EP0073985B1

EP0073985B1 - Schmiedeverfahren

Info

Publication number: EP0073985B1
Application number: EP82107610A
Authority: EP
Inventors: Manfred Eisen; Georg Tauschek; Werner Spielmann
Original assignee: Bayerische Leichtmetallwerk Graf Bluecher Von Wahlstatt KG
Current assignee: BLW Praezisionsschmiede GmbH
Priority date: 1981-09-03
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1985-02-06
Also published as: EP0073985A2; ATE11647T1; DE3134857A1; JPH0134696B2; US5870923A; DE3134857C2; DE3262223D1; GB2106435A; EP0073985A3; JPS5841645A; CA1179871A; GB2106435B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Genauschmieden von Schmiedeteilen mit wenigstens einer der Kraftübertragung im Zusammenwirken mit einem Gegenstück dienenden Kupplungsfläche, insbesondere von Klauen bzw. Taschen aufweisenden Kupplungsteilen oder von eine Kurzverzahnung aufweisenden Synchronteilen für Schaltgetriebe, bei welchem die Teile zuerst vorgeschmiedet und danach kaltkalibriert werden.
Da bei Kupplungsteilen der genannten Art die Gefahr besteht, dass sie sich während des Betriebes von selbst von ihrem jeweiligen Gegenstück lösen, was unter Umständen zu erheblichen Getriebeschäden, mindestens zu einer unerwünschten Betriebsunsicherheitführen kann, ist man dazu übergegangen, die Kupplungsklauen bzw. Zähne bei Kurzverzahnungen mit hinterstellten Flanken auszubilden. Darunter ist zu verstehen, dass die die Kupplung bewirkenden, die Last bzw. das Drehmoment übertragenden Flächen, die im folgenden mit Kupplungsflächen bezeichnet werden und bei Verzahnungen den Zahnflanken entsprechen, um etwa 1 bis 3° in Richtung der Kupplungsbewegung hinterstellt sind, d.h. in bezug auf eine Klaue bzw. einen Zahn an einem Kupplungsteil, dass sich die Klaue bzw. der Zahn vom Kopf in Richtung auf den Fuss verengt. Falls das Gegenstück des Kupplungsteils die gleiche Hinterstellung aufweist, ergibt sich dadurch ein Kupplungseingriff, bei dem ein Lösen unter Last vermieden wird.
Zusätzlich wird von einem derartigen Kupplungseingriff gefordert, dass der Traganteil der hinterstellten Fläche mehr als 50% beträgt. Auf diese Weise soll eine ausreichend lange Lebensdauer der Kupplungsteile sichergestellt werden. DasSchmieden von Kupplungsteilen mithinterstellten Kupplungsflächen ist praktisch nicht möglich, da eine die Hinterstellung tolerierende Teilung des Schmiedegesenks weder wirtschaftlich noch technisch verwirklicht werden kann. Bei einem bekannten Schmiedeverfahren (britische Patentschrift Nr. 1039905) zur Herstellung eines Kegelzahnrads wird nach dem Schmieden des Zahnrads durch Kaltkalibrieren in einem Kalibriergesenk eine Korrektur der Flankenform der Zähne zur Veränderung des Tragbildes erzeugt. Dabei kommt es zu einem auf eine dünne Oberflächenschicht beschränkten Materialtransport von den Rändern zur Mitte der Zahnflanken hin, ohne dass dabei Hinterschneidungen entstehen.
Ein anderes bekanntes Verfahren (US-PS Nr. 2843917) betrifft die Herstellung von Zahnstangen, mit einer negativen Hinterstellung der Zahnflanken zwischen 14,5 und 20°. Die Verzahnung wird dabei durch die zwischen einer Reihe von Stanzlöchern in einem Grundkörper verbleibenden Stege gebildet. Der Stanzvorgang bewirkt hier eine schräge Hinterstellung der Flanken dieser Stege, die durch nachfolgendes Kaltkalibrieren von der Rückseite her ihre fertige Oberfläche erhalten.
Schliesslich ist die Herstellung von einem Schmiedestück bekannt (US-PS Nr. 3739664), welches eine Reihe von Vorsprüngen besitzt, wobei die Lücken zwischen den Vorsprüngen einerseits eine negative, andererseits eine positive Anstellung der Flanken aufweisen. Da alle Flanken eines derartigen Werkstücks gleich ausgerichtet sind, kann das Werkstück nach dem Schmieden dem Gesenk entnommen werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten, dass damit Werkstücke, insbesondere Kupplungsteile, mit negativer Hinstellung der lastübertragenden Kupplungsfläche hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass beim Vorschmieden zur Schlagrichtung parallele Kupplungsflächen erzeugt werden, dass beim Vorschmieden ferner die an die Kupplungsflächen angrenzenden Kopfflächen mit Aufmass wenigstens in dem an die jeweils gemeinsame Kante dieser Flächen angrenzenden Randbereich erzeugt werden, dass beim nachfolgenden Kaltkalibrieren die Schmiedeteile durch das Gesenk nur zwischen zur Schlagrichtung parallelen, quer zu den Kupplungsflächen verlaufenden Gesenkflächen gestützt werden, derart, dass die Kupplungsflächen zu den massgenau und verbreitert geschmiedeten Kopfflächen schräg verlaufen.
Nach diesem Verfahren ist es möglich, die Hinterstellungen der Kupplungsflächen gezielt bis zu etwa 5° zu erzeugen. Bei richtiger Bemessung und Verteilung des Aufmasses wird jedes Ausbauchen der Kupplungsflächen zu einer balligen Form vermieden, wobei der Kalibrierschlag unter freier, d.h. ohne jegliche Abstützung durch die Gesenkform erfolgender Verformung der Kupplungsflächen bis zum Erreichen einer Schrägstellung im Sinne der gewünschten Hinterschneidung erfolgt. Während des Kalibrierschlags wird der Materialfluss zuerst durch das Aufmass im Randbereich ausgelöst, bevor sich die Druckeinwirkung über die gesamte Kopffläche verteilt. Auf diese Weise kann zuverlässig jede konvexe Formgebung der Kupplungsflächen vermieden werden.
Bei Verzahnungen an Kupplungsteilen, ob es sich um Klauen bzw. Taschen oder um eine Kurzverzahnung handelt, sind die Kupplungsflächen bildenden gegenüberliegenden Zahnflanken eines Zahns bzw. einer Klaue jeweils gleichartig negativ hinterstellt, derart, dass sich die Zahnlücken zum Zahngrund hin zunehmend verbreitern. Selbstverständlich ist es im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens auch möglich, einzelne Kupplungsflächen mit Hinterstellung herzustellen, wobei die im Rückenbereich gegenüberliegende Fläche gerade oder sogar mit einer positiven Anstellung ausgebildet sein kann.
Um den Symmetriefehler bei Verzahnungen klein zu halten, und damit gleichzeitig zu erreichen, dass wenigstens 75% der Zähne eines Zahnkranzes tragen, kann es vorteilhaft sein, dass die Verbreiterung der Zahnkopfflächen durch mit entsprechendem Abstand von der Vorform angeordnete Stützflächen des Gesenks begrenzt wird. Dabei genügt es, wenn die Stützflächen lediglich in dem von den Kopfflächen beschriebenen Radius vorhanden sind.
Die Bemessung des Aufmasses ist entscheidend für den von der Hinterstellung erreichten Winkel sowie die ebene Form der Kupplungsfläche. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, dass das Aufmassvolumen pro Kupplungsfläche entsprechend ihrer gewählten Hinterstellung bzw. Schrägstellung gegenüber der Kopffläche bemessen wird.
Gleichzeitig ist wesentlich, dass die Verteilung des Aufmasses längs eines quer zur Kupplungsfläche verlaufenden Schnitts ein Maximum in oder nahe der Kupplungsfläche aufweist.
Um den Kantendruck beim Kaltkalibrieren und gleichzeitig den Verformungsdruck über die gesamte Kupplungsfläche zu steuern, ist es zweckmässig, dass die Verteilung des Aufmasses einen in dem an die Kupplungsfläche anschliessenden Randbereich der Kopffläche geradlinig oder konkav abnehmenden Verlauf beschreibt.
Die bevorzugte Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens betrifft Klauenkupplungen, wobei die lastübertragenden Flanken der Klauen bzw. Taschen der beiden zusammenwirkenden Kupplungsteile den Kupplungsflächen entsprechen, wobei jede oder jede zweite Flanke hinterstellt ist. In gleicher Weise kann das erfindungsgemässe Verfahren auf die an sich bekannten Kurzverzahnungen mit zugespitzten Zähnen angewendet werden, wobei die bisher durch nachträgliches Rollen oder Erodieren erzeugten Hinterschneidungen nach dem erfindungsgemässen Verfahren erzeugt werden. Dieses eignet sich nicht nur zur Herstellung von Hinterschneidungen an Klauen bzw. Taschen, sondern auch an Evolventenverzahnungen, und zwar sowohl Aussen als auch Innenverzahnungen.
Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen in Umfangsrichtung geführten Schnitt durch eine Klaue nach dem Vorschmieden,
Fig. 2 einen in Umfangsrichtung geführten Schnitt durch die Klaue gemäss Fig. 1 nach dem Kalibrieren,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Klaue gemäss Fig. 1,
Fig. 4 einen in Umfangsrichtung geführten Schnitt durch eine Klaue mit Schlupffase im Bereich der zwischen Kopffläche und Kupplungsfläche gebildeten Kanten,
Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Kupplungsstirnrad mit vier Taschen, und
Fig. 6 die Abwicklung eines in Umfangsrichtung geführten Teilschnitts gemäss VI-VI der Fig. 5.

Gemäss Fig. 1 besitzt eine Klaue 1 nach dem Vorschmieden eine konvexe Kopffläche 2, die radialen Flanken 3 der Klaue 1 stehen senkrecht auf der Klauengrundfläche 4. Eine gestrichelte Linie k, welche parallel zur Klauengrundfläche 4 verläuft, verdeutlicht das Aufmass der Kopffläche 2 vor dem Kaltkalibrieren.
Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellte Klaue nach dem Kaltkalibrieren. Die Kopffläche 2 verläuft parallel zur Klauengrundfläche 4. In radialer Richtung ist die Klaue 1 beidseitig durch hinterstellte Kupplungsflächen 5 begrenzt, wobei der die Hinterstellung definierende Winkel mit d bezeichnet ist.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Kupplungskörper mit Klauen 1, die axial gegenüber einem Ringteil 6 vorspringen. Die Formgebung des Kupplungskörpers entspricht seiner Zwischenform nach dem Vorschmieden, wobei das Aufmass der Kopffläche mit strichlierten Linien angegeben ist.
Fig. 4 zeigt einen in Umfangsrichtung geführten Schnitt durch eine Klaue 7, mit seitlichen Schupffasen 8 zwischen Kopffläche 2 und Kupplungsfläche 5, die durch das Vorschmieden erzeugte Vorform ist mit strichlierten Linien angedeutet.
Fig. 5 zeigt die Draufsicht eines Kupplungskörpers für eine Schaltkupplung eines Motorradgetriebes, etwa in natürlicher Grösse. Der Kupplungskörper 9 besitzt etwa die Form einer Scheibe, welche vier in Umfangsrichtung erstreckte kreisbogenförmige Taschen 10 aufweist, in welche die Klauen eines Gegenstücks beim Herstellen einer Antriebsverbindung eingreifen. Die seitlichen Kupplungsflächen 5 der Taschen sind in gleicher Weise hinterschnitten, wie die Kupplungsflächen der (nicht dargestellten) Klauen.

Claims

1. Verfahren zum Genauschmieden von Schmiedeteilen mit wenigstens einer der Kraftübertragung im Zusammenwirken mit einem Gegenstück dienenden Kupplungsfläche insbesondere von Klauen bzw. Taschen aufweisenden Kupplungsteilen oder von eine Kurzverzahnung aufweisenden Synchronteilen für Schaltgetriebe, bei welchem die Teile zuerst vorgeschmiedet und danach kaltkalibriert werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorschmieden zur Schlagrichtung parallele Kupplungsflächen (5) erzeugt werden, dass beim Vorschmieden ferner die an die Kupplungsflächen (5) angrenzenden Kopfflächen (2) mit Aufmass wenigstens in dem an die jeweils gemeinsame Kante (3) dieser Flächen angrenzenden Randbereich erzeugt werden, dass beim nachfolgenden Kaltkalibrieren die Schmiedeteile durch das Gesenk nur zwischen zur Schlagrichtung parallelen, quer zu den Kupplungsflächen (5) verlaufenden Gesenkflächen gestützt werden, derart, dass die Kupplungsflächen (5) zu den massgenau und verbreitert geschmiedeten Kopfflächen (2) schräg verlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbreiterung der Kopfflächen (2) durch mit entsprechendem Abstand von der Vorform angeordnete Stützflächen des Gesenks begrenzt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufmassvolumen pro Kupplungsfläche (5) entsprechend ihrer gewählten Hinterstellung (d) bzw. Schrägstellung gegenüber der Kopffläche (2) bemessen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung des Aufmasses längs eines quer zur Kupplungsfläche verlaufenden Schnitts ein Maximum in oder nahe der Kupplungsfläche aufweist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilung des Aufmasses einen in dem an die Kupplungsfläche (5) anschliessenden Randbereich der Kopffläche (2) geradlinig oder konkav abnehmenden Verlauf beschreibt.