WO2017050403A1 - Verfahren zur herstellung eines kopplungselements für eine klauenkupplung aus einem dickblechteil und kopplungselement - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines kopplungselements für eine klauenkupplung aus einem dickblechteil und kopplungselement Download PDF

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    • F16D11/08—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially
    • F16D11/10—Clutches in which the members have interengaging parts actuated by moving a non-rotating part axially with clutching members movable only axially

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a coupling element for a dog clutch from a thick sheet metal part and a coupling element, produced by such a method.
  • the invention is in particular the object of providing a material-saving method for producing a coupling element. She gets through
  • the invention is based on a method for producing a coupling element for a dog clutch from a thick sheet metal part, in particular for producing a coupling element with a tooth profile, which has at least one side beveled teeth.
  • a toothed region is formed on the thick sheet metal part by inserting the thick sheet metal part through a
  • Forming method is provided with a contour for the tooth profile, and in a second step, a toothing outline is issued by a part of the thick sheet is separated and separated by a separation process.
  • a "thick sheet metal part” is to be understood as meaning a workpiece which is already produced in a basic, three-dimensional form and which is produced from a sheet metal is, without removing a material of the thick sheet metal part, for example, a stamping process.
  • a "separation method” is to be understood as meaning a machining method in which a shape of the thick sheet metal part is changed under a chip-free removal of material.
  • the first method step and the second method step can basically be done in any order. It has been found that it is particularly advantageous, first the first step and then the second
  • the thick sheet metal part is produced by a forming process from a metal sheet. As a result, it is possible to achieve a reduction in waste arising during the production of the toothed profile.
  • a "hat profile” is to be understood as meaning a profile having an inner circular profile and an outer circular profile, wherein the inner circular profile has a smaller diameter than the outer circular profile and is offset from the outer circular profile along a common central axis of the circular profiles.
  • the thick sheet metal part is bent with an enforcement, so that the tooth profile has an axial offset to an original component level. As a result, an advantageous axial position can be set.
  • Gear profile is imprinted. As a result, a tooth profile with a high dimensional accuracy can be achieved.
  • the invention relates to a coupling element, produced according to a
  • the teeth with a has at least one-sided bevel.
  • Fig. 1 is a perspective view of a according to the invention
  • Fig. 2 is a plan view of a course of a tooth profile of
  • Fig. 3 is a schematic representation of a process flow for producing one of the coupling elements of a thick sheet metal part.
  • FIG. 3 shows a schematic sequence of a method 20 for producing a coupling element 10 for a dog clutch from a thick sheet metal part 19.
  • Coupling element 10 is designed as a claw with a tooth profile 1 1, the one-sided beveled teeth 12 ( Figure 1).
  • the coupling element 10 is provided for the formation of the dog clutch with another, analog
  • Gear profiles 1 1 of the coupling elements 10 are provided, respectively in interdental spaces of the tooth profile 1 1 of the corresponding
  • Coupling element 0 intervene. Upon closure of the dog clutch slide the teeth 12 of the coupling elements 10 from each other until the teeth 2 each in
  • the dog clutch transmits after closing a rotational movement between two shafts, to each of which one of
  • Coupling elements 10 is arranged.
  • the coupling element 10 has a ring shape, in which the toothed profile 1 1 is arranged inside, and the teeth 12 of the tooth profile 1 1 are issued in the direction of an axis of rotation of the coupling element 10.
  • the tooth profile 1 1 of the coupling element 10 has an inner ring 16 and an outer ring 17, which are offset from each other in the axial direction ( Figure 2).
  • the teeth 12 of the tooth profile 1 1 have a front side 13, which is connected to an annular body of the coupling element 10, and a freestanding rear side 14. Perpendicular to a connecting line between the front side 13 and rear side 14, the teeth 12 on one side of a sliding surface 28. Via the sliding surfaces 28, the teeth 12 can slide against each other during meshing upon closure of the dog clutch.
  • the method 20 for producing the coupling element 10 for the dog clutch from the thick sheet metal part 19 comprises three preparation steps 21, 22, 23, in which the
  • Thick sheet metal part 19 is made of a sheet 18 and an outer shape of the
  • Coupling element 10 is cut out of the thick sheet metal part 19.
  • preparation steps can also be omitted in whole or in part.
  • Method 20 comprises two method steps 24, 25, in which the tooth profile 11 is produced. At the second step 25 may be an optional
  • the thick sheet metal part 19 is produced by a forming process from a sheet 18.
  • a thick sheet is used, which has a thickness greater than 3 mm.
  • the sheet 18 is provided for producing the thick sheet metal part 19 with an axial offset.
  • To produce the axial offset is used as forming process in the second
  • Enforce under shear stress adjacent cross-sectional areas of the sheet 18 are shifted in the thrust direction against each other.
  • a partial profile of the sheet 18 is thereby outsourced in the thrust direction, which corresponds to an axial direction of the coupling element 10, relative to a further partial profile of the sheet 18, whereby the outer region of the thick sheet metal part 9 has an axial offset to an original component plane of the sheet 18.
  • Thick sheet metal part 19 cut out.
  • Coupling member 10 for the dog clutch from the thick sheet metal part 19 is formed on the thick sheet metal part 19, a toothed area by the thick sheet metal part 9 is provided by a forming process with a contour 27 for the tooth profile.
  • the contour 27 is produced by means of an embossing process, in which the thick sheet-metal part 19 is deformed by pressure in the region of the toothed region with an embossing punch. A material of the thick sheet metal part 19 is thereby pressed in the region of the toothed region in the direction of the axis of rotation of the coupling element 10 to and in the axial direction.
  • the contour 27 forms a zigzag pattern.
  • a toothing contour is exposed or removed from the contour 27 by means of a separation method.
  • shear cutting is advantageously used.
  • the shear cutting is performed as a fine cutting, with a smooth cut for a contact surface of the back 14 is achieved.
  • Step 25 also before the formation of the contour 27, thus before the first process step done.
  • the tooth profile 11 is advantageously re-stamped.
  • the sliding surface 28 is reworked by means of a further embossing process with an embossing die, so that a narrow radius is achieved on a tooth head of the teeth 12, on which they have the freestanding rear side 14.
  • a curing of the coupling element 10 can be carried out, in which a nitriding method is used.
  • Nitriding method is introduced under heat nitrogen in the material of the coupling element 10, so that a hardened surface is formed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (20) zur Herstellung eines Kopplungselements (10) für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil (19), insbesondere zur Herstellung eines Kopplungselements (10) mit einem radialen Verzahnungsprofil (11), das zumindest einseitig abgeschrägte Zähne (12) aufweist, wobei in einem ersten Verfahrensschritt (24) an dem Dickblechteil (19) ein Verzahnungsbereich vorausgeformt wird, indem das Dickblechteil (19) durch ein Umformverfahren mit einer Kontur (27) für das Verzahnungsprofil (11) versehen wird, und in einem zweiten Verfahrensschritt (25) aus der Kontur (27) das Verzahnungsprofil (11) ausgestellt wird, indem durch ein Trennverfahren ein Teil der Kontur (27) herausgetrennt wird, sowie ein Kopplungselement (10), hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren (20), mit einem radialen Verzahnungsprofil (11), das Zähne (12) mit einer zumindest einseitigen Abschrägung aufweist.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements für eine Klauenkupplung aus einem
Dickblechteil und Kopplungselement
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil und ein Kopplungselement, hergestellt nach einem solchen Verfahren.
Es sind bereits Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements für eine
Klauenkupplung aus einem Dickblechteil bekannt, bei denen ein Verzahnungsprofil durch einen Materialabtrag aus dem Dickblechteil herausgearbeitet wird.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein materialsparendes Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements bereitzustellen. Sie wird durch ein
erfindungsgemäßes Verfahren entsprechend dem Anspruch 1 und eine
erfindungsgemäße Ausgestaltung entsprechend dem Anspruch 6 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil, insbesondere zur Herstellung eines Kopplungselements mit einem Verzahnungsprofil, das zumindest einseitig abgeschrägte Zähne aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Verfahrensschritt an dem Dickblechteil ein Verzahnungsbereich ausgeformt wird, indem das Dickblechteil durch ein
Umformverfahren mit einer Kontur für das Verzahnungsprofil versehen wird, und in einem zweiten Verfahrensschritt ein Verzahnungsumriss ausgestellt wird, indem durch ein Trennverfahren ein Teil des Dickblechs aufgetrennt und oder herausgetrennt wird.
Dadurch kann eine Verringerung eines bei der Herstellung des Verzahnungsprofils anfallenden Abfalls erreicht werden. Es kann ein materialsparendes Verfahren zur Herstellung des Kopplungselements erreicht werden. Unter einem„Dickblechteil" soll in diesem Zusammenhang ein bereits in eine grundsätzliche, dreidimensionale Form gebrachtes Werkstück verstanden werden, das aus einem Blech hergestellt wird. Unter einem„Umformverfahren" soll in diesem Zusammenhang ein Bearbeitungsverfahren verstanden werden, bei dem eine Form des Dickblechteils geändert wird, ohne ein Material des Dickblechteils abzutragen, beispielsweise ein Prägeverfahren. Unter einem „Trennverfahren" soll in diesem Zusammenhang ein Bearbeitungsverfahren verstanden werden, bei dem eine Form des Dickblechteils unter einem spanfreien Materialabtrag geändert wird.
Der erste Verfahrensschritt und der zweite Verfahrensschritt können dabei grundsätzlich in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Es hat sich herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, zuerst den ersten Verfahrensschritt und danach den zweiten
Verfahrensschritt durchzuführen, da hierbei die Kontur und der Verzahnungsumriss am genauesten aufeinander abgestimmt werden können.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Dickblechteil durch ein Umformverfahren aus einem Blech hergestellt wird. Dadurch kann eine Verringerung eines bei der Herstellung des Verzahnungsprofils anfallenden Abfalls erreicht werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Blech zur Herstellung des Dickblechteils mit einem Hutprofil versehen wird. Dadurch kann eine erhöhte Bauteilsteifigkeit erreicht werden. Unter einem„Hutprofil" soll in diesem Zusammenhang ein Profil mit einem inneren Kreisprofil und einem äußeren Kreisprofil verstanden werden, wobei das innere Kreisprofil einen geringeren Durchmesser als das äußere Kreisprofil aufweist und gegenüber dem äußeren Kreisprofil entlang einer gemeinsamen Mittelachse der Kreisprofile versetzt ist.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Dickblechteil mit einer Durchsetzung gekröpft wird, sodass das Verzahnungsprofil einen Axialversatz zu einer ursprünglichen Bauteilebene aufweist. Dadurch kann eine vorteilhafte Axialposition eingestellt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass in einem Nachbearbeitungsschritt das
Verzahnungsprofil nachgeprägt wird. Dadurch kann ein Verzahnungsprofil mit einer hohen Formgenauigkeit erreicht werden.
Weiter betrifft die Erfindung ein Kopplungselement, hergestellt nach einem
erfindungsgemäßen Verfahren, mit einem Verzahnungsprofil, das Zähne mit einer zumindest einseitigen Abschrägung aufweist. Dadurch kann ein Kopplungselement erreicht werden, das materialsparend hergestellt werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Figuren, die Figurenbeschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Kopplungselements,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Verlauf eines Verzahnungsprofils des
Kopplungselements und
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs zur Herstellung eines der Kopplungselemente aus einem Dickblechteil.
Die Figur 3 zeigt einen schematischen Ablauf eines Verfahrens 20 zur Herstellung eines Kopplungselements 10 für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil 19. Das
Kopplungselement 10 ist als Klaue mit einem Verzahnungsprofil 1 1 ausgeführt, das einseitig abgeschrägte Zähne 12 aufweist (Figur 1 ). Das Kopplungselement 10 ist dazu vorgesehen, zur Ausbildung der Klauenkupplung mit einem weiteren, analog
ausgeführten Kopplungselement 10 zusammenzuwirken. Die Zähne 12 der
Verzahnungsprofile 1 1 der Kopplungselemente 10 sind dazu vorgesehen, jeweils in Zahnzwischenräume des Verzahnungsprofils 1 1 des korrespondierenden
Kopplungselements 0 einzugreifen. Bei Schließung der Klauenkupplung gleiten die Zähne 12 der Kopplungselemente 10 aneinander ab, bis die Zähne 2 jeweils in
Zahnzwischenräume eingegriffen haben. Die Klauenkupplung überträgt nach Schließung eine Drehbewegung zwischen zwei Wellen, an denen jeweils eines der
Kopplungselemente 10 angeordnet ist. Das Kopplungselement 10 weist eine Ringform auf, bei der das Verzahnungsprofil 1 1 innen angeordnet ist, und die Zähne 12 des Verzahnungsprofils 1 1 sind in Richtung einer Rotationsachse des Kopplungselements 10 ausgestellt.
Das Verzahnungsprofil 1 1 des Kopplungselements 10 weist einen Innenring 16 und einen Außenring 17 auf, die gegeneinander in Axialrichtung versetzt sind (Figur 2). Die Zähne 12 des Verzahnungsprofils 1 1 weisen eine Vorderseite 13, die mit einem Ringkörper des Kopplungselements 10 verbunden ist, und eine freistehende Rückseite 14 auf. Senkrecht zu einer Verbindungslinie zwischen Vorderseite 13 und Rückseite 14 weisen die Zähne 12 an einer Seite eine Abgleitfläche 28 auf. Über die Abgleitflächen 28 können die Zähne 12 während eines Ineinandergreifens bei Schließung der Klauenkupplung aneinander abgleiten.
Das Verfahren 20 zur Herstellung des Kopplungselements 10 für die Klauenkupplung aus dem Dickblechteil 19 umfasst drei Vorbereitungsschritte 21 , 22, 23, in denen das
Dickblechteil 19 aus einem Blech 18 hergestellt wird und eine äußere Form des
Kopplungselements 10 aus dem Dickblechteil 19 ausgeschnitten wird. Die
Vorbereitungsschritte können allerdings auch ganz oder teilweise entfallen. Das
Verfahren 20 umfasst zwei Verfahrensschritte 24, 25, in denen das Verzahnungsprofil 11 hergestellt wird. An den zweiten Verfahrensschritt 25 kann sich ein optionaler
Nachbearbeitungsschritt anschließen.
In dem ersten Vorbereitungsschritt 21 des Verfahrens wird eine Ringform des Blechs 18 ausgestanzt. In dem anschließenden zweiten Vorbereitungsschritt 22 des Verfahrens 20 wird das Dickblechteil 19 durch ein Umformverfahren aus einem Blech 18 hergestellt. Zur Herstellung des Dickblechteils 19 aus dem Blech 18 wird ein Dickblech verwendet, das eine Dicke größer als 3 mm aufweist.
Das Blech 18 wird zur Herstellung des Dickblechteils 19 mit einem Axialversatz versehen. Zur Herstellung des Axialversatzes wird als Umformverfahren im zweiten
Vorbereitungsschritt 22 des Verfahrens 20 ein Durchsetzen angewandt. Bei dem
Durchsetzen werden unter Schubbeanspruchung benachbarte Querschnittsflächen des Blechs 18 in Schubrichtung gegeneinander verlagert. Ein Teilprofil des Blechs 18 wird dadurch in Schubrichtung, die einer Axialrichtung des Kopplungselements 10 entspricht, gegenüber einem weiteren Teilprofil des Blechs 18 ausgelagert, wodurch der äußere Bereich des Dickblechteils 9 einen Axialversatz zu einer ursprünglichen Bauteilebene des Blechs 18 aufweist.
Der Axialversatz des als Gegenstück fungierenden Außenringes 17 wird hingegen durch eine Gestaltung als Hutprofil erreicht und mittels Tiefziehen realisiert.
In dritten Vorbereitungsschritt 23 des Verfahrens 20, der dem Vorbereitungsschritt 22 des Verfahrens 20, in dem das Blech 18 zu dem Dickblechteil 19 umgeformt wird, nachgelagert ist, wird eine äußere Form des Kopplungselements 10 aus dem
Dickblechteil 19 ausgeschnitten.
In dem ersten Verfahrensschritt 24 des Verfahrens 20 zur Herstellung des
Kopplungselements 10 für die Klauenkupplung aus dem Dickblechteil 19 wird an dem Dickblechteil 19 ein Verzahnungsbereich geformt, indem das Dickblechteil 9 durch ein Umformverfahren mit einer Kontur 27 für das Verzahnungsprofil versehen wird. Die Kontur 27 wird mit einem Prägeverfahren hergestellt, in dem das Dickblechteil 19 in dem Bereich des Verzahnungsbereichs mit einem Prägestempel durch Druck verformt wird. Ein Material des Dickblechteils 19 wird dabei in dem Bereich des Verzahnungsbereichs in Richtung auf die Rotationachse des Kopplungselements 10 zu und in Axialrichtung eingedrückt. Die Kontur 27 bildet ein Zickzackmuster aus.
In dem zweiten Verfahrensschritt 25 wird aus der Kontur 27 ein Verzahnungsumriss mittels eines Trennverfahrens ausgestellt bzw. herausgetrennt. Als Trennverfahren wird vorteilhafter Weise ein Scherschneiden angewandt. Mittels des Scherschneidens wird das Dickblech, hier vorteilhafterweise die vorgeformte Kontur 27, an Kanten des
Zickzackmusters aufgetrennt, sodass die freistehende Rückseite 14 freigeschnitten wird. Das Scherschneiden wird als Feinschneiden durchgeführt, mit dem ein glatter Schnitt für eine Anlagefläche der Rückseite 14 erreicht wird.
Alternativ kann das Ausstellen des Verzahnungsumrisses und somit der zweite
Verfahrensschritt 25 auch vor der Ausformung der Kontur 27, somit vor dem ersten Verfahrensschritt, erfolgen.
In einem Nachbearbeitungsschritt 26 wird das Verzahnungsprofil 11 vorteilhafterweise nachgeprägt. Hierzu wird mittels eines weiteren Prägeverfahrens mit einem Prägestempel die Abgleitfläche 28 nachbearbeitet, sodass an einem Zahnkopf der Zähne 12, an der sie die freistehende Rückseite 14 aufweisen, ein enger Radius erzielt wird.
In dem Nachbearbeitungsschritt 26 kann auch eine Härtung des Kopplungselements 10 durchgeführt werden, in dem ein Nitrierungsverfahren eingesetzt wird. In dem
Nitrierungsverfahren wird unter Wärme Stickstoff in das Material des Kopplungselements 10 eingebracht, sodass eine gehärtete Oberfläche entsteht. Bezugszeichenliste
Kopplungselement
Verzahnungsprofil
Zähne
Vorderseite
Rückseite
Innenring
Außenring
Blech
Dickblechteil
Verfahren
Vorbereitungsschritt
Vorbereitungsschritt
Vorbereitungsschritt
Verfahrensschritt
Verfahrensschritt
Nachbearbeitungsschritt
Kontur
Abgleitfläche

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Kopplungselements (10) für eine Klauenkupplung aus einem Dickblechteil (19), insbesondere zur Herstellung eines
Kopplungselements (10) mit einem radialen Verzahnungsprofil (11), das zumindest einseitig abgeschrägte Zähne (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem ersten Verfahrensschritt (24) an dem Dickblechteil (19) ein
Verzahnungsbereich geformt wird, indem das Dickblechteil (19) durch ein
Umformverfahren mit einer Kontur (27) für das Verzahnungsprofil (1 1 ) versehen wird,
und in einem zweiten Verfahrensschritt (25) ein Verzahnungsumriss ausgestellt wird, indem durch ein Trennverfahren ein Teil des Dickblechs (19) aufgetrennt und/oder herausgetrennt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Verfahrensschritt nach dem ersten Verfahrensschritt erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dickblechteil (19) durch ein Umformverfahren aus einem Blech (18) hergestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Blech (18) zur Herstellung des Dickblechteils (19) mit einem Hutprofil versehen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Dickblechteil (19) mit einer Durchsetzung gekröpft wird, sodass das
Verzahnungsprofil (1 1) einen Axialversatz zu einer ursprünglichen Bauteilebene aufweist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem Nachbearbeitungsschritt (26) das Verzahnungsprofil (11) nachgeprägt wird.
7. Kopplungselement, hergestellt nach einem Verfahren (20) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, mit einem radialen Verzahnungsprofil (1 1), das Zähne (12) mit einer zumindest einseitigen Abschrägung aufweist.
PCT/EP2016/001137 2015-09-22 2016-07-02 Verfahren zur herstellung eines kopplungselements für eine klauenkupplung aus einem dickblechteil und kopplungselement WO2017050403A1 (de)

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