CN102438768B - 用以制造变速器同步装置的构件的方法 - Google Patents

用以制造变速器同步装置的构件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用以制造变速器同步装置的构件的方法，特别是制造同步环(1，2，3)的方法，其中，将由金属制成的圆形坯料在多个成型步骤中加以成型。为了简化制造过程，本发明建议：所述成型步骤中至少一个是热成型步骤，在该热成型步骤中，将所述圆形坯料局部加热到高于600℃的温度并且随后在局部被加热的成型段内进行成型加工。

Description

用以制造变速器同步装置的构件的方法
技术领域
本发明涉及一种用以制造变速器同步装置的构件的方法，以及一种变速器同步装置的构件。
背景技术
这样的方法由DE 35 19 811 C2已知。其中，由金属板材冲压而成的圆形坯料先后接连经受了大量的冷成型步骤。为了制造一种预先确定的、只在结构件的部分节段上延伸的轮廓(如齿部)还经常需要多个先后接连的冷成型分步。在此，首先进行轮廓结构的预制，并且在最后的冷成型分步中，最终制成轮廓结构。对于每一冷成型分步，提供复杂而昂贵的成型工具(模具)是必需的。在轮廓结构有变化时，也得改变相应的成型工具。总体来说，这个已知的方法是繁复和昂贵的。
已知方法的另外一个缺点是，由此制成的例如同步环事后在其功能区域内，例如在诸如齿部、定位凸块(Indexnocken)、定心凸块或传动突起这些轮廓结构处还必须要进行硬化处理。
发明内容
本发明的目的在于，消除现有技术中的那些缺点。特别是，应该提供一种尽可能简单和经济的方法，用以制造变速器同步装置的构件，尤其是制造同步环。本发明的另一目的在于，提供一种能够尽可能经济和简单地制成的变速器同步装置构件，特别是同步环。
上述目的通过如下所述的特征得以实现。在按照本发明的用以制造变速器同步装置的构件的方法、特别是同步环的方法中，将由金属制成的圆形坯料在多个成型步骤中加以成型，其特征在于，所述成型步骤中至少一个是热成型步骤，在该热成型步骤中，将所述圆形坯料局部加热到高于600℃的温度并且随后在局部被加热的成型段内进行成型加工。
按照本发明，在用以制造变速器同步装置的构件、特别是同步环的方法中，规定：成型步骤中至少一个是热成型步骤，在该热成型步骤中，将圆形坯料局部加热到高于600℃的温度并且随后在局部被加热的成型段内进行成型加工。与现有技术不同的是，根据本发明，用以制造期望的轮廓结构的多个冷成型分步相应地被唯一一个热成型步骤所代替。为了实施根据本发明的热成型步骤，圆形坯料只是分段地，亦即在要变形加工的成型段的区域内，被加热到高于600℃的温度，优选加热到650℃至850℃范围内的温度，并且紧接着在这个被加热的成型段内进行成型加工。在此，可以将已成型的节段以预先给定的冷却速度冷却，并且由此调整到一种特定的内部组织。
按照一种有利的设计方案，借助冲压来制成圆形坯料。在本发明的意义下，所说“圆形坯料”的概念应作一般性广义理解。对此通常是涉及具有基本为圆形的外部轮廓的金属板材。在本发明的意义下，圆形坯料也可以特别指环状的主体。所推荐的借助冲压制造圆形坯料的方法是特别经济的。当然，所述圆形坯料也可以通过其它常见方法来制造，例如锯、水射流切割或激光切割。
适宜的是，成型步骤中至少一个是冷成型步骤，优选深冲。这种冷成型步骤，正如其依现有技术已知的那样，若它可以在唯一一个步骤中实施，则特别予以保留。例如，可以在一冷成型步骤中赋予圆形坯料一种锥形的形状。
有利的是，圆形坯料由钢制造，优选由钢合金制造。若应将一结构件变形成型，但是不硬化，则诸如HC260LA这样的微合金钢和诸如DC04这样的低合金钢或非合金钢被证明是特别合适的。若应将一结构件至少在部分区域内硬化，则标准调质钢被证明是特别合适的，如其例如在EN10132中定义的那样。诸如C45这样的钢也是适合的。诸如22MnB5或80CrV2这样的钢合金也证明是适宜的。
按照一个有利的设计方案，在热成型步骤期间，圆形坯料在成型段内被变形，并且紧接着至少部分被硬化。为了这个目的，成型段被加热到奥氏体化温度以上的温度。奥氏体化温度与钢或者钢合金相关。该该温度通常在850℃至1000℃的范围内。在成型之后对被加热到奥氏体化温度以上的温度的成型段进行淬火而使其发生硬化。优选通过用散热装置、例如适配于成型段形状的金属模来至少部分接触成型段(接触硬化)而实现淬火。通过采用所建议的方法步骤，可以有利地实现对所选成型段区域的硬化。
按照一个特别有利的设计方案，在热成型步骤期间，圆形坯料在成型段中不仅被变形，而且还被加压淬火。为了这个目的，成型段被加热到奥氏体化温度以上的温度。奥氏体化温度与钢或者钢合金相关。该温度通常在850℃至1000℃的范围内。在成型过程中同时对被加热到奥氏体化温度以上的温度的成型段进行淬火而使其发生硬化。通过采用所建议的方法步骤，可以取消按照现有技术的紧接在成形之后的硬化处理工艺。按照根据本发明所建议的方法，成形和硬化可以同时实现。因此，本发明所建议的方法是特别高效的。
按照另外一个适宜的设计方案，借助于激光或感应来实施对圆形坯料的局部加热。用上述方法能够实现将高热能特别快速地传递到圆形坯料的要成型的节段上。圆形坯料的成型段通常小于其体积的50％，优选小于其体积的30％，特别是小于其体积的20％。也就是说，在根据本发明所建议的对成型段的局部加热中，只是将该成型段加热到所给定的温度。圆形坯料的其余节段则不被加热至此温度。
按照另外一个有利的设计方案，将用于局部加热所需要的热能以少于3秒的时间、优选少于1秒的时间供给成型段。这样可以将热量输入保持限制于预先给定的成型段。此外，所建议的较短的热量输入时间可以实现特别快速的方法处理过程。
特别是对于批量生产的情况，以下方式被证明是特别适宜的，即，采用一种受冷却的成型工具(模具)来进行淬火。通过与成型工具的接触，成型段被成型为所期望的轮廓结构，在此同时被淬火，并且因此而得以硬化。在此，成型的板材通常被淬硬到0.5至2mm的深度。
利用根据本发明的方法，还特别能够实现在热成型步骤之后对圆形坯料进行冲压。当通过热成型步骤使该圆形坯料的成型区域受到了硬化时，这也是适合的。在此情况下，后续的冲压步骤宜限于圆形坯料的先前未受到硬化的那个区域。
按照另外一个有利的设计方案，所述热成型步骤在成型和/或冲压步骤的一种循环式顺序中作为一循环过程被实施。也就是说，可以在一种用于批量生产同步装置构件的循环式作业线中执行热成型步骤。
按照本发明的另一方面，变速器同步装置的构件、特别是同步环具有至少一个经过加压淬火的成型段。在此，被加压淬火的成型段可具有以下结构：齿部、定位凸块、定心凸块、传动突起、传动凸块、连接条。
在本发明的意义下，所说“同步装置”指的是这样一种装置，它将轴与要接合的传动轮之间的转速差适配平衡。除了至少一个同步环，所述同步装置还可包括其它构件，例如滑动套筒、套筒托架以及传动轮(Gangrad)或空套轮(Losrad)。例如可参阅由DE 10 2005 035 941B3所公开的同步装置。这个文献中实施例的公开内容被收纳结合于本文。
附图说明
在后面特别借助于唯一的附图来详细介绍本发明的实施例。
该唯一的附图示出了(未进一步示出的)同步装置的同步组件的透视图。该同步组件包括一外环1、一中间环2和一内环3。
具体实施方式
所述外环在其外周分段地设置有齿部或者说锁齿4。用附图标记5表示定心凸块，用附图标记6表示带有定位凸块侧面6a的定位凸块，所述定位凸块是加设在齿部4的节段之间。从内周延伸出带有传动突起侧面7a的传动突起7。外环1的内侧圆周面构成了第一摩擦面8。
中间环2在其内周具有第二摩擦面9，并且在其外周具有第三摩擦面10。在轴向方向上延伸的、带有传动凸块侧面11a的传动凸块用附图标记11表示。
内环3在其内周具有第四摩擦面12，并且在其外周具有第五摩擦面13。朝外环1的方向轴向延伸的连接凸块用附图标记14表示。
外环的制造：
为了制造所述外环1，首先从适当的例如钢品种C45或80CrV2的薄钢板中冲压出一环状构造的圆形坯料。紧接着在一传统的深冲步骤中赋予圆形坯料一种锥形的几何结构。此后进行热成型步骤和校准步骤，其中，首先将制成的锥形节段分段地加热到奥氏体化温度以上的温度，然后用受冷却的冲压工具校准和加压淬火。
随后在又一步骤中，齿部4借助于冲压被预制。预制的齿部被局部加热到奥氏体化温度以上的温度，并且然后在第一个热成型步骤中，用受冷却的冲压工具将它成型加工到其预先给定的轮廓结构。在此同时还实现了对齿部4的加压淬火。
此后在其他热成型步骤中实现了对定位凸块5以及定心凸块6的成型加工。在此，相应的成型区域也被局部加热到奥氏体化温度以上的温度，并且接着用受冷却的冲压工具将它成型加工到其预先给定的轮廓结构，并且在此同时进行加压淬火。
在下一个冲压步骤中，预制传动突起7。接着在又一热成型步骤中，传动突起7被局部加热到奥氏体化温度以上的温度，并且用受冷却的冲压工具成型加工到其预先给定的轮廓结构。传动突起在此同时被加压淬火。
在本发明的范围内，不是每一热成型步骤都必须伴随着加压淬火。例如以下方式也是可能的：在低于奥氏体化温度的温度中实施一个或多个热成型步骤。
如果需要热成型加工的成型区域应该实现硬化，并且用成型工具加压淬火不足以实现这个目的，则可以附加地在又一次加热到奥氏体化温度以上的温度之后，实施例如侧向的接触挤压。这特别是在制造定位凸块侧面2a、传动凸块侧面8a以及连接条侧面12a和传动突起侧面3a时是适宜的。
中间环2以及内环3可用类似的方式加以制造。在此，仍是首先冲压出一环状圆形坯料。紧接着通过深冲赋予该圆形坯料一种锥形的形状。又在一热成型和校准步骤中实现对锥体的校准。在此可以精确调准锥体几何结构。同时可以实现特别是对摩擦面的加压淬火。
紧接着进行传动凸块11或者连接凸块14的制造。同样如定心凸块5和定位凸块6那样，它们可以首先借助于冲压来预制，并且紧接着在唯一一个热成型步骤中成型加工为其最终轮廓结构，此时均可进行加压淬火。必要时，传动凸块侧面11a以及连接条侧面14a可通过侧向的接触挤压来硬化。
通过本发明所建议的方法，显著简化了特别是同步环的制造过程，并且更为经济。此外，还可将传统的冷成型步骤与热成型步骤组合起来。热成型步骤能够实现较高的变形程度。可能实现的是，以唯一一个热成型步骤代替用于制得相同变形程度所需要的多个冷成型分步。同时，用热成型步骤还能实现对各个功能面的加压淬火。总体上，由此实现了加工步骤数量的明显减少。可以取消费用很高的后续硬化处理工艺。
附图标记
1   外环
2   中间环
3   内环
4   齿部
5   定位凸块
6   定心凸块
6a  定心凸块侧面
7   传动突起
7a  传动突起侧面
8   第一摩擦面
9   第二摩擦面
10  第三摩擦面
11  传动凸块
11a 传动凸块侧面
12  第四摩擦面
13  第五摩擦面
14  连接条
14a 连接条侧面

Claims (21)

1.用以制造变速器同步装置的构件的方法，其中，将由金属制成的圆形坯料在多个成型步骤中加以成型，
其特征在于，
所述成型步骤中至少一个是热成型步骤，在该热成型步骤中，将所述圆形坯料局部加热到高于600℃的温度并且随后在局部被加热的成型段内进行成型加工。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述圆形坯料借助于冲压制造而成。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述成型步骤中至少一个是冷成型步骤。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于，所述成型步骤中至少一个是深冲。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述圆形坯料由钢制成。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述圆形坯料由钢合金制成。
7.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述成型段被加热到奥氏体化温度以上的温度。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，所述成型段被加热到从850℃至1000℃的温度。
9.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述成型段至少被部分淬火，并且因此而得以硬化。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述成型段通过接触硬化而得以硬化。
11.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述成型段在成型过程中被淬火，并且因此而得以硬化。
12.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助于激光或感应来实施对所述圆形坯料的局部加热。
13.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于局部加热所需要的热能以小于3秒的时间供给所述成型段。
14.按照权利要求13所述的方法，其特征在于，用于局部加热所需要的热能以小于1秒的时间供给所述成型段。
15.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为进行淬火而采用一种受冷却的成型工具。
16.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述热成型步骤在成型步骤的一种循环式顺序中作为一循环过程被实施。
17.按照权利要求16所述的方法，其特征在于，所述成型步骤是冲压步骤。
18.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法是制造同步环(1、2、3)的方法。
19.根据按照权利要求1至18之一所述的方法制成的、变速器同步装置的构件，其特征在于，该构件具有至少一个被加压淬火的成型段。
20.按照权利要求19所述的构件，其特征在于，所述构件是同步环(1、2、3)。
21.按照权利要求19或20所述的构件，其特征在于，所述被加压淬火的成型段具有以下结构：齿部(4)、定位凸块(5)、定心凸块(6)、传动突起(7)、传动凸块(11)、连接条(14)。
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