DE2439690A1

DE2439690A1 - Verfahren zum herstellen von zahnraedern, zahnsegmenten oder dergleichen aus metallblech sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2439690A1
Application number: DE2439690A
Authority: DE
Inventors: Emil Siegwart
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-08-19
Filing date: 1974-08-19
Publication date: 1976-03-04
Also published as: FR2282303A1; AT339699B; CH600960A5; NL7509644A; SE7508722L; GB1496179A; ATA638575A; FR2282303B3

Description

DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN PATENTANWÄLTE O-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

Emil Siegwart, Sulzbach-Neuweiler

Verfahren zum Herstellen von Zahnrädern, Zahnsegmenten oder dergleichen aus Metallblech sowie Vorrichtung zur

Durchführung des Verfahrens

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Zahnrädern, Zahnsegmenten oder dergleichen aus Metallblech sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Herstellung von Zahnrädern, Zahnsegmenten oder dergleichen aus Metallblech erfolgt bisher durch Fräsen oder Stanzen. .

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Während die Herstellung von Zahnrädern aus Metallblech durch Fräsen aufgrund der hierfür notwendigen Spezialmaschinen sehr aufwendig und deshalb teuer ist, erfordert die Herstellung von Zahnrädern aus Metallblech durch Stanzen spezielle Stanzwerkzeuge, deren Anfertigung nur dann wirtschaftlich ist, wenn derartige Zahnräder in großen Stückzahlen hergestellt werden können. Auch läßt sich ein Werkzeugsatz stets nur für die Herstellung einer bestimmten Zahnradgröße verwenden, so daß zur Herstellung von Zahnrädern unterschiedlicher Größe zwangsläufig entsprechende unterschiedliche Werkzeugsätze zur Verfügung stehen müssen.

Nun ist es auch bekannt, anstelle von Metallblech für die Herstellung derartiger Zahnräder Kunststoff zu verwenden. Derartige Kunststoffzahnräder lassen sich aber ebenfalls nur in großen Stückzahlen wirtschaftlich herstellen. Darüber hinaus sind sie nicht brandfest und eignen sich deshalb nur für bestimmte Einsatzgebiete. So können sie beispielsweise für Betätigungsorgane von Rauchabzugsklappen wegen ihrer Brennbarkeit keine Anwendung finden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, das eine möglichst einfache und billige Herstellung von Zahnrädern, Zahnsegmenten oder dergleichen aus Metallblech mit geringem technischen Aufwand ermöglicht.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Metallblechzuschnitt angetrieben und in seinem Randbereichmittels eines synchron zum Metallblechzuschnitt angetriebenen Formungszahnrades in Zahnform gedrängt wird.

Durch die erfindungsgemäße Verfahrensweise wird ein Metallblechzuschnitt in seinem Randbereich durch das Einwirken des Formungszahnrades derart gequetscht, daß sich eine vollkommene,

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dem Formungszahnrad entsprechende Zahnform ausbildet. Das bei diesem Quetschvorgang verdrängte Material des Blechzuschnittes füllt dabei die Lücken des Formungszahnrades vollkommen aus, so daß durch eine entsprechende Formgebung des Formungszahnrades jede gewünschte Zahnform im Randbereich des Metallblechzuschnittes spanlos herstellbar 1st.

Im Gegensatz zu durch Fräsen hergestellten Zahnrädern aus Metallblech, deren Zahnbreite stets der Stärke des verwendeten Metallbleches entspricht, können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Zahnräder hergestellt werden, deren Zahnbreite größer ist als die Stärke des Metallblechzuschnittes. Dies ist deshalb möglich, weil das durch das Formungszahnrad verdrängte Material im Randbereich des Metallblechzuschnittes bei entsprechender Ausbildung des Formungszahnrades auch quer zur Blechebene verdrängt bzw. gequetscht werden kann.

Um ein Verformen des innerhalb bzw. außerhalb des zu verformenden Randbereiches liegenden Bereiches des Metallblechzuschnittes zu vermeiden, ist es zweckmäßig, den Metallbrechzuschnitt während des spanlosen Verformungsvorganges zwischen zwei Druckplatten festzuhalten bzw.. einzuspannen.

Auf die erfindungsgemäße Weise hergestellte Zahnräder aus Metallblech sind, verglichen mit auf bekannte Weise hergestellten Metallblech-Zahnrädern, bei hoher Maßgenauigkeit sehr billig.

Grundsätzlich lassen sich nach dem erfindüngsgemäßen Verfahren Metallbleche jeder Art verarbeiten. Als besonders geeignet hat sich allerdings Aluminiumblech in einer Stärke unter 10 mm erwiesen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ferner, eine technisch einfach aufgebaute und leicht zu bedienende Vorrichtung zur

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Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zu schaffen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die den Metallblechzuschnitt zwischen sich aufnehmenden Druckplatten über eine Antriebswelle mit einem Antrieb in Verbindung stehen, der über ein Getriebe das Formungszahnrad synchron antreibt, wobei das Formungszahnrad auf den Metallblechzuschnitt zu- bzw. von diesem wegbewegbar gelagert ist.

Durch die erfindungsgemäßen Merkmale ist eine Vorrichtung geschaffen, die aus relativ wenigen bewegten Teilen besteht und deshalb eine geringe Störanfälligkeit besitzt. Sie ist darüber hinaus einfach aufgebaut und deshalb ohne große Anlernzelten auch von angelernten Arbeltskräften leicht zu handhaben.

Bei einer besonders einfach aufgebauten und zuverlässig arbeitenden Vorrichtung umfaßt das Getriebe ein auf der Antriebswelle für den Metallblechzuschnitt drehfest angeordnetes Antriebszahnrad, welches über Zwischenräder das Formungszahnrad antreibt. Die Zwischenräder sind dabei auf einer Schwinge angeordnet, welche an ihrem einen Ende an dem freien Ende eines auf der Antriebswelle frei drehbar gelagerten Hebels angelenkt ist. Das erste, mit dem Antriebszahnrad in Eingriff stehende Zwischenrad ist mit seiner Achse in der Anlenkungsachse der Schwinge mit dem Hebel gelagert. Das mit dem ersten Zwischenrad kämmende zweite Zwischenrad ist mit einem auf der Welle für das Formungszahnrad drehfest angeordneten Antriebsritzel in Eingriff. Darüber hinaus trägt die Schwinge im Bereich ihres dem Hebel abgewandten Endes die Lagerung für das Formungszahnrad sowie einen gelenkig befestigten Einspannarm.

Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht bezüglich des Teilkreises und der Zähnezahl das Antriebszahnrad dem aus dem Metallblechzuschnitt

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herzustellenden Zahnrad und das Formungszahnrad' dem auf seiner Welle drehfest angeordneten Antriebsritzel sowie dem ersten Zwischenrad. Dadurch wird auf einfache Weise erreicht, daß die Umfangsgeschwindigkeit des FormungsZahnrades genau der Umfangsgeschwindigkeit des Antriebszahnrades und somit des aus dem Metallblechzuschnitt herzustellenden Zahnrades ist. Selbstverständlich sind auch andere Übersetzungsverhältnisse für die Ausbildung des Getriebes denkbar. Die oben angegebenen Übersetzungsverhältnisse haben sich jedoch aufgrund ihrer Einfachheit in der Praxis am besten bewährt.

Wird nun die Antriebswelle für den Metallblechzuschnitt derart ausgebildet, daß sie in ein Backenfutter einer Drehbank eingespannt werden kann, und wird der Einspannarm zum Festklemmen auf dem Support der Drehbank eingerichtet, so ist eine Vorrichtung geschaffen, durch die jede Drehbank mit wenigen Griffen zur Herstellung von Zahnrädern aus Metallblechzuschnitten umgerüstet werden kann.

Zur Erzielung einer genau vorgegebenen Zahnform, insbesondere hinsichtlich der Zahnbreite, und zur Vermeidung von Nacharbeiten ist es vorteilhaft, das Formungszahnrad zwischen zwei Flankenscheiben anzuordnen. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Außendurchmesser der Flankenscheiben größer zu bemessen als den Kopfkreisdurchmesser des Formungszahnrades.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch in einer sogenannten Explosionsdarstellung die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in ausgerücktem Zustand, d.h. vor Beginn des Verformungsvorganges,

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Fig. 2 zeigt in einer der Pig. 1 entsprechenden Darstellung die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens in eingerücktem Zustand, d.h. während des Verformungsvorganges,

Flg. 5 zeigt in einer perspektivischen Darstellung eine Gesamtansicht der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, und

Fig. 4 zeigt in vergrößertem Maßstab teilweise abgebrochen einen Randbereich eines auf die erfindungsgemäße Weise hergestellten Zahnrades.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt eine Antriebswelle 1, die mit ihrem Ende 2 beispielsweise in ein Backenfutter einer Drehbank (nicht dargestellt) eingespannt werden kann. Auf der Antriebswelle 1 wird ein im vorliegenden Ausführungsbeispiel scheibenförmiger Metallblechzuschnitt j5 drehfest befestigt. Diese drehfeste Befestigung des Metallblechzuschnittes 3 kann beispielsweise, wie in Fig. J5 dargestellt, durch zwei Druckplatten 4 und 5 erfolgen, die den Metallblechzuschnitt 3 kraftschlüssig zwischen sich aufnehmen. Der Metallblechzuschnitt j5 kann darüber hinaus beispielsweise mit einer quadratischen Bohrung (nicht dargestellt) versehen sein, die auf einen entsprechend geformten Ansatz (nicht dargestellt) auf der Antriebswelle 1 aufgesetzt werden kann.

Außer dem Metallblechzuschnitt 3 ist auf der Antriebswelle 1 noch ein Antriebszahnrad 6 drehfest angeordnet, welches mit einem ersten Zwischenrad 7 kämmt. Dieses Zwischenrad 7 ist im Bereich eines freien Endes eines Hebels 8 gelagert, der mit seinem anderen Ende auf der Antriebswelle 1 frei drehbar angeordnet ist. Im Bereich der Lagerung des ersten Zwischenrades 7 ist an das freie Ende des Hebels 8 mit ihrem einen Ende eine Schwinge 9 angelenkt, die ein mit dem ersten

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Zwischenrad kämmendes zweites Zwischenrad 10 trägt, welches wiederum mit einem ebenfalls auf der Schwinge 9 gelagerten Antriebsritzel 11 in Eingriff steht. Dieses Antriebsritzel 11 sitzt drehfest auf einer Welle 12, welche ein zwischen zwei Plankenscheiben 13 und 14 angeordnetes Formungszahnrad 15 trägt.

An das dem Hebel 8 abgewandte Ende der Schwinge 9 ist ein Einspannarm 16 angelenkt, der im'vorliegenden Beispiel einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist.

Wird nun die Antriebswelle 1, beispielsweise durch das eingangs genannte Backenfutter einer Drehbank, in Drehung versetzt, so dreht sich sowohl der Metallblechzuschnitt 3 als auch das Antriebszahnrad 6. Das Antriebszahnrad 6 kämmt jedoch über das erste Zwischenrad 7 und das zweite Zwischenrad 10 mit dem Antriebsritzel 11 der Welle 12, so daß das Formungszahnrad 15 ebenfalls in Drehung versetzt wird.

Wird nun, wie in Fig. 2 dargestellt ist, der Einspannarm 16 in Richtung des Pfeiles 17, also auf den Metallblechzuschnitt zu bewegt, so gerät das Formungszahnrad 15 in Eingriff mit dem Randbereich des Metallblechzuschnittes 3· Sobald dann über den Einspannarm ΐβ auf das Formungszahnrad 15 in Richtung des Pfeiles 17 eine Kraft ausgeübt wird, beginnt das Formungszahnrad 15 im Verlaufe seiner Drehbewegung das Material des Randbereiches des Metallblechzuschnittes 3 zu verdrängen. Entsprechend der Zustellung des Formungszahnrades 15 gegenüber dem Metallblechzuschnitt 3 wird das Material des Randbereiches des Metallblechzuschnittes in eine der Zahnform des Fonnungszahnrades entsprechende Zahnform gedrängt oder gequetscht. Bei diesem Verdrängungs- oder Quetschungsvorgang wird das Material des Randbereiches des Metallblechzuschnittes 3 auch quer zur Metallblechebene ausweichen, bis es an den Flankenscheiben 13 und 14 zur Anlage gelangt. Da die Flankenscheiben

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IJ) und l4 zusammen mit dem Formungszahnrad 15 eine Einheit bilden, werden die Plankenscheiben im Verlaufe des Verformungsvorganges vollkommen ebene Zahnseitenflächen bilden, so daß eine Nachbearbeitung des Zahnrades überflüssig wird.

Wird nur eine der Plankenscheiben derart angeordnet, daß sie mit einer Seitenfläche des Metallblechzuschnittes 2 fluchtet und die andere Plankenscheibe im Abstand von der anderen Seitenfläche des Metallblechzuschnittes angeordnet, so ergibt sich für das hergestellte Zahnrad die in Fig. 4 dargestellte Zahnform. Durch das bündige Abschließen einer Flankenscheibe Wird nämlich das Material des Randbereiches des Metallblechzuschnittes beim Verdrängungs- oder Quetschvorgang lediglich nach einer Seite ausweichen können, so daß sich eine etwa tellerförmige Ausbildung des Zahnrades im Randbereich und somit eine gegenüber der Blechstärke vergrößerte Zahnbreite ergibt.

Aus Fig. 4 1st auch zu ersehen, daß der Verdrängungs- oder Quetschvorgang bewirkt, daß sich das Material des Randbereiches des Metallblechzuschnittes 3 in die gewünschte Zahnform sozusagen "hineinfaltet".

Die im Vorangegangenen erwähnte Zustellbewegung des Einspannarmes 16 in Richtung des Pfeiles 17 und somit das Inelngriffbringen des PormungsZahnrades 15 mit dem Metallblechzuschnitt ist deshalb möglich, weil die die Drehbewegung der Antriebswelle 1 auf das Formungszahnrad 15 übertragenden Getriebeglieder in Form der Zwischenräder 7 und 10 und des Antriebsritzels 11 auf dem Hebel 8 bzw. auf der Schwinge 9 gelagert sind. Im Falle der Zustellbewegung wird nämlich die Schwinge 9 den Hebel 8 in Richtung des Pfeiles l8 bewegen, ohne daß dadurch die einzelnen Zahnräder außer Eingriff gelangen.

Bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel der erfIndungsgeraäßen Vorrichtung entspricht das Antriebszahnrad

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bezüglich seines Teilkreisdurchmessers und seiner Zähnezahl dem aus dem Metallblechzuschnitt 3 zu bildenden Zahnrad. Darüber hinaus entspricht bezüglich des Teilkreisdurchmessers und der Zähnezahl das Formungszahnrad 15 dem Antriebsritzel und dem ersten Zwischenrad 7. Die Abmessungen des zweiten Zwischenrades 10 sind nicht von Bedeutung, da dieses Zwischenrad 10 lediglich der Drehrichtungsumkehr dient und keinen Einfluß auf das Übersetzungsverhältnis hat.

Durch die geschilderte Ausbildung wird erreicht, daß das- Formungszahnrad 15 stets dieselbe Umfangsgeschwindigkeit aufweist wie das Antriebszahnrad 6 und somit das aus dem Metallblechzuschnitt 3 herzustellende Zahnrad.

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Claims

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Patentansprüche

(ΐ·) Verfahren zum Herstellen von Zahnrädern, Zahnsegmenten oder dergleichen aus Metallblech, dadurch gekennzeichnet , daß ein Metallblechzuschnitt angetrieben und in seinem Randbereich mittels eines synchron zum Metallblechzuschnitt angetriebenen PormungsZahnrades in Zahnform gedrängt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Metallblechzuschnitt zwischen zwei Druckplatten gehalten wird.
j5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die den Metallblechzuschnitt (j5) zwischen sich aufnehmenden Druckplatten (4, 5) über eine Antriebswelle (l) mit einem Antrieb in Verbindung stehen, der über ein Getriebe (6, 7> 10, 11) das Pormungszahnrad (15) synchron antreibt, wobei das Formungszahnrad (15) auf den Metallblechzuschnitt (j5) zu- bzw. von diesem wegbewegbar gelagert ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Getriebe ein auf der Antriebswelle (l) für den Metallblechzuschnitt (3) drehfest angeordnetes Antriebszahnrad (6) umfaßt, welches über Zwischenräder (7* 10, H) das Pormungszahnrad antreibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Zwischenräder (7, 10, 11) auf einer Schwinge (9) angeordnet sind, welche an ihrem einen Ende an dem freien Ende eines auf der Antriebswelle (l) frei drehbar gelagerten Hebels (8) angelenkt ist.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet ,, daß das erste, mit dem Antriebszahnrad (6) in Eingriff stehende Zwischenrad (7) mit seiner-Achse in der Anlenkungsachse der Schwinge (9) mit dem Hebel (8) gelagert ist. .
7. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß das mit dem ersten Zwischenrad (7) kämmende zweite Zwischenrad (10) ein Ritzel ist, welches mit einem auf der Welle (12) für das Formungszahnrad (15) drehfest angeordneten Antriebsritzel (11) kämmt.
8. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 bis 7* dadurch gekennzeichnet , daß bezüglich des Teilkreises und der Zähnezahl das Antriebszahnrad (6) dem aus dem Metallblechzuschnitt (3) herzustellenden Zahnrad und das Formungszahnrad (15) dem auf seiner Welle (12) drehfest angeordneten Antriebsritzel (11) sowie dem ersten Zwischenrad (7) entspricht.
9. Vorrichtung nach Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwinge (9) im Bereich ihres dem Hebel (8) abgewandten Endes die Lagerung für das Formungszahnrad (15) trägt und gelenkig mit einem Einspannarm (l6) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet , daß das Formungszahnrad (15) zwischen zwei Flankenscheiben (13* .I²O angeordnet ist.
11. Vorrichtung nach' Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser der Flankenscheiben (13, 14) größer ist als der Kopfkreisdurchmesser des Formungszahnrades (15)·

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12. Vorrichtung nach Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand der einander zugewandten Seitenflächen der Plankenscheiben (15, 14) größer ist als die Stärke des Metallblechzuschnittes O).
13. Vorrichtung nach Ansprüchen 4 und 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebswelle (1) für den Metallblechzuschnitt (3) zur Aufnahme durch ein Backenfutter einer Drehbank eingerichtet und der Einspannarm (16) zum Pestklemmen auf dem Support der Drehbank ausgebildet ist.

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