[发明专利]成型地制造齿轮的方法和可按该方法制造的齿轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造单构件一体式的且由实心金属材料构成的齿轮的方法，所述齿轮包括具有外齿(Laufverzahnung：运行齿)以及一个同心钻孔的基体，其中，所述同心的钻孔设计为具有不同于圆形的内轮廓，以便所述齿轮由此能够抗扭地布置在轴上。本发明还涉及一种用所述方法可制造或所制造的齿轮。

背景技术

在上述构造方式中，齿轮制造的成本通常很高。相关内容例如参见专利文献DE 60314056T2(参见其图5B)。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(例如铣削和/或刮削)来形成或者构造这些齿轮的外齿。然而，也可用不同的成型制造法、即不用切削加工成型法来形成所述外齿，专利文献DE 10065737A1就很有代表性地对这种方法予以了说明。只要这些齿轮的外齿是非圆形的并且遵循所设定的公差，就只能用分割制造法、尤其是切削制造法、例如通过借助拉刀进行拉削来形成所述外齿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，说明一种用于制造开头所述构造方式的齿轮的有效且经济的方案。

该技术问题按本发明通过一种用于制造单构件一体式的、由实心金属材料构成的齿轮的方法和两种特别设计的并且最佳地可通过按本发明方法制造的齿轮解决。

根据本发明的方法用于制造单构件一体式的且由实心金属材料构成的齿轮，所述齿轮包括具有外齿(也可称作运行齿)以及与所述外齿同心布置或者沿轴向居中布置的钻孔的基体，其中，所述同心的钻孔设计为具有不同于圆形的内轮廓(后面会进一步进行说明)，以便所述齿轮由此能够在形成轴-轮彀的形状配合连接的条件下抗扭地布置在轴上。所述同心的钻孔可理解为直线形钻孔，其纵轴线(也相当于转动轴线)与外齿圆周的中心轴一致。在此，所述钻孔优选为通孔，其在所述齿轮的两个相对置的端面之间延伸。所述内轮廓优选在所述同心钻孔的轴向纵延伸上构造为具有恒定的横截面。这样的齿轮尤其设置用于汽车传动装置中。

根据本发明的用于制造这种齿轮的方法至少包括以下方法步骤：

-制备环形的、优选环柱形的、尤其是圆环柱形的并且由实心金属材料构成的(或者由实心金属物质构成的)坯件；并且

-成型所述坯件，其中，外齿和所述同心钻孔的内轮廓基本上均构造为具有(能够安装的)最终的几何形状。

实心金属材料的特点在于连续的、致密、紧凑且完整的组织结构。根据本发明，粉末冶金所制造的材料不是实心金属材料。板材也由于其定义特征而并不是符合本发明定义的实心金属材料。

因此，所述根据本发明的方法不仅为外齿的形成或者构造，也为同心钻孔内轮廓的形成或者构造规定一种成型的造型方式。而不设置切削加工的造型方式。可仍然设置对外齿和/或内轮廓的切削加工、例如最后的淬火后精加工(其中，尤其是仅切削零点几毫米至零点零几毫米)，因此，用“基本上”这种表述方式来表示。根据本发明的方法能够有利地在不进行成本很大的切削以及没有由此带来的材料损耗的情况下实现。此外，通过根据本发明的方法还能大大缩短制造时间(生产时间)，使得例如能够用较少的机械设备在较短的时间内成本低廉地制造出相对较多的齿轮。而且，由于由所述成型所产生的连续纤维走向，所制造的齿轮具有很高的强度和稳固性。

可在时间上错开、尤其是在直接连续的制造步骤中制造所述同心钻孔的内轮廓和外齿。然而特别优选规定：在成型时，外齿和同心钻孔的不同于圆形的内轮廓基本上并非相继地，而是基本上同时地、即几乎在一个制造步骤中形成或构造。尤其规定：外齿和同心钻孔的内轮廓的这种同时的形成或构造在压力机的一个做功冲程内实现，使得在正常情况下一个单向作用的成型压力机(或类似设备)就足够实现成型。

可通过增量成型方法(后面会进行详细说明)来实现所述(用于构造外齿以及同心钻孔内轮廓的)成型以及尤其是同时进行的成型。所述方法尤其涉及一种增量体积成型方法。体积成型方法从根本上不同于板材成型方法，其中，在实心坯件的体积成型中能够达到很高的变形程度(尤其是较大的横截面变化)。增量体积成型方法的特点基本在于，只能逐渐地、即逐步或者连续地在单个属于成型区域的工件部位上成型所述坯件或者工件。用于体积成型的增量成型方法的优点在于：模具的结构比较简单，并且相对于体积成型的其它成型方法而言明显需要更小的力。

优选通过摆动辗压或者摆动成型来实现所述(增量)成型，其中，使用相应的设备和模具。摆动模具通常由上模具部分与下模具部分构成，所述两个模具部分相互之间进行摆动运动，后面会予以详细说明。为便于说明，也可补充性地参考相同申请人的专利文献DE 102005024908A1。