CN105312586A - 用于制造滑动套筒的方法 - Google Patents

Abstract

为了由金属粉末制造用于变速器同步单元的滑动套筒提供具有两个能相对彼此移动的刚性的模具半部(28，30)的工具模具(26)，模具半部限定滑动套筒压制件(10)的外轮廓的部段。至少一个结构元件(34)引入到由闭合的模具半部(28，30)限定的空间(32)中，结构元件在滑动套筒压制件(10)中关于模具半部(28，30)的移动方向(V)限定至少一个底切。金属粉末引入到工具模具(26)中并且在工具模具(26)中挤压以产生滑动套筒压制件(10)。结构元件(34)被移除。工具模具(26)的模具半部(28，30)彼此移开，并且滑动套筒压制件(10)从工具模具(26)中取出。最后，烧结滑动套筒压制件(10)。

Description

用于制造滑动套筒的方法

技术领域

本发明涉及一种用于以烧结方法由金属粉末制造滑动套筒的方法。

背景技术

在同步单元中，滑动套筒用于建立在同步体和要切换的挡位齿轮之间的抗转动的连接。滑动套筒是具有内齿部的环形的构件，所述内齿部能够同时接合到同步体上的和挡位齿轮上的外齿部中，以及所述构件具有外部的接合几何部，换挡拨叉接合在所述接合几何部上，以便将换挡套筒沿轴向方向在朝挡位齿轮的方向移动并且在挡位分离时移动远离所述挡位齿轮。

通常，通过滚压、轧制和切削加工方法由管部段制造滑动套筒。也可行的是：制造锻造毛坯并且将其随后以切削的方式完成加工。

也已知的是：滑动套筒以烧结方法制造。在烧结方法中，首先将金属粉末填充到挤压模具中并且在压力作用下固化成压制件(坯件)。所述压制件随后被烧结，其中金属颗粒持久地连接并且提高强度。烧结方法的应用相对于预成形部件的常规加工在加工耗费方面具有优势，因为造型的一部分已经能够通过在挤压模具中制造挤压件来承担。然而，不能够在一个简单的挤压过程中将滑动套筒的全部几何结构都成形。在此有问题的是具有关于脱模方向的底切的结构，即仅能够通过径向向外定向的工具运动产生的结构。在滑动套筒中，内齿部上的留存部(Hinterlegung)和锁定槽以及用于换挡拨叉的外环周的接合槽属于这种有问题的结构。

DE10250432A1提出：在挤压之后将压制件预烧结，但是还没最终完成烧结并且随后在内齿部的区域中切削加工。然而在此不利的是，预烧结的构件也已经具有相对高的硬度，使得用于引入所需要的几何结构的加工是时间耗费且昂贵的。

发明内容

本发明的目的是：改进用于制造滑动套筒的方法并且尤其缩短加工时间。

根据本发明，这通过用于由金属粉末制造用于变速器同步单元的滑动套筒的方法来实现，其中执行如下步骤：

-提供具有两个能相对彼此移动的刚性的模具半部的工具模具，所述模具半部限定滑动套筒压制件的外轮廓的部段，

-将至少一个结构元件引入到由闭合的模具半部限定的空间中，所述结构元件在滑动套筒压制件中关于模具半部的移动方向限定至少一个底切，

-将金属粉末引入到工具模具中，

-在工具模具中挤压金属粉末以产生滑动套筒压制件，

-将一个或多个结构元件移除，

-将工具模具的模具半部彼此移开，

-将滑动套筒压制件从工具模具中取出，

-烧结滑动套筒压制件。

在滑动套筒的几何形状中包含的底切根据本发明通过应用一个或多个结构元件产生，所述结构元件可松开地或可移动地设置在工具模具中。以该方式，能够在没有大的制造耗费的情况下也在压制件中产生结构，所述结构此外妨碍工具模具半部沿移动方向松开。原则上可行的是：通过应用适当的结构元件直接在挤压时产生滑动套筒的全部几何结构，使得能够显著地减少加工时间。

通过结构元件尤其能够例如为了接合换挡拨叉而在径向外侧上形成环周槽，为了与同步体的挤压件接触而在径向内侧上形成锁定槽和/或为了与挡位轮齿部接合而在内齿部上形成留存部。

在第一优选的实施方式中，将多个尤其能够沿径向方向移动的滑块设作为结构元件。滑动设置成，使得其能够移入到由闭合的模具半部限定的空间中并且能够从其中抽回。

在应用滑块时，优选首先将滑块引入到其最终位置中并且随后将金属粉末填入到模具中。在挤压过程之后脱模压制件时，在模具半部彼此移开之前才抽回滑块。

为了实现均匀地挤压金属粉末，显然能够执行粉末挤压的全部常用的措施，例如移动粉末柱以及设置多个阳模和阴模。

滑块的数量由要制成的底切中确定。滑块的应用尤其有助于制造环周槽。在该情况下优选能够使用两个、三个或四个滑块，所述滑块仅能够以沿径向方向移动的方式设置。

用于制造环周槽的滑块优选分别具有沿环周方向伸展的突起，其中全部突起一起限定闭合的环绕的环，所述环在滑动套筒压制件的径向外侧中产生环周槽。

滑块的内轮廓的形状与工具模具的连接的内轮廓相协调，使得在抽回的状态下，滑块的内轮廓沿径向方向相对于工具模具的内轮廓没有缩回或突出，以避免棱边，滑动套筒压制件在脱模时能保持悬挂在所述棱边上。特别地，滑块的内轮廓的曲率能够选择成与工具模具的轴向连接的区域的内轮廓的曲率相同。在该情况下，环周槽的与圆形不同的外轮廓能够通过切削的精加工步骤补偿。

可行的是，也为了在内环周的区域中制造底切，例如对于锁定槽和留存部应用滑块，然而在制造工具模具时这需要相对大的耗费。

根据第二优选的实施方式，应用多个结构元件，所述结构元件通过一个或多个插入部件形成，所述插入部件在将金属粉末引入到工具模具中之前固定在模具半部上。

单独的插入部件的固定能够以任意适合的方式进行。特别地，槽和突起能够设置在模具半部的内壁中和/或插入部件上，所述槽和突起允许：所述插入部件沿着移动方向相对于模具半部的内壁运动。固定当然设计成，使得插入部件在挤压过程中不移动并且在此施加挤压力时不移动。插入部件也应当是形状稳定的，使得其在挤压时不变形或不显著地变形。

能够分别设有多个用于制造各个底切特征的插入部件，或者但是分别为每个底切应用结构元件，例如在锁定槽处。环周槽例如通过多个组装的插入部件限定。

一个或多个插入部件例如在模具半部彼此移开之后沿与模具半部的移动方向不同的方向从滑动套筒压制件中移除。在模具半部彼此移开以将压制件脱模时，插入部件与工具模具松开并且首先保持附着在滑动套筒压制件上，所述插入部件随后例如沿径向方向从所述滑动套筒压制件中移除。

插入件能设计成能再次使用，这节约材料成本。插入件在该情况下无破坏地从滑动套筒压制件中移除并且为了下一挤压过程再次装入到模具半部中。

也能够考虑的是：插入部件在烧结期间保留在压制件上并且在烧结之后才移除。在该情况下，插入部件必须具有足够的温度抗性。对此例如考虑使用由适当陶瓷构成的插入部件。

根据第三优选的实施方式，一个或多个插入部件以消失模的构型构成并且在挤压之后首先保留在滑动套筒压制件处，以便优选在烧结时才通过在此存在的高的温度而破坏。这种消失模能够由蜡、塑料、环氧树脂浸泡的沙等来构成，其中所选择的材料必须相对于在挤压时产生的压力是形状稳定的，但是在烧结时应在所产生的结构没有损坏的情况下与滑动套筒压制件脱开。插入部件能够在烧结时熔化、分裂或者化学分解。

在应用消失模的情况下，对每个滑动套筒压制件需要新的插入部件。

可行的是：滑动套筒的全部结构元件已经在压制件中构成，使得滑动套筒在烧结之后不必被机械精加工。用于造型的精加工在该情况下能够被完全取消。可能地，也仅在用于换挡拨叉的接触面处实现例如环形槽的精加工。

所描述的不同的结构元件也能够任意地组合，其中特定的结构经由滑块实现并且另外的结构经由插入部件实现。

当然也可行的是：不是全部底切直接在挤压时在滑动套筒上产生并且其余的结构通过机械的、用于成形的精加工以已知的方式、例如通过铣削来制造。然而相反地极其良好可行的是：实际上全部底切已经在烧结时、即没有机械切削精加工的情况下制造。

附图说明

下面根据多个实施例参考所附的附图详细描述本发明。在附图中示出：

图1示出按照根据本发明的方法制造的滑动套筒的示意立体图；

图2示出根据第一实施方式的用于根据本发明的方法的工具模具的示意剖面图；和

图3示出根据第二和第三实施方式的用于根据本发明的方法的工具模具的示意剖面图。

具体实施方式

图1示出滑动套筒压制件10，由所述滑动套筒压制件以烧结方法基本上在没有改变其外轮廓的情况下形成了完成的滑动套筒。因为完成的滑动套筒在外观上与滑动套筒压制件10相同，所以其在此没有单独示出。

在滑动套筒压制件10的环形的基本体12上，在位于轴向边缘处的两个连接片14之间在外环周面上形成用于接合(未示出的)换挡拨叉的、环周上闭合的环周槽16。

在径向内侧上，设有具有轴向侧喷射的齿20的内齿部18。齿20中的至少一些具有留存部22，所述留存部在此沿轴向方向朝环形的基本体12的内部相对于齿面向内伸展。此外，在内齿部18的区域中构成另外的对于滑动套筒的功能必要的几何结构，例如多个在环周之上分布的锁定槽24。

滑动套筒的制造在下面描述。

滑动套筒压制件10在工具模具26中以挤压方法制造。

工具模具26具有两个在移动方向V上可相对彼此移动的刚性的模具半部28、30，所述模具半部在该实例中基本上镜像地成形并且限定由模具半部28、30围成的空间32。空间32分部段地确定滑动套筒压制件10的外轮廓进而确定稍后制成的滑动套筒的外轮廓。

滑动套筒具有如下几何结构，当工具模具沿移动方向V打开时并且因为工具模具沿移动方向V打开，所述几何结构不能够在两件式的工具模具中脱模。环周槽16、留存部22和锁定槽24属于此。

为了制成所述结构，设有结构元件34，所述结构元件引入到空间32中并且所述结构元件关于移动方向V在滑动套筒压制件10中限定至少一个底切。

在图2中示出的实施方式中，结构元件34构成为可沿径向方向r移动的滑块。

每个滑块在此限定突起36，其中全部突起36一起形成闭合的环绕的环，所述环在滑动套筒压制件10中产生环周槽16。对此，需要至少两个滑块，所述滑块沿径向方向r相互移动。如果仅使用两个滑块，那么其中每个滑块都具有半圆地伸展的突起36，其中这两个突起36补充成闭合的环。然而也能够设有更多的滑块，优选三个，所述三个滑块在120°的角度上延伸。

在图2中示出一个变型形式，其中每个模具半部28、30与自身组的滑块相关联。当然完全可行的是：这两个模具半部28、30的轴向相互连接的滑块一件式地组成进而降低滑块的数量。为了相应的应用目的，精确地构成滑块被托付给本领域技术人员。

滑块的内轮廓33a例如与工具模具26的沿轴向方向A邻接的部段的内轮廓33b协调，使得内轮廓33a、33b的曲率是相同的并且在滑块抽回时沿轴向方向A没有形成棱边。

为了制造滑动套筒压制件10，首先将形成结构元件34的滑块沿径向方向r移入到空间32中，直到其达到期望的位置。随后，金属粉末(例如铁材料)引入到空间32中，并且模具半部28、30闭合。在所述过程期间，金属粉末在空间32中在高压下挤压。

图2和3仅示出工具模具半部28、30的示意结构。通常，每个工具模具半部由多个彼此不同的阴模和阳模构成，因此相应的粉末柱相对彼此移动并且随彼此沿轴向方向移动，以便实现粉末在工具模具中均匀的分布。空间32的填充例如也能够通过在多个填充步骤中引入粉末的方式实现，冲模在所述填充步骤之间移动。

应用的粉末应当尽可能是喷溅(spratzig)的，借此能够实现足够高的坯件强度。

如此形成的滑动套筒压制件10在这两个模具半部28、30彼此移开之后从工具模具26中取出。

随后，滑动套筒压制件10在高温下烧结并且置于其最终的强度。

在第二实施方式中，代替如在图2的实例中构成为滑块，结构元件134a、134b、134c构成为插入部件(见图3)。

插入部件在滑动套筒压制件10中限定底切，并且是刚性的、与模具半部28、30分开的构件，所述构件的形状稳定性足够高以便在挤压过程中在没有显著变形的情况下经受压力。

插入部件在引入金属粉末之前在模具半部28、30的内壁上固定在匹配的部位处。例如能够通过在插入部件上设置突起136和通过将匹配的沿移动方向V伸展的槽设置在相应的模具半部28、30的内侧上进行固定。在此，沿移动方向V作用的止挡件138用于：将插入部件在模具半部移动和挤压过程期间保持其位置。

槽朝第二模具半部30、28敞开，使得在打开工具模具26时将插入部件保持悬挂在滑动套筒压制件10上并且沿着移动方向V能够以小的力耗费从模具半部28、30中松开。

在图3中示出一个变型形式，其中滑动套筒压制件10的全部底切通过插入部件实现。

环周槽16通过结构元件134a制造，所述结构元件设置在模具半部28、30的内壁的径向外侧上。

留存部22在此通过在模具半部28、30的径向内壁处的结构元件134b在设置在模具半部28、30的结构的区域中实现以产生内齿部18(在附图的上部分中示出)。

此外，锁定槽24通过结构元件134c在内齿部18的区域中形成，这在此在模具半部28、30的图3中的下半部处示出。

结构元件134a、134b和134c分别根据待由其产生的结构成形和设置。

在挤压过程之后，模具半部28、30彼此移开，并且结构元件134a-c保持悬挂在滑动套筒压制件10上并且与其脱模。

随后，结构元件134a-c沿径向方向也从滑动套筒压制件10中移除。所述结构元件能够再次用于下一挤压过程。

在第三实施方式中，结构元件134a-c同样构成为插入件，然而构成为所谓的消失模。所述结构元件由在挤压过程中形状稳定的材料形成，然而所述材料在稍后的烧结步骤中存在的温度下分裂、液化或者化学分解。对此，例如能够应用由蜡、塑料等构成的插入件。模具例如对应于在图3中示出的模具，使得图3同时示出两个实施方式。

如在刚好描述的实施方式中，插入件在金属粉末填入到模具半部28、30中之前被固定并且在挤压之后随滑动套筒压制件10共同地从模具半部28、30中脱模。

当然，插入件在该变型形式中保留在滑动套筒压制件10上并且共同地与其经受烧结工艺，其中插入件被破坏。

当然可行的是并且能够出于几何理由也有利的是：将不同的所描述的方法彼此组合并且例如为了制造环周槽16使用可径向移动的滑块，而对于内齿部18处的底切应用可再次应用的或者在烧结时破坏的插入件。

如果全部底切已经在挤压期间在滑动套筒压制件10处产生，那么可能几乎或甚至完全弃用另外的机械精加工。必要时，机械精加工能够局限于环周槽16的区域中的换挡拨叉的接合面。

Claims (11)

1.一种用于由金属粉末制造用于变速器同步单元的滑动套筒的方法，其具有如下步骤：

-提供具有两个能相对彼此移动的刚性的模具半部(28，30)的工具模具(26)，所述模具半部限定滑动套筒压制件(10)的外轮廓的部段，

-将至少一个结构元件(34；134a-c)引入到由闭合的所述模具半部(28，30)限定的空间(32)中，所述结构元件在所述滑动套筒压制件(10)中关于所述模具半部(28，30)的移动方向(V)限定至少一个底切，

-将金属粉末引入到所述工具模具(26)中，

-在所述工具模具(26)中挤压所述金属粉末以产生所述滑动套筒压制件(10)，

-将一个或多个所述结构元件(34；134a-c)移除，

-将所述工具模具(26)的所述模具半部(28，30)彼此移开，

-将所述滑动套筒压制件(10)从所述工具模具(26)中取出，

-烧结所述滑动套筒压制件(10)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过一个或多个所述结构元件(34；134a-c)在内齿部(18)的径向外侧上形成环周槽(16)、在所述内齿部(18)的径向内侧和/或留存部(22)上形成锁定槽(24)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将多个尤其能够沿径向方向(r)移动的滑块设作为结构元件(34)。

4.根据权利要求2和3所述的方法，其特征在于，每个滑块具有沿环周方向(U)伸展的突起(36)，并且全部突起(36)一起形成闭合的环绕的环，所述环在所述滑动套筒压制件(10)的径向外侧中产生所述环周槽(16)。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的方法，其特征在于，所述滑块的内轮廓(33a)的形状与所述工具模具(26)的连接的内轮廓(33b)相协调，使得在抽回的状态下所述滑块的内轮廓(33a)沿径向方向(r)相对于所述工具模具(26)的内轮廓(33b)没有缩回或突出。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，一个或多个所述结构元件(134a-c)通过一个或多个插入部件形成，所述插入部件在将所述金属粉末引入到所述工具模具(26)中之前固定在所述模具半部(28，30)上。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，一个或多个所述插入部件在所述模具半部(28，30)彼此移开之后沿与所述模具半部(28，30)的移动方向(V)不同的方向从所述滑动套筒压制件(10)中移除。

8.根据权利要求6和7中任一项所述的方法，其特征在于，一个或多个所述插入件设计成能再次使用。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，一个或多个所述插入部件以消失模的构型构成并且在挤压之后首先保留在所述滑动套筒压制件(10)上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，一个或多个所述插入部件在烧结时因温度作用而破坏。

11.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述滑动套筒在烧结之后没有被机械地精加工。