DE60314056T2

DE60314056T2 - Kupplungszahnrad mit Verzahnung und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE60314056T2
Application number: DE60314056T
Authority: DE
Inventors: Junichi Nagoya-shi Ooka
Original assignee: O Oka Corp
Current assignee: O-Oka Corp Toyota-Shi Aichi-Ken Jp
Priority date: 2002-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2023-07-16
Also published as: JP4234366B2; DE60314056D1; US6935482B2; EP1382407A3; EP1382407A2; EP1382407B1; US20040079610A1; JP2004044753A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kupplungszahnrad gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, das einen Nabenteil mit einer Keilverzahnung aufweist, die auf einer äußeren Umfangsfläche des Nabenteils geformt ist, die auf einer axialen Endoberfläche des Kupplungszahnrads geformt ist, wobei es eine Klauenkupplungsverzahnung aufweist, die auf einer äußeren Umfangsoberfläche davon geformt ist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines Kupplungszahnrads gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 6.
Beschreibung des Stands der Technik
Bei einem Kupplungszahnrad, das einen Nabenteil mit einer Keilverzahnung hat, besteht ein Problem, dass es bekannter Weise unmöglich ist, einen effektiven Teil der Keilverzahnung aufrechtzuerhalten, der das Niveau einer Endoberfläche des Kupplungszahnrads erreicht, durch entweder Schneiden oder Schmieden eines Werkstücks, wobei ein Nabenteil davon integral mit einer äußeren Umfangsoberfläche des Kupplungszahnrads gebildet ist.
Entsprechend werden, wie es in 4 gezeigt ist, ein inneres Zylinderelement 16, das eine äußere Keilverzahnung 15 hat, die auf einer äußeren Umfangsoberfläche davon geformt ist, und ein externes Zylinderelement 18, das eine innere Keilverzahnung 17 hat, die auf einer inneren Umfangsoberfläche davon geformt ist, jeweils ausgebildet und die zwei Elemente werden durch Keileingriff miteinander kombiniert. Eine Klauenkupplungsverzahnung 12 ist auf einer äußeren Umfangsoberfläche des externen Zylinderelements 18 geformt.
Daher arbeitet das externe Zylinderelement 18 als ein Kupplungszahnrad. Andererseits arbeitet ein Teil des inneren Zylinderelements 16, der als Keilverzahnung geformt ist, der von dem externen Zylinderelement 18 freigelegt ist, als ein Nabenteil zum Einsetzen.
Ferner gelangt ein effektiver Bereich der Keilverzahnung 15, die auf der äußeren Umfangsoberfläche des Nabenteils geformt ist, auf das Niveau einer Endoberfläche des Kupplungszahnrads.
Das innere und äußere Zylinderelement sind durch Stanzen eines Zylindermaterials 19 von beiden Endseiten davon gebildet, das durch Schneiden eines Rundstabmaterials geformt ist, wobei tiefe Löcher 6, 7, die durch eine Wand 5 getrennt sind, ausgebildet werden, weiter durch Bleichen und Entfernen der Wand 5 durch einen Durchstoßvorgang, Abschneiden beider Endteile einer äußeren Umfangsoberfläche des Zylindermaterials 19 zum Ausbilden von Kanälen 20, 20 und schließlich Ausbilden einer externen Keilverzahnung 15 durch Schneiden (wie es in 5A gezeigt ist).
Andererseits wird der externe Zylinder durch Niederdrücken eines Zylindermaterials 19, das durch Schneiden eines Rundmaterials geformt ist, in ein flaches Element, Ausbilden einer Konkavität 21 mit einem Boden, Bleichen und Entfernen eines Bodenteils 22 durch einen Durchstoßvorgang, Schneiden von Winkelteilen einer Endoberfläche des Zylindermaterials 19, Ausbilden einer Innenkeilverzahnung 17 durch Schneiden und Ausbilden einer Klauenkupplungsverzahnung 12 durch einen Schneidvorgang gebildet.
Wenngleich es viele Herstellungsverfahren für jedes Element gibt, neben den oben beschriebenen Herstellungsverfahren, erfordern sie viele Verfahrensschritte und sind ineffizient aufgrund des Ausbildens von zwei Elementen und vereinen von diesen.
EP 0 581 483 A1 offenbart eine Einrichtung zum Schmieden eines Helixzahnrads und ein Verfahren dafür. Dieses Dokument bildet den Oberbegriff von Anspruch 1. Insbesondere hat ein Zahnrad einen ersten Zahnradteil, der Helixzähne aufweist, und einen zweiten Teil kleineren Durchmessers, der in einer Nut auf dem ersten Teil angeordnet ist, wobei der zweite Zahnradteil durch Geradzahnschmiedeelemente gebildet ist. Der Nabenteil ist bezüglich von sowohl dem ersten als auch dem zweiten Zahnradteil in radialer Richtung zurückversetzt.
Dokument EP 0 552 021 A1 , auf dem der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht, offenbart ein Zahnradprodukt, das eine Mehrzahl von Zahnradelementen mit unterschiedlichen Zahnprofilen und Konfigurationen enthält. Das Zahnradprodukt wird integral durch einen Schmiedevorgang hergestellt. Das geschmiedete Zahnradprodukt enthält ein Kupplungskeilverzahnungselement mit Kupplungskeilverzahnungszähnen und ein Helixelement mit Spiralzähnen. Diese sind integral geschmiedet und kontinuierlich in einer axialen Richtung angeordnet, dass sie angrenzend aneinander sind, vorzugsweise ohne jeden Zwischenraum dazwischen. Diese Spiralzähne sind an einem axialen Endbereich der Nabe und auf einem Bereich größeren Durchmessers als die Kupplungskeilverzahnung gebildet.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Effizienz durch integrales Formen zu erzielen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kupplungszahnrad, das die Merkmale von Anspruch 1 enthält, und ein Herstellungsverfahren, das die Merkmale von Anspruch 6 enthält, gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind durch die abhängigen Ansprüche definiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Kupplungszahnrad, das einen Nabenteil mit einer Keilverzahnung hat, wobei das Kupplungszahnrad ein Einkörperelement ist, d.h. ein massiver Teil, und wobei ein effektiver Teil der Keilverzahnung zur Endoberfläche des Kupplungszahnrads gelangt, weitaus weniger Verarbeitungsschritte als herkömmliche Produkte auf, und eine Zuverlässigkeit der Festigkeit der Produkte ist hoch aufgrund dessen, dass keine Verbindungsteile vorhanden sind. Die Länge des Nabenteils ist durch Ausbilden des ringartigen Kanals verringert und die Kompaktheit des Zahnrads wird erzielt.
Eine geneigte Oberfläche ist vorzugsweise auf einer äußeren Umfangswand des ringartigen Kanals gebildet zum Verringern der Breite des ringartigen Kanals, sowie man zum Boden des ringartigen Kanals kommt.
Wenn sich eine Keilverzahnung tief in den ringartigen Kanal hinein fortsetzt, ist es daher möglich zu verhindern, dass eine Metallform zum Ausbilden einer Keilverzahnung an einem unteren Bereich von der axialen Endoberfläche des Zahnrads und zum Herstellen von idealen Produkten bricht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A, 1B, 1C, 1D, 1E und 1F sind veranschaulichende Darstellungen, die einen Herstellungsvorgang eines Kupplungszahnrads, das einen Nabenteil mit einer Keilverzahnung hat, gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
2A und 2B sind veranschaulichende Ansichten, die einen Vorteil des Ausbildens eines Konus auf der inneren Umfangsoberfläche eines ringartigen Kanals zeigen, wenn eine Keilverzahnung durch einen Schmiedevorgang gebildet wird;
3 ist eine veranschaulichende Ansicht, die Modifikationen darstellt, wobei ein Endteil der Keilverzahnung an einem unteren Teil von einem Randteil auf einer Seitenoberfläche eines Flansch-Scheibenformteils durch Druckkraft eines Gesenks positioniert wird;
4 ist eine veranschaulichende Ansicht, die ein herkömmliches Verfahren zum Kombinieren von Elementen zum Herstellen eines Kupplungszahnrads, das einen Nabenteil mit einer Keilverzahnung aufweist, darstellt; und
5A und 5B sind veranschaulichende Ansichten, die jeden Schritt in einem herkömmlichen Herstellungsvorgang von jedem Element zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ein Kupplungszahnrad, das einen Nabenteil mit einer Keilverzahnung aufweist, und ein Verfahren zum Herstellen eines Kupplungszahnrads gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine veranschaulichende Ansicht, die einen Herstellungsvorgang veranschaulicht, wobei ein Zylinderelement W1 (dargestellt in 1A), das durch Schneiden eines Rundstabs gebildet wird, von beiden axialen Endoberflächen her durch ein Gesenk 3 einer Oberform 1 und ein Gesenk 4 einer Unterform 2 zum Ausbilden von tiefen Konkavitäten 6, 7, die durch eine Wand 5 getrennt sind, niedergedrückt wird zum Schließen von gegenüberliegenden Umfangsoberflächen an einen mittleren Bereich davon, und ein Flansch-Scheibenformteil 8 steht nach außen in einer radialen Richtung davon auf einer äußeren Umfangsoberfläche davon vor.
Ein ringartiger Kanal 9 wird auf dem Flansch-Scheibenformteil 8 gebildet, bei dem der Durchmesser einer inneren Wand des ringartigen Kanals 9 näherungsweise gleich zu demjenigen des Nabenteils ist, und Klauenkupplungszähne 12, d.h. eine Klauenkupplungsverzahnung, werden auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Flansch-Scheibenformteils 8 geformt. Daher entstehen Schmiedegrate 10 entlang der äußeren Umfangsoberfläche des Flansch-Scheibenformteils 8, wie es in 1B gezeigt ist.
Beim nächsten Vorgang wird die Wand 5 niedergedrückt durch einen Durchstoßvorgang, so dass ein Zylinderkörper 11, der in ihm ein axiales Loch aufweist, gebildet wird, Schmiedegrate 10 werden geschnitten und ein Artikel W2, der den Flansch-Scheibenformteil 8 mit dem ringartigen Kanal 9 auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Zylinders 11 hat, wird geformt, wie es in 1C gezeigt ist.
Ferner werden Endteile des Zylinderkörpers 11 des Artikels W2 geschnitten, um ein Werkstück W3 mit einer Form, die beim nächsten Vorgang verwendet wird, zu erzeugen. In dem nächsten Vorgang wird eine Keilverzahnung 13, die die innere Wand des ringartigen Kanals 9 fortsetzt, auf der äußeren Umfangsoberfläche des Zylinders 11 (dem Nabenteil) geformt, der den ringartigen Kanal 9 des Werkstücks W3 bildet.
Diese Keilverzahnung 13 wird durch relatives Drücken des Werkstücks W3 zum Gesenk, das eine Zahnform zum Ausbilden einer Keilverzahnung hat, an einem Bereich, der dem Nabenbereich 11 entspricht, durch einen Schmiedevorgang erzeugt. Ein relatives Drücken des Werkstücks W3 zum Gesenk enthält ein Drücken des Werkstücks W3 in das Gesenk und ein Drücken des Gesenks (der Ausstanzeinrichtung) zum Werkstück W3.
Schließlich werden eine Endumfangsoberfläche und ein innerer Umfangsteil des Zylinderkörpers bearbeitet, um die Produkte W4 abzuschließen.
Bei dem resultierenden Kupplungszahnrad weist der Nabenteil die Keilverzahnung auf, wobei der Nabenteil mit der Keilverzahnung, die auf der äußeren Umfangsoberfläche davon geformt ist, integral und koaxial zu dem Kupplungszahnrad geformt ist, das die Klauenkupplungsverzahnung aufweist, die auf der äußeren Umfangsoberfläche von ihm durch Schmieden geformt ist, der Durchmesser des Nabenteils ist kürzer als derjenigen des Kupplungszahnrads und die Keilverzahnung setzt die innere Wand des ringartigen Kanals fort. Das untere Ende der Keilverzahnung ist an der inneren Wand des ringartigen Kanals geformt.
Daher ist das Kupplungszahnrad ein Einkörperelement, d.h. ein massives Teil, und der effektive Teil der Keilverzahnung gelangt zur Endoberfläche des Kupplungszahnrads zur gleichen Zeit.
Im Vergleich des erwähnten einstückigen Körpers mit den kombinierten zwei Elementen, die jeweils getrennt ausgebildet werden, kann dies die Anzahl von Schritten in der Bearbeitung re duzieren, dass sie halbiert werden, und man kann das Ausbilden des ringartigen Kanals realisieren.
Der ringartige Kanal ist erweitert für ein Entnehmen von Werkzeugen. Wenn beim Ausbilden einer Keilverzahnung durch ein Schmiedemittel die Keilverzahnung, die sich in den ringartigen Kanal fortsetzt, durch ein Gesenk gebildet wird, das eine Verzahnung zum Ausbilden einer Keilverzahnung in einen Bereich entsprechend dem Nabenteil des Werkstücks hat, muss eine vordere Kante des Gesenks eine zylindrische Form entsprechend dem ringartigen Kanal aufweisen.
Ein Zylinderteil 14a, bei dem eine äußere Umfangsoberfläche eines Zylinderteils 14a nicht begrenzt ist, bricht beim Aufbringen von hoher Spannung leicht, was durch plastischen Widerstand und Ausdehnung nach außen in das Gesenk 14 auftritt, wie es in 2A gezeigt ist.
Bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine geneigte Oberfläche auf einer äußeren Umfangswand des ringartigen Kanals geformt zum graduellen Verringern einer Weite des ringartigen Kanals.
Daher wird, wenn der Zylinderteil 14a in den ringartigen Kanal 9 gedrückt wird, der Zylinderteil in die Zentrumsseite durch die geneigte Oberfläche gedrückt, und der Bruch des Zylinders wird durch Ausgleichen einer Reaktionskraft und eines plastischen Widerstands verhindert. Wenn eine geneigte Oberfläche weiter auf der äußeren Umfangsoberfläche des Zylinderteils geformt ist, wird die Reaktionskraft höher.
Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie sie hier offenbart sind, werden als einige Ausführungsformen zum Erklären der vorliegenden Erfindung verwendet. Es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht durch diese Ausführungsformen begrenzt sein sollte und Zusätze so weit möglich sind, als sie nicht über die technische Idee oder das Prinzip hinausgehen, das auf den Beschreibungen des Rahmens der Patentansprüche beruht.
Beispielsweise besteht kein Problem, wenn eine Keilverzahnung auf beiden Seite eines Nabenteils geformt ist. Die invers-kegelförmige Gestalt wird gebildet und es werden keine Klauenkupplungsverzahnungen gebildet. Eine Gestaltung ändert sich entsprechend und ein ringartiger Kanal wird nicht im Voraus auf einer Nabenteilseite eines Flansch-Scheibenformteils im Voraus geformt, ein ringartiger Kanal wird an einem unteren Teil bezüglich eines Endteils einer Keil verzahnung in einer Seitenoberfläche eines Flansch-Scheibenformteils durch Druckkraft eines Gesenks 14 geformt. Dabei wird eine Konkavität, die durch das Gesenk gedrückt wird, um die Keilverzahnung geformt, die in die Seitenoberfläche einer Flansch-Scheibenform geformt ist.

Claims

Kupplungszahnrad (w4), das einen Nabenteil (11) mit einer ersten Verzahnung (13) hat, die auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Nabenteils (11) geformt ist, die an einer Oberfläche des axialen Endes des Kupplungszahnrads (w4) geformt ist, wobei das Kupplungszahnrad (w4) eine zweite Verzahnung (w12) aufweist, die auf seiner äußeren Umfangsoberfläche geformt ist, wobei der Nabenteil (11) mit dem ersten Kupplungszahnrad (13), das auf seiner äußeren Umfangsoberfläche geformt ist, einstückig und koaxial mit dem Kupplungszahnrad (w4) geformt ist, das die zweite Verzahnung (12) auf seiner äußeren Umfangsoberfläche hat, durch Schmieden, und der Durchmesser des Nabenteils (11) kürzer als der äußere Durchmesser des Kupplungszahnrads (w4) ist und ein axialer Endteil eines effektiven Bereichs des ersten Zahnrads (13) zur zumindest der axialen Endoberfläche des Kupplungszahnrads (w4) kommt, auf der der Nabenteil (11) geformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenteil (11) ein Zylinder ist, der einen flanschscheibenförmigen Teil (8) hat, der nach Außen in einer radialen Richtung davon von einem axial mittleren Bereich des Zylinders vorsteht und den Zylinder in zwei axiale Teile teilt, die zweite Verzahnung (12) eine Klauenkupplungsverzahnung (12) ist, die auf der äußeren Umfangsoberfläche des flanschscheibenförmigen Teils (8) geformt ist, und die erste Verzahnung (13) eine Keilverzahnung ist, die an einem axialen Teil der zwei geteilten axialen Teile des Zylinders geformt ist.
Kupplungszahnrad (w4), das den Nabenteil (11) mit der Keilverzahnung aufweist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endteil des effektiven Bereichs der Keilverzahnung angrenzend an die Endoberfläche des Kupplungszahnrads (w4) ist.
Kupplungszahnrad (w4), das den Nabenteil mit der Keilverzahnung aufweist, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringartiger Kanal auf der Endoberfläche des Kupplungszahnrads (w4) geformt ist, ein Durchmesser einer inneren Wand des ringartigen Kanals nahezu gleich zu demjenigen des Nabenteils (11) ist, und ein Teil des effektiven Bereichs der Keilverzahnung in den ringartigen Kanal reicht.
Kupplungszahnrad (w4), das den Nabenteil (11) mit der Keilverzahnung aufweist, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine geneigte Oberfläche auf einer äußeren Wand des ringartigen Kanals gebildet ist, um graduell die Weite des ringartigen Kanals zu verringern, je weiter sie sich einem Boden des ringartigen Kanals annähert.
Kupplungszahnrad, das den Nabenteil mit der Keilverzahnung aufweist, nach Anspruch 4, wobei ein Ende der Keilverzahnung (13) an der inneren Umfangsoberfläche des ringartigen Kanals (9) gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Kupplungszahnrads (w4), das einen Nabenteil (11) mit einer Keilverzahnung (13) hat, die auf der äußeren Umfangsfläche des Nabenteils (11) geformt ist, die auf einer axialen Endoberfläche des Kupplungszahnrads gebildet ist, wobei das Kupplungszahnrad (w4) eine Klauenkupplungsverzahnung (12) hat, die auf seiner äußeren Umfangsoberfläche geformt ist, wobei ein Werkstück, das das Kupplungszahnrad (w4) bildet, den Nabenteil (11) aufweist, dass er kleiner als das Kupplungszahnrad ist, wobei der Nabenteil einstückig und koaxial mit dem Kupplungszahnrad (w4) geformt ist, und wobei das Werkstück weiter einen ringartigen Kanal (9) aufweist, der eine innere Umfangswand hat, wobei ein Durchmesser des ringartigen Kanals gleich demjenigen der äußeren Umfangswand des Nabenteils (11) auf einer axialen Endoberfläche ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenteil (11) ein Zylinder ist, die Klauenkupplungsverzahnung (12) auf der äußeren Umfangsoberfläche eines flanschscheibenartigen Teils (8) gebildet wird, die nach außen in eine radiale Richtung von einem axial mittleren Bereich des Zylinders vorsteht und den Zylinder in zwei axiale Teile teilt, und eine Keilverzahnung (13) von der äußeren Umfangsoberfläche des Nabenteils (11) zu der inneren Umfangsoberfläche des ringartigen Kanals (9) durch relatives Pressen des Werkstücks zu einem Gesenk, das eine Zahnform zum Ausbilden der Keilverzahnung an einen Bereich, der der äußeren Umfangsoberfläche des Nabenteils entspricht, aufweist, so dass diese auf einem axialen Teil von der zweigeteilten axialen Teile des Zylinders gebildet wird.
Verfahren zum Herstellen eines Kupplungszahnrads, das ein Nabenteil mit einer Keilverzahnung hat, gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine geneigte Oberfläche auf der äußeren Wand des ringartigen Kanals gebildet ist, um nach und nach die Breite des ringartigen Kanals zu verringern, wenn man zum Boden des ringartigen Kanals (9) kommt.