WO2011057311A2 - Walzwerkzeug - Google Patents

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WO2011057311A2
WO2011057311A2 PCT/AT2010/000431 AT2010000431W WO2011057311A2 WO 2011057311 A2 WO2011057311 A2 WO 2011057311A2 AT 2010000431 W AT2010000431 W AT 2010000431W WO 2011057311 A2 WO2011057311 A2 WO 2011057311A2
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WO
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rolling
tool
toothing
gear
region
Prior art date
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PCT/AT2010/000431
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French (fr)
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WO2011057311A3 (de
WO2011057311A8 (de
Inventor
Horst Rössler
Jürgen BUCHINGER
Robert Spitaler
Christian Sandner
Original Assignee
Milba Sinter Austria Gmbh
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Publication date
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Priority to CA2783979A priority patent/CA2783979A1/en
Priority to US13/508,805 priority patent/US9144837B2/en
Priority to EP10798451.0A priority patent/EP2498932B1/de
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Publication of WO2011057311A3 publication Critical patent/WO2011057311A3/de
Publication of WO2011057311A8 publication Critical patent/WO2011057311A8/de

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49462Gear making
    • Y10T29/49467Gear shaping
    • Y10T29/49471Roll forming

Definitions

  • the invention relates to a rolling tool for producing a crowned toothing on a gear by transverse rollers, in particular for at least partially compressing the teeth of the gear, with a tool body having radially outwardly projecting tool teeth for the meshing engagement in the toothing of the gear to be rolled a device for rolling the teeth of a gear, in particular for at least partially compressing the toothing of the gear, with two gear-like rolling tools for meshing engagement in the toothing of the gear, wherein the
  • Rolling tools are each held in a holding device, which are each arranged on a roller spindle, a method for at least partially compressing the teeth of a gear by transverse rolling of the teeth under meshing engagement of teeth of a tool toothing of two rolling tools, and a gear with a teeth having spur teeth wherein the teeth have in the region of tooth flanks extending in the axial direction of width convexity with convex curvature.
  • the pivotally mounted rolling head can be swung out with the value of the desired crown in one or more directions from its zero position on the rolling axis. It is thus possible a radial crowning of the toothing or a longitudinal crowning, that is, axial crowning, the teeth to produce.
  • the disadvantage of this is that an additional wobbling motion is performed, whereby precision gears are difficult or impossible to produce.
  • the latter has a toothing produced by linear grinding and arching of the tool insert, the tooth shape of which is complementary to the tooth form of the crowning toothing.
  • the production of the tool insert can be done in such a way that it generates on a flat, plate-shaped insert blank with flat major surfaces by linear grinding a toothing with straight teeth and then attached the insert to the rack so that for working with the tool gives the desired, complementary to a crowned tooth shape of the teeth.
  • the disadvantage of this is that the tool in the continuous It is difficult to obtain a toothing which has low tolerances, on the other hand, the tool insert itself suffers from the constant bending stress, even if the material has elastic properties due to the required bends in the tool insert.
  • This is achieved by the above-mentioned rolling tool, wherein the tool teeth in the tooth flanks in the axial direction are at least partially hollow ball, regardless thereof by a rolling tool, wherein the tool body in the axial direction of a compression region and a separate region for generating the Irregularity on the toothing of the gear has, independently thereof by the aforementioned device in which the rolling spindles and / or at least a part of the holding means are pivotable, independently thereof by the method in the compaction with rolling tools according to the invention or with a device according to the invention for rolling the toothing of a gear is performed, and by a gear in which the width crowning has a progressive course of the radius of curvature, wherein the radius of curvature starting from a vertex portion of the curvature becomes larger in the area of the transition to end faces of the gear.
  • the formation of the width crowning in the course of so-called hard fine machining or by a separate operation can be omitted. It
  • the design of the rolling tool with a separate compaction area ensures that the tool production can be simplified and thus the rolling time is practically not extended or insignificantly extended - part of it is further that the more expensive rolling tool can be used for the production of crowning if the compression area of the tool breaks, which is more expensive because these tools are usually produced by grinding on CNC profile grinding machines Wide crowning of the tooth flanks on helical gears suitable in that the gear to be produced is held axially immovable.
  • the geometry of the crown can be adjusted by the Einschwenkong, also the attachment of the width crowning during rolling is possible even without expensive rolling tools, so so conventional from the prior art known cylindrical rolling tools also can be used.
  • the formation of the width crowning in the compression process of sintered gears by transverse rolling is possible, which in turn a Taktzeitneutraltician is achieved.
  • the advantage is achieved that relatively easy arbitrary waveforms can be generated by the rollers.
  • the shape of the crown can also fulfill polynomial functions in addition to the forms mentioned above.
  • the hollow-bulbous region may have at least two mutually different radii of curvature in the radial direction in order to obtain a better contact pattern of the toothed wheel.
  • a plurality of hollow-spherical regions are arranged one behind the other on the tooth flanks in the axial direction. This multi-trackedness of the rolling tool enables simultaneous machining of several gears. On the other hand, it is thus possible to carry out different processing steps of the processing of the toothing with only one rolling tool in a single gear.
  • a web is formed between two adjacently arranged regions. It can thus improve the directional stability when rolling gears of multiple gears. At least two of the plurality of hollow-crowned regions may have a mutually different, concave curvature in the axial direction, as a result of which the width crowning of the toothing of the toothed wheel can achieve greater accuracy with respect to its geometry, since the machining in several individual steps enables a smaller deformation dimension.
  • the sequence of the differently concave curved, hollow-spherical areas is designed such that the radius of curvature of the hollow crowning increases between the individual processing steps, so that in the successive areas of material in the edge region, ie in the edge region, ie the transition between the end surface and the toothing of the gear, can be spent, whereby the strength can be increased in this edge region.
  • At least two of the plurality of hollow-crowned regions may differ in diameter at least in the apex region of the concave curvature. It is thus in turn the compression process in itself better adjustable.
  • the diameter variation is formed such that the diameter of the rolling tool in the apex region of the hollow-crowned regions increases from one region to the next region, by which the densities in this region can be increased.
  • the diameter decreases from one area to the next area, so that a relaxation zone between two individual compression steps arises before again a larger diameter area follows, and thus higher densities can be achieved at least in the surface area of the toothing of the gear.
  • the two regions are separated by a third region having a smaller diameter than the two adjoining regions.
  • This intermediate region supports the "threading" during the transfer of the gear from the compaction tool in the region of the forming tool, whereby this transfer smooth and gear-saving, that is gentler for the toothing to be produced, can take place
  • Compaction is multi-track and has a width in the axial direction, which is a multiple of the width of the gear to be compacted in the same direction, it can simultaneously several gears, that is, the teeth of the gears, are compressed so that the degree of utilization of the area for the This can be increased in particular, since this shaping allows a shorter cycle time in comparison to the compacting process, but on the other hand, it is also possible to form the compacting process in several stages, the gear being in the process ander changes from one track to the other track by simply moving, where again variants are possible,
  • the area for producing the crown is formed on the toothing of the toothed wheel in accordance with the above-mentioned embodiments and variants of the invention, and the advantages mentioned above can be transferred thereto.
  • the rolling tools are designed according to the above-mentioned variants of the invention.
  • FIG. 1 shows a detail of a rolling device for gears in side view.
  • FIG. 2 shows a rolling tool according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a section through a tool tooth of the rolling tool according to FIG. 2 cut in accordance with III-III in FIG. 2;
  • FIG. 4 shows a plan view of a section through a tool tooth of a variant of the rolling tool according to the invention
  • FIG. 5 shows a plan view of a section through a tool tooth of a further embodiment variant of the invention.
  • Fig. 6 shows a rolling tool with separate areas of compaction and shaping of the crown
  • FIG. 8 shows the rolling apparatus according to FIG. 7 with the roller spindle swiveled in
  • FIG. 10 shows the rolling apparatus according to FIG. 9 with swivel carriage pivoted in;
  • FIG. 11 is a sectional view through a tooth of a gear according to the invention in plan view.
  • Fig. 1 shows a detail of a device 1 for rolling the teeth of a gear as known from the prior art.
  • This device 1 comprises two gear-like rolling tools 2, which are rotatably held in a respective holding device 3, in particular rolling carriage.
  • These holding devices 3 are each arranged on their own carriage spindles 4.
  • the rolling tools 2, that is, their teeth are in meshing engagement with the toothing of a toothed wheel to be produced 5.
  • the gear 5 itself is preferably formed of a sintered material by a sintering process and already has a rough contour of the toothing.
  • both the rolling tools 2 and the gear 5 rotate, for which purpose at least one of the rolling tools 2 can be driven.
  • both rolling tools 2 are driven, or there is the possibility that the second rolling tool 2 is a follower, and the drive is transmitted from the first rolling tool 2 via the gear 5 to this rolling tool 2.
  • gear 5 itself is driven and the two rolling tools 2 are only so-called follower.
  • FIG. 2 one of the rolling tools 2 is shown in side view.
  • This rolling tool 2 consists of a tool body 6, the radially outwardly projecting tool teeth 7 for the meshing engagement in the toothing of the rolling gear 5 (Fig. 1).
  • Fig. 3 which shows a cross section through a tool tooth 7 according to the section III - III in Fig. 2, this tool tooth 7 is executed hollow ball with an inwardly facing, concave curvature 8.
  • This curvature 8 is complementary to Convex curvature of the produced crown of the tooth flanks of the toothing of the gear 5 to be produced executed.
  • This hollow crowning preferably extends from a tooth root 9 into a tooth head 10 of the tool toothing of the rolling tool 2 (FIG. 2).
  • the hollow crowning that is, the curvature 8 may have very different geometrical configurations. In the simplest case, this, as shown in Fig. 3, circular arc-shaped. But there is also the possibility that this curvature 8 is composed of different areas, for example areas with different radii of curvature. These areas with different radii of curvature can be interrupted by rectilinear areas.
  • the hollow crowning with different radii of curvature in their curvature profile in order to be able to produce toothed wheels 5 which have a better contact pattern or it is therefore also possible to be able to compensate for inaccuracies in the tooth flanks.
  • the curvature in the center region of the tooth flanks may have a greater radius of curvature than in at least one of the two edge regions of the tooth flanks, or vice versa.
  • FIG. 4 shows a section through a tool tooth 7 of a variant of a rolling tool 2 according to the invention.
  • This tool tooth 7 is subdivided into three regions 11 to 13, whereby three tracks are formed. It is thus possible to machine three gears 5 (FIG. 1) simultaneously with a rolling treatment for producing a crown in the tooth flank region. Of course, more than three such areas 11 to 13 can be arranged on the rolling tool 2.
  • Fig. 5 which also shows a tooth 7 in cross-section and top view of a variant of the rolling tool 2 that these areas 11, 12 are formed differently on the rolling tool 2.
  • the region 11 in a vertex region 14 of the bend 8 may have a smaller diameter 15 than a vertex region 16, which in this case has a diameter 17 that is greater than the diameter 15.
  • tion and / or training of the crown in the tooth flanks of the gear 5 (Fig. 1) to suspend different successive processing steps so for example, as shown in Fig. 5, make a two-stage compression by in a first compression step, the gear 5 in the region 11 is cross-rolled and in a second compression step with further compression in the area 12th
  • the two regions 11, 12 differ with regard to their curvature 8, that is to say the radius of curvature, wherein the curvature 8 has a smaller radius in the region 11 than a curvature 18
  • the two curvatures 8, 18 are not circular-arc-shaped as shown, but that these other geometric profiles, such as different radii of curvature within at least one of the curves 8, 18, etc., as described above.
  • the regions 11, 12 are reversed, so that the gear 5 (FIG.
  • the part 20 is formed as a compression region 23, with which only the compression of the gear 5 (Fig. 1) in the region of the toothing, that is, the tooth roots and / or tooth flanks and / or tooth heads takes place.
  • the central region which has a smaller diameter compared to the parts 20 and 22, the transfer of the meshing gear 5 during the operation of the device 1 (FIG. 1), ie with rolling tools 2 running, becomes from the compression region 23 of the part 20 relieved on the part 22.
  • the part 22 in turn forms a region 24 of the rolling tool 2 in which ultimately the width crowning of the teeth of the toothing of the toothed wheel 5 (FIG. 1) is produced.
  • the compression region 23 also has more than one track, so that a plurality of gears 5 (FIG. 1) can be subjected to a compaction process of the toothing at the same time.
  • FIGS. 7 and 8 show a first embodiment of the device 1 according to the invention for rolling the toothing and producing a width crowning of the toothed wheel 5
  • Rolling spindles 24, on which the rolling tools 2 are arranged can be pivoted by an angular amount in a vertical plane from the zero position shown in FIG. 7, in which the axes of these rolling spindles 24 and the axis of the gear 5 are aligned co-linearly, as is apparent from Fig. 8, so that this colinearity between the axes is no longer present.
  • the gear 5 remains unchanged with respect to its axis.
  • the rolling tools 2 are also pivoted with the rolling spindles 24, as can be seen in FIG. 8. It can thus be achieved over the pivoting range, a different curvature of the width crowning of the toothing of the gear 5.
  • the pivoting range can be, for example, up to 12 °, in particular between 0 ° and 9 °.
  • FIGS. 9 and 10 show a variant of the device 1 in which the holding devices 3 are of multi-part design and have rolling carriages 26 which, in the holding devices 3, correspond to arrows 27 from the zero position to zero swiveled in a horizontal plane
  • Position (Fig. 10) are pivotable.
  • the rolling spindles 24 themselves are mitverschwenkt in this plane with respect to the axis of the gear 5, which remains unchanged.
  • a corresponding Boothnballmaschine the teeth of the toothing of the gear 5 can be achieved, the extent of this Boothnballmaschine on the Ver-adjusting angle of the rolling carriage 26 with respect to the zero position (Fig. 9) can be adjusted.
  • the two rolling carriages 26 have convex surfaces on their rear side remote from the toothed wheel 5, which surfaces can slide on concave surfaces of the tool holder of the holding device 3 for pivoting.
  • a corresponding spindle drive or the like can of course also be provided.
  • FIG. 11 shows a cross section through a tooth 28 of the toothing of the toothed wheel 5, wherein this tooth 28 has the width crowning and this width crowning has a progressive course, starting from a crown area 29 in the toothed zone. tion on end faces 30 of the radius of curvature of the crown increases, whereby the above effects are achieved.

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  • Gear Processing (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Walzwerkzeug (2) zur Herstellung einer balligen Verzahnung auf einem Zahnrad (5) durch Querwalzen, insbesondere zum zumindest bereichsweisen Verdichten der Verzahnung des Zahnrades (5), mit einem Werkzeugkörper (6), der radial nach außen vorragende Werkzeugzähne (7) für den kämmenden Eingriff in die Verzahnung des zu walzenden Zahnrades (5) aufweist, wobei die Werkzeugzähne (7) im Bereich der Zahnflanken in axialer Richtung zumindest bereichsweise hohlballig ausgeführt sind. Die Erfindung betrifft ein weiteres Werkzeug zur Herstellung einer balligen Verzahnung sowie eine Vorrichtung, ein Verfahren und ein Zahnrad.

Description

Walzwerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Walzwerkzeug zur Herstellung einer balligen Verzahnung auf ei- nem Zahnrad durch Querwalzen, insbesondere zum zumindest bereichsweisen Verdichten der Verzahnung des Zahnrades, mit einem Werkzeugkörper, der radial nach außen vorragende Werkzeugzähne für den kämmenden Eingriff in die Verzahnung des zu walzenden Zahnrades aufweist, eine Vorrichtung zum Walzen der Verzahnung eines Zahnrades, insbesondere zum zumindest bereichsweise Verdichten der Verzahnung des Zahnrades, mit zwei zahnradartigen Walzwerkzeugen zum kämmenden Eingriff in die Verzahnung des Zahnrades, wobei die
Walzwerkzeuge jeweils in einer Halteeinrichtung gehalten sind, die auf jeweils einer Walzspindel angeordnet sind, ein Verfahren zum zumindest bereichsweisen Verdichten der Verzahnung eines Zahnrades durch Querwalzen der Verzahnung unter kämmenden Eingriff von Zähnen einer Werkzeugverzahnung von zwei Walzwerkzeugen, sowie ein Zahnrad mit einer, Zähne aufweisenden Stirnverzahnung, wobei die Zähne im Bereich von Zahnflanken eine sich in axialer Richtung erstreckende Breitenballigkeit mit konvexer Krümmung aufweisen.
Für Laufverzahnungen ist es üblich, um gute Laufeigenschaften zu erreichen, Verzahnungsmodifikationen in Form von kreisbogenförmigen Balligkeiten über die Verzahnungsbreite anzubringen. Generell ist bekannt, dass durch ballig ausgeführte Verzahnungen nachteilige Tragbilder, wie zum Beispiel Kantenträger, das heißt, dass der Kontaktbereich der Flanken nur im Randbereich der Verzahnung eintritt, welche zu lokal überhöhten Pressungen an den Kontaktbereichen führen können, vermeidbar sind. Weiters verursachen Kantenträger ein ungünstiges Geräuschverhalten der Verzahnung. Ein zusätzlicher Vorteil von balligen Verzah- nungen ist, dass Parallelitätsfehler der Wellen, auf denen die Laufräder montiert sind, kompensiert werden können.
Breitenballigkeiten können beispielsweise im Zuge der Hartfein-Bearbeitung der Verzahnung, wie zum Beispiel durch Höhnen oder Schleifen, aufgebracht werden. Kann aufgrund niedrige - rer Qualitätsanforderungen der Verzahnung auf eine Hartfein-Bearbeitung verzichtet werden, wäre es von Vorteil eine Breitenballigkeit im Zuge der Herstellung der Verzahnung vor der Wärmebehandlung herzustellen. Aus der DE 1 652 654 A ist ein Verfahren zum Balligwalzen der Verzahnung von Zahnrädern bekannt, nach dem die Achse des Werkstückes mit Bezug auf das Walzwerkzeug einerseits eine Drehbewegung um die Walzachse und andererseits eine Taumelbewegung der Walzachse längs der Bahn eines Kegels ausführt, dessen Spitze in der Walzachse liegt, wobei die Um- laufdrehzahl des Werkstückes um die Walzachse und die Drehzahl der zusätzlichen Taumelbewegung voneinander abweichen. Das Werkstück wird zur Durchführung des Verfahrens zwischen zwei Körnerspitzen eingespannt, die exzentrisch mit Bezug auf die Walzachse auf den Mänteln zweier Kegel liegen, deren Spitze in der Walzachse liegt. Nach Beendigung des Hauptverformungsvorganges kann der schwenkbar gelagerte Walzkopf mit dem Wert der erwünschten Balligkeit in einer oder in mehreren Richtungen von seiner Nullstellung auf der Walzachse ausgeschwenkt werden. Es ist damit möglich eine radiale Balligkeit der Verzahnung oder eine Längsballigkeit, das heißt axiale Balligkeit, der Verzahnung, herzustellen. Nachteilig hieran ist, dass eine zusätzliche Taumelbewegung durchgeführt wird, wodurch Präzisionsverzahnungen schwer bzw. gar nicht herstellbar sind.
Aus der DE 2 060 579 A ist ein zahnradartiges Walzwerkzeug zum spanlosen Feinbearbeiten der vorverzahnten Zahnflanken von Zahnrädern mit Innen- oder Außenverzahnung, insbesondere von Stirn- oder Kegelrädern, durch Umformen mittels einer eine Flächenpressung zwischen den Zahnflanken des Werkzeuges und des Werkstückes hervorrufenden Anpresskraft bekannt. Das Walzwerkzeug selbst weist eine ballige Verzahnung auf, um damit eine verhältnismäßig kleine Berührzone zu schaffen, um die notwendige Flächenpressung bei kleiner, äußerer Anpresskraft erzielen zu können. Die Herstellung einer Breitenballigkeit auf einem Zahnrad wird darin allerdings nicht beschrieben. Aus der DE 32 19 674 AI ist ein zahnstangenförmiges Werkzeug zum Kaltrollen einer Balligverzahnung bekannt, mit einem Werkzeugträger und einem daran montierten Werkzeugeinsatz. Letzterer weist eine durch lineares Schleifen und Wölben des Werkzeugeinsatzes hergestellte Zahnung auf, deren Zahnform zur Zahnform der Balligverzahnung komplementär ist. Die Herstellung des Werkzeugeinsatzes kann in der Weise erfolgen, dass man an einem fla- chen, plattenförmigen Einsatzrohling mit ebenen Hauptflächen durch lineares Schleifen eine Zahnung mit geraden Zähnen erzeugt und den Einsatz dann so an der Zahnstange befestigt, dass sich für das Arbeiten mit dem Werkzeug die gewünschte, zu einer Balligverzahnung komplementäre Form der Zähne ergibt. Nachteilig ist hieran, dass das Werkzeug im kontinu- ierlichen Produktionsprozess einer Zahnradfertigung nur bedingt einsetzbar ist und dass durch die erforderlichen Biegungen im Werkzeugeinsatz einerseits es schwierig ist, eine Verzahnung zu erhalten, welche geringe Toleranzen aufweist, andererseits der Werkzeugeinsatz selbst unter der ständigen Biegebeanspruchung leidet, selbst wenn der Werkstoff elastische Eigenschaften aufweist.
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit anzugeben, mit der eine breitenballige Verzahnung auf einem Zahnrad hergestellt werden kann. Erfindungsgemäß wird dies durch das eingangs genannte Walzwerkzeug gelöst, bei dem die Werkzeugzähne im Bereich der Zahnflanken in axialer Richtung zumindest bereichsweise hohlballig ausgeführt sind, unabhängig hiervon durch ein Walzwerkzeug, bei dem der Werkzeugkörper in axialer Richtung einen Verdichtungsbereich und einen davon getrennten Bereich zur Erzeugung der Balligkeit auf der Verzahnung des Zahnrades aufweist, unabhängig hiervon durch die eingangs genannte Vorrichtung bei der die Walzspindeln und/oder zumindest ein Teil der Halteeinrichtungen verschwenkbar ausgebildet sind, unabhängig hiervon durch das Verfahren bei dem die Verdichtung mit erfindungsgemäßen Walzwerkzeugen oder mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Walzen der Verzahnung eines Zahnrades durchgeführt wird, sowie durch ein Zahnrad, bei dem die Breitenballigkeit einen progressiven Verlauf des Krümmungsradius aufweist, wobei der Krümmungsradius beginnend von einem Scheitelbereich der Krümmung bis in den Bereich des Übergangs zu Stirnflächen des Zahnrades größer wird.
Durch die hohlballige Ausführung der Zahnflanken der Werkzeugzähne, das heißt durch de- ren konkav nach innen gekrümmten Oberflächen, ist es möglich, die Breitenballigkeit an dem zu fertigenden Zahnrad im Zuge des Verdichtungsprozesses von Sinterzahnrädern durch Querwalzen anzubringen, sodass also eine taktzeitneutrale Bearbeitung zur Herstellung der Breitenballigkeit erreicht wird. Es sind dabei beliebige Kurvenformen der Balligkeit darstellbar, also beispielsweise Kreisbogenformen, segmentierte Formen aus Kreisbögen und Linien, etc. Von Vorteil ist weiters, dass der gesamte Zahn, das heißt der Zahnfuß, die Zahnflanke und der Zahnkopf gewalzt wird, sodass eine gleich bleibende Oberflächengüte des fertigen Zahnrades erreicht werden kann. Somit kann die Ausbildung der Breitenballigkeit im Zuge der so genannten Hartfein-Bearbeitung oder durch einen separaten Arbeitsgang entfallen. Es können damit so genannte„net shape" Verzahnungen ohne Nachbearbeitung mit guten Laufeigenschaften ermöglicht werden. Durch die Ausbildung des Walzwerkzeuges mit einem separaten Verdichtungsbereich wird erreicht, dass die Werkzeugfertigung vereinfacht werden kann. Zudem wird damit die Walzzeit praktisch nicht bzw. unwesentlich verlängert. Von Vor- teil dabei ist weiters, dass bei Bruch des Verdichtungsbereichs des Werkzeuges das teurere Walzwerkzeug zur Herstellung der Balligkeit weiter verwendet werden kann. Letzteres ist insbesondere deswegen teurer, da diese Werkzeuge üblicherweise schleiftechnisch auf CNC- Profilschleifmaschinen hergestellt werden. Diese Werkzeugausführung ist auch zur Herstellung einer Breitenballigkeit der Zahnflanken auf schräg verzahnten Zahnrädern geeignet, in- dem das herzustellende Zahnrad axial unverschiebbar festgehalten wird.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Walzen von Zahnrädern wird zudem erreicht, dass die Geometrie der Balligkeit durch das Einschwenkmaß einstellbar ist, zudem ist damit das Anbringen der Breitenballigkeit beim Walzen auch ohne aufwändige Walzwerkzeuge möglich, sodass also herkömmliche aus dem Stand der Technik bekannte zylindrische Walzwerkzeuge ebenfalls verwendet werden können. Auch bei dieser Ausführungsvariante der Erfindung ist die Ausbildung der Breitenballigkeit im Verdichtungsprozess von Sinterzahnrädern durch Querwalzen möglich, wodurch wiederum eine Taktzeitneutralität erreicht wird. Generell wird der Vorteil erreicht, dass durch das Walzen relativ einfach beliebige Kurvenformen erzeugt werden können. Beispielsweise kann die Form der Balligkeit neben den voranstehend genannten Formen auch polynomische Funktionen erfüllen. Es ist damit möglich die Balligkeit beispielsweise progressiv auszuführen, das heißt, dass die Krümmung zum Rand der Verzahnung, also zu den Stirnflächen der Zahnräder, vergrößert wird. Dies hat ins- besondere den Vorteil, dass bei wenig Last bereits fast die gesamte Zahnradbreite mit dem Gegenrad Kontakt hat. Wird in der Folge die Last gesteigert, trägt die progressive Form unwesentlich zur Vergrößerung der Kontaktfläche bei, verhindert aber sehr effizient, dass die Kante des Zahnrades zur Kontaktfläche wird und damit ein so genannter Kantenträger entstehen würde. Da es sich bei einer Kante um eine starke Nichtlinearität handelt, bewirkt die Vermeidung von Kantenträgern ein günstiges Geräuschverhalten des Zahnrades.
Zur Erläuterung sei angemerkt, dass unter dem Begriff Breitenballigkeit eine Balligkeit in axialer Richtung der Zähne eines Zahnrades verstanden wird. Der hohlballige Bereich kann in radialer Richtung zumindest zwei zueinander unterschiedliche Krümmungsradien aufweisen um damit ein besseres Tragbild des Zahnrades zu erhalten.
Gemäß einer Ausführungsvariante des Walzwerkzeuges ist vorgesehen, dass an den Zahn- flanken in axialer Richtung mehrere hohlballige Bereiche hintereinander angeordnet sind. Durch diese Mehrspurigkeit des Walzwerkzeuges wird eine gleichzeitige Bearbeitung von mehreren Zahnrädern ermöglicht. Andererseits ist es damit möglich, bei einem einzelnen Zahnrad unterschiedliche Bearbeitungsschritte der Bearbeitung der Verzahnung mit nur einem Walzwerkzeug vorzunehmen.
Von Vorteil ist dabei, wenn zwischen zwei benachbart angeordneten Bereichen ein Steg ausgebildet ist. Es kann damit die Spurtreue beim Walzen von Verzahnungen mehrerer Zahnräder verbessert werden. Zumindest zwei der mehreren hohlballigen Bereiche können eine zueinander unterschiedliche, konkave Krümmung in axialer Richtung aufweisen, wodurch die Breitenballigkeit der Verzahnung des Zahnrades hinsichtlich ihrer Geometrie eine höhere Genauigkeit erreichen kann, da die Bearbeitung in mehreren Einzelschritten ein geringeres Umformmaß ermöglicht wird.
Insbesondere ist dabei die Abfolge der unterschiedlich konkav gekrümmten, hohlballigen Bereiche derart ausgestaltet, dass der Krümmungsradius der Hohlballigkeit zwischen den einzelnen Bearbeitungsschritten zunimmt, sodass in den aufeinander folgenden Bereichen Material in den Randbereich, das heißt in den Kantenbereich, also dem Übergang zwischen der Stirn- fläche und der Verzahnung des Zahnrades, verbracht werden kann, wodurch die Festigkeit in diesem Randbereich gesteigert werden kann.
Zumindest zwei der mehreren, hohlballigen Bereiche können sich zumindest im Scheitelbereich der konkaven Krümmung hinsichtlich ihres Durchmessers unterscheiden. Es ist damit wiederum der Verdichtungsvorgang an sich besser einstellbar. Insbesondere wird die Durchmesservariation derart ausgebildet, dass der Durchmesser des Walzwerkzeuges im Scheitelbereich der hohlballigen Bereiche von einem Bereich zum nächsten Bereich zunimmt, durch die Verdichtungen in diesem Bereich erhöht werden kann. Es ist dabei allerdings auch möglich, dass genau umgekehrt der Durchmesser von einem bereich zum nächsten Bereich abnimmt, sodass eine Entspannungszone zwischen zwei einzelnen Verdichtungsschritten entsteht, bevor wieder ein Bereich mit größerem Durchmesser folgt, und damit höhere Dichten zumindest im Oberflächenbereich der Verzahnung des Zahnrades erreicht werden können.
Gemäß einer Ausführungsvariante des Walzwerkzeuges bei dem der Verdichtungsbereich vom Formgebungsbereich zur Ausbildung der Balligkeit der Verzahnung des herzustellenden Zahnrades getrennt ist, ist vorgesehen, dass die beiden Bereiche durch einen dritten Bereich voneinander getrennt sind, der einen geringeren Durchmesser aufweist als die beiden daran anschließenden Bereiche. Dieser Zwischenbereich unterstützt das„Einfädeln" während der Übergabe des Zahnrades vom Verdichtungswerkzeug in den Bereich des Formgebungswerkzeuges, wodurch diese Übergabe reibungsloser und zahnradschonender, das heißt schonender für die herzustellende Verzahnung, erfolgen kann. Es ist auch bei dieser Variante der Erfindung möglich, dass der Verdichtungsbereich mehrspurig ausgebildet ist und eine Breite in axialer Richtung aufweist, die ein Vielfaches der Breite des zu verdichtenden Zahnrades in gleicher Richtung ist. Es können damit gleichzeitig mehrere Zahnräder, das heißt die Verzahnungen der Zahnräder, verdichtet werden, sodass der Auslastungsgrad des Bereichs für die Formgebung der Breitenballigkeit gesteigert werden kann, was insbesondere von Vorteil ist, da diese Formgebung im Vergleich zum Verdich- tungsprozess eine kürze Taktzeit erlaubt. Andererseits ist damit auch möglich, den Verdich- tungsprozess in mehreren Stufen auszubilden, wobei das Zahnrad nacheinander von einer Spur auf die andere Spur durch einfaches Verschieben wechselt, wobei auch hier wiederum Varianten möglich sind, mit Entspannungsbereichen bzw. Varianten mit zunehmenden Durchmesser des Verdichtungswerkzeuges.
Des Weiteren kann auch bei diesem Walzwerkzeug vorgesehen sein, dass der Bereich zur Erzeugung der Balligkeit auf der Verzahnung des Zahnrades entsprechend den voranstehend genannten Ausbildungen und Varianten der Erfindung ausgebildet ist und sind dazu die ent- sprechend voranstehend genannten Vorteile übertragbar. Ebenso besteht die Möglichkeit, dass in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Walzen der Verzahnung eines Zahnrades die Walzwerkzeuge entsprechend den voranstehend genanten Ausführungsvarianten der Erfindung ausgebildet sind.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einer Walzvorrichtung für Zahnräder in Seitenansicht;
Fig. 2 ein Walzwerkzeug gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung;
Fig. 3 einen Schnitt durch einen Werkzeugzahn des Walzwerkzeuges nach Fig. 2 geschnitten gemäß III - III in Fig. 2;
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Werkzeugzahn einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Walz Werkzeuges;
Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Schnitt durch einen Werkzeugzahn einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung;
Fig. 6 ein Walzwerkzeug mit getrennten Bereichen der Verdichtung und der Formgebung der Balligkeit;
Fig. 7 eine Ausführungsvariante einer Walzvorrichtung in Null-Stellung;
Fig. 8 die Walzvorrichtung nach Fig. 7 mit eingeschwenkter Walzspindel;
Fig. 9 eine Ausführungsvariante einer Walzvorrichtung in Null-Stellung;
Fig. 10 die Walzvorrichtung nach Fig. 9 mit eingeschwenktem Walzschlitten; Fig. 11 einen Schnitt durch einen Zahn eines erfindungsgemäßen Zahnrades in Draufsicht.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Fig. 1 zeigt ausschnittsweise eine Vorrichtung 1 zum Walzen der Verzahnung eines Zahnrades wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Diese Vorrichtung 1 umfasst zwei zahnradartig ausgeführte Walzwerkzeuge 2, die drehbar in jeweils einer Halteeinrichtung 3, insbe- sondere Walzschlitten, gehalten sind. Diese Halteeinrichtungen 3 sind dabei jeweils auf eigenen Schlittenspindeln 4 angeordnet.
Die Walzwerkzeuge 2, das heißt deren Verzahnungen, stehen in kämmenden Eingriff mit der Verzahnung eines herzustellenden Zahnrades 5. Das Zahnrad 5 selbst ist bevorzugt aus einem Sinterwerkstoff nach einem Sinterverfahren gebildet und weist bereits eine Rohkontur der Verzahnung auf.
Während des Walzvorganges drehen sich sowohl die Walzwerkzeuge 2 als auch das Zahnrad 5, wofür zumindest eines der Walzwerkzeuge 2 angetrieben sein kann. Es ist aber auch mög- lieh, dass beide Walzwerkzeuge 2 angetrieben sind, bzw. besteht die Möglichkeit, dass das zweite Walzwerkzeug 2 ein Mitläufer ist, und der Antrieb vom ersten Walzwerkzeug 2 über das Zahnrad 5 auf dieses Walzwerkzeug 2 übertragen wird. Andererseits besteht die Möglichkeit, dass Zahnrad 5 selbst angetrieben wird und die beiden Walzwerkzeuge 2 lediglich so genannte Mitläufer sind.
In Fig. 2 ist eines der Walzwerkzeuge 2 in Seitenansicht dargestellt. Dieses Walzwerkzeug 2 besteht aus einem Werkzeugkörper 6, der radial nach außen vorragende Werkzeugzähne 7 für den kämmenden Eingriff in die Verzahnung des zu walzenden Zahnrades 5 (Fig. 1) aufweist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, die einen Querschnitt durch einen Werkzeugzahn 7 gemäß dem Schnitt III - III in Fig. 2 zeigt, ist dieser Werkzeugzahn 7 hohlballig ausgeführt mit einer nach innen weisenden, konkaven Krümmung 8. Dabei ist diese Krümmung 8 komplementär zur konvexen Krümmung der herzustellenden Balligkeit der Zahnflanken der Verzahnung des herzustellenden Zahnrades 5 ausgeführt. Bevorzugt erstreckt sich diese Hohlballigkeit von einem Zahnfuß 9 bis in einen Zahnkopf 10 der Werkzeugverzahnung des Walzwerkzeuges 2 (Fig. 2). Es wird damit möglich, durch Querwalzen eine Balligkeit der Zahnflanken im herzustellenden Zahnrad 5 zu erzeugen, wobei gleichzeitig auch eine Verdichtung des Sinterzahn- rades erfolgen kann bzw. ist damit auch in Abhängigkeit von der Krümmung 8 eine Material- Verdrängung und damit eine Verdichtung bevorzugter Bereiche, beispielsweise der Randbereiche, der Verzahnung des Zahnrades 5, also im Bereich des Überganges von den Stirnseiten zu den Zahnflanken, erzielbar.
Die Hohlballigkeit, das heißt die Krümmung 8, kann unterschiedlichste, geometrische Ausgestaltungen haben. Im einfachsten Fall ist diese, wie in Fig. 3 gezeigt, kreisbogenförmig ausgebildet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass diese Krümmung 8 aus unterschiedlichen Bereichen zusammengesetzt ist, beispielsweise Bereichen mit unterschiedlichen Krümmungsradien. Diese Bereiche mit unterschiedlichen Krümmungsradien können dabei von geradlinigen Bereichen unterbrochen sein.
Es besteht weiters generell die Möglichkeit, die Hohlballigkeit mit unterschiedlichen Krümmungsradien in deren Krümmungsverlauf auszubilden, um damit Zahnräder 5 herstellen zu können, die ein besseres Tragbild aufweisen bzw. ist es damit auch möglich, Ungenauigkeiten in den Zahnflanken ausgleichen zu können. Beispielsweise kann die Krümmung im Mittenbereich der Zahnflanken einen größeren Krümmungsradius aufweisen als in zumindest einem der beiden Randbereiche der Zahnflanken, oder umgekehrt. Es sind auch feinere Abstufungen mit mehr als zwei unterschiedlichen Krümmungsradien möglich.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen Werkzeugzahn 7 einer Ausführungsvariante eines erfin- dungsgemäßen Walzwerkzeuges 2. Dieser Werkzeugzahn 7 ist dabei in drei Bereiche 11 bis 13 unterteilt, wodurch drei Spuren ausgebildet werden. Es ist damit möglich drei Zahnräder 5 (Fig. 1) gleichzeitig einer Walzbehandlung zur Herstellung einer Balligkeit im Zahnflankenbereich zu bearbeiten. Selbstverständlich können mehr als drei derartige Bereiche 11 bis 13 am Walzwerkzeug 2 angeordnet werden.
Andererseits ist es damit möglich, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, die ebenfalls einen Zahn 7 im Querschnitt und Draufsicht einer Ausführungsvariante des Walzwerkzeuges 2 zeigt, dass diese Bereiche 11, 12 am Walzwerkzeug 2 unterschiedlich ausgebildet sind. Beispielsweise kann, wie gezeigt, der Bereich 11 in einem Scheitelbereich 14 der Krümmung 8 einen geringeren Durchmesser 15 aufweisen als ein Scheitelbereich 16, der in diesem Fall einen Durchmesser 17 aufweist, der größer ist als der Durchmesser 15. Es ist damit möglich die Verdich- tung und/oder Ausbildung der Balligkeit im Bereich der Zahnflanken des Zahnrades 5 (Fig. 1) unterschiedlichen, nacheinander folgenden Bearbeitungsschritten auszusetzen, also beispielsweise wie in Fig. 5 gezeigt, eine zweistufige Verdichtung vorzunehmen, indem in einem ersten Verdichtungsschritt das Zahnrad 5 auf in dem Bereich 11 quergewalzt wird und in einem zweiten Verdichtungsschritt mit weiterer Verdichtung im Bereich 12.
Andererseits ist es möglich, wie dies in Fig. 5 strichliert angedeutet ist, dass sich die beiden Bereiche 11, 12 hinsichtlich ihrer Krümmung 8, das heißt des Krümmungsradius, unterscheiden, wobei im Bereich 11 die Krümmung 8 einen kleineren Radius aufweist als eine Krümmung 18 des Bereiches 12. Es ist auch bei dieser Ausführungsvariante möglich, dass die bei- den Krümmungen 8, 18 nicht wie gezeigt kreisbogenförmig ausgebildet sind, sondern dass diese andere geometrische Verläufe, wie beispielsweise unterschiedliche Krümmungsradien innerhalb zumindest einer der Krümmung 8, 18 etc. , wie voranstehend beschrieben, aufweisen. Selbstverständlich besteht im Rahmen der Erfindung auch die Möglichkeit, dass die Bereiche 11, 12 umgedreht sind, sodass also das Zahnrad 5 (Fig. 1) zuerst den Bereich 12 mit dem größeren Durchmesser durchläuft, wodurch eine entsprechende Verdichtung und Formgebung erfolgt, danach dieses Zahnrad 5 den Bereich 11 durchläuft, wobei in diesem Bereich 11 aufgrund des kleineren Durchmessers 15, im Vergleich zum Durchmesser 17 des Bereiches 12, eine Entspannung der Verdichtungszone möglich ist, und danach wiederum ein weiterer Bereich anschließt, der in Fig. 5 nicht dargestellt ist, der einen im Vergleich zum Durchmesser 15 größeren Durchmesser aufweist und damit ein nächster Verdichtungsschritt erfolgt, wobei dieser Durchmesser auch größer sein kann als der Durchmesser 17 des Bereiches 12. Wie weiters aus Fig. 5 ersichtlich ist, können die Bereiche 11 bis 13 durch Stege 19 voneinander getrennt sein.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante des Walzwerkzeuges 2, wobei dieses Walzwerkzeug dreiteilig ausgeführt ist, mit einem ersten Teil 20, einem mittleren, zweiten Teil 21 sowie einem dritten Teil 22, der an den zweiten Teil 21 anschließt. Der Teil 20 ist dabei als Verdichtungsbereich 23 ausgebildet, mit dem ausschließlich die Verdichtung des Zahnrades 5 (Fig. 1) im Bereich der Verzahnung, das heißt der Zahnfüße und/oder Zahnflanken und/oder Zahnköpfe erfolgt. Mit dem mittleren Bereich, der im Vergleich zu den Teilen 20 und 22 einen geringeren Durchmesser aufweist, wird die Übergabe des kämmenden Zahnrades 5 während des Betriebes der Vorrichtung 1 (Fig. 1), also bei laufenden Walzwerkzeugen 2, vom Verdichtungsbereich 23 des Teils 20 auf den Teil 22 erleichtert. Der Teil 22 wiederum bildet einen Bereich 24 des Walzwerkzeuges 2, in dem letztendlich die Breitenballigkeit der Zähne der Verzahnung des Zahnrades 5 (Fig. 1) hergestellt wird.
In einer Ausführungsvariante dazu ist es möglich, dass auf diesem mittleren Teil 21 verzichtet wird, sodass also der Verdichtungsbereich 23 direkt an den Bereich 24 zur Herstellung der Balligkeit anschließt. Sämtliche Teile, also die Teile 20 bis 22 bzw. 20 und 22, tragen radial außen vorragend am Werkzeugkörper 6 die Werkzeugverzahnung mit den Werkzeugzähnen 7.
Der Werkzeug-Teil 22, das heißt dessen Werkzeugzähne 7 können, wie voranstehend beschrieben, ausgeführt sein. Es ist, obwohl die mehrteilige Form aus voranstehend genannten Gründen bevorzugt wird, auch möglich, dass dieses Walzwerkzeug 2 nach Fig. 6 einteilig ausgebildet wird.
Es besteht weiters die Möglichkeit, dass der Verdichtungsbereich 23 ebenfalls mehr als eine Spur aufweist, sodass gleichzeitig mehrere Zahnräder 5 (Fig. 1) einem Verdichtungsprozess der Verzahnung unterzogen werden können.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Walzen der Verzahnung und herstellen einer Breitenballigkeit des Zahnrades 5. Dabei können Walzspindeln 24, auf denen die Walzwerkzeuge 2 angeordnet sind, aus der in Fig. 7 gezeigten Null-Stellung, in der die Achsen dieser Walzspindeln 24 und die Achse des Zahnrades 5 kolinear ausgerichtet sind, um einen Winkelbetrag in einer vertikalen Ebene geschwenkt werden, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist, sodass diese Kolinearität zwischen den Achsen nicht mehr gegeben ist. Das Zahnrad 5 bleibt hinsichtlich seiner Achse dabei unverändert. Mit den Walzspindeln 24 werden gleichzeitig auch die Walzwerkzeuge 2 mitver- schwenkt, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist. Es kann damit also über den Schwenkbereich eine unterschiedliche Krümmung der Breitenballigkeit der Verzahnung des Zahnrades 5 erreicht werden. Der Verschwenkbereich kann beispielsweise bis 12 °, insbesondere zwischen 0 ° und 9 °, betragen.
Alternativ oder zusätzlich zu dieser Verschwenkung der Walzspindeln 24 zeigen die Fig. 9 und 10 eine Ausführungsvariante der Vorrichtung 1, bei der die Halteeinrichtungen 3 mehrteilig ausgebildet sind und Walzschlitten 26 aufweisen, die in den Halteeinrichtungen 3 entspre- chend Pfeilen 27 aus der Nullstellung in eine in einer horizontalen Ebene eingeschwenkte
Stellung (Fig. 10) verschwenkbar sind. Die Walzspindeln 24 selbst werden dabei in Bezug auf die Achse des Zahnrades 5, die unverändert bleibt, in dieser Ebene mitverschwenkt. Auch mit dieser Ausführungsvariante ist eine entsprechende Breitenballigkeit der Zähne der Verzahnung des Zahnrades 5 erzielbar, wobei das Ausmaß dieser Breitenballigkeit über den Ver- Stellwinkel der Walzschlitten 26 im Bezug auf die Nullstellung (Fig. 9) eingestellt werden kann. Die beiden Walzschlitten 26 weisen an ihrer, dem Zahnrad 5 abgewandten Rückseite konvexe Flächen auf, die auf konkaven Flächen der Werkzeughalterung der Halteinrichtung 3 zur Verschwenkung abgleiten können. Ein entsprechender Spindeltrieb oder dergleichen kann selbstverständlich auch vorgesehen sein.
Es sind auch Kombinationen aus den beiden Varianten denkbar, sodass also die Walzspindeln 25 sowohl in einer horizontalen als auch in einer vertikalen Ebene verschwenkt werden können. In Fig. 11 ist schließlich ein Querschnitt durch einen Zahn 28 der Verzahnung des Zahnrades 5 dargestellt, wobei dieser Zahn 28 die Breitenballigkeit aufweist und diese Breitenballigkeit einen progressiven Verlauf aufweist, wobei ausgehend von einem Scheitelbereich 29 in Rieh- tung auf Stirnflächen 30 der Krümmungsradius der Balligkeit zunimmt, wodurch voranstehend genannte Effekte erreicht werden.
Es sind auch hier mehrere Krümmungsverläufe der Breitenballigkeit möglich, sodass also die Krümmung schrittweise oder kontinuierlich in Richtung auf die Stirnflächen 30, beginnend vom Scheitelbereich 29 aus, zunehmen kann.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten der Vorrichtung 1 und des Walzwerkzeuges 2, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die spezi- eil dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt. Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus der Vorrichtung 1 und des Walzwerkzeuges 2 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung
1 Vorrichtung
2 Walzwerkzeug
3 Halteeinrichtung
4 Schlittenspindel
5 Zahnrad
6 Werkzeugkörper
7 Werkzeugzahn
8 Krümmung
9 Zahnfuß
10 Zahnkopf
11 Bereich
12 Bereich
13 Bereich
14 Scheitelbereich
15 Durchmesser
16 Scheitelbereich
17 Durchmesser
18 Krümmung
19 Steg
20 Teil
21 Teil
22 Teil
23 Verdichtungsbereich
24 Walzspindel
25 Bereich
26 Walzschlitten
27 Pfeil
28 Zahn
29 Scheitelbereich
30 Stirnfläche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Walzwerkzeug (2) zur Herstellung einer balligen Verzahnung auf einem Zahnrad (5) durch Querwalzen, insbesondere zum zumindest bereichsweisen Verdichten der Ver- zahnung des Zahnrades (5), mit einem Werkzeugkörper (6), der radial nach außen vorragende Werkzeugzähne (7) für den kämmenden Eingriff in die Verzahnung des zu walzenden Zahnrades (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugzähne (7) im Bereich der Zahnflanken in axialer Richtung zumindest bereichsweise hohlballig ausgeführt sind.
2. Walzwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hohlballige
Bereich in radialer Richtung zumindest zwei zueinander unterschiedliche Krümmungsradien aufweist.
3. Walzwerkzeug (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zahnflanken in axialer Richtung mehrere hohlballige Bereiche (11 bis 13) hintereinander angeordnet sind.
4. Walzwerkzeug (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei benachbart angeordneten Bereichen (11 bis 13) ein Steg (19) ausgebildet ist.
5. Walzwerkzeug (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der mehreren hohlballigen Bereiche (11 bis 13) eine zueinander unterschiedliche konkave Krümmung (8, 18) in axialer Richtung aufweisen.
6. Walzwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der mehreren hohlballigen Bereiche (11 bis 13) zumindest im Scheitelbereich (14, 16) der konkaven Krümmung (8, 18) einen unterschiedlichen Durchmesser (15, 17) aufweisen.
7. Walzwerkzeug (2) zur Herstellung einer balligen Verzahnung auf einem Zahnrad (5) durch Querwalzen, insbesondere zum zumindest bereichsweisen Verdichten der Verzahnung des Zahnrades (5), mit einem Werkzeugkörper (6), der radial nach außen vorragende Werkzeugzähne (7) für den kämmenden Eingriff in die Verzahnung des zu walzenden Zahn- rades (5) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkörper (6) in axialer Richtung einen Verdichtungsbereich (23) und einen davon getrennten Bereich (24) zur Erzeugung der Balligkeit auf der Verzahnung des Zahnrades (5) aufweist.
8. Walzwerkzeug (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, das die beiden
Bereiche (23, 24) durch einen dritten Bereich voneinander getrennt sind, der einen geringeren Durchmesser aufweist, als die beiden daran anschließenden Bereiche (23, 24).
9. Walzwerkzeug (2) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichtungsbereich (23) mehrspurig ausgebildet ist und eine Breite in axialer Richtung aufweist, die ein Vielfaches der Breite der zu verdichtenden Verzahnung des Zahnrades (5) in gleicher Richtung ist.
10. Walzwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich (24) zur Erzeugung der Balligkeit auf der Verzahnung des Zahnrades (5) die
Werkzeugzähne (7) im Bereich der Zahnflanken in axialer Richtung zumindest bereichsweise hohlballig ausgeführt sind.
11. Walzwerkzeug (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zahnflanken im Bereich (24) zur Erzeugung der Balligkeit auf der Verzahnung des Zahnrades (5) in axialer Richtung mehrere hohlballige Bereiche (11 bis 13) hintereinander angeordnet sind.
12. Walzwerkzeug (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jeweils zwei benachbart angeordneten hohlballigen Bereichen (11 bis 13) ein Steg (19) ausgebildet ist.
13. Walzwerkzeug (2) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der mehreren hohlballigen Bereiche (11 bis 13) eine zueinander unterschied- liehe konkave Krümmung (8, 18) in axialer Richtung aufweisen.
14. Walzwerkzeug (2) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei der mehreren hohlballigen Bereiche (11 bis 13) zumindest im Schei- telbereich (14, 16) der konkaven Krümmung (8, 18) einen unterschiedlichen Durchmesser (15, 17) aufweisen.
15. Vorrichtung (1) zum Walzen der Verzahnung eines Zahnrades (5), insbesondere zum zumindest bereichsweisen Verdichten der Verzahnung des Zahnrades (5), mit zwei zahnradartigen Walzwerkzeugen (2) zum kämmenden Eingriff in die Verzahnung des Zahnrades (5), wobei die Walzwerkzeuge (2) jeweils in einer Halteeinrichtung (3) gehalten sind, die auf jeweils einer Walzspindel (4) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzspindeln (4) und/oder zumindest ein Teil der Halteeinrichtungen (3) verschwenkbar ausgebildet sind.
16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzwerkzeuge (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet sind.
17. Verfahren zum zumindest bereichsweisen Verdichten der Verzahnung eines
Zahnrades (5) durch Querwalzen der Verzahnung unter kämmenden Eingriff von Werkzeugzähnen (7) einer Werkzeugverzahnung von zwei Walzwerkzeugen (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichtung mit Walzwerkzeugen (2) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 14 oder mit einer Vorrichtung (1) entsprechend Anspruch 15 oder 16 durchgeführt wird.
18. Zahnrad (5) mit einer, Zähne aufweisenden Stirnverzahnung, wobei die Zähne im Bereich von Zahnflanken eine sich in axialer Richtung erstreckende Breitenballigkeit mit konvexer Krümmung aufweisen, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitenballigkeit einen progressiven Verlauf des Krümmungsradius aufweist, wobei der Krümmungsradius beginnend von einem Scheitelbereich (28) der Krümmung bis in den Bereich des Übergangs zu Stirnflächen (29) des Zahnrades (5) größer wird.
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