WO2006122337A1 - Verfahren zum herstellen eines kettenrades - Google Patents

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WO2006122337A1
WO2006122337A1 PCT/AT2006/000169 AT2006000169W WO2006122337A1 WO 2006122337 A1 WO2006122337 A1 WO 2006122337A1 AT 2006000169 W AT2006000169 W AT 2006000169W WO 2006122337 A1 WO2006122337 A1 WO 2006122337A1
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metal blank
powder metal
toothing
counter
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PCT/AT2006/000169
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Inventor
Christian Sandner
Horst Rössler
Karl Dickinger
Original Assignee
Miba Sinter Austria Gmbh
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/022Finishing gear teeth with cylindrical outline, e.g. burnishing

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a sprocket from a pressed with an allowance in the teeth and sintered powder metal blank, wherein the teeth of the powder metal blank in the range of the allowance by pressing a meshing in the teeth of the powder metal blank counter teeth of a rotating pusher tool under a plastic deformation are compressed to the allowance.
  • the engaging in the teeth of the powder metal blank counter teeth of the pusher tool causes a plastic deformation of the teeth of the powder metal blank in the range of the allowance, not only due to the desired densification of a surface layer, but also due to a flow of the material transverse to the compression direction.
  • This axial displacement of the material against the end faces of the toothing is out connected with a spreading of the teeth in the range of the allowance of the powder metal blank, which is irrelevant for the meshing with a counter-wheel, but can jeopardize their function with sprockets, because the teeth of a sprocket must intervene in the individual chain links, regardless of whether it is a roller or a toothed chain. Therefore, sprockets made from sintered powder metal blank must be subjected to laborious post-machining of the faces of the teeth after compaction of the tooth flanks.
  • the invention is therefore based on the object, a method for producing a sprocket of the type described in such a way that a machined reworking of the teeth in the face area can be omitted.
  • the invention solves the problem set by the fact that the teeth of the powder metal blank are axially supported during their compression in the region of engagement of the counter teeth respectively at its two end faces.
  • the engaging with a counter teeth in the teeth of the powder metal blank pusher tool at the opposite ends of the counter teeth bear pressure rings which abut the end faces of the teeth of the powder metal blank area, so that the Teeth of the teeth of the powder metal blank are taken during their compression in a die-like mold of the pusher tool, resulting in the region of the tooth gaps of the counter-toothing between the two pressure rings on the front sides of the counter-toothing.
  • FIG. 1 shows an inventive apparatus for producing a sprocket fragmentary in a partially torn side view
  • FIG 3 shows the engagement region of the pusher tool in the toothing of a powder metal blank in an axial section on a larger scale.
  • the pusher tool 3 comprises a toothed rim 5, which has a counter toothing 6 for the toothing 7 of the powder metal blank 1.
  • the teeth 8 of the powder metal blank 1 were sintered with a corresponding allowance in the flank or foot region, but the teeth 9 of the counter teeth 6 of the pusher tool 3 are formed according to the nominal dimension of the teeth 8 of the gear to be produced, the tooth flanks or feet compacted in the range of the allowance by the pressed teeth 9 of the pusher tool 3 under a plastic deformation, wherein the compression takes place stepwise, because the powder metal blank 1 is processed in several rounds.
  • the teeth 8 of the toothing 7 of the powder metal blank 1 during compression by the pusher tool 3 respectively at their two End surfaces 10 axially supported, as shown in FIG. 3 can be removed.
  • This axial support of the end faces 10 of the teeth 8 of the powder metal blank 1 prevents axial displacement of the sintered material in the sense of an axial broadening of the teeth 8, so that an otherwise required machining of the compacted powder metal blank 1 is superfluous.
  • the axial support of the end faces 10 of the teeth 8 their compression in the end face area, which has an advantageous effect on the acquisition of lateral executives by the teeth 7.
  • the sprocket 5 of the pusher tool 3 can wear on both faces of the counter teeth 6 pressure rings 11, each other in the tooth gaps between the teeth 9 of the counter teeth 6 facing inner surfaces 12 a the desired course of the end faces 10 of Teeth 8 of the powder metal blank 1 corresponding course, as shown in FIG. 2 can be seen.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Gears, Cams (AREA)

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Herstellen eines Kettenrades aus einem mit einem Aufmaß im Bereich der Zähne (8) gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohling (1) beschrieben, wobei die Zähne (8) des Pulvermetallrohlings (1) im Bereich des Aufmaßes durch ein Andrücken einer in die Verzahnung (7) des Pulvermetallrohlings (1) eingreifenden Gegenverzahnung (6) eines umlaufenden Drückerwerkzeuges (3) unter einer plastischen Verformung um das Aufmaß verdichtet werden. Um ein Breiten der Zähne (8) des Pulvermetallrohlings (1) zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß die Zähne (8) des Pulvermetallrohlings (1) während ihrer Verdichtung im Bereich des Eingriffs der Gegenverzahnung (6) jeweils an ihren beiden Stirnflächen (10) axial abgestützt werden.

Description

Verfahren zum Herstellen eines Kettenrades
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kettenrades aus einem mit einem Aufmaß im Bereich der Zähne gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohling, wobei die Zähne des Pulvermetallrohlings im Bereich des Aufmaßes durch ein Andrücken einer in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifenden Gegenverzahnung eines umlaufenden Drückerwerkzeuges unter einer plastischen Verformung um das Aufmaß verdichtet werden.
Stand der Technik
Um die Belastbarkeit der Zähne eines pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrades zu verbessern, ist es bekannt (EP 0 552 272 B1) die gesinterten Pulvermetallrohlinge der Zahnräder im Flanken- und im Fußbereich der Zähne zu verdichten, so daß eine weitegehend porenfreie Oberflächenschicht erhalten wird, die die angestrebte Steigerung der Belastbarkeit der Verzahnung im Eingriffsbereich mit sich bringt. Zu diesem Zweck wird ein Pulvermetallrohling mit einem Aufmaß im Verzahnungsbereich gesintert, der mit Hilfe eines Drük- kerwerkzeuges im Bereich des Aufmaßes verdichtet wird. Die in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifende Gegenverzahnung des Drückerwerkzeuges bedingt eine plastische Verformung der Verzahnung des Pulvermetallrohlings im Bereich des Aufmaßes, und zwar nicht nur aufgrund der angestrebten Verdichtung einer Oberflächenschicht, sondern auch zufolge eines Fließens des Werkstoffes quer zur Verdichtungsrichtung. Diese axiale Verdrängung des Werkstoffes gegen die Stirnflächen der Verzahnung hin ist mit einer Breitung der Zähne im Bereich des Aufmaßes des Pulvermetallrohlings verbunden, was für den Zahneingriff mit einem Gegenrad ohne Bedeutung ist, bei Kettenrädern jedoch deren Funktion in Frage stellen kann, weil ja die Zähne eines Kettenrades in die einzelnen Kettenglieder eingreifen müssen, unabhängig davon, ob es sich um eine Rollen- oder eine Zahnkette handelt. Aus einem gesinterten Pulvermetallrohling hergestellte Kettenräder müssen daher nach dem Verdichten der Zahnflanken einer arbeitsaufwendigen, spanabhebenden Nachbearbeitung der Stirnflächen der Zähne unterworfen werden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Kettenrades der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß ein spanabhebendes Nacharbeiten der Zähne im Stirnflächenbereich entfallen kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Zähne des Pulvermetallrohlings während ihrer Verdichtung im Bereich des Eingriffs der Gegenverzahnung jeweils an ihren beiden Stirnflächen axial abgestützt werden.
Mit der Maßnahme, die Zähne des Pulvermetallrohlings während Ihrer Verdichtung im Bereich des Eingriffs der Gegenverzahnung jeweils an ihren beiden Stirnflächen axial abzustützen, wird eine zu einer Breitung der Zähne führende axiale Verdrängung des Werkstoffes durch das Drückerwerkzeug unterbunden, was nicht nur eine spanabhebende Nachbearbeitung der Stirnflächen überflüssig macht, sondern auch ein zusätzliche Verdichtung der Zähne im Bereich der abgestützten Stirnflächen bewirkt, so daß die Zähne des Kettenrades die Belastungen durch die seitlichen Führungskräfte zwischen Kettenrad und Kette besser aufnehmen können.
Um eine axiale Abstützung der Stirnflächen gegenüber einem eine Breitung der Zähne bewirkenden Fließen des Werkstoffes während des Verdichtens der Zähne des gesinterten Pulvermetallrohlings im Bereich des Aufmaßes in einfacher Weise zu gewährleisten, kann das mit einer Gegenverzahnung in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifende Drückerwerkzeug an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Gegenverzahnung Druckringe tragen, die an den Stirnflächen der Verzahnung des Pulvermetallrohlings flächig anliegen, so daß die Zähne der Verzahnung des Pulvermetallrohlings während ihrer Verdichtung in einer gesenkartigen Hohlform des Drückerwerkzeuges aufgenommen werden, die sich im Bereich der Zahnlücken der Gegenverzahnung zwischen den beiden Druckringen auf den Stirnseiten der Gegenverzahnung ergeben. Zwischen diesen Druckringen und den Stirnflächen der Verzahnung des Pulvermetallrohlings ergibt sich zwar eine Gleitreibung, doch spielt diese Gleitreibung für die Formgebung der Zähne des Pulvermetallrohlings keine Rolle.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Kettenrades näher erläutert. Es zeigen,
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Kettenrades ausschnittsweise in einer zum Teil aufgerissen Seitenansicht,
Fig. 2 das Drückerwerkzeug dieser Vorrichtung in einem Schnitt nach der Linie H-Il der Fig. 1 in einem größeren Maßstab und
Fig. 3 den Eingriffsbereich des Drückerwerkzeuges in die Verzahnung eines Pulvermetallrohlings in einem Axialschnitt in einem größeren Maßstab.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Die Vorrichtung zum Herstellen eines Kettenrades aus einem gesinterten Pulvermetallrohling 1 , weist gemäß der Fig. 1 einen Dorn 2 zur Aufnahme des Pulvermetallrohlings 1 sowie ein Drückerwerkzeug 3 auf, das um eine zum Dorn 2 parallele Achse 4 drehbar gelagert ist und mit Hilfe eines nicht darge- stellten Stelltriebes unter einer entsprechenden Druckkraft an den Pulvermetall- rohling 1 angestellt werden kann. Das Drückerwerkzeug 3 umfaßt gemäß der Fig. 2 einen Zahnkranz 5, der eine Gegenverzahnung 6 für die Verzahnung 7 des Pulvermetallrohlings 1 aufweist. Da die Zähne 8 des Pulvermetallrohlings 1 mit einem entsprechenden Aufmaß im Flanken- bzw. Fußbereich gesintert wurden, die Zähne 9 der Gegenverzahnung 6 des Drückerwerkzeuges 3 jedoch entsprechend dem Sollmaß der Zähne 8 des zu fertigenden Zahnrades ausgebildet sind, werden die Zahnflanken bzw. -fuße im Bereich des Aufmaßes durch die angepreßten Zähne 9 des Drückerwerkzeuges 3 unter einer plastischen Verformung verdichtet, wobei die Verdichtung schrittweise erfolgt, weil der Pulvermetallrohling 1 in mehreren Umläufen bearbeitet wird.
Damit die Verdichtung im Bereich der Zahnflanken und -fuße der Verzahnung 7 des Pulvermetallrohlings 1 nicht zu einem eine axiale Breitung der Zähne 8 bedingenden Werkstofffluß führt, werden die Zähne 8 der Verzahnung 7 des Pulvermetallrohlings 1 während der Verdichtung durch das Drückerwerkzeug 3 jeweils an ihren beiden Stirnflächen 10 axial abgestützt, wie dies der Fig. 3 entnommen werden kann. Diese axiale Abstützung der Stirnflächen 10 der Zähne 8 des Pulvermetallrohlings 1 verhindert ein axiales Verdrängen des Sinterwerkstoffes im Sinne einer axialen Verbreiterung der Zähne 8, so daß eine sonst erforderliche spanabhebende Nachbearbeitung des verdichteten Pulvermetallrohlings 1 überflüssig wird. Zugleich wird durch die axiale Abstützung der Stirnflächen 10 der Zähne 8 deren Verdichtung im Stirnflächenbereich unterstützt, was sich vorteilhaft auf die Übernahme seitlicher Führungskräfte durch die Verzahnung 7 auswirkt.
Um in einfacher Weise für eine konstruktive axiale Abstützung der Stirnflächen 10 der Zähne 8 des Pulvermetallrohlings 1 im Eingriffsbereich des Drückerwerkzeuges 3 zu sorgen, kann der Zahnkranz 5 des Drückerwerkzeuges 3 auf beiden Stirnseiten der Gegenverzahnung 6 Druckringe 11 tragen, deren einander im Bereich der Zahnlücken zwischen den Zähnen 9 der Gegenverzahnung 6 zugekehrten Innenflächen 12 einen dem Sollverlauf der Stirnflächen 10 der Zähne 8 des Pulvermetallrohlings 1 entsprechenden Verlauf aufweisen, wie dies in der Fig. 2 ersichtlich ist. Durch die Druckringe 11 wird somit im Bereich der Zahnlücken zwischen den Zähnen 9 der Gegenverzahnung 6 des Drückerwerkzeuges 3 eine gesenkartige Hohlform zur Aufnahme der zu bearbeitenden Zähne 8 der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 erhalten, so daß die Stirnflächen 10 der Zähne 8 nach ihrer Bearbeitung durch das Drückerwerkzeug 3 den durch die Innenflächen 12 der Druckringe 11 vorgegebenen Sollverlauf aufweisen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen eines Kettenrades aus einem mit einem Aufmaß im Bereich der Zähne (8) gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohling (1), wobei die Zähne (8) des Pulvermetallrohlings (1) im Bereich des Aufmaßes durch ein Andrücken einer in die Verzahnung (7) des Pulvermetallrohlings (1) eingreifenden Gegenverzahnung (6) eines umlaufenden Drückerwerkzeuges (3) unter einer plastischen Verformung um das Aufmaß verdichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (8) des Pulvermetallrohlings (1) während ihrer Verdichtung im Bereich des Eingriffs der Gegenverzahnung (6) jeweils an ihren beiden Stirnflächen (10) axial abgestützt werden.
2. Vorrichtung zum Herstellen eines Kettenrades aus einem mit einem Aufmaß im Bereich der Zähne (8) gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohling (1) mit einem dem Pulyermetalirohling (1) aufnehmenden Dorn (2) und mit einem Drückerwerkzeug (3), das um eine zum Dorn (2) parallele Achse drehbar gelagert ist und eine in die Verzahnung (7) des Pulvermetallrohlings (1) eingreifende Gegenverzahnung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Drückerwerkzeug (3) an den einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Gegenverzahnung (6) Druckringe (11) trägt, wie an den Stirnflächen (10) der Verzahnung (7) des Pulvermetallrohlings (1) flächig anliegen.
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