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1. Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination,
die ein Mitnehmerrad und ein Eingriffsrad koaxial aufweist und die
ausschließlich
als Eingriffsrad für
die Ubertragung bei einem Fahrzeug mit vier Rädern verwendet wird.
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2. Beschreibung des einschlägigen Standes
der Technik
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Ein Eingriffsrad mit einem Mitnehmerrad
wird bekanntermaßen
mit einem Verfahren hergestellt, bei dem eine Matrix ohne Verzahnung
durch eine Heißschmiedeeinrichtung
gebildet wird und dann die jeweiligen Verzahnungsprofile des Mitnehmerrads
und des Eingriffsrads in die Matrix geschnitten werden, wobei es
sich um ein Verfahren handelt, bei dem das Mitnehmerrad und das
Eingriffsrad separat durch spanende Bearbeitung gebildet werden
und anschließend
miteinander kombiniert werden; oder aber es handelt sich um ein
Verfahren, bei dem die Matrix, die das Verzahnungsprofil des Mitnehmerrads
aufweist, mit einer Kaltschmiedeeinrichtung gebildet wird und anschließend das
Verzahnungsprofil des Eingriffsrads in die Matrix geschnitten wird.
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Jedes der herkömmlichen Verfahren verwendet
eine Schneideinrichtung zum Bilden des Verzahnungsprofils des Eingriffsrads
und besitzt somit eine schlechte Produktivität, so daß ein Anstieg der Kosten entsteht.
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Genauer gesagt, es beinhaltet das
Verfahren, bei dem das separat gebildete Eingriffsrad und Mitnehmerrad
miteinander kombiniert werden, einen Kombinationsschritt, so daß ein weiterer
Anstieg der Kosten entsteht.
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Ferner kommt bei der Verwendung der Schneideinrichtung
folgende Verfahrensweise zum Einsatz. Wenn ein Durchmesser des Mitnehmerrads größer ist
als der des Eingriffsrads, wie dies in 8 dargestellt ist, dann wird eine Nut 3 in
einem Grenzbereich zwischen einem Mitnehmerrad
1 und einem Eingriffsrad 2 gebildet,
um dadurch einen Freiraum für
ein Schneidwerkzeug sicherzustellen, um eine Beeinträchtigung
gegenüber
dem Schneidwerkzeug zu vermeiden, so daß eine Distanz L zwischen einem effektiven
Bereich M der Verzahnung des Eingriffsrads 2 und des Mitnehmerrads 1 erhöht werden
muß. Dadurch
nimmt die Dicke der Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination in
Axialrichtung zu.
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Zur Verwendung der Schmiedeeinrichtung ist
es nicht notwendig, den Freiraum für das Schneidwerkzeug zu berücksichtigen.
Somit ist die Schmiedeeinrichtung für die Bildung einer Eingriffsrad-
und Mitnehmerrad-Kombination mit axial verminderter Dicke geeignet.
Die Schmiedeeinrichtung erfordert jedoch einen hohen Druck, so daß eine schwere
Last auf ein Werkzeug aufgebracht wird, und infolgedessen ist die
Schmiedeeinrichtung bei der Bildung eines Verzahnungsprofils mit
hoher Genauigkeit von Nachteil.
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Das Dokument EP-A-552 021 offenbart
ein Verfahren zum Herstellen einer Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination
in integraler Weise in einem einzigen Schmiedeschritt.
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Aus diesem Grund sind eine Schmiedetechnik,
mit der sich hohe Genauigkeit bei niedrigem Druck erzielen läßt, sowie
die Entwicklung eines axial dünnen
Produkts wünschenswert.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bietet ein Verfahren
zum Herstellen einer Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination,
die ein Mitnehmerrad und ein koaxiales Eingriffsrad aufweist und
in integraler Weise durch folgende Schritte gebildet wird: einen
ersten Schritt des Stauchens durch eine Heißschmiedeeinrichtung, um dadurch
einen Werkstück-Rohling
mit einer Formgebung zu bilden, die das Eingriffsrad und das Mitnehmerrad
aufweist, und einen zweiten Schritt des Steigerns der Genauigkeit
der jeweiligen Verzahnungsprofile des Mitnehmerrads und des Eingriffsrads,
indem der Werkstück-Rohling
in eine Kaltschmiedevorrichtung gesetzt wird und der Werkstück-Rohling durch
die Kaltschmiedevorrichtung einem Ziehvorgang unterzogen wird, aus
dem das endgültige
Werkstück
resultiert.
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Die Erfindung bietet ferner ein Verfahren
zum Herstellen einer Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination, die
ein Mitnehmerrad und ein koaxiales Eingriffsrad mit kleinerem Durchmesser als dem
Durchmesser des Mitnehmerrads aufweist und in integraler Weise durch
folgende Schritte gebildet wird: einen ersten Schritt des Stauchens
durch eine Heißschmiedeeinrichtung,
um dadurch einen Werkstück-Rohling
mit einer Formgebung zu bilden, die das Eingriffsrad und das Mitnehmerrad
aufweist; einen zweiten Schritt des Steigerns der Genauigkeit der
jeweiligen Verzahnungsprofile des Mitnehmerrads und des Eingriffsrads,
indem der Werkstück-Rohling
in eine Kaltschmiedevorrichtung gesetzt wird und der Werkstück-Rohling
durch die Kaltschmiedevorrichtung einem Ziehvorgang unterzogen wird,
um ein sekundäres
Werkstück
zu bilden; und einen dritten Schritt, in dem mittels einer Schneideinrichtung
eine eingeschnittene Nut mit feststehender Tiefe rechtwinklig zu
der Axialrichtung in einer Grenzfläche zwischen dem Mitnehmerrad
und dem Eingriffsrad des sekundären
Werkstücks
gebildet wird, um dadurch ein Endprodukt zu erzielen.
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Wünschenswerterweise
werden zumindest in dem zweiten Schritt eine ringförmige konkave
Nut koaxial in dem Mitnehmerrad des Werkstück-Rohlings in einer Oberfläche nahe
dem Eingriffsrad gebildet, ein Rand für den Ziehvorgang in dem Verzahnungsprofil
des Eingriffsrads vorgegeben, und es kann ein durch den Rand für den Ziehvorgang
gebildeter, unvollständig
gezogener Bereich in der konkaven Nut geformt werden.
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Ferner kann in dem dritten Schritt
der umvollständig
gezogene Bereich beim Bilden der eingeschnittenen Nut eliminiert
werden.
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Weiterhin kann eine Distanz zwischen
dem Eingriffsrad und dem Mitnehmerrad kürzer sein als ein Freiraum
für ein
Schneidwerkzeug, was zum Bilden des Eingriffsrads in einem Schneidvorgang
erforderlich ist.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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1 eine
Darstellung jedes Schrittes beim Herstellen einer erfindungsgemäßen Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination,
genauer gesagt eines Produkts, bei dem der Durchmesser des Eingriffsrads
größer ist
als der Durchmesser des Mitnehmerrads;
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2 eine
Darstellung von verschiedenen Arten von Produkten, bei denen der
Durchmesser des Eingriffsrads größer ist
als der Durchmesser des Mitnehmerrads und die sich in der Distanz
zwischen dem Mitnehmerrad und dem Eingriffsrad unterscheiden;
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3 eine
Darstellung jedes Schrittes zum Herstellen einer erfindungsgemäßen Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination,
genauer gesagt eines Produkts, bei dem der Durchmesser des Eingriffsrads
kleiner ist als der Durchmesser des Mitnehmerrads;
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4 eine
Darstellung eines dritten Schrittes, in dem ein nicht gezogener
Bereich bei der Bildung einer eingeschnittenen Nut abgeschnitten
wild;
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5 eine
Darstellung von verschiedenen Arten von Produkten, bei denen der
Durchmesser des Mitnehmerrads größer ist
als der Durchmesser des Eingriffsrads und die sich in der Distanz
zwischen dem Mitnehmerrad und dem Eingriffsrad unterscheiden;
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6 eine
Darstellung des dritten Schrittes, bei dem der nicht gezogene Bereich
in einer konkaven Nut durch den dritten Schritt vollständig entfernt wird;
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7 eine
Darstellung des Produkts, in dem das Mitnehmerrad und das Eingriffsrad
einander koaxial überlappen;
und
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8 eine
Darstellung zur Veranschaulichung der Notwendigkeit eines Freiraums
für ein Werkzeug
zum Verwenden einer Schneideinrichtung zum Bilden des Produkts,
bei dem der Durchmesser des Eingriffsrads größer ist als der Durchmesser
des Mitnehmerrads.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Für
die Beschreibung einer Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination,
die gemäß der Erfindung
hergestellt wird, wird zuerst ein Produkt unter Bezugnahme auf die
Begleitzeichnungen beschrieben, bei dem der Durchmesser des Mitnehmerrads kleiner
ist als der Durchmesser des Eingriffsrads.
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1 zeigt
eine Form des Werkstücks,
die in jedem Schritt gebildet wird. In einem ersten Schritt, d.h.
beim Heißschmieden,
wird ein zylindrisches Material A durch Stauchen zu einem primären Werkstück B geformt.
Genauer gesagt, es wird eine Matrix mit zweifach gestapeltem, großem und
kleinem Durchmesserbereich einem Stauchvorgang unterzogen, um dadurch
das primäre
Werkstück
B zu bilden, bei dem es sich um einen Werkstück-Rohling handelt, der ein
Mitnehmerrad 1a und ein Eingriffsrad 2a in dem
kleinen bzw. großen
Durchmesserbereich aufweist.
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Der Werkstück-Rohling, nämlich das
primäre Werkstück B, nimmt
die detaillierten Formgebungen der jeweiligen Verzahnungsprofile
des Mitnehmerrads 1a und des Eingriffsrads 2a noch
nicht in ausreichender Weise an, sondern weist eine volumenmäßige Verteilung
auf, die einfach an die volumenmäßige Verteilung
des Produkts angepaßt
ist.
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In einem zweiten Schritt, d.h. einem
Kaltschmiedevorgang, wird das primäre Werkstück B einem Ziehvorgang unterzogen,
um dadurch ein sekundäres
Werkstück
C zu bilden, dessen Genauigkeit in den die jeweiligen Verzahnungsprofile
eines Mitnehmerrads 1 und eines Eingriffsrads 2 beinhaltenden
Details verbessert ist. Das auf diese Weise erzielte sekundäre Werkstück C wird
als Produkt verwendet.
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Auf diese Weise wird in dem ersten
Schritt das primäre
Werkstück
B (der Rohling) gebildet, dessen volumenmäßige Verteilung an die volumenmäßige Verteilung
des Produkts angepaßt
ist. In dem zweiten Schritt wird der in dem ersten Schritt gebildete
Rohling in ein Werkzeug gepreßt,
so daß das
sekundäre
Werkstück
C unter Verwendung eines Ziehvorgangs zur Steigerung der Genauigkeit
gebildet wird.
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Dieses Verfahren schafft somit eine
starke Verminderung eines auf das Werkzeug auszuübenden Drucks im Vergleich
zu dem Verfahren, bei dem das Material in einem einzigen Schritt
durch Kaltschmieden zu dem Produkt geformt wird. Die jeweiligen
Verzahnungsprofile des Mitnehmerrads 1 und des Eingriffsrads 2 werden
somit bei reduziertem Druck mit hoher Genauigkeit gebildet.
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Bei dem durch dieses Verfahren gebildeten Produkt
handelt es sich um eines der in 2 gezeigten
Typen: einen Typ (a), bei dem das Mitnehmerrad 1 von dem
Eingriffsrad 2 über
eine Distanz getrennt ist, die äquivalent
ist zu einem Freiraum für ein
Schneidwerkzeug; einen Typ (b), bei dem die für den Freiraum für das Schneidwerkzeug
erforderliche Distanz zwischen dem Mitnehmerrad und dem Eingriffsrad
nicht sichergestellt ist; einen Typ (c), bei dem das Mitnehmerrad
dem Eingriffsrad benachbart sowie in enger Berührung mit diesem steht; und
so weiter.
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Unter diesen Typen sind die Typen
(a) und (b) für
eine durch Schneiden gebildete Alternative des Produkts geeignet.
Für das
Produkt, bei dem der Durchmesser des Mitnehmerrads kleiner ist als
der Durchmesser des Eingriffsrads, ist es jedoch nicht absolut notwendig,
einen Freiraum für
das Werkzeug in einer Grenzfläche
zwischen dem Mitnehmerrad und dem Eingriffsrad vorzusehen.
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Der Typ (c) ist somit nicht nur hinsichtlich
seiner Reduzierung der Größe der gesamten Übertragungseinrichtung
von Vorteil, sondern er bietet auch eine große Erhöhung der Festigkeit des Mitnehmerrads,
da der Fußpunkt
des Mitnehmerrads und die Matrix eine kontinuierliche Konstruktion
aufweisen.
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Im folgenden wird ein Produkt beschrieben, bei
dem der Durchmesser des Eingriffsrads kleiner ist als der Durchmesser
des Mitnehmerrads.
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Wenn bei einer derartigen Formgebung
eine Verzahnung des Eingriffsrads und eine seitliche Oberfläche des
Mitnehmerrads die kontinuierliche Konstruktion aufweisen, kann ein
Verbindungsplattenbereich einer Kette nicht mit der seitlichen Oberfläche des
Eingriffsrads in Eingriff gebracht werden. Aus diesem Grund wird
eine Nut in der Grenzfläche zwischen
dem Eingriffsrad und dem Mitnehmerrad gebildet, so daß Räume, in
die die Verbindungsplatte eingesetzt werden kann, auf beiden Seiten
des Eingriffsrads sichergestellt werden müssen.
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Wie in 3 gezeigt
ist, wird daher in dem ersten Schritt, d.h. einem Heißschmiedevorgang,
das zylindrische Material A durch Stauchen zu dem primären Werkstück B geformt.
Genauer gesagt, es wird die Matrix, die den zweifach gestapelten
großen und
kleinen Durchmesserbereich aufweist, derart gestaucht, daß das primäre Werkstück B gebildet
wird, bei dem es sich um den Rohling handelt, der das Mitnehmerrad 1a und
das Eingriffsrad 2a in dem großen bzw. kleinen Durchmesserbereich
aufweist.
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Der Rohling, nämlich das primäre Werkstück B, nimmt
die detaillierten Formgebungen der jeweiligen Verzahnungsprofile
des Mitnehmerrads 1a und des Eingriffsrads 2a noch
nicht in aus reichender Weise an, sondern weist die volumenmäßige Verteilung auf,
die einfach an die volumenmäßige Verteilung des
Produkts angepaßt
ist.
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In dem zweiten Schritt, d.h. einem
Kaltschmiedevorgang, wird das primäre Werkstück B einem Ziehvorgang unterzogen,
um dadurch das sekundäre
Werkstück
C zu bilden, dessen Genauigkeit in den die Verzahnungsprofile beinhaltenden
Details gesteigert ist. In einem dritten Schritt wird dann eine Nut 3 in
das sekundäre
Werkstück
C geschnitten, so daß ein
bearbeitetes Produkt D gebildet wird.
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Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird
ein Flansch 4 angrenzend an das Mitnehmerrad gebildet,
so daß das
Verzahnungsprofil verstärkt wird.
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Ein nicht gezogener Bereich 5,
der in der Grenzfläche
zwischen dem Eingriffsrad und dem Mitnehmerrad entsteht, wird durch
Schneiden der Nut 3 entfernt (vgl. 4).
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In dem zweiten Schritt wird somit
ein Rand für
den Ziehvorgang gezielt in dem Eingriffsrad vorgegeben, so daß eine auf
das Werkzeug aufzubringende Last reduziert werden kann. In diesem
Fall wird der entstehende, nicht gezogene Bereich bei der Bildung
der Nut weggeschnitten bzw. eliminiert.
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Bei einem derartigen Produkt, bei
dem der Durchmesser des Eingriffsrads kleiner ist als der Durchmesser
des Mitnehmerrads, kann es sich auch um die Typen (d) bis (f) handeln,
wie dies in 5 gezeigt
ist: nämlich
um Typen mit langen und kurzen Distanzen zwischen dem Eingriffsrad 2 und
dem Mitnehmerrad 1. Jeder beliebige Typ kann in geeigneter Weise
für ein
beliebiges Produkt verwendet werden und auch für das den Flansch 4 nicht
aufweisende Produkt eingesetzt werden.
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Für
das Produkt, bei dem der Durchmesser des Eingriffsrads kleiner ist
als der Durchmesser des Mitnehmerrads, wie es in 6 gezeigt ist, wird eine Zwischenstufe 6 in
dem Mitnehmerrad 1 in der Oberfläche nahe dem Eingriffsrad gebildet
(vgl. 6a), und anschließend wird
die Verzahnung des Eingriffsrads 2 derart gebildet, daß sie sich
in die Zwischenstufe 6 hinein erstreckt. In dem dritten
Schritt wird die eingeschnittene Nut 3 bis zum Erreichen
einer Bodenfläche
der Zwischenstufe 6 eingeschnitten, so daß sich ein
endgültiges
Produkt erzielen läßt (vgl. 6b).
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Bei einem zweiten Arbeitsschritt,
wie er vorstehend beschrieben worden ist, haben somit das Verzahnungsprofil
des Eingriffsrads und die Bodenfläche der Zwischenstufe eine
kontinuierliche Konstruktion, und der nicht gezogene Bereich wird
lediglich in der Zwischenstufe gebildet. Infolgedessen wird der
nicht gezogene Bereich durch Bilden der eingeschnittenen Nut vollständig eliminiert.
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Für
jedes dieser Produkte kann das Verzahnungsprofil des Mitnehmerrads
hinterschnitten sein, oder das Produkt kann durch dünneres Ausbilden
der Seitenfläche
des Mitnehmerrads leichter gemacht werden.
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Es wird eine Schmiedeeinrichtung
verwendet, mit der das Mitnehmerrad an einer Innenwand einer konkaven
Nut gebildet werden kann, die in der Seitenfläche der Matrix gebildet wird.
Im folgenden wird ein derartiges Ausführungsbeispiel beschrieben.
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Die Eingriffsrad- und Mitnehmerrad-Kombination,
wie sie in 7 gezeigt
ist und bei der eine ringförmige
konkave Nut 7 koaxial in der Seitenfläche des Eingriffsrads 2 gebildet
wird und das Mitnehmerrad 1 mit kleinerem Durchmesser als
dem Durchmesser des Eingriffsrads 2 sich an der Innenwand
der konkaven Nut 7 befindet, so daß das Mitnehmerrad 1 und
das Eingriffsrad 2 einander axial überlappen, wird in den nachfolgend
beschriebenen Schritten hergestellt. In dem ersten Schritt wird
der Rohling gebildet, der die unvollständigen Verzahnungsprofile des
Mitnehmerrads und des Eingriffsrads aufweist. In dem zweiten Schritt
wird die Genauigkeit erhöht.
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Das eine derartige Formgebung aufweisende
Produkt ist ferner dünner
ausgebildet als das Produkt, bei dem das Eingriffsrad und das Mitnehmerrad einander
axial benachbart sowie in enger Berührung miteinander vorgesehen
sind.
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Auf diese Weise läßt sich die Größe der Transfereinrichtung
minimieren.
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Bei der Ausführung der Erfindung wird in dem
ersten Schritt die volumenmäßige Verteilung des
Rohlings vorab an die volumenmäßige Verteilung
des Produkts angepaßt,
und zwar durch Heißschmieden
mit einer Tendenz zu einer starken Verformung. In dem zweiten Schritt,
d.h. beim Kaltschmieden, wird ein Ziehvorgang in effektiver Weise
zum Steigern der Genauigkeit verwendet.
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Auf diese Weise kann die Eingriffsrad-
und Mitnehmerrad-Kombination, die hohe Genauigkeit besitzt, bei
niedrigem Druck gebildet werden, und es können verschiedene Typen von
Produkten mit großem
Durchmesser oder kleinem Durchmesser hergestellt werden, d.h. einschließlich derjenigen
Formgebungen, die durch Schneiden nicht gebildet werden können. Auf
diese Weise läßt sich
eine Dicke des Produkts minimieren.
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In dem ersten Schritt wird der Rohling
bereits derart vorgegeben, daß die
volumenmäßige Verteilung
des Rohlings an die volumenmäßige Verteilung des
Produkts angepaßt
werden kann. In dem zweiten Schritt, d.h. einem Kaltschmiedeschritt,
ist das Ausmaß der
Verformung gering, so daß die
auf das Werkzeug aufzubringende Last vermindert ist und somit die
Langlebigkeit der Werkzeugeinrichtung dramatisch verbessert wird.
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Da ferner sowohl der erste als auch
der zweite Schritt von der Schmiedeeinrichtung Gebrauch machen,
ist es nicht erforderlich, einen Freiraum für das Werkzeug zu berücksichtigen.
Somit werden das Mitnehmerrad und das Eingriffsrad nahe beieinander gebildet,
so daß das
Produkt axial dünner
ausgebildet werden kann.
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Der nicht gezogene Bereich kann in
der Zwischenstufe erzeugt werden, und somit wird der nicht gezogene
Bereich durch die Bildung der eingeschnittenen Nut vollständig eliminiert.
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Der nicht gezogene Bereich wird in
der Zwischenstufe gebildet. Selbst wenn ein großer Rand für den Ziehvorgang vorgegeben
wird, kann somit der nicht gezogene Bereich beim Bilden der eingeschnittenen
Nut eliminiert werden. Darüber
hinaus kann die auf die Werkzeugeinrichtung aufzubringende Last
reduziert werden.