用于制造烧结齿轮的方法和烧结齿轮技术领域
本发明涉及一种用于制造烧结齿轮的方法，所述烧结齿轮具有齿轮体，所述齿轮
体沿轴向方向由第一轴向端面和第二轴向端面限定，所述烧结齿轮还具有至少一个用于至
少一个缠绕式传动机构的轨道，所述轨道设置在径向周面上，所述周面在第一轴向端面和
第二轴向端面之间延伸，其中，齿轮体由烧结材料按粉末冶金的方法制造，所述方法包括将
粉末压制成坯料的步骤和烧结坯料的步骤，在压制期间在第二轴向端面上或中构成用于设
置密封元件的密封面。本发明还涉及一种按照所述方法制造的烧结齿轮。
背景技术
为了驱动机动车中的辅助设备。通常使用曲轴齿轮。如果所述曲轴齿轮应装备多
于一个用于缠绕式传动的轨道，则粉末冶金方法由于能够较为简单地制造复杂的几何结构
而是适宜的。但是，如果在曲轴齿轮中应发生从带有液体润滑剂的湿区域到没有润滑剂的
干区域的过渡，则在使用烧结曲轴齿轮时会出现问题。曲轴齿轮此时必须至少在密封面的
区域内设计成油密封的，但考虑到烧结材料的多孔性这是有问题的。曲轴齿轮特别是在密
封面的区域内必须构造成无扭曲的，由此不会通过密封面带出润滑剂。
在现有技术中，无扭曲性通常通过明显降低表面粗糙度来实现。例如可以通过切
入式磨削/横磨(Einstechschleifen)一次完成对整个相关表面的打磨。另一种已知的方法
是滚光/精整。但这种方法较为复杂或者对于难以接近的区域无法实施。
发明内容
因此本发明的目的是，提供一种简单的用于制造无扭曲的烧结齿轮的方法和一种
烧结齿轮，所述齿轮特别是能够作为曲轴齿轮在曲轴传动中使用。
本发明的目的在前面所述的方法中这样来实现，即，在烧结之后至少在密封面的
区域内对齿轮体进行氧化处理，以便使密封面无扭曲地(drallfrei)构成。
通过对密封面进行氧化处理，烧结材料在这个区域中至少部分地氧化成氧化物。
由此存在于密封面中的孔隙至少部分地闭合，由此提高了防止油流出的密封性。由此不再
需要降低密封面的表面粗糙度，相反，密封面可以具有在烧结或校准烧结齿轮之后通过所
述方法步骤建立的表面粗糙度(就是说，密封面具有烧结光滑度或校准光滑度)。这也不仅
由于成本原因是有利的，而且由此还实现了安装在密封面区域中的密封元件由于较高的粗
糙度具有更好的配合，由此可以更好地避免在齿轮工作期间密封环发生扭曲或滑动，并且
由此又可以改进密封面的密封性。
为了进一步改进密封元件在密封面上配合，根据所述方法的一个变型方案可以设
定，以根据DIN EN ISO 4287的在0.8μm至25μm之间的平均粗糙度Rz制造密封面。
这里应指出，如果没有另行说明，所有列举的标准是指在本申请的申请日最终有
效的版本。
此外还可以设定，在压制粉末期间，在第一轴向端面上构成多个提高摩擦的元件，
这些元件突出于第一轴向端面，和/或在压制粉末期间，在第二轴向端面上构成多个提高摩
擦的元件，这些元件突出于第二轴向端面。由此可以提高烧结齿轮在其他构件上的防旋转
可靠性，特别是在曲轴上，并且因此提高了烧结齿轮在所述其他构件上的连接的密封性。
这里有利的是，对所述提高摩擦的元件进行至少一次感应硬化或激光硬化。通过
提高硬度可以实现，在与所述其他构件组装时，所述提高摩擦的元件被压入所述构件的表
面，由此在烧结齿轮和所述其他构件的拼合面之间附加地实现了一种形锁合。这又可以提
高烧结齿轮在所述其他构件上的连接的防旋转可靠性和密封性。
为了进一步改进这种效果，这里可以设定，所述提高摩擦的元件构造成条状的并
具有沿径向方向的纵向延伸。
为了使得提高摩擦的元件易于压入或者在压入期间易于排挤材料，根据所述方法
的另一个实施方案可以设定，所述条状的元件构造成具有至少近似三角形的横截面和/或
直接在所述提高摩擦的元件旁边在第一轴向端面和/或第二轴向端面中构成凹部。由此同
样可以改进烧结齿轮的配合并由此改进在所述其他构件上的配合的密封性。
所述烧结齿轮可以制造成至少具有链轮齿部。这里有利的是，烧结齿轮的所述至
少一个轨道通过链轮齿部形成，对所述链轮齿部进行至少一次感应硬化或激光硬化。感应
硬化或激光硬化的优点是，仅在要硬化的区域中将必要的热量引入构件中，如本身已知的
那样。由此可以基本上避免对烧结齿轮氧化的表面区域造成影响，从而在紧接着加热之后
进行淬火时也可以保持烧结齿轮的液体密封性。由此又避免了，用于对烧结齿轮进行淬火
的冷却液体进入其齿轮体，由此可以避免可能出现的对密封面的密封性的破坏。
根据所述方法的另一个实施方案可以设定，齿轮体在至少一个部分区域中设有弹
性体材料，在设置弹性体材料之前对所述至少一个部分区域进行氧化处理。如前面所述，通
过氧化处理，烧结齿轮的孔隙在氧化处理的区域内闭合。由此避免了，来自烧结齿轮淬火的
冷却液体在硬化时进入齿轮体。这里也有利的是，为了硬化，仅在要硬化的区域中加热齿轮
体，如前面所述的那样。通过避免冷却液体进入，实现了弹性体材料在齿轮体上更好的附
着。这又可以直接或间接地改进烧结齿轮与所述其他构件的连接的密封性。间接地，因此可
以在烧结齿轮的(另一个)轨道的齿部上安装弹性体材料，并且通过更好的附着改进缠绕式
传动的运行精度，并由此可以不受影响地构成烧结齿轮/其他构件的连接。
为了进一步改进烧结齿轮在其他构件上的连接的密封性可以设定，在氧化处理之
前，对密封面进行辊轧。通过辊轧即使在没有事后硬化的情况下也可以使密封面具有较高
的硬度。这种较高的硬度对密封元件在密封面上的配合起有利的作用。
附图说明
为了更好地理解本发明借助于下面的附图详细说明本发明。
其中分别以简化的、示意图：
图1示出多轨道烧结齿轮的立体图；
图2示出根据图1的多轨道烧结齿轮的另一个立体图；
图3示出多轨道烧结齿轮的横向剖视图；
图4用横向剖视图示出烧结齿轮在提高摩擦的元件的区域内的一个局部。
具体实施方式
首先应确定的是，在不同地说明的实施形式中，相同部件具有相同附图标记或相
同构件名称，包含在整个说明书中的公开内容能够合理地转用到具有相同附图标记或相同
构件名称的相同部件。在说明书中选用的位置说明，如例如上、下、侧等涉及当前说明以及
示出的附图，并且所述位置说明在位置变化时能合理地转用到新的位置。
在图1和2中示出烧结齿轮1的一个实施方案。
烧结齿轮1根据本发明是指这样的齿轮，所述齿轮按粉末冶金方法，即按烧结法制
造或按包括粉末冶金方法步骤的方法制造。
此外，烧结齿轮1还是指这样的齿轮，所述齿轮用于缠绕式传动，就是说，具有至少
一个用于链传动的齿部和/或具有至少一个用于齿形带传动的齿部，或者所述齿轮是与另
一个齿轮啮合地接合的齿轮，即用于齿轮传动的齿轮。此外，如果烧结齿轮设计成多轨的，
则该烧结齿轮1设计成既可以用于缠绕式传动，也可以用于齿轮传动。
烧结齿轮1具有齿轮体2。齿轮体3沿轴向方向3由第一轴向端面4和与第一轴向端
面沿轴向方向相对置的第二轴向端面5限定。在径向方向6上，齿轮体由周面7限定。周面7在
第一轴向端面4和第二轴向端面5之间延伸。
在周面7上构成具有第一齿部9的第一轨道8、沿轴向方向3设置在第一轨道旁边的
具有第二齿部11的第二轨道10，以及沿轴向方向3设置在第二轨道旁边的具有第三齿部13
的第二轨道12，这些轨道分别用于一个缠绕式传动机构。在具体示出的实施方案中，第一和
第三齿部9、13构造成用于分别嵌接齿形带的齿形带齿部，而第二齿部11构造成用于嵌接链
条的链轮齿部。
相应齿部9、11、13的具体构成和数量根据烧结齿轮1的应用场合确定。烧结齿轮1
因此也可以仅具有一个或两个或具有多于三个所述齿部9、11、13或轨道8、10、12。但烧结齿
轮1优选具有至少一个齿形带齿部和至少一个链轮齿部。
在优选的实施方案中，烧结齿轮1是发动机的所谓曲轴齿轮并用于驱动机动车的
辅助设备，例如水泵或油泵等。多轨的曲轴齿轮在原理上是由现有技术已知的，因此对于曲
轴齿轮的其他细节可以参考相关的现有技术。
烧结齿轮1使用粉末冶金方法制造。由于烧结技术本身是由现有技术已知的，对于
烧结技术的其他细节可以参考相关的现有技术。
为了制造烧结齿轮1，使用金属粉末。这里金属粉末也是指粉末混合物或者也可以
使用由合金组成的粉末颗粒。特别是采用烧结钢粉末或含铁的粉末作为金属粉末，如对于
制造烧结构件已知的粉末。常见的粉末混合物例如是：
-Fe(用按重量0.85％的Mo预合金化)+按重量0.1％至0.3％的C+按重量0.4％至
1.0％的压制助剂以及可能还有结合剂
-Fe+按重量1％至3％的Cu+按重量0.5％至0.9％的C+按重量0.3％至0.8至％的压
制助剂以及可能还有结合剂
-Astaloy CrM(Cr+Mo预合金化的铁粉末)+按重量1％至3％的Cu+0.1％至1％的C+
按重量0.3％至1.0％的压制助剂以及可能还有结合剂。
但所列举的粉末混合物不应理解为穷尽的。
粉末在粉末压机中压制成坯料，并接着进行一步或多步的烧结，特别是在惰性气
体气氛下进行烧结。坯料在粉末压机中至少基本上获得其最终形状，例如在图1中示出的形
状，当然，只要不是以终形或近终形的质量制造烧结齿轮，对于由烧结导致的离散的尺寸变
化要加以考虑。借助于烧结法可以一体地制造烧结齿轮1。
在需要时，为了提高构件精度，在烧结之后对烧结齿轮1进行校准，其方式是，在具
有相应几何形状的校准凹模中在两个冲头之间挤压烧结齿轮1。
此外，在烧结之后和在校准之前或优选在校准之后对烧结齿轮1进行机械的再加
工，例如车削、珩磨、去毛刺等。
烧结齿轮1在第二轴向端面5上或中具有密封面14。所述密封面在压制粉末期间就
已经形成。密封面14用于设置由图3可见的密封元件15，图3示出烧结齿轮1的双轨实施方
案，具有第一轨道8和第二轨道10。利用密封元件15应防止，液体的润滑剂、特别是润滑油经
由烧结齿轮1流出。
密封元件15可以是封口圈(Simmerring)或O形圈，所述密封元件由弹性体材料、特
别是橡胶制成或者有包括弹性体或金属材料的复合材料制成。这里，密封元件15也可以硫
化到密封面14上。
如由图3还可以看出的那样，在烧结齿轮1和曲轴18的端面17之间可以设置至少一
个另外的密封元件16。
在这种情况下要指出的是，烧结齿轮在第二轴向端面5中具有凹口，如图3所示，曲
轴18的端部容纳在该凹口中。
由于烧结齿轮1在烧结之后具有多孔性并且由于其他构件的、特别是曲轴的旋转，
可能会出现这样的情况，即，液体的润滑剂经由密封面14带出，就是说，密封面14不是无扭
曲的(drallfrei)。为了防止出现这种情况，就是说，为了确保密封面14具有无扭曲性，这里
设定，至少在密封面14的区域中对烧结齿轮1的表面进行氧化处理。为此，可以相应地遮盖
烧结齿轮1的未氧化的区域，就是说对这些区域进行保护，防止氧化剂作用。但另一方面，可
以并且优选对整个烧结齿轮1进行表面氧化。
可以用二氧化碳或空气或氧气或水蒸气或上述物质的混合物作为氧化剂实施所
述氧化。
氧化优选在400℃至800℃之间、特别是在550℃至620℃之间的温度下进行。
此外，所述氧化也可以以40kg/h至100kg/h之间的氧化剂转化量进行。由此实现了
在较短的时间内均匀氧化，从而由此一方面实现了缩短方法时间，另一方面实现了在烧结
齿轮1的颗粒表面上较为均匀地构成氧化物。
氧化的时间优选选自60分钟至420分钟的区间，特别是选自90分钟至200分钟的区
间。
至少一种氧化剂占氧化气氛的比例可以在按体积75％至90％之间，特别是在按体
积80％至90％之间，优选在按体积85％至90％之间。按体积100％中的其余成分这里分别由
空气构成。氧化剂的转化量特别是在40kg/h至100kg/h之间，优选在75kg/h至90kg/h之间。
氧化优选一直进行到氧化层的层厚在1μm至5μm之间，特别是在2μm至4.5μm之间。
氧化处理在用于制造烧结齿轮1的方法流程中在烧结之后，或者如果进行校准，在校准之后
进行，或者如果进行机械再加工，则在机械再加工之后进行。由此一方面避免了，校准由于
硬的氧化物不能完整地执行，或者只能以较高的压力执行，或者说，氧化物通过机械再加工
重新被部分地除去，为此，在这种情况下氧化层的层厚必须较大并且由此氧化时间必须明
显延长。
通过氧化处理烧结齿轮1的表面，至少在密封面14的区域内不需要特别平坦地制
造、即以特别小的粗糙度制造。相反，根据所述方法的一个实施方案设定，所述表面至少在
密封面14的区域内以在0.8μm至25μm之间的，特别是在2μm至12μm的按DIN EN ISO 4287和
DIN 4768/1的平均粗糙度Rz制造。
根据所述方法的另一个实施方案设定，在压制粉末期间，在第二轴向端面5上构成
多个提高摩擦的元件15，所述元件突出于第二轴向端面5，如图2中所示的那样。
也可以将这种提高摩擦的元件19设置在第一轴向端面4上(图1)，特别是当其他构
件、例如另一个齿轮或齿形带轮防旋转地通过第一轴向端面4与烧结齿轮1连接时。
烧结齿轮1与其他构件、特别是轴、优选是曲轴18防旋转地连接(图3)。通过提高摩
擦的元件19可以改进这种防旋转的连接。
优选所述提高摩擦的元件19在烧结齿轮1的周向上均匀分布地设置，从而这种提
高摩擦的元件19之间的距离保持相同的尺寸。
在烧结齿轮1的在图1和2中示出的实施方案中，在第一轴向端面4上或第二轴向端
面5上设置或构成六个这种提高摩擦的元件19。但这个数量不应理解为限制性的。也可以设
置或构成多于或少于六个所述提高摩擦的元件19。
此外尽管是优选的，但这些这种提高摩擦的元件19不是都必须具有相同的形状。
原理上这种提高摩擦的元件19可以具有任意适当的构型，例如构造成锥形、棱锥
形等。但在烧结齿轮1的优选实施方案中，所述提高摩擦的元件19构造成条状的，具有沿径
向方向6的纵向延伸20。
此外，所述提高摩擦的元件19的横截面可以任意地构成。但这种(条状的)元件19
优选构造成具有至少近似三角形的横截面(沿纵向延伸20的方向观察)，如在图4中示出的
那样，图4示出烧结齿轮1的另一个实施方案的一个局部。所述提高摩擦的元件19这里可以
具有准确的三角形的横基面(特别是等腰三角形或等边三角形的形状)。但所述提高摩擦的
元件19三角形横截面的顶点可以是倒圆的，如图4中示出的那样。倒圆半径这里可以选自
0.05m至0.3m的范围。
如进一步由图4所示，优选根据所述方法的另一个实施方案，直接在所述提高摩擦
的元件19的旁边在第一轴向端面4中构成凹部21。特别是在所述提高摩擦的元件19的两侧
构成所述凹部(沿周向观察)，如由图4所示的那样。
上面所述的实施方案也可以应用于在第二轴向端面5上可能存在的提高摩擦的元
件。
优选在压制粉末时，即在烧结之前，就已经完成了所述提高摩擦的元件19的形成。
为此，在冲头中构成用于所述提高摩擦的元件19的相应凹部或用于凹部21的相应突起。
如图2所示，为了将烧结齿轮1设置在另一个构件上、特别是曲轴18上(图3)，在第
二轴向端面5上设置突出于该端面的定位元件22。
根据所述方法的另一个优选的实施方案可以设定，对所述提高摩擦的元件19进行
硬化。所述硬化特别是通过感应硬化或激光硬化来实现，所述硬化执行至少一次或多次。
如果烧结齿轮1也具有链轮轨道，就是例如图1中的第二轨道10，对链轮齿部、即图
1中的齿部11同样进行至少一个或多次感应硬化或激光硬化。
优选的是，仅对所述提高摩擦的元件19以及必要时还有链轮齿部进行感应硬化或
激光硬化。
所述感应硬化或激光硬化可以根据与此相关的现有技术来执行。
由此，可以建立所述提高摩擦的元件19的至少为300HV 5的硬度，特别是在300HV
5至650HV 5之间的硬度。
为了对烧结齿轮1进行淬火以便硬化，在对烧结齿轮1进行氧化处理之后执行所述
硬化。由此可以防止淬火剂进入烧结齿轮1的孔隙并干扰后面的加工步骤。
如前面已经说明的那样，烧结齿轮1具有至少一个带有齿形带齿部的轨道。在图1
示出的烧结齿轮1中，这包括具有齿部9的第一轨道8和具有齿部13的第三轨道12。所述至少
一个具有齿形带齿部的轨道可以在齿形带齿部上至少在径向端面上设有由弹性体材料的
涂层23，特别是设有涂橡胶层。但优选为了改善声音效果，第二轨道10的齿部11，就是说链
轮齿部也至少部分地设有这种涂层。
这里为了改进涂层23在齿部9和/或11和/或13上的粘附强度，齿部9或11或13或者
齿部9和/或11和/或13在用弹性体材料涂覆之前同样进行氧化处理。由此防止烧结齿轮1的
通过运行精度由于部分脱落的涂层22导致的微运动(Mikrobewegung)。由此结果是，改进了
烧结齿轮1在另一个构件、特别是曲轴18上的配合的密封性。
优选用弹性体材料对烧结齿轮1的所述至少一个齿部9和/或11和/或13的涂覆在
提高摩擦的元件19和必要时存在的链轮齿部硬化之后进行。
可以采用天然或合成橡胶或者热塑性弹性体作为弹性体材料。
为了用弹性体材料涂覆烧结齿轮1，优选执行以下方法步骤：
-至少在要涂覆的区域内例如利用有机溶剂，如全氯乙烯对烧结齿轮1进行清洗；
-特别是通过用喷射剂、特别是用喷射颗粒进行喷射来活化烧结齿轮1要涂覆的表
面；
-向烧结齿轮1的要涂覆的表面上施加增附剂；这里增附剂可以符合这种涂层23的
现有技术；
-向烧结齿轮1的要涂覆的表面上施加弹性体材料。
此外，可以不仅给烧结齿轮23的所述至少一个齿部9和/或11和/或13设置由弹性
体材料组成的涂层23，而且也可以给所述密封面14或烧结齿轮1的另一个密封面、例如在将
烧结齿轮1另外的构件螺纹连接的区域中设置弹性体(密封)材料。烧结齿轮1例如可以通过
螺栓与另外的构件螺纹连接，所述螺栓居中地、就是说在烧结齿轮1的轴线上并且沿轴向方
向3延伸地设置，如对于曲轴齿轮与曲轴18的连接已知的那样。
为了提高在烧结齿轮1的第一轴向端面4上或中的例如用于轴密封环的密封面14
的硬度，同样可以对该密封面进行硬化。但优选仅对该密封面14进行辊轧，所述辊轧特别是
在氧化处理密封面14之前进行。由此可以建立至少90HV 5的密封面14的硬度，特别是在
90HV5至300HV 5之间的硬度。这里密封面中由于氧化处理形成的氧化物起到有助于实现这
种硬度值的作用。
对密封面14的辊轧利用传统的辊轧工具执行。
就是说，利用所述方法制造这样的烧结齿轮1，所述烧结齿轮具有至少一个具有齿
形带齿部的齿形带轨道以及必要时至少一个具有链轮齿部的链轮轨道，齿形带轨道和/或
链轮轨道设有由弹性体材料组成的涂层23并且链轮齿部是经硬化的，另外，用于设置轴密
封件的密封面14具有氧化物颗粒，并且在第一轴向端面4上构成提高摩擦的元件19，所述元
件具有至少300HV 5的硬度。
各实施例示出了烧结齿轮的可能的实施形式，或者描述了制造烧结齿轮的方法的
可能的实施方案，这里要指出的是，各个实施方案相互间也可以进行各种不同的组合。
为了符合规定最后还应指出，为了更好地理解所述烧结齿轮1的结构，烧结齿轮部
分地不是符合比例地和/或放大和/或缩小地示出。
附图标记列表
1 烧结齿轮
2 齿轮体
3 方向
4 端面
5 端面
6 方向
7 周面
8 轨道
9 齿部
10 轨道
11 齿部
12 轨道
13 齿部
14 密封面
15 密封元件
16 密封元件
17 端面
18 曲轴
19 元件
20 纵向延伸
21 凹部
22 定位元件
23 涂层