BR102016001103B1

BR102016001103B1 - método para fabricar um anel sincronizador para transmissões manuais sincronizadas, e, anel sincronizador para transmissões manuais sincronizadas

Info

Publication number: BR102016001103B1
Application number: BR102016001103-5A
Authority: BR
Inventors: Werner FUERGUTH
Original assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding Gmbh
Priority date: 2015-01-21
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2021-07-06
Also published as: BR102016001103A2; US20170146074A1; CN105805181A; KR20160090265A; JP2016153691A; CN105805181B; RU2016101670A3; RU2695148C2; US9909627B2; FR3031779B1; DE102015100869B4; JP6781547B2; RU2016101670A; DE102015100869A1; FR3031779A1

Abstract

MÉTODO PARA FABRICAR UM ANEL SINCRONIZADOR PARA TRANSMISSÕES MANUAIS SINCRONIZADAS, E, ANEL SINCRONIZADOR PARA TRANSMISSÕES MANUAIS SINCRONIZADAS Um anel sincronizador (10) para transmissões manuais sincronizadas em particular é fabricado pela formação de um material plano de metal, em que uma superfície cônica de atrito (20) é produzida, na qual as ranhuras axiais (24) são incorporadas por usinagem sem lascas, em que uma ferramenta é axialmente alternada com relação à superfície de atrito (20) pela produção da superfície de atrito final (20). Pelo menos a superfície de atrito (20) é triturada por vibração e subsequentemente enrijecida.

Description

[001] Essa invenção se refere a um método para fabricar um anel sincronizador para transmissões manuais sincronizadas e um anel sincronizador para transmissões manuais sincronizadas, que inclui pelo menos uma superfície cônica de atrito com ranhuras que se estendem axialmente incorporadas por formações sem cavaco e que é endurecida pelo menos na região da superfície de atrito.

[002] Em particular, essa invenção se refere a um anel bloqueador ou anel sincronizador de bloqueio para uma transmissão manual, cujos dentes de bloqueio previnem temporariamente um comprometimento da luva seletora com os dentes alternados.

[003] Os anéis sincronizadores são utilizados como anéis sincronizadores externos, anéis sincronizadores internos e anéis intermediários, em que, além disso, uma distinção também é feita entre sistemas cônicos simples, duplos e triplos. Os ditos sistemas de cones múltiplos são frequentemente utilizados para sincronizar as engrenagens baixas, já que aqui as diferenças de velocidade durante a sincronização são maiores do que nas engrenagens altas e é necessária uma força de fricção maior ao acelerar e frear as engrenagens. Em uma sincronização externa, o anel sincronizador tem uma concha externa cônica e superfície de atrito, e em uma sincronização interna, ele tem uma superfície de atrito e concha interna.

[004] Os anéis sincronizadores são fabricados, por exemplo, formando uma folha de metal por sinterização ou forjamento. A superfície cônica de atrito produzida é usinada em um próximo passo de trabalho, em particular coberto por um revestimento de fricção orgânico ou contendo carbono. Também é possível aplicar um revestimento metálico por meio de métodos térmicos ou galvânicos.

[005] Um anel sincronizador genérico é conhecido desde a WO 2010/130442 A2. Neste anel sincronizador, que é fabricado pela formação de um material plano de metal, a superfície cônica de atrito é fornecida com ranhuras que são produzidas pela alternância axial de uma ferramenta relativa à superfície de atrito.

[006] É objeto desta invenção melhorar o método de fabricação conhecido do anel sincronizador fabricado nela.

[007] Para essa finalidade, o método, de acordo com a invenção fornece os seguintes passos, que são preferencialmente executados na ordem indicada:a) Produção de uma superfície cônica de atrito, em particular pela formação de um material plano de metal;b) Incorporar as ranhuras axiais na superfície de atrito por usinagem sem cavaco, de modo que uma ferramenta seja alternada axialmente em relação à superfície de atrito produzindo a superfície de atrito final;c) Acabamento vibratório pelo menos na superfície de atrito; ed) Endurecimento subsequente pelo menos da superfície de atrito, em particular por nitretação.

[008] Como as ranhuras, como visto na direção axial, estendem-se retas e não obliquamente na direção axial, isto é, não têm nenhum componente se estendendo na direção circunferencial, elas são muito fáceis de produzir, notadamente por simplesmente alternar axialmente uma ferramenta em relação à superfície cônica de atrito, que neste momento não tem ainda nenhuma ranhura axial. A incorporação sem cavaco das ranhuras é preferencialmente efetuada diretamente durante ou imediatamente após a produção da superfície cônica de atrito, em particular pela formação de um material plano. Isso resulta em um método de fabricação particularmente econômico para o anel sincronizador. O acabamento vibratório da superfície de atrito, que é efetuado após a incorporação das ranhuras axiais, e o subsequente endurecimento da superfície de atrito têm uma influência positiva no desempenho do anel sincronizador. Em particular, uma capacidade de sobrecarga aumentada e a capacidade de uma velocidade deslizante aumentada são assim conseguidas. O que é particularmente vantajoso aqui é a ausência de rebarbas obtidas por acabamento vibratório e a produção de uma superfície plana e homogênea em contato friccional, o que reduz a tendência de gripagem, em particular sob sobrecarga. O acabamento vibratório é um tipo de processo de fabricação de acabamento em massa usado para rebarbas, raio, descalcificação, polimento, limpeza e clareamento de um grande número de peças de trabalho. Nesta operação tipo lote, especialmente pelotas especialmente moldadas de mídia e as peças de trabalho são colocadas, por exemplo, no tubo de um tambor vibratório. O tubo do tambor vibratório e todo o seu conteúdo começam então a vibrar. A ação vibratória faz com que a mídia friccione contra as peças de trabalho, triturando-as, o que leva ao resultado desejado. Dependendo da aplicação, este pode ser um processo seco ou molhado. O acabamento vibratório está descrito em DIN 8589.

[009] Ao contrário do tombamento, esse processo pode dar acabamento em recursos internos, como buracos. Ele também é mais rápido e silencioso. O processo é realizado em um tubo aberto, de modo que o operador pode observar facilmente se o acabamento desejado foi obtido.

[010] Ainda que para atingir as ditas vantagens seja suficiente tratar a superfície de atrito com o acabamento vibratório e endurecimento, todo o anel sincronizador é preferencialmente tratado de maneira correspondente por razões procedurais.

[011] O material plano em particular é um material não revestido, de modo que a superfície de atrito permaneça igualmente não revestida. Além disso, entretanto, também seria possível usar material plano na forma de um revestido, em particular uma folha revestida laminada, na qual não seria necessário aplicar um revestimento de atrito separado após a produção do cone. No caso de uma folha revestida, recomenda-se, por exemplo, fornecer latão como uma superfície fina.

[012] Assim que o anel sincronizador ou pelo menos sua superfície de atrito é finalmente endurecida, folhas passíveis de nitretação são utilizadas preferencialmente como materiais. Um exemplo para o material plano são folhas de C30 a C35, assim como 16MnCr5.

[013] Para evitar quaisquer etapas de método adicional, como polimento de rolos ou similar, todas as ranhuras se estendem preferencialmente axialmente, como visto na direção axial, isto é, sem se estender na direção circunferencial.

[014] Uma realização preferida provê que a superfície de atrito seja produzida por estampagem profunda e as ranhuras sejam incorporadas na superfície de atrito usando uma ferramenta de estampagem profunda perfilada correspondente para estampagem profunda. Isso é fácil de realizar, em particular ao produzir um cone interno, já que aqui uma punção de estampagem profunda correspondente pode ser utilizada.

[015] De acordo com um aspecto particularmente vantajoso, cada ranhura inclui duas paredes laterais que se estendem obliquamente a cada uma, como visto na seção radial. Isso significa que as paredes laterais incluem um ângulo agudo uma com a outra. Tal ranhura com paredes laterais se estendendo obliquamente a cada uma é particularmente fácil de fabricar.

[016] As ranhuras não precisam necessariamente estar uniformemente distribuídas ao redor da circunferência, e pode ser muito vantajoso distribuir estas de maneira não uniforme na circunferência.

[017] Durante o acabamento vibratório, as bordas das ranhuras são preferencialmente arredondadas, onde os efeitos tribológicos positivos são causados.

[018] Após o acabamento vibratório, como os experimentos mostraram, as bordas devem ter preferencialmente um raio de borda na faixa de 0,01 mm a 0,2 mm, em particular na faixa de 0,02 mm a 0,1 mm como visto na seção radial.

[019] De acordo com um desenvolvimento vantajoso da invenção, uma depressão axial oblonga é incorporada na superfície de atrito entre cada uma das duas ranhuras, cuja depressão é menor do que a profundidade das ranhuras. Essas depressões axiais servem como microrreservatórios para óleo de transmissão e têm uma influência positiva nas propriedades tribológicas do anel sincronizador. Novamente, isso também leva a uma redução da tendência de gripagem e provê uma maior velocidade de deslizamento.

[020] Preferencialmente, essas depressões se estendem paralelas às ranhuras adjacentes ao longo de todo o comprimento axial do anel sincronizador.

[021] Mesmo que esse desenvolvimento ofereça vantagens em particular, em combinação com o método de acordo com a invenção, ele pode muito bem ser considerado como uma invenção independente. Seria concebível, por exemplo, fornecer as ditas depressões axiais em um anel sincronizador no qual a superfície de atrito não seja trituração por vibração. Essa ideia separada pode, claro, ser otimizada posteriormente por recursos das sub-reivindicações.

[022] A profundidade das depressões preferencialmente é de no máximo 20% da profundidade das ranhuras adjacentes, de modo que as depressões não podem ser consideradas como ranhuras separadas.

[023] Opcionalmente, as depressões podem estar presentes entre todas as ranhuras adjacentes.

[024] De acordo com uma realização preferida, as depressões têm um corte transversal substancialmente trapezoidal como visto na seção radial. “Trapezoidal”, certamente, também se refere a um corte transversal com bordas arredondadas por acabamento vibratório.

[025] Um método de fabricação particularmente econômico é obtido quando as depressões são produzidas diretamente ao incorporar as ranhuras na superfície de atrito, em particular pela depressão da parte da parede se formando na superfície de atrito. Ao incorporar as ranhuras, os lançamentos de material são obtidos, ao passo que uma depressão oblonga é formada entre as duas ranhuras. Para essa finalidade, em particular a ferramenta de ranhura não precisa prover um perfil especial.

[026] Dentro da faixa de tolerâncias de fabricação, as ranhuras preferencialmente têm a mesma profundidade, o que opcionalmente também podem ser as mesmas ao longo de todo o comprimento axial.

[027] O objeto mencionado acima é igualmente solucionado por um anel sincronizador como mencionado acima, no qual as bordas das ranhuras são arredondas por acabamento vibratório, ao passo que o acabamento vibratório é realizado antes do endurecimento da superfície de atrito. O anel sincronizador, de acordo com a invenção, tem um desempenho particularmente alto, uma capacidade de sobrecarga aumentada e a capacidade de uma velocidade de deslizamento aumentada. Ao arredondar essas bordas, são causados efeitos tribológicos positivos. Como o anel sincronizador, de acordo com a invenção, é grandemente livre de rebarbas e tem uma superfície plana e homogênea em contato de atrito, a tendência de gripagem sob sobrecarga é reduzida. Além disso, o anel sincronizador, de acordo com a invenção, é caracterizado por uma fabricação simples e barata. Por meio de uma análise microscópica, pode-se determinar se um anel foi triturado antes ou depois do endurecimento.

[028] De acordo com um desenvolvimento do anel sincronizador, de acordo com a invenção, a superfície de atrito inclui uma depressão axial oblonga entre duas ranhuras adjacentes cada, cuja profundidade é menor do que a profundidade das ranhuras, em particular quantifica no máximo 20% da profundidade das ranhuras. Essa depressão axial serve como um microrreservatório para o óleo de transmissão e igualmente melhora as propriedades tribológicas do anel sincronizador, enquanto este desenvolvimento, como já mencionado, também pode ser considerado como uma invenção independente.

[029] Conforme já explicado acima, o anel sincronizador de acordo com a invenção em particular é um anel bloqueador com dentes de bloqueio que projetam radialmente. Esses dentes de bloqueio são uma parte integral do anel sincronizador e são produzidos pela formação. Os dentes de bloqueio podem ser produzidos já antes da formação, por exemplo, perfurando o material plano, de modo que subsequentemente mais nenhum pós-tratamento de usinagem seja necessário na região do dente bloqueador. O anel bloqueador de sincronização de acordo com a invenção, portanto, consiste de apenas uma parte.

[030] Além disso, todos os desenvolvimentos e vantagens mencionados com respeito ao método de acordo com a invenção também se aplicam para o anel sincronizador de acordo com a invenção e vice-versa.

[031] Outros recursos e vantagens da invenção podem ser tirados da seguinte descrição de uma realização preferida, com referência aos desenhos anexos, nos quais:- A figura 1 mostra uma vista perspectiva de um anel sincronizador de acordo com a invenção;- A figura 2 mostra uma vista transversal do anel sincronizador da figura 1; - A figura 3 mostra uma seção bastante ampliada da superfície de atrito do anel sincronizador das figuras 1 e 2 em uma vista seccional radial;- A figura 4 mostra uma vista de um material plano de metal, do qual o anel sincronizador é formado de acordo com a invenção; e- As figuras 5 e 6 mostram as próximas etapas durante a formação do material plano para produzir o anel sincronizador de acordo com a invenção, com referência à qual método, de acordo com a invenção, será explicado.

[032] A figura 1 mostra um anel sincronizador 10 na forma de um anel bloqueador ou sincronizador do anel de bloqueio. Este inclui um corpo de anel 12 do qual vários dentes de bloqueio 16 sobressaem em uma extremidade axial 14. Os dentes de bloqueio 16 são parte de um colar apontando radialmente para fora.

[033] Esse colar pode ser fornecido com tais cames de índice 18, os quais são axialmente curvados em cerca de 90° como abas originalmente sobressaindo para a parte externa. Esses cames de índice 18 são localizados entre os grupos adjacentes de dentes de bloqueio 16.

[034] O anel sincronizador 10 é um anel sincronizador de cone único com uma superfície cônica de atrito 20 na parte interna do corpo do anel 12. Tal anel sincronizador 10 é utilizado para uma sincronização interna.

[035] De modo adicional ou alternativo, a superfície de concha externa radialmente 22 também pode ser conicamente desenhada e formar uma superfície de atrito, onde é obtido um anel intermediário para um sistema cônico duplo.

[036] A superfície cônica de atrito 20 é provida com várias ranhuras axiais 24 que se sucedem muito proximamente em sua circunferência, cuja largura é substancialmente igual à distância entre as duas ranhuras adjacentes 24. Nas figuras 1 e 2, as distâncias entre as duas ranhuras adjacentes 24 são mostradas maiores, que é o caso na realização preferida, a fim de preservar a clareza.

[037] As ranhuras 24 se estendem exclusivamente puramente na direção axial com uma vista na direção axial, ou seja, não há extensão na direção circunferencial. As ranhuras do decurso também se estendem na direção axial.

[038] De acordo com a realização preferida, a superfície cônica de atrito 20 consiste no material do qual todo o anel sincronizador 10 é feito e é desenhado sem uma camada de atrito aplicado nela. Isso significa que a superfície de atrito 20 é formada pelo material plano do qual todo o anel sincronizador 10 é feito. Na operação, as ranhuras 24 impedem a soldagem em um anel de rolamento em cone e representam um espaço receptor para óleo.

[039] Como pode ser visto a partir da figura 3, cada uma das ranhuras 24 tem duas paredes laterais 26 que, conforme visto na seção radial, estendem-se obliquamente entre si, ou seja, em um ângulo agudo. Além disso, pelo menos as bordas 30 das ranhuras 24 dispostas na superfície de atrito 20 são arredondadas pelo acabamento vibratório em que, conforme visto na seção radial, as bordas têm um raio da borda na faixa de 0,01 mm a 0,2 mm, em particular na faixa de 0,02 mm a 0,1 mm.

[040] Entre duas ranhuras adjacentes 24 (preferivelmente entre todas as ranhuras), uma depressão axial oblonga 32 está incorporada na superfície de atrito 20, cuja profundidade é distintamente menor que a profundidade das ranhuras 24, em particular quantifica no máximo em 20% da profundidade das ranhuras 24. Conforme visto na seção radial, essas depressões radiais 32 têm um corte transversal substancialmente trapezoidal que, assim, têm bordas arredondadas 34 e são dispostas aproximadamente centralmente nas partes da parede 36 que formam a superfície de atrito 20, que fica em uma superfície cônica.

[041] A fabricação do anel sincronizador 10 será explicada abaixo com referência às figuras 4 a 6. O anel sincronizador 10 é fabricado de um material plano de metal, que é mostrado na figura 4 e é tratado na parte externa e na parte interna, por exemplo, por perfuração. Como após a perfuração nenhum pós-tratamento de usinagem preferivelmente não ocorre mais, os dentes de bloqueio 16 também são formados já no material plano de metal. Opcionalmente, os cames de índice 18 também podem ser perfurados. Como material plano, em particular aço 16MnCr5 ou C30 a C35 é utilizado, em que o aço é preferivelmente colocado em nitrito.

[042] O anel sincronizador 10 subsequentemente é formado plasticamente em sua geometria final mostrada na figura 1, preferivelmente pela estampagem profunda e sem tratamento de usinagem.

[043] A primeira etapa de estampagem profunda é esquematicamente mostrada na figura 5, na qual uma ferramenta de estampagem profunda, com um furador por impulso 38, um grampo de retenção 40 e uma matriz de impulso 42, é utilizada. É ainda provido um receptáculo 44 que também pode ser parte da matriz de impulso 42.

[044] Após várias operações de formação, uma ferramenta 46 na forma de um furador por impulso particular finalmente é utilizada (veja a figura 6), que tem uma extremidade cônica com nervuras e ranhuras 48. Pela alternação axial da ferramenta 46 com relação ao anel sincronizador quase finalizado 10, as ranhuras 24 são formadas na superfície de atrito 20 sem corte. As ranhuras 24 podem certamente ser produzidas em várias etapas de formação.

[045] Entre as duas ranhuras 24, uma depressão axial oblonga 32 (veja a figura 3) é incorporada na superfície de atrito 20. As depressões 32 são produzidas ao incorporar diretamente as ranhuras 24 na superfície de atrito 20, em particular inclinando a parte da parede 36 que forma a superfície de atrito 20.

[046] Tanto as ranhuras 24 quanto as depressões radiais 32 são assim feitas durante a própria estampagem ou diretamente subsequente a ela.

[047] Após o anel sincronizador 10 ter recebido sua forma final, pelo menos a superfície de atrito 20, mas preferivelmente todo o anel sincronizador 10, é triturado por vibração. No processo, as bordas 30 das ranhuras 24 bem como as bordas 34 das depressões radiais 32 são arredondadas.

[048] Subsequentemente, o anel sincronizador 10 é endurecido pela nitretação pelo menos na região dos dentes de bloqueio 16 e da superfície de atrito 20.

[049] Um pós-tratamento de usinagem após produzir as ranhuras 24 e após o endurecimento incidentalmente não é realizado.

Claims

1. MÉTODO PARA FABRICAR UM ANEL SINCRONIZADOR (10) PARA TRANSMISSÕES MANUAIS SINCRONIZADAS, caracterizado pelas seguintes etapas:a) produzir uma superfície cônica de atrito (20), em particular pela formação de um material plano de metal;b) incorporar as ranhuras axiais (24) à superfície de atrito (20) por usinagem sem cavaco, em que uma ferramenta (46) é axialmente alternada com relação à superfície de atrito (20) produzindo a superfície de atrito final (20);c) acabamento vibratório pelo menos da superfície de atrito (20); ed) endurecimento subsequente pelo menos dasuperfície de atrito (20).

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo endurecimento ser obtido pela nitretação.

3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pela produção de uma superfície cônica deatrito (20) ser obtida pela formação de um material plano de metal.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por pelo menos uma ranhura (24) se estender apenas axialmente, conforme visto na direção axial.

5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por todas as ranhuras (24) se estenderem apenas axialmente, conforme visto na direção axial.

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela superfície de atrito (20) ser produzida pela estampagem profunda e as ranhuras (24) serem incorporadas na superfície de atrito (20) utilizando uma ferramenta de estampagem profunda correspondentemente perfilada para estampagem profunda.

7. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelas ranhuras (24) incluírem, cada uma, duas paredes laterais (26) que se estendem obliquamente entre si conforme visto na seção radial.

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por, durante o acabamento vibratório, pelas bordas (30) das ranhuras serem arredondadas.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por, após o acabamento vibratório, pelas bordas terem um raio da borda na faixa de 0,01 mm a 0,20 mm.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por, após o acabamento vibratório, pelas bordas terem um raio da borda na faixa de 0,02 mm a 0,10 mm, conforme visto na seção radial.

11. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por uma depressão axial oblonga (32) ser incorporada na superfície de atrito (20) entre duas ranhuras adjacentes (24) cada, cuja profundidade é menor que a profundidade das ranhuras (24).

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela profundidade das depressões (32) quantificar no máximo 20% da profundidade das ranhuras (24).

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelas depressões (32) terem um corte transversal substancialmente trapezoidal, conforme visto na seção radial.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelas depressões (32) serem produzidas diretamente ao incorporar as ranhuras (24) à superfície de atrito (20).

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelas depressões (32) serem produzidas diretamente ao incorporar as ranhuras (24) na superfície de atrito (20) virando a parte da parede (36) formando a superfície de atrito (20).

16. ANEL SINCRONIZADOR PARA TRANSMISSÕES MANUAIS SINCRONIZADAS, que inclui pelo menos uma superfície cônica de atrito (20) com ranhuras que se estendem radialmente (24) incorporadas pela formação sem cavaco e endurecidas pelo menos na região da superfície de atrito (20), caracterizado pelas bordas (28, 30) das ranhuras (24) serem arredondadas pelo acabamento vibratório antes do endurecimento da superfície de atrito (20).

17. ANEL SINCRONIZADOR, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pela superfície de atrito (20) incluir uma depressão axial oblonga (32) entre as duas ranhuras adjacentes (24) cada, cuja profundidade é menor que a profundidade das ranhuras (24), em particular quantifica no máximo 20% da profundidade das ranhuras (24).

18. ANEL SINCRONIZADOR, de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizado pelo anel sincronizador (10) ser um anel bloqueador com dentes de bloqueio que se projetam radialmente (16).