DE102015118188A1

DE102015118188A1 - Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers

Info

Publication number: DE102015118188A1
Application number: DE102015118188.6A
Authority: DE
Inventors: Robert Notz
Original assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 2015-10-26
Filing date: 2015-10-26
Publication date: 2017-04-27
Also published as: CN107023589A; JP2017116094A; US20170114852A1; CN107023589B; US10641351B2; FR3042834A1; FR3042834B1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers für eine Synchronisiervorrichtung eines Getriebes, wobei die folgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) Bereitstellen einer außenverzahnten Kupplungsscheibe (12), die zum Zusammenwirken mit einer Schiebemuffe vorgesehen ist, b) Bereitstellen eines Gegenreibrings (16), der zum Zusammenwirken mit einem Synchronring vorgesehen ist, c) Aufbringen eines Reibbelags (20) auf den Gegenreibring (16); d) Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen der Kupplungsscheibe (12) und dem Gegenreibring (16), und e) Stauchen eines zumindest teilweise mit dem Reibbelag (20) versehenen Abschnitts des Gegenreibrings (16) in radial nach innen gewandter Richtung, so dass ein Gegenreibkegel (18) gebildet wird, der zum Zusammenwirken mit einer Reibfläche des Synchronrings vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers für eine Synchronisiervorrichtung eines Getriebes.
Kupplungskörper der eingangs genannten Art werden insbesondere in Fahrzeuggetrieben eingesetzt und sind im fertig montierten Zustand drehfest mit einem als Losrad gebildeten Gangrad eines Getriebes verbunden. Beispielsweise kann der Kupplungskörper Teil einer Sperrsynchronisierung sein, bei der die Synchronisierung über einen oder mehrere Reibkoni erfolgt.
Während des Schaltvorgangs dient der Kupplungskörper im Zusammenwirken mit einem Synchronring einerseits zur Synchronisierung der Drehzahl des Losrads mit der Drehzahl der jeweils zugeordneten Getriebewelle. Andererseits wird über den Kupplungskörper mithilfe einer Schiebemuffe eine drehfeste Kopplung zwischen dem Losrad und der Getriebewelle erreicht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Problemstellung zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das in einfacher Weise eine kostengünstige Herstellung eines Kupplungskörpers für eine Synchronisiervorrichtung eines Getriebes ermöglicht.
Die technische Problemstellung wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers für eine Konussynchronisierung eines Getriebes gelöst, wobei die folgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

a) Bereitstellen einer außenverzahnten Kupplungsscheibe, die zum Zusammenwirken mit einer Schiebemuffe vorgesehen ist,
b) Bereitstellen eines Gegenreibrings, der zum Zusammenwirken mit einem Synchronring vorgesehen ist,
c) Aufbringen eines Reibbelags auf den Gegenreibring,
d) Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen der Kupplungsscheibe und dem Gegenreibring, und
e) Stauchen eines zumindest teilweise mit dem Reibbelag versehenen Abschnitts des Gegenreibrings in radial nach innen gewandter Richtung, so dass ein Gegenreibkegel gebildet wird, der zum Zusammenwirken mit einer Reibfläche des Synchronrings vorgesehen ist.

Der gemäß dem voranstehend beschriebenen Verfahren hergestellte Kupplungskörper ist folglich wenigstens zweiteilig aus einer Kupplungsscheibe und einem Gegenreibring zusammengesetzt, die zunächst im Verfahrensschritt a) und im Verfahrensschritt b) unabhängig voneinander als separate Bauteile bereitgestellt werden. Sowohl die Kupplungsscheibe als auch der Gegenreibring können daher individuell bezüglich der jeweils auftretenden Betriebslasten ausgelegt und gefertigt werden.
Die Kupplungsscheibe kann aus einem anderen Material hergestellt werden als der Gegenreibring. Alternativ oder ergänzend können beide Bauteile getrennt voneinander, d. h. vor ihrer Verbindung, einer Wärmebehandlung unterzogen werden.
Weiter ist es möglich, die Kupplungsscheibe als Schmiederohling, Feingussteil oder pulvermetallurgisch herzustellen. Der Gegenreibring ist üblicherweise eine kreiszylindrische Stahlhülse.
Insgesamt ergibt sich durch die separate Bereitstellung der Kupplungsscheibe und des Gegenreibrings eine hohe Flexibilität bezüglich der Materialauswahl, der fertigungstechnischen Umsetzung der geforderten Bauteilgeometrie sowie der Nachbehandlung und Optimierung von Funktionsflächen, wie Zahnflanken, Reibflächen oder dergleichen.
Bevor der Gegenreibring mit der Kupplungsscheibe verbunden wird, wird im Verfahrensschritt c) ein Reibbelag auf den Gegenreibring aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Beschichten, z. B. Streusintern, oder Aufkleben eines bereits vorgefertigten Reibbelags, insbesondere eines Papier- oder Karbonbelags, erfolgen.
Anschließend wird im Verfahrensschritt d) eine unlösbare, insbesondere mechanische Verbindung zwischen der Kupplungsscheibe und dem Gegenreibring hergestellt. Die Kupplungsscheibe und der Gegenreibring sind danach drehfest miteinander verbunden.
Schließlich erfolgt im Verfahrensschritt e) ein Stauchen eines zumindest teilweise mit dem Reibbelag versehenen Abschnitts des Gegenreibrings in radial nach innen gewandter Richtung, so dass ein Gegenreibkegel gebildet wird, der zum Zusammenwirken mit einer Reibfläche des Synchronrings vorgesehen ist.
Das Stauchen in radial nach innen gewandter Richtung entspricht einem Verengen des Gegenreibrings in Richtung einer zentralen Achse des Kupplungskörpers. Mit anderen Worten ist der Gegenreibkegel ausgehend von einem zwischen der Kupplungsscheibe und dem Gegenreibring gebildeten Befestigungsabschnitt in von der Kupplungsscheibe wegweisender Richtung verjüngt.
Beispielsweise kann es sich bei dem im Verfahrensschritt e) umzuformenden, zumindest teilweise mit dem Reibbelag versehenen Abschnitt des Gegenreibrings um ein axiales Ende eines rein kreiszylindrischen Rohres handeln.
Ein Abschnitt des Gegenreibrings wird folglich durch Stauchen plastisch zu einem Gegenreibkegel verformt, wobei der Gegenreibring insbesondere vor dem Stauchen bereits bleibend mit der Kupplungsscheibe verbunden, und in jedem Fall vor dem Stauchen mit dem fertigen Reibbelag versehen ist.
Der Gegenreibkegel samt Reibbelag kann demgemäß im Verfahrensschritt e) präzise geformt werden. Im Vergleich zu einer Vorgehensweise, die ein separates Bereitstellen eines bereits konisch geformten Gegenreibrings vorsieht, kann auf diese Weise vermieden werden, dass der Gegenreibkegel durch das Verbinden der Kupplungsscheibe und des Gegenreibrings deformiert oder der Reibbelag beschädigt wird.
Mit dem angegebenen Verfahren kann demzufolge beim Herstellen des Gegenreibkegels ein Kalibrieren des Gegenreibkegels und/oder des an dem Gegenreibkegel vorgesehenen Reibbelags erfolgen, ohne dass die Gefahr einer mechanischen oder thermischen Beeinträchtigung der Form des Reibkegels durch nachgeschaltete Fertigungsschritte besteht.
Nach einer Weiterbildung des voranstehend beschriebenen Verfahrens wird der Reibbelag im Verfahrensschritt c) umfangsmäßig geschlossen auf einer äußeren Mantelfläche des Gegenreibrings aufgebracht.
Der im Verfahrensschritt b) bereitgestellte Gegenreibring kann nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens eine zumindest abschnittsweise kreiszylindrische, d. h. rohrförmige Gestalt aufweisen. Im darauf folgenden Verfahrensschritt c) kann wenigstens eine Mantelfläche des Reibrings mit einem Reibbelag versehen werden.
Die Kupplungsscheibe und der Gegenreibring können Formelemente zum Herstellen einer unlösbaren Formschlussverbindung aufweisen. So können die beiden separat bereitgestellten Bauteile im Verfahrensschritt d) insbesondere ohne thermische Fügeverfahren miteinander verbunden werden.
Gegenreibring und Kupplungskörper können beispielsweise umformtechnisch durch Fließpressen in einen Passsitz, Verstemmen, Vernieten und/oder zusätzlich Verschweißen verbunden werden.
Gemäß einer Weiterbildung des Verfahrens weist der Gegenreibring axial auskragende Vorsprünge auf, die nach dem Herstellen der unlösbaren Verbindung gemäß Verfahrensschritt d) in an der Kupplungsscheibe gebildete Ausnehmungen greifen. Die formschlüssige Verbindung kann gleichermaßen der axialen, als auch der drehfesten Verbindung der beiden Bauteile relativ zueinander dienen. Vorsprünge und die Wandungen der Ausnehmungen können miteinander umformtechnisch verbunden werden.
Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Ausnehmungen in der Kupplungsscheibe umfangsmäßig geschlossene, axial durchgehende Fenster sind. In diese Fenster ragen dann die vorzugsweise komplementär ausgeführten Vorsprünge des Gegenreibrings hinein. Damit ist bereits in Umfangsrichtung eine mechanische Koppelung erreicht. Die Vorsprünge können, was jedoch nicht zwingend der Fall ist, gegenüber den Ausnehmungen mit Übermaß hergestellt werden, so dass sie plastisch verformt werden, wenn sie axial in die Ausnehmungen gedrückt werden.
Um eine geräuscharme Synchronisierung im fertig montierten Zustand zu erreichen, sind die Außenverzahnung der Kupplungsscheibe und der Reibkegel koaxial angeordnet.
Weiter kann eine an der Kupplungsscheibe vorgesehene, insbesondere im Wesentlichen kreiszylindrische Aufnahme, die zur Befestigung der Kupplungsscheibe an dem Losrad vorgesehen ist, koaxial zur Kupplungsscheibe und/oder dem Reibkegel angeordnet sein.
Insbesondere können die Außenverzahnung der Kupplungsscheibe, ein der Kupplungsscheibe zugeordneter Abschnitt des Gegenreibrings und die insbesondere im Wesentlichen kreiszylindrische Aufnahme der Kupplungsscheibe zur zentralen Achse des Kupplungskörpers konzentrisch angeordnet sein.
Wenn hier von Konzentrizität oder Koaxialität gesprochen wird, so sind diese Begriffe vor dem Hintergrund üblicher Fertigungstoleranzen zu verstehen.
Zur Verbesserung der Koaxialität bzw. der Konzentrizität zwischen der Kupplungsscheibe und dem Gegenreibkegel kann die Kupplungsscheibe mindestens eine Anlagefläche aufweisen, die zum Abstützen des Reibrings in radial nach innen gewandter Richtung vorgesehen ist. Die Anlagefläche ist an mehreren Ausnehmungen vorhanden, die zur Aufnahme axial auskragender Vorsprünge des Gegenreibkegels dienen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt schematisch:
1 einen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kupplungskörper.
In 1 ist ein Kupplungskörper 10 für eine Synchronisiervorrichtung eines Getriebes dargestellt.
Der Kupplungskörper 10 weist eine Kupplungsscheibe 12 auf, die eine Außenverzahnung 14 hat. Die Außenverzahnung 14 ist zum Zusammenwirken mit einer innenverzahnten Schiebemuffe (nicht dargestellt) vorgesehen.
Zudem umfasst der Kupplungskörper 10 einen Gegenreibring 16, der zum Zusammenwirken mit einem Synchronring (nicht dargestellt) vorgesehen ist. Der Gegenreibring 16 hat einen Gegenreibkegel 18, auf dem ein Reibbelag 20 aufgebracht ist. Der Reibbelag 20 ist zum Zusammenwirken mit einer Reibfläche des Synchronrings (nicht dargestellt) vorgesehen.
Die Kupplungsscheibe 12 und der Gegenreibring 16 sind unlösbar miteinander verbunden. Der Gegenreibring 16 weist axial auskragende Vorsprünge 22 auf, die in an der Kupplungsscheibe 12 vorgesehene Ausnehmungen 24 greifen. Die Ausnehmungen sind in mehreren an einem Kreis angeordnete, in Axialrichtung gesehen umfangsmäßig geschlossene, d. h. umfangsmäßig geschlossen umrahmte Fenster, die durch Stanzen erzeugt werden können.
Die Kupplungsscheibe 12 weist im Bereich der Vorsprünge 22 eine Anlagefläche 26 als Teil der Fensterbegrenzung auf, die zum Abstützen des Gegenreibrings 16 in radial nach innen gewandter Richtung vorgesehen ist.
Der Kupplungskörper 10 hat eine zentrische Öffnung, deren Rand auf einem Losrad 28 sitzt und dort drehfest mit dem Losrad 28 verbunden ist, z. B. durch plastisches Umformen, Presssitz oder Schweißen.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kupplungskörpers 10 näher beschrieben.
Zunächst wird die außenverzahnte Kupplungsscheibe 12 bereitgestellt.
Separat und unabhängig von der außenverzahnten Kupplungsscheibe 12 wird der Gegenreibring 16 in Form eines kreiszylindrischen Rohres bereitgestellt.
Auf den Gegenreibring 16 wird der Reibbelag 20 aufgebracht. Dies kann beispielsweise durch Beschichten, insbesondere Streusintern, oder Aufkleben eines bereits vorbereiteten Reibbelags erfolgen.
Zum Herstellen einer unlösbaren Verbindung wird der Gegenreibring 16 mit der Kupplungsscheibe 12 z. B. verstemmt. Im verbundenen Zustand greifen die axial auskragenden Vorsprünge 22 des Gegenreibring 16 in die Ausnehmungen 24 der Kupplungsscheibe 12.
Die Ausnehmungen 24 und Vorsprünge 22 können vor dem Verbinden der Bauteile 12, 16 beispielsweise durch spanende Bearbeitung erzeugt werden.
Abschließend wird der Gegenreibkegel 18 des Gegenreibrings 16 geformt. Dazu wird der mit dem Reibbelag 20 versehene Gegenreibring 16 im Bereich des Reibbelags 20 in radial nach innen gewandter Richtung durch z. B. Aufschieben eines Innenkonus gestaucht. Nach dem Stauchvorgang ist der Gegenreibring 16 in von der Kupplungsscheibe 12 weg weisender Richtung konisch verjüngt.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers für eine Synchronisiervorrichtung eines Getriebes, wobei die folgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden: a) Bereitstellen einer außenverzahnten Kupplungsscheibe (12), die zum Zusammenwirken mit einer Schiebemuffe vorgesehen ist, b) Bereitstellen eines Gegenreibrings (16), der zum Zusammenwirken mit einem Synchronring vorgesehen ist, c) Aufbringen eines Reibbelags (20) auf den Gegenreibring (16); d) Herstellen einer unlösbaren Verbindung zwischen der Kupplungsscheibe (12) und dem Gegenreibring (16), und e) Stauchen eines zumindest teilweise mit dem Reibbelag (20) versehenen Abschnitts des Gegenreibrings (16) in radial nach innen gewandter Richtung, so dass ein Gegenreibkegel (18) gebildet wird, der zum Zusammenwirken mit einer Reibfläche des Synchronrings vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (20) im Verfahrensschritt c) geschlossen umlaufend auf einer äußeren Mantelfläche des Gegenreibrings (16) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der im Verfahrensschritt b) bereitgestellte Gegenreibring (16) eine zumindest abschnittsweise kreiszylindrische rohrförmige Gestalt aufweist.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (12) und der Gegenreibring (16) Formelemente zum Herstellen einer unlösbaren Formschlussverbindung aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenreibring (16) axial auskragende Vorsprünge (22) aufweist, die nach dem Herstellen der unlösbaren Verbindung gemäß Verfahrensschritt d) in an der Kupplungsscheibe (12) gebildete Ausnehmungen (24) greifen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (24) umfangsmäßig geschlossene, axial durchgehende Fenster in der Kupplungsscheibe (12) sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kupplungsscheibe (12) und Gegenreibring (16) durch Fließpressen, Verstemmen, Vernieten und/oder Verschweißen miteinander verbunden sind.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsscheibe (12) mindestens eine Anlagefläche (26) aufweist, die zum Abstützen des Gegenreibrings (16) in radial nach innen gewandter Richtung an der Kupplungsscheibe (12) vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte c) und d) nacheinander in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden.