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Verfahren zum Kaltpressen der Stirnverzahnung in eine erhöhte ringförmige
Nabe eines Werkstückes Die Erfindung betrifft das Kaltpressen der Stirnverzahnung
in eine erhöhte ringförmige Nabe eines Werkstückes, welches ein seitlich aus der
Nabe herausragendes Anschlußstück aufweist. Ein solches Werkstück kann beispielsweise
der eine Arm eines für die Steuergestänge von Explosions- und Verbrennungsmotoren
oder für ähnliche Zwecke bestimmten zweiteiligen Winkelhebels sein, dessen beide
Arme durch eine an den Berührungsflächen ihrer Naben vorgesehene radiale Verzahnung
winkelverstellbar miteinander gekuppelt sind. Zur Erzielung einer feinstufigen Verstellung
der Arme des Winkelhebels ist an deren Naben eine sehr feine Verzahnung erforderlich.
Die Verzahnung muß außerdem sehr genau gearbeitet sein, damit die Flanken sämtlicher
Kupplungszähne zum Tragen kommen.
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Das Anbringen einer Stirnverzahnung an einer erhöhten ringförmigen
Nabe eines Werkstückes, welches ein seitlich aus der Nabe herausragendes Anschlußstück
aufweist, durch Kaltpressen macht erhebliche Schwierigkeiten, insbesondere wenn
das Werkstück, wie es heute bei den Hebeln von Steuergestängen durchweg der Fall
ist, aus Leichtmetall besteht. Bisher wird in der Weise verfahren, daß die erhöhte
ringförmige Nabe zunächst innen und außen abgefast und dadurch die zu verzahnende
Fläche auf genaues Maß gebracht wird. In die so abgegrenzte Fläche wird dann die
Verzahnung mittels eines eine Gegenverzahnung tragenden Stempels eingepreßt. Während
dieses Pressens werden einerseits die seitlichen Nabenaußenflächen und die Bodenflächen
der Nabe durch ein diese Flächen formschlüssig umgebendes Gesenk und anderseits
die Bohrungsflächen der Nabe durch einen Dorn abgestützt. Das aus der Nabe seitlich
herausragende Ansatzstück bleibt dagegen frei, d. h. sich selbst überlassen. Die
nach diesem Verfahren hergestellte Verzahnung genügt den an eine Kupplungsverzahnung
bei verstellbaren Winkelhebeln u: dgl. zu stellenden Anforderungen nicht. Die Verzahnung
ist auf ihrem dem Anschlußstück benachbarten
Teil unvollkommen,
so daß hier die Zahnflanken nicht sämtlich tragen. Das liegt offenbar daran, daß
der Werkstoff auf diesem Teil der Nabe nach dem freiliegenden Anschlußstück hin
ausweichen kann, so daß die Zähne nicht roll ausgeprägt werden.
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Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteil zu beseitigen und das Kaltpreßverfahren
so zu gestalten, daß die Stirnverzahnung auf der ganzen @; abenfläche genau ausfällt
und die Flanken ihrer Zähne sämtlich tragen. Zu dem "Zwecke wird erfindungsgemäß
in der Weise verfahren, daß auch die Seiten- und Bodenflächen des Anschlußstückes
der Nabe mittels eines diese Flächen formschlüssig umgebenden Gesenkes während des
Pressens abgestützt werden und daß der neben dem Anschlußstück liegende, zu verzahnende
Ringteil einen größeren Durchmesser aufweist als der übrige Ringteil und erst nach
dem Pressen durch Abfasen auf den Durchmesser dieses Ringteiles gebracht wird. Bei
dieser neuen Arbeitsweise ist der Werkstoff des dem seitlichen Ansatzstück benachbarten
Nabenteiles am Ausweichen wirksam verhindert, weil das Ansatzstück gleichfalls formschlüssig
abgestützt ist und weil nicht bloß die erhöhte Ringfläche der _\ abe, sondern auch
eine an die Ringfläche anstoßende Fläche des Werkstückes auf der Seite des Ansatzstückes
durch den Preßstempel unter Druck gesetzt und verformt wird. Die an dieser Stelle
erzeugten Zähne, die eine größere Länge haben als die übrigen Zähne, werden auf
dem innerhalb der erhöhten Ringfläche der i\ abe liegenden (inneren) Teil ihrer
Länge voll ausgeprägt, so daß sie genau den vorgeschriebenen Querschnitt erhalten.
Auf die außenliegenden Teile der langen Zähne kommt es nicht an, weil diese beim
Abfasen des erhöhten ringförmigen Nabenteiles entfernt werden. Wie die Praxis gezeigt
hat, ist auf diese Weise erreicht, daß sämtliche Zähne der Nabe genau ausfallen,
so daß alle Zahnflanken zum Tragen kommen.
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Über die Verbesserung der Zähne an' dem dem seitlichen Ansatzstück
benachbarten Teil der Nabenringfläche hat das neue Verfahren noch einen weiteren
Vorteil. Dadurch, daß das Abfasen der erhöhten Ringfläche und damit deren Begrenzung
erst nach dem Einpressen der Zähne erfolgt, steht für den Preßvorgang die volle
Nabenstirnfläche zur Verfügung. und man kann die Zähne über die erhöhte Ringfläche
hinaus sowohl außen als auch innen bis zu den Nabenrändern einpressen. Infolgedessen
werden die äußeren und inneren Enden der eingepreßten Zähne, die nicht immer ganz
sauber ausfallen, insbesondere nicht selten einen kleinen Grat aufweisen, bei dem
auf das Einpressen der Zähne folgenden Abgraten entfernt, so daß man bis zu den
Enden genaue und saubere Zähne erhält.
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Beim Abfasen der Nabe wird erfindungsgemäß auf die gepreßte Stirnverzahnung
ein die Zahnlücken ausfüllender Schablonenkörper gesetzt. Dieser Körper stützt die
Zähne gut ab, so daß eine Beschädigung derselben beim Abfasen vermieden ist.
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In den Abbildungen ist das neue Verfahren und eine zu seiner Ausführung
dienende Vorrichtung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt. Dabei zeigen Fig.
r und a einen fertigen Hebel in Draufsicht und Seitenansicht, Fig. 3 bis 5 eine
Preßvorrichtung in L:ingsschnitt, Draufsicht und Querschnitt, Fig. 6 einen Hebel
nach dem Einpressen der Stirnverzahnung in Draufsicht, Fig. 7 und 8 einen beim Abfasen
der \ abe benutzten Schablonenkörper in Seitenansicht und Ansieht von unten.
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Im dargestellten Beispiel ist a ein Hebel, der an seinem N abenteil
eine Bohrung d> und eine radiale Stirnverzahnung c aufweist. Die Stirnverzahnung
befindet sich an einer erhöhten abgefasten Ringfläche der Hebelnabe. Zwei Hebel
dieser Art können mit ihren verzahnten Flächen aufeinandergelegt werden, um einen
Winkelhebel zu bilden, dessen beide Arme durch den Eingriff ihrer Verzahnungen winkelverstellbar
miteinander gekuppelt sind.
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Zur Herstellung der Verzahnung c am Hebel wird die in den Fig. 3 bis
3 dargestellte Preßvorrichtung benutzt. Zu dieser Vorrichtung gehört ein den Hebel
aufnehmendes Gesenk, das aus einer der Umrißfigur des Hebels entsprechenden Widerlagerplatted
und einer diese umschließenden und nach oben etwa um die Hebeldicke vorstehenden
Rahmenplatte f besteht. Die Oberfläche des Widerlagers cd ist abgestuft, derart,
daß ihr die Hebelnabe aufnehmender Teil etwas höher liegt als der übrige Teil. Das
hat zur Folge, daß der in .das Gesenk eingelegte Hebel, der aus einem verkröpften
Stanzling aus Flarbinetall besteht, mit seinem die Nabe aufweisenden, hoch gekröpften
Teil etwas nach oben aus dem Gesenk Herausragt, wie in Fig. 3 durch die strichpunktierten
Linien angegeben. Wie ersichtlich, stützt das Gesenk dadurch, daß es den ganzen
Hebel umschließt, nicht bloß in bekannter Weise die Hebelnabe, sondern erfindungsgemäß
auch den Hebelarm, d. h. das seitlich herausragende Ansatzstück der Nahe, an den
Außenflächen und an der Bodenfl:iclie ab.
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Zur Vorrichtung gehört ferner ein bekannter, über dem Gesenk angeordneter
zylindrischer Preßstempel in., der an seiner unteren Stirnfläche einen in die Nabenbobrung
b passenden kurzen Zapfen p trägt. Dieser Zapf
en dient zum Abstützen
der Bohrungsflächen der Hebelnabe. An seiner den Zapfen p umgebenden: Ringfläche
weist der Stempelm in bekannter Weise eine radiale Verzahnung o auf, die bestimmt
ist, in die Stirnfläche der Hebelnabe eingepreßt zu werden und dadurch am Hebel
eine Stirnverzahnung zu erzeugen. Der Stempel wa und seine verzahnte Stirnfläche
haben einen um einige Millimeter größeren Außendurchmesser als die Nabe des Hebels
a., so daß die Stempelzähne in radialer Richtung ringsum über die Nabe vorstehen,
um auch den Ringteil, der neben dem Anschlußstück liegt .und einen größeren Durchmesser
aufweist als der übrige Ringteil, auspressen zu können. Das hat zur Folge, daß beim
Niedergang des Stempels dessen Verzahnung in die volle Stirnfläche der Nahe und
in einen daran sich anschließenden, in gleicher Höhe liegenden Teil des Hebelarmes
eingepreßt wird. Die Zähne an der Nabe erhalten also eine größere Länge, als der
radialen Ausdehnung der erhöhten Ringfläche am fertigen Hebel entspricht. Die Zähne
gehen nämlich innen und außen bis zum Rande der Hebelnabe und erstrecken sich außerdem
auf der Seite des Hebelarmes bis in dessen der Nabe benachbarten Teil hinein.
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Nach dem Einpressen der Verzahnung wird die Hebelnabe innen und außen
abgefast und so die gewünschte ringförmige Erhöhung abgegrenzt. Dabei werden die
über diese Erhöhung hinausragenden Teife der Verzahnung, nämlich auf der Seite des
Hebelarmes die in diesen eingepreßten Teile der Zähne, sowie auf der ganzen Nabe
die inneren und äußeren Enden der Zähne entfernt, so daß die gewünschte verzahnte,
ringförmige XLabenerhöhung erhalten wird.
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Beim Abfasen der ringförmigen Erhöhung der Hebelnabe wird auf diese
eine die Zähne gegen Beschädigung sichernde Schablone ge2 setzt. Die Schablone besteht
aus einer zylindrischen Hülse i (Fig. 7 und 8), deren Wandung am unteren Ende nach
innen und außen etwas verstärkt ist. Die dadurch verbreiterte Stirnfläche der Hülse
i weist eine radiale Verzahnung k auf, die genau auf die Verzahnung der Hebelnabe
paßt. Das Abfasen kann durch Drehen oder Schleifen geschehen.
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Durch: die beschriebene Arbeitsweise erhält man, wie in der Einleitung
schon dargelegt, eine genaue und vollkommene Stirnverzahnung, so, daß die Gewähr
dafür gegeben ist, daß die Flanken sämtlicher Zähne tragen.