DE102015102628A1

DE102015102628A1 - Method for producing a coupling body

Info

Publication number: DE102015102628A1
Application number: DE102015102628.7A
Authority: DE
Inventors: Robert Notz; Andreas Dietrich
Original assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 2015-02-24
Filing date: 2015-02-24
Publication date: 2016-08-25

Abstract

Bei einem Verfahren zum Herstellen eines Kupplungskörpers (10) für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs werden nacheinander die folgenden Schritte ausgeführt: Ein ringförmiger Rohling (12) wird aus einem Flachmaterial ausgeschnitten, der Rohling (12) wird durch Fließpressen umgeformt, wobei ein Konusabschnitt (22) und ein radial außerhalb des Konusabschnitts (22) liegender Flanschabschnitt (14) entstehen. Es wird eine Kupplungsverzahnung (24) durch ein Schneidverfahren hergestellt, und anschließende werden Dachschrägen und/oder Hinterlegungen in der Kupplungsverzahnung (24) erzeugt.In a method for producing a coupling body (10) for a transmission of a motor vehicle, the following steps are carried out successively: an annular blank (12) is cut out of a flat material, the blank (12) is formed by extrusion, wherein a cone section (22) and a radially outwardly of the cone portion (22) lying flange portion (14) arise. A coupling toothing (24) is made by a cutting process and subsequent roof slopes and / or deposits are created in the coupling toothing (24).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kupplungskörpers für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs. The invention relates to a method for producing a coupling body for a transmission of a motor vehicle.

Kupplungskörper für Synchronisiereinrichtungen für Getriebe werden heute aufgrund ihrer komplexen Bauteilgeometrie hauptsächlich pulvermetallurgisch oder durch spanabhebende Verfahren hergestellt. Solche Kupplungskörper werden drehfest an einem Gangrad eines Getriebes angebracht und können mit der Schiebermuffe in Eingriff gebracht werden, um ein Drehmoment auf das Gangrad zu übertragen. Nachteilig bei pulvermetallurgischen Prozessen sind jedoch eine begrenzte erzielbare Festigkeit der Bauteile sowie die hohen Kosten für die benötigten Presswerkzeuge. Spanabhebende Verfahren ermöglichen eine höhere Flexibilität bezüglich der Bauteilgeometrie, erfordern jedoch einen hohen Material- und Fertigungsaufwand. Coupling bodies for synchronizers for transmissions are today produced mainly by powder metallurgy or by machining processes because of their complex component geometry. Such coupling bodies are non-rotatably mounted on a gear wheel of a transmission and can be brought into engagement with the slider sleeve in order to transmit a torque to the gear wheel. A disadvantage of powder metallurgy processes, however, is a limited achievable strength of the components and the high cost of the required pressing tools. Machining processes allow greater flexibility in terms of component geometry, but require a high material and manufacturing cost.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Herstellungsverfahren für einen Kupplungskörper zu schaffen, das Fertigungs- und Materialaufwand reduziert, mit dem jedoch auch komplexe Bauteilgeometrien hergestellt werden können. The object of the invention is therefore to provide a manufacturing method for a coupling body, which reduces manufacturing and material costs, with which, however, complex component geometries can be produced.

Erfindungsgemäß werden hierzu nacheinander folgende Schritte ausgeführt, um einen Kupplungskörper für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs herzustellen:

a) Ausschneiden eines ringförmigen Rohlings aus einem Flachmaterial,
b) Fließpressen des Rohlings, wobei ein Konusabschnitt und ein radial außerhalb des Konusabschnitts liegender Flanschabschnitt entstehen,
c) Herstellen einer Kupplungsverzahnung durch ein Schneidverfahren, und
d) Herstellen von Dachschrägen und/oder Hinterlegungen in der Kupplungsverzahnung.

According to the invention, the following steps are carried out successively for this purpose to produce a coupling body for a transmission of a motor vehicle:

a) cutting an annular blank from a flat material,
b) extruding the blank, forming a cone section and a flange section located radially outside the cone section,
c) producing a coupling toothing by a cutting method, and
d) producing roof pitches and / or deposits in the coupling teeth.

Das Umformen durch Fließpressen als Massivumformung erzeugt einen durchgehend massiven Kupplungskörper, woraus sich eine hohe Stabilität des fertigen Bauteils ergibt. Das Fließpressen hat ein Stauchen und Fließen des Materials des Rohlings im Konusabschnitt und im Flanschabschnitt zur Folge, ohne dass ein Falten des Rohlings erfolgt. Außerdem ergeben sich nur geringe Materialverluste durch Verschnitt. The forming by extrusion as massive forming produces a solid mass clutch body, resulting in a high stability of the finished component. Extrusion causes the material of the blank to swage and flow in the cone section and the flange section without folding the blank. In addition, only small material losses result from waste.

Das Herstellen der Kupplungsverzahnung durch ein Schneidverfahren ermöglicht eine Fertigung mit hoher Präzision, gegebenenfalls sogar ohne Nachbearbeitungsschritte. The preparation of the coupling teeth by a cutting process allows high precision manufacturing, possibly even without post processing steps.

Der ringförmige Rohling kann beispielsweise aus einem Dickblech gestanzt werden. Er hat vorzugsweise eine ebene Oberfläche und somit einen im Wesentlichen rechteckigen, um eine Mittelachse laufenden Querschnitt. The annular blank may for example be stamped from a thick sheet. It preferably has a flat surface and thus a substantially rectangular cross-section running around a central axis.

Der Rohling kann erfindungsgemäß direkt nach dem Ausschneiden aus dem Flachmaterial ohne weitere vorbereitende Bearbeitungsschritte umgeformt werden, um direkt den Konusabschnitt oder den Flanschabschnitt zu erzeugen. According to the invention, the blank can be reshaped directly after cutting out of the flat material without further preparatory processing steps in order to directly produce the cone section or the flange section.

Beim Fließpressen in Schritt b) kann der Konusabschnitt bereits in seiner endgültigen Form, bezogen auf die Umhüllende des fertigen Kupplungskörpers, entstehen, sodass zur Fertigung des Konusabschnitts keine weiteren umformenden Schritte mehr notwendig sind. When extruding in step b), the cone section may already be in its final form, based on the envelope of the finished coupling body arise, so that no further forming steps are more necessary for the production of the cone section.

Das Herstellen des Konusabschnitts und das Herstellen des Flanschabschnitts erfolgen vorzugsweise in zwei getrennten Arbeitsschritten jeweils als Fließpressschritt in getrennten Werkzeugformen, um auch komplexere Bauteilformen einfach herstellen zu können. The production of the cone section and the production of the flange section are preferably carried out in two separate steps, each as an extrusion step in separate molds, so as to be able to easily produce even more complex component shapes.

Der Flanschabschnitt kann dabei vor dem Konusabschnitt oder nach dem Konusabschnitt hergestellt werden, wobei die Reihenfolge durch die Geometrie des Kupplungskörpers bedingt sein kann. The flange portion can be made before the cone section or after the cone section, wherein the order may be due to the geometry of the coupling body.

Es ist möglich, die maximale Materialstärke des Rohlings in axialer Richtung kleiner zu wählen als eine Maximalerstreckung des Kupplungskörpers in axialer Richtung, wobei Teile des Kupplungskörpers durch Querfließpressen insbesondere bei der Herstellung des Konusabschnitts entstehen. Es ist auch möglich, die maximale Materialstärke des Rohlings im Wesentlichen gleich der Maximalerstreckung des Kupplungskörpers in axialer Richtung zu wählen, um die notwendigen Umformprozesse und die notwendige Materialverdrängung zu minimieren. It is possible to select the maximum material thickness of the blank in the axial direction smaller than a maximum extent of the coupling body in the axial direction, wherein parts of the coupling body arise by transverse extrusion, in particular during the production of the cone section. It is also possible to select the maximum material thickness of the blank substantially equal to the maximum extent of the coupling body in the axial direction in order to minimize the necessary forming processes and the necessary material displacement.

Während im Konusabschnitt die Materialstärke gegenüber der Materialstärke des Rohlings erhöht werden kann, wird die Materialstärke im Flanschabschnitt beim Fließpressen vorzugsweise reduziert. While in the cone section the material thickness can be increased in relation to the material thickness of the blank, the material thickness in the flange section during extrusion is preferably reduced.

Der Rohling ist daher vorzugsweise in Radialrichtung kleiner als der fertige Kupplungskörper, da insbesondere bei der Umformung des Flanschabschnitts Material radial nach außen fließt. Insgesamt ist der Rohling vorteilhaft so bemessen, dass nach den Fließpressschritten möglichst wenig überschüssiges Material als Verschnitt anfällt. The blank is therefore preferably smaller in the radial direction than the finished coupling body, since in particular during the deformation of the flange portion material flows radially outwards. Overall, the blank is advantageously sized so that after the extrusion steps as little excess material as waste is obtained.

Es hat sich herausgestellt, dass das Fließpressen als Kaltfließpressen durchgeführt werden kann, was sowohl die Fertigungsgenauigkeit erhöht als auch den Fertigungsaufwand reduziert. Insbesondere ist es möglich, das Kaltfließpressen bei Raumtemperatur oder nur geringfügig darüber liegenden Temperaturen durchzuführen. It has been found that extrusion can be carried out as cold extrusion, which increases both the manufacturing accuracy and reduces the production cost. In particular, it is possible to carry out the cold extrusion at room temperature or only slightly higher temperatures.

Zusätzlich zum Konusabschnitt und zum Flanschabschnitt kann während des Fließpressens ein radial innen liegender Abschnitt ausgebildet werden, der axial über eine gangradseitige Fläche des Flanschabschnitts vorsteht und der zur Anlage an das Gangrad bestimmt ist. In addition to the cone portion and the flange portion, a radially inward portion may be formed during the extrusion molding, which protrudes axially over a gear-wheel-side surface of the flange portion and which is intended to bear against the gear wheel.

Das Schneidverfahren zur Herstellung der Kupplungsverzahnung in Schritt c) kann beispielsweise ein Stanzverfahren, insbesondere ein Feinstanzverfahren sein. The cutting method for producing the coupling teeth in step c) can be, for example, a stamping method, in particular a fine stamping method.

Die Dachschrägen und/oder Hinterlegungen lassen sich kostengünstig und mit ausreichender Qualität durch ein Prägeverfahren erzeugen, es ist jedoch auch der Einsatz eines spanenden Verfahrens möglich. The sloping roofs and / or deposits can be produced inexpensively and with sufficient quality by a stamping process, but it is also the use of a cutting process possible.

Mit den genannten erfindungsgemäßen Verfahrensschritten ist eine werkzeugfallende Herstellung des Kupplungskörpers möglich. Optional kann natürlich eine abschließende Wärmebehandlung zur Härtung durchgeführt werden. With the above-mentioned method steps according to the invention a tool-producing production of the coupling body is possible. Optionally, of course, a final heat treatment can be carried out for curing.

Außerdem kann der Konusabschnitt eine Reibfläche aufweisen, die nach Abschluss des oben beschriebenen Herstellungsverfahrens oberflächenbehandelt wird, um eine ausreichende Rauigkeit aufzuweisen, beispielsweise durch Schleifen, Strahlen oder Vergüten, insbesondere durch Nitrieren. In addition, the cone portion may have a friction surface which is surface-treated after completion of the above-described manufacturing method to have sufficient roughness, for example, by grinding, blasting or tempering, in particular by nitriding.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen: The invention will be described below with reference to two embodiments with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:

1 eine allgemeine schematische Darstellung eines Kupplungskörpers zusammen mit einer herkömmlichen Schiebemuffe eines synchronisierten Fahrzeuggetriebes; 1 a general schematic representation of a coupling body together with a conventional sliding sleeve of a synchronized vehicle transmission;

2 eine schematische Ansicht eines Rohlings für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Kupplungskörpers; 2 a schematic view of a blank for a method according to the invention for producing a coupling body;

3a bis 3d Herstellungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines Kupplungskörpers gemäß einer ersten Ausführungsform; und 3a to 3d Manufacturing steps of the inventive method for producing a coupling body according to a first embodiment; and

4a bis 4d Herstellungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kupplungskörpers gemäß einer zweiten Ausführungsform. 4a to 4d Manufacturing steps of the inventive method for producing a coupling body according to a second embodiment.

Bei der Herstellung eines ringförmigen Kupplungskörpers 10, wie er in 1 in einer allgemein bekannten Form dargestellt ist, wird zunächst ein ringförmiger Rohling 12 aus einem nicht näher dargestellten Flachmaterial, hier einem Dickblech, ausgeschnitten (siehe 2). Der fertige Kupplungskörper 10 ist auch in 3d und 4d jeweils im Querschnitt einer Ringhälfte gezeigt. In the manufacture of an annular coupling body 10 as he is in 1 is shown in a generally known form, first an annular blank 12 from a non-illustrated flat material, here a thick sheet, cut out (see 2 ). The finished coupling body 10 is also in 3d and 4d each shown in cross-section of a ring half.

Der Rohling 12 wird in eine (nicht dargestellte) Werkzeugform eingelegt und in dem in 3b gezeigten Arbeitsschritt durch Fließpressen so umgeformt, dass ein Flanschabschnitt 14 entsteht. Der Flanschabschnitt 14 kann sich radial weiter nach außen erstrecken als der ursprüngliche Rohling 12, da das Material des Rohlings 12 in der Werkzeugform nach außen fließt. The blank 12 is inserted into a (not shown) tool mold and in the in 3b shown working step by extrusion, so that a flange 14 arises. The flange section 14 may extend radially farther outward than the original blank 12 because the material of the blank 12 flows outward in the tool mold.

Bei diesem Fließpressschritt entsteht in diesem Beispiel auch gleichzeitig ein radial innen liegender Abschnitt 16, der sich von der inneren Öffnung 18‘ des Kupplungskörpers 10, sich aus der inneren Öffnung 18 des Rohlings 12 ergibt, auf der Gangradseite des Kupplungskörpers 10 erstreckt und die vor dem eigentlichen Flanschabschnitt 14 endet und axial über die gangradseitige Fläche 20 des Flanschabschnittes 14 hervorsteht. In this extrusion step, a radially inward-lying section is also formed in this example at the same time 16 that is from the inner opening 18 ' of the coupling body 10 to get out of the inner opening 18 of the blank 12 results on the Gangradseite the coupling body 10 extends and the front of the actual flange section 14 ends and axially over the gangradseitige surface 20 the flange portion 14 protrudes.

Der radial innen liegende Abschnitt 16 könnte auch weggelassen werden. The radially inner section 16 could also be omitted.

Das Werkstück wird aus der Werkzeugform entnommen und in eine weitere Werkzeugform eingelegt, in der ein weiterer Fließpressschritt durchgeführt wird, in der ein Konusabschnitt 22 des Kupplungskörpers 10 entsteht (siehe 3c). Der Konusabschnitt 22 liegt radial innerhalb des Flanschabschnitts 14. The workpiece is removed from the mold and placed in another mold, in which a further extrusion step is performed, in which a cone section 22 of the coupling body 10 arises (see 3c ). The cone section 22 is located radially inside the flange portion 14 ,

Bei den Fließpressschritten fließt in dem gezeigten Beispiels im Bereich des Flanschabschnitts 14 und des Konusabschnitts 22 das Material des Rohlings 12 sowohl in Radialrichtung r als auch in Axialrichtung A. Die Materialstärke d_F des Flanschabschnitts 14 reduziert sich dabei gegenüber der Ausgangsmaterialstärke d des Rohlings 12. Im Konusabschnitt 22 kann sich hingegen die Materialstärke d_K gegenüber der Ausgangsmaterialstärke d des Rohlings 12 erhöhen (jeweils in Axialrichtung A betrachtet). Es wäre aber auch möglich, die Ausgangsmaterialstärke d des Rohlings 12 im Wesentlichen gleich der maximalen Endmaterialstärke d_K des Konusabschnitts 22 zu wählen. In the case of the extrusion steps, flows in the example shown in the region of the flange 14 and the cone section 22 the material of the blank 12 both in the radial direction r and in the axial direction A. The material thickness d _{F of} the flange portion 14 is reduced compared to the starting material thickness d of the blank 12 , In the cone section 22 On the other hand, the material thickness d _{K can be} compared with the starting material thickness d of the blank 12 increase (each viewed in the axial direction A). But it would also be possible, the starting material thickness d of the blank 12 substantially equal to the maximum end material thickness d _{K of} the cone section 22 to choose.

In den Fließpressschritten wird der Rohling 12 jeweils durch ein Massivumformverfahren umgeformt, bei dem das Material des Rohlings 12 stets so fließt, dass ein massiver Körper ohne Faltlinien entsteht. In the extrusion steps, the blank is 12 each formed by a massive forming process in which the material of the blank 12 always flowing so that a solid body without fold lines arises.

Die Fließpressschritte werden hier als Kaltfließpressen, insbesondere bei Raumtemperatur oder nur geringfügig erhöhten Temperaturen durchgeführt. The extrusion steps are carried out here as cold extrusion, in particular at room temperature or only slightly elevated temperatures.

Nach der Ausbildung des Konusabschnitts 22 und des Flanschabschnitts 14 wird in einem Schneidverfahren, beispielsweise durch Feinstanzen, radial außen am Flanschabschnitt 14 eine Kupplungsverzahnung 24 hergestellt. After the formation of the cone section 22 and the flange portion 14 is in a cutting process, for example by fine blanking, radially outward on the flange 14 a coupling toothing 24 produced.

Danach werden Dachschrägen 25 (siehe 1) und (nicht dargestellte) Hinterlegungen in der Kupplungsverzahnung 24 durch ein Prägeverfahren oder ein spanendes Verfahren erzeugt. After that, roof pitches 25 (please refer 1 ) and (not shown) deposits in the coupling teeth 24 produced by a stamping process or a machining process.

Mit den beschriebenen Schritten kann ein Kupplungskörper 10 werkzeugfallend hergestellt werden. Gegebenenfalls kann auf eine weitere Bearbeitung verzichtet werden. With the steps described, a coupling body 10 be made falling tool. If necessary, can be dispensed with further processing.

Anschließend könnte jedoch noch eine Wärmebehandlung zum Härten durchgeführt werden, beispielsweise durch Nitrieren. Außerdem ist es möglich, eine Reibfläche 26 des Kupplungskörpers aufzurauen, beispielsweise durch Schleifen, Strahlen oder eine andere Art der Oberflächenvergütung. Subsequently, however, a heat treatment for curing could be carried out, for example by nitriding. It is also possible to have a friction surface 26 roughen the coupling body, for example by grinding, blasting or other type of surface treatment.

Die geometrische Form der Reibfläche 26 des Konusabschnitts 22 kann vollständig durch den Fließpressschritt vorgegeben sein, es kann aber auch eine spanende Nachbearbeitung erfolgen. The geometric shape of the friction surface 26 of the cone section 22 can be completely predetermined by the extrusion step, but it can also be done a post-machining.

Der fertige Kupplungskörper 10 wird drehfest mit einem (nicht dargestellten) Gangrad eines Fahrzeuggetriebes verbunden. Über eine bekannte, in 1 gezeigte Schiebemuffe 28, die in die Außenverzahnung 24 des Kupplungskörpers 10 eingreift, kann dann, wie herkömmlich bekannt, eine Kraftübertragung von einer Antriebswelle des Getriebes auf das Gangrad erreicht werden. The finished coupling body 10 is rotatably connected to a (not shown) gear wheel of a vehicle transmission. About a well-known, in 1 shown sliding sleeve 28 in the outer teeth 24 of the coupling body 10 engages, then, as conventionally known, a power transmission from a drive shaft of the transmission to the gear wheel can be achieved.

Die 4a bis d zeigen eine zweite Ausführungsform des gerade beschriebenen Herstellungsverfahrens. In diesem Fall wird zuerst der Konusabschnitt 22 hergestellt und anschließend der Flanschabschnitt 14. Ansonsten verläuft das Verfahren wie das oben beschriebene der ersten Ausführungsform. The 4a to d show a second embodiment of the manufacturing process just described. In this case, first the cone section 22 made and then the flange 14 , Otherwise, the method is the same as the first embodiment described above.

Claims

Method for producing a coupling body ( 10 ) for a transmission of a motor vehicle with the successive steps: - a) cutting an annular blank ( 12 ) of a flat material, - b) extruding the blank ( 12 ), wherein a cone section ( 22 ) and a radially outside of the cone section ( 22 ) lying flange portion ( 14 ), - c) producing a coupling toothing ( 24 ) by a cutting process, and - d) producing roof pitches ( 25 ) and / or deposits in the coupling teeth ( 24 ).

Method according to claim 1, characterized in that in step b) the cone section ( 22 ) in its final form, based on an envelope of the finished coupling body arises.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the production of the cone section ( 22 ) and the flange portion ( 14 ) takes place in two separate steps.

Method according to claim 3, characterized in that the flange section ( 14 ) in a separate step before the cone section ( 22 ) will be produced.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the maximum material thickness (d) of the blank (d) 12 ), measured in axial direction (A), is smaller than a maximum extent (d _K ) of the coupling body ( 10 ) in the axial direction (A).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the extrusion is carried out as cold extrusion.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the material thickness (d _F ) in the flange portion ( 14 ) measured in the axial direction (A) is reduced during extrusion.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the extrusion molding a radially inner portion ( 16 ) is formed axially over a gangradseitige surface ( 20 ) of the flange portion ( 14 ) protrudes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling toothing ( 24 ) in step c) is produced by a stamping process.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the roof pitches ( 25 ) and / or deposits in step d) are produced by a stamping process.