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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Schaltrads bzw. Schaltzahnrads zur Verwendung in einem Schaltgetriebe und ein nach diesem Verfahren herstellbares Schaltrad.
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Bekannterweise umfasst ein Schaltgetriebe für ein Kraftfahrzeug meist mehrere so genannte Schalträder, die als Losräder ausgebildet und frei drehbar auf einer Getriebewelle angeordnet sind. Wahlweise kann eine drehfeste Verbindung zwischen einem solchen Losrad und der Getriebewelle hergestellt werden, was z. B. mittels einer Schiebemuffe oder dergleichen erfolgt. Dies ist anschaulich in den
1 und
2 der
DE 197 44 639 A1 dargestellt.
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Das in der
DE 197 44 639 A1 gezeigte Schaltrad weist einen zylindrischen Grundkörper auf, der an seinem Umfang mit einer Außenverzahnung ausgebildet ist. Über diese Außenverzahnung kann das Schaltrad mit einem Zahnrad auf einer anderen Getriebewelle kämmen. Das gezeigte Schaltrad weist ferner einen an einer Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers axial überstehenden Nabenabschnitt mit einer kegelstumpfförmigen Außenreibfläche für den Reibschluss mit einem Synchronring oder dergleichen auf. An derselben Stirnseite befinden sich ferner auch eine Kupplungsverzahnung bzw. Steckverzahnung mit einer Vielzahl koaxial angeordneter Kupplungszähne, die für den Eingriff einer Schiebemuffe oder dergleichen vorgesehen sind. Das in der
DE 197 44 639 A1 gezeigte Schaltrad ist einteilig und einstückig aus einem metallischen Werkstoff gebildet und entspricht einer gängigen Bauweise.
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Ferner sind in der
DE 197 44 639 A1 mehrere Möglichkeiten zur Herstellung eines solchen Schaltrads erläutert, die sich jedoch insbesondere bei der Herstellung großer Stückzahlen als nicht wirtschaftlich erweisen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine effektive und wirtschaftliche Möglichkeit zur Herstellung eines Schaltrads der oben genannten Bauweise anzugeben.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die in den abhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale und Merkmalskombinationen betreffen bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Mit den nebengeordneten Ansprüchen erstreckt sich die Lösung der Aufgabe auch auf zwei besonders ausgestaltete und optimal mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbare Schalträder. Die nachfolgenden Erläuterungen gelten analog für alle Erfindungsgegenstände.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Herstellung eines massiven sowie einteiligen und einstückigen Schaltrads zur Verwendung in einem Schaltgetriebe, wobei es sich insbesondere um ein Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe handelt. Das herzustellende Schaltrad weist einen zylindrischen Grundkörper mit einer Außenverzahnung, einen an wenigstens einer Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers axial überstehenden Nabenabschnitt mit einer Außenreibfläche und eine an derselben Stirnseite befindliche Kupplungsverzahnung auf. Beide Verzahnungen sind in radialer Richtung ausgebildet. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines solchen Schaltrads umfasst zumindest die folgenden Verfahrensschritte:
- – horizontales Schmieden eines stückfallenden Formlings bzw. Vorformlings aus einem erwärmten Rohling, wobei dieser Formling eine Vorform der Kupplungsverzahnung aufweist, die in einem geschützten Bereich am Formling ausgebildet ist, so dass beim Herabfallen des Formlings aus dem Schmiedegesenk Deformationen an der Vorform der Kupplungsverzahnung im Wesentlichen vermieden werden, und
- – Kaltumformen des Formlings, wobei die Kupplungsverzahnung fertig ausgeformt bzw. die Vorform der Kupplungsverzahnung auf Endgeometrie umgeformt wird.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das herzustellende Schaltrad auch wenigstens eine in etwa kreisringförmige und sich insbesondere senkrecht zur axialen Richtung erstreckende Anlagefläche zur Anlage einer Schiebemuffe oder dergleichen aufweist, die an derselben Stirnseite wie die Kupplungsverzahnung und insbesondere in nächster Nähe zur Kupplungsverzahnung ausgebildet ist. Insbesondere ist dann vorgesehen, dass der beim horizontalen Schmieden hergestellte Formling bereits einen Flächenabschnitt zur nachfolgenden Ausbildung einer solchen Anlagefläche aufweist, wobei auch dieser Flächenabschnitt in einem geschützten Bereich am Formling ausgebildet ist, so dass beim Herabfallen des Formlings aus dem Schmiedegesenk Deformationen an diesem Flächenabschnitt im Wesentlichen vermieden werden.
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Das herzustellende Schaltrad weist einen zylindrischen Grundkörper auf. Dieser umfasst zwei Stirnseiten und eine Mantelfläche bzw. Außenumfangsfläche. Bei einer nicht planen bzw. ebenen Stirnseite kann geeigneter Weise von einer gedachten Ausgleichsfläche dieser Stirnseite ausgegangen werden, die sich im Wesentlichen senkrecht zu einer axialen Längserstreckungsrichtung des zylindrischen Grundkörpers erstreckt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst den Schritt des horizontalen Schmiedens eines Formlings auf einer horizontalen Schmiedemaschine. Bei diesem horizontalen Schmieden handelt es sich insbesondere um ein Schnellschmieden auf einer horizontalen Schnellschmiedepresse mit bspw. bis zu 180 Hub pro Minute. Das Entformen des Formlings aus dem Schmiedegesenk erfolgt stückfallend, wobei der Formling z. B. mittels Druckbolzen aus dem Schmiedegesenk herausgedrückt und dann schwerkraftbedingt nach unten auf eine Fördereinrichtung oder in einen Auffangkorb (oder dergleichen) fällt. Hierbei kann es an der Vorform der Kupplungsverzahnung und gegebenenfalls an dem Flächenabschnitt für die Anlagefläche zu Beschädigungen in Form von plastischen Deformationen kommen, die sich bei einem nachfolgenden Kaltumformen und/oder spanenden Bearbeiten nicht mehr beseitigen lassen. Erfindungsgemäß ist daher vorgesehen, dass die beim horizontalen Schmieden erzeugte Vorform der Kupplungsverzahnung und gegebenenfalls auch der Flächenabschnitt für die nachfolgende Ausbildung einer Anlagefläche in einem geschützten Bereich am Formling ausgebildet sind. Hierdurch können etwaige Beschädigungen bzw. Deformationen an der Vorform der Kupplungsverzahnung und gegebenenfalls auch am Flächenabschnitt für die Anlagefläche im Wesentlichen vermieden (d. h. vermieden oder zumindest verringert) werden. Ferner wird der erforderliche weitere Bearbeitungsaufwand reduziert.
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Der für das horizontale Schmieden verwendete Rohling weist bevorzugt eine Schmiedetemperatur im Bereich von 1000°C bis 1300°C auf. Bei dem Rohling handelt es sich insbesondere um einen zylindrischen Rohling, der z. B. durch Ablängen eines metallischen Stangenmaterials erzeugt wird. Das horizontale Schmieden kann mehrere in unterschiedlichen Schmiedewerkzeugen oder in einem Schmiede-Folgeverbundwerkzeug mit Werkstücktransfer durchgeführte Teilschritte umfassen, um aus dem erwärmten Rohling den Formling zu erzeugen. Etwaige Teilschritte können z. B. ein Stauchen, ein Vorformen, ein Nachformen und ein Lochen (zum Erzeugen einer Durchgangsbohrung) sein, wobei alle diese Teilschritte auf derselben horizontalen Schmiedemaschine ausgeführt werden können.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass das Schmieden des Formlings in wenigstens einem geschlossenen Schmiedegesenk erfolgt, um einen Schmiedegrat am Werkstück zu vermeiden. Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass am Schmiedegesenk, und insbesondere am Schmiedegesenk für den Teilschritt des Nachformens, jede einzelne Zahnkavität zur Ausbildung der Kupplungsverzahnung (bzw. deren Vorform) mit jeweils wenigstens einer Entlüftungsbohrung ausgebildet ist, um beim Schmieden eine optimale Kavitätsfüllung zu erreichen.
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Der beim horizontalen Schmieden erzeugte Formling weist bevorzugt eine Vorform der Kupplungsverzahnung mit in radialer Richtung und/oder in axialer Richtung überhöhten Kupplungszähnen auf. D. h., die am Formling ausgebildeten Kupplungszähne sind in radialer Richtung länger und/oder in axialer Richtung höher ausgebildet, als die Kupplungszähne am fertig hergestellten Schaltrad. Die am Formling ausgebildeten Kupplungszähne werden beim nachfolgenden Kaltumformen durch Umformung in die einbaufertige Endgeometrie gebracht, so dass eine weitere Nachbearbeitung und insbesondere eine spanende Nachbearbeitung nicht mehr erforderlich ist.
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Der beim horizontalen Schmieden erzeugte Formling kann ferner eine Vorform des Nabenabschnitts aufweisen, die bezüglich dem endgültigen Nabenabschnitt konturnah bzw. endkonturnah ausgebildet ist. Die einbaufertige Endgeometrie des Nabenabschnitts und der daran befindlichen Außenreibfläche kann z. B. durch nachfolgende spanende Bearbeitung erzeugt werden, wobei insbesondere nur wenige Zehntel bis Hundertstel Millimeter abgetragen werden.
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Des Weiteren kann der beim horizontalen Schmieden erzeugte Formling einen in axialer Richtung gering überhöhten Flächenabschnitt zur nachfolgenden Ausbildung einer Anlagefläche aufweisen. Die einbaufertige Endgeometrie der Anlagefläche kann z. B. durch nachfolgende umformende und/oder spanende Bearbeitung (wobei insbesondere nur wenige Zehntel bis Hundertstel Millimeter abgetragen werden) erzeugt werden.
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Bevorzugt ist somit vorgesehen, dass der beim horizontalen Schmieden erzeugte Formling bis auf die Vorform der Kupplungsverzahnung (und die noch nicht ausgebildete Außenverzahnung) bezüglich des fertigen Schaltrads konturnah ausgebildet ist. Beim Kaltumformen wird somit lediglich die Geometrie der Kupplungsverzahnung (und gegebenenfalls noch die Geometrie der Anlagefläche) fertig geformt und zwar bevorzugt derart, dass keine weiteren Bearbeitungsschritte an der Kupplungsverzahnung (und gegebenenfalls an der Anlagefläche) mehr erforderlich sind. Zum Fertigformen der Kupplungsverzahnung (und gegebenenfalls auch der Anlagefläche) kann es von Vorteil sein, auf den Formling und/oder auf die Kavität des Kaltumformwerkzeugs gezielt (d. h. in den betreffenden Abschnitten) ein flüssiges, pastöses oder festes (auch pulverförmiges) Schmiermittel aufzutragen.
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Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der beim horizontalen Schmieden erzeugte Formling eine Vorform der Kupplungsverzahnung aufweist, die in axialer Richtung nicht über eine gedachte bzw. hypothetische Mantelfläche hinausragt, die die Stirnfläche des Nabenabschnitts mit dem Außenumfang bzw. der Außenumfangsfläche des zylindrischen Grundkörpers verbindet. In diesem Fall befindet sich die Vorform der Kupplungsverzahnung in einem geschützten Bereich am Formling, so dass beim Herabfallen des in der Regel noch heißen und damit besonders empfindlichen Formlings aus dem Schmiedegesenk Deformationen an der Vorform der Kupplungsverzahnung im Wesentlichen vermieden werden. (Gleiches gilt im Übrigen für einen ebenfalls in einem geschützten Bereich ausgebildeten Flächenabschnitt zur nachfolgenden Ausbildung einer Anlagefläche.) Andererseits ist die Vorform der Kupplungsverzahnung beim nachfolgenden Kaltumformen des Formlings gut zugänglich, so dass die Kupplungszähne bspw. durch ein Verzahnungswalzen, durch ein Taumelumformen (wie z. B. in der
DE 197 44 639 A1 beschrieben) oder durch ein Profilformen mittels Werkzeugschieber (bspw. in einem einhubigen Schieberwerkzeug) auf Endgeometrie fertig geformt werden können.
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Dass die Vorform der Kupplungsverzahnung und gegebenenfalls auch der Flächenabschnitt zur nachfolgenden Ausbildung einer Anlagefläche in einem geschützten Bereich am Formling ausgebildet sind, kann im Übrigen auch im Hinblick auf weitere Bearbeitungsschritte zur Fertigstellung des Schaltrads von Vorteil sein.
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Eine andere bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der beim horizontalen Schmieden erzeugte Formling eine Vorform der Kupplungsverzahnung aufweist, die gegenüber der betreffenden Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers in axialer Richtung und in den zylindrischen Grundkörper hinein zurückversetzt ist. Auch in diesem Fall befindet sich die Vorform der Kupplungsverzahnung in einem besonders geschützten Bereich am Formling, so dass beim Herabfallen des in der Regel noch heißen Formlings aus dem Schmiedegesenk Deformationen an der Vorform der Kupplungsverzahnung im Wesentlichen vermieden werden. (Gleiches gilt im Übrigen für einen ebenfalls zurückversetzt ausgebildeten Flächenabschnitt zur nachfolgenden Ausbildung einer Anlagefläche.) Jedoch ist diese Vorform der Kupplungsverzahnung beim nachfolgenden Kaltumformen des Formlings weniger gut zugänglich, so dass die Kupplungszähne unter Beachtung von wirtschaftlichen Gesichtspunkten wohl nur durch ein Profilformen mittels Werkzeugschieber (bspw. in einem einhubigen Schieberwerkzeug) auf Endgeometrie fertig geformt werden können.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Formling vor dem Kaltumformen wärmbehandelt wird. Ein solches Wärmebehandeln erfolgt bevorzugt im Hinblick darauf, gute Werkstoffeigenschaften für ein nachfolgendes spanendes Bearbeiten zu erzielen. Ein Wärmebehandeln kann auch im Hinblick auf nachfolgende Umformoperationen erfolgen, um hierfür gute Werkstoffeigenschaften einzustellen. Ein Wärmebehandeln kann z. B. ein geführtes Abkühlen des Formlings nach dem Schmieden und/oder ein gesondertes Glühen (bspw. Weichglühen) des Formlings mit oder ohne geführtem Abkühlen sein.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass der Formling vor dem Kaltumformen gereinigt wird. Eine Reinigung kann erforderlich sein, um etwaige auf dem Formling befindliche Schmiermittelrückstände und/oder Zunderschichten zu entfernen. Ein solches Reinigen des Formlings kann auch ein Kugel- oder Sandstrahlen umfassen.
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Die Außenverzahnung am zylindrischen Grundkörper kann durch einspanabhebendes Bearbeiten und insbesondere durch ein Fräsen (bspw. Abwälzfräsen, Wälzfräsen und/oder Profilfräsen) und gegebenenfalls Schaben, insbesondere nach dem Kaltumformen, eingebracht werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass an dem Formling die Außenumfangsfläche des zylindrischen Grundkörpers bereits konturnah ausgebildet ist, so dass ein durchmesserreduzierendes Materialabtragen nicht erforderlich ist.
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Ferner ist bevorzugt vorgesehen, dass, insbesondere nach dem Kaltumformen und dem spanabhebenden Bearbeiten, ein Härten des metallischen Werkstoffs erfolgt. Das Härten kann ein Durchhärten oder Oberflächenhärten sein. Gegebenenfalls ist ein nur bereichsweises Härten vorgesehen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Schaltrads kann weitere vorausgehend nicht näher erläuterte Verfahrensschritte, Zwischenschritte und/oder Teilschritte umfassen, wozu auch auf die nachfolgenden Erläuterungen unter Bezug auf die Figuren verwiesen wird.
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Mit dem ersten nebengeordneten Anspruch wird auch für ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbares massives, einteiliges und einstückiges Schaltrad zur Verwendung in einem Schaltgetriebe und insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe Schutz beansprucht, wobei dieses Schaltrad einen zylindrischen Grundkörper mit einer Außenverzahnung, einen an wenigstens einer Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers axial überstehenden Nabenabschnitt mit einer Außenreibfläche, und eine an derselben Stirnseite befindliche Kupplungsverzahnung, aufweist. Bevorzugt weist das Schaltrad auch eine Anlagefläche auf, die an derselben Stirnseite ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass die Kupplungsverzahnung in axialer Richtung nicht über eine gedachte Mantelfläche hinausragt, die die Stirnfläche des Nabenabschnitts mit dem Außenumfang des zylindrischen Grundkörpers verbindet. Wie bereits obenstehend erläutert, befindet sich die Kupplungsverzahnung und insbesondere auch die Anlagefläche bei diesem Schaltrad in einem geschützten Bereich, so dass beim Herstellen dieses Schaltrads etwaige Beschädigungen bzw. Deformationen an der Vorform der Kupplungsverzahnung und gegebenenfalls auch am Flächenabschnitt für die Anlagefläche weitgehend vermieden werden können.
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Mit dem zweiten nebengeordneten Anspruch wird ferner für ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbares massives, einteiliges und einstückiges Schaltrad zur Verwendung in einem Schaltgetriebe und insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe Schutz beansprucht, wobei dieses Schaltrad, einen zylindrischen Grundkörper mit einer Außenverzahnung, einen an wenigstens einer Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers axial überstehenden Nabenabschnitt mit einer Außenreibfläche, und eine an derselben Stirnseite befindliche Kupplungsverzahnung, aufweist. Bevorzugt weist das Schaltrad ferner auch eine Anlagefläche auf, die an derselben Stirnseite ausgebildet ist. Es ist vorgesehen, dass die Kupplungsverzahnung gegenüber der betreffenden Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers in axialer Richtung und in diesen zylindrischen Grundkörper hinein zurückversetzt bzw. in diesen hinein ausgebildet ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass auch die Anlagefläche zurückversetzt ausgebildet ist. Wie bereits obenstehend erläutert, befindet sich die Kupplungsverzahnung und insbesondere auch die Anlagefläche bei diesem Schaltrad in einem geschützten Bereich, so dass beim Herstellen dieses Schaltrads etwaige Beschädigungen bzw. Deformationen an der Vorform der Kupplungsverzahnung und gegebenenfalls auch am Flächenabschnitt für die Anlagefläche weitgehend vermieden werden können.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der schematischen Figuren beispielhaft und in nicht einschränkender Weise näher erläutert.
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1 zeigt eine erste Ausführungsmöglichkeit für ein Schaltrad, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist.
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2 zeigt eine zweite Ausführungsmöglichkeit für ein Schaltrad, das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar ist.
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3 veranschaulicht einen erfindungsgemäßen Verfahrensablauf zur Herstellung des in der 1 oder 2 gezeigten Schaltrads.
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1a zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein insgesamt mit 100 bezeichnetes Schaltrad zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug-Schaltgetriebe. Das Schaltrad 100 ist massiv sowie einteilig und einstückig aus einem Metallwerkstoff (insbesondere aus einem Stahlwerkstoff) gebildet. Das Schaltrad 100 umfasst einen zylindrischen Grundkörper 110 mit einer am Außenumfang ausgebildeten Außenverzahnung 111. Die Außenverzahnung 111 ist beispielhaft als Schrägverzahnung ausgebildet. Ferner umfasst das Schaltrad 100 einen an der sichtbaren Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers 110 axial überstehenden Nabenabschnitt 120 mit einer kegelstumpfförmigen Außenreibfläche (Reibkonus) 121 und eine an derselben Stirnseite ausgebildete Kupplungsverzahnung 130 mit einer Vielzahl koaxial angeordneter Kupplungszähne 131. Die Außenverzahnung 111 am zylindrischen Grundkörper 110 und die nabenseitige Kupplungsverzahnung 130 sind mit radial nach außen weisenden Zähnen ausgebildet. Das Schaltrad 100 umfasst ferner eine (kreisringförmige) Anlagefläche 140, die an derselben Stirnseite wie die Kupplungsverzahnung 130 ausgebildet ist. Die axiale Stirnfläche des Nabenabschnitts 120 ist mit 122 bezeichnet.
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1b zeigt einen axialen Längsschnitt durch das Schaltrad 100. in dieser Darstellung ist gut zu erkennen, dass die Kupplungszähne 131 der Kupplungsverzahnung 130 ausgehend vom zylindrischen Grundkörper 110 in Richtung der Längs- bzw. Rotationsachse L nicht über eine gedachte kegelstumpfförmige Mantelfläche M hinausragen, die die Stirnfläche 122 des Nabenabschnitts 120 mit dem Außenumfang des zylindrischen Grundkörpers 110 bzw. der dort ausgebildeten Außenverzahnung 111 verbindet. Die Kupplungsverzahnung 130 bzw. deren Kupplungszähne 131 befinden sich somit in einem geschützten und insbesondere schlag- und stoßgeschützen Bereich, was bei der Herstellung des Schaltrads 100 von Vorteil ist, wie obenstehend erläutert. Mit 160 ist eine zentrale Durchgangsbohrung bezeichnet, mit der das Schaltrad 100 auf eine Getriebewelle aufgesetzt werden kann.
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2a zeigt in einer perspektivischen Ansicht eine andere Ausführungsmöglichkeit eines insgesamt mit 100a bezeichneten Schaltrads. Das Schaltrad 100a weist ähnliche oder gleiche Schaltradelemente wie das in 1 gezeigte Schalrad 100 auf, die jedoch zur besseren Unterscheidung mit dem nachgestellten Buchstaben a bezeichnet sind.
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Der zylindrische Grundkörper 110a weist noch keine Außenverzahnung auf, die jedoch zu einem späteren Zeitpunkt durch spanende bzw. spanabhebende Bearbeitung der zylindrischen Außenumfangsfläche 112a erzeugt wird. Abweichend zu dem in 1 gezeigten Schaltrad 100 weist das in 2 gezeigte Schaltrad 100a eine Kupplungsverzahnung 130a auf, die gegenüber der sichtbaren Stirnseite des Grundkörpers 110a in axialer Richtung (d. h. in Richtung der Längs- bzw. Rotationsachse L) in den zylindrischen Grundkörper 110a hinein zurückversetzt ist. Die Kupplungsverzahnung 130a bzw. deren Kupplungszähne 131a stehen in axialer Richtung nicht über die betreffende Stirnseite (damit ist jene Stirnseite gemeint, von der der Nabenabschnitt 120a mit der kegelstumpfförmigen Außenreibfläche 121a axial übersteht) über bzw. ragen nicht darüber hinaus, was sich sehr gut aus der Schnittdarstellung in 2b ergibt. Alternativ ist jedoch denkbar, dass die Kupplungszähne 131a teilweise die betreffende Stirnseite (oder eine gedachte Ausgleichsfläche dieser Stirnseite) überragen. Damit befinden sich die zurückversetzten Kupplungszähne 131a der Kupplungsverzahnung 130a in einem geschützten und insbesondere schlag- und stoßgeschützen Bereich, der radial einwärts durch den Nabenabschnitt 120a und radial auswärts durch den umgebenden außenliegenden Wulst (die auch als umlaufende außenliegende randseitige axiale Erhöhung aufgefasst werden kann) gebildet ist. Dieser geschützte Bereich ist bei der Herstellung des Schaltrads 100a von Vorteil, wie obenstehend erläutert. Ferner weist das Schaltrad 100a einen zweiten an der anderen Stirnseite des zylindrischen Grundkörpers 110a axial überstehenden Nabenabschnitt 160a auf.
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3 zeigt schematisch einen Verfahrensablauf zur Herstellung der Schalträder 100 und 100a, wozu im Einzelnen auf die diesbezüglichen obenstehenden Erläuterungen verwiesen wird. In einem ersten Verfahrensschritt 10 wird durch horizontales Schmieden aus einem Rohling ein Formling erzeugt. Der erzeugte Formling ist bis auf eine Vorform der Kupplungsverzahnung bezüglich des fertigen Schaltrads 100 bzw. 100a konturnah ausgebildet. Bezüglich des Schaltrads 100a weist der Formling somit in etwa die in 2 gezeigte Gestalt auf, wobei die Kupplungsverzahnung 130a noch nicht fertig ausgebildet ist, sondern lediglich als Vorform existiert. Auch die zylindrische Außenumfangsfläche 112a weist bereits im Wesentlichen den Durchmesser der später noch einzubringenden Außenverzahnung auf (gegebenenfalls mit einem geringen Bearbeitungsaufmaß). Aufgrund der Anordnung der Kupplungsverzahnung 130 bzw. 130a in einem geschützten Bereich können etwaige Beschädigungen bzw. Deformationen an der Vorform der Kupplungsverzahnung und gegebenenfalls auch an einem Flächenabschnitt für die nachfolgende Ausbildung einer Anlagefläche 140 bzw. 140a weitgehend vermieden werden.
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In einem Verfahrensschritt 20 wird der Formling wärmebehandelt und anschließend in einem Verfahrensschritt 30 gereinigt. in einem Verfahrensschritt 40 wird der Formling einer Kaltumformung unterzogen, wobei die Kupplungsverzahnung 130 bzw. 130a fertig geformt und hierbei auf Endgeometrie gebracht wird. Hierbei kann gegebenenfalls auch die Anlagefläche 140 bzw. 140a fertig geformt werden.
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Anschließend erfolgt in einem Verfahrensschritt 50 ein spanabhebendes Bearbeiten. Hierbei wird z. B. die Außenverzahnung 111 bzw. 111a am zylindrischen Grundkörper 110 bzw. 110a durch entsprechendes Überarbeiten der zylindrischen Außenumfangsfläche 112 bzw. 112a erzeugt. Ferner können hierbei der Nabenabschnitt 120 bzw. 120a (einschließlich der daran ausgebildeten Reibfläche 121 bzw. 121a), die Bohrung 160 bzw. 160a und gegebenenfalls auch die Anlagefläche 140 bzw. 140a (sofern diese nicht bereits fertig geformt ist) durch spanendes Bearbeiten in die einbaufertige Endgeometrie gebracht werden.
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In einem Verfahrensschritt 60 erfolgt ein Härten. Diesem Härten kann in einem Verfahrensschritt 70 eine abschließende Hartfeinbearbeitung, wobei es sich insbesondere um eine spanende Bearbeitung handelt, folgen. Diese Hartfeinbearbeitung kann z. B. ein Schleifen der Außenverzahnung 111 bzw. 111a und/oder der kegelstumpfförmigen Außenreibfläche 121 bzw. 121a sowie ein Honen der Durchgangsbohrung 150 bzw. 150a umfassen.
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Das anhand der 3 erläuterte Verfahren zur Herstellung eines Schaltrads 100 bzw. 100a kann weitere vorausgehend nicht näher erläuterte Verfahrensschritte, Zwischenschritte und/oder Teilschritte umfassen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verfahrensschritt
- 20
- Verfahrensschritt
- 30
- Verfahrensschritt
- 40
- Verfahrensschritt
- 50
- Verfahrensschritt
- 60
- Verfahrensschritt
- 70
- Verfahrensschritt
- 100
- Schaltrad
- 110
- zylindrischer Grundkörper
- 111
- Außenverzahnung
- 112
- Außenumfangsfläche
- 120
- Nabenabschnitt
- 121
- Außenreibfläche
- 122
- Stirnfläche
- 130
- Kupplungsverzahnung (Steckverzahnung)
- 131
- Kupplungszähne
- 140
- Anlagefläche
- 150
- Durchgangsbohrung
- 160
- zweiter Nabenabschnitt
- L
- Längs- bzw. Rotationsachse
- M
- hypothetische Mantelfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19744639 A1 [0002, 0003, 0003, 0004, 0017]
