EP4041484A1 - Schälrad und verfahren zum herstellen einer verzahnung an einem zahnrad durch wälzschälen - Google Patents

Schälrad und verfahren zum herstellen einer verzahnung an einem zahnrad durch wälzschälen

Info

Publication number
EP4041484A1
EP4041484A1 EP20772027.7A EP20772027A EP4041484A1 EP 4041484 A1 EP4041484 A1 EP 4041484A1 EP 20772027 A EP20772027 A EP 20772027A EP 4041484 A1 EP4041484 A1 EP 4041484A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
peeling wheel
wheel
rotation
tooth
cutting
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.)
Pending
Application number
EP20772027.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jörg Schieke
Walter Holderbein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Praewema Antriebstechnik GmbH
Original Assignee
Praewema Antriebstechnik GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Praewema Antriebstechnik GmbH filed Critical Praewema Antriebstechnik GmbH
Publication of EP4041484A1 publication Critical patent/EP4041484A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F5/00—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made
    • B23F5/12—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting
    • B23F5/16—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof
    • B23F5/163—Making straight gear teeth involving moving a tool relatively to a workpiece with a rolling-off or an enveloping motion with respect to the gear teeth to be made by planing or slotting the tool having a shape similar to that of a spur wheel or part thereof the tool and workpiece being in crossed axis arrangement, e.g. skiving, i.e. "Waelzschaelen"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F21/00—Tools specially adapted for use in machines for manufacturing gear teeth
    • B23F21/04—Planing or slotting tools
    • B23F21/10—Gear-shaper cutters having a shape similar to a spur wheel or part thereof

Definitions

  • the invention relates to a skiving wheel for producing a toothing on a gearwheel by skiving.
  • the peeling wheel has a toothing which is formed by a large number of identically designed cutting teeth distributed around the axis of rotation of the peeling wheel in a first pitch and at least one different cutting tooth.
  • “Deviating cutting teeth” are those cutting teeth whose shape deviates from the shape of the other cutting teeth of the peeling wheel. These other cutting teeth each have the same shape. In this way, the deviating cutting teeth form different shaped elements on the toothing of the gear to be machined to be produced with the peeling wheel than the “normal”, identical cutting teeth of the peeling wheel.
  • the cutting teeth of the skiving wheel each have cutting edges with which they come into cutting engagement with the material of the gearwheel during the skiving process.
  • the invention relates to a method for producing a toothing on a gearwheel by skiving.
  • a gear blank to be toothed is driven to rotate around a workpiece axis of rotation and a peeling wheel is driven to rotate around a peeling wheel axis of rotation, the workpiece axis of rotation and the peeling wheel axis of rotation being aligned at an axis intersection angle.
  • the peeling wheel is engaged with the gear blank brought so that the cutting teeth of the peeling wheel remove material of the gear blank with their cutting edges.
  • the device described in this patent specification for interlocking gears by generating skiving comprises a workpiece spindle driven to rotate about a workpiece axis of rotation by a rotary drive for receiving the gear to be interlocked and a tool spindle likewise driven by a rotary drive to rotate about a tool axis of rotation.
  • This carries a peeling wheel, which has cutting teeth with a regular pitch, by which the tooth spacing of the toothing of the gear is determined, the spacing of at least some adjacent, identical teeth of the peeling wheel corresponds to a multiple of the regular tooth pitch.
  • gearwheels are also understood to be those teeth which have the same shape and are arranged one after the other in the circumferential direction of the gear, but between which there may be a differently designed tooth or an empty space that takes the place of a tooth.
  • gearwheels can be formed in which there is a tooth gap between at least two adjacent teeth which is larger than the tooth gaps between the other teeth of the gearwheel.
  • the task has arisen of specifying a peeling wheel and a method for producing a toothing on a gearwheel, which provides increased freedom in the design of toothings in which between individual adjacent teeth a pitch beyond the first pitch Gap is provided, while at the same time allowing optimal manufacturing efficiency.
  • the invention has achieved this object by a peeling wheel with the features specified in claim 1.
  • a peeling wheel according to the invention for producing a toothing on a gear wheel by power skiving thus has a toothing that is formed by a plurality of cutting teeth of the same shape and at least one different one that are distributed around the axis of rotation of the peeling wheel in a first pitch Cutting tooth is formed, the shape of which is different from the shape of the other cutting teeth, and wherein the cutting teeth have cutting edges with which they come into cutting engagement with the material of the gear during peeling:
  • the deviating cutting tooth is now outside of such a peeling wheel arranged first division.
  • a gear blank to be interlocked is driven to rotate about a workpiece axis of rotation and a peeling wheel according to the invention is driven to rotate about a peeling wheel axis of rotation, which are aligned at a cross angle with respect to the workpiece axis of rotation, and the peeling wheel is brought into engagement with the gear wheel blank, so that the cutting teeth of the peeling wheel remove material of the gear wheel blank with their cutting edges.
  • the cutting teeth of the same shape define a first as in the prior art acknowledged at the beginning Pitch, ie the regular distance at which the identically shaped teeth are distributed around the axis of rotation of the peeling wheel.
  • the at least one cutting tooth that deviates from the first Pitch arranged offset.
  • This staggered arrangement of the deviating cutting tooth, which is shifted from the first pitch also makes it possible, with greater freedom of design, to depict shaped elements on the gear to be produced that are outside the pitch depicted by the identical cutting teeth on the gear or that extend over a circumferential length that is greater as a first division.
  • peeling wheels and methods according to the invention can be used to manufacture gearwheels provided with internal teeth, in which so-called “index pockets” are formed in the teeth at regular angular intervals around the axis of rotation of the gearwheel.
  • Such gears also known as “sliding sleeves” in technical terms, are used in manual transmissions for motor vehicles in order to synchronize the speed of the gears of the transmission that mesh with one another during a shifting process (see, for example, DE 10 2015 201 708 A1).
  • a particularly suitable embodiment of the invention for this purpose provides that the thickness of the deviating cutting teeth measured in the circumferential direction of the peeling wheel is greater than a first division.
  • Such thick cutting teeth are also called “block teeth” in technical terminology and can be designed in a peeling wheel according to the invention so that the respective deviating cutting teeth of the peeling wheel together generate the index pockets to be mapped on the gear to be produced over the required circumferential length. It can be provided that the position differs from one
  • Peeling wheel rotates around its peeling wheel axis of rotation during processing, compared to the first division is shifted.
  • the position of a deviating cutting tooth of a peeling wheel according to the invention can be shifted in relation to the first pitch opposite to the direction of rotation in which the peeling wheel rotates about its peeling wheel axis of rotation during processing.
  • a peeling wheel according to the invention preferably has at least two deviating cutting teeth.
  • index pockets that extend over a particularly large circumferential length of the gear wheel to be produced can be generated in particular by the fact that the position of a deviating cutting tooth in the direction of rotation in which the peeling wheel rotates around its Peeling wheel axis of rotation rotates, is shifted relative to the first division, while the position of the other deviating cutting tooth of a peeling wheel according to the invention is shifted against the direction of rotation in which the peeling wheel rotates during processing about its peeling wheel axis of rotation, compared to the first division.
  • the tooth flank of the rear tooth, seen in the direction of rotation of the gear wheel to be interlocked, which delimits the tooth gap or locking groove to be formed on the gear wheel, is generated by the one deviating cutting tooth, whereas with the other deviating cutting tooth the flank of the tooth in the direction of rotation of the to Toothed gear seen front, which is generated in each case on the gear to be formed tooth gap or locking groove delimiting tooth.
  • the type of separate generation of the tooth flanks made possible by a peeling wheel designed according to the invention which each by the deviating Limiting cutting teeth to be machined based on the circumferential direction of long gaps of the gear to be machined has the advantage in terms of manufacturing that the material removal from the gear blank to be machined occurs with shorter chips and only on two surfaces of the teeth, each of which is the large gap or locking groove to be mapped on the gear limit.
  • Three-flank chips which are coherently formed in conventional power skiving from the teeth of the toothing to be produced on the incoming flank, the foot and the outgoing flank of the tooth gap delimiting a tooth gap, can thus be avoided.
  • Peeling wheels according to the invention and methods for producing internal toothings on ring-shaped or tubular gear blanks are typically used, in particular for producing sliding sleeves or the like for transmissions of motor vehicles.
  • a skiving wheel which is provided with external teeth designed according to the invention is particularly suitable.
  • the invention enables the highly efficient production of gears, the dimensional and dimensional stability of which meets the highest requirements, without the need for special measures going beyond the invention.
  • FIG. 1a shows a peeling wheel during the production of an internal toothing on a gear wheel blank in a first perspective view
  • FIG. 1b shows the peeling wheel according to FIG. 1a during the production of an internal toothing on the gear wheel blank in a second perspective view
  • FIGS. 1a, 1b shows the peeling wheel according to FIGS. 1a, 1b in a frontal view of its one end face
  • 3 shows the peeling wheel according to FIGS. 1a, 1b in engagement with the toothing to be produced on the gear blank in a first operating position
  • FIGS. 1 a, 1 b shows the peeling wheel according to FIGS. 1 a, 1 b in engagement with the toothing to be produced on the gear wheel blank in a second operating position.
  • the peeling wheel 1 is held in a conventional manner on a tool spindle of a conventionally constructed power peeling machine, not shown here, and is driven to rotate about a peeling wheel axis of rotation DS.
  • the peeling wheel 1 has an external toothing which is formed from a multiplicity of identically designed cutting teeth 2, 2a, 2b, 2c, 2d.
  • the identically designed cutting teeth 2, 2a, 2b, 2c, 2d are arranged on the outer circumference of the peeling wheel in a regular pitch p around the axis of rotation DS.
  • the pitch p defined by the arrangement of the cutting teeth 2 - 2d selected in this way defines the “first pitch p of the peeling wheel 1”.
  • a different cutting tooth 3, 4 extends on opposite sides of the peeling wheel 1 in areas whose length measured in the circumferential direction U of the peeling wheel 1 exceeds a pitch p.
  • the thickness of the deviating cutting teeth 3, 4 each occupies a circumferential length that is greater than a pitch p. As such, the deviating cutting teeth 3, 4 form what are known as “block teeth”.
  • the one deviating cutting tooth 3 is positioned against the direction of rotation D of the peeling wheel 1 in the direction of the cutting tooth 2a of the same configuration next to it, displaced from the pitch p, so that the gap 5a between the tooth flank of the cutting tooth 2a of the same configuration assigned to the deviating cutting tooth 3 and that of it facing tooth flank of the deviating cutting tooth 3 is smaller than the gaps 6 between the identical cutting teeth 2, 2a, 2b, 2c, 2d which are next to one another are present.
  • the other deviating cutting tooth 4 is arranged shifted from the pitch p in the direction of rotation D of the peeling wheel 1 in the direction of the identical cutting tooth 2b next to it, so that the gap 5b between the tooth flank of the identical cutting tooth 2b and 2b assigned to this deviating cutting tooth 4 the tooth flank of the deviating cutting tooth 4 facing it is smaller than the gaps 6 that exist between the cutting teeth 2, 2a, 2b, 2c, 2d of the same configuration which are next to one another.
  • a conventionally pre-toothed gear wheel blank 10 is provided and clamped onto a workpiece spindle, also not shown here, of the power skiving machine (not shown).
  • the workpiece spindle drives the gear blank to rotate about a workpiece axis of rotation DW.
  • the workpiece axis of rotation DW and the peeling wheel axis of rotation DS are aligned in space in a manner known per se for power skiving in such a way that they intersect at an axis intersection angle S.
  • a drive is also provided in a manner known per se, with which the peeling wheel 1 and the gear wheel blank 10 can be adjusted relative to one another.
  • the skiving wheel 1 rolls with its cutting teeth 2 - 2d, 3, 4, so that with the cutting teeth 2 - 2d,
  • the first deviating cutting tooth 3, displaced against the direction of rotation D with respect to the pitch p, only applies material due to its arrangement offset with respect to the pitch the tooth flank of that tooth 12a of the internal toothing 11 which, based on the direction of rotation D, delimits the locking groove 13 on its rear side, which is to be produced on the gear wheel blank 11 and which extends beyond a pitch p in terms of its extension in the circumferential direction U.
  • the teeth 12a, 12b of the gearwheel produced from the gear blank 10 each delimiting the index pockets 13, have a smaller thickness d than the teeth 12, which are formed by the identically shaped cutting teeth 2-2d of the peeling wheel 1 on the finished gear.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Gear Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schälrad zum Herstellen einer Verzahnung an einem Zahnrad durch Wälzschälen, wobei das Schälrad (1) eine Verzahnung aufweist, die durch eine Vielzahl von um die Drehachse (DS) des Schälrads (1) in einer ersten Teilung (p) verteilt angeordneten gleichgestalteten Schneidzähnen (2, 2a-2d) und mindestens einem abweichenden Schneidzahn (3,4) gebildet ist, dessen Gestalt anders ist als die Gestalt der gleichgestalteten Schneidzähne (2,2a-2d), und wobei die Schneidzähne (2, 2a-2d, 3, 4) Schneidkanten aufweisen, mit denen sie bei der Wälzschälbearbeitung spanabhebend mit dem Material des Zahnrads in Eingriff kommen. Um mit einem solchen Schälrad (1) Verzahnungen mit einer erhöhten Freiheit bei der Gestaltung erzeugen zu können, schlägt die Erfindung vor, dass der abweichende Schneidzahn (3, 4) außerhalb der ersten Teilung (p) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Erzeugung einer Verzahnung an einem Zahnrad durch Wälzschälen unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Schälrads (1).

Description

SCHÄLRAD UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINER VERZAHNUNG AN EINEM ZAHNRAD DURCH WÄLZSCHÄLEN
Die Erfindung betrifft ein Schälrad zum Herstellen einer Verzahnung an einem Zahnrad durch Wälzschälen. Das Schälrad weist eine Verzahnung auf, die durch viele um die Drehachse des Schälrades in einer ersten Teilung verteilt angeordnete gleichgestaltete Schneidzähne und mindestens einen abweichenden Schneidzahn gebildet ist.
Als „abweichende Schneidzähne“ werden hier solche Schneidzähne bezeichnet, deren Gestalt von der Gestalt der anderen Schneidzähne des Schälrads abweicht. Diese anderen Schneidzähne weisen jeweils dieselbe Gestalt auf. Auf diese Weise bilden die abweichenden Schneidzähne andere Formelemente an der mit dem Schälrad zu erzeugenden Verzahnung des zu bearbeitenden Zahnrads ab als die „normalen“ gleichgestalteten Schneidzähne des Schälrades.
Dabei weisen die Schneidzähne des Schälrades jeweils Schneidkanten auf, mit denen sie bei der Wälzschälbearbeitung spanabhebend mit dem Material des Zahnrads in Eingriff kommen.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen einer Verzahnung an einem Zahnrad durch Wälzschälen. Bei einem solchen Verfahren werden ein zu verzahnender Zahnradrohling um eine Werkstück-Drehachse und ein Schälrad um eine Schälrad-Drehachse rotierend angetrieben, wobei die Werkstück-Drehachse und die Schälrad-Drehachse unter einem Achskreuzwinkel ausgerichtet sind. Das Schälrad wird dabei mit dem Zahnradrohling in Eingriff gebracht, so dass die Schneidzähne des Schälrads mit ihren Schneidkanten Material des Zahnradrohlings abtragen.
Ein derartiges Werkzeug und ein solches Verfahren sind aus der EP 2440357 B1 bekannt. Die in dieser Patentschrift beschriebene Vorrichtung zum Verzahnen von Zahnrädern durch Wälzschälen umfasst eine durch einen Drehantrieb um eine Werkstück-Drehachse rotierend angetriebene Werkstückspindel zur Aufnahme des zu verzahnenden Zahnrades und eine ebenfalls durch einen Drehantrieb rotierend um eine Werkzeug-Drehachse angetriebene Werkzeugspindel. Diese trägt ein Schälrad, das Schneidezähne mit einer regulären Teilung aufweist, durch welche der Zahnabstand der Verzahnung des Zahnrades festgelegt ist, wobei der Abstand zumindest einiger benachbarter gleichgestalteter Zähne des Schälrades einem Mehrfachen der regulären Zahnteilung entspricht. Dabei werden als "benachbarte gleichgestaltete Zähne" auch solche Zähne verstanden, die die gleiche Gestalt aufweisen und in Umfangsrichtung des Zahnrads aufeinander folgend angeordnet sind, zwischen denen jedoch ein anders gestalteter Zahn oder ein den Platz eines Zahns einnehmender Leerraum vorhanden sein kann. Mit einem solchen Werkzeug können Zahnräder geformt werden, bei denen zwischen mindestens zwei benachbarten Zähnen eine Zahnlücke vorhanden ist, die größer ist als die Zahnlücken zwischen den anderen Zähnen des Zahnrads.
Die „erste Teilung“ definiert sich aus dem Abstand zwischen den Mittellinien, die durch die Mitte der benachbarten Zähne der jeweiligen Verzahnung verlaufen: p = p x d / z, wobei mit p die Teilung und d der Durchmesser der Verzahnung des Schälrads bezeichnet sind.
Vor dem Hintergrund des voranstehend erläuterten Standes der Technik hat sich die Aufgabe ergeben, ein Schälrad und Verfahren zur Herstellung einer Verzahnung an einem Zahnrad anzugeben, die eine erhöhte Freiheit bei der Gestaltung von Verzahnungen, bei denen zwischen einzelnen benachbarten Zähnen eine über die erste Teilung hinausgehende Lücke vorgesehen ist, bei gleichzeitig optimaler Effizienz der Herstellung ermöglichen. Die Erfindung hat diese Aufgabe durch ein Schälrad mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren, das die voranstehend genannte Aufgabe löst, ist in Anspruch 7 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben und werden wie der allgemeine Erfindungsgedanke nachfolgend im Einzelnen erläutert.
In Übereinstimmung mit dem eingangs erläuterten Stand der Technik weist ein erfindungsgemäßes Schälrad zum Herstellen einer Verzahnung an einem Zahnrad durch Wälzschälen somit eine Verzahnung auf, die durch eine Vielzahl von um die Drehachse des Schälrades in einer ersten Teilung verteilt angeordneten Schneidzähnen gleicher Gestalt und mindestens einem abweichenden Schneidzahn gebildet ist, dessen Gestalt anders ist als die Gestalt der anderen Schneidzähne, und wobei die Schneidzähne Schneidkanten aufweisen, mit denen sie bei der Schälbearbeitung spanabhebend mit dem Material des Zahnrads in Eingriff kommen: Erfindungsgemäß ist nun bei einem solchen Schälrad der abweichende Schneidzahn außerhalb der ersten Teilung angeordnet.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Verzahnung an einem Zahnrad durch Wälzschälen werden ein zu verzahnender Zahnradrohling um eine Werkstück-Drehachse und ein erfindungsgemäßes Schälrad um eine Schälrad-Drehachse rotierend angetrieben, die unter einem Achskreuzwinkel in Bezug auf die Werkstück-Drehachse ausgerichtet sind, und das Schälrad mit dem Zahnradrohling in Eingriff gebracht, so dass die Schneidzähne des Schälrads mit ihren Schneidkanten Material des Zahnradrohlings abtragen.
Bei einem erfindungsgemäßen Schälrad definieren also die gleichgestalteten Schneidzähne wie beim eingangs gewürdigten Stand der Technik eine erste Teilung, d.h. den regelmäßigen Abstand, in dem die gleichgestalteten Zähne um die Drehachse des Schälrads herum verteilt angeordnet sind.
Im Gegensatz zum eingangs beschriebenen Stand der Technik, bei dem die abweichenden Schneidzähne jeweils an die Stelle eines der gleichgestalteten Zähne des Schälrads gesetzt sind, ohne dass dabei die erste Teilung verlassen wird, ist bei einem erfindungsgemäßen Schälrad jedoch der mindestens eine abweichende Schneidzahn gegenüber der ersten Teilung versetzt angeordnet. Diese versetzte, gegenüber der ersten Teilung verschobene Anordnung des abweichenden Schneidzahns erlaubt es, mit größerer Gestaltungsfreiheit an dem herzustellenden Zahnrad ebenfalls Formelemente abzubilden, die sich außerhalb der durch die gleichgestalteten Schneidzähne an dem Zahnrad abgebildeten Teilung befinden oder sich über eine Umfangslänge erstrecken , die größer ist als eine erste Teilung.
Auf diese Weise lassen sich mit erfindungsgemäßen Schälrädern und Verfahren beispielsweise mit einer Innenverzahnung versehene Zahnräder fertigen, bei denen in regelmäßigen Winkelabständen um die Drehachse des Zahnrads verteilt in der Verzahnung so genannte „Indextaschen“ eingeformt sind. Solche in der Fachsprache auch „Schiebemuffen“ genannten Zahnräder werden in Schaltgetrieben für Kraftfahrzeuge eingesetzt, um die Drehzahl der bei einem Schaltvorgang miteinander in Eingriff kommenden Zahnräder des Getriebes miteinander zu synchronisieren (s. beispielsweise DE 10 2015201 708 A1).
Eine zu diesem Zweck besonders geeignete Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die in Umfangsrichtung des Schälrads gemessene Dicke der abweichenden Schneidzähne größer ist als eine erste Teilung. Derart dicke Schneidzähne werden in der Fachsprache auch als „Blockzähne“ bezeichnet und können bei einem erfindungsgemäßen Schälrad so gestaltet sein, dass die jeweils abweichenden Schneidzähne des Schälrads gemeinsam die an dem herzustellenden Zahnrad abzubildenden Indextaschen über die geforderte Umfangslänge erzeugen. Es kann vorgesehen sein, dass die Position von einem abweichenden
Schneidzahn eines erfindungsgemäßen Schälrads in der Drehrichtung, in der das
Schälrad bei der Bearbeitung um seine Schälrad-Drehachse rotiert, gegenüber der ersteh Teilung verschoben ist.
Genauso kann die Position von einem abweichenden Schneidzahn eines erfiridungsgemäßen Schälrads entgegen der Drehrichtung, in der das Schälrad bei der Bearbeitung um seine Schälrad-Drehachse rotiert, gegenüber der ersten Teilung verschoben ist.
Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Schälrad mindestens zwei abweichende Schneidzähne auf.
Im Fall einer solchen mindestens zwei abweichende Schneidzähne umfassenden Ausgestaltung können Indextaschen, die sich über eine besonders große Umfangslänge des herzustellenden Zahnrads erstrecken, insbesondere dadurch erzeugt werden, dass die Position von einem abweichenden Schneidzahn in der Drehrichtung, in der das Schälrad bei der Bearbeitung um seine Schälrad- Drehachse rotiert, gegenüber der ersten Teilung verschoben ist, während die Position des anderen abweichenden Schneidzahns eines erfindungsgemäßen Schälrads entgegen der Drehrichtung, in der das Schälrad bei der Bearbeitung um seine Schälrad-Drehachse rotiert, gegenüber der ersten Teilung verschoben ist.
Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung wird von dem einen abweichenden Schneidzahn die Zahnflanke des in Drehrichtung des zu verzahnenden Zahnrads gesehen hinteren, die jeweils am Zahnrad zu formende Zahnlücke bzw. Rastnut begrenzenden Zahns erzeugt, wogegen mit dem anderen abweichenden Schneidzahn die Flanke des in Drehrichtung des zu verzahnenden Zahnrads gesehen vorderen, die jeweils am Zahnrad zu formende Zahnlücke bzw. Rastnut begrenzenden Zahns erzeugt wird.
Die durch ein erfindungsgemäß gestaltetes Schälrad ermöglichte Art der getrennten Erzeugung der Zahnflanken, die die jeweils durch die abweichenden Schneidzähne abzubiidenden bezogen auf die Umfangsrichtung langen Lücken des zu bearbeitenden Zahnrads begrenzen, hat fertigungstechnisch den Vorteil, dass der Materialabtrag an dem zu bearbeitenden Zahnradrohling mit kürzeren Spänen und nur an zwei Flächen der Zähne entsteht, die jeweils die an dem Zahnrad abzubildende große Lücke oder Rastnut begrenzen. Dreiflankenspäne, die sich bei konventionellem Wälzschälen zusammenhängend aus dem an der einlaufenden Flanke, dem Fuß und der auslaufenden Flanke der eine Zahnlücke begrenzenden Zähne der herzustellenden Verzahnung bilden, können so umgangen werden.
Typischerweise werden erfindungsgemäße Schälräder und Verfahren zur Erzeugung von Innenverzahnungen an ring- oder rohrförmigen Zahnradrohlingen genutzt, insbesondere zur Herstellung von Schiebemuffen oder desgleichen für Getriebe von Kraftfahrzeugen. Für die Erzeugung von derartigen innenverzahnten Zahnrädern mittels Wälzschälen eignet sich ein Schälrad, das mit einer erfindungsgemäß gestalteten Außenverzahnung versehen ist, in besonderer Weise. So ermöglicht die Erfindung die hocheffiziente Erzeugung von Zahnrädern, deren Maß- und Formhaltigkeit höchsten Anforderungen genügt, ohne dass dazu über die Erfindung hinausgehende besondere Maßnahmen erforderlich sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiei darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a ein Schälrad bei der Erzeugung einer Innenverzahnung an einem Zahnradrohling in einer ersten perspektivischen Ansicht;
Fig. 1b das Schälrad gemäß Fig. 1a bei der Erzeugung einer Innenverzahnung an dem Zahnradrohling in einer zweiten perspektivischen Ansicht;
Fig. 2 das Schälrad gemäß Fig. 1a, 1b in einer frontalen Ansicht auf seine eine Stirnfläche; Fig. 3 das Schälrad gemäß Fig. 1a, 1b im Eingriff mit der am Zahnradrohling zu erzeugenden Verzahnung in einer ersten Betriebsstellung;
Fig. 4 das Schälrad gemäß Fig. 1a, 1b im Eingriff mit der am Zahnradrohling zu erzeugenden Verzahnung in einer zweiten Betriebsstellung.
Das Schälrad 1 ist in konventioneller Weise auf einer Werkzeug-Spindel einer hier nicht dargestellten, konventionell aufgebauten Wälzschälmaschine gehalten und um eine Schälrad-Drehachse DS rotierend angetrieben.
Dabei weist das Schälrad 1 eine Außenverzahnung auf, die aus einer Vielzahl von gleichgestalteten Schneidzähnen 2, 2a, 2b, 2c, 2d gebildet ist. Die gleichgestalteten Schneidzähne 2, 2a, 2b, 2c, 2d sind in einer regelmäßigen Teilung p um die Drehachse DS verteilt am Außenumfang des Schälrads angeordnet. Durch die so gewählte Anordnung der Schneidzähne 2 - 2d festgelegte Teilung p definiert die „erste Teilung p des Schälrads 1“.
Im Bereich jeweils des halben Umfangs des Schälrads 1 erstreckt sich an gegenüberliegenden Seiten des Schälrads 1 in Bereichen, deren in Umfangsrichtung U des Schälrads 1 gemessene Länge über eine Teilung p hinausgeht, jeweils ein abweichender Schneidzahn 3,4. Die Dicke der abweichenden Schneidzähne 3,4 nimmt jeweils eine Umfangslänge ein, die größer als eine Teilung p ist. Als solche bilden die abweichenden Schneidzähne 3,4 so genannte „Blockzähne“.
Dabei ist der eine abweichende Schneidzahn 3 entgegen der Drehrichtung D des Schälrads 1 in Richtung des zu ihm nächstbenachbarten gleichgestalteten Schneidzahns 2a aus der Teilung p verschoben positioniert, so dass die Lücke 5a zwischen der dem abweichenden Schneidzahn 3 zugeordneten Zahnflanke des gleichgestalteten Schneidzahns 2a und der ihm zugewandten Zahnflanke des abweichenden Schneidzahns 3 kleiner ist als die Lücken 6, die zwischen den zueinander jeweils nächstbenachbarten gleichgestalteten Schneidzähnen 2, 2a, 2b, 2c, 2d vorhanden ist.
In entsprechender Weise ist der andere abweichende Schneidzahn 4 in der Drehrichtung D des Schälrads 1 in Richtung des zu ihm nächstbenachbarten gleichgestalteten Schneidzahns 2b aus der Teilung p verschoben angeordnet, so dass die Lücke 5b zwischen der diesem abweichenden Schneidzahn 4 zugeordneten Zahnflanke des gleichgestalteten Schneidzahns 2b und der ihm zugewandten Zahnflanke des abweichenden Schneidzahns 4 kleiner ist als die Lücken 6, die zwischen den zueinander jeweils nächstbenachbarten gleichgestalteten Schneidzähnen 2, 2a, 2b, 2c, 2d vorhanden ist.
Für die Herstellung eines innenverzahnten, mit Indextaschen versehenen Zahnrads wird ein in konventioneller Weise vorverzahnter Zahnradrohling 10 bereitgestellt und auf eine hier ebenfalls nicht gezeigte Werkstückspindel der nicht dargestellten Wälzschälmaschine gespannt. Die Werkstückspindel treibt den Zahnradrohling um eine Werkstück-Drehachse DW drehend an. Dabei sind Werkstück-Drehachse DW und Schälrad-Drehachse DS in für das Wälzschälen an sich bekannter Weise im Raum so ausgerichtet, dass sie sich unter einem Achskreuzwinkel S schneiden. Darüber hinaus ist in ebenfalls an sich bekannter Weise ein Antrieb vorgesehen, mit dem das Schälrad 1 und der Zahnradrohling 10 relativ zueinander verstellt werden können.
Während der Wälzschälbearbeitung wälzt das Schälrad 1 mit seinen Schneidzähnen 2 - 2d, 3, 4 ab, so dass mit den an den Schneidzähnen 2 - 2d,
3, 4 vorhandenen Schneiden Material von den Flanken der Zähne 12, 12a, 12b der Innenverzahnung 11 des Zahnradrohlings 10 spanabhebend abgetragen wird.
Wie in Fig. 3 dargestellt, trägt dabei der entgegen der Drehrichtung D gegenüber der Teilung p verschobene erste abweichende Schneidzahn 3 aufgrund seiner gegenüber der Teilung versetzten Anordnung nur Material an der Zahnflanke desjenigen Zahns 12a der Innenverzahnung 11 ab, der bezogen auf die Drehrichtung D die jeweils an dem Zahnradrohling 11 herzustellenden, nach Art einer hinsichtlich ihrer Erstreckung in Umfangsrichtung U über eine Teilung p hinausgehende Lücke ausgebildete Rastnut 13 an ihrer hinteren Seite begrenzt.
Der in Richtung der Drehrichtung D aus der Teilung p hinausgeschobene abweichende Schneidzahn 4 trägt dagegen, wie in Fig. 4 gezeigt, ausschließlich Material von der der jeweiligen Rastnut 13 zugeordneten Zahnflanke des Zahns 12b ab, der bezogen auf die Drehrichtung D die jeweilige Rastnut 13 an ihrer vorderen Seite begrenzt.
Aufgrund der versetzten Anordnung der abweichenden Schneidzähne 3,4 und der damit einhergehend gegenüber den Lücken 6 zwischen den gleichgestalteten Schneidzähnen schmaleren Lücken 5a, 5b des Schälrads 1 weisen die die Indextaschen 13 jeweils begrenzenden Zähne 12a, 12b des aus dem Zahnradrohling 10 fertig erzeugten Zahnrads eine geringere Dicke d auf als die Zähne 12, die durch die gleichgestalteten Schneidzähne 2 - 2d des Schälrads 1 am fertigen Zahnrad geformt sind.
BEZUGSZEICHEN
I Schälrad
2, 2ä - 2d gleichgestaltete Schneidzähne des Schälrads 1
3,4 abweichende Schneidzähne des Schälrads 1
5a, 5b Lücke zwischen der den abweichenden Schneidzähnen 3,4 zugeordneten Zahnflanke und dem jeweils nächstbenachbarten gleichgestalteten Schneidzahns 2a, 2b 6 Lücken zwischen den zueinander jeweils nächstbenachbarten gleichgestalteten Schneidzähnen 2, 2a, 2b, 2c, 2d 10 Zahnradrohling
I I vorverzahnte Innenverzahnung des Zahnradrohlings 10
12, 12a, 12b Zähne der Innenverzahnung des Zahnrad rohlings 10 13 Indextaschen (breite Lücke) d Dicke der Zähne 12a, 12b am aus dem Zahnradrohling 10 fertig geformten Zahnrad
D Drehrichtung des Schälrads 1
DS Schälrad-Drehachse
DW Werkstück-Drehachse p erste Teilung des Schälrads 1
U Umfangsrichtung des Schälrads 1
S Achskreuzwinkel

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Schälrad zum Herstellen einer Verzahnung an einem Zahnrad durch Wälzschälen, wobei das Schälrad (1) eine Verzahnung aufweist, die durch eine Vielzahl von um die Drehachse (DS) des Schälrads (1) in einer ersten Teilung (p) verteilt angeordneten gleichgestalteten Schneidzähnen (2,2a- 2d) und mindestens einen abweichenden Schneidzahn (3,4) gebildet ist, dessen Gestalt anders ist als die Gestalt der gleichgestalteten Schneidzähne (2,2a-2d), und wobei die Schneidzähne (2,2a-2d,3,4) Schneidkanten aufweisen, mit denen sie bei der Wälzschälbearbeitung spanabhebend mit dem Material des Zahnrads in Eingriff kommen, dadurch gekennzeichnet, dass der abweichende Schneidzahn (3,4) außerhalb der ersten Teilung (p) angeordnet ist.
2. Schälrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des abweichenden Schneidzahns (4) in der Drehrichtung (D), in der das Schälrad (1) bei der Bearbeitung um seine Schälrad-Drehachse (DS) rotiert, gegenüber der ersten Teilung (p) verschoben ist.
3. Schälrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des abweichenden Schneidzahns (3) entgegen der Drehrichtung (D), in der das Schälrad (1) bei der Bearbeitung um seine Schälrad-Drehachse (DS) rotiert, gegenüber der ersten Teilung (p) verschoben ist. 4. Schälrad nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung des Schälrads (1) mindestens zwei abweichende Schneidzähne (3,
4) aufweist, die jeweils außerhalb der ersten Teilung angeordnet sind.
5. Schälrad nach Anspruch 4, d a d u r c h gekennzeichnet, dass die Position des einen der Schneidzähne (3,4) gemäß Anspruch 2 verschoben ist, während die Position eines anderen der Schneidzähne (3,4) gemäß Anspruch 3 verschoben ist.
6. Schälrad nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die in Umfangsrichtung (U) des Schälrads (1) gemessene Dicke der abweichenden Schneidzähne (3,4) größer ist als eine erste Teilung (p).
7. Verfahren zum Herstellen einer Verzahnung an einem Zahnrad durch Wälzschälen, bei dem ein zu verzahnender Zahnradrohling (10) um eine Werkstück-Drehachse (DW) und ein gemäß einem der Ansprüche 1 - 6 ausgebildetes Schälrad (1) um eine Schälrad-Drehachse (DS) rotierend angetrieben werden, wobei die Werkstück-Drehachse (DW) und die Schälrad-Drehachse (DS) unter einem Achskreuzwinkel sich kreuzend ausgerichtet sind, und bei dem das Schälrad (1) mit Zahnradrohling (10) in Eingriff gebracht wird, so dass die Schneidzähne des Schälrads (1) mit ihren Schneidkanten Material des Zahnradrohlings (10) abtragen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schälrad (1) gemäß Anspruch 5 ausgebildet ist, wobei der eine abweichende Zahn des Schälrads (1) derart entgegen der Drehrichtung (D) des Schälrads (1) aus der ersten Teilung (p) verschoben ist, dass er am zu verzahnenden Zahnrad rohling (10) jeweils die Zahnflanke eines Zahnes (12a) bearbeitet, die eine am Zahnradrohling (10) zu formende, über eine Zahndicke hinausgehende Lücke (13) an ihrer bezogen auf die Drehrichtung (D) hinteren Seite begrenzt, wogegen der andere abweichende Zahn (4) des Schälrads (1) derart in Drehrichtung des Schälrads (1) aus der ersten Teilung (p) verschoben ist, dass er am zu verzahnenden Zahnradrohling (10) die Zahnflanke eines Zahnes (12b) bearbeitet, die die am Zahnradrohling (10) zu formende, über eine Zahndicke des Schälrads (1) hinausgehende Lücke (13) des Zahnradrohlings (10) an ihrer bezogen auf die Drehrichtung (D) vorderen Seite begrenzt.
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