DE60305948T2

DE60305948T2 - Verfahren zum herstellen eines kaltverformten differentialgehäuses mit integriertem zahnkranz

Info

Publication number: DE60305948T2
Application number: DE60305948T
Authority: DE
Inventors: Alan Scarborough LINDSAY; Jianwen Toronto LI
Original assignee: Tesma International Inc
Current assignee: Tesma International Inc
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2023-09-30
Also published as: KR20050084591A; KR101021772B1; CA2499054C; US7721409B2; CA2499054A1; EP1545810B1; US20060143917A1; WO2004028722A8; EP1545810A1; CN1684781A; AU2003273388A1; WO2004028722A1; AU2003273388A8; CN100372623C; DE60305948D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Transaxle-Bauweise für ein Kraftfahrzeug und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines Differentialgehäuses mit einem integrierten Tellerrad.
Beschreibung der zugehörigen Technik
Differentialgetriebe werden weit verbreitet verwendet bei Antriebsachsen in Autos zur Übertragung des Drehmoments von einem maschinengetriebenen Getriebeausgang zu linken und rechten Achswellen. An den Enden der Achswellen sind üblicherweise Räder befestigt. Das Differentialgetriebe beinhaltet üblicherweise eine Vielzahl von Zahnrädern, um den linken und rechten Achswellen zu ermöglichen, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen, während weiter das Drehmoment auf die Räder übertragen wird, die von den Achswellen angetrieben werden.
Herkömmlich Differentialgetriebe beinhalten ein Außengehäuse und ein gesondertes Tellerrad, das feststehend an dem Außengehäuse befestigt ist (siehe z. B. EP-A-0979959). Die Herstellung von gesonderten Gehäusen und Tellerrädern und die spätere Verbindung der Tellerräder mit den Gehäusen, erfordern zahlreiche spanende Arbeitsabläufe oder Schweiß-Arbeitsabläufe. Ferner neigt die Hitze, die während der Schweiß-Arbeitsabläufe erzeugt wird, dazu, das Gehäuse und das Tellerrad zu deformieren.
Dementsprechend bleibt es wünschenswert, ein Verfahren zur Ausbildung eines Differentialgehäuses zu bieten, das ein Tellerrad aufweist, das integral darin ausgebildet wird, ohne dass es nötig ist, ein Gehäuse und ein Tellerrad gesondert zu schweißen.
Übersicht über die Erfindung
Nach Anspruch 1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Differentialgehäuses bereitgestellt, das ein Tellerrad aufweist, das integral darin ausgebildet wird. Das Verfahren beinhaltet vorzugsweise die folgenden Schritte: Bereitstellen eines Gehäuserohlings, der einen ringförmigen Kranz aufweist, der integral darin vorgeformt wird; Aufnehmen eines Gehäuserohlings in einem drehbaren Haltewerkzeug, so dass der ringförmige Kranz sich von dem drehbaren Haltewerkzeug radial nach außen erstreckt, um sich mit ihm zu drehen; Drehen des Haltewerkzeugs; Bereitstellen eines Verdickungswerkzeugs für das Eingreifen in den ringförmigen Kranz während der Drehung des Haltewerkzeugs, wobei der ringförmige Kranz plastisch verformt wird, um eine Lippe auszubilden; und Bereitstellen eines Zahnrad-Formwerkzeugs für das Eingreifen in die Lippe während der Drehung des Haltewerkzeugs, wobei eine Vielzahl von Zähnen entlang der Lippe ausgebildet werden, um das Tellerrad auszubilden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Vorteile der vorliegenden Erfindung werden bereitwillig geschätzt, während Dieselben besser verstanden werden unter Bezug auf die folgende ausführlich Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird, in denen Folgendes gilt:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Differentialbaugruppe, nach einem Gesichtspunkt der Erfindung;
2 ist eine Querschnittansicht eines Formwerkzeugs und eines Gehäuserohlings, der in dem Formwerkzeug nach einem Gesichtspunkt der Erfindung ausgebildet wird;
3 ist eine Querschnittansicht eines Haltewerkzeugs und eines Verdickungswerkzeugs für das Ausbilden einer verdickten Lippe in dem Gehäuserohling;
4 ist eine Querschnittansicht des Haltewerkzeugs und eines zweiten Verdickungswerkzeugs;
5 ist eine Querschnittansicht des Haltewerkzeugs und eines Zahnrad-Formwerkzeugs für das Ausbilden des Tellerrads von der verdickten Lippe aus;
6 ist eine Querschnittansicht des Formwerkzeugs nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
7 ist eine Querschnittansicht des Formwerkzeugs nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Unter Bezug auf die Abbildungen, wird eine Differentialbaugruppe in Transaxle-Bauweise in einem Kraftfahrzeug in 1 allgemein mit 10 bezeichnet. Die Differentialbaugruppe 10 beinhaltet eine Vielzahl von Ritzeln 12, die paarweise ineinander greifen, wie es bei Fachleuten bekannt ist, um ein Drehmoment von einem (nicht gezeigten) Getriebeausgang auf linke und rechte Achswellen zu übertragen, und um den linken und rechten Achswellen zu ermöglichen, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen. Die Ritzel werden durch ein Differentialgehäuse 20 wirkend gehalten. Das Gehäuse 20 beinhaltet einen im Allgemeinen glockenförmigen Körper 22, der sich zwischen einem im Allgemeinen zylindrischen ersten Ende 24 und einem gegenüberliegenden ringförmigen zweiten Ende 26 erstreckt. Ein Tellerrad 30 wird integral in dem zweiten Ende 26 des Gehäuses 20 ausgebildet. Ein Verfahren für das integrale Ausbilden des Tellerrads 30 in dem zweiten Ende 26 des Gehäuses wird nachstehend ausführlich beschrieben.
Unter Bezug auf 2 wird ein Dorn oder eine untere Form 40 bereitgestellt, die eine vorgeformte formschlüssige untere Werkzeugfläche 42 aufweist. Eine obere Form 50 wird bereitgestellt, die eine vorgeformte obere Werkzeugfläche 52 aufweist. Die obere Werkzeugfläche 52 ist im Allgemeinen komplementär zu der unteren Werkzeugfläche 42. Die obere Form 50 ist durch eine beliebige geeignete Einrichtung, wie eine Hydraulikpressen-Baugruppe, relativ zu der unteren Form 40 zwangsläufig beweglich zwischen einer offenen Position, wie sie in 2 gezeigt wird, und einer geschlossen Position, in der sie an die untere Form 40 anliegt. In der geschlossen Position wird ein Hohlraum 58 zwischen den Werkzeugflächen 42 und 52 der unteren und oberen Form 40 und 50 umgrenzt, die im Allgemeinen die gewünschte Form des Gehäuses 20 festlegen. In der offenen Position ist die untere Form 40 offen, um die Bestückung oder die Entfernung eines Gehäuserohlings 60 zu ermöglichen.
Während die obere Form 50 sich in der offenen Position befindet, wird ein vorgeformter Gehäuserohling 60 auf der unteren Werkzeugfläche 42 platziert. Die obere Form 50 wird zwangsläufig in die geschlossene Position bewegt, wobei der Gehäuserohling 60 zwischen der unteren und der oberen Werkzeugfläche 42 und 52 zusammengedrückt wird. Der Gehäuserohling 60 wird fließ- oder kaltverformt, um die allgemeine Form des Hohlraums 58 beizubehalten. Ein ringförmiger Kranz 62 wird in dem Gehäuserohling 60 ausgebildet, der eine Kranzachse 61 umgrenzt.
Unter Bezug auf 3 und 4, wird ein erstes Haltewerkzeug 70 bereitgestellt, das eine im Allgemeinen zylindrische Außenumfangsfläche 71 aufweist. Das erste Haltewerkzeug 70 beinhaltet obere und untere Halteelemente 72 und 74. Das erste Haltewerkzeug 70 wird durch eine (nicht gezeigte) externe Stützeinrichtung drehbar gehalten, um sich um eine erste Drehachse 75 zu drehen. Die oberen und unteren Halteelemente 72 und 74 weisen jeweils komplementäre obere und untere Klemmflächen 76 und 78 auf, die so angepasst sind, dass sie den Gehäuserohling 60 dazwischen verschachtelt halten. Die oberen und unteren Klemmflächen 76 und 78 erstrecken sich jeweils zwischen der Außenumfangsfläche 71. Der Gehäuserohling 60 wird platziert und festgeklemmt zwischen den oberen und unteren Klemmflächen 76 und 78, so dass die Kranzachse 61 sich in einer Linie mit der ersten Drehachse 75 und dem Kranz 62 befindet, der radial aus der Außenumfangsfläche 71 hervorragt.
Ein Verdickungswerkzeug 80, das eine formende Fläche 82 zur plastischen Verformung des Kranzes 62 aufweist, wird bereitgestellt und drehbar gehalten durch eine (nicht gezeigte) externe Stützeinrichtung, um sich um eine zweite Drehachse 83 zu drehen.
Das erste Haltewerkzeug 70 und das Verdickungswerkzeug 80 werden durch eine beliebige geeignete Einrichtung, wie z. B. einen Elektromotor, jeweils um ihre erste und zweite Drehachse 75 und 83 herum, mit vorgewählten festen oder variablen Geschwindigkeiten in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Der Gehäuserohling 60, der zwischen den oberen und unteren Klemmflächen 76 und 78 festgeklemmt ist, dreht sich mit dem Haltewerkzeug 70. Das Verdickungswerkzeug 80 wird durch eine beliebige geeignete Einrichtung, wie z. B. einen Hydraulikzylinder, in Richtung des ersten Haltewerkzeugs 70 verschoben, so dass die formende Fläche 82 reibend in den Kranz 62 eingreift. Die formende Fläche 82 wird zwangsläufig gegen den Kranz 62 gehalten, bis der Außenumfang des Kranzes 62 plastisch zu einer knollenförmigen, ringförmigen Lippe 84 verformt wird, wie es in 3 gezeigt wird. Die formende Fläche 82 kann in einem einzigen Arbeitsgang fortlaufend gegen den Kranz 62 gehalten werden oder in aufeinander folgenden Arbeitsgängen, bis eine gewünschte Form der Lippe 84 erreicht wird. Ein zweites Verdickungswerkzeug 88 oder ein (nicht gezeigtes) drittes Verdickungswerkzeug können, wie in 4 gezeigt, in Folge verwendet werden, bis die gewünschte Form der Lippe 84 erreicht wird. Der Gehäuserohling 60 wird aus dem Zwischenraum zwischen den oberen und unteren Klemmflächen 76 und 78 entfernt.
Unter Bezug auf 5 wird ein zweites Haltewerkzeug 90 bereitgestellt, das eine im Allgemeinen zylindrische Außenumfangsfläche 91 aufweist. Das zweite Haltewerkzeug 90 beinhaltet obere und untere Halteelemente 92 und 94. Das zweite Haltewerkzeug 90 wird durch eine (nicht gezeigte) externe Stützeinrichtung drehbar gehalten, um sich um eine dritte Drehachse 95 zu drehen. Die oberen und unteren Halteelemente 92 und 94 weisen jeweils komplementäre obere und untere Klemmflächen 96 und 98 auf, die so angepasst sind, dass sie den Gehäuserohling 60 dazwischen verschachtelt halten. Die oberen und unteren Klemmflächen 96 und 98 erstrecken sich jeweils zwischen der Außenumfangsfläche 91 des zweiten Haltewerkzeugs 90. Der Gehäuserohling 60 wird platziert und festgeklemmt zwischen den oberen und unteren Klemmflächen 96 und 98, so dass die Kranzachse 61 sich in einer Linie mit der dritten Drehachse 95 und der knollenförmigen Lippe 84 befindet, die radial aus der Außenumfangsfläche 91 hervorragt.
Ein Zahnrad-Formwerkzeug 100, das eine Zahnrad-Formfläche 102 zur Ausbildung der Zähne des Tellerrads 30 aufweist, wird bereitgestellt und durch eine (nicht gezeigte) externe Stützeinrichtung drehbar gehalten, um sich um eine vierte Drehachse 104 zu drehen.
Das zweite Haltewerkzeug 90 und das Zahnrad-Formwerkzeug 100 werden durch eine beliebige geeignete Einrichtung, wie z. B. einen Elektromotor, jeweils um ihre dritte und vierte Drehachse 95 und 104 herum, mit vorgewählten festen oder variablen Geschwindigkeiten in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Der Gehäuserohling 60, der zwischen den oberen und unteren Klemmflächen 96 und 98 festgeklemmt ist, dreht sich mit dem zweiten Haltewerkzeug 90. Das Zahnrad-Formwerkzeug 100 wird durch eine beliebige geeignete Einrichtung, wie z. B. einen Hydraulikzylinder, in Richtung des zweiten Haltewerkzeugs 90 verschoben, so dass die Zahnrad-formende Fläche 102 reibend in die Lippe 84 eingreift. Die Zahnrad-formende Fläche 102 wird zwangsläufig gegen die Lippe 84 gehalten. Die Zahnradformende Fläche 102 schneidet und verformt die Lippe 84 plastisch, um die Zähne des Tellerrads 30 auszubilden. Die Zahnrad-formende Fläche 102 kann in aufeinander folgenden Schritten auf die Lippe 84 angewendet werden, bis eine letztlich gewünschte Form für die Zähne des Tellerrads 30 erreicht wird. Deshalb wird ohne Schweißen und mit minimalem Materialverlust ein Tellerrad 30 integral in dem Gehäuse 20 ausgebildet.
Ein alternatives Verfahren der integralen Ausbildung des Tellerrads 30 in dem Gehäuse 20 wird in 6 gezeigt. Die obere Form 150 wird zwangsläufig in die geschlossene Position bewegt, wobei der Gehäuserohling 160 zwischen den unteren und oberen Werkzeugflächen 142 und 152 der unteren und oberen Form 140 und 150 zusammengedrückt wird. Der Gehäuserohling 160 wird fließ- oder kaltverformt, um die allgemeine Form des Hohlraums 158, der zwischen den unteren und oberen Werkzeugflächen 142 und 152 ausgebildet wird, in der geschlossenen Position beizubehalten. Eine verdickte Lippe 184 wird in dem Gehäuserohling 160 ausgebildet, ohne die Zwischenschritte der Verwendung aufeinander folgender Verdickungswerkzeuge. Das Tellerrad 30 wird, wie erläutert, von der verdickten Lippe 184 geschnitten und ausgebildet.
Wie in 7 am Besten gezeigt wird, kann überschüssiges Material 185 schrittweise von der verdickten Lippe 184 entfernt werden, bevor die Zähne des Tellerrads 30 ausgebildet werden, um eine gewünschte Form der Lippe 184 zu erreichen, was mit einer Fließ- oder Kaltverformung allein nicht möglich ist.
Die Erfindung wurde in anschaulicher Weise beschrieben und sollte so verstanden werden, dass die Terminologie, die verwendet wurde, dazu gedacht ist, die Natur der Wörter eher in der Beschreibung als in der Einschränkung zu sehen.
Viele Modifizierungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung sind angesichts der obigen Lehre möglich. Es sollte deshalb verstanden werden, dass die Erfindung innerhalb des Rahmens der beiliegenden Ansprüche, anders als speziell beschrieben genutzt werden kann.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses mit einem Tellerrad, das integral darin ausgebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines Gehäuserohlings (60) mit einem ringförmigen Kranz (62); Aufnehmen des Gehäuserohlings in einem drehbaren Haltewerkzeug (70), so dass sich der ringförmige Kranz (62) von dem Haltewerkzeug zur Drehung damit radial nach außen erstreckt; und Drehen der Haltevorrichtung (70); und Anwenden eines Zahnrad-Formwerkzeugs (100) zum Eingriff mit dem ringförmigen Kranz (62) während der Drehung des Haltewerkzeugs, so dass eine Vielzahl von Zähnen entlang des ringförmigen Kranzes ausgebildet wird, um das Tellerrad auszubilden.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Anwendens eines ersten Verdickungswerkzeugs (80) zum Eingriff mit dem ringförmigen Kranz während der Drehung des Haltewerkzeugs einschließt, wobei der ringförmige Kranz plastisch verformt wird, um eine Lippe (84) auszubilden.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 2, wobei sich das Verdickungswerkzeug (80) in einer relativ zu dem Haltewerkzeug entgegengesetzten Richtung dreht.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 2, das weiterhin das Einsetzen zusätzlicher Verdickungswerkzeuge (88) einschließt, um den ringförmigen Kranz auf eine gewünschte Lippenabmessung plastisch zu verformen.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 2, wobei das erste Verdickungswerkzeug (80) auf das Haltewerkzeug (70) zu verschoben wird, um den ringförmigen Kranz zu verformen.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 1, wobei der ringförmige Kranz (62) vor dem Bereitstellen des Gehäuserohlings vorgeformt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 1, das des Weiteren den Schritt des Fließformens des Gehäuserohlings einschließt, um den ringförmigen Kranz (62) auszubilden, bevor der Gehäuserohling (60) in dem drehbaren Haltewerkzeug (70) aufgenommen wird.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Fließformens die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen eines unteren (40; 140) und eines oberen (50; 150) Werkzeugs mit vorgeformten Flächen (240, 250; 142, 152), wobei das obere Werkzeug relativ zu dem unteren Werkzeug bewegt werden kann; Einführen des Gehäuserohlings in das untere Werkzeug (40; 140) und Bewegen des oberen Werkzeugs (50; 150), um das Werkzeug in einem Hohlraum (58; 158) zusammenzudrücken, der durch die vorgeformten Flächen des oberen und des unteren Werkzeugs gebildet wird, wobei ein ringförmiger Kranz ausgebildet wird.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 1, wobei sich das Zahnrad-Formwerkzeug (100) in einer relativ zu dem Haltewerkzeug (70) entgegengesetzten Richtung dreht.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 1, wobei das Zahnrad-Formwerkzeug (100) auf das Haltewerkzeug (70) zu verschoben wird, um die Vielzahl von Zähnen auszubilden.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 2, wobei das erste und das zweite drehbare Haltewerkzeug (70, 90) nacheinander eingesetzt werden, um den Gehäuserohling bei dem Schritt des Anwendens des Verdi ckungswerkzeugs (80) und dem Schritt des Anwendens des Zahnrad-Formwerkzeugs (100) zu halten.
Verfahren zum Herstellen eines Differenzialgehäuses nach Anspruch 1, das des Weiteren den Schritt des Entfernens von Material (185) von dem ringförmigen Kranz vor dem Schritt des Anwendens des Zahnrad-Formwerkzeugs (100) einschließt.