DE2948106A1 - Verfahren zur herstellung von zahnraedern - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstelluna von Zahnrädern
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern und/oder anderen verzahnten Teilen mit ballig ausgeführten Zahnflanken, bei dem ein Gesenk durch abtragende Verfahren maßgenau nach einem Meisterrad mit in Zahnhöhenrichtung ballig ausgebildeten Zähnen hergestellt wird und die Zahnräder und/oder anderen verzahnten Teile in cern. Gesenk geschmiedet und/oder gepreßt werden.
• Zur Ausbildung eines möglichst guten Tragbildes bei Zahnrädern ist es erforderlich, daß die Zahnflanken nicht nur in Zahnhchenrichtung, sondern auch in Zahnlängsrichtung ballig ausgebildet sind. Derartige, in beiden Richtungen ballig ausgeführte Zahnräder können bislang nur durch Schleifen oder spanabhebende Verzahnverfahren hergestellt werden. Bei geschmiedeten und/oder gepreßten Zahnrädern ist die Herstellung der idealen, in beiden Richtungen ballig ausgeführten Zahnflanken bisher nicht möglich gewesen. Die Schwierigkeiten liegen vornehmlich in der Herstellung der zum Fertigen der Gesenke nötigen Meisterräder. Man konnte die Meisterräder zwar in Zahnhöhenrichtung ballig ausbilden und dabei die temperaturbedingte Schrumpfung der geschmiedeten Werkstücke entsprechend vorkorrigieren. Dies war jedoch nicht möglich für die ballige Ausführung des Meisterrades in beiden Richtunofen, da diese Bearbeituna zu einer unzulässigen Schwächung im Zahngrund infolge von Schleifspuren im Zahngrund führen würde.
• Darum hat man sich bisher damit geholfen, daß man nach der Abbildung eines geradflankigen Meisterrades im Gesenkblock in den Zahnflanken der Zähne diskrete Bereiche herausarbeitete, die in etwa dem Tragbild entsprachen. Diese Bereiche erschienen dann im geschmiedeten und/oder gepreßten Rad als eine genau umrissene Erhöhung, auf der sich beim Laufen der Zahnräder das Tragbild einstellt. Dieses Verfahren ist einerseits sehr aufwendig, da jede einzelne Zahnflanke im Gesenk besonders bearbeitet werden muß und führt andererseits zu einer Verschlechterung der Verzahnungsqualität, da die nicht exakt reproduzierbare Stärke der Erhöhung von Zahnflanke zu Zahnflanke zwangsläufig größere Teilungs- und Rundlauffehler zur Folge hat.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von i Gesenk geschmiedeten und/oder gepreßten Zahnrädern und ähnlichen verzahnten Teilen mit erhöhter Verzahnungsqualität zu schaffen, bei dem die Zahnräder mit genau eingehaltener Balligkeit hergestellt werden können und die Form der Zahnflanken nicht nur einen Notbehelf darstellt und ohne daß dazu aufwendige Maßnahmen erforderlich sind.
• Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß das Meisterrad.auch in Zahnlängsrichtung ballig ausgeführt wird, wobei die Schrumpfung der Zahnräder beim Abkühlen nach dem Schmieden berücksichtigt wird, daß die Zahnflanken des Gesenkes nach dem in beiden Richtungen ballig geformten Meisterrad abtragend geformt werden und daß die Zahnköpfe des Gesenkes als im Querschnitt glatte Rundungen mit tangentialem Einlauf in die Zahnflanken gefertigt werden. Die gemeinsame Anwendung dieser Verfahrensschritte ermöglicht die teilungsfehlerfreie Herstellung exakt gleicher Zahnräder mit idealem Tragbild, wobei eine unzulässige Schwächung der Zahnräder im Fußbereich vermieden ist. Die freie Wahl der Form der Fußausrundung ist ohne negativen Einfluß auf das Laufverhalten der Zahnräder möglich, da die Fußausrundung außerhalb des aktiven Profils liegt und somit an der Drehmomentübertragung keinen Anteil hat.
• Die so mit optimaler, genau das gewünschte Tragbild ergebender Balligkeit hergestellten Zahnräder haben eine größere Laufruhe bei übertragung großer und größter Kräfte als die nach bekannten Verfahren hergestellten Räder, besitzen eine höhere Zahnfuß- und Flankentragfahigkeit und können absolut reproduzierbar in großen Mengen im Gesenk geschmiedet und/ oder gepreßt werden.
• Im einzelnen kann die Erfindung wie folgt vorteilhaft ausgestaltet sein.
• Dadurch,daß die Form der Zahnköpfe des Gesenks, die beim Schmieden die Fußausrundung der Zahnräder bilden, mit glatten Rundungen und mit tangentiãlem Einlauf in die Zahnflanken durch eine entsprechende Formgebung der Zahngründe des Meisterrades hergestellt wird, können von einem Meisterrad vollautomatisch ohne Nacharbeit viele Gesenke hergestellt werden. Dabei werden die beim Balligschleifen in Längsrichtung beschädigten Zahngründe des eisterrades nachgearbeitet.
• Es ist auch möglich, die Form der Zahnköpfe des Gesenkes mit glatten Rundungen und mit tangentialem Einlauf in die Zahnflanken durch Formen nach einem Meisterrad mit einem beim Schleifen beschädigten Zahngrund, der dadurch tiefer als bis auf die Sollabmessungen ausgehöhlt ist und nachträgliche Bearbeitung des Zahnkopfes der Gesenke herzustellen.
• Die Bearbeitung kann sowohl spanabhebend als auch abtragend erfolgen. Dabei kann ohne großen Aufwand je nach den Anforderungen an die Abscherfestigkeit der Zähne die Form des Zanncrundes frei gewählt werden, wobei für die verschiedenen Zahngrundformen mit dem gleichen Meisttrrad gearbeitet werden kann.
• Zur Durchführung des Verfahrens hat sich ein Gesenk als geeignet erwiesen, bei dem die die Zahngründe des Zahnrades bildenden Köpfe im Querschnitt als Klothoidenabschnitte, deren Krümmung proportional der Kurvenlänge ist, ausgebildet sind, wobei die Klothoiden mit den beiden senkrecht verlaufenden, am stärksten gekrümmten Stellen spiegelbildlich zusammengesetzt sind. Diese Form für die Fußausrundung der Zahnräder bringt eine gute Zahnfußtragfähigkeit.
• Die Balligkeit der Zahnflanken in Längsrichtung des Gesenkes ist nicht auf die einfache Kreisbogenform beschränkt, sondern kann eine von einer beliebig gekrümmten Kurve gebildete Form besitzen.
• Geu definiert und einfach herzustellen ist eine Balligkeit der Zahnflanken in Zahnlängsrichtung, die von mehreren geraden, stumpfwinklig zueinander stehenden Flächen gebildet ist.
• Dem Präzisionsgeserkschmieden sind besonders gerad- und schrägverzahnte Kegelräder zugängig, da sie eine leichte Entformbarkeit aus der Schmiedegravur sicherstellen. Desweiteren trifft dies auf solche Zylinderräder zu, deren äußere Gestalt kegelförmig ist. Mit Vorteil wird für die Herstellung von Zahnrädern mit zylindrischer Wälzfläche ein Gesenk eingesetzt, dessen Verzahnung eine Profilverschiebung aufweist, die von der einen zur andern Stirnseite stetig und monoton geändert ist. Die mit diesem Gesenk hergestellten Zahnräder, die trotz der zylindrischen Wälzfläche in der äußeren Gestalt Kegelrädern ähnlich sind, erhalten durch das erfindungsgemäße Gesenk die genau definierte, gleichmäßige Balligkeit, die zusammen mit der exakten Teilung und den diesen Rädern eige- nen, günstigen Eingriffsverhältnissen eine hohe Belastbarkeit und geräuscharmen Lauf bringen.
• In den Zeichnungen ist beispielhaft jeweils ein Schnitt durch einen Zahn dargestellt und zwar zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch ein bekanntes, geschmiedetes Zahnrad herkömmlicher Ausführung, Fig. 2 einen Schnitt durch ein nach der Erfindung hergestelltes Zahnrad, Fig. 3 einen Schnitt durch ein nach der Erfindung hergestelltes Zahnrad mit anderer Zahnflankenform.
• Nach Figur 1 wurden bei den bisher im Gesenk geschmiedeten und/oder gepreßten Zahnrädern 1 die beiden Zahnflanken 2 eines Zahns 3 mit diskreten Erhöhungen 4 versehen, auf denen sich dann das Tragbild beim Laufen einstellen mußte.
• Die Erhöhungen 4 sind hierbei stark vergrößert dargestellt und machen in Wirklichkeit nur wenige hundertstel illieter aus.
• In Figur 2 ist ein Schnitt durch den Zahn 5 eines Zahnrades 6 nach der Erfindung dargestellt, wobei die Zahnflanken 7 in Längsrichtung des Zahnes 5 nach einer beliebig gekrümmten Kurve ballig ausgebildet sind. Die Ausbildung dieser Balligkeit hänct von dem gewünschten Tragbild 8 ab, dessen Form im allgemeinen wegen der zusätzlich in Zahnhöhenrichtung vorhandenen Balligkeit der Zahnflanke die Form einer liegenden Ellipse annimmt. Lage, Größe und Form dieses Tragbildes können durch die Art und Weise der Balligkeit in Zahnlängs- und in Zahnhöhenrichtung beeinflußt und damit festgelegt werden.
• Bei der Zahnform nach Figur 3 wird die Zahnflanke 9 in Zahnlängsrichtung von drei geraden, stumpfwinklig zueinanderstehenden Flächen 10, 11, 12 gebildet. Hierbei stellt sich die mittlere Fläche 11 als erhabener Bereich ein, so daß sich auf dieser Fläche das Tragbild ergibt.
• Selbstverständlich sind auch noch andere Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung denkbar; z.B. brauchen die Zahnflanken eines jeden Zahnes nicht symmetrisch zueinander zu liegen, sondern es ist auch ohne weiteres möglich, allen Zahnflanken der gleichen Zahnseite (konzentrisch gesehen) eine bestimmte Balligkeit zu geben und den Zahnflanken der anderen Zahnseite eine andere Balligkeit etwa dergestalt, daß die Verbindungslinie der beiden höchsten Punkte der Kurven windschief zur Zahnradachse 13 liegt. Auch ist es ohne weiteres möglich, die Balligkeit in Zahnlängsrichtung in Abhängigkeit von der Zahnhöhe kontinuierlich zu verändern.
• Alle diese Formeln lassen sich ohne weiteres durch an sich bekannte Abbilcjngen eines Meisterrades ir Gesenkblock herstellen, wobei das CMeisterrad die entsprechend dem gewünschten Tragbild und unter Berücksichtigung der Schwindung erfor-Bereiche Balligkeit in Zahnlangsrichtun besitzt und beim Abbilden auf das Gesenk überträgt.

Claims (8)

1. P-tentanspruche: Verfahren zur Herstellung von Zahnrädern und/oder anderen verzahnten Teilen mit ballig ausgeführten Zahnflanken, bei dem ein Gesenk durch abtragende Verfahren maßgenau nach einem Meisterrad mit in Zahnhöhenrichtung ballig ausgebildeten Zähnen hergestellt wird und die Kegelzahnräder und/oder anderen verzahnten Teile in dem Gesenk geschmiedet und/oder gepreßt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Meisterrad auch in Zahnlängsrichtung ballig ausgeführt wird, wobei die Schrumpfung der Kegel zahnräder beim Abkühlen nach dem Schmieden berücksichtigt wird, daß die Zahnflanken des Gesenkes nach dem in beiden Richtungen ballig geformten Meisterrad abtragend geformt werden und daß die Zahnköpfe des Gesenkes als ir: Querschnitt glatte Rundungen mit tangentialem Einlauf in die Zahnflanken gefertigt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Rundungen rit tangentialem Einlauf der Zahnköpfe des Gesenkes durch eine entsprechende Formgebung der Zahngründe des saeisterrades hergestellt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glatten Rundungen mit tangentialem Einlauf der Zahnköpfe des Gesenkes durch Formen nach einem Meisterrad mit tiefer als bis auf die Sollabmessungen ausgehöhlten Zahngründen und nachträgliche Bearbeitung der Zahnköpfe des Gesenkes hergestellt werden.
4. 4. Gesenk zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zahngründe des Zahnrades bildenden Zahnköpfe des Gesenks im Querschnitt als Klothoidenabschnitte ausgebildet sind, wobei die Klothoiden mit den beiden senkrecht verlaufen- den, am stärksten gekrümmten Stellen spiegelbildlich zusamrengesetzt sind.
5. 5. Gesenk zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seine Zahnflanken (7) in Zahnlängsrichtung eine von einer beliebig gekrümmten Kurve gebildete ballige Form besitzen.
6. 6. Gesenk zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnflanken in Zahnlängsrichtung von mehreren geraden, stumpfwinklig zueinander stehenden Flächen (9, 10, 11) gebildet sind.
7. 7. Gesenk nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung eine gerad- bzw. schrägverzahnte Kegelradverzahnung ist.
8. 8. Gesenk nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ekennzeichnet, daß die Verzahnung eine Profilverschiebung aufweist, die sich von der einen zur anderen Stirnseite stetiq und monoton ändert.