专利名称：尤其是用于换挡变速箱的锁定套筒的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造具有滑槽的金属锁定套筒的方法，尤其用于汽车的换挡变速箱，其中锁定套筒是变速罩(Schaltdom)的一个部分，它形成了在换挡变速器的内部换挡和所属的挡位预选器手柄之间的连接，其中锁定套筒通过成型和切割由一种原始坯料制成。
锁定套筒以其滑槽在变速机构中用于对换挡杆进行导向，以便精确地进入到各自所希望的挡位。锁定套筒保证了同时是柔和的和精确的换挡性能、保证了换挡杆在选择平面里准确的零位以及保证了换挡杆从倒车挡返回至零位。因此对于精度和锁定套筒的稳定性提出了相对高的要求。
由有关的实践已知过去有两种制造带有滑槽的金属锁定套筒的方法。
在已知的第一方法中锁定套筒由两个单个地冲压和成型的板制成。这两个由板制成的构件在一个辅助装置里相互进行调节并借助于环绕的焊缝，最好是一种激光焊缝连接起来。
在这种已知的方法中缺点在于在制成的锁定套筒上造成成形的不准确，尤其在滑槽的轮廓里在焊缝部位里引起凸缘。在滑槽里每个还比较小的凸缘都会在实践中造成故障，尤其是造成变速机构的运动困难，这是不希望的。
已知的第二方法是使锁定套筒由一个相当于构件展开的板条切割而成并滚卷成最终形状。这种滚卷成的构件然后在一个辅助装置里进行调节并用焊缝封闭起来，此处最好也用一种激光焊缝。
即使在已知的第二方法中也会不利地引起制成的锁定套筒的成型不精确，这或者要求加以修整或者造成生产中的废品率相对较高。
因此对于本发明来说其任务就是提出一种开头所述形式的方法，其可以避免所述的缺点并且可以经济地制成具有高精度和良好功能特性的锁定套筒，而同时又避免了进行修整和生产中出现废品。
该任务按照本发明用一种开头所述形式的方法来解决，其特征在于以下工序a)由金属管切断成一种管子段形状的原始坯料，
b)将管子状原始坯料在其一部分轴向长度上在直径上扩展或者收缩，因此形成一种套筒状的直径方向成台阶的基体，c)通过至少一个压制过程使基体压成其最终几何形状，和d)在基体里切出滑槽以形成锁定套筒。
按照本发明的方法的主要优点在于绝对不必再进行焊接连接了。这如此来实现以一种管子状的原始坯料出发继续成型加工。因为不再进行焊接连接，就可以取消费用大的工作过程。此外完全避免了在已知的方法中由于焊接连接而出现的所有的不精确性。尤其是在按照本发明的方法中原则上排除了该构件的两个必须相互焊接起来的边相互具有偏移，这种偏移会造成在滑槽轮廓里的边或台阶。因此采用按照本发明的方法就可以制成用以前已知的方法不可能达到的具有很高精度的锁定套筒。按照本发明方法制成的锁定套筒具有很小的公差，因此避免了修整和废品。此外，由按照本发明的方法制成的无缝锁定套筒特别稳固和可长久保持并且因此可以实现长期无故障地运行。此外用该按照本发明的方法所制成的锁定套筒可以实现所属的换挡变速器的特别精确而同时又柔和的换挡。
这些工序优选地以上面和权利要求1中所述的次序时间上依次进行。替代地也可以使工序c)和d)在它们的时间次序上交换，而不丢失按照本发明的方法的优点。也有可能在应用多个成型过程时部分地从时间上在切出滑槽之前和部分地从时间上在切出滑槽之后实施这些成型过程。
按照本发明的方法的一种优选的改进方案建议使用一种管子状原始坯料，其轴向长度比基体的轴向长度的两倍还要多；原始坯料的其直径被扩展或收缩的部段是原始坯料的一个中间部段；而且在扩展或收缩之后以及在压制过程之后或之前或者在两个压制过程之间将原始坯料横向于其轴向方向分成两个基体。这种方法的设计方案的优点尤其在于在一个工序里分别可以制成两个基体，这是特别经济的并且使制造成本较低。
还优选地建议将原始坯料放入一个模具里并借助于一种压力介质通过内部高压成型按照工序b)只是被扩展了，或者按照工序b)和c)同时被扩展和成形。在这种成型方法中通过在原始坯料内部施加压力使坯料径向向外地、对应于所使用的成型模具只是扩展或者同时扩展和成型，其中原始坯料固定在成型模具里，其将坯料从外面包围住。此处有利的是不必将固体模具放入到原始坯料的内部，而此处没有固定的结构的压力介质起到成型作用。因此对于原始坯料的扩展和必要时的成型来说，由于在实践中原始坯料和锁定套筒的外形尺寸相对较小就没有什么限制，因为压力介质即使当原始坯料的中空内腔的直径较小时也能容易引入内腔里。除了扩展之外通过成型模具的给定形状的内表面实现必要时所规定的成型。
优选的第一设计方案建议应用一种流体作为压力介质。用一种作为压力介质的液体可以使原始坯料在冷态下足够大和精确地变形，因此在这个工序中实现了一种简单的工艺流程。
替代液体可以应用一种气体作为压力介质。
在应用气体作为压力介质时优选地进一步规定在内腔高压成型前或成型时将原始坯料加热。在加热的状态下用较小的力就可以使原始坯料变形，同时可以实现更加尖锐的和精确的造型，其具有例如较小的弯曲半径并在原始坯料的材料里具有较小的或者甚至没有残余应力并因此更好地成型出所希望的几何形状。因此可以有利地不出现原始坯料表面的不希望的起皮或者坯料材料的骤冷。
为了避免用明火并为了实现原始坯料的快速但又节能的加热，最好用感应加热。此外有利地还可以借助于电能非接触地进行感应加热，这使该工序比较简单。
为了尽可能只是使原始坯料加热，适宜地应用一种陶瓷模型作为成型模具，它本身不能用感应加热，而是让感应场实际上不受削弱地通到原始坯料。模型的分型还允许使原始坯料在扩展和成型之前快速而方便地置入模型内，并且在扩展和成型之后使原始坯料同样快速和方便地从模型里取出。
为了避免在原始坯料扩展时使其材料过载，尤其对于应用这种方法采用较大扩展量时建议使原始坯料在两个相互紧随的成型工序中成型成基体。
在另一种设计方案中优选地在两个以前提到的成型工序之间对原始坯料进行热处理。通过热处理可以使将在第一成型工序中所产生的在原始坯料之内的应力降低。在热处理之后则就可以继续进行成型，而并没有使材料过载的危险。以这种方式原始坯料的直径可能有大的改变。例如在两道成型工序之后原始坯料的外径可能比原始坯料的原始直径一直大到100％。
为了在第一成型工序之后可靠地使原始坯料之内的机械应力按希望地降低，原始坯料的热处理优选为退火。
按照本发明的方法的一种替代的改进方案建议使用一种管子状原始坯料，其轴向长度大于基体的轴向长度，并且原始坯料在轴向长度上的在直径方向上扩展或收缩的部分就是原始坯料的终端部段。在这种方法的设计方案中分别由原始坯料也制成基体，这样虽然从经济性上并不太有利，但却可以更方便地进到坯料内部。因此也可以使用与上面所述的内腔高压成型法不同的成型方法。
以前所述方法的一种优选的改进方案规定通过强力旋压使原始坯料扩展或收缩。同样采用通过强力旋压的成型可以经济地实现大的变形率。
对于所有方法的设计方案来说，如它们以前已经叙述过的那样，还优选地规定在压制过程之后通过在基体的至少一个端部上切边使基体达到规定的轴向长度尺寸。这样保证了用该方法制成的锁定套角不仅就其不同的直径范围来说，而且就其轴向长度来说获得一个精确的尺寸。切边可以是容易的，因为如上所述，基体优选由一种在轴向方向上有余量的原始坯料制成。在实践中，如果原始坯料的长度余量为基体的所想要的轴向长度的大约1/10至1/3，那么一般就够了。
本方法的另一种改进方案建议使基体在扩展之后单独地并在一个自身特有的两件式的压制模型里进行压制过程。由于使用一种只是两件式的的压制模型也使该工序简单和成本经济，这有助于降低锁定套筒的加工费用。此时优选地也借助于内腔高压成型来进行压制过程，以便使基体成为所希望的几何形状。根据方法的设计方案也可以在两个相互紧随着的工序里进行一个扩展过程并接着进行一种接下来的给定形状的压制过程，或者在一个唯一共同的工序里进行扩展过程和给定形状的压制过程。
需要时可以在基体的压制过程之后进行一个几何形状校验工序。尤其是如果压制过程还并没有形成基体的所希望的精确几何形状的话，尤其要进行该工序。
最后按照本发明还优选地规定通过激光或水切割在基体里切出滑槽。激光或水切割用于一种很干净的切削，这样就不必再对滑槽的轮廓进行修整了。用所述的切割方法切出的滑槽轮廓很光滑和稳定，而且尤其是并没有会产生不利的台阶或凸缘。
以下根据附图对两个作为实施例的工艺过程加以说明。附图所示为
图1原始坯料在其中间部段扩展之后的侧视图；图2通过对原始坯料压制和分离而形成的基体的侧视图，局部剖切示出；图3通过冲制出另外的轮廓并通过在图2所示基体里切出滑槽而制成的锁定套筒，同样也是侧视图，局部剖切示出；图4图3所示的制成的锁定套筒的透视图；图5用另一种工艺过程制成的不同实施方式的第二锁定套筒的透视图。
在图1至4中举例示出的用于制造一种锁定套筒的工艺过程中应用了一种由金属管，优选为钢管制成的并且切断的管子段作为原始坯料10。该管子段首先具有一个直径，该直径相当于图1可见到的原始坯料10的两个端部11的直径。这种管子状原始坯料10通过一种内腔高压成型法在其中间部段12里在其直径方向上扩展。为此将一种压力介质，此处为一种液压液体，以高压压入原始坯料10的对周围封闭的内腔里，因此使坯料10的壁压向一个在这种成型期间包围着坯料10的，此处未示出的对应结构形状的成型模具。
成型模具例如是一种陶瓷的模型，它是分开的，因此可以将原始坯料10在扩展之前置入分开的模型件里。在通过液体压力扩展时模型封闭着。在扩展之后再使模型打开并且可以将扩展了的原始坯料10取出。
在该扩展过程之后，原始坯料10具有图1侧视图中可见的形状，它具有一个扩展了的中间的中空圆柱形部段12和两个保留其原始形状的中空圆柱形端部11。每个端部11各通过一个没有标注出的锥形过渡段与中间部段12连接。
图1所示的原始坯料10在另一个工序里在一个优选两件式的压力机里成型出其几何形状。该压制过程优选地同样也用内腔高压成型法来进行。由此获得了尤其是较大直径的部段12，其壁板具有了对于功能所必需的几何轮廓。
在另一工序中使原始坯料10沿着一个垂直于轴向方向的平面13(在图1中示出)分成两个相同的基体。图2以侧视示出了这样制成的两个基体14之一。图2中去掉了具有较大直径的部段12的指向考察者侧的壁板，因此这里看到了基体14的内部。在该部段12中可以见到以前所产生的轮廓15和15’。
需要时可以使基体14在一个端部或者两个端部17，17’上切边。通过将一个端部或两个端部17，17’的切边，基体14在轴向方向上就有精确规定的长度。图2下部是具有较小直径的基体14的部段11并在其上面紧接过渡段的是具有较大直径的基体14的部段12。
图3所示的制成的锁定套筒1由按图2所示的基体14通过另两个加工工序而制成。在另一个成型过程中在部段12里成型出，最好是冲制出第三轮廓15”。这种轮廓15”是锁定套筒1的所谓“M”轮廓，它必须为换挡机构的良好功能而制造得尽可能精密。
此外如图3所示，在最后一个加工工序中在基体里切出一个滑槽16。滑槽16优选通过激光或水切割制造，因此可以实现锁定套筒1的滑槽16的光滑和稳定轮廓而无需另外进行修整。
图4示出了图3所示制成的锁定套筒1的透视图。图4下部为具有较小直径的部段11并具有向下指向的端面17’。该部段11用于连接锁定套筒1与一个此处未示出的换挡轴，作为尤其是汽车的变速机构的一个部分。
向上紧接着是具有较大直径的部段12。在该部段12里可以见到各种不同的轮廓15，15’，15”，它们对于锁定套筒1的功能来说是必需要的。在锁定套筒1的现在指向考察者的那个面上有滑槽16，它此处成型出来用于具有倒车挡的五挡位变速箱。需要时当然也可以使滑槽16设计成用于六挡位变速箱或者用于另外挡位数的变速箱。
在具有较大直径的部段12的与滑槽16对置的面上还有一个圆孔16’，它同样也是对于锁定套筒1的功能所必需的，并且优选同样也通过激光或水切割来制成。
图5示出了制成的第二锁定套筒1，它与上面所述实施例不同，它不是用液压液体而是借助于一种气体作为压力介质在一个给定形状的成型模具里由一个原始坯料制成。
在这种通过气压成型之前将一个原始坯料在长度上进行切割并在其轴向大致中间部位11里在直径上收缩。然后使这样制备的原始坯料在其指向考察者的端部12里通过在一个给定形状的成型模具里气体压力同时地扩展和成型，其中此处未示出的成型模具的内表面形成了给定形状的表面，所述成型模具在其用内部气体压力加压时容纳并包围住原始坯料。
当使用气体作为压力介质时使原始坯料附带地或者完全地，或者当几何形状方面可能的话，就有目的地只是在其要扩展和要成型的部位里加热，这优选地通过电感应无接触地进行。为此成型模具优选由一种陶瓷材料制成。原始坯料在模型里通过电感应进行加热并不受模型的陶瓷材料和受气体的阻碍并且可以透过陶瓷材料和气体而进行。
在该实施例中原始坯料在其所要成型的部分里在一个唯一的工序里得到所希望的直径和其所希望的几何形状，后者具有几何轮廓15，15’，15”。
最后只是还切割出滑槽16，它也是在这里优选通过激光或水切割来实现。
正如上面所述的工艺流程所示，可以在所有情况下都绝对无焊缝地制造锁定套筒1。
权利要求
1.制造一种尤其是用于汽车的换挡变速器的，具有一个滑槽(16)的金属锁定套筒(1)的方法，其中锁定套筒(1)是变速罩的一个部分，它形成了在换挡变速器的内部换挡和所属的挡位预选器手柄之间的连接，其中锁定套筒(1)通过成型和切割由一种原始坯料(10)制成，其特征在于以下的工序a)由金属管切断成一种管子段形状的原始坯料(10)，b)将管子状原始坯料(10)在其一部分轴向长度上在直径上扩展或者收缩，由此形成一种套筒状的在直径上成台阶的基体(14)，c)通过至少一个压制过程使基体(14)压成其最终的几何形状，d)在基体(14)里切割出滑槽(16)以形成锁定套筒(1)。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，使用了一种管子状原始坯料(10)，其轴向长度比基体(14)轴向长度的两倍还要大；原始坯料(10)在其直径上扩展或者收缩的部段(12)是原始坯料(10)的中间部段；而且在扩展或收缩之后，在压制过程之后或之前或者在两个压制过程之间使原始坯料(10)横向于其轴向方向分成两个基体(14)。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将原始坯料(10)置入一个成型模具中并通过借助于压力介质的内腔高压成型按照工序b)只是扩展，或者按照工序b)和c)同时进行扩展和成型。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，应用一种液体作为压力介质。
5.按权利要求3所述的方法，其特征在于，应用一种气体作为压力介质。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，在内腔高压成型前或内腔高压成型时使原始坯料(10)加热。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，用感应进行加热。
8.按权利要求3至7中之一所述的方法，其特征在于，应用一种陶瓷模型作为成型模具，它优选在中间分开。
9.按权利要求3至8中之一所述的方法，其特征在于，将原始坯料(10)在两个相互紧随的成型工序里成型为基体(14)。
10.按权利要求9所述的方法，其特征在于，在这两个成型工序之间进行原始坯料(10)的热处理。
11.按权利要求10所述的方法，其特征在于，原始坯料(10)的热处理为退火。
12.按权利要求1所述的方法，其特征在于，使用了管子状原始坯料(10)，其轴向长度大于基体(14)的轴向长度；而且原始坯料(10)的在其直径上扩展和收缩的轴向长度部分是原始坯料(10)的终端部段。
13.按权利要求12所述的方法，其特征在于，原始坯料(10)通过强力旋压被扩展或收缩。
14.按上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，使基体(14)在压制过程之后通过在至少其一个端部(17，17’)处的切边达到规定的轴向长度尺寸。
15.按上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在扩展之后单独地和在一个自身特有的两件式的压制模型里进行基体(14)的压制过程。
16.按权利要求15所述的方法，其特征在于，在基体(14)的压制过程之后进行一个几何形状校验工序。
17.按上述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过激光或水切割在基体(14)里切割出滑槽(16)。
全文摘要
在已知的方法中必须制成焊缝，它们引起了尺寸和形状的不准确性。新的方法应该能够制造具有高精度的锁定套筒。新的方法有以下几个工序a)由金属管切下一个管子段形状的原始坯料(10)，b)使该管子状的原始坏料(10)在其轴向长度的一个部分上在其直径方向上扩展或收缩，从而形成一个套筒状的，直径上有台阶的基体(14)，c)通过至少一个压制过程使基体(14)变成其最终几何形状，d)在基体(14)里切出一个滑槽(16)用于构成锁定套筒(1)。这种方法可以用来制造一种具有高精度的滑槽(16)的金属锁定套筒(1)，其中锁定套筒(1)是变速罩的一部分，它形成了在换挡变速器的内部换挡和所属的挡位预选器手柄之间的连接。
文档编号F16H61/24GK1882411SQ200480034301
公开日2006年12月20日 申请日期2004年11月9日 优先权日2003年11月19日
发明者迪特尔·基施多夫 申请人:Fsg 汽车股份公司