CN110090962B - 用于制造同步毂的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于同步器的同步毂(1)的方法，其中，由金属粉末按照烧结方法制成的同步毂(1)制成有轮毂环(4)、径向连接在该轮毂环上的环板条(5)和由该环板条支承的、具有外啮合部(3)的齿环(6)，为此所述粉末压制到相应的模具中成为坯件并且此后烧结所述坯件。在所述烧结之前在坯件的环板条(5)中构成至少一个径向的孔(7)。

Description

用于制造同步毂的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于同步器的同步毂的方法，其中，由金属粉末按照烧结方法制成的同步毂制成有轮毂环、径向连接在该轮毂环上的环板条和由该环板条支承的、具有外啮合部的齿环，为此所述粉末压制到相应的模具中成为坯件并且此后烧结所述坯件。

此外，本发明涉及一种用于在用于同步器的同步毂用的粉末冶金地制成的坯件中制造至少一个孔的夹紧装置，其中，由金属粉末制成的坯件制成有轮毂环、径向连接在该轮毂环上的环板条和由该环板条轴支承的、具有外啮合部的齿环。

此外，本发明涉及一种用于同步器的同步毂，其具有轮毂环、径向连接在该轮毂环上的环板条和由该环板条支承的、具有外啮合部的齿环，其中，在环板条中构成至少一个孔。

背景技术

上述类型的同步器应用在机动车中，以便以此在换挡时实现要换挡的元件的转速匹配。因此可以减少换挡力和在传动装置中的磨损。与此同时，改善换挡舒适性。在现有技术中描述了同步器的最不同的实施变型方案。其中之一作为所谓的惯性式同步器已知。在此，所谓的受压件用于预同步。在此，经常涉及设置在同步毂中的并且利用弹簧径向预紧的元件。但是，所述受压件不仅沿径向的方向借助所述弹簧预紧，而且附加地可沿轴向方向运动。已知的用于预同步的受压件通常包括两个零件：一个弹簧和一个受压体。

因为同步毂有时是几何上复杂的构件，所以粉末冶金地制造所述同步毂能够降低制造成本。

所述粉末冶金的制造通常包括如下方法步骤：粉末压制、烧结和必要时例如通过校准来再加工。在粉末压制时，由所述粉末制成所谓的坯件，所述坯件尽管承受高的压制压力但是仅具有减少的机械的强度。通过烧结，所述坯件于是获得其机械强度，所述强度必要时还能通过硬化进一步地改善。然而在此，因为用于机械的再加工的工具仅具有缩短的使用寿命，所以在制造方法本身中这么高的硬度恰好是不利的。

在前面提到的具有弹簧张紧的受压件的同步毂中，弹簧接纳部通常通过同步毂的机械的再加工制成，其方式为在相应的位置上钻出孔。但是，由于在硬的烧结金属中的钻孔能力下降，人们今天也在使用其他方式来制造所述同步毂。例如，在同步毂中不再为了弹簧而引入孔，而是产生裂隙，于是把整个弹簧单元嵌入到该裂隙中。这样的元件例如由Schaeffler Technologies AG&Co.KG以名称ARRES已知。另一种方法规定，烧结分两个阶段进行，并且在预烧结之后产生用于弹簧的接纳部。在这个阶段同步毂虽然不具有最终硬度，但是在同步毂的这种状态下也观察到工具的增加的磨损。

发明内容

本发明的任务在于，创造一种可能性，利用该可能性能够有成本高效地粉末冶金地制造同步毂。

本发明的任务在开头提到的方法中通过如下方式解决，即，在烧结之前在坯件的环板条中构成至少一个径向的孔。

此外，本发明的任务利用开头提到的夹紧装置解决，所述夹紧装置构成为用于面状地贴靠到坯件的外啮合部上。

此外，本发明的任务利用开头提到的同步毂解决，在所述同步毂中包围孔的壁具有烧结粗糙的表面。

在此优点是，在环板条中用于接纳弹簧的孔的形成在同步毂的如下状态下进行，在所述状态中粉末颗粒的持久的粘着力还较低。在同步毂的这个状态下，该同步毂因此虽然已经具有一定强度，但是该强度没有如同在坯件的烧结或预烧结之后那样大。以这种方式可能的是，进行同步毂的保护工具的处理。以这种方式可能的是，利用相对简单并且因此有成本更有利的模具来压制所述坯件，因为对于形成所述径向的孔不需要用于横向压制的横向挡板。通过将坯件面状地贴靠到夹紧装置上可以以降低的断裂危险来实现更好地夹紧坯件。因此利用所述方法可能的是，制造在用于所述受压件的弹簧的孔的范围内具有烧结粗糙的表面的同步毂，该表面在烧结之后不再被再加工。因此，在粉末压制之后在坯件的相对软的状态下已经完成所述孔。

尽管该孔原则上可以自由地引入到坯件中，但是由于上述原因有利的是，在制造所述孔期间利用夹紧装置保持所述坯件。

优选为此使用如下的夹紧装置，坯件可以以其齿环面状地支撑在该夹紧装置上，因为以此不仅可以实现所述坯件发大面积的支撑，而且以此也可以更好地保护有断裂危险的齿。

为了进一步改善坯件的外啮合部的齿的支撑可以规定，所述夹紧装置具有啮合到坯件的外啮合部中的内啮合部。因此，所述实施变型方案的夹紧装置可以具有啮合到坯件的外啮合部中的内啮合部。

按照本发明的另一个实施变型方案可以规定，所述夹紧装置具有用于至少一个钻头的至少一个导向元件，利用所述钻头在坯件中制造所述至少一个孔。因此可以实现废品的减少，其方式为通过在所述孔的区域中钻孔可以更好地阻止材料喷溅。

在此优选的是，所述坯件径向地在要制成的孔的上方在外啮合部中制成有凹部，并且将所述导向元件设置在该凹部中。因此可能的是，所述导向元件设置在非常靠近孔穿过的位置上。用于实施该方法的夹紧装置为此可以构成有用于钻头的至少一个导向元件，所述导向元件可设置在坯件的外啮合部内的凹部中。

按照另一个实施变型方案为此可以规定，所述坯件安放或可安放在所述导向元件上。因此可以实现进一步改善坯件的可加工性，其方式为可以利用在所述夹紧装置中的表面的较高的部分支撑所述坯件。

为了进一步减少材料喷溅可以规定，在制造所述至少一个孔的期间给所述坯件施加压力。

为了在钻孔期间尽可能地保护所述坯件并且为了避免在钻头的区域内过早地烧结所述粉末可以规定，使用在内部具有至少一个通道的钻头，其中，所述通道具有构成在钻头尖端上的排出孔。

附图说明

为了更好地理解本发明，借助以下附图更详细地阐明本发明。

分别以简化的、示意性的附图示出：

图1示出用于接纳同步毂的夹紧装置；

图2示出按照图1的夹紧装置连同夹紧的同步毂；

图3以横剖视图示出同步毂的局部；

图4示出用于制造同步毂的坯件钻孔装置；

图5示出用于制造在同步毂中的径向孔的钻头的实施变型方案。

具体实施方式

首先要指出，在不同描述的实施形式中，相同的部件配设有相同的附图标记或者相同的构件标记，其中，在整个说明书中包含的公开内容按照意义地能够转用到带有相同附图标记或者相同构件标记的相同部件上。在说明书所选择的位置说明，例如上、下、侧向等等也可以参照直接描述的以及示出的附图并且所述位置说明在位置改变时能按照意义地转用到新的位置上。

如在开头已经阐述的那样，本发明涉及一种用于粉末冶金地制造尤其是如从图2中看出的那样的同步毂1的方法。

粉末冶金的方法(烧结方法)本身从现有技术已知，从而用于按原则的方法的进一步的说明成为多余。为了具体描述的完整性，仅提到这些方法至少包括如下步骤：将金属粉末压制成坯件并且在提高的温度(例如在900℃至1300℃之间)的情况下烧结所述坯件。必要时，所述烧结的构件此后还可以在校准模具中校准。另外可能的是，所述烧结构件、亦即尤其是同步毂1也在烧结期间和/或在烧结之后硬化。为了在烧结期间硬化，可以应用如从现有技术已知的可烧结硬化的金属粉末。烧结之后的硬化例如可以通过将烧结构件从烧结热中淬火来完成。

此外，同步器本身从现有技术已知，从而对此详细的说明也成为多余。

同步毂1形成这样的同步器的组成部分。

同步毂1包括用于将同步毂1与轴不可相对转动地连接的径向内部的插接啮合部2，以及径向外部的外啮合部3(套筒啮合部)。该外啮合部3用于啮合在同步毂1上不可相对转动的、但轴向可移动地支承的活动套筒的内啮合部。该同步毂1以传统的手段轴向不可移动地设置在轴上。

如尤其是从示出同步毂1中的局部的图3中可以看出的那样，同步毂1具有轮毂环4、径向连接在该轮毂环上的环板条5和由该环板条支承的齿环6。外啮合部3设置或构成在齿环6的侧表面上。外啮合部的齿尤其是在齿环6的整个轴向宽度上延伸。

为了完整性要提到，同步毂1一件式地构成，亦即，轮毂环4、直接连接在该轮毂环上的环板条5和直接连接在该环板条上的齿环6与外啮合部3形成一个唯一的构件。

在环板条5中构成至少一个孔7。该孔7用于接纳未示出的受压件(Druckstücke)的弹簧元件。

同步毂1也可以在环板条中具有多于一个孔、尤其是三个孔7，所述孔设置或构成为在同步毂1的圆周上均匀分布的。

所述受压件在同步器处于组装状态中这样地设置在同步毂1与活动套筒5之间，使得该受压件通过其中设置在同步毂1的孔7、尤其是盲孔中的弹簧元件逆着活动套筒5通过设置在受压件的与弹簧元件相对的侧上的球来预紧，该球在一侧本身设置在另一个凹部、尤其是一个盲孔中并且在另一侧设置在朝向同步毂1的活动套筒的下侧上的一个凹部中。替代球，也可以在相应地适配其接纳的情况下使用滚轮或普通地使用滚动体。

所述弹簧元件尤其是实施为螺旋弹簧。

包围孔7的壁8具有烧结粗糙的表面。

以术语“烧结粗糙的表面”来表示同步毂1的如下表面特性，该表面特性在烧结之后存在并且没有经过或已经过进一步材料去除的或压实的处理。

为了制造该孔7，切削地处理所述坯件、亦即粉末压制之后并且在烧结之前的经压制的粉末。为此可以利用钻头沿环板条5的径向方向钻孔。

然而，对于所述钻孔，所述坯件优选地夹紧在从图1和图2中可看出的夹紧装置10中。

用于在用于同步器的同步毂1用的粉末冶金地制成的坯件中制造所述至少一个孔7的夹紧装置10优选这样地构成，使得能够面状地贴靠到坯件的外啮合部3上。

将所述坯件推到夹紧装置10的芯轴11上，使得芯轴11突出穿过同步毂1的具有插接啮合部2的孔或伸入到该孔中。

此外，夹紧装置10具有多个夹爪12，所述夹爪在坯件的夹紧的状态中如从图2中可看出的那样面状地贴靠到外啮合部3上。对此，夹爪12可以构成为一个圆环的多个区段。

夹爪12的数量可以等于要制造的孔7的数量。

此外，夹爪12可以构成为沿径向方向9可调整的。但是也可能的是，夹紧装置10适配于同步毂1的实施变型方案的尺寸，从而所述夹紧装置仅可以应用于制造同步毂1的这样的一个实施方案，但是为此其不具有运动的部件。

夹爪的贴靠在坯件的外啮合部3上的径向内部的表面可以实施为光滑的。但是，同样地按照一种实施变型方案对此可能的是，所述表面构成有具有内啮合部，该内啮合部的齿与坯件的外啮合部3的齿能够啮合。

此外，按照另一种实施变型方案，夹紧装置10可以具有用于钻头的至少一个导向元件13，所述导向元件可设置在坯件的外啮合部3内的凹部14中，如从图2中可以看出的那样。凹部14沿轴向方向15(图3)优选连续地延伸，外啮合部3因此中断。同时，可以在该凹部14中接纳受压件。此外，该凹部能实现直接触及(Zugriff)环板条5，从而因此无须钻通齿环6。

为了完整性要说明，所述轴向方向15与在粉末压制以用于制造坯件期间的压制方向相同。

导向元件13可以实施为夹紧装置10的板状的突起，所述突起沿轴向方向15延伸。

为了使所述钻头穿过，导向元件13具有一个贯穿的孔或凹部16。

导向元件13同时也可以应用为用于将坯件正确地置入到夹紧装置10中的定位元件。

按照夹紧装置的另一个实施变型方案，所述至少一个导向元件13(也可以存在多个导向元件13，例如每一个引入到环板条5中的孔就有一个导向元件)能够在凹部14的区域中可安放到坯件上，这如例如在图2中示出的那样。

所述坯件可以与夹紧装置10一起置入到坯件钻孔装置17(图4)中。在该坯件钻孔装置17中制造所述至少一个孔7。在坯件钻孔装置17在图4中示出的实施变型方案中，可以在一个工作程序中产生三个孔7，为此该坯件钻孔装置具有三个钻孔机18。

为了保持夹紧装置10，坯件钻孔装置17可以具有保持装置19。该保持装置19可以构成为具有至少接近三角形的基面的块状。此外，保持装置19的物质可以应用于在钻孔时冷却所述坯件。

附加或备选于此地，也可以用冷却流体进行冷却。对此，按照一个实施变型方案可以使用在图5中示出的钻头20。该钻头20具有至少一个在其内部延伸的通道。尤其是，所述通道在钻头20的整个杆长度上延伸并且在前面在钻头尖端上以排出孔21结束。通过所述通道可以输送流体、例如冷却油或压缩空气。

所述至少一个通道(优选构成有多个通道)可以直线地延伸。同样地，至少接近螺旋形的或螺旋形的延伸也是可能的，以便以此能够更好地冷却钻头20的杆。

因此，按照本发明可以制造用于同步器的同步毂1，其中，由金属粉末按照烧结方法制成的同步毂1制成有轮毂环4、径向连接在该轮毂环上的环板条5和由该环板条支承的、具有外啮合部3的齿环6，为此所述粉末压制到相应的模具(模型)中成为坯件并且此后烧结所述坯件。在所述烧结之前，在坯件的环板条5中构成至少一个径向的孔。该径向的孔尤其是垂直于在粉末压制期间的压制方向地延伸。

在制造所述至少一个孔期间，所述坯件优选保持在夹紧装置10中，其中，进一步优选的是，坯件可以以其齿环6、尤其是外啮合部3面状地支撑。

按照本方法的另外的可以备选地或联合地应用的实施变型方案可以规定，为了在坯件中制造所述至少一个孔7应用具有用于至少一个钻头20的至少一个导向元件13的夹紧装置10，和/或所述坯件径向地在要制造的孔7上方在外啮合部3中制成有凹部14，并且将导向元件13设置在所述凹部14中，尤其是所述坯件安放在导向元件13上。

此外，按照本方法的一种实施变型方案可以规定，在制造所述至少一个孔7期间给所述坯件施加压力。所述压力例如可以通过夹紧装置10的夹爪12施加到坯件上。备选于或附加于所述径向的压力施加，也可以沿轴向方向15利用相应的夹紧元件在钻孔期间给所述坯件施加压力。

如已经解释的那样，按照本方法的另一种实施变型方案可以使用在内部具有至少一个通道的钻头20，其中，该通道具有构成在钻头尖端上的排出孔21。

所述实施例示出或描述可能的实施变型方案，其中，各个实施变型方案彼此不同的组合也是可能的。

最后，为了顺序应该指出，为了较好地理解结构，元件不强制地按比例示出。

附图标记列表

1 同步毂

2 插接啮合部

3 外啮合部

4 轮毂环

5 环板条

6 齿环

7 孔

8 壁

9 径向方向

10 夹紧装置

11 芯轴

12 夹爪

13 导向元件

14 凹部

15 轴向方向

16 凹部

17 坯件钻孔装置

18 钻孔机

19 保持装置

20 钻头

21 排出孔

Claims (12)

1.用于制造用于同步器的同步毂(1)的方法，其中，由金属粉末按照烧结方法制成的同步毂(1)制成有轮毂环(4)、径向连接在该轮毂环上的环板条(5)和由该环板条支承的、具有外啮合部(3)的齿环(6)，为此将所述粉末压制到相应的模具中成为坯件并且此后烧结所述坯件，其特征在于，在所述烧结之前在坯件的环板条(5)中构成至少一个径向的孔(7)。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，为了制造所述孔(7)利用夹紧装置(10)保持所述坯件。

3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，使用夹紧装置(10)，坯件能够以其齿环(6)面状地支撑在所述夹紧装置上。

4.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述夹紧装置(10)具有啮合到坯件的外啮合部(3)中的内啮合部。

5.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，所述夹紧装置(10)具有用于至少一个钻头(20)的至少一个导向元件(13)，利用所述钻头在坯件中制造所述至少一个孔(7)。

6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，所述坯件径向地在要制造的孔(7)上方在外啮合部(3)中制成有凹部(14)，并且将所述导向元件(13)设置在所述凹部(14)中。

7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，将所述坯件安放在导向元件(13)上。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在制造所述至少一个孔(7)期间给所述坯件施加压力。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，使用在内部具有至少一个通道的钻头(20)，其中，所述通道具有构成在钻头尖端上的排出孔(21)。

10.用于在用于同步器的同步毂(1)用的粉末冶金地制成的坯件中制造至少一个孔(7)的夹紧装置(10)，其中，由金属粉末制成的坯件制成有轮毂环(4)、径向连接在该轮毂环上的环板条(5)和由该环板条支承的、具有外啮合部(3)的齿环(6)，其特征在于，所述夹紧装置(10)构成为用于面状地贴靠到坯件的外啮合部(3)上，所述夹紧装置具有用于钻头(20)的至少一个导向元件(13)，所述导向元件可设置在坯件的外啮合部(3)内的凹部(14)中，所述坯件可安放到所述导向元件(13)上。

11.按照权利要求10所述的夹紧装置(10)，其特征在于，所述夹紧装置具有啮合到坯件的外啮合部(3)中的内啮合部。

12.用于同步器的同步毂(1)，其具有轮毂环(4)、径向连接在该轮毂环上的环板条(5)和由该环板条支承的、具有外啮合部(3)的齿环(6)，其中，在环板条(5)中构成有至少一个孔(7)，其特征在于，包围孔(7)的壁(8)具有烧结粗糙的表面。

Images