(86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP01/02767 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (21) Numer zgłoszenia: (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (86) Data i numer zgłoszenia międzynarodowego: , PCT/EP01/02767 (87) Data i numer publikacji zgłoszenia międzynarodowego: , WO01/78940 PCT Gazette nr 43/01 (51) Int.Cl. F16D 23/02 ( ) B23P 15/14 ( ) B21D 53/28 ( ) (54) Zazębienie do układu synchronizującego (30) Pierwszeństwo: ,DE, (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 16/04 (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 04/08 (73) Uprawniony z patentu: INA - SCHAEFFLER KG,Herzogenaurach,DE (72) Twórca(y) wynalazku: Gerald Buer,Mühlhausen,DE Ernst Röckelein,Burgebrach,DE Wilfried Soyka,Herzogenaurach,DE Kristina May,Sulzbach-Rosenberg,DE (74) Pełnomocnik: Urszula Borowska-Kryśka, PATPOL Sp. z o.o. PL B1 (57) 1. Zazębienie do układu synchronizującego, mające jednolity klinowy profil uformowany z blachy przez obróbkę plastyczną, przy czym na klinowym profilu, wychodząc z pomyślanej neutralnej linii, w jednym kierunku wystają oddzielone przez luki międzyzębowe, sąsiadujące ze sobą zęby, a w przeciwnym kierunku wystają sąsiadujące ze sobą kliny oddzielone przez klinowe rowki, zaś przy zębach, od strony podstawy zęba jest usytuowany każdorazowo jeden z rowków klinowych, znamienne tym, że przekrój poprzeczny przynajmniej każdego z zębów (3, 7) wypełniony jest materiałem blachy, a każdy z zębów (3, 7) ma wysokość odpowiadającą przynajmniej grubości blachy przed formowaniem klinowego profilu (1, 6).

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest zazębienie do układu synchronizującego, który ma jednolicie wykonany profil klinowy uformowany z blachy za pomocą obróbki plastycznej. Wynalazek dotyczy szczególnie dziedziny zastosowania układów synchronizujących, a przy tym zwłaszcza korpusów synchronizujących i przesuwek (tuleja przesuwna sprzęgła) do skrzyni biegów. Korpusy synchronizujące z reguły mają zewnętrzne zazębienie usytuowane we wzdłużnym kierunku wału napędowego lub podobnie ukształtowany klinowy profil. Z tym zewnętrznym zazębieniem korpusu synchronizującego zazębia się wewnętrzne zazębienie względnie klinowy profil przesuwki. Przesuwka jest przy tym umieszczona współosiowo z korpusem synchronizującym i jest na nim wzdłużnie przesuwna. Przesuwki i korpusy synchronizujące, ze względu na ich uzębienie wykonywane zwykłym sposobem obróbki wiórowej, są bardzo pracochłonne i kosztowne do wytworzenia. Dlatego w ostatnim czasie poszukiwano alternatywnych metod wykonywania, zwłaszcza zazębień lub podobnych profili klinowych. Zwrócono się przy tym także do doświadczeń z techniki obróbki plastycznej. Coraz bardziej zyskują na znaczeniu zazębienia służące do wykonywania części samochodowych przygotowywane w procesie obróbki plastycznej bez stosowania znaczącej obróbki skrawaniem. Odznaczają się one wieloma zaletami w porównaniu do swych poprzedników obrabianych metodą wiórową. Zalety te polegają na przykład na niewielkim ciężarze ukształtowanych części, oszczędności materiału przy ich wytwarzaniu i na krótkim czasie ich wytwarzania. Kształt i profil zazębienia wytworzonego przez obróbkę plastyczną zależy często nie tylko od funkcjonalnych wymagań stawianych zazębieniu. Zastosowany sposób obróbki plastycznej ma często wpływ na geometryczny kształt zazębienia. Stosowane sposoby stawiają zastosowaniu zazębienia określone granice. Tak na przykład w opisie DE przedstawiony jest profil klinowy, w którym kliny tworzą zazębienie. Profil zazębienia utworzony jest jednostronnie z powierzchni blachy taśmowej. Przekrój poprzeczny zębów wypełniony jest całkowicie materiałem i wystaje ponad stopę zęba z pasma blachy połączony jednolicie z tym pasmem blachy. Pasmo blachy, przynajmniej w niektórych miejscach, w porównaniu do swojej objętości wyjściowej jest zmniejszone o objętość materiału, jaki został wyparty w celu utworzenia zębów. Opisany uprzednio profil tworzony jest w blasze taśmowej na przykład przez wgłębianie lub dogniatanie. Przy tym materiał, który tworzy zęby zazębienia, zostaje wyparty z pasma blachy i wpływa w odpowiednie luki narzędzia zawierające negatywowy kształt zęba. Im większy kształtowany jest poszczególny ząb takiego zazębienia, tym więcej materiału musi zostać wyparte dla jego ukształtowania. Ze wzrastającymi rozmiarami zęba wzrastają siły kształtujące konieczne do jego ukształtowania. Poza tym na płynięcie materiału konieczne jest więcej czasu. Za duże i za szybko przekształcane ilości materiału powodują podczas procesu kształtowania niepożądane drgania. Granice dla wytwarzania tak kształtowanego zazębienia powstają często z tych właśnie względów. Wysokie obciążenia wymagają drogich narzędzi a prędkości obróbki plastycznej są tak wolne, że produkcja staje się nierentowna. Z tych powodów przedstawione w opisie DE zazębienia wykazują stosunkowo mały przekrój poprzeczny zęba. Zaletą takiego zazębienia jest jego masywne wykonanie i wskutek takiego procesu obróbki plastycznej powstająca umocniona powierzchnia zębów pod względem ich wysokiej obciążalności z punktu widzenia ich technicznego zastosowania. Istnieją zazębienia, w których cały poprzeczny przekrój zęba teoretycznie może być kształtowany dowolnie. Są to zazębienia, które formowane są w stosunkowo cienkościennej blasze, a przy tym tworzą faliście ukształtowany klinowy profil. Tego rodzaju klinowy profil przedstawiony jest w DE- -AS Profil falisty może być wykonany przez przemieszczenie blachy. Przy tym blacha dla każdego wytwarzanego klina, wychodząc z pomyślanej, neutralnej linii, w celu utworzenia zęba jest przemieszczana w jednym kierunku, w tym przypadku na zewnątrz. Linia neutralna przebiega przy tym poprzez stopę zęba, od jednego zęba do drugiego. Poszczególny profil każdego zęba zazębienia, patrząc w przekroju poprzecznym, jest wskutek tego utworzony przez jednostronnie otwarty wydrążony profil, a więc nie jest całkowicie wypełniony materiałem. Przy tym wewnętrzna strona wydrążonego profilu ma z reguły zmniejszony o grubość blachy negatywowy kształt zarysu zęba. Blacha ograniczająca głowę zęba i bok zarysu zęba w dalszym przebiegu wyznacza stopę zęba, następnie dno rowka umieszczonego pomiędzy dwoma zębami ograniczone bokami zębów, a następnie stanowi bok zarysu następnego zęba, itd.

3 PL B1 3 Znamienne dla wspomnianych profili jest to, że grubość ścianki wydrążonego profilu jest mniejsza od grubości blachy materiału wyjściowego, gdyż zazębienie utworzone jest z ciągnionego wykroju z blachy, a materiał wyjściowy podczas procesu wyciągania odpowiednio ulega pocienieniu. Znamienne dla tych profili jest również to, że ścinka profilu całego ukształtowania falistego we wszystkich przekrojach poprzecznych ma tę samą lub w przybliżeniu tę samą grubość ścianki. Można sobie również wyobrazić zazębienia tego rodzaju, w których grubość ścianki profilu zęba odpowiada w przybliżeniu grubości blachy materiału wyjściowego. Tutaj materiał z reguły jest tylko przemieszczony i przy obróbce kształtującej profil tylko w niewielkim stopniu musi płynąć lub zostać pocieniony przy ciągnieniu. Takie profile uzębione względnie klinowe wprowadzane są na przykład przez dogniatanie pasma blachy. Wytwarzanie zazębień wspomnianego rodzaju znamienne jest przede wszystkim stosunkowo małymi siłami kształtującymi przy ich obróbce kształtującej, gdyż stosunkowo mało materiału ulega wyparciu względnie wyciąganiu podczas procesu obróbki plastycznej. Proces obróbki plastycznej w celu ukształtowania takiego zazębienia dopuszcza wykonanie zębów o prawie każdej wielkości. Dalszą zaletą takiego zazębienia jest jego niewielki ciężar. Takim zazębieniom, wskutek cienkich ścianek zęba, stawiane są granice zastosowania technicznego. Cienkościenny materiał na przykład odnośnie jego zdolności kształtowania i elastyczności oraz małej odporności na nacisk kontaktowy pod obciążeniem, jest stosunkowo mało obciążalny. Zadaniem wynalazku jest więc opracowanie zazębienia wykonanego za pomocą kształtowania bezwiórowego, które prawie niezależnie od rozmiarów zębów produkuje się w sposób ekonomiczny, a przy tym wytrzymującego wysokie obciążenia i jednocześnie mającego niewielki ciężar. Zazębienie do układu synchronizującego, mające jednolity klinowy profil uformowany z blachy przez obróbkę plastyczną, przy czym na klinowym profilu, wychodząc z pomyślanej neutralnej linii, w jednym kierunku wystają oddzielone przez luki międzyzębowe, sąsiadujące ze sobą zęby, a w przeciwnym kierunku wystają kliny oddzielone przez klinowe rowki, zaś przy zębach, od strony podstawy zęba znajduje się rowek klinowy, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przekrój poprzeczny przynajmniej każdego z zębów wypełniony jest materiałem blachy, a każdy z zębów ma wysokość odpowiadającą przynajmniej grubości blachy przed formowaniem klinowego profilu. Korzystnie, w zazębieniu według wynalazku przekrój poprzeczny przynajmniej każdego z zębów i każdego z klinów wypełniony jest materiałem blachy, a każdy z zębów oraz każdy z klinów ma wysokość odpowiadającą przynajmniej grubości blachy przed formowaniem klinowego profilu. Korzystnie, zazębienie ukształtowane jest jako zazębienie przesuwki z promieniowo do wewnątrz skierowanymi zębami, przy czym zazębienie w swym stanie wyjściowym wykonane jest na paśmie blachy. Zazębienie według wynalazku ukształtowane jest jako zazębienie korpusu synchronizującego z promieniowo na zewnątrz skierowanymi zębami, przy czym zazębienie w swym stanie wyjściowym wykonane jest na pasmie blachy. Neutralna linia przebiega w obszarze podstawy zęba, od zęba do zęba. Zęby i kliny są umieszczone względem siebie z takim przemieszczeniem, że od strony stopy zęba na drugiej stronie profilu wykonany jest rowek klina, a od strony stopy klina dwa sąsiednie zęby oddziela od siebie luka międzyzębowa. Profil zębów, patrząc w przekroju poprzecznym, jest całkowicie wypełniony materiałem blachy. Zęby wykonane są więc jako masywne i nie mają kształtu wydrążonego profilu. Ponieważ zazębienie wykonane jest jako masywne więc nadaje się do bardzo dużej obciążalności. Formowane jest ono z materiału blachy za pomocą jej przemieszczania, wgłębiania lub walcowania. Podczas procesu obróbki plastycznej materiał w obszarze zęba nie ulega osłabieniu. W formowanych zębach podczas procesu formowania lub po nim, zależnie od wyboru można wprowadzać zazębienia dachowe, podcięcia lub inne dowolne kontury. Siły stosowane przy obróbce plastycznej nie są zbyt duże, gdyż proces formowania stanowi najczęściej kombinacja złożona z przemieszczania i wypierania materiału. Ciężar tak ukształtowanego profilu zazębienia jest stosunkowo mały, gdyż w obszarze podstawy zębów i klinów zbiera się niewiele materiału. W zazębieniu według wynalazku wysokość zęba może być przy tym również większa niż grubość materiału wyjściowego. Dla zastosowań specjalnych kliny mogą być więc wykonane tak samo masywnie jak zęby zazębienia. W innych wykonaniach wynalazku zazębienie stanowi zazębienie przesuwki lub korpusu synchronizującego. Przy tym zazębienie w swym stanie wyjściowym wykonane jest na pasmie blachy. Pasmo blachy, po wyprofilowaniu zostaje wygięte profilem klinowym. Przy tym zostaje ono wygięte

4 4 PL B1 łukowato tak, że tworzą się segmenty zębate lub zostaje wygięte koliście i styka się swymi końcami. Neutralna linia zakreśla przy tym kształt łuku, względnie koła. Koliście wygięte i na swych końcach połączone pasmo blachy tworzy zębaty pierścień, w którym zęby zazębienia dla przesuwki skierowane są przynajmniej promieniowo do wewnątrz, a dla korpusu synchronizującego, zęby zazębienia skierowane są przynajmniej promieniowo na zewnątrz. Stykające się końce pasma blachy tworzącego zębaty pierścień, są ze sobą połączone, najkorzystniej przez zespawanie. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia zazębienie według wynalazku, przy czym przekrój poprzeczny każdego zęba wypełniony jest materiałem blachy, a fig. 2 - inny przykład wykonania zazębienia według wynalazku, w którym kliny tworzą zęby w obu kierunkach. Na fig. 1 przedstawiony jest przykład wykonania zazębienia według wynalazku na profilu klinowym 1. Profil klinowy ma kliny 2 i zęby 3 oraz uformowany jest z pasma blachy przedstawionego w postaci rozciągniętej. Kliny 2 w tym pasmie blachy, wychodząc z neutralnej linii N, skierowane są do góry. Kliny 2 w kierunku wzdłużnym oddzielone są od siebie klinowymi rowkami 4. Zęby 3, wychodząc z neutralnej linii N, skierowane są do dołu i w kierunku wzdłużnym oddzielone są od siebie lukami międzyzębowymi 5. W profilu klinowym 1 każda luka międzyzębowa 5 wykonana jest poniżej klina 2, a każdy rowek klinowy 4 jest na rysunku u góry, a więc od strony podstawy zęba 3, ząb uformowany jest na profilu klinowym 1. Zęby 3 i także kliny 2 są całkowicie wypełnione materiałem blachy. Na fig. 2 przedstawiony jest inny przykład wykonania zazębienia przedstawionego na profilu klinowym 6. Profil klinowy 6 na swej górnej stronie i na swej dolnej stronie ma kliny, które wykonane są jako zęby 7. Zęby 7, patrząc w kierunku wzdłużnym klinowego profilu 6, rozmieszczone są na przemian i oddzielone od siebie przez luki międzyzębowe 8, przy czym wypełnione są całkowicie materiałem blachy. Zęby 7 wykonane są jako masywne, natomiast obszar podstawy zęba 7a zawiera mało materiału. Do poszczególnego zęba 7, od strony stopy zęba, przynależy luka międzyzębowa 8. Każdy z zębów 7 i każdy klin wykonany jest jako ząb 7 po przeciwległej stronie neutralnej linii N, ma wysokość, która odpowiada przynajmniej grubości blachy przed jej formowaniem. Zastrzeżenia patentowe 1. Zazębienie do układu synchronizującego, mające jednolity klinowy profil uformowany z blachy przez obróbkę plastyczną, przy czym na klinowym profilu, wychodząc z pomyślanej neutralnej linii, w jednym kierunku wystają oddzielone przez luki międzyzębowe, sąsiadujące ze sobą zęby, a w przeciwnym kierunku wystają sąsiadujące ze sobą kliny oddzielone przez klinowe rowki, zaś przy zębach, od strony podstawy zęba jest usytuowany każdorazowo jeden z rowków klinowych, znamienne tym, że przekrój poprzeczny przynajmniej każdego z zębów (3, 7) wypełniony jest materiałem blachy, a każdy z zębów (3, 7) ma wysokość odpowiadającą przynajmniej grubości blachy przed formowaniem klinowego profilu (1, 6). 2. Zazębienie według zastrz. 1, znamienne tym, że przekrój poprzeczny przynajmniej każdego z zębów (3, 7) i każdego z klinów (2) wypełniony jest materiałem blachy, a każdy z zębów (3, 7) oraz każdy z klinów (2) ma wysokość odpowiadającą przynajmniej grubości blachy przed formowaniem klinowego profilu (1, 6). 3. Zazębienie według zastrz. 1, znamienne tym, że ukształtowane jest jako zazębienie przesuwki z promieniowo do wewnątrz skierowanymi zębami (3, 7), przy czym zazębienie w swym stanie wyjściowym wykonane jest na pasmie blachy. 4. Zazębienie według zastrz. 1, znamienne tym, że ukształtowane jest jako zazębienie korpusu synchronizującego z promieniowo na zewnątrz skierowanymi zębami (3, 7), przy czym zazębienie w swym stanie wyjściowym wykonane jest na pasmie blachy.

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.