WO1997013612A1 - Verfahren zum herstellen von synchronringen - Google Patents

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Horst DÖPPLING
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Ina Wälzlager Schaeffler Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/16—Making other particular articles rings, e.g. barrel hoops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/88—Making other particular articles other parts for vehicles, e.g. cowlings, mudguards
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
    • F16D2023/0681—Double cone synchromesh clutches

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a synchronizer ring for a synchronizing device of a vehicle transmission with friction surfaces tapering to its central axis, a sheet metal strip being cut to a length corresponding to the circumference of the synchronizer ring, the synchronizing ring having an annular contour being produced by a bending process, and the cut edges of which are connected to one another by a welding process.
  • a band with the axial dimensions of the synchronizer ring is produced by reshaping (extrusion or rolling), which is subsequently divided into sections of its circumferential length.
  • a bending process follows, by means of which the round shape of the synchronizer ring is adjusted.
  • a final welding process pressure welding, HF welding, resistance pressure welding
  • the two interfaces are connected to one another.
  • this object is achieved according to the characterizing part of the main claim in that the sheet-metal strip is provided with a conical friction surface falling to both edges by a forming process, and then reduced in thickness by a further forming process along a longitudinal center line between the friction surfaces Area is produced, then punchings are made in this area in such a way that holding tongues and connecting webs are formed, subsequently the sheet metal strip is cut to length so that two synchronizing rings held together by the connecting webs with their holding tongues result by bending and welding together by detaching the connecting webs to produce synchronizer rings.
  • two synchronizing rings are formed per forming process, per punching, per cut and per welding process, d. H. twice the number compared to the previously known method.
  • the punching out in two stages, d. H. as pre-punching and as fine punching is carried out in a known manner with a certain oversize, while the fine punching is also carried out to the final dimension in a known manner. This measure considerably simplifies the subsequent mechanical treatment of the holding tongues of the synchronizer rings.
  • the weld poses are then removed by a mechanical processing step, for example by planing.
  • the connecting webs in the immediate vicinity of the mutually facing end faces of the synchronizer rings are provided with an explosive notch.
  • This detonating notch represents a predetermined breaking point that enables the synchronizer rings to be separated.
  • the synchronizer rings held together are subjected to a case hardening and a starting process.
  • case hardening steels are annealed in a known manner with a low carbon content of 0.05 to 0.20%, which is therefore practically not hardenable, in carbon-donating agents at temperatures between 850 and 1000 ° C.
  • the carbon diffuses into the outer layers of the workpiece. Because of the explosive notch present in the connecting webs, there is a reduced material cross section, so that in this area there is a hardening which favors the breaking at this predetermined breaking point.
  • the synchronizer rings held against each other after carburizing in the heated state on a rotationally symmetrical mold plugged on and then quenched. During this quenching from the operating temperature, the rotationally symmetrical tool ensures that the synchronizer rings cannot warp, ie they retain a very good diameter accuracy.
  • FIG. 1 shows a cross section through a sheet metal strip for the production of synchronizer rings
  • Figure 2 shows a detail from a plan view of a sheet metal strip in the punched out state
  • Figure 3 is a side view of two synchronizer rings held together, partially cut.
  • the sheet-metal strip 1 shown in FIG. 1 made of case-hardening steel has on the right and left of a longitudinal center line, not shown, conically sloping friction surfaces 2, 3, between which an area 4 extends which has a horizontal contour in comparison to the conical friction surfaces 2, 3.
  • punchings are now made in this way made that two sheet metal strip halves 5, 6 arise, which are connected by the connecting webs 7.
  • the connecting webs 7 have explosive notches 8 in the end region of the sheet metal strip halves 5, 6, which are predetermined breaking points and simplify the later separation of the synchronizer rings.
  • each sheet-metal strip halves 5, 6 is provided with any number of opposing, overlapping holding tongues 9, 10.
  • This arrangement of the holding tongues 9, 10 allows the sheet metal strip 1 to be minimized in its transverse expansion, ie valuable material can be saved.
  • the mutually opposite surfaces 11, 12 of the holding tongues 9, 10 have a smooth or rounded lead, viewed in cross section, depending on how their opposite receiving bores are designed.
  • the sheet metal strip halves 5, 6 are bent round and connected to one another at their cut edges by welding, so that two synchronized rings 13, 14 held together are formed, as can be seen in FIG. 3.
  • these are provided with a notch, not shown, which serves to receive the material liquefied by the welding process.
  • the welding drafts that are on the outside in the axial direction and on the outside that are also on the outside in the radial direction are removed before the synchronizing rings 13, 14 still connected are subjected to a centering process.
  • the synchronizer rings 13, 14 held against one another are subjected to case hardening to improve the mechanical properties of their friction surfaces 2, 3, with a desired effect due to the reduced material cross section in the area of the detonation notches and its hardening Breakage point arises.
  • the synchronized rings 13, 14, which are still connected, are now placed on a rotationally symmetrical mold after carburizing in the heated state and subsequently quenched. An undesired distortion of the shape of the synchronizer rings 13, 14 is avoided by this fixed hardening or bound tempering.
  • the inside and outside diameters of the synchronizer rings 13, 14 are ground to the desired dimension and their friction surface 2, 3 is subjected to mechanical precision machining, for example a honing process.
  • the synchronizing rings 13, 14 are separated by shearing off the connecting webs 7 holding them against one another on the associated detonating notches 8. This can be done, for example, in such a way that the synchronizing rings 13, 14 rest with their friction surfaces 2, 3 on a fixed counter surface while the exposed punched area 4 is acted upon from the inside with a centrally acting force and is thus removed. Reworking the predetermined breaking points is not necessary.
  • Sheet metal strip 8 Explosion notch Friction surface 9 Retaining tongue Friction surface 10 Retaining tongue Area 1 1 Area of sheet metal strip half 12 Area of sheet metal strip half 1 3 Synchronizer ring connecting web 14 Synchronizer ring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Synchronringes für eine Synchronisiereinrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß ein Blechstreifen (1) durch einen Umformvorgang mit konischen, zu beiden Rändern abfallenden Reibflächen (2, 3) versehen wird, anschließend durch einen weiteren Umformvorgang entlang einer Längsmittellinie zwischen den Reibflächen (2, 3) ein in der Stärke reduzierter Bereich (4) hergestellt wird, danach in diesem Bereich (4) Ausstanzungen derart vorgenommen werden, dass Haltezungen (9, 10) und Verbindungsstege (7) entstehen, nachfolgend der Blechstreifen (1) so abgelängt wird, daß sich durch Rundbiegen und Zusammenschweißen zwei durch die Verbindungsstege (7) aneinander gehaltene Synchronringe (13, 14) mit ihren Haltezungen (9, 10) ergeben, die abschließend durch Absprengen der Verbindungsstege (7) zu fertigen Synchronringen (13, 14) vereinzelt werden. Durch diese erfindungsgemäße Verfahrensweise werden im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik in einer Arbeitsabfolge jeweils zwei Synchronringe (13, 14) hergestellt.

Description

Beschreibung
Titel der Erfindung
Verfahren zum Herstellen von Synchronringen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Synchronringes für eine Synchronisiereinrichtung eines Fahrzeuggetriebes mit zu seiner Mittelachse konisch verlaufenden Reibflächen, wobei ein Blechstreifen auf eine dem Um¬ fang des Synchronringes entsprechende Länge abgelängt, durch einen Biegevor- gang der Synchronring mit kreisringförmiger Kontur hergestellt wird und dessen Schnittkanten durch einen Schweißvorgang miteinander verbunden werden.
Hintergrund der Erfindung
Ein solch gattungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von Synchronringen ist aus der DE 31 14 787 A1 vorbekannt. Nach diesem Verfahren werden die Synchronringe wie folgt gefertigt:
Zunächst wird mit ein Band mit den axialen Abmessungen des Synchronringes durch Umformen (Strangpressen oder Walzen) hergestellt, das nachfolgend in Abschnitte seiner Umfangslänge abgeteilt wird. Es folgt ein Biegevorgang, durch den die runde Form des Synchronringes eingestellt wird. Bei einem abschlie¬ ßenden Schweißvorgang (Preßschweißen, HF-Schweißen, Widerstandspre߬ schweißen) werden die beiden Schnittstellen miteinander verbunden.
Nachteilig dabei ist, daß eine solche Fertigung von Synchronringen aufwendig ist, da beim Ablängen, beim Biegen bzw. beim Schweißen immer nur ein Synchronring hergestellt wird. Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von den technischen Mängeln der bekannten Lösung ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Synchronringen zu entwickeln, das eine wesentlich höhere Produktivität aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches dadurch gelöst, daß der Blechstreifen durch einen Umformvor¬ gang mit konischen, zu beiden Ränderen abfallenden Reibflächen versehen wird, anschließend durch einen weiteren Umformvorgang entlang einer Längs¬ mittellinie zwischen den Reibflächen ein in der Stärke reduzierter Bereich hergestellt wird, danach in diesem Bereich Austanzungen derart vorgenommen werden, daß Haltezungen und Verbindungsstege entstehen, nachfolgend der Blechstreifen so abgelängt wird, daß sich durch Rundbiegen und Zusammen- schweißen zwei durch die Verbindungsstege aneinander gehaltene Synchronrin¬ ge mit ihren Haltezungen ergeben, die abschließend durch Absprengen der Verbindungsstege zu fertigen Synchronringen vereinzelt werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß pro Umformvorgang, pro Ausstanzung, pro Ablängung und pro Schweißvorgang zwei Synchronringe entstehen, d. h. die doppelte Anzahl gegenüber dem bisher bekannten Verfahren.
Weitere, erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprü¬ che 2 bis 10 und werden im folgenden näher beschrieben.
So ist nach Anspruch 2 vorgesehen, daß das Ausstanzen zweistufig, d. h. als Vorstanzen und als Feinstanzen erfolgt. Das Vorstanzen erfolgt dabei in bekann¬ ter Weise mit einem gewissen Übermaß, während das Feinstanzen ebenfalles in bekannter Weise auf Endmaß erfolgt. Durch diese Maßnahme wird die spätere mechanische Behandlung der Haltezungen der Synchronringe wesentlich vereinfacht.
Aus Anspruch 3 geht hervor, daß die einander zugewandten Stirnseiten der aneinander gehaltenen Synchronringe mit je einer Einkerbung versehen sein sollen. Diese Einkerbungen sorgen dafür, daß zwischen den beiden Stirnseiten der Synchronringe auftretendes Schweißmaterial in diese ausweichen kann, so daß zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Synchronringe keine Schweißaufwürfe entstehen, die durch einen zusätzlichen Arbeitsgang entfernt werden müßten.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 werden anschließend die Schweißaufwürfe durch einen mechanischen Bearbeitungs¬ gang, beispielsweise durch Hobeln entfernt.
Nach einem zusätzlichpn weiteren Merkmal der Erfindung nach Anspruch 5 ist vorgesehen, daß die aneinander gehaltenen Synchronringe einen Zentriervor¬ gang unterworfen werden. Durch diese Maßnahme werden zwei kreisrunde Synchronringe erzeugt.
Nach Anspruch 6 ist vorgesehen, daß die Verbindungsstege in unmittelbarer Nähe der einander zugewandten Stirnseiten der Synchronringe mit einer Spreng¬ kerbe versehen werden. Diese Sprengkerbe stellt eine Sollbruchstelle dar, die das Vereinzeln der Synchronringe ermöglicht.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 7 ist vorgesehen, daß die aneinander gehaltenen Synchronringe einer Einsatzhärtung und einem Anlaßvorgang unterwofen werden. Bei der Einsatzhärtung werden Stähle in bekannter Weise mit einem geringen Kohleπstoffgehalt von 0,05 bis 0,20 %, die also praktisch nicht härtbar sind, in Kohlenstoff abgebenden Mitteln bei Tempe¬ raturen zwischen 850 und 1000 °C geglüht. Der Kohlenstoff diffuntiert dabei in die Randschichten des eingesetzten Werkstückes ein. Aufgrund der gemäß Anspruch 6 vorhandenen Sprengkerbe in den Verbindungsstegen liegt dort ein verringerter Materialquerschnitt vor, so daß in diesem Bereich eine Durch- härtung erfolgt, die das Brechen an dieser Sollbruchstelle begünstigt.
Gemäß Anspruch 8 sollen die aneinander gehaltenen Synchronringen nach dem Aufkohlen im erwärmten Zustand auf ein rotationssymmetrisches Formwerkzeug aufgesteckt und anschließend abgeschreckt werden. Bei diesem Abschrecken von der Einsatztemperatur wird durch das rotationssymmetrische Werkzeug bewirkt, daß ein Verzug der Synchronringe nicht eintreten kann, d. h. sie behalten eine sehr gute Durchmessergenauigkeit.
Schließlich werden nach den Ansprüchen 9 und 10 die Innen- und Außen¬ durchmesser der aneinander gehaltenen Synchronringe auf Sollmaß geschliffen bzw. die Reibflächen einer mechanischen Feinstbearbeitung unterworfen, bevor durch Brechen der Sollbruchstelle deren Vereinzelung zu einem fertigen Syn- chronring erfolgt.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch ein Blechband zur Herstellung von Synchronringen;
Figur 2 einen Ausschnitt aus einer Draufsicht auf ein Blechband im ausgestanzten Zustand und
Figur 3 eine Seitenansicht auf zwei aneinander gehaltene Synchronrin- ge, teilweise geschnitten.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der in Figur 1 dargestellte Blechstreifen 1 aus Einsatzstahl weist rechts und links einer nicht dargestellten Längsmittellinie konisch abfallende Reibflächen 2, 3 auf, zwischen denen sich ein Bereich 4 erstreckt, der im Vergleich zu den konischen Reibflächen 2, 3 eine waagerecht verlaufende Kontur aufweist. In diesem wanddickenreduzierten Bereich 4 werden nun Ausstanzungen derart vorgenommen, daß zwei Blechstreifenhälften 5, 6 entstehen, die durch die Verbindungsstege 7 miteinander verbunden sind. Die Verbindungsstege 7 weisen im Stirnseitenbereich der Blechstreifenhälften 5, 6 Sprengkerben 8 auf, die Sollbruchstellen sind und das spätere Vereinzeln der Synchronringe verein- fachen. Die Ausstanzungen werden erfindungsgemäß weiter so ausgeführt, daß jede Blechstreifenhälte 5, 6 mit einer beliebigen Anzahl von einander entgegen¬ gerichteten, sich überlappenden Haltezungen 9, 10 versehen ist. Durch diese Anordnung der Haltezungen 9, 10 läßt sich der Blechstreifen 1 in seiner Quer¬ dehnung minimieren, d. h. es kann wertvolles Material eingespart werden. Die einander gegenüberliegenden Flächen 1 1 , 12 der Haltezungen 9, 10 weisen im Querschnitt gesehen, einen glatten oder abgerundeten Vorlauf auf, je nachdem wie ihre gegenüberliegenden Aufnahmebohrungen ausgestaltet sind.
Nach dem Ablängen entsprehend der späteren Umfangsausdehnung werden die Blechstreifenhälften 5, 6 rundgebogen und an ihren Schnittkanten durch Schweißen miteinander verbunden, so daß zwei aneinander gehaltene Syn¬ chronringe 13, 14 entstehen, wie aus Figur 3 ersichtlich. Um ein späteres Abtragen des Schweißaufwurfes im ausgestanzten Bereich 4 zwischen den Stirnseiten der Synchronringe 13, 14 zu vermeiden, sind diese mit einer nicht dargestellten Einkerbung versehen, die zur Aufnahme des durch den Schwei߬ vorgang verflüssigten Materials dient. Nachfolgend werden die in axialer Rich¬ tung außen liegenden und die in radialer Richtung ebenfalls außenliegenden Schweißaufwürde entfernt, bevor die noch verbundenen Synchronringe 1 3, 14 einem Zentriervorgang unterzogen werden. Dies kann beispielsweise so erfol- gen, daß die Synchronringe 13, 14 von außen über mehrere Segmente mit kreisrunden Ausnehmungen mit einer von außen nach innen wirkenden Druck¬ kraft beaufschlagt werden und so zwangsweise in eine Kreisform gepreßt werden.
Anschließend werden die aneinander gehaltenen Synchronringe 13, 14 zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ihrer Reibflächen 2, 3 einer Einsatzhärtung unterworfen, wobei in gewollter Weise durch den verringerten Materialquerschnitt im Bereich der Sprengkerben und dessen Durchhärtung eine Sollbruchstelle entsteht. Die noch verbundenen Synchronringe 13, 14 werden nun nach dem Aufkohlen im erwärmten Zustand auf ein rotationssymmetrisches Formwerkzeug aufgesteckt und nachfolgend abgeschreckt. Durch dieses gefes¬ selte Härten bzw. gefesselte Anlassen wird ein unerwünschter Formverzug der Synchronringe 13, 14 vermieden. Danch werden der Innen- bzw. der Außen¬ durchmesser der Synchronringe 13, 14 auf Sollmaß geschliffen und deren Reibfläche 2, 3 einer mechanischen Feinstbearbeitung, beispielsweise einem Honvorgang unterworfen.
Schließlich erfolgt ein Vereinzeln der Synchronringe 13, 14 durch Abscheren der sie aneinander haltenden Verbindungsstege 7 an den zugehörigen Spreng¬ kerben 8. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, daß die Synchronringe 13, 14 mit ihren Reibflächen 2, 3 an einer festen Gegenfläche anliegen, während der freiliegende ausgestanzte Bereich 4 von innen mit einer zentral wirkenden Kraft beaufschlagt wird und so entfernt wird. Eine Nacharbeitung der Sollbruch¬ stellen erübrigt sich.
Bezugszeichen
Blechstreifen 8 Sprengkerbe Reibfläche 9 Haltezunge Reibfläche 10 Haltezunge Bereich 1 1 Fläche Blechstreifenhälfte 12 Fläche Blechstreifenhälfte 1 3 Synchronring Verbindungssteg 14 Synchronring

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Herstellen eines Synchronringes für eine Synchronisiereinrich¬ tung eines Fahrzeuggetriebes mit zu seiner Mittelachse konisch verlaufenden Reibflächen, wobei ein Blechstreifen (1 ) auf eine dem Umfang des Synchronrin¬ ges entsprechende Länge abgelängt, durch einen Biegevorgang der Synchronring mit kreisringförmiger Kontur hergestellt wird und dessen Schnittkanten durch einen Schweißvorgang miteinander verbunden werden, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Blechstreifen (1 ) durch einen Umformvorgang mit konischen, zu beiden Rändern abfallenden Reibflächen (2, 3) versehenen wird, anschließend durch einen weiteren Umformvorgang entlang einer Längsmittellinie zwischen den Reibflächen (2, 3) ein in der Stärke reduzierter Bereich (4) hergestellt wird, danach in diesem Bereich (4) Ausstanzungen derart vorgenommen werden, das Haltezungen (9, 10) und Verbindungsstege (7) entstehen, nachfolgend der Blechstreifen (1 ) so abgelängt wird, daß sich durch Rundbiegen und Zusammen¬ schweißen zwei durch die Verbindungsstege (7) aneinander gehaltenes Syn¬ chronringe (13, 14) mit ihren Haltezungen (9, 10) ergeben, die abschließend durch Absprengen der Verbindungsstege (7) zu fertigen Synchronringen (13, 14) vereinzelt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Ausstanzen zweistufig, d. h. als Vorstanzen und als Feinstanzen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Stirnseiten der aneinander gehaltenen Synchronringe (13, 14) mit je einer Einkerbung versehen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißauf¬ würfe entfernt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander gehaltenen Synchronringe (13, 14) einem Zentriervorgang unterworfen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs- Stege (7) in unmittelbare Nähe der einander zugewandten Stirnseiten der anein¬ ander gehaltenen Synchronringe (13, 14) mit einer Sprengkerbe (8) versehen werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die aneinander gehaltenen Synchronringe (13, 14) einer Einsatzhärtung und einem Anlaßvor¬ gang unterworfen werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die anein¬ ander gehaltenen Synchronringe (13, 14) nach dem Aufkohlen im erwärmten Zustand auf ein rotationssymmetrisches Formwerkzeug aufgesteckt und an¬ schließend abgeschreckt bzw. angelassen werden.
9. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Innen- und Außendurchmesser der aneinander gehaltenen Synchronringe (1 3, 14) auf Sollmaß geschliffen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibflächen (2, 3) einer mechanischen Feinstbearbeitung unterworfen werden.
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