DE4205711C2 - Verfahren zur Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und dem Oberbegriff des Patentanspruches 2.

Außenverzahnte Getriebeteile sind z. B. als Schwungräder für Schaltgetriebe oder Anlasser im Kraftfahrzeugbau in großem Umfang im Einsatz. Bisher wurden derartige Getriebeteile entweder dadurch her­ gestellt, daß z. B. die Schwungräder zweiteilig aus­ gebildet waren. Hierbei wurde die Schwungradschei­ be aus kaltverformtem Blech hergestellt und die Außenverzahnung in einem gesonderten Ring mittels spanabhebender Formung gebildet. Der Ring wurde dann an der Schwungradscheibe angeschweißt. Diese bekann­ te Anordnung hat den Nachteil, daß sie kostenaufwen­ dig ist und daß durch das Schweißverfahren Material­ veränderungen in das Schwungrad eingetragen werden, die nicht voll zu überblicken sind.

Um das Gesamtgewicht eines Getriebeteiles bei aus­ reichender Festigkeit sowohl im Scheibenbereich als auch im Bereich der Außenverzahnung herabzusetzen, ist bereits in der EP-0 333 917 A2 vorgeschlagen worden, daß die Außenverzahnung aus einem vor deren Formung gegenüber dem Blechrohling verdickten Rand­ bereich desselben gebildet ist, derart, daß der Querschnitt der Außenverzahnung größer ist als der Querschnitt einer entsprechend langen Ringzone mit der Blechstärke des Blechrohlings.

Hierzu wird vor der Formung der Außenverzahnung der betreffende Randbereich mittels geeigneter Blechver­ formungsverfahren, wie Stauchung od. dgl. verdickt, wodurch Gefügeänderungen in das Material eingetragen werden. Da für diese Getriebeteile üblicherweise Kohlenstoffstahl eingesetzt wird, tritt eine zwangs­ läufige Härtung ein, die für das nachfolgende Bear­ beitungsverfahren nachteilig ist. Die Ausbildung der Zähne wird bei dieser Ausführungsform dann durch ein Einhämmern der Zähne nach einem ebenfalls zum Stand der Technik gehörenden Verfahren durch­ geführt. Diese zweitgenannte Verfahrensweise hat weiterhin den Nachteil, daß es immer wieder vor­ kommen kann, daß die Zahnflanken nicht ausreichend tragfähig sind, so daß bei hohen Belastungen ein Brechen der Zähne auftreten kann. Außerdem hat die bekannte Anordnung den Nachteil, daß die Zähne nicht nur auf der Außenseite des Randbereiches der Ronde ausgebildet sind, sondern auch nach hinten zum Innenraum der Ronde eine zahnartige Wellung dieses Randbereiches erfolgt, so daß hierdurch bei Umlauf des Rades eine ganz erhebliche Geräuschentwicklung eintritt.

Aus der EP-0 140 576 A1 ist ein Schwungrad bekannt­ geworden, das aus einem Preßteil, d. h. einem Vorzug, hergestellt wird, wobei die an der Außenseite eines sich axial erstreckenden Teiles vorgesehenen Zähne durch Walzen hergestellt werden. Die Zeichnung zeigt dieses Bauteil so, als ob der Innenkranz der Zähne glatt ausgebildet ist. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß von einem Vorzug ausgegangen wird, wo­ bei die Wandstärke des sich axial erstreckenden zy­ lindrischen Bereiches genau der Wandstärke der Nabenfläche entspricht, so daß entweder der Fußkranz des Zahnkranzes zu dünn und zu schwach ist, so daß ein Brechen der Zähne eintreten kann, oder aber die Nabenfläche ist zu dick, so daß hier eine Material­ verschwendung und eine unerwünschte Gewichtserhöhung eintritt.

Aus der gattungsbildenden DE-38 19 957 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Riemenscheibe be­ kanntgeworden, die querverzahnt ausgebildet sein kann, so daß auch von einem außenverzahnten Getrie­ beteil gesprochen werden kann. Bei dieser bekannten Verfahrensweise wird eine Metallronde in ihrem Um­ fangsbereich bordiert, die Bordierung dann in einem Aufnahmeraum eines Werkzeuges flachgedrückt und an­ schließend werden in diesen flachgedrückten Bereich, der bei einer Riemenscheibe als Auflagefläche be­ zeichnet werden kann, in Umfangsrichtung verlaufende oder querverlaufende Zähne eingedrückt. Das Her­ stellen der Zähne erfolgt bei der bekannten Ver­ fahrensweise in einem zweiten Arbeitsgang und vor allen Dingen erfolgt die Ausformung der Zähne in einem bereits verdichteten Werkstoff, was zu uner­ wünschten Gefügeveränderungen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zu schaffen, mit welchem ausgehend von einer Ronde das Herstellen der Zähne in einem Arbeitsgang mit dem Herstellen der für die Zähne erforderlichen Verdickung erfolgt.

Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruches 1 gelöst.

Mit anderen Worten ausgedrückt wird bei bei dem er­ findungsgemäß vorgeschlagenen Herstellungsverfahren im Randbereich der Ronde eine Bordierung vorgesehen, d. h. ein einfaches Umbiegen des hierzu bestimmten Rondenbereiches, so daß keine Gefügeveränderungen eintreten. Anschließend werden über eine als Zahn­ rolle ausgebildete Formrolle in diesen bordierten Bereich des Ausgangsbauteiles während der erforder­ lichen Verdickung die Zähne eingedrückt, wobei erst zu diesem Zeitpunkt eine Gefügeveränderung im Material des Ausgangsbauteiles eintritt und die er­ forderliche Verdickung des Randbereiches der Ronde und das Herstellen der Zähne in einem Arbeitsgang erfolgen.

Praktische Versuche haben gezeigt, daß es ohne weiteres möglich ist, durch diese Herstellungs­ verfahren ein außen verzahntes Getriebeteil zu schaffen, dessen Nabenfläche relativ dünnwandig ist und dessen sich senkrecht zur Nabenfläche erstrecken­ der Randbereich, der den Zahnkranz aufnimmt, eine solche Stärke aufweist, daß die Zähne die ausrei­ chende Höhe und der Fußkranz des Zahnkranzes die ausreichende Festigkeit aufweist.

Zur Herstellung eines solchen Getriebeteiles wird dann gemäß der Erfindung eine Vorrichtung vorge­ schlagen, die sich im wesentlichen dadurch kenn­ zeichnet, daß zwei synchron angetriebene Wellen vor­ gesehen sind, wobei die eine Welle die Aufnahmespin­ del für das Werkzeug und den Vorsetzer trägt und die andere Welle die Formrolle, wobei die Synchro­ nisierung dieser beiden Wellen durch einen Ketten­ trieb erfolgt. Hierdurch ist der Einsatz nur eines Antriebsmotors möglich, und die bisherigen Ver­ suche, einen Synchronlauf zwischen einem Werkzeug und einer Formrolle durch elektronische Schaltung zu erreichen, hat sich bei den hohen, hier auftre­ tenden Kräften nicht bewährt.

Die Umlenk- und Spannrollen sind außerdem zusätzlich auf dem Schlitten durch Stellschrauben in ihrer Lage einstellbar, so daß dadurch ein Verstellen der einzelnen Umlenk- und Spannrollen durch die Stell­ schrauben möglich wird, woraus sich die Möglichkeit ergibt, die Zahnrolle zum Werkzeug exakt auszurich­ ten. Mit anderen Worten ausgedrückt wird dadurch er­ reicht, daß man die Zahnrolle unabhängig vom Schlitten und unabhängig vom Werkzeug in ihrer Dreh­ stellung einstellen kann und damit auf das Werkzeug ausrichten kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfol­ gend anhand der Zeichnungen erläutert.

Die Zeichnungen zeigen dabei in den

Fig. 1 bis 4 die Herstellschritte eines außen verzahnten Getriebeteiles aus einer Metallronde,

Fig. 5 das erzielte Getriebeteil,

Fig. 6 eine abgeänderte Möglichkeit zur Er­ zielung der Bordierung und in

Fig. 7 schematisch die Anordnung der Synchro­ nisation des Werkzeuges und der Form­ rolle.

In Fig. 1 ist eine Metallronde 1 dargestellt, die zwischen einem Werkzeug 2 und einem Vorsetzer 3 festgelegt ist. Das Werkzeug weist einen Aufnahme­ raum 7 auf.

Oberhalb der Metallronde 1 ist eine Bordierrolle 4 dargestellt, die einen mittleren abgerundeten Be­ reich und zwei an diesem befestigte Gegenhalter­ scheiben 4a und 4b aufweist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung hat sich die Bordierrolle 4 auf das Werkzeug zubewegt und dabei die Metallronde 1 bordiert, so daß die Bor­ dierung 6 entstanden ist.

Bei der Darstellung in Fig. 3 ist die Bordierrolle 4 durch eine Zahnrolle 5 ersetzt, die als Formrolle arbeitet und einen mittleren Bereich aufweist, der an seinem Außenumfang Zähne aufweist, wobei zusätz­ lich durch die Gegenhalterscheiben 5a und 5b ein Aufnahmeraum 8 geschaffen wird. In Fig. 3 ist ein Zahn 9 der Zahnrolle 5 erkennbar.

Durch weiteres Zustellen der Zahnrolle 5, so wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, wird nunmehr die Bordierung 6 in dem durch den Aufnahmeraum 7, den Aufnahmeraum 8 und den Zwischenraum zwischen den Zähnen 9 gebildeten Raum hineingepreßt, so daß dadurch der umlaufende Zahnkranz gebildet wird, so wie dies Fig. 5 der Zeichnungen zeigt.

In Fig. 5 ist die Nabenfläche 12 eines Anlasser­ zahnrades gezeigt, wobei diese Nabenfläche 12 eine Dicke a aufweist. Der Zahnkranz in diesem Bauteil wird durch Zähne 10 und einen durchgehenden Fuß­ kranz 11 gebildet, wobei die Stärke des Fußkranzes 11 mindestens der Stärke der Nabenfläche 12 ent­ spricht.

Fig. 6 zeigt Fig. 3 entsprechend ein Ausgangsteil, beispielsweise eine Metallronde, deren Bordierung nicht halbkreisförmig wie in Fig. 3 dargestellt ausgebildet ist, sondern die lediglich etwas ange­ bogen ist, so daß dann bei Tätigwerden der in Fig. 4 dargestellten Zahnrolle 5 dasselbe Ergebnis erzielt wird wie in Fig. 4 dargestellt.

In Fig. 7 ist eine Vorrichtung schematisch darge­ stellt, bei der eine Welle 22 erkennbar ist, die an ihrem oberen Bereich die Aufnahmespindel für das Werkzeug trägt. Im unteren Bereich trägt die Welle 22 ein Kettenrad 23.

Weiterhin ist ein Schlitten 21 erkennbar, der eine Welle 24 trägt, die in ihrem oberen Bereich die Zahnrolle trägt, während im unteren Bereich ein Kettenrad 25 erkennbar ist. Die beiden Kettenräder 23 und 25 werden über eine Kette 26 miteinander ver­ bunden, die u. a. über Umlenk- und Spannrollen 27 und 28 geführt ist, die auf einem Schlitten 29 dreh­ bar gelagert sind. Dieser Schlitten 29 kann über eine hydraulische Kolben-Zylinderanordnung 30 vor- und und zurückbewegt werden, wobei bei entsprechender Bewegung des Schlittens 21, der über eine nicht dargestellte mechanische Einrichtung verstellt werden kann, ein entsprechendes Nachspannen der Kette 26 durch die hydraulische Kolben-Zylinder­ anordnung 30 erfolgt. Hierdurch ist der Antrieb der beiden Wellen 22 und 24 über einen Motor möglich und es wird ein absoluter Synchronlauf trotz der hohen auftretenden Drücke erreicht.

In Fig. 7 sind zwei Stellschrauben 31, 32 angedeutet, mit denen es möglich ist, unabhängig von der Verstellung des Schlittens 29, die Umlenk- und Spannrollen 27 und 28 in ihrer Dreheinstellung zu regulieren, so daß dadurch exakte Ausrichtungen der Zahnrolle zum Werkzeug möglich sind.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines außen ver­ zahnten Getriebeteiles (15) aus einer Metall­ ronde (1) mit einer Nabenfläche (12) und einem umlaufenden, aus einem Fußkranz (11) und daran nach außen vorstehenden Zähnen (10) ge­ bildeten Zahnkranz, der sich im wesentlichen senkrecht zur Nabenfläche (12) erstreckt, wo­ bei die Metallronde (1) in ihrem Umfangsbe­ reich bordiert und anschließend die Bordie­ rung (6) in einem Aufnahmeraum (7) eines Werkzeuges (2) flachgedrückt und mit Zähnen (10) versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bordierung (6) unter gleichzeitiger Bildung der Zähne (10) flachgedrückt wird.

2. Vorrichtung zur Herstellung eines außen ver­ zahnten Getriebeteiles, wobei die Profilie­ rung nach Zustellen wenigstens einer Zahn­ rolle mittels dieser durch Drücken erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (2, 2a) stationär auf einer Aufnahmespindel an­ geordnet ist, die Zahnrolle (5, 20) auf einem Schlitten (21) angeordnet ist, der auf das Werkzeug (2) zu bewegbar ist, wobei die das Werkzeug tragende Aufnahmespindel ein Ketten­ rad (23) trägt und die die Zahnrolle (5, 20) unter Zwischenschaltung eines Getriebes in gleicher Drehrichtung wie das Werkzeug an­ treibende Welle (24) ein Kettenrad (25) trägt, die miteinander über eine Kette (26) verbunden sind, wobei in diese Kette (26) zwei auf einem Schlitten (29) gelagerte Um­ lenk- und Spannrollen (27) und (28) einge­ schaltet sind und über eine hydraulische Kolben-Zylinderanordnung (30) gegenüber dem die Welle (24) tragenden Schlitten (21) ver­ stellbar sind und als Kettenspanner wirken.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Verstellung der Spannrollen (27) und (28) ermöglichende Stellschrauben (31) und (32).