DE102014110901A1

DE102014110901A1 - Schiebemuffe und Verfahren zur Herstellung einer Schiebemuffe

Info

Publication number: DE102014110901A1
Application number: DE102014110901.5A
Authority: DE
Inventors: Werner Fürguth; Peter Echtler
Original assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 2014-07-31
Filing date: 2014-07-31
Publication date: 2016-02-04
Also published as: CN105317873A

Abstract

Eine Schiebemuffe einer Getriebesynchronisationseinheit ist als Sinterformteil aus einem Pulvermetall ausgebildet und weist entlang ihres Außenumfangs einen radial nach außen abstehenden, einstückig angeformten Schaltgabelsteg (14) auf. Zur Herstellung der Schiebemuffe (10) wird ein Pressling aus Pulvermetall in einem Pressvorgang geformt, wobei am Außenumfang des Presslings ein radial nach außen abstehender Schaltgabelsteg (14) ausgebildet wird. Der Pressling wird gesintert, wobei der Schaltgabelsteg (14) dabei seine endgültige Form erlangt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schiebemuffe einer Getriebesynchronisationseinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Schiebemuffe.
In einer Synchronisationseinheit wird eine Schiebemuffe dazu verwendet, eine drehfeste Verbindung zwischen einem Synchronkörper und einem zu schaltenden Gangrad herzustellen. Die Schiebemuffe ist ein ringförmiges Bauteil mit einer Innenverzahnung, die gleichzeitig in Außenverzahnungen am Synchronkörper und am Gangrad eingreifen kann, sowie mit einer äußeren Eingriffsgeometrie, an der eine Schaltgabel angreift, um die Schiebemuffe in Axialrichtung in Richtung zum Gangrad hin und beim Auslegen des Gangs von diesem weg zu verschieben.
Als Eingriffsgeometrie wird in einer bekannten Variante eine Schaltgabelnut verwendet, bei der zwischen zwei umlaufenden, an den Axialrändern der Schiebemuffe in Radialrichtung vorstehenden Stegen eine umlaufende Vertiefung gebildet ist, in die zwei in Umfangsrichtung gegenüberliegende Arme der Schaltgabel eingreifen. Nach einer anderen bekannten Variante weist die Schiebemuffe anstelle der Schaltgabelnut einen umlaufenden, radial nach außen vorstehenden Schaltgabelsteg auf, und die Schaltgabel besitzt zwei parallele Arme, die in Axialrichtung betrachtet jeweils neben dem Schaltgabelsteg zu liegen kommen und so die Schiebemuffe in Axialrichtung bewegen können.
Herkömmlich werden Schiebemuffen aus Rohrabschnitten durch Rollieren, Walzen und spanende Bearbeitungsverfahren gefertigt. Es kann auch ein Schmiederohling vorgeformt werden, der anschließend spanend fertig bearbeitet wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Fertigung einer Schiebemuffe zu vereinfachen.
Erfindungsgemäß wird dies mit einer Schiebemuffe erreicht, die als Sinterformteil aus einem Pulvermetall ausgebildet ist und die entlang ihres Außenumfangs einen radial nach außen abstehenden, einstückig angeformten Schaltgabelsteg aufweist. Die Fertigung in einem Sinterverfahren gegenüber einem herkömmlichen Rollier-, Walz- und Fräsverfahren reduziert die Bearbeitungszeit deutlich. Durch das Vorsehen eines Schaltgabelstegs lässt sich die Eingriffsgeometrie für die Schaltgabel einfach direkt beim Pressen des Sinterformteils in einer Werkzeugform anformen, ohne dass eine nachträgliche, formgebende Bearbeitung notwendig ist.
Der Schaltgabelsteg ist vorzugsweise als geschlossen umlaufender, radial vorspringender Ring ausgebildet, an dem die Schaltgabel problemlos angreifen und der ohne Schwierigkeiten in einem Pressverfahren gefertigt werden kann.
Axial beidseits des Schaltgabelstegs kann je eine geschlossen umlaufende Ringfläche vorgesehen sein. Auf diese Weise erhält der Umfang der Schiebemuffe eine sehr einfache Geometrie, die beispielsweise in einer zweiteiligen, in Axialrichtung zu öffnenden Pressform hergestellt werden kann.
Für ein einfaches Entformen aus der Pressform sind die Ringflächen vorzugsweise als Kreiszylinderflächen ausgebildet. Es wäre aber auch möglich, die Ringflächen und/oder die Umfangsfläche des Schaltgabelstegs konisch zu gestalten, solange die Konuswinkel sich zur axialen Mitte der Schiebemuffe hin öffnen. Bei der Gestaltung des Schaltgabelstegs können z.B. von den axialen Rändern zur Mitte hin ansteigende Konusflächen vorgesehen sein. Auch derartige Geometrien sind einfach in einem oben beschriebenen Presswerkzeug zu fertigen.
Ebenfalls günstig für die Fertigung ist es, wenn der Schaltgabelsteg seitlich durch ringförmige Stirnflächen begrenzt ist, die sich senkrecht zur Mittelachse erstrecken. Außerdem lässt sich ein so geformter Schaltgabelsteg präzise durch eine Schaltgabel greifen und verschieben.
Vorzugsweise weist die Schiebemuffe zumindest an ihrer radial nach außen weisenden Umfangsseite keine mechanische Nachbearbeitung auf, das heißt, nach dem Sintern erfolgt vorzugsweise keine mechanische, spanende Nachbearbeitung des Schaltgabelstegs und/oder der Ringflächen oder sogar der gesamten Schiebemuffe.
Die oben genannte Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zur Herstellung einer Schiebemuffe, beispielsweise einer oben beschriebenen Schiebemuffe, gelöst, wobei ein Pressling aus einem Pulvermetall in einem Pressvorgang geformt wird, an dessen Außenumfang ein radial nach außen abstehender Schaltgabelsteg ausgebildet wird. Der Pressling wird gesintert, wobei der Schaltgabelsteg seine endgültige Form und vorzugsweise auch seine endgültige Festigkeit und Härte erlangt.
Vorteilhaft erfährt die Schiebemuffe nach dem Sintern zumindest an ihrer radial nach außen weisenden Umfangsseite, die den Schaltgabelsteg umfasst, keine mechanische Nachbearbeitung, um den Fertigungsaufwand zu reduzieren.
Es ist möglich, beim Sintern der Schiebemuffe auch gleichzeitig ein abschließendes Härten durchzuführen, bei dem die Schiebemuffe ihre endgültige Härte erhält. In diesem Fall ist es besonders günstig, wenn auf eine mechanische Nachbearbeitung verzichtet werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische perspektivische Darstellung eines Ausschnitts einer erfindungsgemäßen Schiebemuffe, hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, in Eingriff mit einer Schaltgabel;
2 eine schematische perspektivische Darstellung der Schiebemuffe aus 1; und
3 eine schematische Schnittansicht der Schiebemuffe aus 1.
1 zeigt eine Schiebemuffe 10 in Eingriff mit einer Schaltgabel 12.
Die Schiebemuffe 10 weist einen in Umfangsrichtung U auf einer radial außen liegenden Umfangsfläche umlaufenden, radial abstehenden Schaltgabelsteg 14 auf, der als einstückiger Bestandteil der Schiebemuffe 10 ausgebildet ist.
Die Schaltgabel 12 hat zwei parallele Schaltgabelarme 16, die auf beiden Seiten des Schaltgabelstegs 14 der Schiebemuffe 10 angeordnet ist, sodass sie den Schaltgabelsteg 14 an den ihn seitlich begrenzenden ringförmigen Stirnflächen 18 führen und in Axialrichtung A verschieben können, um die Schiebemuffe 10 in Eingriff oder außer Eingriff mit einem (nicht dargestellten) Gangrad zu bringen.
Im hier gezeigten Beispiel sind die ringförmigen Stirnflächen 18 senkrecht zur Axialrichtung A verlaufend ausgebildet.
In Axialrichtung A neben dem Schaltgabelsteg 14 und jeweils direkt anschließend an die ringförmigen Stirnflächen 18 sind zwei umfangsmäßig geschlossen umlaufende Ringflächen 20 vorgesehen, die sich im Wesentlichen bis an die axialen Enden der Schiebemuffe 10 erstrecken.
In dem in 2 gezeigten Beispiel sind die beiden Ringflächen 20 kreiszylindrisch, genauso wie die Außenumfangsfläche des Schaltgabelstegs 14. Es wäre jedoch auch möglich, die Ringflächen 20 leicht konisch zu gestalten, wobei die Konusflächen zum Schaltgabelsteg 14 hin leicht radial nach außen verlaufen.
Auch die Außenumfangsfläche des Schaltgabelstegs 14 könnte zwei dachartig aufeinander zulaufende Konusflächen aufweisen, die sich z.B. in der axialen Mitte der Schiebemuffe 10 treffen, wie dies in 1 angedeutet ist.
Um eine definierte Anlage für die Arme 16 der Schaltgabel 12 zu bieten, sind die ringförmigen Stirnflächen 18 in diesem Beispiel senkrecht ausgebildet.
An einer radial nach innen weisenden Umfangsseite der Schiebemuffe 10 ist eine bekannte Innenverzahnung 22 vorhanden, die in Eingriff mit einer Außenverzahnung des Synchronkörpers und des Gangrads kommen kann.
Die Schiebemuffe 10 wird als Sinterformteil aus einem Pulvermetall gefertigt. Hierzu wird in eine mehrteilige Pressform ein Metallpulver eingefüllt und in der Form verpresst und dabei zu einem Pressling (Grünling) verfestigt. Geeignete Metalle sind zum Beispiel Eisenmetalle Die verwendeten Pulver sollten für eine hohe Grünlingsfestigkeit möglichst spratzig sein
Beim Entformen des Sinterkörpers werden die Pressformstempel in Axialrichtung A auseinandergefahren und der Pressling der späteren Schiebemuffe 10 entnommen. Aufgrund der Geometrie der Außenumfangsfläche mit dem in Radialrichtung r vorstehenden, geschlossen umlaufenden Schaltgabelsteg 14, den diesen begrenzenden ringförmigen Stirnflächen 18 sowie den Ringflächen 20 ist der Pressling problemlos in Axialrichtung A entformbar.
Der Pressling wird anschließend unter Wärmeeinwirkung gesintert, wobei sich die Metallkörner dauerhaft verbinden und sich die Festigkeit deutlich erhöht. Es kann nachfolgend noch ein separater Härteschritt erfolgen, das Härten auf die Endhärte kann aber auch bereits beim Sintervorgang erfolgen.
In dem hier gezeigten Beispiel kann auf eine mechanische Nachbearbeitung der Außenumfangsflächen inklusive des Schaltgabelstegs 14 verzichtet werden.
Das Pressverfahren sowie das Sinterverfahren können auf herkömmlichem, bekanntem Weg durchgeführt werden.
Die Innenverzahnung 22, die hier auf herkömmliche Weise gestaltet ist, kann zumindest teilweise bereits beim Pressen erzeugt werden. Hinterschnitte wie Hinterlegungen oder Rastiernuten können auch nach dem Sintern herausgearbeitet werden.

Claims

Schiebemuffe einer Getriebesynchronisationseinheit, die als Sinterformteil aus einem Pulvermetall ausgebildet ist und die entlang ihres Außenumfangs einen radial nach außen abstehenden, einstückig angeformten Schaltgabelsteg (14) aufweist.
Schiebemuffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltgabelsteg (14) als geschlossen umlaufender, radial vorspringender Ring ausgebildet ist.
Schiebemuffe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass axial beidseits des Schaltgabelstegs (14) je eine geschlossen umlaufende Ringfläche (20) vorgesehen ist.
Schiebemuffe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringflächen (20) Kreiszylinderflächen sind.
Schiebemuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltgabelsteg (14) seitlich durch ringförmige Stirnflächen (18) begrenzt ist, die sich senkrecht zur Axialrichtung (A) erstrecken.
Schiebemuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (10) zumindest an ihrer radial nach außen weisenden Umfangsseite keine mechanische Nachbearbeitung aufweist.
Schiebemuffe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der radial nach innen weisenden Umfangsseite eine Verzahnung (22) vorhanden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Schiebemuffe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, mit den Schritten: – Formen eines Presslings aus Pulvermetall in einem Pressvorgang, wobei am Außenumfang des Presslings ein radial nach außen abstehender Schaltgabelsteg (14) ausgebildet wird, und – Sintern des Presslings, wobei der Schaltgabelsteg (14) seine endgültige Form erlangt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebemuffe (10) nach dem Sintern zumindest an ihrer radial nach außen weisenden Umfangsseite keine mechanische Nachbearbeitung erfährt.