DE68914601T2 - Getriebe mit grosser Festigkeit. - Google Patents
Getriebe mit grosser Festigkeit.Info
- Publication number
- DE68914601T2 DE68914601T2 DE1989614601 DE68914601T DE68914601T2 DE 68914601 T2 DE68914601 T2 DE 68914601T2 DE 1989614601 DE1989614601 DE 1989614601 DE 68914601 T DE68914601 T DE 68914601T DE 68914601 T2 DE68914601 T2 DE 68914601T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- gear
- tooth
- depth
- gear material
- carburizing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 27
- 238000005255 carburizing Methods 0.000 claims description 17
- 238000005256 carbonitriding Methods 0.000 claims description 15
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 4
- 238000005480 shot peening Methods 0.000 description 4
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 3
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000004901 spalling Methods 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000760 Hardened steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C8/04—Treatment of selected surface areas, e.g. using masks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
- F16H55/02—Toothed members; Worms
- F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Zahnrades, welches z.B. für Kraftfahrzeuge, Gabelstapler, Textilmaschinen, Maschinenwerkzeuge und Landwirtschaftsmaschinen geeignet ist.
- Im allgemeinen werden Zahnräder für Anwendungen wie die obengenannten einer Oberflächenhärtung unterworfen, um deren Ermüdungseigenschaften zu verbessern. Bei solchen Oberflächenhärtungsbehandlungen ist es im Stand der Technik bekannt, daß, nachdem Aufkohlung (oder Carbonitrierung) angewendet wurde, um die Stähle einsatzzuhärten (z.B. JIS S20CK, SNC815, ANCM815, SCr420 und SCM420), durch das Verfahren bewirkte unnormale Oberflächenschichten herkömmlicherweise durch Kugelstrahlen behandelt werden, um ihre Ermüdungseigenschaften zu verbessern. Kugelstrahlen mit hoher Intensität wird auf Stähle mit einer unnormalen Oberflächenschicht ausgeübt mit einem speziellen Kugelschrot, hergestellt aus einem einsatzgehärteten Stahl einer vorher eingestellten chemischen Zusammensetzung. Austenit erzeugt in der äußersten Oberflächenschicht, wenn ein Stahl während der Carbinitrierungsbehandlung abgeschreckt wird, wird über einige zehn Prozente des Oberflächenbereichs beibehalten und auf dieses wird Kugelstrahlen bei einer Raumtemperatur ausgeübt, so daß die als Austenit beibehaltene Oberfläche in Martensit umgewandelt wird aufgrund der durch das Kugelstrahlen ausgeübten Deformationsumwandlung (offenbart in "SAE paper" 821102, 1982).
- Das Verhältnis zwischen der Tiefe der Randaufkohlung oder Carbonitrierung (die äußere Oberfläche des Stahls) und der Stoßfestigkeit und Ermüdungseigenschaften, welche das Biegen an dem Fuß eines Zahnrades verhindern, ist im Stand der Technik bekannt, wie in den Figuren 1, 2(a) und 2(b) dargestellt. Es wird anerkannt werden, daß die Stoßfestigkeit (ein Charpischer Pendelschlagwert) größer wird, wenn die gehärtete Schicht näher an der Oberfläche liegt, und die Ermüdungsfestigkeit ist am größten, wenn die Tiefe der gehärteten Schicht eine Tiefe von ungefähr 0,2 bis 0,4 mm (im Fall eines Moduls von 3 bis 2,25) aufweist.
- Im allgemeinen werden Referenzwerte, empfohlen von Gleason Company, welche in Fig. 3 dargestellt sind, zur Bestimmung der Einhärtetiefe für Zahnradmaterialien verwendet. Diese Referenzstandards sind im Stand der Technik gut bekannt. Bei dem Konstruieren von Zahnrädern wird die effektive Einhärtetiefe gemäß des Moduls bestimmt, d.h. in anderen Worten, gemäß des Wälzkreisdurchmessers (Flankendurchmessers) des Zahnrades geteilt durch die Anzahl der Zähne. Die Härtewerte in diesen Fällen werden so festgelegt, daß die Bruchfestigkeit der Zahnoberflächen dem Übertragungsdruck von einem Gegenstückzahnrad widerstehen können und die Erfordernisse der Festigkeit gegen Abblättern und der Festigkeit gegen Lochfraß erfüllt werden. Die "effektive" Einhärtetiefe wird als die Tiefe definiert, bei welcher ein Material eine Härte von 150 Hv erzielt, normalerweise beträgt eine effektive Einhärtetiefe für ein Zahnrad mit einem Modul von 1 bis 2 0,6 bis 0,8 mm, während eine effektive Einhärtetiefe für ein Zahnrad mit einem Modul von 4 0,9 bis 1,2 mm beträgt. Man kann festhalten, daß nur die Tiefe, bei welcher eine Randaufkohlung eine Härte von 150 Hv erzielt wird, im Stand der Technik als die "effektive" Einhärtetiefe bezeichnet wird und, obwohl eine aufgekohlte Schicht eine bestimmte Tiefe erzielen kann, wird die effektive Einhärtetiefe als Null betrachtet, wenn sie nicht einen Härtewert von 550 Hv erzielt.
- Es ist im Stand der Technik bekannt, daß, wenn ein Zahnrad einer herkömmlichen Gasaufkohlung oder Gascarbonitrierung unterworfen, so daß die effektive Einhärtetiefe D auf dem Wälzkreis erzielt wird, daß die effektiven Einhärtetiefen des Lückengrundes und der abgerundeten Bereiche des Fußes des Zahnrades dazu tendieren, niedriger zu sein als auf dem Wälzkreis (0,8 D bis 0,9 D), da das behandelnde Gas nicht so gut um diese Bereiche fließt.
- Ein heutiges Kraftfahrzeug erfordert hochfeste Zahnräder, insbesondere in deren Getriebesystemen. Diese hochfesten Zahnräder stellen eine große Verbesserung der Leistungsfähigkeit bereit. Es ist bevorzugt, daß hochfeste Zahnräder konstruiert werden, ohne daß die Größe dieser erhöht wird, um zu verhindern, daß sich die Höhe und das Gewicht des Fahrzeuges erhöht. Diese hochfesten Zahnräder können die Erfordernisse von hoher Leistungsfähigkeit, Verkleinerung erfüllen und sind sehr leicht. Daher ist für aufgekohlte Zahnradtechnologie die Entwicklung von hochfesten Zahnrändern zur Zeit das wichtigste Thema.
- Bei Zahnrädern, die den herkömmlichen Aufkohlungs- oder Carbonitierungsbehandlung, wie in DE-C-569 453 oder US-A-3,992,763 beschrieben, unterworfen wurden, konnte jedoch ein praktisches Verfahren für das optimale Variieren der Einhärtetiefen der Zahnoberflächen des Lückengrundes und der abgerundeten Bereiche des Fußes jedes Zahnes bisher noch nicht eingeführt werden. Die Tiefe der Randaufkohlung oder Carbonitierung wird relativ niedrig eingestellt im Hinblick auf die Ermüdungsfestigkeit, die notwendig ist, dem Biegen des Lückengrunds und der abgerundeten Bereiche der Füße der Zahnradzähne zu widerstehen, anschließend können Lochfraß aufgrund von Oberflächenschlägen auf der Zahnoberfläche und ein Abblättern auftreten, welche dazu führen können, daß ein Zahnrad bricht.
- Andere Arten von hochfesten Zahnrädern wurden daher erdacht, und auf diesem Punkt ist die vorliegende Erfindung gerichtet.
- Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hochfestes Zahnrad bereitzustellen, welches sowohl eine verbesserte Verschleißbeständigkeit der Zahnoberflächen als auch eine verbesserte Stoßfestigkeit und Ermüdungseigenschaften aufweist, um gegen das Biegen bzw. Verbiegen des Lückengrundes und der abgerundeten Bereiche an dem Zahnradfuß zu wirken. Hohe Qualität soll des weiteren das Auftreten von Lochfraß aufgrund von Müdigkeit und Abblättern an den Zahnoberflächen verhindern.
- Gemäß eines Gegenstandes dieser Erfindung wird ein Verfahren zur Verfügung gestellt zum Herstellen eines hochfesten Zahnrades, umfassend die Schritte des Bereitstellen eines Zahnradmaterials mit einer vorbestimmten Geometrie, des Aufkohlens oder Carbonitierens des Zahnradmaterials, wobei dieses aufgekohlte oder carbonitrierte Zahnradmaterial mit einer bestimmten Formbildungsgeschwindigkeit geschmiedet wird, so daß die wirksame Einhärtetiefe des Lückengrundes und der Zahnfußbereiche dieses geformten Zahnmaterials weniger als 80 % der der Zahnoberfläche des Wälzkreises beträgt.
- Gemäß eines weiteren Gegenstandes der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt zum Herstellen eines hochfesten Zahnrades, umfassend die Schritte des Bereitstellens eines Zahnradmaterials mit Zähnen mit einer vorherbestimmten Geometrie und des Aufkohlens oder Carbonitrierens dieses Zahnradmaterials, um so eine effektive Einhärtetiefe des Lückengrundes und der abgerundeten Bereiche der Zähne dieses Zahnradmaterials bereitzustellen, welche weniger als 80 % der Einhärtetiefe der Zahnoberfläche des Wälzkreises beträgt, wobei Kühlapparate (chillers) vor dem Aufkohlungs- oder Carbonitrierungsschritt zwischen den Räumen angeordnet sind, welche zwischen den Zähnen in dem Zahnradmaterial gebildet werden wobei diese Kühlapparate aus Stahlbarren hergestellt werdend welche so angeordnet werden, daß sie mit dem Lückengrund und den jeweiligen abgerundeten Bereichen der Zahnfüße in Berührung stehen und mit den benachbarten Kühlapparaten verbunden sind.
- Fig.1 ist ein Diagramm, welches ein Verhältnis zwischen der Stoßfestigkeit und der wirksamen Einhärtetiefe in einem Zahnrad des Standes der Technik darstellt.
- Fig.2(a) ist ein Diagramm, welches ein Verhältnis zwischen der Biegeermüdungsfestigkeit und der Einhärtetiefe bei einem Zahnrad des Standes der Technik darstellt.
- Fig.2(b) ist ein Diagramm, welches ein Verhältnis zwischen der Ermüdungsfestigkeit und der Einhärtetiefe in einem Zahnrad des Standes der Technik darstellt.
- Fig.3 ist ein Diagramm, welches empfohlene Randeinhärtetiefen für ein Zahnrad relativ zu dessen Modul darstellt.
- Fig.4 ist ein metallographische Querschnittmacro, welches einen Zahnbereich eines Zahnrades darstellt, welches geschmiedet wurde, nachdem ein runder Barren des Zahnradmaterials aufgekohlt wurde.
- Fig.5 ist ein Diagramm, welches die Härte der Zahnbereiche des in Fig. 1 dargestellten Zahnrades darstellt.
- Fig.7(a) ist eine perspektivische Ansicht, welches einen Kühlapparat darstellt, der in den Lückengrund des Zahnradmaterials angeordnet ist.
- Fig.7(b) und 7(c) sind Anordnungen, die die in Fig. 7(a) dargestellte Anordnung des Kühlapparates zeigen.
- Die vorliegende Erfindung umfaßt ein hochfestes Zahnrad, welches einer Aufkohlung oder Carbonitrierung unterworfen wurde. Dieses hochfeste Zahnrad ist solchermaßen, daß die effektive Einhärtetiefe des Lückengrundes und der abgerundeten Bereiche des Fußes des Zahnrades auf einen bestimmten Wert von weniger als 80 % der effektiven Einhärtetiefe der Zahnoberflächen auf dem Wälzkreis des Zahnrades gesteuert wird. Diese Konstruktion weist verschiedene Vorteile gegenüber dem Stand der Technik auf.
- Materialien für hochfeste Zahnräder gemäß dieser Erfindung können einsatzgehärtete Stähle sein, wie S-CK, SNC, SNCM, SCr, SCM gemäß JIS (Japanische Industriestandards) und andere Stähle, die einen geeigneten zusätzlichen Legierungsgehalt umfassen. Methoden der Aufkohlung und/oder der Carbonitrierung sind nicht auf ein bestimmtes Verfahren begrenzt. Z.B. kann jedes herkömmliche Verfahren, wie RX-Gasaufkohlen, Gascarbonitieren, Vakuumaufkohlen, einfaches Gasaufkohlen unter Verwendung eines festen Aufkohlers oder Wirbelbettgasaufkohlen, verwendet werden. Zusätzlich kann die Härte der Randaufkohlung des Zahnrades, wenn erfordert, auf solch eine Weise gesteuert werden, daß, wenn gemäß der hochdichten Aufkohlung Cementit abgeschieden und auf den Zahnoberflächen dispergiert wird, die Menge der Abscheidung in dem Lückengrund gesteuert wird oder daß Cementit daran gehindert wird, sich in dem Lückengrund abzuscheiden, so daß die relative Härte dieses Bereiches des Zahnrades durch die auf diesem abgeschiedenen Menge an Cementit bewirkt wird.
- Es ist bevorzugt, daß die wirksame Einhärtetiefe des Lückengrundes und der abgerundeten Bereiche an dem Fuß des Zahnrades relativ niedrig ist, z.B. 0,2 bis 0,6 (mm), um so hohe Ermüdungseigenschaften dieser zu erzielen. Des weiteren sollte die wirksame Einhärtetiefe an den Zahnoberf lächen des Wälzkreises, z.B. 0,6 bis 3,0 (mm) betragen, um so die notwendige Stoßfestigkeit aufzuweisen, welche gegen den auf die Zahnoberf lächen wirkenden Druck erfordert ist (die wirksamen Einhärtetiefen des Lückengrundes und des abgerundeten Bereiches des Fußes beträgt jedoch vorzugsweise weniger als 80 % des Wertes der Zahnoberfläche, so daß man sagen kann, das "Lückengrund oder Fuß/Zahnoberflächen"-Härteverhältnis liegt optimalerweise zwischen 0:10 und 7,9:10. Ist die wirksame Einhärtetiefe des Lückengrundes und des abgerundeten Bereiches des Fußes des Zahnrades größer oder gleich 80 % der wirksamen Einhärtetiefe an der Zahnoberfläche des Wälzkreises, treten die folgenden Probleme auf. Z.B., wenn das Zahnrad im Hinblick auf die Ermüdungseigenschaften, die im Lückengrund und an den Fußbereichen erfordert sind, mit einer gleichmäßig niedrigen Randaufkohlung hergestellt wird, und das Härteverhältnis dieser Bereiche würde 80 % oder mehr der Härte der Zahnbereiche betragen, würde die Stoß- und Verschleißbeständigkeitseigenschaften des Zahnbereiches unzureichend sein, d.h., die Zahnradzähne wären zu weich und das würde zu einer Deformation und eventuellem Brechen des Zahnrades führen. Wird das Zahnrad alternativ im Hinblick auf die Stoß und Verschleiß- und Stoßbeständigkeitseigenschaften, die von den Zahnradzähnen erfordert werden mit einer relativ tiefen Randaufkohlung hergestellt und wenn das Härteverhältnis der Fuß- und Lückengrundbereiche größer als 80 % der Härte des Zahnbereiches wäre, würden die Ermüdungseigenschaften, die von den Fuß- und Lückengrundbereichen des Zahnrades erfordert sind, unzureichend sein, so daß diese Bereiche zu hart wären, um der Ermüdung effektiv zu widerstehen.
- Entsprechend können folgende Behandlungen ein hochfestes Zahnrad bereitstellen, welches eine wirksame Einhärtetiefe am Lückengrund und an den abgerundeten Bereichen an dem Fuß der Zahnradzähne aufweist, wobei diese Bereiche auf einen bestimmten Wert von weniger als 80 % der wirksamen Einhärtetiefe der Zahnoberfläche an dem Wälzkreis (diese Prozentzahl kann 0 % umfassen) gesteuert werden.
- Ein erstes Verfahren wird bereitgestellt, welches die Tiefe und die Bildungsgeschwindigkeit für die Randaufkohlung oder Carbonitrierung des Zahnradmaterials variiert, wenn das Material zu einem Zahnrad geschmiedet wird.
- Nachdem ein runder Barren des Zahnradmaterials einer typischen Gasaufkohlung (z.B. 930 ºC x 5H) oder einer Carbonitrierung (z.B. 870 ºC x 3H) unterworfen wurde, wird der runde Barren heiß oder warm geschmiedet unter Verwendung der Behandlungstemperatur. Anschließend, nachdem das geschmiedete Zahnradmaterial in ein neutrales Salzbad mit einer Abschrecktemperatur von z.B. 840 ºC eingetaucht wurde, wird es in einem Ölbad mit einer Temperatur von z.B. 80 ºC abgeschreckt.
- Bezug nehmend auf Fig. 4 ist dort ein Querschnitt eines metallographischen Macros eines Zahnradzahnes dargestellt, umfassend eine Zahnoberfläche, einen Lückengrund und einen abgerundeten Bereich, auf welche das obige Bearbeiten und Abschrecken ausgeübt wurde. Fig. 5 zeigt das Verhältnis zwischen der Tiefe der behandelten Schichten zu jedem Bereich und dessen Härte, in anderen Worten die Härteverteilung eines Querschnittsbereiches des Zahnes. Es wird anerkannt werden, ob die wirksamen Einhärtetiefen einer Zahnoberfläche des Wälzkreises, eines Lückengrundes und eines abgerundeten Bereiches des Fußes 0,79 mm, 0,53 mm (ungefähr 67 % der wirksamen Einhärtetiefe der Zahnoberfläche) und 0,29 mm (ungefähr 37 % der wirksamen Einhärtetiefe der Zahnoberfläche) betragen (in einem Fall, in welchem Hv = 550 betrug). Durch das Variieren einer Tiefe der Randaufkohlung oder Randcarbonitrierung des runden Barrenmaterials und der Formbildungsgeschwindigkeit bei dem Schmieden der Zähne können die wirksamen Einhärtetiefen der Zahnoberflächen auf dem Wälzkreis, in dem Lückengrund und an den abgerundeten Bereichen des Fußes geändert werden.
- Ein zweites Verfahren wird bereitgestellt zur Steuerung der Dimensionen und der Geometrie eines Kühlapparates.
- Es ist im Stand der Technik bekannt, daß ein Kühlapparat verwendet wird, um zu verhindern, daß ein Zahnradmaterial aufgekohlt wird. Bezug nehmend auf Fig. 7(a) ist ein Kühlapparat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dieser Kühlapparat 3 weist eine Vielzahl von Aufnehmungen 3a an seiner Außenfläche auf, z.B. kann ein Kühlapparat aus Bronze hergestellt werden mit einer Ausnehmungsbreite von 0,5 mm und einer Ausnehmungstiefe von 0,5 mm (alternativ kann auch ein stabförmig ausgebildeter, mit einer Vielzahl von in der Oberfläche eingebohrten Löchern ausgebildeter Kühlapparate verwendet werden). Eine Vielzahl von Kühlapparaten 3 sind, wie in den Figuren 7(b) und 7(c) innerhalb von jedem Zahnzwischenraum angeordnet, um so einen Lückengrund und die jeweiligen abgerundeten Bereiche der Zahnfüße zu berühren und sind fest miteinander durch Verbindungen 4 verbunden. Anschließend wird das Aufkohlen oder das Carbonitrieren des Zahnrades durchgeführt. Gemäß dieses Verfahrens beeinfluß die Dimension der Ausnehmung 3a (oder Bohrung) die effektive Einhärtetiefe und kann durch das Auswählen von Kühlapparaten 3 mit geeigneten Größen variiert werden, um die effektive Einhärtetiefe des Lückengrundes und des abgerundeten Bereiches des Fußes, wie gewünscht, zu steuern.
- Wie oben beschrieben, wird ein Zahnrad gemäß der Erfindung aufgekohlt oder carbonitriert, um so die effektiven Einhärtetiefen des Lückengrundes und der abgerundeten Bereiche des Fußes der Zahnradzähne zu steuern auf einen bestimmten Wert von weniger als 80 % der effektiven Einhärtetiefe auf einer Zahnoberfläche des Wälzkreises dieser. Als ein Resultat werden die Stoßfestigkeit und Ermüdungseigenschaften des Lückengrundes und der abgerundeten Bereiche des Fußes des Zahnrades wesentlich verbessert im Vergleich mit herkömmlichen Zahnrädern. Zusätzlich werden die Verschleißbeständigkeit der Zahnoberflächen des Zahnrades erhöht. Dies verhindert das Auftreten von unerwünschten Lochfraß oder Abblättern aufgrund von Ermüden der Zahnoberflächen usw. und stellt ein hochfestes Zahnrad mit hoher Qualität zur Verfügung.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Zahnrades,
umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Zahnradmaterials mit einer gegebenen
Geometrie und
Aufkohlen oder Carbonitrieren dieses Zahnradmaterials,
dadurch gekennzeichnet, daß
das aufgekohlte oder carbonitrierte Zahnradmaterial mit
einer vorbestimmten Verformungsgeschwindigkeit
geschmiedet wird, so daß die wirksame Einhärtetiefe des
Lückengrundes und der Zahnfußbereiche dieses Zahnradmaterials
weniger als 80 % des Wertes der Zahnoberfläche des
Wälzkreises beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, des weiteren umfassend den
Schritt des Eintauchens dieses geschmiedeten Zahnrades
in ein Neutralsalzbad und den Schritt des Abschreckens
desselben in einem Ölbad mit einer vorherbestimmten
Temperatur.
3. Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Zahnrades,
umfassend die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines Zahnradmaterials mit Zähnen einer
gegebenen Geometrie und Aufkohlen oder Carbonitrieren
dieses Zahnradmaterials, um so eine wirksame
Einhärtetiefe
des Lückengrundes und der Fußbereiche der Zähne
dieses Zahnradmaterials bereitzustellen, welche weniger
als 80 % des Wertes der Zahnoberfläche des Wälzkreises
beträgt,
dadurch gekennzeichnet, daß
Kühlapparate (3) innerhalb der Zwischenräume zwischen
den in dem Zahnmaterial ausgebildeten Zähnen angeordnet
sind vor dem Aufkohlungs- oder Carbonitrierungsschritt,
wobei diese Kühlapparate (3) aus Stahlbarren hergestellt
werden, welche angeordnet sind, um den Lückengrund und
die jeweiligen abgerundete Bereiche der Zahnfüße zu
berühren, und sind mit benachbarten Kühlapparaten (3) fest
verbunden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kühlapparate (3) eine Vielzahl von Vorsprünge auf
deren Oberflächen aufweisen.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Stahlbarren eine Vielzahl von Ausnehmungen auf deren
Oberflächen umfassen.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
diese feste Verbindung durch Verbindungen bewirkt wird.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29086188A JPH02138554A (ja) | 1988-11-16 | 1988-11-16 | 高強度歯車 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE68914601D1 DE68914601D1 (de) | 1994-05-19 |
| DE68914601T2 true DE68914601T2 (de) | 1994-07-21 |
Family
ID=17761444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1989614601 Expired - Fee Related DE68914601T2 (de) | 1988-11-16 | 1989-11-16 | Getriebe mit grosser Festigkeit. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0371340B1 (de) |
| JP (1) | JPH02138554A (de) |
| DE (1) | DE68914601T2 (de) |
Families Citing this family (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5711187A (en) * | 1990-10-08 | 1998-01-27 | Formflo Ltd. | Gear wheels rolled from powder metal blanks and method of manufacture |
| GB2250227B (en) * | 1990-10-08 | 1994-06-08 | Formflo Ltd | Gear wheels rolled from powder metal blanks |
| DE69522599T2 (de) * | 1994-03-29 | 2002-07-11 | Mazda Motor | Aufkohlungshärtungsverfahren und dadurch hergestellte Kraftübertragungselemente |
| JP4547795B2 (ja) * | 2000-12-13 | 2010-09-22 | トヨタ自動車株式会社 | 歯車 |
| EP1314846A3 (de) * | 2001-11-08 | 2007-08-22 | GEZE GmbH | Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung für eine Welle und ein Türantrieb mit nach dem Verfahren hergestellter Verzahnung |
| US7416696B2 (en) | 2003-10-03 | 2008-08-26 | Keystone Investment Corporation | Powder metal materials and parts and methods of making the same |
| JP4686982B2 (ja) * | 2004-01-30 | 2011-05-25 | トヨタ自動車株式会社 | 差動装置 |
| DE102005020352A1 (de) * | 2005-05-02 | 2007-08-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Steuerung eines technischen Produktionsprozesses für technische Bauteile oder chemische Produkte/Erzeugnisse als technische Produkte |
| JP4515329B2 (ja) * | 2005-05-26 | 2010-07-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐ケースクラッシング性に優れた熱処理歪の少ない鋼製歯車とその製法 |
| DE102005027144A1 (de) | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Oberflächenverdichtung einer Verzahnung |
| DE102005027142A1 (de) | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Vorformgeometrie einer Verzahnung |
| DE102005027048A1 (de) * | 2005-06-10 | 2006-12-14 | Gkn Sinter Metals Gmbh | Gesintertes Verzahnungselement mit lokal-selektiver Oberflächenverdichtung |
| US20070221005A1 (en) | 2006-03-24 | 2007-09-27 | Gkn Sinter Metals, Inc. | Composite powder metal variable boundary gear and method |
| US7827692B2 (en) | 2006-03-24 | 2010-11-09 | Gkn Sinter Metals, Inc. | Variable case depth powder metal gear and method thereof |
| US8517884B2 (en) | 2006-03-24 | 2013-08-27 | Gkn Sinter Metals, Llc | Powder forged differential gear |
| US9856962B2 (en) | 2006-03-24 | 2018-01-02 | Gkn Sinter Metals, Llc | Forged composite powder metal part and method of making same |
| JP5443358B2 (ja) * | 2007-08-17 | 2014-03-19 | ジーケーエヌ シンター メタルズ、エル・エル・シー | 可変ケース深さの粉末金属歯車及びその製造方法 |
| DE102008032656A1 (de) * | 2008-07-10 | 2010-01-14 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Vefahren zur Beschichtung eines Zahnrads |
| CN116571819B (zh) * | 2023-07-12 | 2023-12-08 | 陕西法士特齿轮有限责任公司 | 一种提高齿轮疲劳强度和胶合承载能力的加工方法 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE569453C (de) * | 1933-02-04 | Aeg | Verfahren zum Einsatzhaerten von Zahnraedern | |
| GB452814A (en) * | 1934-06-28 | 1936-08-31 | William Edwin Sykes | Improvements in and relating to toothed gear wheels |
| GB790890A (en) * | 1955-03-31 | 1958-02-19 | Gleason Works | Improvements relating to the heat treatment of gears and like toothed members |
| FR1233454A (fr) * | 1958-09-18 | 1960-10-12 | Plasma Flame Corp | Procédé de traitement de métaux par flux de plasma |
| GB951089A (en) * | 1960-07-06 | 1964-03-04 | Rolls Royce | Improvements in or relating to the heat treatment carburizing or welding of metals |
| GB1087184A (en) * | 1964-06-30 | 1967-10-11 | Ibm | Method of surface hardening of a metal member |
| GB1297016A (de) * | 1969-04-02 | 1972-11-22 | ||
| CH551496A (de) * | 1970-09-21 | 1974-07-15 | Berghaus Bernhard Elektrophysi | Verfahren zur verfestigung der oberflaeche von werkstuecken aus eisen und stahl. |
| US3992763A (en) * | 1974-09-13 | 1976-11-23 | Federal-Mogul Corporation | Method of making powdered metal parts |
| DE2556170C3 (de) * | 1975-12-13 | 1980-02-07 | Jahnel Getriebebau Gmbh, 4630 Bochum | Schleif- bzw. Poliervorrichtung für ein Zahnrad |
| US4165243A (en) * | 1978-05-31 | 1979-08-21 | Federal-Mogul Corporation | Method of making selectively carburized forged powder metal parts |
-
1988
- 1988-11-16 JP JP29086188A patent/JPH02138554A/ja active Pending
-
1989
- 1989-11-16 DE DE1989614601 patent/DE68914601T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-11-16 EP EP89121230A patent/EP0371340B1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE68914601D1 (de) | 1994-05-19 |
| EP0371340A1 (de) | 1990-06-06 |
| EP0371340B1 (de) | 1994-04-13 |
| JPH02138554A (ja) | 1990-05-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE68914601T2 (de) | Getriebe mit grosser Festigkeit. | |
| DE19754489B4 (de) | Zahnkette | |
| DE3502143C2 (de) | ||
| DE69204515T2 (de) | Zusammengesetzer Ölring. | |
| DE2641899A1 (de) | Verfahren zum selektiven kaltumformen und verdichten eines ausgewaehlten oberflaechenteils eines gesinterten poroesen metallpulver-werkstuecks | |
| DE112011103966T5 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit eines Gusseisenmaterials | |
| DE2354565A1 (de) | Bolzen fuer eine stahlkette | |
| DE102007052016A1 (de) | Verfahren zum Herstellen von aufgekohlten Zahnrädern mit geringem Verzug | |
| EP2045339A1 (de) | Für eine Wälzbeanspruchung ausgebildetes Werkstück aus durchhärtendem Stahl und Verfahren zur Wärmebehandlung | |
| DE102006017263A1 (de) | Kurbelwelle und Verfahren zu deren Herstellung | |
| DE60119137T2 (de) | Gleitelement und herstellungsverfahren dafür | |
| EP0627019B1 (de) | Verfahren zur thermochemisch-thermischen behandlung von einsatzstählen | |
| DE3229115A1 (de) | Verfahren zur herstellung der zaehne von hochleistungszahnraedern | |
| DE112007003622B4 (de) | Verfahren zum Erhalten eines Zahnrads mit variierender Einsatzhärtetiefe | |
| DE69115278T2 (de) | Herstellungsverfahren ringförmiger teile. | |
| DE4425496A1 (de) | Mit Stegen versehenes Kegelrad | |
| DE4327440A1 (de) | Verfahren zur thermochemisch-thermischen Behandlung von Einsatzstählen, Vergütungsstählen und Wälzlagerstählen | |
| DE68915719T2 (de) | Verfahren zum Herstellen von Buchsen für Raupenkettenschlepper. | |
| DE19510302A1 (de) | Oberflächenbehandelte Kolbenstange | |
| DE112007003626T5 (de) | Verfahren zum Erhalten eines geschmiedeten, aufgekohlten Pulvermetallteils | |
| DE102015204656A1 (de) | Schichtbildung für Wälzlagerkomponenten | |
| DE112011103990B4 (de) | Verfahren zur Verbesserung der Ermüdungsfestigkeit von Gusseisenmaterial | |
| DE69909940T2 (de) | Teile aus martensitischem rostfreiem Stahl und Verfahren zu ihrer Herstellung | |
| DE4418245A1 (de) | Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine | |
| DE2165105A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kugelkopfbolzen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |