CN103998158B - 用于制造具有短制齿的换档齿轮的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造用于变速器的具有短制齿换档齿轮的制造方法，其中，在第一个变形阶段中在锻模内锻造换档齿轮体(1)，以及在至少另一个变形阶段中短制齿通过在锻模内借助造型工具(23)冷校准完成造型，所述造型工具(23)具有扇形排布的其造型端进入齿间隙内的造型部分，其中，所述造型部分共同在上、下夹板(29、30)之间导引移动并沿径向向内的方向运动为，将材料从齿侧面区排挤到齿根区内。

Description

用于制造具有短制齿的换档齿轮的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于制造具有短制齿的换档齿轮(Gangrad)的方法，其中，在第一个变形阶段中在锻模内锻造换档齿轮体，以及在至少另一个变形阶段中短制齿通过在锻模内借助造型工具冷校准完成造型，造型工具具有扇形排布的其造型端进入齿间隙内的造型部分。

背景技术

按已知的变速器换档齿轮上短制齿的制造方法(DE2040413)规定，单独制造有短制齿的部分齿轮，然后将它与换档齿轮的带有传动齿的部分焊接。在制造部分齿轮的短制齿时，短制齿首先通过在锻模内挤压制成具有平行延伸的齿侧面的齿。在这之后连接多个变形步骤，通过冷校准直至最终制成短制齿准确的齿形。在此过程中涉及在齿顶区内构成齿轮的屋顶形状以及在齿侧面区内构成侧凹，为此采用有扇形地进入短制齿间隙内的造型部分的特殊的倾斜设备。各个造型部分可摆动地支承并通过其向内摆动的端部促使校准齿间隙。

已知的方法由于加工工序繁多造成高的生产成本。通过可摆动的造型部分加工短制齿，当材料变形时导致重叠，因此在以后的工作中会发生工作故障。

发明内容

因此本发明要解决的技术问题是，在前言所述类型的设备和方法中克服已知制造方法的缺点，尤其能制造换档齿轮上的短制齿，其特征在于短制齿精度更高并保证无故障持久使用。若采用这种制造方法，则在锻模构件使用寿命长的同时应能实现高的生产率。

上述技术问题通过前言所述类型的方法按本发明采取下述措施得以解决：所述造型工具的造型部分共同在上、下夹板之间导引并以下述方式沿径向向内的方向运动，亦即为了精确构成短制齿的齿，通过冷校准将材料从齿侧面区排挤到齿根区内。其中通过材料变形形成不仅实际齿形而且齿间隙均具有高形状精度的短制齿。

采用按本发明的方法达到的材料变形，其结果是导致空锻模在齿顶区内完全填满。通过在这里获得的在齿顶区内屋顶形表面的下棱边的锐棱结构，结合齿侧面侧凹，可靠地避免由于换档后传动连接的轴向分离，所谓换档跳跃，造成换档错误。

一项特别有利的设计在于，造型工具的造型部分的进入方向选择为倾斜地朝齿的齿根区的方向，所以在完全填满空锻模后还多余的材料被排挤到与齿根区毗邻的锻模空腔内。

在这里仅通过表面的材料移动，便避免了已知作为冷变形后果的不利的材料重叠。

为了保证准确地加工上述造型部分，按本发明建议，在冷校准期间换档齿轮体通过液压加载弹性地压靠在上夹板上，而造型部分在上、下夹板之间向内朝止挡移动。通过弹性压紧，沿轴向固定这两块夹板。

造型部分的移动运动决定性地影响齿成形的精度。有利的是，借助可垂直操纵的操纵环，通过造型部分和操纵环上互相啮合的圆锥形加压面，使所述造型部分同时和均匀移动，从而使造型部分的造型端始终在恒定的条件下被压入齿间隙内。在这里，在上、下夹板之间紧贴地导引所述造型部分是特别有利的。

一方面就锻模寿命而言和另一方面就制成的短制齿精度而言，方法的一种特别适用的方案在于，短制齿分两个校准步骤成形，其中，短制齿在第一个校准步骤中成形为具有轴向平行的齿侧面的齿，在第二个校准步骤中借助造型工具的造型部分通过齿侧面侧凹和接着的根部修圆完成校准。

在锻模内锻造短制齿作为第一个变形步骤在这两个校准步骤之前进行。此时基本上成功地制成短制齿的屋顶形齿顶区，也就是说，为了提高形状精度和锻模使用寿命，将晚些时候通过随后的校准步骤的变形加工量限制为最小。

短制齿起先轴向平行地锻造的齿侧面，要借助扇形的造型工具通过校准步骤才有利地得到它们的侧凹。

在用于实施按本发明方法的设备中规定，造型工具的造型部分是一个个扁平的滑移部分，它们以与短制齿沿圆周分布一致的角向距离成环形排布在沿锻模轴线方向的轴向平面内。

按本发明另一项建议，滑移部分高精度地滑移可采取下述措施达到：滑移部分在锻模的上、下夹板之间导引移动，并能沿径向向内的方向从起始位置移动到与完成齿造型相应的终端位置。

在这方面有利地规定，换档齿轮体在锻模内放置为，使短制齿的齿顶面朝下。按本发明设备的另一项设计规定，滑移部分的滑移倾斜于锻模轴线大体朝短制齿的齿根区定向。滑移方向恰当的斜度在5°与20°之间，优选地在10°与15°之间，以及特别优选地约12°。在这种情况下，滑移部分不仅沿径向而且也沿轴向运动，直至到达沿径向在内部的止挡位置。

为了获得一种尽可能无振动、基本上不受弯曲力影响的方法过程，按本发明还建议，上、下夹板互相固定连接，以及构成用于接纳滑移部分的导向装置的边界，以及，按另一项设计，下夹板在其径向内侧通过一个朝向换档齿轮体的悬伸部分终止，所述悬伸部分沿径向的外圆周面用作滑移部分在终端位置时的止挡。

悬伸部分提供附加的优点，它的上侧面构成一个支座，用于支承换档齿轮体的环形凸块，因此有益于锻模静力学。

以此方式成功地实现一种锻模结构，采用这种锻模结构可以在考虑各自换档齿轮独特横截面形状的情况下最理想地达到本发明的目的。

包套在滑移部分外部的操纵环特别有利地适用于操纵滑移部分，当操纵环垂直位移时，通过滑移部分和操纵环上互相啮合的圆锥形加压面，可以使滑移部分一直滑移到它们支承在悬伸部分圆周上的终端位置。

附图说明

下面借助附图说明本发明的实施例。其中：

图1表示通过第一校准模剖开示出的轴向剖面；

图2表示通过第二校准模剖开示出的轴向剖面；

图3表示图2的局部放大图；以及

图4表示换档齿轮在短制齿制成后的透视图。

具体实施方式

图1表示用于校准用于变速器的换档齿轮的短制齿的第一校准模结构。

在此变形阶段(在这之后是如图2所示的第二校准步骤)，将在之前的锻模中锻造的换档齿轮体1置入第一校准模内。在这里，改善短制齿已经在锻模(未表示)内成形的齿的形状精度。所述的改善除了径向尺寸高的尺寸精度外，尤其在于使齿15(参见图4)在齿顶22的区域内获得精确的、具有屋顶形锐棱边40的屋顶形状。在每个齿15的两侧的齿侧面从齿顶朝齿根方向互相平行延伸，也就是说，这些齿在按图1的第一校准模内经冷校准的第一变形步骤后，沿其全部长度有恒定的齿宽。

按图1的锻模结构从上到下包括搁置在换档齿轮体1上的压紧装置2，换档齿轮体1再从下方安装在底模的压模3内。顶出机顶杆4以其上端插入换档齿轮体1的中心孔5内，为此它将其端侧的环形边缘6安装在中心孔5的扩展区内。

压紧装置2和压模3分别与圆柱形外壳部分的内部相配。因此压紧装置2在导环7内部导引，而压模3固定在第一模环8的内部，第一模环8再安置在外模环9的内部并借助螺钉12与底板10连接。安装在底板10上的模板11插入内模环8内，压模3安装在此内模环8上。

换档齿轮体1有围绕其中心孔5的轮毂部分13，它向下方向通过一个圆锥形部分14终止。在换档齿轮换档时，圆锥形部分14的外圆锥体用于借助同步环使离合套的旋转速度适应于换档齿轮的旋转速度，将同步环的内圆锥体提升到圆锥形部分14的外圆锥体41上。在图4中清楚表示换档齿轮1上圆锥形部分14的外圆锥体41，此换档齿轮1具有已完成造型的短制齿15。

在轮毂部分13的圆锥形部分14上，沿径向向外的方向通过定距槽16连接制齿体17，在其外圆周上成形如图4所示的短制齿15。沿径向进一步向外，在短制齿15外部，在制齿体17上通过狭窄的定距槽16连接止挡环19(参见图4)，它限制离合套的轴向运动。在此之后才沿径向进一步向外，在止挡环上朝外部齿轮体21方向，连接一个比较宽的定距槽20，外部齿轮体21规定用于再通过切削加工制造换档齿轮的传动齿。借助在图1中示意表示的第一校准模，成功做到已锻造的换档齿轮体短制齿，不仅在屋顶形齿顶22(参见图4)区域内，而且在齿侧面区域内精确成形，但在齿侧面区起先仍具有平行的齿侧面。齿侧面(在图4中表示的)齿间隙分别朝齿根方向具有相应扩展的斜度，要在第二校准步骤中通过使用具有扇形排布的造型部分的造型工具才制成，如图2所示。借助基本上构成按图2的校准模的底模的造型工具23制成倾斜的齿侧面，如图4中在制成的短制齿上所示。短制齿的齿15在其侧面24区域内的所述侧凹用于避免换档跳跃。如下面还要详细说明的那样，造型工具23规定用于以下述方式加工短制齿的齿间隙，亦即从齿侧面区通过相应的材料移置，将材料从齿侧面朝齿根区的方向，亦即朝定距槽16的方向，排挤到空锻模内。

按图2的校准模包括在上模的压板25与底模的外部支承环26之间的压紧装置27，它被压板25借助弹性的压力弹簧28向下压。压紧装置27将其下面的造型面设计为，使它与换档齿轮体1的轮廓形状全面啮合，并以此方式将换档齿轮体1通过其外部齿轮体21保持支承在上夹板29上。上夹板29与下夹板30固定连接，在下夹板30内加工一些导引装置，用于使滑移部分31能够实施沿径向的移动运动。滑移部分31在其径向的外部区有向上朝锻模轴线方向呈圆锥形突起的加压面32，它与一个借助螺钉34与压板25连接的操纵环35上相应设计的加压面33配合工作。因此，当操纵环35被压板25向下驱动时，使滑移部分31沿径向向内移动，直至压紧装置27借助弹簧28到达其下部终端位置。滑移部分31在其内端各有一个造型端36，它在滑移部分31处于内部的位置时促使齿间隙成形，为此造型端36戳入齿间隙内并在齿的侧面区内造成短制齿侧凹。每个滑移部分31仅用于成形一个齿间隙，它以相邻齿的两个侧面为边界。为了戳入滑移部分31，它们在上夹板29与下夹板30之间精确导引，从而确保构成准确的齿型。由于在按图1的先行校准步骤中制成的短制齿有高精度的形状，所以成功地为第二校准步骤限制了造型工具的负荷，这有利于延长造型工具的使用寿命。滑移部分准确的内部最终位置，通过设计在下夹板30上的止挡保证。为此目的，下夹板30在其径向内侧通过一个朝向换档齿轮体1的悬伸部分37终止，它沿径向的外圆周面38用作滑移部分31在内部终端位置时的止挡。

特别有利的是，将滑移部分31导引为，使它们在其实施造型朝锻模轴线方向径向运动时，设计为相对于锻模轴线倾斜，从而实现将齿间隙区内的材料向上朝齿根区方向移置，在那里可以将齿侧面多余的材料排挤到齿根区内和有可能排挤到连接在齿根区上方、处于定距槽16(图3)下方的空闲的锻模空腔内。

滑移部分31滑移方向的斜度有利地在5°与20°之间，在图2所示的校准模示例中约为12°。

除了其作为用于滑移部分31的内部终端止挡的功能外，下夹板30的悬伸部分37还将其上端面用于支承换档齿轮体1的制齿体17，从而避免在滑移部分31造型端的啮合区内产生干扰性振动。

图3表示的图2局部示意图，说明滑移部分31其内棱边所处的两个位置，亦即用虚线表示处于后撤的起始位置PA，以及用实线表示其造型的终端位置PE。后者限制按箭头P2向里的滑移运动，此时滑移部分31的造型端36最大程度地戳入齿间隙内，以及在两个相邻齿之间的齿间隙最终成形。一个狭窄的锻模空腔处于造型端36上方，亦即在其上轮廓与毗邻的定距槽16之间，在齿间隙成形时多余的变形的材料可以流入此锻模空腔内，在这种情况下这种多余的材料不会导致材料重叠。为了造成材料的这种有利的移置方向，使滑移部分31朝锻模轴线的方向能被导引为斜向上移动，从而迫使造成所说明的材料移入齿根区和必要时也移入定距槽16内的方向。

由图3还可以看出滑移部分31的轴向长度，亦即直至下棱边39的长度，下棱边39置入下夹板30上的凹槽内，以及可移动地支承在此凹槽内部。在图3中表示的滑移部分的终端位置PE，相应于在图2中右侧它所处的位置。图3中虚线表示的后撤位置PA相应于按图2左侧的滑移部分31所处的位置。

在图中没有详细表示上夹板29在下夹板30上的固定。上夹板29设计为连续的环形板，它通过其下侧面构成滑移部分31向上导引的边界，从而使滑移部分31的所有侧均得到导引。

如图4所示短制齿已完成造型的换档齿轮，在打开锻模后，亦即通过滑移部分后撤到其起始位置PA以及提升在其下侧固定操纵环35的压板25，便可以将其向上从底模取出。此时短制齿的齿顶22面朝下。然后用切削加工方法在齿轮体21中切割传动齿。不言而喻，事先要与换档齿轮的中心孔和圆锥形部分14一起同心地加工齿轮体21的外圆周。

Claims (10)

1.一种制造用于变速器的具有短制齿的换档齿轮的方法，其中，在第一个变形阶段中在锻模内锻造换档齿轮体(1)，以及在至少另一个变形阶段中短制齿通过在锻模内借助造型工具(23)冷校准完成造型，所述造型工具(23)具有扇形排布的其造型端进入齿间隙内的造型部分，所述造型部分共同在上与下夹板(29、30)之间导引移动并沿径向向内的方向运动，其特征在于：所述造型部分的进入方向选择为倾斜地朝齿(15)的齿根区方向，使得在完全填满空锻模后还多余的材料被排挤到与齿根区毗邻的锻模空腔内。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在冷校准期间换档齿轮体(1)通过液压加载弹性地压靠在上夹板(29)上，而所述造型部分在上、下夹板(29、30)之间向内朝止挡移动。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造型部分借助可垂直操纵的操纵环(35)，通过造型部分和操纵环上互相啮合的圆锥形加压面(32、33)，将它们的造型端(36)压入齿间隙内。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，短制齿分两个校准步骤成形，其中，短制齿在第一个校准步骤中成形为具有平行的齿侧面的齿(15)，在第二个校准步骤中借助造型工具的造型部分通过齿侧面侧凹和接着的根部修圆完成校准。

5.一种用于实施按照权利要求1至4中任一项所述的方法的设备，其中，在第一个变形阶段中在锻模内锻造换档齿轮体(1)，以及在至少另一个变形阶段中短制齿通过在锻模内借助造型工具(23)冷校准完成造型，所述造型工具(23)具有扇形排布的其造型端进入齿间隙内的造型部分，其中，所述造型工具(23)的造型部分是一个个扁平的滑移部分(31)，它们以与短制齿沿圆周分布一致的角向距离成环形排布在沿锻模轴线方向的轴向平面内，所述滑移部分(31)在上、下夹板(29、30)之间导引移动，并能沿径向向内的方向，从起始位置(PA)移动到与完成齿造型相应的终端位置(PE)，其特征在于：所述滑移部分(31)的滑移大体朝短制齿的齿根区的方向倾斜于锻模轴线地定向。

6.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，滑移方向的斜度在5°与20°之间。

7.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所述上、下夹板(29、30)互相固定连接，以及构成用于接纳所述滑移部分(31)的导引装置的边界。

8.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，所述下夹板(30)在其径向内侧通过一个朝向换档齿轮体(1)的悬伸部分(37)终止，所述悬伸部分沿径向的外圆周面(38)用作所述滑移部分(31)在终端位置(PE)时的止挡。

9.按照权利要求8所述的设备，其特征在于，换档齿轮体(1)的环形凸块座落在下夹板(30)的悬伸部分(37)的上侧面上。

10.按照权利要求5所述的设备，其特征在于，借助可垂直操纵的操纵环(35)，通过滑移部分和操纵环上互相啮合的圆锥形加压面(32、33)，可以使所述滑移部分(31)滑移到它们的终端位置(PE)。