Schmiedeverfahren

Abstract

 Zur Herstellung von Kupplungsteilen mit negativer Hinterstellung der lasttragenden Kupplungsflächen ist nach einem Verfahren zum Genauschmieden von Kupplungsteilen vorgesehen, daß in einem Vorschmiedeprozeß zunächst zur Richtung des Schmiedeschlags parallele Kupplungsflächen (5) erzeugt werden, und zwar mit einem die daran angrenzenden Kopfflächen (2) überhöhendem Aufmaß wenigstens in dem die jeweils gemeinsame Kante (3) dieser Flächen angrenzenden Randbereich und daß in einem nachfolgenden Kaltkalibrierprozeß die Kopfflächen maßgenau geschmiedet werden, derart, daß jede fertige Kupplungsfläche zur durch das Kalibrieren vertreiterten Kopffläche hin schräg verläuft.

Beschreibung

[0001] 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.

[0002] Ferner betrifft die Erfindung nach dem vorstehenden Verfahren hergestellte Werkstücke, nämlich Kupplungskörper für Klauenkupplungen, Synchronkupplungskörper für Schaltgetriebe o. dgl., eine Kurzverzahnung oder Klauen bzw. Taschen aufweisende Kupplungsteile, ferner Sperradkörper, Ge-; lenkwellenkör^per usw.

[0003] 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 Betriebsunsicherheit führen 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 Grad in Richtung der Kupplungsbewegung hinterstellt sind, d. h. in Bezug auf eine Klaue bzw. einem 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.

[0004] 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.

[0005] Das Schmieden von Kupplungsteilen mit hinterstellten 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 10 39 905) 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.

[0006] Ein anderes bekanntes Verfahren (US-PS 28 43 927) betrifft die Herstellung von Zahnstangen, mit einer negativen Hinterstellung der Zahnflanken zwischen 14,5 und 20 Grad. 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.

[0007] Schließlich ist die Herstellung von Schmiedestükken bekannt (US-PS 37 39 664) welche eine Reihe von Vorsprüngen aufweisen, 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.

[0008] Dem gegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß damit Werkstücke, insbesondere Kupplungsteile, mit negativer Hinterstellung der lastübertragenden Kupplungsfläche hergestellt werden können.

[0009] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Vorschmieden zur Schlagrichtung parallele Kupplungsflächen mit die daran angrenzenden Kopfflächen überhöhendem Aufmaß wenigstens in dem an die jeweils gemeinsame Kante dieser Flächen angrenzenden Randbereich erzeugt werden und daß beim Kaltkalibrieren die Kopfflächen .maßgenau geschmiedet werden, derart, daß jede fertige Kupplungsfläche zur durch das Kalibrieren ver-" breiterten Kopffläche hin schräg verläuft.

[0010] Nach diesem Verfahren ist es möglich, die Hinterstellungen der Kupplungsflächen gezielt bis zu etwa 5 Grad 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 Material-fluß zuerst durch das Aufmaß im Randbereich aus gelöst, bevor sich die Druckeinwirkung über die gesamte Kopffläche verteilt. Auf diese Weise kann zuverlässig jede konvexe Formgebung der Kupplungsflächen vermieden werden.

[0011] Bei Verzahnungen an Kupplungsteilen, ob es sich um Klauen bzw. Taschen oder um eine Kurzverzahnung handelt, sind die die Kupplungsflächen bildenden gegenüber liegenden 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 gegenüber liegende Fläche gerade oder sogar mit einer positiven Anstellung ausgebildet sein kann.

[0012] Zum Erzielen einer kontrollierten Hinterstellung der Kupplungsflächen ist es vorteilhaft, daß die Schmiedeteile beim Kaltkalibrieren durch das Gesenk nur zwischen zwei zur Schlagrichtung parallele , quer zu den Kupplungsflächen verlaufende Gesenkflächen gestützt werden.

[0013] Um den Symetriefehler 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 Kopf£ flächen beschriebenen Radius vorhanden sind.

[0014] Die Bemessung des Aufmaßes ist entscheidens für den von der Hinterstellung erreichen 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.

[0015] Gleichzeitig ist wesentlich, daß die Verteilung des Aufmaßes längst eines quer zur Kupplungsfläche verlaufenden Schnitts ein Maximum in oder nahe der Kupplungsfläche aufweist.

[0016] Um den Kantendruck beim Kaltkalibrieren und gleichzeitig den Verformungsdruck über die gesamte Kupplungsfläche zu steuern, ist zweckmäßig, daß die Verteilung des Aufmaßes einen in dem an die Kupplungsfläche anschließenden Randbereich der Kopffläche geradlinig oder konkav abnehmenden Verlauf beschreibt.

[0017] 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 Evolventen-Verzahnungen, und zwar sowohl Außenals auch Innenverzahnungen.

[0018] Im Folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Figur 1 einen in Umfangsrichtung geführten Schnitt durch eine Klaue nach dem Vdnschmieden

Figur 2 einen in Umfangsrichtung geführten Schnitt durch die Klaue gemäß Figur 1 nach dem Kalibrieren,

Figur 3 eine perspektivische Ansicht der Klaue gemäß Figur 1.

Figur 4 einen in Umfangsrichtung geführten Schnitt durch eine Klaue mit Schlupffasetim Bereich der zwischen Kopffläche und Kupplungsfläche gebildeten Kanten.

Figur 5 eine Draufsicht auf ein Kupplungsstirnrad mit vier Taschen und

Figur 6 die Abwicklung eines in Umfangsrichtung geführten Teilschnitts gemäß VI - VI der Figur 5.

Gemäß Figur 1 besitzt eine Klaue 1 nach dem Vorschmiedegine 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.

Figur 2 zeigt die in Figur 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.

Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einem Kupplungskörper mit Klauen 1, die axial gegenüber einem Ringteil 6 vorspringen. Die Formgebung des Kupplungskörper entspricht seiner Zwischenform nach dem Vorschmieden, wobei das Aufmaß der Kopffläche mit strichlierten Linien angegeben ist.

Figur 4 zeigt einen in Umfangsrichtung geführten schnitt durch eine Klaue 7, mit seitlichen Schlupffasen 8 zwischen Kopffläche 2 und Kupplungsfläche 5, die durch das Vorschmieden erzeugte Vorform ist mit strichlierten Linien angedeutet.

Figur 5 zeigt die Draufsicht eines-Kupplungskörpers für eine Schaltkupplung einss 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.

Ansprüche

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) mit die daran angrenzenden Kopfflächen (2) überhöhendem Aufmaß wenigstens in dem an die jeweils gemeinsame Kante (3) dieser Flächen angrenzenden Randbereich erzeugt werden und daß beim Kaltkalibrieren die Kopfflächen (2) maßgenau geschmiedet werden, derart, daß jede fertige Kupplungsfläche (5) zur durch das Kalibrieren verbreiteten Kopffläche (2) hin schräg verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
.dadurch gekennzeichnet,
daß die Schmiedeteile beim Kaltkalibrieren durch das Gesenk nur zwischen zwei zur Schlagrichtung parallelen, quer zu den Kupplungsflächen (2) verlaufenden Gesenkflächen gestützt werden.

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

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Auf maßvolumen pro Kupplungsfläche (5) entsprechend ihrer gewählten Hinterstellung (d) bzw. Schrägstellung gegenüber der Kopffläche (2) bemessen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verteilung des Aufmaßes längs eines quer zur Kupplungsfläche verlaufenden Schnitts ein Maximum in oder nahe der Kupplungsfläche aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5,
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.

7. Klauenkupplung, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flanken der Klauen bzw. Taschen (9) der beiden zusammenwirkenden Kupplungsteile den Kupplungsflächen (5) entsprechen, wobei jede oder jede zweite Flanke hinterstellt ist.

Zeichnung