CN105805181A - 用于同步手动变速器的同步器环和同步器环的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于同步手动变速器的同步器环的制造方法和用于同步手动变速器的同步器环。一种用于同步手动变速器的同步器环(10)，特别地其通过成型平的金属材料来制造，其中产生锥形的摩擦表面(20)，通过无切屑机加工将轴向槽(24)引入到所述摩擦表面(20)内，在该无切屑机加工中，以产生最终的摩擦表面(20)的方式使工具相对于所述摩擦表面(20)轴向移位。至少所述摩擦表面(20)被振动研磨并随后被硬化。

Description

用于同步手动变速器的同步器环和同步器环的制造方法

技术领域

本发明涉及用于同步手动变速器(synchronizedmanualtransmission)的同步器环(synchronizerring)的制造方法和用于同步手动变速器的同步器环，该同步器环包括至少一个锥形的摩擦表面并且至少在摩擦表面的区域被硬化，所述至少一个锥形的摩擦表面包括通过无切屑成型(chiplessforming)引入的轴向延伸的槽。

特别地，本发明涉及所谓的用于手动变速器的锁环或同步器锁环，该锁环或同步器锁环的锁齿暂时地防止选择器套筒与换挡齿(shiftingtooth)接合。

背景技术

同步器环用作外同步器环、内同步器环和中间环，其中，另外单锥系统、双锥系统和三锥系统之间也存在区别。所谓的多锥系统通常用于同步低速齿(gear)，由于在同步过程中低速齿的速度差大于高速齿的速度差，因此当齿轮(gearwheel)加速和制动时需要较大的摩擦力。在外同步中，同步器环具有锥形外壳和摩擦表面，在内同步中，同步器环具有锥形内壳和摩擦表面。

例如通过成型金属片、通过烧结或锻造来制造同步器环。在随后的工作步骤中机加工产生的锥形的摩擦表面，特别是给产生的锥形的摩擦表面涂覆有机或含碳的摩擦衬层。借助于电或热方法施加金属涂层也是可行的。

从WO2010/130442A2已知一般的同步器环。在这个通过成型平的金属材料而制造的同步器环中，锥形的摩擦表面设置有通过相对于摩擦表面轴向移位工具而产生的槽。

发明内容

本发明的目的在于进一步改善已知制造方法或利用该制造方法制造的同步器环。

为了此目的，根据本发明的方法提供以下步骤，优选地以指示的顺序执行这些步骤：

a)产生锥形的摩擦表面，特别是通过成型平的金属材料来产生锥形的摩擦表面；

b)通过无切屑机加工在摩擦表面内引入轴向槽，在该无切屑机加工中，以产生最终摩擦表面的方式使工具相对于摩擦表面轴向地移位；

c)振动研磨至少摩擦表面；以及

d)随后硬化至少摩擦表面，特别是通过氮化硬化。

从轴向看，由于槽直线地延伸并且相对于轴向不倾斜，即不具有在周向上延伸的分量，所以很容易生产槽，即仅通过相对于此时还不具有任何轴向槽的锥形的摩擦表面轴向地移位工具。优选地，在特别是通过成型平的材料的锥形的摩擦表面的生产过程中或之后立即直接进行槽的无切屑引入。这导致特别经济的同步器环的制造方法。在轴向槽引入之后进行的摩擦表面的振动研磨和摩擦表面的后续硬化对同步器环的性能有积极影响。特别地，从而实现增大的过载能力和用于增大的滑动速度的能力。此处特别有利的是通过振动研磨获得的毛刺的消除和摩擦接触中的平的均匀表面的产生，这减小了特别是在过载的情况下卡住(seizing)的趋势。振动研磨还被称为“振动抛光(vibratoryfinishing)”并且振动研磨是用于清理毛刺、倒圆(radius)、除锈、磨光、清洁和变亮大量工件的整体抛光(massfinishing)制造工序的一种类型。在这种批量型操作中，将特殊形状的介质块和工件放置在例如振动滚筒(vibratorytumbler)的桶(tub)内。然后，振动滚筒的桶和其所有内容物振动。振动动作引起介质摩擦并且研磨工件以产生期望的结果。基于应用，这可以是干的或湿的工序。在DIN8589中描述了振动研磨或抛光。

与滚压不同，此工序能够抛光内部特征，诸如孔。此工序还是快速且无噪的。该工序在开放的桶中进行，所以操作人员能够容易地观察是否已经获得需要的抛光。

尽管为了实现所述优点，通过振动研磨和硬化处理摩擦表面是足够的。然而，优选地，出于程序原因，相应地处理整个同步器环。

特别地，平的材料是未涂覆的材料，从而摩擦表面同样保持未涂覆。然而，另外，还可以使用镀层形式的平的材料，特别是辊镀片(roll-cladsheet)，其中在产生锥面之后施加单独的摩擦衬层也不是必要的。在镀层片的情况下，值得推荐的是例如提供黄铜作为薄面。

由于同步器环或至少同步器环的摩擦表面最终被硬化，因此优选使用氮化钢(nitridablesteel)作为材料。平的材料的示例是C30至C35钢和16MnCr5。

为了避免诸如辊磨光等的任何另外的方法步骤，所有槽优选如从轴向上看仅在轴向上延伸，即不在周向上延伸。

一个优选实施方式提供了：通过深拉来产生摩擦表面，并且通过使用深拉用的相应形状的深拉工具来将槽引入到摩擦表面内。这特别是在产生内锥面时容易执行，这是由于可以使用相应形状的深拉冲头。

根据一个特别有利的方面，各槽均包括从径向看彼此倾斜延伸的两个侧壁。这表示侧壁彼此之间形成锐角。这种具有彼此倾斜延伸的侧壁的槽是特别容易制造的。

槽不是必须要绕周长均匀地分布，槽非均匀地分布在周长上是非常有利的。

优选地，在振动研磨的过程中，槽的边缘被磨圆，从而产生积极的摩擦学的效果。

如实验示出的，优选地，在振动研磨之后，从径向截面看，边缘应该具有在0.01mm至0.2mm的范围内的边缘半径，特别是在0.02mm至0.1mm的范围内的边缘半径。

根据本发明的一个有利发展，轴向长的凹部引入到每两个槽之间的摩擦表面内，该轴向长的凹部的深度小于槽的深度。这些轴向的凹部作为变速器油用的小容器并且对同步器环的摩擦学特性具有积极影响。再者，这还导致卡住趋势的减小并且提供更高的滑动速度。

优选地，这些凹部沿着同步器环的整个轴向长度与相邻的槽平行地延伸。

即使该发展特别是与根据本发明的方法结合时提供优点，但非常好的是可以被认为是独立的发明。例如将能想到的是，将所述轴向的凹部设置于摩擦表面未被振动研磨的同步器环中。当然，该单独的观点可以通过附属方案的特征来进一步优化。

优选地，凹部的深度最大为相邻的槽的深度的20％，使得凹部不能被认为是单独的槽。

可选地，凹部可以存在于所有相邻的槽之间。

根据一个优选实施方式，从径向截面看凹部具有大致梯形的横截面。当然，“梯形”还涉及具有通过振动研磨磨圆的边缘的横截面。

特别是通过镦压(upsetting)形成摩擦表面的壁部，在槽引入到摩擦表面内时直接产生凹部的情况下，获得特别经济的制造方法。在引入槽时，因而获得被推起的(throw-up)材料，从而在两个槽之间形成长的凹部。出于此目的，特别地，成槽工具不需要提供特别的形状。

优选地，在制造公差的范围内，槽具有相同的深度，可选地，槽深度还可以沿着整个轴向长度是相同的。

上述目的同样通过上述同步器环解决，在该同步器环中，槽的边缘通过振动研磨磨圆，其中在摩擦表面被硬化之前进行振动研磨。根据本发明的同步器环具有特别高的性能、增大的过载能力和用于增大的滑动速度的能力。通过磨圆边缘，导致积极的摩擦学效果。由于根据本发明的同步器环基本上没有毛刺并且在摩擦接触中具有平的、均匀的表面，因此减小了过载下的卡住趋势。另外，根据本发明的同步器环的特征在于简单、便宜地制造。借助于显微镜分析，能够确定环是在硬化之前还是之后被研磨。

根据本发明的同步器环的一个发展，摩擦表面包括每两个相邻的槽之间的轴向长的凹部，该轴向长的凹部的深度小于槽的深度，特别是最大达到槽的深度的20％。此轴向的凹部作为变速器油用的小容器并且同样地改善同步器环的摩擦学特性，其中如已经提到的此发展也可以被认为是独立的发明。

如以上已经说明的，根据本发明的同步器环特别是具有径向突出的锁齿的锁环。这些锁齿是同步器环的一体部分并且通过成型产生。锁齿可以在成型之前例如通过冲压平的材料而已经产生，使得在锁齿的区域不再需要后续的机加工后处理。因此，根据本发明的同步锁环仅由单个部件构成。

另外，关于本发明的方法提到的所有发展和优点也适用于根据本发明的同步器环，反之亦然。

附图说明

能够参照附图从优选实施方式的以下描述获得本发明的进一步的特征和优点，其中：

-图1示出根据本发明的同步器环的立体图；

-图2示出图1的同步器环的截面图；

-图3在径向截面图中示出图1和图2的同步器环的摩擦表面的极大地放大的截面；

-图4示出成型根据本发明的同步器环的平的金属材料的视图；以及

-图5和图6示出在用于产生根据本发明的同步器环的平的材料的成型期间的接连步骤，将参照图5和图6说明根据本发明的方法。

具体实施方式

图1示出锁环(blockerring)或同步器锁环(blockingsynchronizerring)形式的同步器环10。同步器环10包括环主体12，数个锁齿16在轴向端14处从环主体12突出。锁齿16是凸缘的径向向外指向的部分。

该凸缘可以设置有所谓的分度凸轮(indexcam)18，作为原始径向向外突出的舌片的分度凸轮18轴向地弯曲约90°。这些分度凸轮18位于锁齿16的相邻组之间。

同步器环10是在环主体12的内部具有锥形的摩擦表面20的所谓的单锥同步器环。这样的同步器环10用于所谓的内同步。

可选择地或另外，径向外侧壳表面22也可以被设计为锥形且形成摩擦表面，从而获得用于所谓的双锥系统的中间环。

锥形的摩擦表面20设置有在锥形的摩擦表面20的周向上很靠近的彼此相邻的很多轴向槽24，轴向槽24的宽度大致等于两个相邻的槽24之间的距离。为了保持清晰，在图1和图2中，两个相邻的槽24之间的距离示出为大于优选实施方式的情况下的两个相邻的槽24之间的距离。

在轴向视图中，槽24仅仅在轴向上延伸，即不在周向上延伸。当然，槽也在径向上延伸。

根据优选实施方式，锥形的摩擦表面20由制成整个同步器环10的材料组成并且设计为没有对其施加摩擦层。这表示摩擦表面20由制成整个同步器环10的平的材料形成。在操作中，槽24防止焊接于反锥形环(counter-conering)并且表示用于油的接收空间。

如能够从图3看出的，各槽24均具有从径向截面看相对于彼此倾斜延伸的两个侧壁26，即以锐角延伸的两个侧壁26。另外，槽24的至少配置在摩擦表面20的边缘30通过振动研磨磨圆，其中从径向截面看，该边缘具有在0.01mm至0.2mm的范围内的边缘半径(edgeradius)，特别是在0.02mm至0.1mm的范围内的边缘半径。

在每两个相邻的槽24之间(优选地在所有槽之间)，轴向长的凹部(oblongaxialdepression)32引入到摩擦表面20内，轴向长的凹部32的深度明显小于槽24的深度，特别是最大达到槽24的深度的20％。如从径向截面看到的，这些轴向的凹部32具有大致梯形的横截面，并且配置在位于锥形表面上的形成摩擦表面20的壁部36的大约居中位置，该大致梯形的横截面同样具有磨圆的边缘34。

以下将参照图4至图6说明同步器环10的制造。同步器环10由平的金属材料制造，图4示出了平的金属材料，并且例如通过冲压，来处理平的金属材料的外部和内部。由于在冲压之后优选不再有机加工后处理发生，因此也已经在该平的金属材料中形成锁齿16。可选地，当然分度凸轮18也可以被冲压出。特别地，使用16MnCr5或C30至C35钢作为平的材料，其中优选地，钢是氮化的。

随后，优选通过深拉(deep-drawing)而无需机加工处理，将同步器环10塑性成型为图1所示的其最终的几何结构。

图5示意性地示出了第一深拉步骤，在图5中，使用具有拉伸冲头38、保持夹具(hold-downclamp)40和拉伸模具42的深拉工具(deep-drawingtool)。此外，设置有也可以作为拉伸模具42的一部分的收容部44。

在数个成型操作之后，最后使用特别的拉伸冲头形式的工具46(见图6)，工具46具有锥形端，该锥形端具有肋和槽48。通过使工具46相对于几乎成型的同步器环10轴向移位，在无需切割的情况下在摩擦表面20内形成槽24。当然，也可以以数个成型步骤产生槽24。

在每两个槽24之间，轴向长的凹部32(见图3)引入到摩擦表面20内。特别是通过镦压(upsetting)形成摩擦表面20的壁部36，在将槽24引入到摩擦表面20内时直接产生凹部32。

因此，在深拉过程期间或深拉之后立即制成槽24和轴向的凹部32。

在同步器环10已得到其最终形状之后，至少摩擦表面20(优选整个同步器环10)被振动研磨。在该工序中，槽24的边缘30和轴向的凹部32的边缘34被磨圆。

随后，通过至少在锁齿16和摩擦表面20的区域氮化，使同步器环10硬化。

顺便提及，产生槽24之后和硬化之后，不进行机加工后处理。

Claims (18)

1.一种用于同步手动变速器的同步器环(10)的制造方法，其特征在于以下步骤：

a)产生锥形的摩擦表面(20)，特别是通过成型平的金属材料来产生锥形的摩擦表面(20)；

b)通过无切屑机加工将轴向槽(24)引入到所述摩擦表面(20)内，在该无切屑机加工中，以产生最终的摩擦表面(20)的方式使工具(46)相对于所述摩擦表面(20)轴向移位；

c)振动研磨至少所述摩擦表面(20)；以及

d)随后硬化至少所述摩擦表面(20)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过氮化实现硬化。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过成型平的金属材料实现产生锥形的摩擦表面(20)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从轴向看至少一个槽(24)仅在轴向上延伸。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，从轴向看所有槽(24)均仅在轴向上延伸。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过深拉来产生所述摩擦表面(20)，并且通过使用用于深拉的相应形状的深拉工具来将所述槽(24)引入到所述摩擦表面(20)内。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，各所述槽(24)均包括从径向截面看彼此倾斜延伸的两个侧壁(26)。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在振动研磨期间，所述槽(24)的边缘(30)被磨圆。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在振动研磨之后，所述边缘具有在0.01mm至0.20mm的范围内的边缘半径。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在振动研磨之后，从径向截面看，所述边缘具有在0.02mm至0.10mm的范围内的边缘半径。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，轴向长的凹部(32)引入到每两个相邻的槽(24)之间的所述摩擦表面(20)内，所述凹部(32)的深度小于所述槽(24)的深度。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述凹部(32)的深度最大达到所述槽(24)的深度的20％。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，从径向截面看，所述凹部(32)具有大致梯形的横截面。

14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在将所述槽(24)引入到所述摩擦表面(20)内时直接产生所述凹部(32)。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过镦压形成所述摩擦表面(20)的壁部(36)，在将所述槽(24)引入到所述摩擦表面(20)内时直接产生所述凹部(32)。

16.一种用于同步手动变速器的同步器环，该同步器环包括至少一个锥形的摩擦表面(20)并且至少在所述摩擦表面(20)的区域内被硬化，该摩擦表面(20)具有通过无切屑成型引入的轴向延伸的槽(24)，其特征在于，在硬化所述摩擦表面(20)之前通过振动研磨磨圆所述槽(24)的边缘(28、30)。

17.根据权利要求16所述的同步器环，其特征在于，所述摩擦表面(20)包括在每两个相邻的槽(24)之间的轴向长的凹部(32)，所述凹部(32)的深度小于所述槽(24)的深度，特别地所述凹部(32)的深度最大达到所述槽(24)的深度的20％。

18.根据权利要求16所述的同步器环，其特征在于，所述同步器环(10)是具有径向突出的锁齿(16)的锁环。