DE102016002542B3

DE102016002542B3 - Verfahren zur Herstellung von innenverzahnten Schiebemuffen

Info

Publication number: DE102016002542B3
Application number: DE102016002542.5A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2016-02-22
Publication date: 2017-05-04
Anticipated expiration: 2036-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von innenverzahnten Schiebemuffen (1) oder anderen Geradverzahnungen mit mindestens folgenden Verfahrensschritten – Umformen eines Rohres auf den Außendurchmesser der Schiebemuffen (1) bei gleichzeitigem Einformen einer durchgehenden Innenprofilierung, die jeweils dem größten Zahnprofil der Innenverzahnung (3) der Schiebemuffen (1) entspricht, mittels eines oder mehrerer Kalt-Zieh-Vorgänge, – Ablängen des umgeformten Rohres auf Abschnitte mit Schiebemuffenbreite oder größer zum Erhalt von Schiebemuffenhalbzeugen (2) und – Kaltumformung der Zahnprofile der Innenverzahnung (3) der Schiebemuffenhalbzeuge (2) mindestens durch die Herstellung von Abdachungen (4) und/oder Hinterlegungen mittels mindestens eines Press-Walz-Vorganges.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer fertigen Innenverzahnung von Schiebemuffen, die insbesondere in Fahrzeuggetrieben zum Verschieben von Zahnrädern eingesetzt werden. Natürlich ist das Verfahren auch zur Herstellung anderer Geradverzahnungen anwendbar.
Schiebemuffen sind bekannt. So wird in der DE 10 2014 212 529 A1 eine Schiebemuffe für eine Synchronisiereinrichtung mit einer nach radial innen gerichteten axialen Verzahnung und mit einer radial außen angeordneten, ringförmigen Schaltgabelführung beschrieben, wobei die Verzahnung und die Schaltgabelführung einteilig ausgebildet sind und die Schaltgabelführung mindestens einen von den Axialrändern der Schiebemuffe beabstandeten Ringbord aufweist.
Die Innenverzahnung der Schiebemuffe wird beim Stand der Technik durch Räumen erzeugt. Das Räumen ist ein Nassbearbeitungsverfahren, was zudem erfordert, den zu verzahnenden Rohling zuvor auf eine Kontur zu drehen ( DE 10 2005 049 528 A1 ).
Die Innenverzahnung bekannter Schiebemuffen weisen weiter sogenannte Hinterlegungen auf, die im zerspanenden Verfahren hergestellt werden. Darüber hinaus besitzen die Zahnstirnkanten dachartige Abschrägungen, die auch spanabhebend gefertigt werden.
Hinterlegungen in Form von Vertiefungen an mindestens einer Flanke eines jeden Zahnes der Schiebemuffe haben den Zweck, die mit ihrer Verzahnung mit der Verzahnung eines Zahnrades des Schaltgetriebes in Eingriff gebrachte Schiebemuffe vor einem ungewollten Außereingriffgeraten zu sichern. Ein übliches Verfahren zur Erzeugung von Hinterlegungen ist das Schlagmesserfräsverfahren, wie es beispielsweise die EP 06 25 399 A1 und die DE 10 2005 058 731 A1 beschreiben.
Abdachungen der stirnseitigen Enden der Zähne dienen der Schalterleichterung und werden durch Stoßfräsen ( EP 01 78 410 A1 ) oder auch durch das Schlagmesserfräsverfahren hergestellt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik wird in der DE 10 2005 049 528 A1 ein Verfahren zur Herstellung der Innenverzahnung von Schiebemuffen beschrieben, bei dem

– Rohlinge mit einem Aufmaß vorverzahnt werden durch ein Vorräumen oder durch ein Umformverfahren, wie ein Rollverfahren,
– zusätzlich durch Umformen eine Außenrippe für ein Schubglied angeformt wird,
– die Zähne durch Wälzschälen auf Fertigzahnkontur gebracht und
– anschließend die Zahnflanken und/oder die Zahnstirnflächen mit einem Schneidkantenwerkzeug spanend bearbeitet werden zur Herstellung der Hinterlegungen bzw. Abdachungen.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist insbesondere die technologisch notwendige Verformungsarbeit bei der Fertigstellung der Innenverzahnung durch das Wälzschälen, nämlich entweder bei einem unverzahnten Rohling oder bei einem mit Aufmaß vorverzahnten Rohling.
Zur Herstellung von Rohlingen ist es ferner bekannt, Schmiedeverfahren einzusetzen. Diese haben den Nachteil des Materialverlustes für den Innenkern.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für Schiebemuffen material- und fertigungstechnisch zu optimieren.
Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von innenverzahnten Schiebemuffen weist mindestens folgende Verfahrensschritte auf:

– Umformen eines Rohres auf den Außendurchmesser der Schiebemuffen bei gleichzeitigem Einformen einer durchgehenden Innenprofilierung, die jeweils dem größten Zahnprofil der Innenverzahnung der Schiebemuffen entspricht, mittels eines oder mehrerer Kalt-Zieh-Vorgänge,
– Ablängen des umgeformten Rohres auf Abschnitte mit Schiebemuffenbreite oder größer zum Erhalt von Schiebemuffenhalbzeugen und
– Kaltumformung der Zahnprofile der Innenverzahnung der Schiebemuffenhalbzeuge mindestens durch die Herstellung von Abdachungen und/oder Hinterlegungen mittels mindestens eines Press-Walz-Vorganges.

Das Verfahren nutzt somit die Vorteile von Umformverfahren und dabei insbesondere das Kalt-Ziehen als formgenaues und maßhaltiges Verfahren. Ferner verkürzt sich die Prozesskette und ist der Prozessablauf sauberer, da er flüssigkeitsfrei vorgenommmen werden kann.
Bevorzugt werden bei dem Verfahren drei Kalt-Zieh-Vorgänge vorgenommen, wobei die Kalt-Zieh-Vorgänge fortlaufend oder in Etappen durchgeführt werden. Dabei wird das Rohr nach mindestens einem Kalt-Zieh-Vorgang einem Glühprozess unterzogen, vorzugsweise mit einer Glühtemperatur bis 900°C und insbesondere zwischen 700°C und 800°C. Auf diese Weise wird die Kaltverformbarkeit verbessert, wird einer Rissbildung und Versprödung vorgebeugt und ein spannungsarmer Zustand erreicht.
An den Glühprozess schließt sich bevorzugt ein Beizen, eine Beseifung und/oder ein Bondern des Rohres an, wodurch die Oberflächengüte verbessert wird.
Weiter sieht das Verfahren vor, dass bei den Kalt-Zieh-Vorgängen oder beim letzten Kalt-Zieh-Vorgang zahnfußseitig und beidseitig eine Protuberanz angeformt wird.
Damit werden wesentliche Voraussetzungen geschaffen, um beim Press-Walz-Vorgang zusätzlich eine Profilkorrektur der Zähne vornehmen zu können, ohne die Zahnfußausrundungen bearbeiten zu müssen. Bei den Pofilkorrekturen kann es sich auch um eine Verjüngung der Zahndicke im Stirnbereich der Schiebemuffenhalbzeuge handeln.
Wie gezeigt, bestimmen die Kalt-Zieh-Vorgänge wesentlich die Qualität und Standzeit der Schiebemuffen.
Deshalb wird bei einer bevorzugten Ausführung nach dem Ablängen eine Schliffbilderstellung vorgenommen, um die Zahnprofile der Innenverzahnung und/oder die Protuberanz zu prüfen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn nach dem Ablängen weiter geprüft bzw. überprüft werden

– Durchmesser/Breite der Schiebemuffenhalbzeuge,
– deren Rundlauf,
– die Rauhigkeit und Oberflächenbeschaffenheit der Profile der Zähne und der
– Füllgrad der Profile der Zähne.

Die durch die Bearbeitung erreichbaren Materialeigenschaften lassen es zu, dass als Rohr ein Einsatzstahlrohr verwendet wird.
Ebenso kann nach dem mindestens einen Press-Walz-Vorgang ein Abdrehen der Seitenwände der Schiebemuffenhalbzeuge vorgenommen werden.
Die für die Funktion der Schiebemuffe notwendige Schaltgabelführung wird entweder in das umgeformte Rohr durch Fräsen oder ein Umformverfahren eingebracht oder in die innenverzahnte Schiebemuffenhalbzeuge durch Fräsen.
Die Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen:
1 Schiebemuffenhalbzeug nach dem Ablängen,
2 Protuberanz und
3 Schiebemuffe im Schnitt.
In 1 ist ein Schiebemuffenhalbzeug 2 dargestellt. Um dieses zu erhalten erfolgte ein Umformen eines Rohres aus Einsatzstahl auf den Außendurchmesser der Schiebemuffen 1 bei gleichzeitigem Einformen einer durchgehenden Innenprofilierung, die jeweils dem Zahnprofil der Innenverzahnung 3 der Schiebemuffen 1 entspricht, mittels mehrerer Kalt-Zieh-Vorgänge und ein Ablängen des umgeformten Rohres auf Abschnitte mit Schiebemuffenbreite.
Dabei wurde nach jedem Kalt-Zieh-Vorgang das Rohr einem Glühprozess unterzogen, vorzugsweise mit einer Glühtemperatur von 750°. Dadurch verbessert sich die Kaltverformbarkeit einmal für den nächsten Kalt-Zieh-Vorgang und auch für die noch folgende Kaltumformung der Zahnprofile mittels eines Press-Walz-Vorganges.
Um eine im wesentlichen fertige Zahnprofiloberfläche von hoher Qualität zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn sich an den Glühprozess ein Beizen, eine Beseifung und/oder ein Bondern des Rohres anschließen.
2 zeigt, dass beim letzten Kalt-Zieh-Vorgang zahnfußseitig und beidseitig eine Protuberanz 5 angeformt worden ist. Sie dient zur Materialaufnahme bei dem Press-Walz-Vorgang, bei dem vorzugsweise Abdachungen 9 und eine Verjüngung 6 der Zahndicke im Stirnbereich der Schiebemuffenhalbzeuge 2 vorgenommen werden. Diese sind in 3 ersichtlich, die eine fertige Schiebmuffe 1 im Schnitt zeigt.
Je nach erreichter Profilqualität kann es erforderlich sein, die Schiebemuffe 1 noch zu entgraten.
Die äußere Nut 7, die als Schaltgabelführung dient, kann in das umgeformte Rohr durch Fräsen oder ein Umformverfahren eingebracht werden oder in die innenverzahnten Schiebemuffenhalbzeuge durch Fräsen.
Auf notwendige messtechnische Prüfungen wurde bereits hingewiesen.
Durch das vorgeschlagene Verfahren reduzieren sich Materialverluste, verkürzen sich Produktionszeiten, entsteht ein reduzierter Platzbedarf für die Fertigung und kommen „saubere” Fertigungsabläufe zur Anwendung. Berechnungen gehen von einer Kosteneinsparung von über 20% aus.
Bezugszeichenliste

1: Schiebemuffe
2: Schiebemuffenhalbzeug
3: Innenverzahnung
4: Abdachung
5: Protuberanz
6: Verjüngungen
7: umlaufende Nut als Schaltgabelführung

Claims

Verfahren zur Herstellung von innenverzahnten Schiebemuffen (1) oder anderen Geradverzahnungen mit mindestens folgenden Verfahrensschritten – Umformen eines Rohres auf den Außendurchmesser der Schiebemuffen (1) bei gleichzeitigem Einformen einer durchgehenden Innenprofilierung, die jeweils dem größten Zahnprofil der Innenverzahnung (3) der Schiebemuffen (1) entspricht, mittels eines oder mehrerer Kalt-Zieh-Vorgänge, – Ablängen des umgeformten Rohres auf Abschnitte mit Schiebemuffenbreite oder größer zum Erhalt von Schiebemuffenhalbzeugen (2) und – Kaltumformung der Zahnprofile der Innenverzahnung (3) der Schiebemuffenhalbzeuge (2) mindestens durch die Herstellung von Abdachungen (4) und/oder Hinterlegungen mittels mindestens eines Press-Walz-Vorganges.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei Kalt-Zieh-Vorgänge vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalt-Zieh-Vorgänge fortlaufend durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach mindestens einem Kalt-Zieh-Vorgang das Rohr einem Glühprozess unterzogen wird, vorzugsweise mit einer Glühtemperatur bis 900°C.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den Glühprozess ein Beizen, eine Beseifung und/oder ein Bondern des Rohres anschließen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Kalt-Zieh-Vorgängen oder beim letzten Kalt-Zieh-Vorgang zahnfußseitig und beidseitig eine Protuberanz (5) angeformt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ablängen eine Schliffbilderstellung vorgenommen wird, um die Zahnprofile der Innenverzahnung (3) und/oder die Protuberanz (5) zu prüfen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ablängen weiter geprüft bzw. überprüft werden – Durchmesser/Breite, – Rundlauf, – Rauhigkeit und Oberflächenbeschaffenheit der Profile der Zähne und – Füllgrad der Profile der Zähne.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Rohr ein Einsatzstahlrohr verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem mindestens einen Press-Walz-Vorgang zusätzlich eine Profilkorrektur der Zähne vorgenommen wird, vorzugsweise eine Verjüngung (6) der Zahndicke im Stirnbereich der Schiebemuffenhalbzeuge (2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem mindestens einen Press-Walz-Vorgang ein Abdrehen der Seitenwände der Schiebemuffenhalbzeuge (2) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in das umgeformte Rohr mindestens eine äußere umlaufende Nut (7) für jede Schiebemuffe (1) als Schaltgabelführung durch Fräsen oder ein Umformverfahren eingebracht wird oder in die innenverzahnten Schiebemuffenhalbzeuge (2) durch Fräsen.