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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades aus einem mit einem Aufmass im Verzahnungsbereich gepressten und gesinterten Pulvermetallrohling, wobei der auf einem Dorn abgestützte Pulvermetallrohling 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 wird.
Um eine vergleichsweise niedrige Dauerbiegefestigkeit im Bereich der Zahnfüsse und eine geringe Verschleissfestigkeit im Bereich der Zahnflanken bei pulvermetallurgisch hergestellten Zahnrädern zu vermeiden, ist es bekannt (EP 0 552 272 B1, AT 406 836B), die gesinterten Pulvermetallrohlinge der Zahnräder im Flanken- und im Fussbereich der Zähne zu verdichten, so dass eine weitgehend porenfreie Oberflächenschicht erhalten wird, die im Eingriffsbereich des Zahnrades eine erhebliche Steigerung der zulässigen Belastbarkeit mit sich bringt.
Die Verdichtung der Oberflächenschicht im Eingriffsbereich des Zahnrades erfolgt über ein Drückerwerkzeug in Form wenigstens eines Zahnrades, das entweder eine in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifende Aussenverzahnung (EP 0 552 B1) oder eine Innenverzahnung (AT 406 836 B) aufweist, mit deren Hilfe die Gleitgeschwindigkeit zwischen den Zahnflanken des Pulvermetallrohlings und des Drückerwerkzeuges verringert werden kann.
Unabhängig von der Art des eingesetzten Drückerwerkzeuges besteht jedoch die Gefahr, dass die örtlich zwischen dem Drückerwerkzeug und einem das Zahnrad aufnehmenden Dorn auftretenden Druckkräfte eine plastischen Verformung des gesamten Radquerschnittes bedingen, was nicht nur eine unzureichende Verdichtung der Zahnflanken nach sich zieht, sondern auch zu einer unzulässigen Vergrösserung des Radumfanges führt, insbesondere bei Zahnrädern mit einem gegenüber dem Fusskreis vergleichsweise grossen Innendurchmesser.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass eine vorteilhafte Verdichtung des mit einem Aufmass hergestellten Pulvermetallrohlings im Verzahnungsbereich sichergestellt werden kann, ohne eine Vergrösserung des Radumfanges befürchten zu müssen.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Pulvermetallrohling während seiner Verdichtung an beiden Stirnseiten über den Umfang radial eingespannt wird.
Durch die Einspannung des Pulvermetallrohlings an beiden Stirnseiten werden die sonst in wesentlichen auf den Eingriffsbereich des Druckerwerkzeuges örtlich beschränkten Drückerkräfte über den Umfang des Pulvermetallrohlings mit der Wirkung verteilt, dass eine Vergrösserung des Radumfanges unterbunden wird und sich die Verdichtung des Pulvermetallrohlings im wesentlichen auf den Aufmassbereich der Verzahnung beschränkt. Zur radialen Einspannung des Pulvermetallrohlings über seinen Umfang kann der Pulvermetallrohling in einfacher Weise zwischen zwei Druckringen axial eingeklemmt werden, wobei sowohl Kraft- als auch formschlüssige Verbindungen möglich sind. Es geht je lediglich darum, den Pulvermetallrohling radial einzuspannen, ohne die Verdichtung durch das Drückerwerkzeug im Verzahnungsbereich zu behindern.
Zu diesem Zweck können radiale Schubkräfte über den durch das axiale Einklemmen des Pulvermetallrohlings zwischen den Druckringen bedingten Reibschluss vom Pulvermetallrohling auf die Druckringe abgetragen werden. Eine entsprechende Kraftabtragung kann aber selbstverständlich auch durch einen Formschluss erreicht oder unterstützt werden, wenn dieser Formschluss eine Kraftübertragung in radialer Richtung erlaubt.
Zur Durchführung des Verfahrens kann von einer bekannten Vorrichtung ausgegangen werden, die einen Dorn zum Abstützen des mit Aufmass gepressten und gesinterten Pulvermetallrohlings des herzustellenden Zahnrades und wenigstens ein Drückerwerkzeug aufweist, das mit einer Gegenverzahnung in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreift.
Werden bei einer solchen Vorrichtung zwei zum Dorn koaxiale, den Pulvermetallrohling zwischen sich axial klemmende Druckringe vorgesehen, so kann der Pulvermetallrohling zwischen diesen axial angedrückten Druckringen über den Umfang radial eingespannt werden, um aufgrund der
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dadurch bedingten Aufnahme eines Teiles der im Eingriffsbereich des Drückerwerkzeuges auf den Pulvermetallrohling zwischen dem Drückerwerkzeug und dem Dom wirksam werdenden Kräfte eine Vergrösserung des Radumfanges zu unterbinden, ohne die Verdichtung im Verzahnungsbereich zu behindern.
Um einfache Konstruktionsverhältnisse zu schaffen, kann einer der beiden Druckringe axial gegenüber dem Dorn abgestützt werden, während der andere Druckring mit einem axialen Stelltrieb verbunden wird. Über diesen Stelltrieb können somit die erforderlichen axialen Klemmkräfte von den Druckringen auf den Pulvermetallrohling ausgeübt werden.
Soll die radiale Einspannung des Pulvermetallrohlings an seinen beiden Stirnseiten zumindest durch einen Formschluss unterstützt werden, so können die Druckringe und/oder der Pulvermetallrohling axial vorstehende, umlaufende Ansätze zur formschlüssigen Verbindung zwischen dem Pulvermetallrohling und den Druckringen aufweisen. Diese umlaufenden Ansätze können in ringförmige Ausnehmungen eingreifen oder entsprechende Schultern axial übergreifen, um einen in radialer Richtung wirksamen Formschluss sicherzustellen. Die im Bereich des Pulvermetallrohlings vorgesehenen Ansätze oder Ausnehmungen können nach der Verdichtung des Verzahnungsbereiches wieder entfernt werden.
Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemässe Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens in einer schemati- schen Seitenansicht, Fig. 2 einen auf einem Dorn abgestützten, zwischen zwei stirnseitigen Druckringen radial eingespannten Pulvermetallrohling in einem vereinfachten Axialschnitt in einem grösse- ren Massstab, Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante der radialen
Einspannung des Pulvermetallrohlings und Fig.4 eine weitere Ausführungsform einer radialen Einspannung des Pulvermetallrohlings ebenfalls in einem vereinfachten Axialschnitt.
Die Vorrichtung gemäss der Fig. 1 weist einen Dorn 1 zur Aufnahme eines zu bearbeitenden Pulvermetallrohlings 2 sowie eine über einen Stelltrieb 3, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, an ein Drückerwerkzeug 4 anstellbare Druckrolle 5 auf. Das Drückerwerkzeug 4 besteht aus einem Zahnkranz mit einer Innenverzahnung 6, die als Gegenverzahnung mit der Verzahnung 7 des Pulvermetallrohlings 2 zusammenwirkt. Da die Zähne des Pulvermetallrohlings 2 mit einem entsprechenden Aufmass im Flanken- bzw.
Fussbereich gesintert wurden, die Zähne der Innenverzahnung 6 des Drückerwerkzeuges 4 jedoch entsprechend dem Sollmass der Zähne des zu fertigenden Zahnrades ausgebildet sind, werden die Zahnflanken bzw. -füsse im Bereich des Aufmasses durch die angepressten Zähne des Drückerwerkzeuges 4 unter einer plastischen Verformung verdichtet, wobei die Verdichtung schrittweise erfolgt, weil der Pulvermetallrohling in mehreren Umläufen bearbeitet wird.
Damit durch den örtlich auf den Eingriffsbereich des Drückerwerkzeuges 4 beschränkten Kraftangriff keine plastische Verformung des gesamten Zahnradquerschnittes erfolgt, was mit einer Vergrösserung des Radumfanges verbunden ist, wird der Pulvermetallrohling 2 an seinen beiden Stirnseiten über den Umfang radial eingespannt, was einer Verlängerung des Radumfanges entgegensteht. Die sonst örtlich auf den Zahneingriffsbereich beschränkten Drückerkräfte können somit über den gesamten Radumfang verteilt abgetragen werden. Die über den Umfang verteilten Kräfte schliessen eine Überlastung des Radkörpers aus. Trotzdem wird die notwendige Verdichtung der Verzahnung im Bereich des Aufmasses sichergestellt, weil ja die Verzahnung ausserhalb des eingespannten Bereichs des Pulvermetallrohlings liegt.
Zum radialen Einspannen des Pulvermetallrohlings 2 über seinen Umfang sind gemäss der
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Fig. 2 zwei Druckringe 8, 9 vorgesehen, zwischen denen der Pulvermetallrohling 2 axial geklemmt wird. Zur Beaufschlagung dieser Druckringe 8,9 dient ein Stelltrieb 10, der im Ausführungsbeispiel als Mutter 11ausgebildet ist, die auf dem Dorn 1 in axialer Richtung schraubverstellbar gelagert ist und den Druckring 9 gegen den Pulvermetallrohling 2 drückt, der sich am Druckring 8 abstützt. Der Druckring 8 selbst schlägt an einer Schulter 12 des Domes 1 an und wird durch diese Schulter 12 axial festgelegt. Da die Druckringe 8,9 mit ihren Stirnseiten an den Stirnseiten des Pulvermetallrohlings 2 angepresst werden, ergibt sich ein Reibschluss, über den radiale Schubkräfte vom Pulvermetallrohling 2 auf die Druckringe 8,9 abgetragen werden können.
Die im Bereich des Radkörpers wirksam werdenden Drückerkräfte werden somit durch die radiale Abstützung des Pulvermetallrohlings 2 nicht nur über den Radumfang verteilt, sondern auch zum Teil auf die Druckringe 8 und 9 abgetragen.
Gemäss der Fig. 3 wird die formschlüssige Verbindung zwischen dem Pulvermetallrohling 2 einerseits und den Druckringen 8,9 anderseits durch eine formschlüssige Verbindung ergänzt.
Zu diesem Zweck bildet der Pulvermetallrohling 2 axial vorstehende Ansätze 13, die von den Druckringen 8,9 übergriffene Ringschultern ergeben, so dass sich über diese Ringschultern eine formschlüssige Abstützung des Pulvermetallrohlings 2 an den Druckringen 8,9 einstellt.
Wie die Fig. 4 zeigt, kann die radiale Einspannung des Pulvermetallrohlings 2 auch nur kraftschlüssig erfolgen, wenn die Verbindung zwischen dem Pulvermetallrohling 2 und den Druckringen 8,9 über umlaufende radiale Ansätze 13 der Druckringe 8,9 erfolgt, die sich in die Stirnseiten des Pulvermetallrohlings 2 eindrücken und damit den angestrebten Formschluss in radialer Richtung bedingen.
Patentansprüche : 1. Verfahren zum Herstellen eines Zahnrades aus einem mit einem Aufmass im Verzahnungs- bereich gepressten und gesinterten Pulvermetallrohling, wobei der auf einem Dorn abge- stützte Pulvermetallrohling im Bereich des Aufmasses durch ein Andrücken einer in die Ver- zahnung des Pulvermetallrohlings eingreifenden Gegenverzahnung eines umlaufenden
Drückerwerkzeuges unter einer plastischen Verformung um das Aufmass verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulvermetallrohling während seiner Verdichtung an bei- den Stirnseiten über den Umfang radial eingespannt wird.