ES2289395T3 - Procedimiento de soldadura por laser para la fabricacion de un elemento de cambio de velocidad de metal. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de un elemento de cambio de velocidad (1) de metal, en particular para una caja de cambios directa de un automóvil, comprendiendo el elemento de cambio de velocidad (1) al menos una parte de carril (2) y una parte de horquilla (3), que se fabrican individualmente y se unen a continuación mediante soldadura, guiando la parte de carril (2) en un estado del elemento de cambio de velocidad (1) montado en una caja de cambios el elemento de cambio de velocidad (1) de forma desplazable en la dirección longitudinal de la parte de carril y solicitándose por fuerzas de cambio de velocidad para generar movimientos de cambio de velocidad y transmitiendo la parte de horquilla (3) los movimientos de cambio de velocidad a elementos transmisores de par de la caja de cambios, estando cortadas la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) como piezas de corte de precisión de chapa de acero gruesa y conformándose a continuación mediante flexión y/o compresión y uniéndoseentre sí mediante soldadura por láser, caracterizado porque - la parte de carril (2) se fabrica en una sola pieza con una lengüeta, realizándose la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) con una zona de unión (24, 34) plana solapadas, respectivamente, presentando la lengüeta (23) una superficie que forma la zona de unión (24) del lado de la parte de carril y fabricándose la parte de horquilla (3) con una parte posterior (33) que une en una pieza dos brazos de horquilla (31, 32), presentando esta parte posterior una superficie que forma la zona de unión (34) de la parte de horquilla - la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) se posicionan y se fijan en una posición teórica una respecto a la otra con zonas de unión (24, 34) solapadas y colocadas una encima de la otra en un plano de ensamblaje (40) y - la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) se unen entre sí en sus zonas de unión (24, 34) solapadas mediante al menos una costura solapada (4) generada mediante soldadura por láser, que atraviesa el plano de ensamblaje (4).

Description

Procedimiento de soldadura por láser para la fabricación de un elemento de cambio de velocidad de metal.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un elemento de cambio de velocidad de metal, en particular para una caja de cambios directa de un automóvil según el preámbulo de la reivindicación 1 (véase, p.ej. el documento DE 100 45 506 A1).

En un procedimiento de este tipo conocido por la práctica de las empresas, la unión entre las partes del elemento de cambio de velocidad se realiza mediante soldadura por arco bajo atmósfera de CO_{2}. Este procedimiento presenta varios inconvenientes. La cantidad relativamente elevada de energía térmica aplicada conduce a una deformación por el calor del elemento de cambio de velocidad, de modo que es necesario un enderezado mecánico tras el proceso de soldadura. Además, en la soldadura bajo CO_{2} se forman salpicaduras de soldadura y cráteres de soldadura, que perjudican la calidad de la superficie del elemento de cambio de velocidad y requieren un tratamiento ulterior de la superficie. Mediante ensayos de carga de un elemento de cambio de velocidad fabricado mediante soldadura bajo CO_{2} se ha detectado, además, que las costuras soldadas realizadas mediante soldadura bajo CO_{2} presenten una resistencia a la fatiga insegura. Esta inseguridad no es aceptable para un elemento de cambio de velocidad, que a lo largo de su vida útil en una caja de cambios está sometido a un número muy elevado de cargas alternativas. Finalmente, un inconveniente al usar la soldadura por arco bajo atmósfera de CO_{2} está en que uniones pegadas, dado el caso, aplicadas previamente en el elemento de cambio de velocidad pueden ser dañadas por la influencia del calor o pueden quedar incluso destruidas. Las uniones pegadas de este tipo se usan, por ejemplo, para fijar uno o varios imanes en el elemento de cambio de velocidad, con los que puede realizarse una detección electrónica de la posición del elemento de cambio de velocidad. Para excluir daños en las uniones pegadas de este tipo, hasta la fecha éstas deben aplicarse en el proceso de fabricación del elemento de cambio de velocidad después del proceso de soldadura, lo cual limita la libertad en cuanto a la configuración del proceso de fabricación.

Como alternativa, también se conoce de la práctica en las empresas fabricar un elemento de cambio de velocidad como pieza fundida de precisión de una pieza. Si bien en una pieza fundida de precisión de este tipo se evitan una parte de los inconvenientes anteriormente descritos, conllevan, por otro lado, los inconvenientes de un gran esfuerzo de fabricación y, por lo tanto, un elevado precio por unidad.

Por el documento DE 101 48 980 A1 se conoce un brazo de cambio de velocidad de chapa para la transmisión de movimientos de cambio de velocidad. Un brazo de cambio de velocidad de este tipo esta fijamente dispuesto en un elemento de cambio, como un árbol de cambio o una horquilla de cambio. En este brazo de cambio de velocidad conocido es fundamental que es una pieza conformada sin arranque de virutas de una chapa fina. Con ello deben conseguirse costes de fabricación bajos y un consumo de material reducido para la fabricación del brazo de cambio de velocidad. El brazo de cambio de velocidad está fijado preferiblemente mediante soldadura en el elemento de cambio correspondiente, como en el eje de mando de la horquilla o la horquilla de cambio. La soldadura puede realizarse mediante soldadura por láser, soldadura por resistencia o soldadura en atmósfera protectora. Para la soldadura, el brazo de cambio de velocidad presenta preferiblemente al menos una lengüeta acodada del brazo de cambio de velocidad, realizándose la soldadura con el elemento de cambio correspondiente en la lengüeta. No se hacen indicaciones más concretas acerca del modo de soldadura.

En este estado de la técnica conocido se considera un inconveniente que no está garantizada la resistencia a la fatiga en caso de cargas importantes en una caja de cambios con muchos procesos de cambio de velocidad, porque se usa una chapa fina para el brazo de cambio de velocidad. También la unión por soldadura entre el brazo de cambio de velocidad y el elemento de cambio correspondiente, como el eje de mando de la horquilla o la horquilla de cambio representa un potencial punto débil del elemento de construcción.

Por el documento DE 199 43 752 C1 se conoce un punto de ensamblaje para elementos de construcción soldados por láser, presentando los elementos de construcción paredes finas y siendo sensibles a la deformación bajo la acción de calor y estando provistos los mismos de un recubrimiento, en particular una galvanización. Este punto de ensamblaje conocido presenta canales de desgasificación que se extienden transversalmente a la costura solapada para los vapores de recubrimiento que se generan durante el proceso de soldadura, discurriendo los canales de desgasificación hasta el borde de la zona solapada opuesta de los elementos de construcción. Los canales de desgasificación están abiertos a los dos lados hacia el exterior, estando interrumpida la costura solapada generada por el rayo láser en los distintos canales de desgasificación formando, por lo tanto, una secuencia de tramos parciales discretos de la costura soldada.

El inconveniente es que el esfuerzo para la fabricación del punto de ensamblaje es relativamente elevado, puesto que deben moldearse ya previamente canales de desgasificación en al menos uno de los elementos de construcción que han de unirse mediante soldadura. Además, la costura soldada está dividida en una secuencia de tramos parciales discretos de costura soldada, lo cual, por un lado, vuelve más complejo el proceso de soldadura y, por otro lado, conduce a una capacidad de carga menor del conjunto del punto de ensamblaje, lo cual sólo puede compensarse mediante un aumento del número de costuras soldadas. Puesto que para los elementos de cambio de velocidad se usan piezas metálicas no recubiertas y puesto que se exige una resistencia especialmente elevada y fiable del punto de ensamblaje en el caso de los elementos de cambio de velocidad entre la parte de carril y la parte de horquilla, este procedimiento de soldadura conocido no es adecuado para la fabricación de elementos de cambio de velocidad.

Por el documento DE 43 41 255 C2 se conoce un procedimiento para la soldadura por láser de elementos de construcción. En este procedimiento, uno de los dos elementos de construcción que han de unirse mediante soldadura presenta en la zona de su posterior costura soldada común un saliente de material que se funde formando la costura soldada y se usa como llenado de la costura soldada. Durante este proceso, se funde con el rayo láser que está soldando el material base del saliente de material en el exterior de la ranura de ensamblaje. El material fundido llega gracias al efecto capilar a la ranura de ensamblaje, donde sirve como material de aporte para el llenado de la costura soldada. Además, en el procedimiento se refleja parcialmente el rayo láser que está soldando y el rayo láser parcialmente reflejado se desvía a la ranura de ensamblaje. En el exterior de la ranura de ensamblaje, el eje del rayo láser se dirige hacia la superficie del saliente de material. El eje del rayo láser encierra aquí con la superficie del saliente de material un ángulo menor de 30º, en particular entre 8º y 12º. El material base fundido de esta superficie saliente se transporta mediante un gas de trabajo a la ranura de ensamblaje.

Como se puede ver, este procedimiento conocido es muy complicado y requiere cumplir condiciones supletorias exactas, como en particular el ajuste de una distancia reducida, determinada entre los dos elementos de construcción que han de unirse mediante soldadura, para garantizar el efecto capilar en la ranura de ensamblaje. Además, el rayo láser, acompañado de un chorro de gas, debe moverse con una orientación muy exacta respecto a los elementos de construcción que han de unirse por soldadura, lo cual requiere un dispositivo complejo para el proceso de soldadura. Por lo tanto, es caro un uso de este procedimiento de soldadura por láser conocido y, por consiguiente, no es adecuado para una fabricación en masa económica de elementos de cambio de velocidad.

Por lo tanto, la presente invención tiene el objetivo de crear un procedimiento del tipo indicado al principio que evite los inconvenientes anteriormente indicados y con el que pueda fabricarse un elemento de cambio de velocidad de metal con poco esfuerzo de fabricación y, por lo tanto, costes de fabricación reducidos, debiendo poderse fabricar el elemento de cambio de velocidad sin enderezado posterior y sin tratamiento ulterior de la superficie, además de poderse excluir un daño de uniones pegadas dado el caso ya existentes.

Este objetivo se consigue según la invención con un procedimiento según la reivindicación 1.

Mediante la fabricación de la parte de carril y de la parte de horquilla como piezas de corte de precisión de chapa de acero gruesa, estas partes tienen una elevada precisión dimensional sin que sea necesario un tratamiento ulterior. La costura solapada prevista según la invención, que se realiza mediante soldadura por láser hace, por un lado, que haya una unión muy fiable y segura a largo plazo entre las piezas y, por otro lado, que haya una menor carga térmica del elemento de cambio de velocidad. Por consiguiente, se evita una deformación por calor indeseada, que conduce a desviaciones de las medidas y de la forma. Las salpicaduras de soldadura o los cráteres de soldadura ya no pueden producirse en este procedimiento de soldadura según la invención, de modo que el elemento de cambio de velocidad mantiene una superficie limpia. La reducida carga térmica en la soldadura por láser hace, además, que las uniones pegadas dado el caso existentes, aplicadas previamente, no sufran daños por la influencia térmica. Por lo tanto, la fabricación del elemento de cambio de velocidad es ventajosamente sencilla y económica, creándose al mismo tiempo un elemento de cambio de velocidad especialmente resistente y con una elevada capacidad de carga. Como se ha comprobado mediante ensayos de carga, un elemento de cambio de velocidad fabricado de acuerdo con el procedimiento según la invención no ha sufrido daños en la zona de su unión soldada después de cientos de miles de juegos de movimiento, como se producen en los procesos de cambio en una caja de cambios, por ejemplo de un automóvil a lo largo de la vida útil del mismo. Por lo tanto, se consigue una fiabilidad especialmente elevada, que hasta ahora no se ha podido conseguir de ninguna manera o sólo con elementos de cambio de velocidad cuya fabricación era fundamentalmente más compleja y más costosa. Por lo tanto, un elemento de cambio de velocidad fabricado mediante el procedimiento según la invención es especialmente adecuado para el uso en una caja de cambios directa, que trabaja con dos embragues y sin etapa de convertidor.

En otra configuración del procedimiento según la invención está previsto que la parte de carril y la parte de horquilla estén unidas entre sí mediante una sola costura solapada, generándose la costura solapada con una extensión ininterrumpida, que forma una línea curvada o acodada una o varias veces. Esta realización de la costura solapada hace que se consiga una unión especialmente resistente y duradera de las piezas unidas mediante soldadura, presentando la unión por soldadura una capacidad elevada de carga en distintas direcciones.

Una variante concreta propone que la costura solapada se realice con una extensión que forme una línea abierta con un punto inicial y un punto final dispuesto a distancia de éste. Con esta forma de la costura solapada se evitan espacios huecos cerrados, que podrían formar una fuente para procesos de corrosión.

La costura solapada se realiza preferiblemente con una extensión fundamentalmente en U o V o W. Todas las formas de costura indicadas ofrecen la ventaja que la costura presenta una capacidad de carga uniformemente elevada o casi uniformemente elevada en diferentes direcciones y que no existe una dirección preferencial marcada en cuanto a la capacidad de carga.

Como alternativa se propone que la costura solapada se realice con una extensión que forme una línea cerrada con un punto inicial y un punto final coincidentes. Una costura solapada de este tipo ofrece gracias a su línea cerrada una unión por soldadura especialmente estable, que no presenta zonas iniciales ni finales que podrían formar posiblemente un punto de ataque para un daño por fatiga de la costura soldada en el uso del elemento de cambio de velocidad.

En otra configuración está previsto preferiblemente que la costura solapada se realice con una extensión circular o ovalada o elíptica o poligonal redondeada. También con estas extensiones indicadas de la costura soldada queda garantizada una capacidad de carga uniformemente elevada o casi uniformemente elevada en diferentes direcciones de la costura soldada.

Según la invención, la parte de carril se fabrica en una pieza con una lengüeta, que presenta una superficie que forma la zona de unión del lado de la parte de carril y la parte de horquilla se fabrica con una parte posterior que une dos brazos de horquilla en una pieza, que presenta una superficie que forma la zona de unión del lado de la parte de horquilla. En esta configuración, las zonas de unión necesarias para la aplicación de la costura soldada en la parte de carril y la parte de horquilla se integran ventajosamente en éstas. Al mismo tiempo se necesita sólo una unión por soldadura por elemento de cambio de velocidad, lo cual acorta el tiempo de fabricación.

En otra configuración está previsto que en una costura solapada con una extensión en forma de una línea abierta, la costura solapada se realiza de tal forma que los extremos libres de la costura solapada están orientados en la dirección hacia un extremo de la lengüeta libre, orientado en la dirección opuesta a la parte de carril restante. Con esta disposición y configuración de la costura solapada se consigue una posición y forma de la costura solapada que corresponden óptimamente a las cargas mecánicas que se producen, de modo que se eviten zonas superfluas de la costura soldada que aumentarían el esfuerzo de fabricación sin contribuir a una notable mejora de la estabilidad de la unión.

La costura solapada se realiza preferiblemente mediante soldadura de penetración de la parte de carril. Esta realización del procedimiento tiene la ventaja que el acceso a la zona de soldadura no queda obstaculizado por los brazos de horquilla de la parte de horquilla.

Una estabilidad especialmente buena y una resistencia a la fatiga de la unión por soldadura anteriormente descrita se favorece mediante un emparejamiento de materiales adecuado de la parte de carril y la parte de horquilla. En este sentido está previsto preferiblemente para el procedimiento según la invención que la parte de carril se fabrique de una chapa de acero al boro y la parte de horquilla de una chapa de acero de acero de estructura de grano
fino.

En una variante concreta, el procedimiento propone usar preferiblemente como acero al boro un acero con la denominación 27MnCrB5-2 y como acero de estructura de grano fino un acero con la denominación S500MC. Estos materiales cumplen especialmente bien los requisitos.

Como ya se ha mencionado anteriormente, en el procedimiento según la invención, la parte de carril y la parte de horquilla se cortan de chapa de acero gruesa como piezas de corte de precisión. Para que el elemento de cambio de velocidad fabricado de estas piezas pueda absorber las cargas mecánicas que se producen sin sufrir daños, también durante un tiempo de uso suficientemente largo, la parte de carril y la parte de horquilla se hacen preferiblemente con un grosor entre 4 y 8 mm, preferiblemente entre 5 y 7 mm. Gracias a ello, sorprendentemente es posible para el experto generar con el procedimiento según la invención incluso en el caso de chapas de un grosor tan elevado la unión deseada entre éstas mediante soldadura por láser en forma de una costura solapada que atraviesa el plano de ensamblaje de las piezas.

Una estabilidad especialmente buena y una resistencia a la fatiga de la unión por soldadura se consigue si, como está previsto preferiblemente según la invención, la costura solapada se genera con una anchura medida en la superficie libre de la parte de carril penetrada por soldadura que asciende a entre aproximadamente el 50 y el 100% del grosor de la parte de carril.

Otra medida para conseguir una calidad especialmente buena de la unión por soldadura consiste según la invención en generar la costura solapada preferiblemente con una profundidad de quema en la parte de horquilla no penetrada por soldadura que corresponde a entre aproximadamente el 20 y el 50% del grosor de la parte de horqui-
lla.

A continuación, se explicará el procedimiento según la invención con ayuda de un dibujo. Las figuras del dibujo muestran:

la figura 1, una vista en perspectiva de un elemento de cambio de velocidad formado por una parte de carril y una parte de horquilla unida por soldadura a ésta mediante una costura solapada;

la figura 2, una vista en planta desde arriba del elemento de cambio de velocidad de la figura 1;

la figura 3, una vista frontal del elemento de cambio de velocidad de la figura 1;

la figura 4, un alzado lateral del elemento de cambio de velocidad de la figura 1,

las figuras 5 a 10, una vista en planta desde arriba de distintas formas de la costura solapada y

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la figura 11, una vista a escala ampliada de un corte a través de las partes unidas entre sí en la zona de la costura solapada.

Según la figura 1, el elemento de cambio de velocidad 1 allí representado está formado por una parte de carril 2 y una parte de horquilla 3. La parte de carril 2 y la parte de horquilla 3 están unidas entre sí mediante una costura solapada 4 que se ha generado mediante soldadura por láser.

La parte de carril 2 tiene una forma básica alargada con dos extremos libres 21, 22 y sirve para el guiado del elemento de cambio de velocidad 1 en una caja de cambios no representada. A lo largo de un dispositivo guía previsto en la caja de cambios, el elemento de cambio de velocidad 1 es desplazable de un lado a otro en la dirección de la flecha de movimiento 20. Según el desplazamiento, mediante la parte de horquilla se cambian partes de la caja de cambios que transmiten un par.

De la zona central de la parte de carril 2, del lado inferior de éste, sale según la figura 1 una lengüeta 23 doblada aproximadamente en ángulo recto hacia la izquierda, que forma una zona de unión 24 plana.

En la zona derecha por encima de la lengüeta 23, la parte de carril 2 presenta una perforación 25, que sirve para la unión a otra parte, aquí no representada del elemento de cambio de velocidad. Esta parte puede ser, por ejemplo, un brazo, que porta en su extremo libre un imán para una detección electrónica de la posición del elemento de cambio de velocidad 1.

La parte de horquilla 3 está realizada fundamentalmente en forma de U y tiene dos brazos de horquilla 31, 32, que están unidos en una pieza entre sí mediante una parte posterior 33. La parte posterior 33 forma en el lado superior una zona de superficie plana, que forma aquí una zona de unión 34 como parte antagónica de la zona de unión 24 de la parte de carril 2.

En sus zonas de unión 24, 34, la parte de carril 2 y la parte de horquilla 3 están en contacto una con otra. Al fabricar el elemento de cambio de velocidad 1, las partes prefabricadas, es decir, la parte de carril 2 y la parte de horquilla 3 se fijan una respecto a la otra en la posición mostrada en la figura 1. En este estado fijado se genera a continuación la costura solapada 4 mediante soldadura por láser, que pasa por la parte de carril y que llega hasta la parte de horquilla 3 pasando por el plano de ensamblaje 40 entre la parte de carril 2 y la parte de horquilla 3.

Como muestra la figura 1, la costura solapada 4 presenta en el ejemplo representado la forma de una U, cuyos extremos libres 41, 42 forman un punto inicial y un punto final de la costura solapada 4. Las ramas de la U de la costura solapada 4 están orientadas en una dirección no orientada hacia la parte de carril 2. La costura solapada 4 une la parte de carril 2 y la parte de horquilla 3 de tal forma entre sí que la unión resista todas las cargas que se produzcan en el uso del elemento de cambio de velocidad 1 a largo plazo, sin sufrir daños.

Finalmente, la figura 1 muestra en la parte de horquilla 3 una escotadura 35 en la zona de transición del brazo de horquilla 31 a la parte posterior 33, que sirve para ahorrar peso.

Tanto la parte de carril 2 como la parte de horquilla 3 se fabrican en primer lugar como piezas separadas en forma de piezas de corte de precisión de chapa gruesa y se conforman mediante flexión o compresión hasta que tengan la forma mostrada en la figura 1. Gracias a la fabricación de las piezas 2, 3 como piezas de corte de precisión, ya no es necesario un tratamiento ulterior de los cantos o de la superficie.

La unión entre la parte de carril 2 y la parte de horquilla 3 mediante la costura solapada 4 generada en el procedimiento de soldadura de penetración con rayo láser carga las piezas 2, 3 térmicamente tan poco que no se produce ninguna deformación por calor de las piezas 2, 3 y, por lo tanto, del elemento de cambio de velocidad 1. De esta forma se evita un enderezado mecánico costoso después de la soldadura. También se evitan mediante la soldadura por láser los molestos cráteres de soldadura o las perlas de soldadura en la superficie del elemento de cambio de velocidad 1, que sino deberían eliminarse mediante un tratamiento ulterior.

La figura 2 muestra ahora una vista en planta desde arriba del elemento de cambio de velocidad 1 de la figura 1. A la derecha en la figura 2 puede verse la parte de carril 2 con sus extremos libres 21, 22 y la perforación 25. Partiendo de la parte de carril 2 hacia la izquierda, se extiende una lengüeta 23 unida en una pieza a ésta. En la zona de la lengüeta 23 se encuentra la zona de unión 24 en la que se extiende la costura solapada 4.

Por debajo de la lengüeta 23 está dispuesta la parte de horquilla 3 con sus dos brazos de horquilla 31, 32 y la parte posterior 33 que los une en una pieza. En la parte posterior 33 está dispuesta como parte antagónica a la zona de unión 24 de la parte de carril 2 la zona de unión 34 de la parte de horquilla 3. La costura solapada 4 atraviesa la zona de unión 24 de la parte de carril 2 y se extiende hasta la zona de unión 34 de la parte de horquilla 3, por lo que se unen entre sí la parte de carril 2 y la parte de horquilla 3. También en la figura 2 puede verse la forma en U de la extensión de la costura solapada 4 con los extremos libres 41, 42.

A la izquierda en la figura 2 puede verse finalmente la escotadura 35 en la zona de transición del brazo de horquilla 31 a la parte posterior 33.

La figura 3 muestra una vista frontal del elemento de cambio de velocidad 1 de la figura 1. Arriba en la figura 1 está dispuesta la parte de carril 2, estando orientado el extremo libre 21 de ésta hacia el observador. La parte inferior izquierda de la parte de carril 2 forma la lengüeta 23 de ésta con la zona de unión 24.

En la parte inferior de la figura 3 está dispuesta la parte de horquilla 3 con sus brazos de horquilla 31, 32 y la parte posterior 33 que los une. En la parte posterior 33 está realizada la zona de unión 34. En sus zonas de unión 24, 34, las partes de carril 2 y la parte de horquilla 3 están en contacto entre sí en el plano de ensamblaje 40 y están unidas una a otra mediante la costura solapada aquí no visible.

La figura 4 muestra el elemento de cambio de velocidad 1 de la figura 1 en un alzado lateral. Arriba en la figura 4 se puede ver la parte de carril 2 con sus extremos libres 21, 22 y su perforación 25. La lengüeta 23 unida en una pieza a la parte de carril 2 con la zona de unión 24 está orientada aquí hacia el observador.

En la parte inferior de la figura 4 está dispuesta la parte de horquilla 3. El brazo de horquilla 31 que en la figura 4 está representado como brazo delantero cubre en gran parte el segundo brazo de horquilla 32 dispuesto en el fondo. La parte superior de la parte de horquilla 3 forma en la figura 4 la parte posterior 33, que presenta la zona de unión 34 para la unión a la parte de carril 2. Finalmente, también en la figura 4 puede verse la escotadura 35.

Las figuras 5 a 10 muestran distintas realizaciones ventajosas de la costura solapada 4 con ayuda de vistas en planta desde arriba representadas como detalle, respectivamente, de las zonas de unión 24, 34 de la parte de carril 2 y la parte de horquilla 3. En las figuras 5 a 10, la lengüeta 23 de la parte de carril 2 está dispuesta en el lado superior orientado hacia el observador, respectivamente. Por debajo está dispuesta, respectivamente, la parte posterior 33 con la zona de unión 34 de la parte de horquilla 3.

En el ejemplo según la figura 5, la costura solapada 4 se extiende en forma de una U, estando realizadas las curvas de la U aquí con un radio algo menor en comparación con el ejemplo de realización de las figuras 1 a 4. Los extremos libres 41, 42 de la costura solapada 4 están orientados en la dirección del extremo libre de la lengüeta 23, es decir, no están orientados hacia la parte de carril 2 restante aquí no representada.

En el ejemplo según la figura 6, la costura solapada 4 se extiende a lo largo de una elipse, es decir, tiene una forma cerrada. El eje más largo del elipse se extiende aquí en la dirección longitudinal de la lengüeta 23, es decir, en una dirección que se extiende aproximadamente en la dirección perpendicular respecto a la dirección longitudinal de la parte de carril 2 restante.

En el ejemplo según la figura 7, la costura solapada 4 se extiende a lo largo de un círculo, es decir, sin ninguna dirección preferencial.

En el ejemplo según la figura 8, la costura solapada 4 presenta una extensión rectangular con esquinas redondeadas, extendiéndose también aquí los lados más largos del rectángulo en la dirección longitudinal de la lengüeta 23, es decir, según el dibujo desde arriba hacia abajo.

En la figura 9 se muestra un ejemplo de la costura solapada 4, cuya extensión presenta aproximadamente la forma de una W. Los lados laterales de la W se extienden en la dirección longitudinal de la lengüeta 23, estando orientados los extremos libres 41, 42 de la costura solapada 4 en la dirección hacia el extremo libre de la lengüeta 23.

En el ejemplo según la figura 10, la costura solapada 4 tiene una extensión ovalada, cuyo eje más largo discurre también en la dirección longitudinal de la lengüeta 23.

La figura 11 muestra finalmente un corte a lo largo de la línea XI-XI en la figura 5 a través de las zonas de unión 24, 34 con la costura solapada 4 que une estas zonas.

Como muestra la figura 11, en la parte superior está dispuesta la zona de unión 24, que está dispuesta en la zona de la lengüeta 23 de la parte de carril 2 por lo demás no representada. En la parte inferior está dispuesta la parte posterior 33 con la zona de unión 34 de la parte de horquilla 3 tampoco representada por lo demás. La superficie en la que tienen contacto las zonas de unión 24, 34 forma el plano de ensamblaje 40.

La costura solapada 4 se genera mediante soldadura por láser, incidiendo el rayo láser desde arriba en el lado superior de la zona de unión 24 dispuesta arriba. Mediante el rayo láser se funde el material en la zona de unión 24 a lo largo de todo su grosor D_{2}. Durante este proceso, la zona de fusión se prolonga hasta una profundidad de quema t también a la parte superior de la zona de unión 34 de la parte posterior 33. En el ejemplo representado, la profundidad t asciende aproximadamente a un 35% del grosor total D_{3} de la zona de unión 34 en la parte posterior 33.

En el lado superior de la zona de unión 24 de la lengüeta 23, la costura solapada 4 tiene una anchura B máxima. Esta anchura se reduce hasta el lado superior de la zona de unión 34 de la parte posterior 33, es decir, hasta el plano de ensamblaje 40 a una anchura b, que corresponde aproximadamente a un 50% de la anchura B máxima del lado superior de la costura solapada 4. Para el proceso de soldadura, la anchura B se elige de tal forma que resulte en cualquier caso una anchura b suficientemente grande y, por lo tanto, una unión por soldadura suficientemente duradera y resistente en el plano de ensamblaje 40.

La profundidad total de la costura solapada 4 tiene la medida T. La medida de esta profundidad T está compuesta por el grosor D_{2} de la lengüeta 23 más la profundidad de quema t en la parte posterior 33. En la aplicación práctica, los grosores D_{2} y D_{3} están situados entre aproximadamente 4 y 8 mm, respectivamente.

El material para la parte de carril 2 y para la parte de horquilla 3 es, respectivamente, una chapa de acero especial que, por un lado, es adecuado fabricar las partes como piezas de corte de precisión de chapa gruesa y que permite, por otro lado, una unión por soldadura de alta calidad mediante soldadura de penetración con rayo láser de la forma anteriormente descrita.

Claims (13)

1. Procedimiento para la fabricación de un elemento de cambio de velocidad (1) de metal, en particular para una caja de cambios directa de un automóvil, comprendiendo el elemento de cambio de velocidad (1) al menos una parte de carril (2) y una parte de horquilla (3), que se fabrican individualmente y se unen a continuación mediante soldadura, guiando la parte de carril (2) en un estado del elemento de cambio de velocidad (1) montado en una caja de cambios el elemento de cambio de velocidad (1) de forma desplazable en la dirección longitudinal de la parte de carril y solicitándose por fuerzas de cambio de velocidad para generar movimientos de cambio de velocidad y transmitiendo la parte de horquilla (3) los movimientos de cambio de velocidad a elementos transmisores de par de la caja de cambios, estando cortadas la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) como piezas de corte de precisión de chapa de acero gruesa y conformándose a continuación mediante flexión y/o compresión y uniéndose entre sí mediante soldadura por láser, caracterizado porque

-

la parte de carril (2) se fabrica en una sola pieza con una lengüeta, realizándose la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) con una zona de unión (24, 34) plana solapadas, respectivamente, presentando la lengüeta (23) una superficie que forma la zona de unión (24) del lado de la parte de carril y fabricándose la parte de horquilla (3) con una parte posterior (33) que une en una pieza dos brazos de horquilla (31, 32), presentando esta parte posterior una superficie que forma la zona de unión (34) de la parte de horquilla

-

la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) se posicionan y se fijan en una posición teórica una respecto a la otra con zonas de unión (24, 34) solapadas y colocadas una encima de la otra en un plano de ensamblaje (40) y

-

la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) se unen entre sí en sus zonas de unión (24, 34) solapadas mediante al menos una costura solapada (4) generada mediante soldadura por láser, que atraviesa el plano de ensamblaje (4).

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) se unen una a otra mediante una sola costura solapada (4), generándose la costura solapada (4) con una extensión ininterrumpida, que forma una línea curvada o acodada una o varias veces.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la costura solapada (4) se genera con una extensión que forma una línea abierta con un punto inicial (41) y un punto final (42) a distancia de éste.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, caracterizado porque la costura solapada (4) se genera con una extensión fundamentalmente en U o en V o en W.

5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque en una costura solapada (4) con una extensión en forma de una línea abierta la costura solapada (4) se realiza de tal forma que los extremos libres (41, 42) de la costura solapada (4) estén orientados en la dirección de un extremo de la lengüeta (23) libre, orientado en la dirección opuesta a la parte de carril (2) restante.

6. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque la costura solapada (4) se genera con una extensión que forma una línea cerrada con un punto inicial y un punto final coincidentes.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la costura solapada (4) se genera con una extensión circular u ovalada o elíptica o poligonal redondeada.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la costura solapada (4) se genera mediante soldadura de penetración de la parte de carril (2).

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque la parte de carril (2) se fabrica de una chapa de acero de acero al boro y la parte de horquilla (3) de una chapa de acero de acero de estructura de grano fino.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque como acero al boro se usa un acero con la denominación 27MnCrB5-2 y como acero de estructura de grano fino un acero con la denominación S500MC.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte de carril (2) y la parte de horquilla (3) se fabrican con un grosor entre 4 y 8 mm, preferiblemente entre 5 y 7 mm.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque la costura solapada (4) se genera con una anchura (B) medida en la superficie libre de la parte de carril (2) penetrada por soldadura que asciende a entre aproximadamente el 50 y el 100% del grosor (D) de la parte de carril (2).

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la costura solapada (4) se genera con una profundidad de quema (t) en la parte de horquilla (3) no penetrada por soldadura que corresponde a entre aproximadamente el 20 y el 50% del grosor (D) de la parte de horquilla (3).