DE102012214345A1 - Method for manufacturing synchronizer ring i.e. synchronizer intermediate ring, in motor vehicle, involves applying thermosetting polymer to sides of preform, and completely hardening polymer by heat treatment such that lining is formed - Google Patents
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Abstract
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Blech gefertigten Synchronrings mit einer zu einer Reibpaarung mit einem Reibpartner vorgesehenen, insbesondere konischen, Reibfläche. The invention relates to a method for producing a synchronizing ring made of a sheet metal with a provided for a friction pairing with a friction partner, in particular conical friction surface.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ein Synchronring dient in einem Zahnräderwechselgetriebe, insbesondere in einem Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs, beim Schaltvorgang dazu, die Differenzdrehzahl zwischen einem Schaltrad und einem drehfest auf einer Welle montierten Synchronkörper zu verringern. Dazu wird der seinerseits mit dem Synchronkörper drehfest verbundene Synchronring mittels einer Schiebemuffe mit seiner Reibfläche axial gegen das Schaltrad geschoben, wodurch unter reibendem Kontakt eine Drehzahlangleichung (Synchronisation) zwischen dem Schaltrad und dem Synchronring stattfindet. Ist die Drehzahlangleichung abgeschlossen, koppelt die Schiebemuffe in eine Gegenverzahnung am Schaltrad ein, wodurch das Schaltrad und der Synchronkörper drehfest verbunden sind. Der Schaltvorgang ist abgeschlossen. A synchronizer ring is used in a change-speed gearbox, in particular in a manual transmission of a motor vehicle, during the switching operation to reduce the differential speed between a ratchet wheel and a rotatably mounted on a shaft synchronizer body. For this purpose, in turn, the synchronizer ring rotatably connected synchronizer ring is pushed by means of a sliding sleeve with its friction surface axially against the ratchet, whereby under frictional contact a speed adjustment (synchronization) takes place between the ratchet and the synchronizer ring. If the speed adjustment is completed, couples the sliding sleeve in a counter toothing on the ratchet, whereby the ratchet wheel and the synchronizer body are rotatably connected. The switching process is completed.
Synchronringe werden als Synchronaußenringe, Synchroninnenringe und Synchronzwischenringe eingesetzt, wobei zwischen Einkonus-Synchronisationen und Mehrkonus-Synchronisationen unterschieden wird. Synchronringe werden durch Umformen aus einem Blech, durch Sintern oder durch Schmieden hergestellt. Zum Verbessern der Reib- und Verschleißeigenschaften sind zum Beschichten der Reibfläche insbesondere Reibbeläge auf Kunstharzbasis oder in Form eines Streusinter-Belags bekannt. Synchronizer rings are used as synchronous outer rings, synchronous inner rings and synchronous intermediate rings, a distinction being made between single-cone synchronizations and multi-cone synchronizations. Synchronizer rings are made by forming from a sheet metal, by sintering or by forging. In order to improve the friction and wear properties, in particular friction linings based on synthetic resin or in the form of a debris backing are known for coating the friction surface.
Beispielsweise ist aus der
Reibbeläge auf Kunstharzbasis werden üblicherweise in ebener Form hergestellt, ausgeschnitten und auf die Reibfläche des Synchronrings aufgeklebt. Zum Aufbringen auf eine konische Reibfläche muss der ebene Reibbelag sichelförmig ausgeschnitten werden. Beim Aufkleben des ausgeschnittenen Reibbelags auf den Konus entsteht eine Fügestelle, an der die Enden des Belags aufeinanderstoßen und eine Sollbruchstelle bilden. Andererseits kann ein eben ausgeschnittener Reibbelag auf den Konus auch unter Formänderung unter Wärmezufuhr aufgepresst werden. Dabei ist allerdings die Kraftverteilung während des Pressens nicht optimal auszuführen, was zu Instabilitäten im Reibmaterial führt. Weiterhin ist hierbei die Maßhaltigkeit nur bedingt gegeben, da es sich bei dem Material des Reibbelags um ein Vielstoffgemisch handelt, das bei Wärmebehandlungen nicht immer gleichmäßige Längenausdehnungen aufweist. Das Klebeverfahren als solches ist zudem zeitaufwändig und teuer. Synthetic resin-based friction linings are usually produced in flat form, cut out and glued onto the friction surface of the synchronizer ring. For application to a conical friction surface of the flat friction lining must be cut sickle-shaped. When gluing the cut friction lining on the cone creates a joint, at the ends of the lining collide and form a predetermined breaking point. On the other hand, a newly cut friction lining can be pressed onto the cone even under change of shape with heat. However, the force distribution during pressing is not optimal perform, which leads to instability in the friction material. Furthermore, in this case the dimensional stability is given only conditionally, since it is the material of the friction lining is a multi-material mixture, which does not always have uniform length expansions in heat treatments. The gluing process as such is also time consuming and expensive.
Durch Streusintern aufgebrachtes Reibmaterial weist gegenüber den Reibbelägen auf Kunstharzbasis schlechtere Reibeigenschaften auf. Zudem variieren die Reibeigenschaften stark in Abhängigkeit von den im Getriebe eingesetzten Ölen. Friction material applied by stray sintering has poorer frictional properties than the friction linings based on synthetic resin. In addition, the friction properties vary greatly depending on the oils used in the transmission.
Ferner wird in der
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Synchronrings aus Blech anzugeben, wobei ein Reibbelag auf Kunstharzbasis möglichst prozessintegriert und daher kostengünstig auf die Reibfläche aufgebracht werden kann. The invention has for its object to provide a method for producing a synchronous ring made of sheet metal, wherein a friction lining based on synthetic resin as possible integrated process and therefore can be applied inexpensively to the friction surface.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines aus einem Blech gefertigten Synchronrings mit einer zur Reibpaarung mit einem Reibpartner vorgesehenen, insbesondere konischen, Reibfläche, wobei ein ebener Blechvorformling des Synchronrings wenigstens im Bereich der späteren Reibfläche mit einem vorvernetzten Duroplasten beaufschlagt wird, der Blechvorformling gemeinsam mit dem aufgebrachten vorvernetzten Duroplasten zu dem Synchronring umgeformt wird, und der Duroplast abschließend durch eine Wärmebehandlung zu einem Reibbelag vollständig ausgehärtet wird. The stated object is achieved according to the invention by a method for producing a synchronizing ring made of a sheet metal with a frictional partner provided with a friction partner, in particular conical friction surface, wherein a flat sheet metal preform of the synchronizer ring is acted upon at least in the region of the later friction surface with a precrosslinked thermosets, the sheet metal preform is formed together with the applied pre-crosslinked thermosets to the synchronizer ring, and the thermoset by finally a heat treatment is completely cured to a friction lining.
Die Erfindung geht dabei zunächst von der Erkenntnis aus, dass es möglich ist, einen Duroplasten anzuhärten, bevor er durch eine abschließende Wärmebehandlung seinen vollständigen Vernetzungsgrad und damit seine endgültigen mechanischen Eigenschaften, insbesondere seine Formstabilität, erhält. Der angehärtete oder vorvernetzte Duroplast kann sich abhängig vom Herstellungsprozess als eine Zwischenstufe im regulären Herstellungsprozess des Duroplasten ergeben, wobei die endgültige Aushärtung des Duroplasten dann durch eine abschließende Temperaturerhöhung erzeugt wird. Andererseits kann der vorvernetzte Duroplast auch als ein Zwischenzustand erzeugt werden, wobei die endgültige Aushärtung dann beispielsweise mittels zugefügter Vernetzungshilfsmittel angeregt werden. The invention is initially based on the recognition that it is possible to cure a thermoset before it receives its complete degree of crosslinking and thus its final mechanical properties, in particular its dimensional stability by a final heat treatment. Depending on the manufacturing process, the cured or precrosslinked thermoset can be produced as an intermediate in the regular production process of the thermoset, the final curing of the thermoset being then produced by a final increase in temperature. On the other hand, the precrosslinked thermoset can also be produced as an intermediate state, the final curing then being excited, for example, by means of added crosslinking aids.
In einem weiteren Schritt geht die Erfindung dann von der Überlegung aus, dass der vorvernetzte Duroplast, der noch nicht seine endgültige mechanische Formstabilität erreicht hat, noch in der Lage ist, Stauchungen und Dehnungen des Blechvorformlings beim Umformprozess in den Synchronring zu ertragen. Gegebenenfalls kann die Elastizität des Duroplasten durch Beifügung von elastischen Komponenten, wie z.B. Gummi, erhöht werden.In a further step, the invention is based on the consideration that the precrosslinked thermoset, which has not yet reached its final mechanical dimensional stability, is still able to withstand compression and expansion of the sheet metal preform during the forming process in the synchronizer ring. Optionally, the elasticity of the thermoset may be enhanced by the addition of elastic components, e.g. Rubber, to be increased.
Es wird somit möglich, den ebenen Blechvorformling mit einem vorvernetzten Duroplasten zu beaufschlagen, und die Umformung des Blechvorformlings zum Synchronring nachträglich mit dem bereits aufgebrachten vorvernetzten Duroplasten durchzuführen. Damit kann ein aufwändiges Werkzeug zum Aufbringen des Duroplasten auf eine konische Reibfläche entfallen. Die entsprechenden Werkzeuge sind ausschließlich für eine ebene Auftragung zu konzipieren. Insbesondere kann der Duroplast mit einer optimal gleichmäßigen Kraft- bzw. Druckverteilung auf den Blechvorformling aufgebracht werden, so dass die Materialeigenschaften des Reibbelags vergleichmäßigt sind und eine verbesserte Maßhaltigkeit erreicht werden kann. Eine Auftragung des Duroplasten auf den ebenen Vorformling lässt sich zudem mühelos in den Herstellungsprozess eines Synchronrings aus Blech integrieren. Ein Zwischenschritt zum Auflegen, Aufkleben oder Formpressen einer ausgeschnittenen Reibfläche kann entfallen. It is thus possible to pressurize the planar sheet metal preform with a precrosslinked thermosets, and subsequently carry out the transformation of the sheet metal preform to synchronizer ring with the already applied precrosslinked thermosets. This can be a costly tool for applying the thermoset accounts for a conical friction surface. The corresponding tools are to be designed exclusively for a level application. In particular, the thermoset can be applied with an optimally uniform force or pressure distribution on the sheet metal preform, so that the material properties of the friction lining are made uniform and improved dimensional stability can be achieved. Applying the thermoset to the flat preform can also be easily integrated into the production process of a synchronous ring made of sheet metal. An intermediate step for laying, gluing or compression molding a cut friction surface can be omitted.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird der vorvernetzte Duroplast zusammen mit Hilfsstoffen und/oder Füllstoffen und/oder Fasermaterialien aufgebracht. Als Füllstoffe können beispielsweise Kohle, Graphit, Sand oder Metalle eingebracht werden. Als Fasern können Zellulosefasern, Glasfasern, Karbonfasern oder Aramidfasern eingesetzt sein. Hilfsstoffe können Gleitmittel, Funktionsfüllstoffe, Porenbildner, Fließhilfsmittel etc. sein.In a preferred embodiment, the precrosslinked thermoset is applied together with auxiliaries and / or fillers and / or fiber materials. As fillers, for example, coal, graphite, sand or metals can be introduced. The fibers used may be cellulose fibers, glass fibers, carbon fibers or aramid fibers. Adjuvants may be lubricants, functional fillers, pore formers, flow aids, etc.
Wird der Duroplast in Form eines Harzes aufgetragen und anschließend vorverfestigt, so können die genannten Zusatzstoffe dem Harz vor dem Auftragen beigemischt sein. In einer anderen bevorzugten Ausgestaltung wird zur Ausbildung des vorvernetzten Duroplasten ein Vorkondensate und gegebenenfalls Funktionsfüllstoffe und/oder Vernetzungshilfsmittel umfassendes Schüttgut mittels einer Druck- und/oder Wärmebehandlung auf den Blechvorformling aufgebracht. Dabei können die erwähnten Zusatzstoffe zweckmäßigerweise dem Schüttgut beigemengt sein. Das Schüttgut liegt in diesem Fall als ein Gemisch unterschiedlicher Einzelbestandteile vor.If the thermosetting resin is applied in the form of a resin and then preconsolidated, the said additives can be added to the resin before application. In another preferred embodiment, a precondensate and optionally functional fillers and / or crosslinking aids comprising bulk material is applied by means of a pressure and / or heat treatment to the sheet preform to form the precrosslinked thermosets. The additives mentioned may be added to the bulk material expediently. The bulk material is in this case as a mixture of different individual components.
Das Schüttgut wird vorteilhafterweise mittels einer Presse unter Druck und/oder Wärmebeaufschlagung unmittelbar auf den Blechvorformling wenigstens auf der späteren Reibfläche aufgebracht. Dazu können beispielsweise nicht zu beschichtende Teilbereiche des Blechvorformlings mit einer Schablone oder dergleichen abgedeckt werden. Die Press- und/oder Wärmebehandlung findet hierbei in einer Ebene statt, sodass eine ideale Kraftverteilung stattfindet. Dies führt zu einer gleichmäßigen Verdichtung des Materials, was Fehlstellen in dem späteren Reibbelag verhindert. The bulk material is advantageously applied by means of a press under pressure and / or heat directly applied to the sheet metal preform at least on the later friction surface. For this purpose, for example, not to be coated portions of the sheet metal preform can be covered with a template or the like. The pressing and / or heat treatment takes place here in one plane, so that an ideal distribution of force takes place. This leads to a uniform compression of the material, which prevents defects in the later friction lining.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung wird zur Ausbildung des vorvernetzten Duroplasten ein Vorprodukt eines Phenoplasten oder eines Aminoplasten aufgebracht, das durch die abschließende Wärmebehandlung aushärtet. Für eine Reibfläche aus einem Phenoplasten kann dazu beispielsweise ein Novolake und ein geeignetes Kondensationsmittel umfassendes Schüttgut auf den Blechvorformling aufgebracht und unter Ausbildung des vorvernetzten Duroplasten unter Wärmezufuhr verpresst werden. Anschließend wird der vorvernetzte Duroplast mit dem Blechvorformling zum Synchronring umgeformt. Bei Temperaturen von oberhalb 120 °C wird der vorvernetzte Duroplast abschließend zu dem die Reibfläche bildenden Phenoplast dauerhaft ausgehärtet werden. Alternativ können Vorprodukte eines Aminoplasten, beispielsweise in Harzform, auf den ebenen Blechvorformling aufgebracht und vorverdichtet bzw. vorvernetzt dem Umformprozess unterzogen werden, ehe durch eine abschließende Wärmebehandlung der mechanisch stabile Aminoplast (z. B. Melamin) des Reibbelags entsteht.In a further preferred embodiment, a precursor of a phenoplast or an aminoplast is applied to form the precrosslinked thermosets, which cures by the final heat treatment. For a friction surface made of a phenoplast, for example, a novolak and a suitable condensing agent comprising bulk material can be applied to the sheet preform and pressed to form the precrosslinked thermosets under heat. Subsequently, the precrosslinked thermoset is transformed with the sheet metal preform to synchronizer ring. At temperatures above 120 ° C., the precrosslinked thermoset is finally cured permanently to the phenoplast forming the friction surface. Alternatively, precursors of an aminoplastic, for example in resin form, can be applied to the planar sheet metal preform and precompressed or precrosslinked to the forming process before the mechanically stable aminoplast (eg melamine) of the friction lining is produced by a final heat treatment.
In einer weiter zweckmäßigen Ausgestaltung wird der Blechvorformling beidseitig mit dem vorvernetzten Duroplasten beaufschlagt. Diese Ausführungsform ist beispielsweise für Synchronzwischenringe notwendig, die beidseitig eine Reibfläche aufweisen. In a further expedient embodiment of the sheet metal preform is applied on both sides with the precrosslinked thermosets. This embodiment is necessary, for example, for synchronous intermediate rings which have a friction surface on both sides.
Wird der vorvernetzte Duroplast mittels einer Druck- und/oder Wärmebehandlung auf den Blechvorformling aufgebracht, so kann auf ein Klebemittel prozessoptimal gänzlich verzichtet werden. Insbesondere wirkt hierbei das sich während der Auftragung bildende noch fließfähige Kunstharz als Binder. If the precrosslinked thermoset is applied by means of a pressure and / or heat treatment on the sheet metal preform, so can on a Adhesive process optimally be dispensed with entirely. In particular, the still flowable synthetic resin which forms during the application acts as a binder.
Um beim nachfolgenden Umformvorgang des Blechvorformlings den vorvernetzten Duroplasten sicher an der Oberfläche zu halten, kann jedoch in einer Alternative auf der Oberfläche des Blechvorformlings eine Haftschicht aufgetragen sein. Eine solche Haft- oder Klebschicht kann wiederum ein aushärtbares Harz sein. Beim Auftragsprozess des vorvernetzten Duroplasten kann sich ein solches Harz gegebenenfalls mit dem Duroplasten vernetzen, sodass eine dauerhafte Verbindung hergestellt ist.In order to securely hold the precrosslinked thermosets to the surface during the subsequent forming process of the sheet preform, however, an adhesion layer may be applied in an alternative on the surface of the sheet preform. Such an adhesive layer may in turn be a thermosetting resin. In the case of the application process of the precrosslinked thermoset, such a resin can optionally crosslink with the thermoset, so that a permanent connection is produced.
Abschließend wird der vorvernetzte Duroplast durch eine Wärmebehandlung dauerhaft ausgehärtet. Der Duroplast steht dann als formstabiler Reibbelag zur Verfügung. Gegebenenfalls wird der ausgehärtete Reibbelag zur Maßhaltigkeit abschließend mechanisch bearbeitet, insbesondere maßgeschliffen. Finally, the pre-crosslinked thermoset is cured by a heat treatment permanently. The thermoset is then available as a dimensionally stable friction lining. Optionally, the hardened friction lining for dimensional accuracy finally machined, in particular Maßgeschliffen.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur einen gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren hergestellten Synchronring.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. The single figure shows a synchronizer ring produced according to the method described above.
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Bei dem in
Zur Herstellung des Synchronrings
Abschließend wird der noch ebene Blechvorformling durch Tiefziehen gemeinsam mit dem aufgetragenen vorvernetzten Duroplasten zu dem dargestellten Synchronring
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Synchronring synchronizer ring
- 33
- Synchronzwischenring Synchronous intermediate ring
- 44
- Blech sheet
- 55
- Ringkörper ring body
- 66
- innere Reibfläche inner friction surface
- 77
- äußere Reibfläche outer friction surface
- 1010
- Lappen cloth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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R003 | Refusal decision now final |
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