorgesehen sind. Nach dem Schneiden der Zähne 132 wird das Tellerradelement 110 unter Verwendung verschiedener gebräuchlicher Wärmebehandlungsverfahren gehärtet. Dann kann (können) die Wärmenachbehandlung oder der (die) maschinelle(n) Endbearbeitungsgang (Endbearbeitungsgänge) vereinfacht werden (9), wobei sich ähnliche Vorteile ergeben, wie für das Zahnelement mit der Welle angeführt worden sind. Insbesondere wird während des maschinellen Endbearbeitungsgangs das Tellerradelement 110, wie in 9 dargestellt, durch den Zentrierring (oder das Positionierstück) 128, der (bzw. das) an Kopfflächen 136 der Zähne 132 (oder an der Stirnwinkelfläche 114) des Tellerradelements 110 anliegt, und ein Selbstzentrierspannfutter 129, das eine äußere Umfangsfläche 115 des Tellerradelements 110 in Eingriff nimmt, gestützt. Somit werden die Kopfflächen 136 der Zähne 132 als ein Positionierdatum an einem Ende des Tellerradelements 110 verwendet. In dieser Position wird eine innere Umfangsfläche 116 und/oder eine rückwärtige Fläche 113 des Tellerradelements 110 maschinell fertigbearbeitet.
  • Deshalb stellt die vorliegende Erfindung eine neue Anordnung für das Verfahren zur Herstellung von Kegelrädern dar, das die Schritte des Formens der Zähne durch gleichzeitiges Schneiden der Zahnkopffläche, der Zahnseitenflanke und eines Lückengrunds zur Bildung eines unfertigen Kegelzahnradelements, wodurch praktisch keine Exzentrizität zwischen den Zahnkopfflächen und den Zahnlückengrunden gewährleistet wird, und spanende Bearbeitung mindestens einer ausgewählten Fläche des unfertigen Kegelzahnradelements unter Verwendung der Kopfflächen der Zähne als Datum zur Zentrierung des unfertigen Kegelzahnradelements umfasst. Infolgedessen weisen die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten Kegelzahnradelemente eine wesentlich verminderte Unwucht bei einem einfacheren Aufbau auf und erfordern eine einfachere und kostengünstigere Werkzeugausrüstung zur spanenden Bearbeitung der Zahnradfläche, die sich zur Exzentrizität leichter ausgerichtet halten und viel leichter warten lässt. Die Unwucht kann so eingestellt werden, dass Fahrzeuggeräuschpegel reduziert werden.
  • Die vorangehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist zur Veranschaulichung gemäß den Vorschriften der Patentsatzungen aufgeführt worden. Sie soll nicht erschöpfend sein noch die Erfindung auf die offenbarten genauen Formen beschränken. Offensichtliche Modifikationen oder Variationen sind angesichts der obigen Lehren möglich. Die oben offenbarten Ausführungsformen wurden dazu ausgewählt, die Grundzüge der vorliegenden Erfindung und ihre praktische Anwendung am besten darzustellen, um es dadurch dem Durchschnittsfachmann zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Modifikationen, wie sie für die besondere in Betracht kommende Anwendung geeignet sind, zu verwenden. Der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung wird durch die angehängten Ansprüche definiert.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Kegelzahnradelements, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Bereitstellen eines Kegelzahnradrohlings mit einem Zahnradkopf; b) Formen der Zähne auf dem Zahnradkopf des Kegelzahnradrohlings durch gleichzeitiges Schneiden der Zahnkopffläche, der Zahnseitenflanke und eines Zahnlückengrunds, um ein unfertiges Kegelzahnradelement zu formen; gekennzeichnet durch c) die spanende Bearbeitung mindestens einer ausgewählten Fläche des unfertigen Kegelzahnradelements unter Verwendung der Kopfflächen der Zähne als Datum zur Zentrierung des unfertigen Kegelzahnradelements.
  2. Verfahren zur Herstellung des Kegelzahnradelements nach Anspruch 1, wobei der Kegelzahnradrohling ein einstückiges, einheitliches Werkstück ist.
  3. Verfahren zur Herstellung des Kegelzahnradelements nach Anspruch 2, wobei das einheitliche Werkstück mittels eines Schmiede- oder Gießprozesses geformt wird.
  4. Verfahren zur Herstellung eines Kegelzahnradelements nach Anspruch 1, wobei der Kegelzahnradrohling weiterhin eine Welle aufweist, die sich koaxial vom Zahnradkopf aus erstreckt.
  5. Verfahren zur Herstellung eines Kegelzahnradelements nach Anspruch 4, wobei der Schritt der Bereitstellung eines einheitlichen Kegelzahnradrohlings folgende Schritte umfasst: Formen eines Kegelzahnradwerkstücks mit Zahnradkopf und Welle; Formen des einheitlichen Kegelzahnradrohlings durch spanende Bearbeitung der Welle des Werkstücks durch Verwendung einer Stirnwinkelfläche des Zahnradkopfes des Werkstücks als Passfläche zur Zentrierung des Werkstücks.
  6. Verfahren zur Herstellung des Kegelzahnradelements nach Anspruch 5, wobei das Kegelzahnradwerkstück mittels eines Schmiede- oder Gießprozesses geformt wird.
  7. Verfahren zur Herstellung des Kegelzahnradelements nach Anspruch 1, wobei das Kegelzahnradelement ein Ritzelelement ist mit einem Zahnradkopf und einer Welle mit erstem Lagerstuhlteil und zweitem Lagerstuhlteil, und wobei der Schritt der spanenden Bearbeitung mindestens einer ausgewählten Fläche des unfertigen Kegelzahnradelements die Schritte der spanenden Bearbeitung von mindestens einem Teil aus erstem Lagerstuhlteil und zweitem Lagerstuhlteil des Ritzelelements umfasst.
  8. Verfahren zur Herstellung des Kegelzahnradelements nach Anspruch 1, wobei das Kegelzahnradelement ein Tellerradelement ist, mit einer inneren Umfangsfläche und einer hinteren Stirnfläche und wobei der Schritt der spanenden Bearbeitung von mindestens einer ausgewählten Fläche des unfertigen Kegelzahnradelements die Schritte der spanenden Bearbeitung von mindestens einer Fläche aus innerer Umfangsfläche und hinterer Stirnfläche des Tellerradelements ist.
  9. Verfahren zur Herstellung des Kegelzahnradelements nach Anspruch 1, das weiter den Schritt des Härtens des Kegelzahnradelements umfasst, mittels Verwendung eines Wärmebehandlungsprozesses nach Schritt (b) der Formung der Zähne und vor Schritt (c) der spanenden Bearbeitung von mindestens einer ausgewählten Oberfläche des unfertigen Kegelzahnradelements.
  10. Verfahren zur Herstellung des Kegelzahnradelements nach Anspruch 1, wobei der Schritt (b) des Formens von Zähnen ein Wälzfräsverfahren (face hobbing process) ist.
  11. Verfahren zur Herstellung des Kegelzahnradelements nach Anspruch 1, wobei in Schritt (b) beim Formen der Zähne Zahnradfräserschneiden verwendet werden, von denen jede einen Schaft und ein Schneidelement mit einer Schneidkante mit einem ersten Bereich umfasst, der sich von einem Distalende des Schafts aus in einem bestimmten axialen Druckwinkel erstreckt und so dimensioniert ist, dass er mindestens eine der Seitenflanken der Zähne des Kegelzahnradrohlings schneidet, und einen zweiten Bereich, der im wesentlichen zu einer Zentralachse der Fräserschneide senkrecht ist und so dimensioniert ist, dass er mindestens einen wesentlichen Teil der Kopffläche der Zähne schneidet, so dass jede der Zahnfräserschneiden mindestens einen wesentlichen Teil der Kopffläche der Zähne des Kegelzahnradelements gleichzeitig mit deren Seitenflanke formt.
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