DE3438454A1

DE3438454A1 - Verfahren zum maschinellen bearbeiten von kupplungszahnraedern fuer getriebe von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE3438454A1
Application number: DE19843438454
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Hoguchi; Shigeru Toyota Aichi Morita
Original assignee: O Oka Forge Co Ltd
Current assignee: O Oka Forge Co Ltd
Priority date: 1983-10-20
Filing date: 1984-10-19
Publication date: 1985-05-15
Anticipated expiration: 2004-10-20
Also published as: FR2553686A1; US4672729A; GB2148753A; FR2553686B1; JPS6087946A; CA1237576A; DE3438454C2; GB2148753B; GB8426371D0

Description

Verfahren zum maschinellen Bearbeiten von Kupplungszahnrädern für Getriebe von Kraftfahrzeugen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die maschinelle bzw. spanabhebende Bearbeitung eines Kupplungszahnrads bzw. einer Kupplungsklaue für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs.

Ein maschineller Herstellungsprozess für ein Kupplungszahnrad durch plastische Kaltbearbeitung ist aus der JP-PS 14696/72 bekannt. Dabei wird in einem ersten Arbeitsgang ein ringförmiger, zu bearbeitender Abschnitt mit einem nahezu rechteckigen Querschnitt und wenigstens einer vorgegebenen Abmessung an einem Ringelement oder einem Scheibenelement aus einem unter Druck bearbeitbaren Material ausgebildet. In einem zweiten Arbeitsgang wird ein Gesenk mit einer Vielzahl von radialen Nuten von radialem Querschnitt gegen eine Stirnfläche des ringförmigen,zu bearbeitenden Abschnitts in Axialrichtung zum Anliegen gebracht/ um einen Fasenabschnitt bzw. Abschirägungsabschnitt auszubilden. In einem dritten Arbeitsgang wird das Gesenk mit einer Vielzahl von Zähnen an der Stirnfläche des ringförmigen,zu bearbeitenden Abschnitts so angelegt, daß die Zahnstirnabschnitte zwischen den benachbarten FasenvorSprüngen positioniert sind. Durch Anlegen eines Drucks in Axialrichtung werden an dem Fasenabschnitt fortlaufende Zähne ausgebildet, wobei an den Enden dieser Nuten eine Schubwand gebildet wird. In einem vierten Stanzvorgang wird die Schubwand entfernt, nicht jedoch der durchgehende Abschnitt mit den Zähnen. In einem fünften Arbeitsgang wird diese Form in das Gesenk geschoben, das Zähne aufweist, die aus der verjüngten Seitenwand und dem verjüngten Boden von der Stirnfläche der gegenüberliegenden Seite des Fasenabschnitts des ringförmigen, zu bearbeitenden Abschnitts bestehen, so daß eine umgekehrte Verjüngung an den Zähnen des ringförmigen,zu bearbeitenden Abschnitts ausgebildet wird, um ein Lösen des Kupplungseingriffs zu

verhindern.

Bei diesem bekannten Verfahren sind wenigstens das Kaltschmieden und das Stanzen mit herkömmlicher Technik die Hauptvoraussetzungen. Dies führt zu Problemen, nämlich daß zunächst die Anzahl der Bearbeitungen groß ist und daß beim Stanzen bzw. Schneiden der Schubwand in dem Zahnabschnitt ein Problem hinsichtlich der Stanzgenauigkeit der Zahnoberseite und der Fußfläche auftritt. Außerdem muß die Zahnoberseite und die Stirnseite des Zahns auf der der Fase gegenüberliegenden Seite insgesamt bearbeitet *> werden, da an der Stirnseite der Zahnform auf der der Fasenseite gegenüberliegenden Seite Grate erzeugt werden. Ein weiterer Nachteil wird nachstehend anhand von Fig. 1 erläutert.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, ein Verfahren zur maschinellen Bearbeitung eines KupplungsZahnrades für Getriebe ausgehend von einem Werkstück zu schaffen, das eine Rohform durch Kaltschmieden oder Warmschmieden einer runden Stange aus einem unter Druck verformbaren Material, wie einem Kohlenstoffstahl oder einem Legierungsstahl hat, wobei der Bearbeitungsprozess der abschließenden Feinbearbeitung im Querschnitt, wie er beim herkömmlichen Prozess erforderlich ist, nicht mehr benötigt wird, so daß Produktivität und Wirtschaftlichkeit der Herstellung begünstigt sind. Dabei soll ein Feinstanzprozess Verwendung finden, der eine Zahnform ergibt, die einem Präzisionsprodukt entspricht, wobei die Ausbildung einer Zahnform, wie sie beim herkömmlichen Prozess erforderlich ist, und die Ausbildung einer Schubwand nicht langer benötigt werden. Schließlich soll erfindungsgemäß eine Oberfläche von etwa dem 0,3-fachen des Zahnabschnitts einer Stirnfläche auf der gegenüberliegenden Seite mit dem Fasenvorsprung abgeschrägt werden, wodurch es möglich ist, kleinere Grate aufgrund des Feinstanzens unter Kontrolle zu halten , so daß die Erzeugung von

hochstehenden Graten, wie sie beim Stanzen der Schubwand im herkömmlichen Prozess entstehen, ausgeschlossen wird, so daß eine diesbezügliche Bearbeitung nicht mehr erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zur maschinellen Bearbeitung eines Kupplungszahnrads für ein Getriebe eines Kraftfahrzeugs dadurch gelöst, daß in einem ersten Arbeitsgang eine Rohform einer Rundstange aus einem unter Druck verformbaren Material in einem Kaltschmiedegang oder einem Warmschmiedegang hergestellt wird, daß in einem zweiten Arbeitsgang die runde Stange in Rohform gegen ein Gesenk gedrückt und gleichzeitig eine abschließende Querschnittsform mit vorher festgelegter Abmessung und einem Pasenvorsprung ausgebildet werden, daß in einem dritten Arbeitsgang der Fasenvorsprung in eine Zahnform durch einen Feinstanzprozess gebracht wird, während in einem vierten Arbeitsgang in das Gesenk von einer Stirnseite der gegenüberliegenden Seite des FasenvorSprungs gedrückt bzw. geschoben und eine umgekehrte Verjüngung an der Zahnform ausgebildet wird,um eine Lösung des Kupplungseingriffs zu verhindern.

Anhand von Zeichnungen werden der Stand der Technik und die Erfindung weiter erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch die Beziehung einer Zahnklaue und einer Hülse in einem Synchro-Mechanismus bei der maschinellen Bearbeitung nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel für den maschinellen Bearbeitungsprozess gemäß der Erfindung,

Fig. 3a bis 3c im Längsschnitt eine fasenbildende Vorrichtung, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Be-

arbeitungsprozess eingesetzt wird, eine Teildraufsicht auf ein Gesenk und das Gesenk in einem vertikalen Teilschnitt,

Fig. 4a bis 4d eine Keilstanzvorrichtung, wie sie bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungsprozess

verwendet wird, eine Teildraufsicht auf ein Gesenk, einen Teillängsschnitt und einen Teilguerschnitt einer Plattenhalterung,

Fig. 5a bis 5c in einem linken Halbschnitt eine eine umgekehrte Verjüngung ausbildende Vorrichtung zum Zeitpunkt des nach unten Gehens eines Pressenstößels, im rechten Halbschnitt zum Zeitpunkt des Hochgehens des Pressenstößeis /sowie den Zustand der Positionierung

eines Werkstücks W und einer Gesenkzahnform.

Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen der Zahnklaue 1 und der Hülse 2 in einem Synchro-Mechanismus. Der Abschnitt A in Fig. 1 ist das Teil, in welchem die Umfangsflache maschinell bearbeitet wird, wobei die Zahnoberseite der der Abschrägung 1a des Zahnfprmabschnitts gegenüberliegenden Seite zur Erzeugung eines Anschlagselements 1b unbearbeitet bleibt, um ein überschieben in Richtung der Pfeilmarkierung der Hülse zu verhindern. Bei dem herkömmlichen Bearbeitungsprozess ist dieser .Aufbau Bedingung. Der Abschnitt B von Fig. 1 zeigt das Teil, bei welchem ein Anschlagelement Id für das überschie*ben an der Zahnoberseite des Keils in der Hülse vorgesehen ist, so daß beim Anliegen an der Stirnfläche der Fasenseite 1e der Kupplungsklaue 1 ein überschieben unterbunden wird. Demzufolge ist im Falle des Ausführungsbeispiels des Abschnitts B von Fig. 1 eine hohe Genauigkeit über der gesamten Breite des Zahnabschnitts erforderlich, da die Zahnoberseite und die Fußfläche der Zahnklaue 1 vollständig der Hülse 2 an-

paßt sind. Außerdem ist eine Fläche 1f fortlaufend mit dem Fasenrücken, der der Anschlag der Zahnklauenseite wird, erforderlich. Dabei kann die Anschlagwirkung nicht erreicht werden, wenn der konkave Abschnitt 1c an der Fasenseite der Fußfläche der Kupplungsklaue vorhanden ist, wie dies im Abschnitt A von Fig. 1 gezeigt ist. Somit hat die beim Beispiel des Abschnitts B von Fig. 1 eingesetzte Zahnkupplung einen Nachteil,der durch das herkömmliche Herstellungsverfahren nicht beseitigt werden kann.

Anhand von Fig. 2 wird ein plastischer Kaltbearbeitungsprozess eines ringförmigen Produkts oder eines scheibenförmigen Produkts mit Keilzähnen erläutert. Beim Arbeitsgang I wird ein Werkstück W verwendet, das in Axialrichtung Stirnflächen 21c und 21e hat, ein Paßloch 21d, eine Umfangsfläche 21f mit Zylinderform und eine Umfangsflache 21d mit konischer Form. Diese Abschnitte werden durch Kaltschmieden oder Warmschmieden eines unter Druck verformbaren Materials, wie einem Kohlenstoffstahl, einem Legierungsstahl oder dergleichen erzeugt. Im vorliegenden Fall hat das Werkstück W eine optimale Rohform im Hinblick auf Fließfähigkeit und dergleichen bezüglich der vorgesehenen Endform, die in Massenproduktion in wirtschaftlicher Weise zu fertigen ist.

Das Werkstück W wird mit der in Fig. 3 gezeigten Anordnung in dem Arbeitsgang II von Fig. 2 so bearbeitet, daß ein zahnförmiger Abschnitt 22a, ein Fasenabschnitt 22b und eine konisch verjüngte Fläche 22c gleichzeitig an der Umfangsfläche 21f mit zylindrischer Form und eine konische Umfangsfläche 21b durch eine fasenbildende Vorrichtung ausgebildet werden. Die fasenbildende Vorrichtung 30 ist in Fig. 3 gezeigt. Sie hat eine Aufnahmebasis 31, einen Halter 32 für einen Metallkern, einen Metallkern 33, ein Gesenk 34, einen Stempel 35, eine Ausstoßhülse 36 und eine

Vielzahl von Ausstoßstiften 37. Der Stempel 35 und die Ausstoßstifte 37 sind vertikal in einer vorgegebenen Reihenfolge über einen Pressenstößel und einen nicht gezeigten Auswerfzapfen bewegbar. Die Aufnahmebasis 31 ist mit Löchern entsprechend der Vielzahl von Ausstoßstiften 37 versehen. Der Halter 32 für den Metallkern ist mit den Ausstoßstiften 37 entsprechenden Löchern und mit inneren Öffnungen versehen, in die ein Abschnitt. 33a mit kleinem Durchmesser und ein Abschnitt 33b mit großem Durchmesser des Metallkerns 33 passen. Als Folge davon ist der Metallkern 33 stationär festgelegt. Der Metallkern 33 ist mit Basisabschnitten 33a und 33b versehen, die den inneren öffnungen des Werkstücks W entsprechen. Das Werkstück W ist konzentrisch zum Metallkern 33 angeordnet. Das Gesenk 34 ist mit einer inneren Öffnung 34a entsprechend einem Abschnitt der Ausstoßhülse 36 mit großem Durchmesser/ einer vorgegeben Abmessung und einer geraden inneren öffnung 34c als Fortsetzung von inneren öffnungen 34b versehen und hat eine ebene Stirnfläche 34d sowie eine Nut 34e mit dreieckiger Querschnittsfläche, die radial im Bereich D1 bis D2 an der ebenen Stirnseite ausgebildet ist. Die.Bodenlinie 34f der Nut 34e rechtwinklig zu der Achse ist eine Verlängerung der konischen inneren öffnung 34b. Der Stempel 35 ist mit einer Preßfläche 35a rechtwinklig zur Achse und einer inneren öffnung 35b mit einem Durchmesser versehen, der einer Außendurchmesseroberflache 33a des Metallkerns 33 entspricht. Die Ausstoßhülse 36 ist mit einer inneren öffnung 36b versehen, die einem äußeren Durchmesserabschnitt 33a des Metallkerns 33 entspricht, sowie mit äußeren Durchmesserabschnitten 36b und 36c, die den inneren öffnungen 34a und 34c der verschiedenen Durchmesser des Gesenks 34 entsprechen.

Wenn das Werkstück W im Arbeitsschritt I von Fig. 2 auf den Metallkern 33 aufgepaßt und der Stempel 35 in Pfeilrichtung durch einen nicht gezeigten Pressenstößel nach

unten gedrückt wird, wird entsprechend dem Arbeitsschritt II die Stirnfläche 21e des Werkstücks W gegen die Preßfläche 35b des Stempels 35 gedrückt, die verjüngte Oberfläche 21b auf der anderen Seite mit ihrer Stärke längs der Oberfläche 34b in Axialrichtung zur Fläche 34f rechtwinklig zur Achse des Gesenks 34 verschoben und, bei fortschreitendem nach unten Schieben des Stempels 35 die Aufweitung bzw. Expansion auf eine vorher festgelegte Abmessung bewirkt, während die Nut 34e und die Bodenlinie 34f des dreieckigen Querschnitts rechtwinklig zu der Achse gefüllt werden. In gleicher Weise schreitet die Materialfüllung zwischen der konischen Innenöffnung 34b und dem Metallkern 33a in Axialrichtung fort. Das Material liegt schließlich an der oberen Stirnfläche der Ausstoßhülse 36 an, wodurch der Formvorgang abgeschlossen ist. Der obere Abschnitt 22b,der mit dem Innendurchmesser D1 endet, wird auf diese Weise an dem oberen Endabschnitt des konisch verjüngten Abschnitts ausgebildet, der von der oberen Stirnfläche 34d des Gesenks 34 und der Dreiecksnut 34e auszubilden ist. Weiterhin wird eine konisch verjüngte Fläche 22c mit vorher festgelegter Abmessung am unteren Abschnitt des konisch verjüngten Abschnitts 21b des Werkstücks W entsprechend der konischen inneren öffnung 34b des Gesenks 34 und entsprechend dem Außendurchmesser 33a des Metallkerns 33 gebildet. Wenn das Werkstück W nach dem Arbeitsgang I in die Form nach dem Arbeitsgang II von Fig. 2 gebracht ist, wird als Ergebnis der Stempel 35 angehoben. Anschließend werden die Ausstoßstifte 37 durch den Auswerfzapfen nach oben geschoben. Die Ausstoßhülse 36 wird ebenfalls nach oben geschoben. Dementsprechend wird das Werkstück W, das im Arbeitsgang II die vorher festgelegte Form erhalten und die Abschrägung bzw. Fase aufweist, aus dem Metallkern 33 und dem Gesenk 34 herausgedrückt und auf einer Keilstanzvorrichtung für den nächsten Arbeitsgang III positioniert.

Das beim Arbeitsgang II in die vorher festgelegte Form ge-

_ Q —

brachte Werkstück W, das mit der Fase versehen ist, wird in eine Keilzahnform durch Stanzen mit Hilfe der Keilstanzvorrichtung 40 von Fig. 4 gebracht, wobei die Keilzahnform eine Fläche 23c hat, die abwechselnd parallel zu dem großen Durchmesser 23a und dem kleinen Durchmesser 23b ist.

Die Stanzvorrichtung 40 verwendet ein Feinstanzverfahren, so daß eine Zahnform mit hoher Präzision und hochgenauer Zahnfläche erhalten wird. Die Vorrichtung hat ein Gesenk 41, einen Gegenhalter 42, eine Stempel 43, einen Plattenhalter 44, einen Ausstoßzapfen 45, eine Vielzahl von Druckstiften 46 und 47 und eine Feder 43. Der Stempel 43 und der Ausstoßstift 45 bewegen sich vertikal in festgelegter Reihenfolge durch den Pressenstößel und einen nicht ge-

IJ- zeigten Auswerfer. Die Druckstifte 46 und 47 sorgen dafür, daß der Druck an dem Gegenhalter 42 und dem Plattenhalter 44 durch eine einen hohen Druck erzeugende Vorrichtung anliegt, beispielsweise mit Hilfe von ölhydraulik oder Urethankautschuk, was nicht gezeigt ist.

^Das Gesenk 41 hat eine radial ausgesparte Nut 41a mit dreieckigem Querschnitt, die dem Fasenvorsprung 22b mit dem im Arbeitsgang II ausgebildeten Querschnitt entspricht, einen Keilabschnitt 41b mit großem Durchmesser, einen Abschnitt 41c mit kleinem Durchmesser, wechselseitig parallele Zahnflächen 41d und eine innere öffnung 41e, die dem Abschnitt des Gegenhalters 42 mit großem Durchmesser entspricht. Der Gegenhalter 42 ist mit einem verjüngten Abschnitt 42a entsprechend dem konisch verjüngten Abschnitt 22c des Werkstücks W beim Arbeitsschritt II, einer Vielzahl von Nuten 42b mit dreieckigem Querschnitt und einer radialen Form, die dem Fasenvorsprung 22b entspricht, einem Keilzahnformabschnitt 42c, der iii die Vertikalrichtung nach dem Aufpassen auf die Keilzahnformabschnitte 41b, 41c und 41d des Gesenks 41 gleitet, und einem Abschnitt 42d mit großem Durchmesser versehen, der die Rolle

des Anschlags in Vertikalrichtung entsprechend der inneren öffnung 41e spielt. Gleichzeitig mit dem Hochsteigen des Pressenstößels wird die Nut mit dreieckigem Querschnitt des Gegenhalters 42 auf eine Höhe mit der der Nut 41c mit dreieckigem Querschnitt des Gesenks 41 durch einen Druckstift 46 gebracht. Der Stempel 43 besteht aus einer Keilzahnform 43a in Passung mit einem Spiel von fast Null bezüglich der Keilzahnformabschnitte 41b, 41c und 41d des Gesenks 41, wobei die Oberfläche 43b der oberen Stirnseite des Werkstücks W entspricht, während der Abschnitt 43c der inneren öffnung 22g entspricht. Der Plattenhalter 44 ist mit einem inneren Keilzahnformabschnitt 4 3a, der in der Lage ist, in Vertikalrichtung entsprechend dem Keilzahnformabschnitt 43a des Stempels 43, mit einem V-förmigen Ringvorsprung 44b längs des Zahnformabschnitts 43a und einer Druckaufnahmefläche 44c am Druckstift 46 versehen. Beim Arbeitsgang II wird dementsprechend der verjüngte Abschnitt 22c des Werkstücks W in die verjüngte innere öffnung 42d des Gegenhalters 42 eingepaßt. Weiterhin wird der dreieckige Querschnitt 22b des Fasenäbschnitts in Übereinstimmung zu dem Abschnitt 41a des Gesenks 41 und dem einen Dreiecksquerschnitt aufweisenden Nutenteil des Abschnitts 42a des Gegenhalters 42 gebracht, um die Positionierung zu bewirken. Der Plattenhalter 44 wird nach unten in Richtung der Pfeilmarkierung mit Hilfe des Stempels 43 und des Druckstiftes 47 über den nicht gezeigten Pressenstößel geschoben bzw. gedrückt, wodurch die obere Stirnseite 22d des Werkstücks W im Arbeitsgang II von Fig. 2 gegen den V-förmigen ringförmigen Vorsprung 44b des Plattenhalters gedrückt wird. Der V-förmige Vorsprung 44b kommt dabei in Eingriff mit dem Abschnitt 22d des Werkstücks W, so daß die Oberfläche 22d von der Preßfläche 43b des Stempels 43 bedeckt und von der Fläche 42a entsprechend dem Abschnitt 22f des Gegenhalters 42 bedeckt wird, der von dem Druckstift 48 gehalten wird, um das Werkstück W nach unten zu drücken. Das Stanzen erfolgt derart, daß man eine vorher

festgelegte Keilzahnform erhält, und zwar mit Hilfe der Abschnitte 41b/ 41c und 41d des Gesenks 41. Wenn die Keilzahnform im Arbeitsgang III von Fig. 2 ausgebildet ist, steigt der Stempel 43 wieder nach oben. Der Gegenhalter 42 wird durch den Druckstift 48 weggeschoben. Wenn er um einen vorher festgelegten Abstand zurückgeschoben ist, wird der Ausstoßstift 45 von dem Auswerferzapfen nach oben gedrückt, wodurch das Werkstück W aus dem Gegenhalter 42 entnommen werden kann.

Wie im vorstehenden beschrieben, kann die Form gemäß Arbeitsgang III von Fig. 2 erhalten werden. Bei diesem Arbeitsgang jedoch muß insbesondere wie in Fig. 4 gezeigt ist, zusätzlich zur Haltekraft des Plattenhalters 43 und des Gegenhalters 41, der mit dem V-förmigen ringfÖrmigen Vorsprung 43b versehen ist, die Einstellung des Schneidspiels auf einen Wert gesetzt werden, der etwas kleiner als 0,1% bis 0,2% der Plattenstärke ist, wodurch :'.die Kompressionsbeanspruchung am umfang der Schergegend verbessert wird, wobei die abgescherte Fläche ohne Unterbrechung in dem Keilzahnformabschnitt erhalten werden kann. Die geforderte Keilzahnformgenauigkeit kann deshalb nur mit diesem Arbeitsgang erreicht werden, es ist also möglich, Produkte zu gewinnen, ohne daß eine umgekehrte Verjüngungsform erforderlich ist.

Für das Werkstück W kann somit das Stanzen bzw. Schneiden der Keilzahnform im Arbeitsgang III zufriedenstellend im Hinblick auf die Zahnformgenauigkeit durch das Feinstanzen benutzt werden, wobei eine GegenVerjüngung zur Verhinderung des Herausziehens gleichzeitig mit dem Ineinandergreifen nicht erforderlich ist. Wenn jedoch eine umgekehrte Verjüngung benötigt wird, kann die Formvorrichtung 50 von Fig. 5 für die umgekehrte Verjüngung benutzt werden.

Diese Vorrichtung 50 ist zusammengesetzt aus einer Auf-

'- *T2 -

nahmebasis 51, aus einem Metallkernhalter 52, einem Metallkern 58, einem Gesenk 54 mit einer verjüngten Zahnfläche, einer zylindrischen Ausstoßhülse 55, einem Stempel 56, einer Stempelhülse 57 für die Positionierung, einem Stempelgehäuse 58, einem Stempelhülsenanschlag 59 und einer Vielzahl von Ausstoßstiften 60 sowie Schraubendruckfedern 61 und 62 mit unterschiedlichen Federkonstanten. Der Stempel 56 und das Stempelgehäuse 58 sind vertikal durch den nicht gezeigten Pressenstößel bewegbar.

Der Ausstoßstift 60 ist vertikal in einer vorher festgelegten Folge durch einen Auswerferzapfen bewegbar. Die Aufnahmebasis 51 ist mit Löchern versehen, die der Vielzahl von Ausstoßstiften 60 entspricht. Der Metallkernhalter 52 hat eine Vielzahl von Löchern, die identisch

1c zu denen der entsprechenden Aufnahmebasis 51 sind, und innere öffnungen für die Anpassung an einen Abschnitt 53a mit kleinem Durchmesser und einem Abschnitt 53b': mit großem Durchmesser des Metallkerns 53, wodurch der Metallkern 53 stationär festgelegt ist. Der Metallkern ist mit einem Basisabschnitt 53a und 53b entsprechend der inneren öffnung 22g des Werkstücks W im Arbeitsschritt III von Fig. 2 versehen. Das Werkstück W ist konzentrisch zu dem Metallkern 53 positioniert. Das Gesenk 54 ist mit einem verjüngten Zahn 54a in gleicher Anordnung wie seine

O₅ innere öffnung versehen. Sein Zahnabschnitt besteht aus einer geraden Zahnfußfläche 54b, einer Zahnoberseite 54c und einer verjüngten Zahnseitenflächen 54d, wobei eine innere öffnung 54f entsprechend einem Abschnitt 55c mit großem Durchmesser an der Ausstoßhülse 55. vorgesehen ist, die einen Abschnitt 55a hat, der dem Abschnitt 22a des Werkstücks W entspricht. Weiterhin ist ein Abschnitt 55b vorgesehen, der der Zahnfußfläche 54b des Gesenks 54 entspricht·. Ein Abschnitt 55c entspricht einer inneren öffnung 54e, ein Abschnitt 55d einem Abschnitt 53a mit kleinem Durchmesser des Metallkerns 53. Dazu gehören ein Ausstoßstift 60 und eine Fläche 55e, die von einer Feder 61 gestützt wird. Bei Führung durch einen Keil 54a des ^:

Gesenks 54, einer inneren öffnung 54f und einem Abschnitt 53a mit kleinem Durchmesser des Metallkerns 53 wird eine Vertikalbewegung in Axialrichtung verursacht. In dem Zeitpunkt, in welchem der Stößel nach oben geht, erfolgt eine Halterung durch die Feder 61 . Dabei ist ein Abschnitt 55a schwimmend an der oberen Stirnseite des Gesenks positioniert.

Der Stempel 56 hat eine Preßfläche 56a, 56b rechtwinklig in Axialrichtung, eine innere konische öffnung 56c, TO einen dem Abschnitt 53a des Metallkerns mit kleinem Durchmesser entsprechenden Abschnitt, einen Abschnitt 56e mit kleinem Durchmesser und einen Basisabschnitt 56f.

Eine Stempelpositionierhülse 57 ist mit einer inneren öffnung 57a entsprechend einem Stempelabschnitt 56e mit kleinem Durchmesser, einer Nut 57b zum Unterbrechen in Drehrichtung, einer Federaufnahmefläche 57c und Dreiecksnuten 57d versehen, deren Anzahl gleich der der Fasenabschnitte 22b des Werkstücks W ist. Die Hülse 57 ist vorher mit dem Keilzahnformabschnitt 54e des Gesenks 54 positioniert. Dementsprechend wird die Keilzahnform des Werkstücks W, die dem Metallkern 53 angepaßt ist, automatisch am Zahnformabschnitt 54a des Gesenks positioniert.

Ein Stempelgehäuse 58 ist mit inneren öffnungen 58a und 58b entsprechend den Abschnitten 56e und 56f des Stempels 56, einer konvexen Nut 58c entsprechend einer Nut 57b der Stempelpositionierhülse 57 und Abschnitten 58d, 58e der Fasenfläche versehen. Als Anschlag wird ein Stempelhülsenanschlag 59 verwendet, um ein Herausfallen der Stempelhülse zu verhindern. Weiterhin sind Schraubendruckfedern 61 und 62 vorgesehen, deren Federkonstante einen größeren Wert hat. Sie werden zur Positionierung des Keilzahns des Werkstücks W verwendet.

Wenn das Werkstück W das Stanzen bzw. Schneiden der Keilzahnform gemäß Arbeitsgang III durchlaufen hat, wird es frei in den Metallkern 53a eingepaßt, wie dies im rechten Halbschnitt von Fig. 5 gezeigt ist, und auf der 5 obeten Stirnseite 55a der Ausstoßhülse 55 positioniert, die durch die Feder 61 schwimmend gehalten ist. Der Stempel 56 und das Stempelgehäuse 58 drücken dann in Axialrichtung durch den Pressenstößel, der nicht gezeigt ist, nach unten, wodurch der Dreiecksnutabschnitt 57d der Stempelpositionierhülse 57, die vorher mit der Keilzahnform des Gesenks positioniert worden ist, auf dem Fasenabschnitt 22b des Werkstücks W anliegt, wie dies in Fig. 5a gezeigt ist.

Da die Federkonstante der Feder 61, die die Ausstoßhülse.

55 schwimmen läßt, größer ist als die der Feder 62 an der Stempelseite, wird eine vollständige Eingriffspositionierung vor dem Anliegen der Preßflächen 56a und 56b des Stempels 56 am Werkstück W in dem Zustand ausgeführt, in welchem der dreieckige Nutabschnitt 57d der positionierenden Stempelhülse 57 und der Fasenabschnitt 22b des Werkstücks W mittels der Feder 62, die eine kleinereFederkonstante hat, so werden, wie dies in Fig. 5a und 5b gezeigt ist. Wenn der Druck weiterhin anliegt und die Preßflächen 56a und 56b des Stempel 56 am Werkstück W angreifen, wird der Zahnformabschnitt des Werkstücks W in den Zahnformabschnitt des Gesenks 54 geschoben, während die Feder 61 gebogen wird. Wenn, wie vorstehend beschrieben, das Eindrücken bzw. Einschieben in die vorher festgelegte Position fortschreitet, werden die wechselseitig parallelen geraden Zahnflächen 23c, die im Arbeitsgang III von Fig. 2 gestanzt bzw. geschnitten sind, mit der sich verjüngenden Zahnfläche 24a, wie dies im Arbeitsgang IV gezeigt ist, durch die Zahnfußfläche 54b des verjüngten Zahns 54a des Gesenks und

der Zahnoberseite 54c und der Zahnseitenfläche 54e der verjüngten Oberfläche ausgebildet. Wenn dementsprechend

die Ausbildung der umgekehrten verjüngten Oberfläche vervollständigt ist, geht der Stößel nach oben. Demzufolge steigen der Stempel 56 und die positionierende Stempelhülse 57. Die untere Stirnfläche 55e der Ausstoßhülse wird durch die Vielzahl von Ausstoßstiften 60 und die Feder 61 nach oben gedrückt, wodurch das Werkstück W, das gemäß Arbeitsschritt IV in Fig. 2 behandelt worden ist, aus dem Gesenk 54 und dem Metallkern 53 entfernt wird.

Unter Bezugnahme auf die vorstehend beschriebene ν maschinelle Bearbeitung gemäß der Erfindung sollen nun die Unterschiede gegenüber den bekannten Prozessen erläutert werden. Während bei dem Arbeitsschritt I beim herkömmlichen Verfahren eine Form von nahezu rechteckigem Querschnitt mit vorgegebener Abmessung verwendet wird, wird beim erfindungsgemäßen Verfahren die rohe Oberfläche eingesetzt, die zur Vereinfachung des fertigen Endquerschnitts erzeugt wird, so daß das erfindungsgemäße Verfahren wirtschaftlich ist und für die Massenproduktion eingesetzt werden kann. Beim Arbeitsgang II wird beim-herkömmlichen Prozess nur der Fasenvorsprung ausgebildet. Demgegenüber wird erfindungsgemäß neben der vorher festgelegten Abmessung gleichzeitig der Fasenvorsprung geformt. Im Arbeitsschritt III wird beim herkömmlichen Prozess die Zahnform zusammen mit der Schubwand und im Prozess IV das Stanzen der Schubwand anders als der Zahnformabschnitt ausgeführt, während erfindungsgemäß die Bildung der Zahnform nach Arbeitsgang III zusammen mit der Bildung der Schubwand nicht erforderlich ist und die Zahnform selbst durch den Feinstanzprozess und nur durch diesen Prozess erreicht wird, was bereits ein Präzisionsprodukt ergibt.

Bei dem herkömmlichen Arbeitsschritt V muß die Stirnfläche der gegenüberliegenden Seite der Fase bzw. Abschrägung maschinell aufgrund des Einflusses eines er-

habenen Grats bearbeitet werden, der zum Zeitpunkt des Stanzens der Schubwand erzeugt wird. Gemäß der Erfindung wird die umgekehrte Verjüngungsform als Bodenform benutzt. Wenn eine Abschrägung der Oberfläche von etwa 0,3 am Zahnformabschnitt der Stirnfläche der gegenüberliegenden Seite des FasenvorSprungs bewirkt wird, können die geringfügigen Grate aufgrund des Feinstanzens auf einem Minimum gehalten werden, so daß eine spanabhebende Bearbeitung nicht erforderlich ist und die kalt geschmiedete Oberfläche benutzt werden kann. Bei der umgekehrten verjüngten Formungsvorrichtung 50 kann die Positionierung automatisch ausgeführt werden. Die Bearbeitbarkeit wird verbessert, da die Automatisierung des Arbeitsgangs möglich ist.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, die Anzahl der maschinellen Bearbeitungsgänge verglichen mit dem herkömmlichen Prozess zu verringern. Eine maschinelle Bearbeitung des Zahnformabschnitts ist nicht nötig, da die kalt geschmiedete Oberfläche aller Teile benutzt werden kann. Auch wenn eine spanabhebende Bearbeitung eingesetzt wird, ist die Anzahl der Bearbeitungsstellen minimal, so daß die Herstellungskosten extrem niedrig sind. Da die Ausbildung des Zahnformabschnitts durch den Feinstanz- bzw. Feinausformungsprozess ausgeführt wird, wird die Zahnoberfläche eine Schlichtfläche und die Genauigkeit wird extrem hoch, was besondere Vorteile der Erfindung sind.

Claims

ν. F Ü N E R E ^*pä^:N ίΞ.Η.Ά U-^T FINCK

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19. Oktober 1984 Fi/ba

Verfahren zum maschinellen Bearbeiten von Kupplungszahnrädern für Getriebe von Kraftfahrzeugen

Patentan spruch

Verfahren zum maschinellen Bearbeiten von Kupplungszahnrädern für Getriebe von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Arbeitsgang eine Rohform einer runden Stange aus einem unter Druck verformbaren Material durch Kaltschmieden oder Warmschmieden ausgebildet wird, daß in einem zweiten Arbeitsgang das Stangenmaterial in der Rohform gegen ein Gesenk gedrückt wird, das einen Querschnitt mit einer vorhe.r festgelegten Abmessung und eine Vielzahl von radialen Nuten mit dreieckigem Querschnitt hat, und gleichzeitig ein abschließender festgelegter Abmessungsquerschnitt und ein Fasenvorsprung ausgebildet werden, daß in einem dritten Arbeitsgang der Fasenvorsprung mit einer Form, welche eine vorher festgelegte Zahnfqrmabmessung aufweist, in einem Feinstanzprozess in eine Zahnform geschnitten wird, und daß in einem vierten Arbeitsgang die Zahnform in das Gesenk in einer verjüngten Seitenwand von einer Stirnfläche des Fasenvorsprungs gedrückt und eine umgekehrte Verjüngung an der Zahnform ausgebildet wird, um ein Lösen des Kupplungseingriffs zu verhindern.