Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen eines Zahnrades

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen eines Zahnrades mit gerade Flankenlinien aufweisenden Zähnen, wobei ein Formung aus einem Sinterpulver gepresst und zu einem Rohling gesintert wird.

Stand der Technik

Pulvermetallurgisch hergestellte Zahnräder für Zahnradgetriebe, aber auch für Kettengetriebe weisen einen vergleichsweise scharfkantigen übergang zwischen den Zahnflanken und den Stirnseiten der Zähne auf, was insbesondere bei Zähnen mit geraden Flankenlinien zu einer überlastung im Kantenbereich führen kann, wenn z. B. die Flankenlinien der miteinander in Eingriff stehenden Zähne nicht parallel verlaufen. Zur Vermeidung solcher überlastungen werden breitenballige Verzahnungen oder Verzahnungen mit Endrücknahmen (WO 00/20780 A1) eingesetzt, doch bedingen sowohl die Breitenballigkeit der Zähne als auch die Endrücknahme der Flankenlinien eine aufwändige Bearbeitung der Zahnflanken.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum pulvermetallurgischen Herstellen eines Zahnrades der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, dass die Gefahr einer überlastung der Zähne im Kantenbereich zwi-

schen den Zahnflanken und den Stirnseiten der Zähne vermieden werden kann, ohne eine breitenballige Verzahnung oder eine Verzahnung mit Endrücknahme vorsehen zu müssen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass der Rohling nach dem Sintern entlang seiner sich zwischen den Zahnflanken und den Stirnseiten der Zähne ergebenden Kanten durch ein Drücken gerundet und verdichtet wird.

Da die Kanten zwischen den Zahnflanken und den Stirnseiten der Zähne durch ein Drücken nach dem Sintern des Rohlings bearbeitet werden, ergibt sich mit der Rundung der Kanten auch eine Verdichtung des Sinterwerkstoffes im Kantenbereich, was sich vorteilhaft auf die Belastbarkeit der Zähne auswirkt. Durch die Verrundung der Kanten zwischen den Zahnflanken und den Stirnseiten der Zähne werden nämlich die geometrischen Voraussetzungen zur Lastaufnahme verbessert und zugleich die Festigkeitseigenschaften des Sinterwerkstoffes durch ein Verdichten erhöht, sodass insgesamt Belastungsbedingungen gewährleistet werden können, die den Einsatz von Zähnen mit einer geraden Flankenlinie ohne Endrücknahme oder einer Breitenballigkeit erlauben.

Für höhere Anforderungen an den Zahneingriff reichen die durch ein Sintern erreichbaren Herstellungstoleranzen nicht aus, sodass die Zahnflanken spanabhebend nachbearbeitet werden müssen. Damit sich trotz dieser Nachbearbeitung durch ein Schleifen oder Honen nicht wieder scharfkantige übergänge ergeben können, kann in einem solchen Fall die Rundung gegenüber den Zahnflanken des Rohlings um ein Maß rückspringend vorgenommen werden, das einem im Flankenbereich vorgesehenen Aufmaß zur nachträglichen spanabhebenden Flankenbearbeitung der Zähne entspricht. Wird demgemäß nach dem Drücken der Rundung der Flankenbereich einer Nachbearbeitung unterworfen und spanabhebend um das Aufmaß abgetragen, so ergibt sich ein schleifender Schnitt zwischen den Zahnflanken und der vorsorglich rückversetzten Rundung, sodass ein scharfkantiger übergang zwischen den bearbei-

teten Zahnflanken und der vor dieser Bearbeitung geprägten Rundung vermieden wird.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 ein herzustellendes Zahnrad ausschnittsweise im Bereich des Zahnkranzes in einer stirnseitigen Ansicht,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie H-Il der Fig. 1 in einem größeren Maßstab,

Fig. 3 das in ein Drückerwerkzeug eingespannte Zahnrad in einem schematischen Axialschnitt und

Fig. 4 einen Zahn des erfindungsgemäß gedrückten Rohlings im Bereich einer Kante zwischen den Zahnflanken und einer Stirnseite der Zähne in einem Schnitt in einem größeren Maßstab.

Weg zur Ausführung der Erfindung

Das herzustellende Zahnrad 1 weist gemäß den Fig. 1 und 2 Zähne 2 mit Flanken 3 auf, die gerade Flankenlinien bilden, wie dies er Fig. 2 entnommen werden kann. Das Zahnrad 1 wird in herkömmlicher Weise pulvermetallurgisch hergestellt, wobei ein Formung aus einem Sinterpulver gepresst und zu einem Rohling gesintert wird. Dieser gesinterte Rohling bildet einen insbesondere im Bereich der Teilung des Werkzeuges für das Pressen des Formlings ausgeprägten scharfkantigen übergang zwischen den Zahnflanken 3 und den Stirnseiten 4 der Zähne 2. Die ursprünglich eckigen Kanten 5 des Rohlings werden daher mit einer Rundung 6 versehen, wie dies in der Fig. 4 veranschaulicht ist. Zu diesem Zweck wird der gesinterte Rohling des Zahnrades 1 zwischen zwei Teilen 7, 8 eines Drückerwerkzeuges 9 eingespannt, das entsprechend seiner Form die Kanten 5 des Rohlings bei einer axialen Beaufschlagung verrundet. Die Kanten 5 werden dabei nicht nur rund gedrückt, sondern erfahren auch eine Verdichtung durch ein Fließen des Sinterwerkstoffes im Drückbereich. In der Fig. 4 ist der verdichtete Kantenbereich 10 durch eine engere Schraffur

- A - angedeutet. Es zeigt sich somit, dass durch die Rundung 6 der vormaligen scharfen Kanten 5 zwischen den Zahnflanken 3 und den Stirnseiten 4 der Zähne 2 nicht nur die geometrischen Eingriffsverhältnisse bei einer Flanken- fehlstellung verbessert, sondern zugleich auch die Bedingungen für die Kantenbelastungen durch die Verdichtung 10 des Sinterwerkstoffes erhöht werden können.

Um für die Ausbildung der Zahnflanken 3 geringe Fertigungstoleranzen gewährleisten zu können, ist bei gesinterten Zahnrädern eine spanabhebende Nachbearbeitung erforderlich, die bei der Formgebung des aus dem Sinterpulver gepressten Formlings zu berücksichtigen ist und ein Aufmaß 11 des gesinterten Rohlings bedingt, wie es der Fig. 4 entnommen werden kann. Durch die Nachbearbeitung werden die Flanken 3 um das Aufmaß 11 abgetragen, bis das durch die strichpunktierte Linie 12 gekennzeichnete Sollmaß erreicht wird. Damit durch das Nachbearbeiten der Flanken 3 des gesinterten Rohlings im Bereich der Rundung 6 nicht wiederum ein scharfkantiger übergang entsteht, wird die Rundung 6 gegenüber den Zahnflanken 3 des Rohlings des Zahnrades 2 rückspringend geprägt, und zwar um ein Rücksprungmaß 13, das der Dicke des Aufmaßes 11 entspricht, sodass nach dem Abarbeiten des Aufmaßes 11 die Rundung 6 ohne störende übergangskante an die genau bearbeiteten Zahnflanken 3 anschließt.