專利名稱：成型地制造齒輪的方法和可按該方法制造的齒輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造單構(gòu)件一體式的且由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的齒輪的方法，所述齒輪包括具有外齒(Laufverzahnung:運(yùn)行齒)以及一個(gè)同心鉆孔的基體,其中，所述同心的鉆孔設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓，以便所述齒輪由此能夠抗扭地布置在軸上。本發(fā)明還涉及一種用所述方法可制造或所制造的齒輪。
背景技術(shù)：
在上述構(gòu)造方式中，齒輪制造的成本通常很高。相關(guān)內(nèi)容例如參見(jiàn)專利文獻(xiàn)DE60314056T2(參見(jiàn)其圖5Β)。通常用分割制造法、尤其是切割加工制造法或切削加工制造法(例如銑削和/或刮削)來(lái)形成或者構(gòu)造這些齒輪的外齒。然而，也可用不同的成型制造法、即不用切削加工成型法來(lái)形成所述外齒，專利文獻(xiàn)DE 10065737Α1就很有代表性地對(duì)這種方法予以了說(shuō)明。只要這些齒輪的外齒是非圓形的并且遵循所設(shè)定的公差，就只能用分割制造法、尤其是切削制造法、例如通過(guò)借助拉刀進(jìn)行拉削來(lái)形成所述外齒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，說(shuō)明一種用于制造開(kāi)頭所述構(gòu)造方式的齒輪的有效且經(jīng)濟(jì)的方案。該技術(shù)問(wèn)題按本發(fā)明通過(guò)一種用于制造單構(gòu)件一體式的、由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的齒輪的方法和兩種特別設(shè)計(jì)的并且最佳地可通過(guò)按本發(fā)明方法制造的齒輪解決。根據(jù)本發(fā)明的方法用于制造單構(gòu)件一體式的且由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的齒輪，所述齒輪包括具有外齒(也可稱作運(yùn)行齒)以及與所述外齒同心布置或者沿軸向居中布置的鉆孔的基體，其中，所述同心的鉆孔設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓(后面會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明)，以便所述齒輪由此能夠在形成軸-輪彀的形狀配合連接的條件下抗扭地布置在軸上。所述同心的鉆孔可理解為直線形鉆孔，其縱軸線(也相當(dāng)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線)與外齒圓周的中心軸一致。在此，所述鉆孔優(yōu)選為通孔，其在所述齒輪的兩個(gè)相對(duì)置的端面之間延伸。所述內(nèi)輪廓優(yōu)選在所述同心鉆孔的軸向縱延伸上構(gòu)造為具有恒定的橫截面。這樣的齒輪尤其設(shè)置用于汽車(chē)傳動(dòng)裝置中。根據(jù)本發(fā)明的用于制造這種齒輪的方法至少包括以下方法步驟:-制備環(huán)形的、優(yōu)選環(huán)柱形的、尤其是圓環(huán)柱形的并且由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的(或者由實(shí)心金屬物質(zhì)構(gòu)成的)坯件；并且-成型所述坯件，其中，外齒和所述同心鉆孔的內(nèi)輪廓基本上均構(gòu)造為具有(能夠安裝的)最終的幾何形狀。實(shí)心金屬材料的特點(diǎn)在于連續(xù)的、致密、緊湊且完整的組織結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，粉末冶金所制造的材料不是實(shí)心金屬材料。板材也由于其定義特征而并不是符合本發(fā)明定義的實(shí)心金屬材料。因此，所述根據(jù)本發(fā)明的方法不僅為外齒的形成或者構(gòu)造，也為同心鉆孔內(nèi)輪廓的形成或者構(gòu)造規(guī)定一種成型的造型方式。而不設(shè)置切削加工的造型方式。可仍然設(shè)置對(duì)外齒和/或內(nèi)輪廓的切削加工、例如最后的淬火后精加工(其中，尤其是僅切削零點(diǎn)幾毫米至零點(diǎn)零幾毫米)，因此，用“基本上”這種表述方式來(lái)表示。根據(jù)本發(fā)明的方法能夠有利地在不進(jìn)行成本很大的切削以及沒(méi)有由此帶來(lái)的材料損耗的情況下實(shí)現(xiàn)。此外，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法還能大大縮短制造時(shí)間(生產(chǎn)時(shí)間)，使得例如能夠用較少的機(jī)械設(shè)備在較短的時(shí)間內(nèi)成本低廉地制造出相對(duì)較多的齒輪。而且，由于由所述成型所產(chǎn)生的連續(xù)纖維走向，所制造的齒輪具有很高的強(qiáng)度和穩(wěn)固性?？稍跁r(shí)間上錯(cuò)開(kāi)、尤其是在直接連續(xù)的制造步驟中制造所述同心鉆孔的內(nèi)輪廓和外齒。然而特別優(yōu)選規(guī)定:在成型時(shí)，外齒和同心鉆孔的不同于圓形的內(nèi)輪廓基本上并非相繼地，而是基本上同時(shí)地、即幾乎在一個(gè)制造步驟中形成或構(gòu)造。尤其規(guī)定:外齒和同心鉆孔的內(nèi)輪廓的這種同時(shí)的形成或構(gòu)造在壓力機(jī)的一個(gè)做功沖程內(nèi)實(shí)現(xiàn)，使得在正常情況下一個(gè)單向作用的成型壓力機(jī)(或類(lèi)似設(shè)備)就足夠?qū)崿F(xiàn)成型。可通過(guò)增量成型方法(后面會(huì)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述(用于構(gòu)造外齒以及同心鉆孔內(nèi)輪廓的)成型以及尤其是同時(shí)進(jìn)行的成型。所述方法尤其涉及一種增量體積成型方法。體積成型方法從根本上不同于板材成型方法，其中，在實(shí)心坯件的體積成型中能夠達(dá)到很高的變形程度(尤其是較大的橫截面變化)。增量體積成型方法的特點(diǎn)基本在于，只能逐漸地、即逐步或者連續(xù)地在單個(gè)屬于成型區(qū)域的工件部位上成型所述坯件或者工件。用于體積成型的增量成型方法的優(yōu)點(diǎn)在于:模具的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，并且相對(duì)于體積成型的其它成型方法而言明顯需要更小的力。優(yōu)選通過(guò)擺動(dòng)輾壓或者擺動(dòng)成型來(lái)實(shí)現(xiàn)所述(增量)成型，其中，使用相應(yīng)的設(shè)備和模具。擺動(dòng)模具通常由上模具部分與下模具部分構(gòu)成，所述兩個(gè)模具部分相互之間進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，后面會(huì)予以詳細(xì)說(shuō)明。為便于說(shuō)明，也可補(bǔ)充性地參考相同申請(qǐng)人的專利文獻(xiàn)DE102005024908A1。為了構(gòu)造所述外齒，其中一個(gè)模具部分，優(yōu)選上模具部分并且尤其是下模具部分可設(shè)計(jì)為具有凹模，所述凹模具有相應(yīng)的陰性內(nèi)齒輪廓。在此，所述凹模優(yōu)選是冷卻的凹模。為了構(gòu)造所述同心鉆孔的內(nèi)輪廓，其中一個(gè)模具部分，優(yōu)選上模具部分并且尤其是下模具部分可設(shè)計(jì)為具有凸?；蛐妮S，所述凸?；蛐妮S具有相應(yīng)的陰性外輪廓。所述下模具部分特別優(yōu)選地包括用于構(gòu)造外齒的區(qū)段和用于構(gòu)造同心鉆孔內(nèi)輪廓的區(qū)段。在成型時(shí)，通常將容納在所述下模具部分中的坯件(工件)壓向所述上模具部分(或反之)。所述上模具部分會(huì)相對(duì)于擺動(dòng)軸線以特定角度(例如0°到2°之間)進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，由此在所述上模具部分與工件之間始終只有較小的接觸面。因此，成型力始終只部分地并且集中地作用在所述工件特定的局部表面上，由此能夠產(chǎn)生良好的材料流變特性并且能夠?qū)崿F(xiàn)較大的變形。然而，也能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)鍛造實(shí)現(xiàn)所述(增量)成型，其中，通過(guò)兩個(gè)旋轉(zhuǎn)且可相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)的模具來(lái)實(shí)現(xiàn)與擺動(dòng)成型相同的效果，其中，所述模具的旋轉(zhuǎn)軸線布置為相互呈特定的角度。所述旋轉(zhuǎn)鍛造也將在后面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。成型時(shí)的成型溫度可以是室溫(冷成型)或者是更高的約為200°C (微熱成型)或者大于20(TC、然而最大不超過(guò)850°C (半熱成型)的溫度。優(yōu)選這樣來(lái)選擇所述溫度，使得所述工件上的金屬材料不會(huì)起皮。
所述環(huán)形的、優(yōu)選為環(huán)柱形并且尤其是圓環(huán)柱形的坯件由適于鍛造的實(shí)心金屬材料構(gòu)成，其中，所述材料最好是鋼材?？衫缤ㄟ^(guò)對(duì)凸臺(tái)的鍛造并且尤其通過(guò)水平鍛造來(lái)制造所述坯件。所述凸臺(tái)可通過(guò)定尺寸切斷棒狀材料而產(chǎn)生。所述水平鍛造可包括多個(gè)在不同的鍛造模具中或者在鍛造連續(xù)組合模具中隨著工件的傳送而進(jìn)行的子步驟，以便由凸臺(tái)制成坯件?？赡艿淖硬襟E例如可以是鐓鍛、預(yù)成型、仿型(或甚至是成品成型)以及打孔(用于制造通孔)，其中，可在同一個(gè)鍛造機(jī)上執(zhí)行所有這些子步驟。所述鍛造機(jī)優(yōu)選是水平鍛壓機(jī)、并且尤其是水平快鍛機(jī)，其例如能夠以最大為180沖程每分鐘進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。所述坯件從鍛具或鍛模中的脫模是通過(guò)工件的脫落而實(shí)現(xiàn)的，其中，例如借助壓緊螺栓把所述坯件壓出鍛模，然后坯件由于重力而向下落到輸送裝置上或者進(jìn)入收集槽(或類(lèi)似裝置)中。鍛造溫度優(yōu)選在1000°C至1300°C之間的范圍內(nèi)。尤其是在不經(jīng)過(guò)外齒的齒預(yù)成型以及同心鉆孔(不同于圓形)的內(nèi)輪廓的特殊預(yù)成型的情況下制造所述坯件，并提供該坯件以供后續(xù)的成型。這種坯件也可稱為沒(méi)有預(yù)成型或未經(jīng)過(guò)預(yù)成型；也就是說(shuō)，所述坯件開(kāi)始并沒(méi)有外齒和/或不同于圓形的同心鉆孔內(nèi)輪廓所特有的構(gòu)型特點(diǎn)。可以規(guī)定:所述環(huán)形的坯件在成型前(用于構(gòu)造外齒和/或同心鉆孔的內(nèi)輪廓)經(jīng)過(guò)熱處理。優(yōu)選考慮到后續(xù)的成型操作而進(jìn)行熱處理，以便為此形成良好的材料特性。然而，也可考慮為了達(dá)到用于后續(xù)切削加工(尤其是鉆孔或鏜孔，后面會(huì)進(jìn)一步予以說(shuō)明)的良好材料特性而進(jìn)行這種熱處理。熱處理可以是所述坯件在鍛造后所進(jìn)行的冷卻和/或所述坯件隨著或者不隨著所進(jìn)行的冷卻而實(shí)現(xiàn)的特殊的退火(例如不完全退火)。可選地，也可以在保護(hù)氣體氛圍中進(jìn)行熱處理。此外優(yōu)選規(guī)定:在成型前(用于構(gòu)造外齒和/或同心鉆孔的內(nèi)輪廓)清潔所述環(huán)形的坯件。所述清潔可能是必需的，以便移除坯件上可能存在的潤(rùn)滑劑殘留和/或起皮層。所述坯件的這種清潔例如可包括濕洗、刷理、磨削等等。所述坯件的這種清潔還可包括用研磨劑來(lái)進(jìn)行噴丸處理或噴砂處理。此外可能有利的是，在成型前(用于構(gòu)造外齒和/或同心鉆孔的內(nèi)輪廓)在環(huán)形坯件上涂覆液態(tài)、膏狀和/或固態(tài)(也包括粉末狀)的潤(rùn)滑劑?？蛇x方案或補(bǔ)充方案是，所述成型模具的作用面也可涂覆潤(rùn)滑劑。尤其規(guī)定:在成型前(用于構(gòu)造所述同心鉆孔的內(nèi)輪廓)通過(guò)切削加工的鉆孔或鏜孔使所述環(huán)形、優(yōu)選為環(huán)柱形并且尤其是圓環(huán)柱形的坯件的內(nèi)側(cè)面呈現(xiàn)正好與外側(cè)面或者外周向面同心的位置和/或形狀(或輪廓)。這非常利于在成型過(guò)程期間形成均勻的物料流，因而有利于之后成品件上的內(nèi)作用面相對(duì)于外作用面的位置的精度。優(yōu)選在熱處理后并且必要時(shí)在清潔還件后進(jìn)行鉆孔或Il孔?？稍诔尚?用于構(gòu)造外齒和/或同心鉆孔的內(nèi)輪廓)后進(jìn)行金屬材料的淬火。所述淬火可以是淬透或表面淬火。必要時(shí)規(guī)定僅在局部淬火?？稍谶@種淬火之后可選擇地接著進(jìn)行淬火后精加工，尤其是切削加工。所述淬火后精加工例如可包括外齒的磨削。根據(jù)本發(fā)明的用于制造齒輪的方法可包括其它在上文和/或下文中并未詳細(xì)說(shuō)明的方法步驟、中間步驟和/或子步驟。本發(fā)明還提供一種通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法可制造或所制造的、單構(gòu)件一體式的且由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的齒輪，所述齒輪尤其用于汽車(chē)傳動(dòng)裝置中，其中，所述齒輪包括具有直形或斜形外周向齒以及同心鉆孔的基體，所述鉆孔設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓，以便所述齒輪由此能夠抗扭地布置在軸上。這種齒輪也可稱作直齒或斜齒的圓柱齒輪。在此規(guī)定，基本通過(guò)成型的造型方式來(lái)制造所述外齒以及所述同心鉆孔的內(nèi)輪廓，如前所述。本發(fā)明還提供一種通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法可制造或所制造的、單構(gòu)件一體式的且由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的齒輪，所述齒輪尤其用于汽車(chē)傳動(dòng)裝置中，其中，所述齒輪包括具有錐形齒以及同心鉆孔的基體，所述鉆孔設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓，以便所述齒輪由此能夠抗扭地布置在軸上。這種齒輪也可稱作錐形齒輪。在此規(guī)定:基本通過(guò)成型的造型方式形成錐形齒和同心鉆孔的內(nèi)輪廓，如前所述。所述錐形齒可以是例如直齒或斜齒。按照本發(fā)明的齒輪尤其通過(guò)使用增量成型方法來(lái)制造，如上所述。在此，基本在橫向于基體的縱軸線或中心軸線的方向上實(shí)現(xiàn)所述工件或坯件尤其在外齒以及同心鉆孔的區(qū)域內(nèi)的主要成型。所述工件或坯件與至少一個(gè)成型模具之間沿所述縱軸線或中心軸線的方向不會(huì)發(fā)生或者僅在很小的范圍內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。因此，由此制造的齒輪尤其是在設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓的同心鉆孔的區(qū)域內(nèi)具有橫向于并且尤其是基本上垂直于基體縱軸線或中心軸線定向或徑向定向的纖維走向。在所述外齒的區(qū)域內(nèi)，由此制造的齒輪尤其具有基本上沿齒方向并且尤其是(對(duì)于圓柱齒輪)沿徑向定向的纖維走向。這種纖維走向非常有利。優(yōu)選規(guī)定:所述同心的鉆孔設(shè)計(jì)為具有花鍵軸形狀(或者說(shuō)內(nèi)花鍵齒)、多邊形形狀或者細(xì)齒(或者說(shuō)內(nèi)插接齒)、尤其是在直形(即非斜形)的漸開(kāi)線齒中優(yōu)選具有短齒(所謂的短齒)。在現(xiàn)有技術(shù)中所述用于構(gòu)造軸-輪彀之間的形狀配合連接的花鍵軸形狀、多邊形形狀以及細(xì)齒以不同的實(shí)施形式已知。


下面借助示意性附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明，然而并非用于限定本發(fā)明。在附圖中所示的和/或后面所闡述的特征可以與具體特征組合無(wú)關(guān)地作為本發(fā)明的普遍特征。圖1以立體圖示出可通過(guò)按本發(fā)明的方法制造的斜齒圓柱齒輪；圖2以立體圖示出可通過(guò)按本發(fā)明的方法制造的錐形齒輪；圖3以立體圖示出用于制造如圖1或圖2所示的齒輪的圓環(huán)柱形的坯件；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的用于制造如圖1或圖2所示的齒輪的方法流程；圖5以立體剖視圖示出用于實(shí)施擺動(dòng)成型過(guò)程的擺動(dòng)成型裝置；圖6A和6B以立體圖示出兩個(gè)對(duì)應(yīng)的可用于如圖5的擺動(dòng)成型裝置中的模具部分；圖7以剖視圖示出用于如圖6的擺動(dòng)成型裝置中的可選模具構(gòu)型；圖8以立體剖視圖示出用于實(shí)施旋轉(zhuǎn)鍛造成型過(guò)程的旋轉(zhuǎn)鍛造成型裝置。
具體實(shí)施例方式圖1示出了一種整體以100表示的齒輪，其中，所述齒輪為所謂的圓柱齒輪，所述齒輪例如可安裝在汽車(chē)傳動(dòng)裝置中。所述齒輪100包括環(huán)柱形的、具有兩個(gè)相對(duì)置的端側(cè)或端面的基體110。所述基體110在其外周向面上設(shè)計(jì)為具有外周向齒120，其中，所述外周向齒為斜齒。此外，所述齒輪100或者基體110還具有同心的通孔130。所述同心即意味著，所述鉆孔130的縱軸線與所述外周向齒120的中心軸線重合，其中，所述共同的軸線L也相對(duì)于齒輪100的旋轉(zhuǎn)軸線。所述同心的鉆孔130的內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)為具有直形(即沿軸向延伸)的短齒形細(xì)齒131，并且由此具有不同于圓形的內(nèi)輪廓。所述齒輪130可借助所述細(xì)齒131抗扭地布置在軸上，其中，所述軸在連接區(qū)域內(nèi)具有與所述細(xì)齒131相對(duì)應(yīng)的齒。圖2示出了一個(gè)整體以200表示的齒輪，其中，所述齒輪為所謂的錐形齒輪，所述錐形齒輪同樣可例如安裝在汽車(chē)傳動(dòng)裝置中。與圖1所示的圓柱齒輪100不同的是，所述錐形齒輪200設(shè)計(jì)為具有錐形齒220。與如圖1所示的圓柱齒輪100相同的是，所述錐形齒輪200具有同心的通孔230，其中，所述同心鉆孔230的內(nèi)輪廓同樣設(shè)計(jì)為具有短齒形細(xì)齒231。用210表示基體。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定:圖1和圖2中所示的齒輪100和200的制造包括成型環(huán)形的坯件300 (參見(jiàn)圖3)，其中，通過(guò)成型的造型方式形成或者說(shuō)構(gòu)造所述外齒120或220和細(xì)齒131或231。為此并不設(shè)置切削成型。尤其規(guī)定:所述外齒120或220以及細(xì)齒131或231基本同時(shí)、即在一個(gè)壓力機(jī)做功沖程內(nèi)形成，這例如可借助擺動(dòng)輾壓或者旋轉(zhuǎn)鍛造來(lái)實(shí)現(xiàn)，后面會(huì)予以進(jìn)一步說(shuō)明。圖3示出了一種圓環(huán)柱形的坯件300，所述坯件例如通過(guò)凸臺(tái)的鍛造制造，如上所述。所述坯件的形狀與管段相似，其中外徑可大于軸向長(zhǎng)度(沿縱軸線L的方向)。所述坯件300包括具有同心的圓形通孔330的基體310，所述圓形通孔330具有圓柱形內(nèi)側(cè)面331。用320表示外周向面。以L來(lái)表示所述中心軸線或者縱軸線或者旋轉(zhuǎn)軸線。以R來(lái)表示垂直于所述縱軸線或者中心軸線L的徑向。在圖1與圖2中也相應(yīng)地給出了附圖標(biāo)記L和R0圖4示意性地示出了用于制造所述齒輪100和200的方法流程，為此詳見(jiàn)與此相關(guān)的上述說(shuō)明內(nèi)容。在第一個(gè)方法步驟10中通過(guò)水平鍛造制造所述坯件300。在方法步驟20中對(duì)所述坯件300進(jìn)行熱處理，接著在方法步驟30中對(duì)所述坯件進(jìn)行清潔。在方法步驟40中，通過(guò)鉆孔或鏜孔將坯件300中的通孔330置于正好與所述外周向面320同心的位置和形狀。然后，使所述坯件300在加工步驟50中經(jīng)過(guò)成型，其中，通過(guò)成型的造型方式不僅制造出外齒120或220，也制造出細(xì)齒131或231。對(duì)于斜形外周向齒，可借助壓緊螺栓或類(lèi)似裝置的旋轉(zhuǎn)式推料運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)起模過(guò)程，即從造型的凹模中壓出。在方法步驟60中進(jìn)行淬火。緊接著所述淬火，可以在方法步驟70中進(jìn)行接下來(lái)的淬火后精加工，其中尤其是指切削加工。所述淬火后精加工例如可包括端面的硬車(chē)削、夕卜周向齒120的磨削或者錐形齒220的硬拉削。借助圖4所述的用于制造齒輪100或200的方法還可包括其它在前文中并未予以詳細(xì)說(shuō)明的方法步驟、中間步驟和/或子步驟。圖5示出了方法步驟50，在所述方法步驟中，所述坯件或工件300會(huì)經(jīng)過(guò)擺動(dòng)成型，以產(chǎn)生圓柱齒輪100。僅示意性地并且未按照實(shí)際比例示出的擺動(dòng)成型裝置400具有上模具支座415以及下模具支座425，所述擺動(dòng)成型裝置安裝在未示出的擺動(dòng)成型壓力機(jī)中，其中，所述模具支座均可補(bǔ)充地設(shè)計(jì)具有冷卻裝置(例如冷卻通道)以及卸料裝置。在所述上模具支座415中布置有鐘擺或鐘形擺動(dòng)裝置417，其帶有模具上部410。在所述下部的模具支座425中布置有模具下部420。圖6示出了模具部分410和420。為了構(gòu)造或者形成工件300上的外周向齒120，所述模具上部410包括具有相應(yīng)的陰性齒輪廓413的凹模412。為了構(gòu)造或者形成工件300上的內(nèi)細(xì)齒131，所述模具下部420包括具有相應(yīng)的陰性齒輪廓423的凸模或心軸422?？v軸線或中心軸線L相對(duì)于圖1、圖2和圖3中所示的縱軸線和中心軸線L。對(duì)于徑向延伸R同理。將所述坯件或者工件300定位在所述模具部分410與420之間，以便增量地?cái)[動(dòng)成型。通過(guò)在所述模具下部420上施加在縱向L上作用的力F，將靠置在所述模具下部420上的坯件300壓靠在所述模具上部410上。同時(shí)，所述鐘形擺動(dòng)裝置417連同模具上部410一起圍繞擺動(dòng)軸線T進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)Ml (例如擺動(dòng)立體角在0°至2°之間)。所述擺動(dòng)軸線T與所述中心軸線或者縱軸線L疊合。由于這種擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在所述模具上部410與工件300之間始終只有較小的接觸面。由此，成型力始終只部分地并且集中地作用于所述工件300特定的局部表面上(部分按壓)，由此能夠產(chǎn)生金屬物料或材料的良好流變特性，并且實(shí)現(xiàn)較大的變形。在此，逐漸地基本在徑向上(即垂直于縱軸線或中心軸線L ;參見(jiàn)圖3中的附圖標(biāo)記R)將所述工件300的物料或者實(shí)心金屬材料壓入模具上部410中的凹模412內(nèi)并且也壓靠在模具下部420中的凸?；蛐妮S422上，在該過(guò)程中基本上同時(shí)地構(gòu)造所述外周向齒120以及內(nèi)細(xì)齒131。因此，在一個(gè)壓力機(jī)做功沖程內(nèi)以10至20個(gè)擺動(dòng)循環(huán)制造出外周向齒120以及內(nèi)細(xì)齒131。所制造的圓柱齒輪100在給定的幾何形狀公差范圍內(nèi)，因此基本上是能夠安裝的。在圖5和圖6中所示的設(shè)備元件和模具元件的布置與構(gòu)型僅為示例性說(shuō)明?？深?lèi)似于上述說(shuō)明進(jìn)行錐形齒輪200的制造。可使用不同于上述方法變型的其它方法變型來(lái)進(jìn)行擺動(dòng)成型。因此，圖7例如就示出了一種特別優(yōu)選的模具構(gòu)型，在所述構(gòu)型中，構(gòu)成所述外周向齒120的模具元件以及構(gòu)成所述內(nèi)細(xì)齒131的模具元件布置在模具下部420中。據(jù)此，所有構(gòu)成齒的模具元件僅布置在一個(gè)模具部件中。用425和426來(lái)標(biāo)注所述下模具支座以及下固定環(huán)。用427來(lái)表示上固定環(huán)。在所示實(shí)施例中，模具下部420設(shè)計(jì)為雙構(gòu)件式，并且包括凹模狀的模具外部420a和凸模狀的模具內(nèi)部420b，所述兩個(gè)部分基本可設(shè)計(jì)為如圖6所示的模具部分。將所有構(gòu)成齒的模具元件布置在不擺動(dòng)的下模具420中，已經(jīng)證明是非常有利的。圖8示出了 一個(gè)可選的方法步驟50，其中，所述坯件或工件300會(huì)經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)鍛造以便制造圓柱齒輪100。僅示意性地并且未按照實(shí)際比例示出的旋轉(zhuǎn)鍛造成型裝置500具有上模具支座515以及下模具支座525，所述旋轉(zhuǎn)鍛造成型裝置安裝在未示出的旋轉(zhuǎn)鍛造成型壓力機(jī)中。作為補(bǔ)充，可設(shè)置冷卻裝置(例如冷卻通道)以及卸料裝置。在所述上模具支座515中布置有模具上部510，所述模具上部510具有構(gòu)造出內(nèi)細(xì)齒131的心軸512。用于構(gòu)造外周向齒120的模具下部520布置在所述下模具支座525中。將所述坯件或工件300定位在模具上部510與模具下部520之間，以便實(shí)現(xiàn)增量旋轉(zhuǎn)鍛造成型。通過(guò)在模具上部510上施加沿軸向作用的力F，將靠置在模具下部520上的坯件300壓靠在所述模具下部520上。同時(shí)，模具上部510和模具下部520進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)M2和M3。由于旋轉(zhuǎn)軸線L2和L3相互之間以固定的角度定向，所以在模具上部510與工件300之間始終只有較小的接觸面。由此達(dá)到與擺動(dòng)成型相同的效果，而無(wú)需進(jìn)行擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)鍛造成型也可采用其它的方法變型。在本發(fā)明的范圍中，圖中所示的和/或前面所述的特征可相互組合以構(gòu)成本發(fā)明其它可能的實(shí)施方式。附圖標(biāo)記清單10方法步驟20方法步驟30方法步驟40方法步驟50方法步驟60方法步驟70方法步驟100圓柱齒輪110 基體120外周向齒130同心鉆孔131 細(xì)齒200錐形齒輪210 基體220 細(xì)齒230同心鉆孔231 細(xì)齒300坯件、工件310 基體320外周向面330同心鉆孔331內(nèi)側(cè)面400擺動(dòng)成型裝置410模具上部411模具體412 凹模413模具內(nèi)齒輪廓415上模具支座417鐘形擺動(dòng)裝置420模具下部421模具體422模具凸模、模具心軸423模具外齒輪廓425下模具支座426下固定環(huán)427上固定環(huán)500旋轉(zhuǎn)鍛造成型裝置
510模具上部512模具凸模、模具心軸515上模具支座520模具下部525下模具支座F擠壓力L縱軸或者旋轉(zhuǎn)軸線L2轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，旋轉(zhuǎn)軸線(模具上部)L3轉(zhuǎn)動(dòng)軸線，旋轉(zhuǎn)軸線(模具下部)Ml擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)M2旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(模具上部)M3旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(模具下部)R徑向(徑向延伸)T擺動(dòng)軸線
權(quán)利要求
1.一種用于制造單構(gòu)件一體式的、由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的齒輪(100;200)的方法，所述齒輪尤其設(shè)置用于汽車(chē)傳動(dòng)裝置中，所述齒輪具有帶外齒(120;220)以及同心鉆孔(130 ；230)的基體(110 ;210)，其中，所述同心鉆孔(130 ；230)設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓，以便所述齒輪(100 ；200)能夠由此抗扭地布置在軸上，所述方法包括以下方法步驟: -制備一個(gè)環(huán)形的且由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的坯件(300);并且 -成型所述坯件(300)，其中，不論是外齒(120 ;220)，還是同心鉆孔(130 ；230)的內(nèi)輪廓，基本上均構(gòu)造為具有最終的幾何形狀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在成型時(shí)基本同時(shí)構(gòu)造所述同心鉆孔(130 ；230)的內(nèi)輪廓和所述外齒(120 ;220)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，使用增量成型方法、優(yōu)選用擺動(dòng)成型或者旋轉(zhuǎn)鍛造來(lái)實(shí)現(xiàn)所述成型。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在室溫下或者在更高的約為200°C并且尤其是最大高達(dá)850°C的溫度下實(shí)現(xiàn)所述成型。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)鍛造并且尤其是通過(guò)水平鍛造來(lái)制造所述坯件(300)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述且尤其是根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在成型前通過(guò)鉆孔和/或鏜孔使所述坯件(300)的內(nèi)側(cè)面(331)形成正好與外側(cè)面(320)同心的位置和/或形狀。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在成型后對(duì)所述材料進(jìn)行淬火，接著可選地進(jìn)行淬火后精加工。
8.一種尤其用于汽車(chē)傳動(dòng)裝置中的齒輪(100)，其中，所述齒輪(100)單構(gòu)件一體式地由實(shí)心金屬材料構(gòu)成并且能夠按照根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法制成，并且具有帶外周向直齒或斜齒(120)以及一個(gè)同心鉆孔(130)的基體(110)，其中，所述同心鉆孔(130)設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓，以便所述齒輪(100)能夠由此抗扭地布置在軸上。
9.一種尤其是用于汽車(chē)傳動(dòng)裝置中的齒輪(200)，其中，所述齒輪(200)單構(gòu)件一體式地由實(shí)心金屬材料構(gòu)成并且能夠按照根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法制成，并且具有帶錐形齒(220)以及一個(gè)同心鉆孔(230)的基體(210)，其中，所述同心鉆孔(230)設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓，以便所述齒輪(200)能夠由此抗扭地布置在軸上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的齒輪(100;200)，其特征在于，所述同心鉆孔(130 ；230)設(shè)計(jì)為具有花鍵軸形狀、多邊形形狀或者細(xì)齒(131 ;231)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造單構(gòu)件一體式的、由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的齒輪(100)的方法，所述齒輪尤其設(shè)置用于汽車(chē)傳動(dòng)裝置中，所述齒輪具有帶外齒(120)以及同心鉆孔(130)的基體(110)，其中，所述同心鉆孔(130)設(shè)計(jì)為具有不同于圓形的內(nèi)輪廓(131)，以便所述齒輪(100)能夠由此抗扭地布置在軸上。所述方法包括以下方法步驟-制備圓形的且由實(shí)心金屬材料構(gòu)成的坯件，并且-成型所述坯件，其中，無(wú)論是外齒(120)還是同心鉆孔(130)的內(nèi)輪廓(131)均基本構(gòu)造為具有最終的幾何形狀。本發(fā)明還涉及一種可用所述方法制造出的齒輪(100)。
文檔編號(hào)B21K1/30GK103143667SQ20121058388
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月10日
發(fā)明者S·魯施 申請(qǐng)人:大眾汽車(chē)有限公司