Aus einem Metallpulver gepreßte und gesinterte Zahnräder weisen aufgrund der Porosität des Sinterwerkstoffes eine vergleichsweise niedrige Dauerbiegefestig- keit im Bereich der Zahnfüße und eine geringe Verschleißfestigkeit im Bereich der Zahnflanken auf. Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bekannt (EP 0 552 272 B1), die gesinterten Pulvermetallrohlinge der Zahnräder im Flanken- und im Fußbereich der Zähne zu verdichten, so daß eine weitgehend porenfreie Oberflächenschicht erhalten wird. Diese porenfreie Oberflächenschicht im Eingriffsbereich des Zahnrades bringt eine erhebliche Steigerung der zulässigen Belastbarkeit von gesinterten Zahnrädern mit sich. Die Verdichtung der Ober- flächenschicht im Eingriffsbereich des Zahnrades erfolgt über ein Drückerwerk- zeug in Form wenigstens eines Zahnrades, das eine in die Verzahnung des

Pulvermetallrohlings eingreifende Außenverzahnung aufweist. Da das angetrie- bene Zahnrad des Drückerwerkzeuges über eine Andrückeinrichtung gegen den Pulvermetallrohling gedrückt wird, werden die Zähne des Pulvermetallrohlings über die Gegenverzahnung des Drückerwerkzeuges im Eingriffsbereich in mehreren Umiäufen verdichtet, bis die Solikontur der Verzahnung des gesinter- ten Zahnrades erreicht ist. Aufgrund der kinematischen Verhältnisse treten bei der Abwälzbewegung zwischen der Verzahnung des Pulvermetallrohlings und der Gegenverzahnung des Drückerwerkzeuges entlang der Eingriffslinie au- ßerhalb des Wälzpunktes Gleitgeschwindigkeiten zwischen den Flanken der miteinander kämmenden Zähne des Pulvermetallrohlings und des Drückerwerk- zeuges auf. Diese mit zunehmendem Abstand vom Wälzpunkt größer werdende Gleitbewegung führt mit dem für die örtliche Verdichtung erforderlichen Preß- druck auf die Flanken des Pulvermetallrohlings insbesondere im Bereich der Zahnköpfe und der Zahnfüße zu einer Flankenbelastung des Pulvermetall- rohlings, die die Gefahr von Anrissen und Materialabplatzungen im oberflächen- nahen Bereich der Zahnflanken bzw. der Zahnfüße des Pulvermetallrohlings mit sich bringt. So) che Oberftächenbeeinträchtigungen sind jedoch mit einer erhebli- chen Verminderung der Belastbarkeit des gesinterten und im Eingriffsbereich an der Oberfläche verdichteten Zahnrades verbunden. Zur Vermeidung der schädli- chen Auswirkungen der Gleitbewegungen zweier Flanken von miteinander kämmenden Zähnen ist es zwar bekannt, ein Schmiermittel zur Verminderung der Gleitreibung einzusetzen, doch verbietet sich der Einsatz von Schmier- mitteln bei der Verdichtung gesinterter Pulvermetallrohlinge, weil durch das in die Poren eindringende Schmiermittel die Materialverdichtung beeinträchtigt bzw. verhindert wird.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln so zu verbessern, daß die Zähne des Pulvermetallrohlings im Eingriffsbereich ausreichend verdichtet werden können, ohne eine Beeinträchtigung der verdichteten Oberfläche insbesondere im Bereich der Zahnköpfe bzw. der Zahnfüße befürchten zu müssen.

Die Erfindung lost die gestellte Aufgabe dadurch, daß die als Innenverzahnung ausgebildete Gegenverzahnung des den Pulvermetallrohling umschließenden, ringförmigen Drückerwerkzeuges mit Hilfe einer am Außenumfang des Drücker- werkzeuges abrollenden Andrückrolle in die Verzahnung des Pulvermetall- rohlings gedrückt wird.

Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß bei einer Innenverzah- nung die beim Zahneingriff auftretenden Gleitgeschwindigkeiten zwischen den Zahnflanken des Pulvermetallrohlings und des Drückerwerkzeuges deutlich geringer ausfallen als beim Zahneingriff zwischen zwei Stirnrädern. Dies bedeu- tet, daß beim Einsatz eines ringförmigen Drückerwerkzeuges mit einer Innen- verzahnung als Gegenverzahnung für den Pulvermetallrohling die Belastung der Zähne des Pulvermetallrohlings trotz der notwendigen Verdichtung im Eingriffs- bereich auf ein Maß beschränkt werden kann, das Anrisse und Materialabplat- zungen im Bereich der Zahnköpfe bzw. der Zahnfüße ausschließt. Die für das Verdichten erforderliche Preßkraft wird durch eine Andrückrolle aufgebracht, die am Außenumfang des Drückerwerkzeuges abroilt, so daß die Verdichtung im Eingriffsbereich wieder in mehreren Umläufen erfolgen kann, wenn die Ver- dichtung in einem Umlauf nicht ausreicht.

Wird für die Innenverzahnung des Drückerwerkzeuges eine größere Zähnezahl als die Zähnezahl der Verzahnung des Pulvermetallrohlings gewählt, so wird die Innenverzahnung des Drückerwerkzeuges während des kontinuierlichen Andrük- kens an die Verzahnung des Pulvermetallrohlings auf dessen Verzahnung abgewälzt, wobei die damit verbundene Gleitbewegung zwischen den aufein- ander abwälzenden Flanken umso kleiner wird, je geringer die Differenz der Zähnezahl des Drückerwerkzeuges und des Pulvermetallrohlings ist. Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich demnach in diesem Zusammenhang dann, wenn bei gleicher Zähnezahl der Innenverzahnung des Drückerwerkzeuges und der Verzahnung des Pulvermetallrohlings das den Pulvermetallrohling mit Spiel umschließende Drückerwerkzeug ohne Relativdrehung zwischen Drückerwerk- zeug und Pulvermetallrohling in Umfangsrichtung fortlaufend an den Pulver-

metallrohling angedrückt wird. Ein solches Verdichtungsverfahren setzt al- lerdings ein fehlerfreies Drückerwerkzeug voraus, weil ein Fehler im Bereich eines Zahnes des Drückerwerkzeuges ohne Ausgieichsmöglichkeit durch den Eingriff anderer Zähne vollständig auf einem Zahn des Pulvermetallrohlings abgebildet wird.

Gleiche Zähnezahl des Drückerwerkzeuges und des Pulvermetallrohlings erlauben trotz der Innenverzahnung die gleichzeitige Verdichtung der Ver- zahnung des Pulvermetallrohlings an zwei oder mehreren über den Umfang verteilten Stellen, weil das Drückerwerkzeug unter einer elastischen Verformung an zwei oder mehreren Stellen an den Pulvermetallrohling angedrückt werden kann. Zwischen dem Drückerwerkzeug und dem Pulvermetallrohling braucht ja lediglich ein geringfügiges, das Aufschieben des Drückerwerkzeuges auf den Pulvermetallrohling ermöglichendes Ausgangsspiel vorgesehen zu werden, das sich mit der fortschreitenden Verdichtung der Zahnoberflächen des Pulver- metallrohlings entsprechend vergrößert.

Die mögliche Verdichtung der Zähne des Pulvermetallrohlings im Bereich des vorgesehenen Aufmaßes hängt von der jeweiligen Materialverfestigung ab, die sich bei einer Kaltverformung des Pulvermetallrohlings während eines dem Verdichten vorausgehenden Kalibriervorganges bzw. während des Verdichtens der Zahnoberflächen selbst im Bereich des Aufmaßes ergibt. Um auch bei schwierigeren Verdichtungsbedingungen eine ausreichende Oberflächenver- dichtung erhalten zu können, kann der Pulvermetallrohling vor dem Verdichten bzw. zwischen zwei Verdichtungsvorgängen einer Wärmebehandlung unter- worfen werden, um den Verformungswiderstand für das nachfolgende Ver- dichten entsprechend zu verringern.

Wie bereits eingangs erwähnt wurde, könnten die schädlichen Auswirkungen der Gleitbewegung zweier Flanken von miteinander kämmenden Zähnen durch den Einsatz eines Schmiermittels verringert werden. Damit die Vorteile der durch den Einsatz eines Schmiermittels errnöglichten geringeren Gleitreibung

beim Verdichten der Zahnoberftächen im Eingriffsbereich ausgenützt werden können, ohne die Verdichtung der Zahnoberflächen des Pulvermetallrohlings durch in die Poren eindringendes Schmiermittel zu beeinträchtigen, kann der Pulvermetallrohling nach einer Vorverdichtung unter Einsatz eines Schmier- mittels fertigverdichtet werden. Die Vorverdichtung muß dabei in einem Ausmaß erfolgen, die ein weitgehendes Schließen der Oberflächenporen zur Folge hat, so daß während des Schmiermitteleinsatzes ein für das weitere Verdichten schädliches Eindringen des Schmiermittels in Oberflächenporen ausgeschlos- sen werden kann.

Zur Durchführung des Verfahrens kann von einer Vorrichtung ausgegangen werden, die mit einer Aufnahmewelle für den Pulvermetallrohling, mit einem mit einer Gegenverzahnung in die Verzahnung des Pulvermetallrohlings eingreifen- den Drückerwerkzeug und mit einer Andrückeinrichtung für das Drückerwerk- zeug an den Pulvermetallrohling versehen ist. Bei einer solchen Vorrichtung wird das aus einem den Pulvermetallrohling umschließenden Innenzahnkranz bestehende Drückerwerkzeug zwischen dem Pulvermetallrohling und einer zum Pulvermetallrohling achsparallelen Andrückrolle der Andrückeinrichtung geführt. Der Innenkranz des Drückerwerkzeuges wirkt ais Druckübertragungskörper zwischen der Andrückrolle und dem Pulvermetallrohling, so daß das Drücker- werkzeug lediglich im Eingriffsbereich belastet wird, was sich vorteilhaft auf die Standzeit des Drückerwerkzeuges auswirkt.

Wie bereits ausgeführt wurde, ergeben sich besonders vorteilhafte Belastungs- verhältnisse, wenn der Innenzahnkranz des Drückerwerkzeuges und die Ver- zahnung des Pulvermetallrohlings gleiche Zähnezahl aufweisen, wobei das Drückerwerkzeug den Pulvermetallrohling mit Spiel umschließt, um das Ein- setzen des Pulvermetallrohlings in das Drückerwerkzeug bzw. das Aufschieben des Drückerwerkzeuges auf den Pulvermetallrohling zu erleichtern. Weist bei einer solchen Ausführungsform die Andrückeinrichtung wenigstens zwei vor- zugsweise rotationssymmetrisch zur Aufnahmewelle des Pulvermetallrohlings angeordnete Andrückrollen auf, so können während eines Umlaufes wenigstens

zwei Verdichtungsschritte vorgenommen werden, allerdings nur dann, wenn der Innenzahnkranz des Drückerwerkzeuges eine entsprechende elastische Ver- formung über die Andrückrollen zutäßt. Die rotationssymmetrische Anordnung der Andrückrollen vermeidet die Abtragung eines Teiles des Verdichtungs- druckes über die Lagerung der Aufnahmewelle.

Anhand der Zeichnung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Herstellen eines Zahnrades aus einem gepreßten und gesinterten Pulvermetallrohling in einer schemati- schen Seitenansicht, Fig. 2 eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls in einer schematischen Seiten- ansicht und Fig. 3 ein gemäß der Fig. 2 hergestelltes, im Eingriffsbereich an der Zahnober- fläche verdichtetes Zahnrad vor der Entnahme aus dem Drückerwerk- zeug.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 wird der zu bearbeitende Pulvermetallrohling 1 auf einer Aufnahmewelle 2 aufgespannt, bevor das Drückerwerkzeug 3 mit Hilfe einer Andrückrolle 4 über eine Andrückeinrichtung 5, beispielsweise über einen mit einem vorgegebenen Druck beaufschlagbaren Hydraulikzylinder 6, an den Pulvermetallrohling 1 angedrückt wird. Im Gegen- satz zu bekannten Vorrichtungen dieser Art besteht das Drückerwerkzeug 3 aus einem Innenzahnkranz 7 der eine Gegenverzahnung 8 für die Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 bildet. Die Andrückrolle 4 des Drückerwerkzeuges 5 rollt auf dem Außenumfang 10 des Innenzahnkranzes 7 ab, wobei die Zähne der Gegenverzahnung 8 in die Zahntücken der Verzahnung 9 des Pulvermetall- rohlings 1 gedrückt werden. Da die Zähne des Pulvermetallrohlings 1 mit einem entsprechenden Aufmaß im Flanken-bzw. im Fußbereich gesintert wurden, die Zähne der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 jedoch beispiels- weise dem Sollmaß der Zähne der Verzahnung 9 des fertigen Zahnrades

entsprechen, werden die Zahnflanken bzw. die Zahnfüße im Bereich des Auf- maßes durch die angepreßten Zähne des Drückerwerkzeuges 3 unter einer plastischen Verformung verdichtet. Die Verdichtung erfolgt dabei schrittweise, weil der Pulvermetallrohling 1 über die Aufnahmewelle 2 angetrieben wird, so daß sich der Pulvermetallrohling 1 in der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerk- zeuges 3 abwälzt, das zwischen dem Pulvermetallrohling 1 und der Andrück- rolle 4 geführt wird. Da die Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 mit einer Gegenverzahnung 8 in Form einer Innenverzahnung zusammenwirkt, können die Gleitgeschwindigkeiten zwischen den Flanken und Gegenflanken der miteinander kämmenden Verzahnungen 8,9 im Bereich der Eingriffslinie au- ßerhalb des Wälzpunktes auf ein Maß beschränkt werden, das Anrisse bzw.

Materialabplatzungen im Bereich der verdichteten Zahnoberflächen des Pulver- metallrohlings 1 ausschließt, zumal sich aufgrund der konkaven Flanken der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 im Vergleich zu einer Außenver- zahnung als Gegenverzahnung günstigere Verhältnisse hinsichtlich der Druck- belastung der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 ergeben.

Wie sich aus der Fig. 1 unmittelbar ablesen täßt, hängt die Gleitbewegung zwischen den Zahnflanken der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 und der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 vom Durchmesserverhältnis der Wälzkreise 11,12 des Drückerwerkzeuges 3 und des Pulvermetallrohlings 1 ab. Je geringer die Durchmesserdifferenz wird, umso günstigere Verdich- tungsverhältnisse ergeben sich im Eingriffsbereich der beiden Verzahnungen 8 und 9. Um eine Abwälzbewegung überhaupt ausschließen zu können, kann die Zähnezahl des Drückerwerkzeuges 3 und des Pulvermetallrohlings 1 gleich sein, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. In diesem Fall wird das Drückerwerk- zeug 3 im Bereich einer Andrückrolle 4 lediglich gegen die Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 gedrückt, wobei die Wälzkreise 11,12 im wesentlichen zusammenfallen. Um das Drückerwerkzeug 3 auf den Pulvermetallrohling 1 aufstecken zu können, muß zwischen den Verzahnungen 8 und 9 ein Spiel 13 vorhanden sein, das beim Anstellen einer Andrückrolle 4 an den Innenzahn- kranz 7 überwunden wird. Werden entsprechend der Ausführungsform nach der

Fig. 2 nicht nur eine, sondern zumindest zwei einander gegenüberliegende Andrückrollen 4 eingesetzt, so ist ein Verdichten der Zähne der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 im Bereich der beiden Andrückrollen 4 nur bei einer elastischen Verformung des Drückerwerkzeuges 3 möglich, das quer zum Druckangriff der Andrückrollen 4 mit der Wirkung aufgeweitet wird, daß sich das Spiel zwischen den Verzahnungen 8 und 9 mit zunehmendem Abstand von den Andrückrollen 4 vergrößert. Die Oberflächenverdichtung der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 erfolgt wiederum in mehreren Umiaufen, deren Anzahl jedoch im Vergleich zu einer Verdichtung lediglich im Bereich einer Umfangs- stelle entsprechend verringert werden kann. Da aufgrund der Verdichtung der Zahnflanken bzw. Zahnfüße das Spiel 13 zwischen der Verzahnung 9 des Pulvermetallrohlings 1 und der Gegenverzahnung 8 des Drückerwerkzeuges 3 vergrößert wird, ist eine Entnahme des fertigen Zahnrades aus dem Drücker- werkzeug 3 ohne weiteres möglich.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbei- spiele beschränkt. So könnte die Verdichtung im Bereich der Zahnflanken bzw. der Zahnfüße der Verzahnung 9 des Putvermetattrohtings mit Hilfe von zwei oder mehreren unterschiedlichen Drückerwerkzeugen vorgenommen werden, um über die jeweils besondere Ausgestaltung der Gegenverzahnung der einzelnen Drückerwerkzeuge bestimmte Verdichtungsverhältnisse sicherzustel- len. Außerdem könnte zwischen zwei Verdichtungsschritten der Pulvermetall- rohling einer Zwischenbehandlung beispielsweise durch ein Strahlen, Bürsten oder durch eine Wärmebehandlung ausgesetzt werden, was unter Umständen besonders vorteilhafte Ausgangsverhältnisse für den jeweils nachfolgenden Drückvorgang erlaubt. Nach einer entsprechenden Oberflächenverdichtung kann die weitere Verdichtung auch unter Einsatz eines Schmiermittels erfolgen.