WO2004099638A1 - Schiebemuffe für ein schaltgetriebe - Google Patents

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WO2004099638A1
WO2004099638A1 PCT/EP2004/004308 EP2004004308W WO2004099638A1 WO 2004099638 A1 WO2004099638 A1 WO 2004099638A1 EP 2004004308 W EP2004004308 W EP 2004004308W WO 2004099638 A1 WO2004099638 A1 WO 2004099638A1
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WO
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sliding sleeve
toothing
shift fork
hardness
fork guide
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PCT/EP2004/004308
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eberhard Spalthoff
Ernst Röckelein
Kristina May
Manfred Jansen
Ralf BÖSSNER
Thomas Badum
Fred Guderjahn
Original Assignee
Ina-Schaeffler Kg
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Publication date
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/10—Hardening, e.g. carburizing, carbo-nitriding
    • 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
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2361/00—Apparatus or articles in engineering in general
    • F16C2361/43—Clutches, e.g. disengaging bearing

Definitions

  • the invention relates to a sliding sleeve of a synchronizing unit for a manual transmission, the sleeve body of which receives an opening shift fork on its outer circumference and has an inward toothing which runs in the direction of the longitudinal central axis, the sliding sleeve being formed by at least two interconnected components.
  • a sliding sleeve constructed in this way is known, for example, from DE 199 12 130 A1.
  • the shift fork guide is formed by two rings spaced apart from one another, which are placed on the outer lateral surface of the sleeve body.
  • Such sliding sleeves consisting of two or more components are generally manufactured without cutting and carburized and hardened in the joined and welded state. In such a manufacturing process, the case hardening results in a surface hardness for the entire component. As a result, components and their surfaces are inevitably carburized, on which the associated wear protection would not be necessary at all, because there is no contact friction there or only to a very limited extent.
  • a sliding sleeve is now known from DE 100 21 088 A1, which is no longer hardened as a whole in a hardening process, but only locally, specifically in the area of the toothing.
  • the shift fork groove has a surface hardness that is set by cold rolling.
  • the present invention is therefore based on the object of producing a sliding sleeve which can be produced inexpensively and yet has a sufficiently high wear resistance at all points.
  • this object is achieved in accordance with the characterizing part of claim 1 in conjunction with its preamble in that the surface hardness of the shift fork guide is set by blind hardness and the surface hardness of the toothing is set by case hardening.
  • blind hardening is understood to mean the hardening of non-carburized parts, so that only the carbon present is used to increase the hardness values.
  • Case hardening is also to be understood in a known manner as surface hardening with previous enrichment of the surface with carbon and possibly also with nitrogen, so that a composite material is formed.
  • the main advantage of the solution according to the invention is that the blind hardening of the shift fork guide results in only a very slight warping, ie only a very slight change in shape. If post-processing of the shift fork guide is nevertheless necessary, these can be carried out simply because the material to be removed is in a soft state.
  • Another advantage is that blind-hardened parts are easier to weld, since they do not tend to crack due to the low carbon content.
  • the toothing of the sliding sleeve has a hardness of 670 - 810 HV 5 and is made of a steel of the brand 16MnCr5 according to claim 3.
  • the invention is not limited to this special steel, but also extends to other case-hardening steels known to the person skilled in the art.
  • the shift fork guide should have a hardness of 360-440 HV 5 and be made from a steel of the brand 16MnCr5, Cq10 or St4 according to claim 5.
  • 1 shows an example of a sliding sleeve according to the invention.
  • This consists of the sleeve body 2, which is provided on its inner peripheral surface with the toothing 5, which extends in the direction of its longitudinal axis, not shown.
  • the outer periphery of the sleeve body 2 is received by a receiving bore of the bandage 3, which in turn is provided on its outer periphery with a shift fork guide 4 open to the outside.
  • the sleeve body 2 has on its outer circumference the groove 6, which is provided for the positive connection of the sleeve body 2 and the bandage 3.
  • the sliding sleeve 1 according to the invention is produced in such a way that first the sleeve body 2, which is produced without cutting from a profiled sheet metal strip, is subjected to case hardening, i.e. its edge layer is first carburized and then subjected to a heat treatment which produces the hardness.
  • the bandage 3 is also produced without cutting and is subjected to separate hardening in the form of blind hardening. This means that only the existing carbon content can be used to increase the hardness.
  • the bandage 3 is made of a steel of the brand St4 and after the blind hardening has a surface and a core hardness of 395 HV 10
  • the sleeve body 2 is made of a steel of the brand 16MnCr5 and subjected to case hardening with a surface hardness of 690 HV 10 ,
  • the parts of different hardness are assembled in such a way that the sleeve body 2 is inserted into the receiving bore of the bandage 3.

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Abstract

Eine wenigstens aus zwei Teilen zusammengesetzte Schiebemuffe (1) für ein Schaltgetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass die Oberflächenhärte der Schaltgabelführung (4) durch Blindhärten und die Oberflächenhärte der Verzahnung (5) durch Einsatzhärten eingestellt ist.

Description

Schiebemuffe für ein Schaltgetriebe
Beschreibung
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schiebemuffe einer Synchronisiereinheit für ein Schaltgetriebe, deren Muffenkörper an seinem Außenumfang einer sich öffnenden Schaltgabel aufnimmt und eine in Richtung der Längsmittelachse verlaufende, nach innen gerichtete Verzahnung aufweist, wobei die Schiebemuffe durch wenigstens zwei miteinander verbundene Bauteile gebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Eine derart gebaute Schiebemuffe ist beispielsweise aus der DE 199 12 130 A1 vorbekannt. Die Schaltgabelfuhrung ist in diesem Fall durch zwei voneinander beabstandete Ringe gebildet, die auf die äußere Mantelflä- ehe des Muffenkörpers aufgesetzt sind. Derartige aus zwei oder mehr Komponenten bestehende Schiebemuffen werden in der Regel spanlos hergestellt und im gefügten und geschweißten Zustand aufgekohlt und gehärtet. Bei einem derartigen Herstellungsverfahren ergibt sich durch das Einsatzhärten eine Oberflächenhärte für das gesamte Bauteil. Dadurch werden zwangsläufig auch Komponenten und deren Flächen aufgekohlt, an denen der damit verbundene Verschleißschutz gar nicht notwendig wäre, weil dort die Kontaktreibung nicht oder nur in einem sehr geringen Umfang vorhanden ist. Zum anderen sind nachträglich erforderliche Schweißvorgänge an zuvor aufgekohlten Flächen wegen Rißbildungsgefahr nicht möglich und bedürfen daher vor dem Schwei- ßen des Abtragens des aufgekohlten Materials. Zu derartigen Flächen, die nur einer sehr bedingten Kontaktreibung unterliegen, gehört auch die Schaltgabelfuhrung von Schiebemuffen.
Nun ist in diesem Zusammenhang aus der DE 100 21 088 A1 eine Schiebemuf- fe bekannt, die nicht mehr insgesamt in einem Härteprozeß gehärtet wird, sondern lediglich lokal, und zwar im Bereich der Verzahnung. Der Schaltgabeleinstich hingegen weist eine Oberflächenhärte auf, die durch Kaltwalzen eingestellt ist.
Zusammenfassung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schiebemuffe herzustellen, die kostengünstig herstellbar ist und dennoch an allen Stellen eine genügend hohe Verschleißfestigkeit aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass die Oberflächenhärte der Schaltgabelfuhrung durch Blindhärten und die Oberflächenhärte der Verzahnung durch Einsatzhärten eingestellt ist.
In bekannter Weise ist dabei unter Blindhärten das Härten nicht aufgekohlter Teile zu verstehen, so dass ausschließlich der vorhandene Kohlenstoff zur Steigerung der Härtewerte genutzt wird. Unter Einsatzhärten ist ebenfalls in bekannter Weise ein Randschichthärten mit vorausgegangener Anreicherung der Oberfläche mit Kohlenstoff und ggf. zusätzlich mit Stickstoff zu verstehen, so dass ein Werkstoffverbund gebildet ist.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, dass durch die Blindhärtung der Schaltgabelfuhrung nur ein sehr geringer Verzug, d.h. eine nur sehr geringe Formänderung eintritt. Sind dennoch Nachbearbeitungen der Schaltgabelfuhrung erforderlich, sind diese einfach durchführbar, weil sich das abzutragende Material in einem weichen Zustand befindet. Hinzu kommt als weiterer Vorteil, dass sich blindgehärtete Teile einfacher schweißen lassen, da diese aufgrund des geringen Kohlenstoffgehalts nicht zur Rissbildung neigen.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 7 beschrieben.
So geht aus Anspruch 2 hervor, dass die Verzahnung der Schiebemuffe eine Härte von 670 - 810 HV 5 aufweist und nach Anspruch 3 aus einem Stahl der Marke 16MnCr5 hergestellt ist. Natürlich ist die Erfindung nicht auf diesen speziellen Stahl beschränkt, sondern erstreckt sich auch auf andere dem Fachmann bekannte einsatzhärtende Stähle.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch 4 soll die Schaltgabelfuhrung eine Härte von 360 - 440 HV 5 aufweisen und nach Anspruch 5 aus einem Stahl der Marke 16MnCr5, Cq10 oder St4 hergestellt sein.
In den Ansprüchen 6 und 7 ist die Verbindung der einzelnen Bestandteile der Schiebemuffe beschrieben. Danach ist nach Anspruch 6 vorgesehen, dass Schaltgabelfuhrung und Verzahnung durch Formschluß miteinander verbunden sind, der durch eine Materialverschiebung von der Schaltgabelfuhrung zur Verzahnung hergestellt ist. Nach Anspruch 7 soll schließlich die Mantelfläche der Verzahnung eine Nut aufweisen.
Die Erfindung wird an nachstehendem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine zusammengesetzte Schiebemuffe.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In der einzigen Figur ist mit 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Schiebemuffe dargestellt. Diese besteht aus dem Muffenkörper 2, der an seiner inneren Umfangsfläche mit der Verzahnung 5 versehen ist, die sich in Richtung seiner nicht dargestellten Längsachse erstreckt. Der Außenumfang des Muffenkörpers 2 ist von einer Aufnahmebohrung der Bandage 3 aufgenommen, die wiederum an ihrem Außenumfang mit einer nach außen offenen Schaltgabelfuhrung 4 versehen ist. Der Muffenkörper 2 weist an seinem Außenumfang die Nut 6 auf, die zur formschlüssigen Verbindung von Muffenkörper 2 und Bandage 3 vorgesehen ist.
Die Herstellung der erfindungsgemäßen Schiebemuffe 1 erfolgt derart, dass zunächst der spanlos aus einem profilierten Blechband hergestellte Muffenkörper 2 einer Einsatzhärtung unterworfen, d.h., seine Randschicht zunächst aufgekohlt und anschließend einer die Härte erzeugenden Wärmebehandlung unterworfen wird. Die Bandage 3 wird ebenfalls spanlos hergestellt und einer separaten Härtung in Form einer Blindhärtung unterworfen. Dies bedeutet, dass zur Härtesteigung nur der bereits vorhandene Kohlenstoffgehalt nutzbar ist. Während die Bandage 3 aus einem Stahl der Marke St4 gefertigt ist und nach dem Blindhärten eine Oberflächen- und eine Kernhärte von 395 HV 10 aufweist, ist der Muffenkörper 2 aus einem Stahl der Marke 16MnCr5 gefertigt und einer Einsatzhärtung mit einer Oberflächenhärte von 690 HV 10 unterworfen.
Das Zusammenfügen der unterschiedlich harten Teile erfolgt derart, dass der Muffenkörper 2 in die Aufnahmebohrung der Bandage 3 eingeschoben wird.
Dieses Ineinanderschieben erfolgt mit leichtem Preßsitz, d. h., mit einer Über- deckung < 0,2mm. Danach wird durch Verprägen von Material zwischen beiden Teilen ein Formschluß hergestellt, wobei das wesentlich weichere Material der Bandage 3 in die Nut 6 des wesentlich härteren Material des Muffenkörpers 2 verschoben wird. Auf diese Weise ist ein Verbund entstanden, der gegen axia- les und radiales Verschieben gesichert ist.
Bezugszeichen
Schiebemuffe
Muffenkörper
Bandage
Schaltgabelfuhrung
Verzahnung
Nut

Claims

Patentansprüche
1. Schiebemuffe (1) einer Synchronisiereinheit für ein Schaltgetriebe, deren Muffenkörper (2) an seinem Außenumfang eine sich öffnende Schaltgabelfuhrung (4) aufnimmt und eine in Richtung der Längsmittelachse verlaufende, nach innen gerichtete Verzahnung (5) aufweist, wobei die Schiebemuffe (1 ) durch wenigstens zwei miteinander verbundene Bauteile gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhärte der Schaltgabelfuhrung (4) durch Blindhärten und die Ober- flächenhärte der Verzahnung (5) durch Einsatzhärten eingestellt ist.
2. Schiebemuffe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (5) eine Härte von 670 - 810 HV 5 aufweist.
3. Schiebemuffe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (5) aus einem Stahl der Marke 16MnCr5 hergestellt ist.
4. Schiebemuffe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltgabelfuhrung (4) eine Härte von 360 - 440 HV 5 aufweist.
5. Schiebemuffe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltgabelfuhrung (4) aus einem Stahl der Marke 16MnCr5, Cq10 oder St4 hergestellt ist.
6. Schiebemuffe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Schaltgabelfuhrung (4) und Verzahnung (5) durch Formschluß miteinander verbunden sind, der durch eine Materialverschiebung von der Schaltgabelfuhrung (4) zur Verzahnung (5) hergestellt ist.
7. Schiebemuffe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche der Verzahnung (5) eine Nut (6) aufweist.
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