WO2012107278A1 - Kupplungskörper und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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WO2012107278A1
WO2012107278A1 PCT/EP2012/051072 EP2012051072W WO2012107278A1 WO 2012107278 A1 WO2012107278 A1 WO 2012107278A1 EP 2012051072 W EP2012051072 W EP 2012051072W WO 2012107278 A1 WO2012107278 A1 WO 2012107278A1
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coupling body
toothing
teeth
section
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Valerie Mandon
Richard Baier
Stefan Hamper
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/025—Synchro rings
    • 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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    • F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
    • F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
    • 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
    • F16D2023/0625—Details of members being coupled, e.g. gears
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D2300/00—Special features for couplings or clutches
    • F16D2300/12—Mounting or assembling

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a coupling body from a wire.
  • Coupling bodies are used in manual transmissions of motor vehicles. They are rotatably mounted on gear wheels and have teeth on which they can be coupled with a sliding sleeve teeth. If the sliding sleeve toothing of a sliding sleeve axially displaced from a neutral position engages both in the toothing of the coupling body and in the toothing of a synchronizing body which is arranged non-rotatably on the transmission shaft, the gear is engaged for power transmission.
  • Such coupling bodies are often composed of a first and a second disc.
  • On the first disc has coupling body outside teeth alst, which are peripherally separated by gaps extending along the coupling body and which protrude from the coupling body at least in the radial direction.
  • the first and the second disc are at least partially along the coupling body frontally to each other and are attached to each other.
  • a coupling body is described in DE 100 36 088 A1.
  • the coupling body is formed substantially disc-shaped and may optionally have a friction cone.
  • the two discs lie in a transverse plane of the coupling body at least partially along the front side together and are positively connected or positively connected with each other.
  • the teeth of a coupling toothing are peripherally separated from each other by tooth spaces running along the coupling body.
  • the base of each of the teeth is formed on the radially inward side of each tooth by solid material of the discs. From the base, the teeth protrude from the coupling body at least in the radial direction.
  • the front side of the teeth in a longitudinal direction usually one or two sides bevelled or curved. Often the teeth are also frontally in one of the longitudinal directions beyond the coupling body. On each of the two discs, a portion of each of the teeth is formed.
  • the mutually associated and transversely aligned portions each form a tooth.
  • the teeth and stops are taken into account, which are provided as an axial travel limit for engaging in the toothing counter teeth, for example, as a travel limit of a sliding sleeve. These stops are formed on individual teeth or the teeth of the toothing and are circumferentially of the teeth in the direction of the adjacent tooth in the tooth gap.
  • the gearing is made by the proportionate formation of each tooth, with or without consideration of the aforementioned attacks, as divided by the discs, easier to manufacture.
  • the object of the invention is therefore to provide a method for producing a coupling body which requires less material.
  • the starting material is a linear piece of wire.
  • the wire may have a round or square cross section, but is not limited to this. From the sheet, the wire differs in that the length and width of the material seen in cross section of the same order of magnitude. As a continuous material wire is in contrast to sheet also usually reeled on a roll.
  • the profile wire may have a dent, so that it is slightly L-shaped in cross section.
  • the diameter of the coupling body can in certain limits are varied so that coupling bodies of similar diameter can be made of the same wire.
  • wire steels or non-ferrous metals are preferably provided.
  • materials for the wire steels or non-ferrous metals are preferably provided.
  • Particularly preferred are brass or case-hardened steels such as 16MnCr5 or bearing steel 100Cr6 ..
  • a cutting edge having a cutting chisel is guided by a bearing guide perpendicular to a contact surface formed by a counter-holder.
  • the cutting bit moves with the cutting edge against the resting on the contact surface wire and cuts through this by a linear cut.
  • the cut wire section is then bent into a ring shape in one or more steps. He is deformed so that its two ends face each other and are separated at their open position by a small gap.
  • the wire section has the same curvature everywhere, so it is circular.
  • form-locking securing means can be provided; However, preferably cohesive connections are provided, as they arise for example by double pressure welding.
  • the wire ends may be joined by resistance welding, spot welding, butt welding, seam welding, projection welding, medium frequency resistance welding or capacitor pulse welding.
  • the ring body is calibrated to form a ring blank so that the required tolerances are maintained, depending on the required roundness.
  • a toothing is introduced into the annular body, ie the toothing is provided as a roof toothing in the usual way with sloping roofs and with flanks which are slightly bevelled.
  • the external toothing can alternatively be formed by means of flow extrusion or by means of stroke pushing, milling or rolling.
  • a radially directed rim remains at one axial end of the toothing or is formed there to form an axial stop for the sliding sleeve.
  • the coupling body is heat treated, wherein the heat treatment is performed either on the entire coupling body or on portions.
  • the coupling body acquires the final hardness, wherein the heat treatment may comprise, for example, transformation hardening, and furthermore methods for precipitation hardening, cold hardening or hardening methods with laser radiation can be carried out.
  • the coupling body can finally be axially ground.
  • FIG. 1 schematically shows a bending of the wire section from FIG. 1 into a ring body
  • FIG. 3 shows the ring body according to FIG. 2, the wire ends of which are welded together
  • FIG. 4a shows an annular body, in which the toothing was introduced as a finished coupling body in cross section
  • Figure 4b the ring body of Figure 4a in longitudinal section.
  • Figures 1-4 show the intermediates which are prepared in carrying out a method according to the invention.
  • wire material 1 is first cut to wire sections 2 of suitable length depending on the diameter of the coupling body to be manufactured.
  • the wire material 1 is cut, so that the wire ends 3, 4 of the wire sections 2 have orthogonal cut edges to their longitudinal extension.
  • the wire section 2 is bent around in one or more steps, so that the wire section 2 assumes a ring shape 5.
  • the wire ends 3, 4 are integrally joined together by welding, so that an annular body 6 is formed, which can not be opened.
  • the weld 10 extends axially.
  • the wire section 2 is fixed for this purpose on a guide body, not shown, such as a mandrel.
  • a radially outwardly directed toothing 7 is introduced into the annular body 6 by chipless forming techniques.
  • the toothing 7 is designed as a roof toothing.
  • the now finished molded coupling body 9 is ground and deburred.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers (9), hergestellt nach folgenden Verfahrensschritten: Bereitstellen eines Drahtabschnitts (2) mit zwei Drahtenden (3, 4), wobei der Drahtabschnitt (2) optional aus einem Endlosmaterial (1) abgelängt wurde, Biegen des Drahtabschnitts (2) zu einer Ringform (5), Verbinden der Drahtenden (3, 4) zu einem Ringkörper (6), Einbringen einer Verzahnung (7) in den Ringkörper (6) vor dem Biegen oder nach dem Verbinden der Drahtenden (3, 4) sowie ein Kupplungskörper hergestellt nach diesem Verfahren.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Kupplungskörper und Verfahren zu seiner Herstellung Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers aus einem Draht.
Hintergrund der Erfindung
Kupplungskörper werden in Schaltgetrieben von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Sie sind drehfest auf Gangrädern angeordnet und weisen Verzahnungen auf, über die sie mit einer Schiebemuffenverzahnung koppelbar sind. Greift die axial aus einer Neutralposition verschobene Schiebemuffenverzahnung einer Schiebemuffe sowohl in die Verzahnung des Kupplungskörpers als auch in die Verzahnung eines drehfest auf der Getriebewelle angeordneten Synchronkör- pers ein, ist der Gang zur Kraftübertragung geschaltet.
Insbesondere bei Gangrädern, die einen deutlich größeren Durchmesser als die Schiebemuffe aufweisen, ist es von Vorteil, die Verzahnung zur Kopplung mit der Schiebemuffe auf einem separat vom Gangrad hergestellten Kupp- lungskörper auszubilden. Derartige Kupplungskörper sind häufig aus einer ersten und aus einer zweiten Scheibe zusammengesetzt. Auf der ersten Scheibe weist Kupplungskörper außen Zähne auft, die umfangsseitig durch längs des Kupplungskörpers verlaufene Lücken voneinander getrennt sind und die wenigstens in radialer Richtung aus dem Kupplungskörper hervorstehen. Die erste und die zweite Scheibe liegen zumindest abschnittsweise längs des Kupplungskörpers stirnseitig aneinander und sind aneinander befestigt. Ein derartiger Kupplungskörper ist in DE 100 36 088 A1 beschrieben. Der Kupplungskörper ist im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet und kann wahlweise einen Reibkonus aufweisen. Die zwei Scheiben liegen in einer Querebene des Kupplungskörpers zumindest abschnittsweise längs stirnseitig aneinander und sind dabei formschlüssig bzw. form-kraftschlüssig miteinander verbunden. Die Zähne einer Kupplungsverzahnung sind umfangsseitig durch längs des Kupplungskörpers verlaufende Zahnlücken voneinander getrennt. Die Basis eines jeden der Zähne ist an der radial nach innen gewandten Seite eines jeden Zahnes durch massives Material der Scheiben gebildet. Von der Basis aus stehen die Zähne wenigstens in radiale Richtung aus dem Kupplungskörper hervor. Stirnseitig sind die Zähne in einer Längsrichtung in der Regel ein- oder zweiseitig angeschrägt oder auch gewölbt ausgebildet. Oft stehen die Zähne auch stirnseitig in eine der Längsrichtungen über den Kupplungskörper hinaus. An jeder der zwei Scheiben ist jeweils ein Anteil eines je- den der Zähne ausgebildet. Wenn die Scheiben an der Querebene miteinander verbunden sind, bilden die zueinander gehörenden sowie quer zueinander ausgerichteten Anteile jeweils einen Zahn. An den Zähnen sind auch Anschläge berücksichtigt, die als axiale Wegbegrenzung für eine in die Verzahnung eingreifende Gegenverzahnung, beispielsweise als Wegbegrenzung einer Schiebemuffe, vorgesehen sind. Diese Anschläge sind an einzelnen Zähnen oder den Zähnen der Verzahnung ausgebildet und stehen umfangsseitig der Zähne in Richtung des benachbarten Zahnes in die Zahnlücke hinein. Die Verzahnung ist durch die anteilige Ausbildung eines jeden Zahnes, mit oder ohne Berücksichtigung von den vorgenannten Anschlägen, da durch die Scheiben geteilt, einfacher herzustellen.
Häufig ist für die Anschläge an den Flanken der Zähne der Kupplungsverzahnung nicht ausreichend Bauraum vorgesehen, oder es gibt andere funktionelle Gründe, die Anschläge in den Zahnlücken nicht zulassen. Oft sind daher die Stirnseiten der längs auf die Kupplungskörper folgenden Gangräder als derartige Wegbegrenzungen vorgesehen. Nachteilig an diesen Kupplungskörpern ist, dass sie aus mehreren Scheiben aufgebaut sind. Dadurch müssen die einzelnen Scheiben miteinander verbunden werden, und beim Ausstanzen fällt viel Materialabfall an. Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers bereitzustellen, das weniger Material benötigt. Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Materialabfälle werden erfindungsgemäß je nach erforderlichem Nachbearbeitungsaufwand und Funktionselementen zur Anbindung an das Gangrad vollständig oder nahezu vollständig vermieden.
Als Ausgangsmaterial wird ein lineares Stück Draht verwendet. Der Draht kann einen runden oder quadratischen Querschnitt aufweisen, ist aber nicht auf diesen beschränkt. Vom Blech unterscheidet sich der Draht dadurch, dass die Länge und Breite des Materials im Querschnitt gesehen von der gleichen Größenordnung sind. Als Endlosmaterial ist Draht im Gegensatz zu Blech auch in der Regel auf einer Rolle gehaspelt.
Insbesondere um einen umlaufenden Anschlagsbord am rückseitigen axialen Ende des Kupplungskörpers zu erzeugen, ist es vorteilhaft, einen Profildraht mit einer von der Kreisform abweichenden Kontur als Ausgangsmaterial zu verwenden, die beispielsweise schon beim Drahtwalzen selbst eingebracht wird. Dazu kann der Profildraht eine Delle aufweisen, so dass er im Querschnitt leicht L-förmig ist.
Für die Massenherstellung geeignet ist es, das benötigte Drahtstück von einem Endlosmaterial abzulängen. Der Durchmesser des Kupplungskörpers kann in gewissen Grenzen variiert werden, so dass Kupplungskörper ähnlichen Durchmessers aus demselben Draht hergestellt werden können.
Als Werkstoffe für den Draht sind bevorzugt Stähle oder Buntmetalle vorgese- hen. Besonders bevorzugt sind Messing oder Einsatzstähle wie 16MnCr5 oder auch der Wälzlagerstahl 100Cr6..
Zum Ablängen des Drahtes wird dieser in eine Vorschubrichtung bewegt und mit einem beweglichen Stechmeißel auf die gewünschte Länge geschnitten. Dazu ist ein eine Schneidkante aufweisender Stechmeißel durch eine Lagerführung senkrecht zu einer durch einen Gegenhalter gebildeten Anlagefläche geführt. Beim Ablängvorgang bewegt sich der Stechmeißel mit der Schneidkante gegen den auf der Anlagefläche aufliegenden Draht und durchtrennt diesen durch einen linearen Schnitt.
Der abgelängte Drahtabschnitt wird dann in einem oder mehreren Schritten zu einer Ringform gebogen. Dabei wird er so verformt, dass seine beiden Enden zueinander weisen und an ihrer offenen Stelle durch einen kleinen Spalt voneinander getrennt sind. Der Drahtabschnitt weist überall die gleiche Krümmung auf, ist also kreisringförmig.
Die offene Stelle wird nun durch Sicherungsmittel so gesichert, dass ein Ringkörper entsteht, bei dem ein unbeabsichtigtes Lösen der Drahtenden nicht mehr möglich ist. Dazu können formschlüssige Sicherungsmittel vorgesehen sein; bevorzugt sind jedoch stoffschlüssige Verbindungen vorgesehen, wie sie beispielsweise durch Doppeldruckschweißen entstehen. Alternativ können die Drahtenden durch Widerstandsschweißverfahren, Punktschweißen, Pressstumpfschweißen, Rollnahtschweißen, Buckelschweißen, Mittelfrequenz- Widerstandsschweißen oder Kondensator-Impulsschweißen verbunden wer- den. In einem optionalen Zusatzschritt wird der Ringkörper zu einem Ringrohling kalibriert, so dass je nach geforderter Rundheit die gewünschten Toleranzen eingehalten werden. Anschließend wird eine Verzahnung in den Ringkörper eingebracht, ie Verzahnung ist als Dachverzahnung in der üblichen Weise mit Dachschrägen und mit Flanken versehen, die leicht angeschrägt sind. In der Massenherstellung ist es von Vorteil, die Verzahnung spanlos mittels Umformtechniken wie durch Prägen einzubringen. Die Außenverzahnung kann alternativ mittels eines Fließ- pressens angeformt werden oder mittels eines Hubstoßens, Fräsens oder An- walzens erfolgen.
In einer Variante bleibt am einen axialen Ende der Verzahnung ein radial gerichteter Bord bestehen oder wird dort geformt, um einen Axialanschlag für die Schiebemuffe zu bilden.
In einer Ausführungsform wird der Kupplungskörper wärmebehandelt, wobei die Wärmebehandlung entweder am gesamten Kupplungskörper oder an Teilabschnitten ausgeführt wird. Durch die Wärmebehandlung erhält der Kupp- lungskörper die endgültige Härte, wobei die Wärmebehandlung beispielsweise ein Umwandlungshärten umfassen kann, wobei ferner auch Verfahren zur Ausscheidungshärtung, zur Kalthärtung oder Härteverfahren mit Laserstrahlung vorgenommen werden können. Um sicherzustellen, dass die den Kupplungskörper außen umgreifende Schiebemuffe nicht an dem Kupplungskörper verhakt und gut gegen diesen anlaufen kann, kann der Kupplungskörper schließlich axial höhengeschliffen werden.
Durch eine geeignete Kombination von spanabhebenden Nachbearbeitungen wie beispielsweise der Spanbearbeitung zur Plananlage des Kupplungskörperabschnittes an das benachbart angeordnete Losrad und von spanlosen Verfahren kann der Kupplungskörper aus Draht auch höhere Genauigkeitsanforderungen erfüllen. Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeich- nungen näher erläutert. Es zeigen: schematisch einen aus einem Endlosmaterial als Ausgangsmaterial abgelängten Drahtabschnitt, Figur 2a, b schematisch das Biegen des Drahtabschnitts aus Figur 1 zu einem Ringkörper,
Figur 3 den Ringkörper nach Figur 2, wobei dessen Drahtenden miteinander verschweißt sind,
Figur 4a einen Ringkörper, in den die Verzahnung eingebracht wurde als fertigen Kupplungskörper im Querschnitt,
Figur 4b den Ringkörper nach Figur 4a im Längsschnitt.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die Figuren 1 -4 zeigen die Zwischenprodukte, die bei der Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. Aus einem von einer nicht dargestellten Rolle abgewickeltes Drahtmaterial 1 wird zunächst je nach Durchmesser des zu fertigenden Kupplungskörpers zu Drahtabschnitten 2 geeigneter Länge abgelängt. Dazu wird das Drahtmaterial 1 geschnitten, so dass die Drahtenden 3, 4 der Drahtabschnitte 2 zu ihrer Längserstreckung orthogonale Schnittkanten aufweisen. Danach wird der Drahtabschnitt 2 in einem oder meh- reren Schritten rund gebogen, so dass der Drahtabschnitt 2 eine Ringform 5 einnimmt. Anschließend werden die Drahtenden 3, 4 miteinander stoffschlüssig durch Schweißen verbunden, so dass ein Ringkörper 6 entsteht, der nicht mehr geöffnet werden kann. Die Schweißnaht 10 verläuft axial. Um den Schweißverzug zu minimieren und einen kreisrunden Ringkörper 6 zu erhalten, ist der Draht- abschnitt 2 zu diesem Zweck auf einem nicht dargestellten Führungskörper wie einem Dorn fixiert.
Nach dem Verschweißen wird eine nach radial außen gerichtete Verzahnung 7 in den Ringkörper 6 durch spanlose Umformtechniken eingebracht. Die Ver- zahnung 7 ist als Dachverzahnung ausgebildet. Schließlich wird in einem letzten Schritt der nun fertig geformte Kupplungskörper 9 höhengeschliffen und entgratet.
Liste der Bezugszahlen
1 Drahtmaterial
2 Drahtabschnitt
3 Drahtende
4 Drahtende
5 Ringform
6 Ringkörper
7 Verzahnung
8 Bord
9 Kupplungskörper
10 Schweißnaht

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung eines Kupplungskörpers (9), hergestellt nach folgenden Verfahrensschritten:
- Bereitstellen eines Drahtabschnitts (2) mit zwei Drahtenden (3, 4), wobei der Drahtabschnitt (2) optional aus einem Endlosmaterial (1 ) abgelängt wurde,
- Biegen des Drahtabschnitts (2) zu einer Ringform (5),
- Verbinden der Drahtenden (3, 4) zu einem Ringkörper (6),
- Einbringen einer Verzahnung (7) in den Ringkörper (6) vor dem Biegen oder nach dem Verbinden der Drahtenden (3, 4).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Drahten- den (3, 4) zu dem Ringkörper (6) verschweißt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung (7) spanlos eingeformt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem letzten Schritt ein axiales Höheschleifen erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drahtabschnitt aus einem Profildraht mit einer L-Form hergestellt wird.
6. Kupplungskörper (9), hergestellt nach einem der Verfahren der vorhergehenden Ansprüche.
7. Kupplungskörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskörper (9) einen rückseitig zur Verzahnung (7) angeordneten, umlaufenden Bord (8) aufweist.
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