DE4212650C2 - Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung mit Anschlag auf einer Welle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung mit Anschlag auf einer Welle. Auf einer derartigen Welle kann mit Hilfe von schraubenförmigen Keilen ein anzutreibender Gegenstand so angeordnet werden, daß ein Drehmoment übertragen, ein Axialdruck erzeugt und der Gegenstand in Stellung gebracht wird, wobei dieser Gegenstand davor bewahrt wird, von der Welle loszukommen.

Wie dies in der japanischen Gebrauchsmusteranmeldung (OPI) Nr. 53727/1980 (der Ausdruck "OPI" bedeutet ungeprüfte, veröffentlichte Anmeldung) offenbart ist, ist an der Abtriebswelle eines Anlassers eine Schraubenkeil-Verzahnung mit einem Anschlag ausgebildet. Die Abtriebswelle des Anlassers ist mit der Hülse des äußeren Kupplungsteiles der Überholkupplung so keil-verzahnt, daß die Hülse davor bewahrt wird, axial nach außen abzurutschen, und durch den Anschlag an ihrem Ort festgehalten wird.

Ein Beispiel für das übliche Verfahren zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung mit einem Anschlag auf einer drehbaren Welle dieser Art wird nun im Zusammenhang mit Fig. 4 beschrieben. Eine Stahlstange oder dergleichen wird durch einen Kaltschmiedevorgang zu einer zu bearbeitenden Welle 1 bearbeitet (die im folgenden als "Wellenmaterial" bezeichnet werden wird), die einen Abschnitt 1a mit einem größeren Durchmesser hat, einen Abschnitt 1b mit einem kleineren Durchmesser und einen Anschlag-Abschnitt 2, wie dies in Fig. 4A dargestellt ist. Im Anschlag-Abschnitt 2 sind in gleichen Winkelabständen in Umfangsrichtung mehrere Anschlagnuten 2a (drei Nuten im Fall von Fig. 4) ausgebildet. Als nächstes werden in dem Abschnitt 1a mit dem größeren Durchmesser schraubenförmige Nuten 3a in einer Zahl, die zweimal so groß ist wie die Zahl der Anschlagnuten 2a (sechs schraubenförmige Nuten im Fall von Fig. 4) so hergestellt, daß die Hälfte der schraubenförmigen Nuten (drei schraubenförmige Nuten im Falle von Fig. 4) jeweils mit den Anschlagnuten 2a in Verbindung stehen. Im einzelnen wird der Abschnitt 1a mit dem größeren Durchmesser des Wellenmaterials 1 zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen mit schraubenförmigen Zähnen in gleichen Winkelabständen in Umfangsrichtung eingeklemmt. In diesem Zustand wird das Paar von Rollwerkzeugen in derselben Richtung so angetrieben, daß das Wellenmaterial 1 unter Druck rotiert. Dies führt dazu, daß eine drehbare Welle 4 hergestellt wird, die eine Schraubenkeilverzahnung 3 mit schraubenförmigen Nuten 3a einer Zahl hergestellt wird, die zweimal so groß ist wie die Anschlag-Nuten (sechs schraubenförmige Nuten 3a im Fall von Fig. 4). Jede zweite schraubenförmige Nut 3a, d. h. die Hälfte der schraubenförmigen Nuten, stehen mit den Anschlag-Nuten 2a in Verbindung und die übrigen schraubenförmigen Nuten erstrecken sich bis zum Anschlagabschnitt 2.

Im Falle eines Anlassers hat die Hülse des äußeren Kupplungsteils der Überholkupplung schraubenförmige Zähne an ihrer inneren, zylindrischen Umfangswand und zwar in derselben Anzahl der Anschlag-Nuten und sie sind jeweils verschiebbar mit den Anschlagnuten 2a in Eingriff. Die schraubenförmigen Zähne der Hülse des äußeren Kupplungsteils sind mit den Anschlagnuten 2a der drehbaren Welle im Eingriff und sie bewegen sich dann an den Anschlagnuten 2a so vorbei, daß sie sich von den letzteren lösen. In diesem Zustand wird das äußere Kupplungsteil um den Betrag einer Steigung der schraubenförmigen Nuten 3a verdreht und von den jeweiligen, schraubenförmigen Nuten 3a ergriffen und dann soweit zurückgezogen, bis das äußere Ende der schraubenförmigen Zähne gegen den Anschlagabschnitt 2 anschlägt. Auf diese Weise wird das äußere Kupplungsteil davor bewahrt, axial nach außen von der Welle abzugleiten; es wird an Ort und Stelle festgehalten.

Ein weiteres Beispiel des üblichen Verfahrens zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung mit einem Anschlag auf einer drehbaren Welle wird nun im Zusammenhang mit Fig. 5 beschrieben.

Als erstes wird eine Stahlstange oder dergleichen durch einen Kaltschmiedevorgang zu einem zu bearbeitenden Wellenmaterial 5 umgeformt, die gemäß Fig. 5A einen Abschnitt 5a mit größerem Durchmesser und einen Abschnitt 5b mit kleinerem Durchmesser hat. Wie dies in Fig. 5B dargestellt ist, wird danach eine ringförmige Nut 5c an einer Seite des Abschnittes 5a mit dem größeren Durchmesser durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt, so daß ein Anschlag-Vorsprung 6 entsteht. Der Abschnitt 5a mit dem größeren Durchmesser mit dem Anschlag-Vorsprung 6 wird zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen eingeklemmt, die mehrere schraubenförmige Zähne haben. In diesem Zustand wird das Paar von Rollwerkzeugen in derselben Richtung so angetrieben, daß das Wellenmaterial 5 unter Druck gedreht wird. Wie dies in Fig. 5C dargestellt ist, führt dies dazu, daß schraubenförmige Keile 7 mit mehreren schraubenförmigen Nuten 7a (sechs schraubenförmige Nuten im Fall von Fig. 5) in gleichen Winkelabständen auf dem Abschnitt 5a mit dem größeren Durchmesser entstehen. Wie dies in Fig. 5D dargestellt ist, werden danach Verbindungsnuten 8a in den Anschlag-Vorsprung 6 so eingeschnitten, daß sie mit jeder zweiten schraubenförmigen Nut 7a in Verbindung stehen. Die verbleibenden Abschnitte des Anschlagvorsprunges 6 bilden Anschlag-Abschnitte 8. Auf diese Weise ist eine drehbare Welle 9 hergestellt worden, die schraubenförmige Keile 7 und die Anschlagabschnitte 8 aufweist.

Das oben beschriebene, übliche Verfahren zum Herstellen einer schraubenförmigen Keilverzahnung mit einem Anschlag auf einer drehbaren Welle, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, leidet an der Schwierigkeit, daß es beim Roll-Vorgang schwierig ist, die Zähne der Rollwerkzeuge und die Anschlagnuten 2a des zu bearbeitenden Wellenmaterials 1 relativ zueinander genau auszurichten.

Das in Fig. 5 dargestellte, übliche Verfahren ist auch insofern nachteilig, daß eine relativ große Anzahl von Herstellungsschritten benötigt werden, um die schraubenförmigen Keile 7 und die Anschlag-Abschnitte 8 herzustellen und es ist ziemlich mühsam, die Verbindungsnuten 8a so auszubilden, daß sie mit jeder zweiten, schraubenförmigen Nut 7a in Verbindung stehen.

Bei einem Anlasser mit einem Planeten-Untersetzungsgetriebe, bei dem die Abtriebswelle einen Flansch hat, der als Planetengetriebe-Arm dient, ist das im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebene Verfahren andererseits nicht praktisch. Das heißt, der Flansch der Abtriebswelle behindert den Kaltschmiedevorgang, wie er in Fig. 4B dargestellt ist.

DE-OS 18 04 559 beschreibt eine Walzenmatrize zum kalten Formen von Pfeilzahnrädern. Bei dieser Walzenmatrize wird eine Welle zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen mit schraubenförmigen Zähnen eingeklemmt. In diesem Zustand wird das Paar von Rollwerkzeugen in derselben Richtung so angetrieben, daß die Welle unter Druck rotiert. Dies führt dazu, daß eine drehbare Welle hergestellt wird, die eine Schraubenkeilverzahnung aufweist. Bei dieser Walzenmatrize wird pro Arbeitsgang nur ein Profil auf die Welle aufgebracht. Müssen mehrere Profile auf die Welle aufgebracht werden, so sind hierfür auch mehrere Arbeitsgänge erforderlich, so daß sich die Herstellungskosten und -zeit erheblich erhöht.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubenkeil-Verzahnung mit Anschlag auf einer drehbaren Welle zu schaffen, mit der Positionier- und Ausrichtprobleme bei der Herstellung der Schraubenkeil-Verzahnung vermieden werden und mit der die Schraubenkeil-Verzahnung mit im Vergleich zu üblichen Verfahren weniger Herstellungsschritten hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst, die Unteransprüche zeigen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.

Nach der vorliegenden Erfindung wird der Abschnitt mit dem größeren Durchmesser der Welle zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen eingeklemmt, von denen jedes an seiner äußeren Umfangswand mehrere schraubenförmige Zähne aufweist sowie fortsetzende Zähne, die am Kopf der schraubenförmigen Zähne so angeordnet sind, daß die fortsetzenden Zähne jeden zweiten schraubenförmigen Zahn fortsetzen und die Rollwerkzeuge werden angetrieben, um das Wellenmaterial unter Druck zu rollen und um auf dem Abschnitt mit größerem Durchmesser mehrere schraubenförmige Nuten zu bilden sowie vor den schraubenförmigen Nuten Verbindungsnuten, die mit jeder zweiten schraubenförmigen Nut in Verbindung stehen sowie Anschlagabschnitte, die zwischen den Verbindungsnuten verbleiben. Das bedeutet, daß mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine schraubenförmige Keil-Verzahnung mit einem Anschlag auf einer Welle in einem einzigen Rollvorgang schnell und sauber hergestellt werden kann.

Anhand der Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Paar von erfindungsgemäßen Rollwerkzeugen sowie ein zu bearbeitendes Wellenmaterial darstellt;

Fig. 1B ist eine abgewickelte Darstellung, die die schraubenförmigen Zähne der Rollwerkzeuge gemäß Fig. 1A darstellt;

Fig. 2A und 2B sind Vorderansichten der wesentlichen Abschnitte der drehbaren Welle und zeigen die Aufeinanderfolge der Herstellungsschritte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 3 ist eine Vorderansicht der wesentlichen Abschnitte der drehbaren Welle zur Beschreibung weiterer Herstellungsschritte mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4A und 4B sind Vorderansichten von wesentlichen Abschnitten der drehbaren Welle zur Beschreibung eines üblichen Verfahrens zum Herstellen einer Schraubenkeilverzahnung mit einem Anschlag auf einer drehbaren Welle, wobei die Reihenfolge der Herstellungsschritte dargestellt ist; und

Fig. 5A bis 5D sind Vorderansichten einer drehbaren Welle zur Beschreibung eines weiteren üblichen Verfahrens, wobei die Aufeinanderfolge der Herstellungsschritte dargestellt ist.

Fig. 1A zeigt erfindungsgemäße Rollwerkzeuge, die zur Herstellung einer Schraubenkeil-Verzahnung mit einem Anschlag auf einer drehbaren Welle verwendet werden.

In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 ein erstes Rollenpaar zum Herstellen von schraubenförmigen Keilen. Auf den zylindrischen Wänden der genannten Rollen sind, in Umfangsrichtung gesehen, in gleichen Winkelabschnitten mehrere schraubenförmige Zähne 10a (sechs schraubenförmige Zähne im Falle von Fig. 1) ausgebildet. Ferner bezeichnet die Bezugsziffer 11 in Fig. 1 ein zweites Rollenpaar, zum Ausbilden von Anschlag-Abschnitten und von dazwischenliegenden Verbindungsnuten. Auf den zweiten Rollenpaar sind dabei Verlängerungszähne 11a ausgebildet, die mit jedem zweiten, schraubenförmigen Zahn 10a in Verbindung stehen. Fig. 1B ist eine abgerollte Darstellung, die die schraubenförmigen Zähne 10a des ersten Rollenpaares 10 und die damit verbundenen Zähne 11a des zweiten Rollenpaares 11 darstellt.

Die ersten und zweiten Rollenpaare 10 und 11 sind axial, z. B. mit Schrauben, miteinander verbunden, so daß sie ein gemeinsames Rollwerkzeug 12 bilden. Zum Einsatz gelangt ein Paar von so ausgebildeten Rollwerkzeugen 12. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die ersten und zweiten Rollenpaare 10 und 11 getrennt voneinander ausgebildet. Diese Rollen können aber auch als Einheit ausgebildet sein, z. B. aus einer einzigen, einstückigen Einheit.

Anhand der Fig. 2A und 2B werden nun Herstellungsschritte beschrieben, bei dem ein Paar von so aufgebauten Rollwerkzeugen 12 verwendet wird. Wie dies in Fig. 2A dargestellt wird, wird auf der zu bearbeitenden Welle 13 zunächst ein Abschnitt 13A mit größerem Durchmesser und ein Abschnitt 13b mit kleinerem Durchmesser mit Hilfe eines Kaltschmiedevorganges hergestellt. Wenn es deshalb schwierig ist, diese Abschnitte 13a und 13b mit einem Kaltschmiedevorgang herzustellen, weil ein Flansch an einem Ende vorgesehen ist, dann können diese Abschnitte auch spanabhebend hergestellt werden.

Wie dies in Fig. 1A dargestellt ist, wird der Abschnitt 13a mit größerem Durchmesser der Welle 13 zwischen das Paar von Rollwerkzeugen 12 geklemmt und die Rollwerkzeuge 12 werden in derselben Richtung angetrieben, das heißt in Fig. 1A im Gegenuhrzeigersinn, um die Welle 13 zu rollen. Der Abstand zwischen dem Paar von Rollwerkzeugen 12 wird mit einer Druckkraft vermindert, die auf die Rollwerkzeuge so aufgebracht wird, daß auf der Welle eine schraubenförmige Keilverzahnung mit einem Anschlag hergestellt wird.

Das heißt, daß gemäß Fig. 2B schraubenförmige Keile 14 mit mehreren schraubenförmigen Nuten 14a (sechs schraubenförmige Nuten im Falle von Fig. 2) dazwischen hergestellt werden sowie Verbindungsnuten 15a, die mit jeder zweiten schraubenförmigen Nut 14a in Verbindung stehen und ferner Anschlagabschnitte 15, die zwischen den Verbindungsnuten 15a verbleiben. Auf diese Weise ist die angestrebte drehbare Welle 16, die ihrerseits schraubenförmige Keile 14 und Anschlagabschnitte 15 aufweist, hergestellt worden.

In dem Fall, daß das oben beschriebene Verfahren deshalb nicht anwendbar ist, weil sich an den Ecken, die von den Innenseiten der Anschlagabschnitte 15 und von den Enden der schraubenförmigen Nuten 14a während des Kaltschmiedevorganges Grate gebildet haben, sollte das Schaftmaterial wie folgt bearbeitet werden: Während der Herstellung einer drehbaren Welle 18, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, wird der Abschnitt größeren Durchmessers spanabhebend bearbeitet, um eine ringförmige Nut 17 längs der Innenseite der Anschlagabschnitte 15 zu bilden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wird ein Paar von Rollen verwendet, die schraubenförmige Zähne 10a und damit zusammenhängende Zähne 11a aufweisen; die Erfindung ist jedoch dadurch oder darauf nicht beschränkt. Das heißt, daß auch andere Rollwerkzeuge angewendet werden, die das Wellenmaterial rollen können, um die schraubenförmige Keilverzahnung einschl. eines Anschlages in einem Rollvorgang herstellen zu können. Zum Beispiel kann ein Rollwerkzeug in Form einer Zahnstange verwendet werden, die mehrere, schraubenförmige Zähne sowie damit zusammenhängende Zähne hat, die jeden einzelnen schraubenförmigen Zahn fortsetzen. In diesem Falle wird der Abschnitt des Schaftmaterials mit dem größeren Durchmesser ebenfalls zwischen einem Paar von Rollwerkzeugen so geformt, daß die Rollwerkzeuge angetrieben werden, um die Welle unter Druck zu drehen und auf diese Weise auf ihr eine schraubenförmige Keilverzahnung mit einem Anschlag daran herzustellen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Herstellen einer Schraubenkeil-Verzahnung mit einem Anschlag auf einer Welle (13), mit einem Paar von Rollenwerkzeugen (12), die die Welle (13) zwischen sich einklemmen und unter Druck rollen können, wobei auf jedem der Rollwerkzeuge (12) in gleichen Abständen mehrere schraubenförmige Zähne (10a) ausgehend von einem Ende der Rollwerkzeuge (12) in einer vorbestimmten Länge, die kleiner ist als die Gesamtlänge der Rollwerkzeuge (12), ausgebildet sind sowie auf dem verbleibenden Teilstück der Rollwerkzeuge (12) mehrere Verlängerungszähne (11a) derart angeordnet sind, daß jeder Verlängerungszahn (11a) jeden zweiten schraubenförmigen Zahn (10a) verlängert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Rollwerkzeuge (12) aus zwei getrennten Rollenteilen gebildet ist, wobei auf dem ersten Rollenteil (10) die schraubenförmigen Zähne (10a) angeordnet sind, und auf dem zweiten Rollenteil (11) die Verlängerungszähne (11a) ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollwerkzeuge (12) jeweils als einstückige Einheit ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rollwerkzeug (12) die Form einer Zahnstange hat.