CN103732936B - 含有抗摩擦衬片的零件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包含具有侧面（2、12）的环形体（21）和固定在侧面（2、12）上的抗摩擦衬片（5）的环形零件（1）的制造方法，其中两个在轴向（6）上相互平行以一定间距延伸的、环形体（21）的圆周棱边（7、8）限定了轴向宽度（b），在该轴向宽度内固定抗摩擦衬片（5）。将该抗摩擦衬片（5）固定在制得环形体（21）之后至少局部未经机械加工的、环形体（21）的侧面（2、12）上。

Description

含有抗摩擦衬片的零件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种包含具有侧面的环形体和固定在侧面上的抗摩擦衬片的环形零件的制造方法，其中两个相互之间以一定轴向间距延伸的、环形体的圆周棱边限定了轴向宽度，在轴向宽度内固定抗摩擦衬片，其中，通过烧结制得环形体，并且环形体经制得之后具有侧面，侧面中由抗摩擦衬片覆盖的区域至少局部地未经机械加工。

背景技术

由EP 1 577 576 B1已知一种用作多锥同步系统零件的间隔环。该间隔环的多个圆周边缘在轴向上限定了间隔环的侧表面。抗摩擦衬片粘附在间隔环的一个侧表面上。由DE 696 12 059 T2已知另一种摩擦件。该摩擦件固定在同步环内部的圆周面上。抗摩擦衬片在环形零件上的相对位置及其几何尺寸对于零件的功能，例如在汽车传动机构中具有重要意义。

对于环形零件(例如同步系统的间隔环、同步环和其它零件)的基本要求是，该环形零件在制造过程中保持预定的几何尺寸。由此可以在同步环的环形体或抗摩擦衬片上进行材料切削的加工步骤，从而实现在抗摩擦衬片的侧面和同步环的另一个侧面之间的离心平衡。关于这方面由DE 10 2006 061 415 A1已知，用成型技术由金属板无切削地制造汽车传动系统的同步装置的同步环并随后对该同步环进行切削加工，从而满足所要求的精度。如果将抗摩擦衬片粘在同步环环形体的侧面上，那么环形体可能出现的误差就会转移到抗摩擦衬片上，这就需要对抗摩擦衬片进行再加工。

发明内容

本发明的目的在于，利用制造技术简单地提供这种环形零件。

通过一种包含具有侧面的环形体和固定在侧面上的抗摩擦衬片的环形零件的制造方法，其中两个相互之间以一定轴向间距延伸的、环形体的圆周棱边限定了轴向宽度，在轴向宽度内固定抗摩擦衬片，其中，通过烧结制得环形体，并且环形体经制得之后具有侧面，侧面中由抗摩擦衬片覆盖的区域至少局部地未经机械加工，其中环形体的侧面设有保持打开的烧结孔，并且抗摩擦衬片借助粘贴固定在开放多孔的侧面上的特征组合实现了该目的。

根据本发明将抗摩擦衬片固定在环形体的一个侧面上，其中在制造环形体本体之后和固定抗摩擦衬片之前对于该侧面将被抗摩擦衬片覆盖的区域不进行机械加工。避免在环形体的圆周方向上至少部分地或至少逐段地再加工。特别是在圆周方向上该侧面将被抗摩擦衬片覆盖的所有区域保持不受机械加工。机械式再加工，即，在制造环形体本体之后附加的材料切削加工步骤，是多余的。尽管省去了环形体的材料切削的再加工，但必要时可能需要通过压缩抗摩擦衬片来保持几何上所需的最终尺寸和公差。对此用到了其厚度尺寸可变的抗摩擦衬片(例如借助对其作用的压缩力或压紧力)。可以以压缩的方式提供抗摩擦衬片。在将抗摩擦衬片固定在选定的侧面上的过程中或之后可以选择性地或者额外地压缩抗摩擦衬片。由于省略了前述常规的机械加工步骤，所以可以低成本地制造零件。

通过两个相互之间以一定间距、特别是平行间距延伸的、环形体的圆周边缘定义了轴向宽度b并且以这种方式在轴向上限定了一个区段，在该区段中环形体的一个(径向内部的或外部的)侧面至少部分地进行延伸，该侧面包含所固定在其上的抗摩擦衬片。

优选利用粉末冶金制造环形体，即，使环形体制造成为经烧结的零件。该环形体可选择由金属、钢铁、黄铜、钢板、聚合物或复合材料制得。也可以借助成型(例如通过零件材料的深冲或锻造)或者浇铸来生产环形体。

利用粉末冶金来制造环形体，而不需要对由抗摩擦衬片覆盖的侧面进行附加的材料切削加工，这样的制造方式具有额外的优势，即，在各个侧表面上的烧结孔保持打开并由此能够在选定的侧面上更好地粘附或固定抗摩擦衬片。这在借助粘贴来固定抗摩擦衬片的情况下特别适用。

环形体优选具有一个侧面或两个径向相对的侧面。在环形体的至少一个侧面上固定抗摩擦衬片。对于特定的应用优选使环形体的两个相对的侧面分别承载一个抗摩擦衬片。环形体的所有侧面可以形成为圆锥形或圆柱形。同一个环形体的径向内侧面和径向外侧面可以选择性地以不同的形状形成，例如将一个侧面形成为圆柱形以及将径向相对的侧面形成为圆锥形。前述的、环形体及待生成的环形零件的不同设计有利地应用于制造汽车传动系统的同步零件，例如联轴节主体、同步环、间隔环、内环及其它环形零件。

如前所述，通过压缩已固定的抗摩擦衬片有利地代替了常规机械地加工零件的环形体侧面。优选在固定抗摩擦衬片过程中和/或之后进行压缩。这样的压缩具有双重功能，不仅提供了所期望的符合预定公差的零件最终几何尺寸(例如形状公差、位置公差、角度公差、抗摩擦衬片的位置和厚度以及尺寸精密性、零件的圆度)也提供了抗摩擦衬片的最终结构(例如表面形状、多孔性、耐磨强度、可压缩性)。

有利的是，在零件侧面的圆周方向上进行不同的压缩，从而实现零件的、预定的最终几何尺寸和最终结构。

借助具有无纺布或织物、特别是纤维织物的抗摩擦衬片可以利用制造技术容易地实现所期望的压缩并由此实现期望的零件最终结构。关于纤维织物，优选为玻璃纤维织物、碳纤维织物或混合纤维织物。

抗摩擦衬片的抗摩擦材料的优选径向厚度为0.1mm至1.0mm，特别是0.35mm至0.55mm。

优选借助粘贴，特别是热粘贴将抗摩擦衬片固定在零件的侧面上。

在一个优选的实施例中为了零件的制造及方法的实施而采用沿圆周方向分割的支柱作为工具。这些支柱段有序地安置在环形体的圆周方向上并且各自能够径向地移动从而使该支柱径向朝内和/或朝外地伸出。将这个工具轴向地移到零件上并在轴向上进行固定。优选已将抗摩擦衬片预先固定在选定的、零件环形体的侧面上。通过使支柱-工具的支柱段径向朝内或者朝外(根据待承载的侧面)地移动，而使得已在轴向上固定的支柱-工具径向地运行。其中在抗摩擦衬片上产生限定的径向压力。由此通过预定的径向压力将抗摩擦衬片固定在环形体的侧面上。同时能够有效地避免在抗摩擦衬片和侧面之间的不期望的轴向相对移动。

可以在一定的温度(例如在220℃热粘贴抗摩擦衬片)、预定的压力(例如14N/mm²)和预定的持续时间下进行压力的加载。

在借助前述的工具压缩抗摩擦衬片的情况下，存在于圆周方向上的段间空隙最初不受到压缩。为此沿圆周方向以预定方式有利地旋转工具，从而压缩段间的空隙区域。

在一个有利的实施例中，在移动支柱-工具的过程中或借助该工具使抗摩擦衬片在侧面上进行安置、压缩、粘贴和固化(例如酚醛树脂浸渍的碳纤维-织物)。在另一个优选的实施例中使用支柱-工具，从而仅简单地借助径向的压力加载而使抗摩擦衬片压紧在环形体的侧面上(例如在100℃的情况下)，以便实现抗摩擦衬片的预固定和安置。之后，借助适用于较高温度的另一种支柱-工具可以对抗摩擦衬片进行例如热粘贴、压缩和必要时的固化。

也就是说，在这种情况下设置了在圆周方向上经分割的支柱，其支柱段能够单个径向地移动从而使该支柱径向朝内和/或朝外伸出，以便将抗摩擦衬片固定在环形体的侧面上，并且与以哪种方式制造和提供环形体无关。因此可以使支柱和任意的环形体结合，从而制得任意的环形零件。另外在这个可选的设计中，不管环形体在其制造之后是否具有未经机械加工的、安置了抗摩擦衬片的侧面或者在固定抗摩擦衬片之前是否还进行机械再加工，这些都不重要。

借助该支柱可以避免在选定的、零件的环形体侧面上出现不期望的、工具的轴向分力和不期望的、抗摩擦衬片的轴向移动。由此可以在环形零件上有效地保持预定的、小的形状公差、位置公差和角度公差。因为在固定抗摩擦衬片的过程中及其之后抗摩擦衬片始终按照预期安置在宽度b以内，所以以节约成本的方式降低了在制造零件过程中的废品率。

优选借助支柱仅用径向的压力将抗摩擦衬片固定在零件的环形体侧面上。

优选在抗摩擦衬片的第一圆周边缘和轴向靠近该圆周边缘的、环形体的第一圆周棱边之间形成其中不含抗摩擦衬片的轴向间距d1。对于该轴向间距d1下式成立，即，该轴向的间距d1>0mm。

因此可以通过该零件和其它功能件的共同作用(例如传动系统中的同步环和倒锥)从结构上简单地避免不规则性或功能性故障。由轴向间距d1形成的、零件的环形体侧面的、不含抗摩擦衬片的区域实现了在不含抗摩擦衬片的区域范围内、零件和与其成对的部件之间的轴向相对移动，并且不会破坏抗摩擦衬片的组成部分。在操作使用的过程中避免了和共同作用的零件的机械碰撞。

为了精确地形成前述的轴向间距d1，优选使用经分割的内支柱和/或外支柱来固定抗摩擦衬片，其中的支柱段可以径向地移动从而使该支柱径向朝内和/或朝外伸出。换句话说，该支柱在圆周方向上具有多个彼此有序的支柱段，这些支柱段各自可以沿径向移动。因此支柱段径向朝内或径向朝外地进行径向的移动。可以这样地形成该支柱，即，根据应用情况能够控制其支柱段的移动，也就是控制径向朝内和(在另一个应用情况下)径向朝外的移动。

通过借助支柱的支柱段用规定的径向压力将抗摩擦衬片固定在选定的侧面上，可以特别容易地利用制造技术得到预定的间距d1。为此将支柱沿轴向移到期望的、零件的相对位置，以便接下来借助沿径向移动的支柱段在待固定的抗摩擦衬片上施加径向的压力。

在压力加载过程中也可以进行抗摩擦衬片的粘贴、压缩和固化。

根据不同的零件应用情况，间距d1的大小可以不同。由此在获得抗摩擦衬片的、用于有效的力量转移的、最大可能的衬面和有效避免在零件的轴向边缘区域上和成对的部件接触之间总是可以找到最佳平衡点。

根据这种平衡将间距d1优选规定为d1≥0.1mm。进一步优选为d1≥X，其中从数值0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm中选择X。对于不同的应用情况，d1＝0.1mm的最小间距使得零件与其相对应的部件无障碍地配对。较大的间距d1可以有利地根据零件与成对部件的尺寸而定。

不含抗摩擦衬片的区域或间距d1优选至少为轴向宽度b的10％，进一步优选至少为轴向宽度b的14％并且特别是至少为轴向宽度b的18％。此外，这样规定的、不含抗摩擦衬片的区域使环形零件和其它功能件之间的无障碍的共同作用变得容易。由此能够以节约成本的方式省去了结构上复杂的方法，通过在零件或功能件上运用该方法从而避免在功能件和抗摩擦衬片之间、特别是在零件侧面的轴向边缘区域中的、不期望的机械接触。

优选在零件被抗摩擦衬片覆盖的侧面的、轴向相对的边缘区域上设置另一个不含抗摩擦衬片的区域。通过另一个轴向间距d2表示这第二个区域，该轴向间距在轴向上由抗摩擦衬片的第二圆周边缘和零件的第二圆周棱边限定。另外的这个轴向间距d2可以根据环形零件的不同应用情况而大小不同。这个轴向间距d2优选小于与其相对的轴向间距d1。

在零件的圆周方向上优选沿着整个圆周方向形成前述的间距d1和d2以及前述的间距d1和宽度b之比。此外，由此使零件实现了规定的技术功能。

限定了轴向宽度的圆周棱边沿环形体的环圆周方向进行延伸。圆周棱边优选位于设有抗摩擦衬片(径向内部或外部)的环形体侧面上。也可以由在环形体的两个轴向端面的其中一个面上的棱边而形成圆周棱边。该棱边本身可以位于零件的环形体的设有抗摩擦衬片的侧面上或者使该棱边沿径向移动(例如基于环形体沿圆周方向的斜边进行移动)。

优选在具有环形体的锥形表面形态的环形零件上应用前述的抗摩擦衬片的安置方法。相应地，零件的环形体可以具有外锥(径向的外侧面)和/或内锥(径向的内侧面)。由此可以在锥形零件上，例如在汽车传动系统的同步环、间隔环、内环或离合器主体上有利地应用抗摩擦衬片的安置方法。

在锥形零件或环形体的、锥形延伸的侧面上，优选同样以锥形形成所用到的、用于固定抗摩擦衬片的支柱，从而产生预定的径向压力以及避免待固定或已固定的抗摩擦衬片发生不期望的轴向移动。在另一个实施方式中支柱形成为圆柱形，特别是用于将抗摩擦衬片固定在环形体的圆柱形侧面上。

前述的特征可以有利地应用于低成本制造汽车传动系统的同步零件。前述的、预先规定的、抗摩擦衬片的安置避免了在操作使用过程中零件功能的破坏。因此可以以节约成本的方式降低无效零件的数量。同步零件优选形成为同步环、间隔环、内环或离合器主体。

附图说明

结合附图中所示的实施例进一步说明本发明。其中所示：

图1：第一个实施方式中的同步环的立体视图，

图2：根据图1的同步环的截面侧视图，

图3：图2中Ⅲ的放大细节图，

图4：另一个实施方式中的同步环的立体视图，

图5：根据图4的同步环的截面侧视图，

图6：图5中Ⅵ的放大细节图，

图7：根据图3的环形体的放大细节图，但其中没有固定抗摩擦衬片，

图8：根据图6的环形体的放大细节图，但其中没有固定抗摩擦衬片。

具体实施方式

根据图1环形零件形成为通过烧结制得的同步环1，即形成为在该环形零件的环形体21的径向外侧面2上具有外锥体的所谓的内环。也就是说，外侧面2形成外锥体。同步环1的环形体21在径向3上相对地具有径向内侧面4。该侧面4在实施例中没有覆盖抗摩擦衬片。径向外侧面2呈圆锥形地延伸，而内侧面4形成为圆柱形。将呈圆锥形构成的摩擦环或抗摩擦衬片5固定在外侧面2上。该摩擦环或抗摩擦衬片盖住在同步环1的圆周方向24上外侧面2的一部分。

两个在轴向6上相互平行以一定间距延伸的圆周棱边，即在环形体21的轴向端面15上的第一圆周棱边7和第二圆周棱边8，这两个棱边限定了轴向宽度b，在该轴向宽度内安置抗摩擦衬片5。这两个圆周棱边7、8沿轴向宽度(b)限定了直线切割而得的、侧面2的横截面9以及该横截面9的虚拟延长部分16(见图3)。

在抗摩擦衬片5的第一圆周边缘10和轴向靠近该圆周边缘10的第一圆周棱边7之间形成轴向间距d1，该轴向间距中不含有抗摩擦衬片5。例如，间距d1＝1.15mm以及轴向宽度b＝8.1mm。由此在同步环1中得到长度比为d1/b≈0.14。

在抗摩擦衬片5的第二圆周边缘11和第二圆周棱边8之间形成其中不含有抗摩擦衬片的另一个轴向间距d2。在具有前述规定数值的同步环1中，该轴向间距d2例如为d2＝0.2mm。

在根据图4的另一个实施方式中同步环1为所谓的外环，该外环的抗摩擦衬片5固定在呈圆锥形构成的、环形体21的径向内侧面12上。此外，在该实施方式中同步环1的某些部分如果和根据图1至图3的实施方式中的相应部分具有相同的功能或特征，则使用与之相同的附图标记。

内侧面12形成内锥。同步环1的环形体21在径向3上相对地具有径向外侧面14。环形体21的径向内侧面12呈圆锥形地延伸，而外侧面14形成圆柱形。将呈圆锥形构成的摩擦环或抗摩擦衬片5固定在内侧面12上，而外侧面14则没有设置抗摩擦衬片。抗摩擦衬片在同步环1的圆周方向24上覆盖住内侧面12的一部分。

两个在轴向6上相互平行以一定间距延伸的、同步环1的环形体21的圆周棱边，即在轴向端面17上的第一圆周棱边7和第二圆周棱边8沿轴向宽度(b)限定了直线切割而得的、侧面12的横截面9以及侧面12的虚拟延长部分16(见图6)。

在抗摩擦衬片5的第一圆周边缘10和轴向靠近该圆周边缘10的、环形体21的第一圆周棱边7之间形成轴向间距d1，该间距中不含有抗摩擦衬片5。例如在图6中间距d1＝1.5mm以及轴向宽度b＝8.2mm。由此在根据图4至图6的同步环1中得到长度比为d1/b≈0.18。

在抗摩擦衬片5的第二圆周边缘11和第二圆周棱边8之间形成其中不含有抗摩擦衬片的另一个轴向间距d2。结合前述的规定数值，图6中的这个轴向间距d2例如为d2＝0.4mm。

抗摩擦衬片5特别是含有碳并且优选通过粘贴、特别是热粘贴固定在同步环1的各个环形体21的侧面2或12上。此外还将经固定的抗摩擦衬片5压缩和固化。这些加工步骤可以相继地或者至少部分同时地进行。

在同步环1上对抗摩擦衬片5所做的这种加工处理也可以称为成型。优选通过经分割的支柱19(支柱-工具，在根据图2的侧面2中为经分割的内支柱；在根据图5的侧面12中为经分割的外支柱)进行这种成型，该支柱沿轴向6、优选沿操作方向18移到同步环1的侧面2或12上并按照预定轴向安置。图中只是示意性地分散示出的、支柱19的支柱段20彼此有序地安置在同步环1的圆周方向24上。沿轴向6仅局部地示出支柱段20。在单个支柱段20之间的点线表示图中未示出的其它支柱段20。

各个支柱段20沿径向3伸出并且通过径向的压力作用于抗摩擦衬片5以及侧面2或12从而固定或加工抗摩擦衬片5。避免了抗摩擦衬片5在轴向上产生不期望的位置变化。并且需要使抗摩擦衬片5保持在侧面2或12预定义的轴向位置上。

在优选的实施方式中，在以移动支柱19固定抗摩擦衬片5之前，就已经将抗摩擦衬片5松散地安置在选定的侧面2或12上。

支柱19也可以只用于多个制造步骤中的单个步骤(例如预固定、粘结、压缩、固化)，而其他的制造步骤则通过一个或多个额外的支柱-工具来进行。

根据图2和图5使支柱19形成为圆锥形，以便在制造同步环1的过程中可以有效地搭配在同样呈圆锥形延伸的侧面2或12上。

在图中未示出的另一个实施方式中，支柱19形成为圆柱形，特别是用于在环形体21的圆柱形侧面上固定抗摩擦衬片。

在图7和图8中可以看到优选经粉末冶金制造之后的环形体21，即抗摩擦衬片5还未固定在侧面2或12上。根据前述制得环形体21之后，不再加工侧面2、12或者至少不再加工该侧面的被抗摩擦衬片5覆盖的区域22和23。也就是说，制得环形体21之后在侧面2和12上不再进行材料切削的加工步骤，以便得到例如最终几何尺寸或预定的公差。必要时还可以通过压缩抗摩擦衬片5来实现预定的公差和最终尺寸。

Claims (18)

1.一种包含具有侧面(2、12)的环形体(21)和固定在所述侧面(2、12)上的抗摩擦衬片(5)的环形零件(1)的制造方法，其中两个相互之间以一定轴向间距延伸的、环形体(21)的圆周棱边(7、8)限定了轴向宽度(b)，在所述轴向宽度内固定抗摩擦衬片(5)，其中，通过烧结制得所述环形体(21)，并且所述环形体(21)经制得之后具有侧面(2、12)，所述侧面中由所述抗摩擦衬片(5)覆盖的区域(22、23)至少局部地未经机械加工，其特征在于，所述环形体(21)的侧面(2、12)设有保持打开的烧结孔，并且所述抗摩擦衬片(5)借助粘贴固定在开放多孔的侧面(2、12)上。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述侧面(2、12)中所有的、由抗摩擦衬片(5)覆盖的区域(22、23)未经机械加工。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗摩擦衬片(5)固定在所述环形体(21)的径向外部的侧面(2)上。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述抗摩擦衬片(5)进行压缩。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述环形体(21)的侧面(2、12)的圆周方向(24)上进行不同的压缩。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述抗摩擦衬片(5)含有无纺布或织物。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述抗摩擦衬片(5)含有纤维织物。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了固定所述抗摩擦衬片(5)采用沿圆周方向(24)分割的支柱(19)，所述支柱的支柱段(20)能够径向地移动从而使所述支柱(19)径向朝内和/或朝外地伸出。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使所述抗摩擦衬片(5)这样固定在侧面(2、12)上，即，使得在抗摩擦衬片(5)的第一圆周边缘(10)和轴向靠近所述圆周边缘(10)的、环形体(21)的第一圆周棱边(7)之间形成其中不含抗摩擦衬片的轴向间距(d1)，对于所述轴向间距下式成立：轴向间距(d1)>0。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对于轴向间距(d1)下式成立：轴向间距(d1)≥0.1mm。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，对于轴向间距(d1)下式成立：轴向间距(d1)≥0.5mm。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对于轴向间距(d1)和轴向宽度(b)之比下式成立：轴向间距(d1)/轴向宽度(b)≥0.10。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，对于轴向间距(d1)和轴向宽度(b)之比下式成立：轴向间距(d1)/轴向宽度(b)≥0.14。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，对于轴向间距(d1)和轴向宽度(b)之比下式成立：轴向间距(d1)/轴向宽度(b)≥0.18。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述抗摩擦衬片(5)的第二圆周边缘(11)和所述环形体(21)的侧面(2、12)的第二圆周棱边(8)之间形成其中不含有抗摩擦衬片的另一个轴向间距(d2)。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在所述环形体(21)的两个轴向端面(15、17)的其中一个面上的棱边形成圆周棱边(7、8)。

17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述侧面(2、12)具有圆锥形态。

18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述零件形成为用于汽车传动系统的同步零件(1)。