DE2004455B2 - Verfahren zur herstellung eines synchronisierringes - Google Patents

Description

as Fi£. 1,

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung F i g. 3 einen Querschnitt durch das endgültig Vereines Synchronisierrings mit einem Hauptringabschnitt festigte Produkt,

und an der Peripherie dieses Abschnittes nach außen F i g. 4 ein Schliffbild eines Teiles des Produktes

gerichteten Zähnen. gemäß F i g. 3 und

Synchronisierringe mit einem Hauptringabschnitt 30 F i g. 5 ein vergrößertes Schliffbild der integralen und an der Peripherie dieses Abschnittes nach außen Grenzfläche zwischen den Abschnitten hoher und gerichteten Zähnen, wie sie für Getriebe von Kraft- niedriger Dichte gemäß F i g. 4.
fahrzeugen verwendet werden, sollen im gezahnten Das Verfahren der Erfindung wird nachfolgend

Randbereich eine hohe Festigkeit und im Hauptring- unter Bezugnahme auf die Herstellung eines Synabschnitt einen hohen Verschleißwiderstand aufweisen, 35 chronisierringes für ein Kraftfahrzeuggetriebe er- und ferner soll zwischen den beiden Abschnitten eine läutert.

gute Verbindung mit ausreichender mechanischer Eisen- und Kohlenstoffpulver werden in dem VerFestigkeit vorhanden sein. hältnis Fe-0,5%-C miteinander vermischt und in einer

Die bekannten Synchronisierringe werden durch Matrize verfestigt, worauf sie 30 Minuten lang bei Schmieden eines kohlenstoffhaltigen Stahls hergestellt. 40 HOO⁰C gesintert werden unter Bildung des porösen Wenngleich hierdurch im Randbereich eine aus- Sinterringes 40, der einen Hauptringabschnitt 41 mit reichende Festigkeit und im Bereich des Hauptring- einer inneren Mantelfläche 43, einer äußeren Mantelabschnittes auch ein zufriedenstellender Verschleiß- fläche 44 sowie einen eine Oberfläche 45 aufweisenden widerstand erzielbar sind, erscheint dieses Verfahren Ringflansch bzw. Rand 42 besitzt,
dennoch relativ aufwendig. 45 Eine weitere Probe des Rings 40 wurde aus Fe-2%-

Durch die GB-PS 6 94 384 sowie durch die GB-PS Cu-Pulver hergestellt, indem das Pulver in der Matrize 7 61339 sind Verfahren zur Herstellung von Elek- verfestigt und anschließend 15 Minuten lang bei trodenplatten für elektrische Batterien bekanntge- 1100" C gesintert wurde.

worden. Es wird hier ein vorgesinterter Körper flacher Der Rand 42 des porösen Sinterringes 40 wies eine

Gestalt einer örtlich begrenzten verstärkten Pressung 50 größere Dicke auf als der entsprechende Rand des unterzogen, um ihn zusätzlich zu verdichten und zu Fertigproduktes. Der Ring 40 wurde zwischen die verfestigen. Hierdurch kann einerseits eine erhöhte Matrize 10 und den Stempel 20 gebracht (F i g. 1) Festigkeit der Platte erzielt werden und andererseits und bei erhöhter Temperatur weiter verdichtet, so bei gitterförmiger Anordnung der verdichteten Bereiche daß unter Schließen der im Rand 42 befindlichen eine günstige Stromverteilung. Bei besonders starker 55 Poren unter Ausbildung eines Randes mit hoher mechanischer Beanspruchung der durch das Sinter- Dichte und verminderter Dicke das Produkt der geverfahren hergestellten Körper sollen Drähte oder wünschten Gestalt und Größe entstand. Bei der erBleche od. dgl. als Bewehrungselemente eingesetzt höhten Temperatur kann es sich um die Sintertempewerden, ratur oder eine niedrigere Temperatur handeln. Es

Durch F. E i s e η k ο 1 b, »Fortschritte der Pulver- 60 besteht auch die Möglichkeit, bei Raumtemperatur metallurgie«, Bd. I, 1963, S. 326, ist es bekannt- zu arbeiten.

geworden, daß das Heißpressen gegenüber dem Kalt- Die Formvorrichtung gemäß F i g. 1 umfaßt eine

pressen mit anschließendem Erhitzen bzw. Sintern Metallmatrize 10 und einen Stempel 20; die Matrize wesentliche Vorteile aufweist. hat eine Bodenfläche 11, eine innere Mantelfläche 12,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ver- 65 eine gestufte Schulterfläche 13, die sich von der einfachtes Verfahren zur Herstellung von Synchroni- Fläche 12 schräg nach außen und eben erstreckt, eine sierringen anzugeben, deren Hauptringabschnitt eine Seitenfläche 14 am Umfang, die sich von der Schultergeringere Dichte und höhere Porosität und deren ge- fläche 13 senkrecht nach oben erstreckt, eine obere

Randfläche 15, die sich unter einem rechten Winkel zu der Fläche 14 nach außen erstreckt und eine Verdickung 19 im Randbereich.

Der Stempel 20 besitzt eins Stirnfläche 23, eine Süßere Mantelfläche 22 und eine Schulterfläche 21, die sich von der Fläche 22 waagrecht nach außen erstreckt. Dementsprechend bleibt beir_i4 Einführen des Stempels 20 in die Matrize 10, bis die Randfläche 15 gegen die Schulterfläche 21 des Stempels zu liegen kommt, ein Raum 30 zwischen Stempel und Matrize (F i g. 1). In dem Raum 30 entspricht der Abstand zwischen den Mantelflächen 12 und 22 von Matrize und Stempel etwa der Dicke des Hauptringabschnittes 41 (F i g. 2).

Im Betrieb wird der Stempel 20 bis auf etwa 900⁰C erhitzt und in die Matrize 10 hineingedrückt. Es entsteht dabei aus dem Ring 40 der Synchronisierring 50 (F i g. 3), der einen Hauptringabschnitt 51 mit einer inneren Mantelfläche 53, einer äußeren Mantelfläche 54 und einem Ringflansch 52 mit der Oberfläche 55 und der Randverdickung 56 besitzt.

Da der Matrizenraum 30 die gleichen Abmessungen wie der Hauptringabschnitt 41 aufweist, wird dieser während des Zusammendrückens mit dem Stempel 20 höchstens geringfügig zusammengepreßt. Es erfolgt jedoch eine erhebliche Verdichtung des Ringflansches 42, weil seine Dicke erheblich größer ist als der Raum zwischen der Schulterfläche 13 und der Randfläche 15. Der fertiggepreßte Synchronisierring hat demzufolge einen porösen Hauptringabschnitt 51 geringer Dichte sowie einen nichtporösen Ringflansch 52 hoher Dichte.

Der Dichteunterschied zwischen den Abschnitten 51 und 52 des Synchronisierrings 50 ist dem Schliffbild gemäß F i g. 4 zu entnehmen, das einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäß hergestellten Ring aus Fe-0,5%-C-Pulver wiedergibt.

Die schwarzen Punkte im Schliffbild sind Poren. Daher entspricht eine größere Anzahl von schwarzen Punkten in einem bestimmten Oberflächenabschnitt einem Teil höherer Porosität.

F i g. 5 stellt in einem vergrößerten Maßstab einen Teil des Synchronisierringes 50 dar, der einen äußeren gekrümmten Rand 57 zwischen dem Hauptringabschnitt 51 und dem Ringflansch 52 aufweist. Wie aus der F i g. 5 hervorgeht, sind beide Abschnitte durch ein faserartiges Gefüge miteinander verbunden. Ringproben aus Eisen-Kohlenstoff-Legierungen wurden in der beschriebenen Weise hergestellt. Die Verdickung 56 des Randes wurde jeweils in an sich bekannter Weise abgeschnitten, worauf Zähne in den Ringflansch 52 eingearbeitet wurden, um Zahnräder herzustellen, die mit Hülsen in Kraftfahrzeuggetrieben

ίο als fertige Synchronisierringe eingesetzt werden. Die fertigen Synchronisierringproben wurden auf Abrieb, Festigkeit und praktischen Streichabrieb untersucht, wobei die weiter unten angegebenen Ergebnisse erhalten wurden.

Um die Proben weitgehend unter den Betriebsbedingungen auf Abrieb zu untersuchen, wurde die innere Mantelfläche 53 des Synchronisierrings intermittierend gegen eine konische Welle unter den folgenden Bedingungen gerieben: Reibungsgeschwindigkeit

4,4 m/sek; Reibungsbelastung 15 kp; öltemperatur 40 bis 50°C; Belastdngszyklus: 16 pro Minute; Belastungsdauer: 1,45 Sekunden pro Zyklus. Der Zyklus wurde 5000mal wiederholt. An der durch den Verschleiß des Ringes verursachten Einschubbewegung der konischen Welle wurde der Verschleißgrad gemessen. Die konische Welle bestand aus Chromstahl eint r Vickers-Härte HV von 600.

Um die Festigkeit zu prüfen, wurde die Kraft gemessen, die ausreichte, um bei eingesetzter konischer Welle alle Zähne auf dem Flansch gleichzeitig zu verbiegen und abzubrechen.

Die Streichabriebuntersuchung wurde in der Weise durchgeführt, daß ein Synchronisierring in ein Kraftfahrzeuggetriebe eingebaut wurde, das bei 2600U/Min.

der Getriebewelle lief. Das Getriebe wurde bei 4280 bis 2600 U/Min. 32mal in der Minute 5000mal geschaltet. Der Verschleiß wurde durch das Einführen einer konischen Welle in dem ausgebauten Ring, wie oben beschrieben, ermittelt.

Die folgende Tabelle gibt die Versuchsergebnisse bei erfindungsgemäß hergestellten Synchronisierringen im Vergleich zu bekannten geschmiedeten Synchronisierringen aus Material gleicher Zusammensetzung an.

Probe Material	Ringteil	Abrieb	Reibungs	Bruch	Streich	Flanschteil	Bruch	9,0	Rockwell-
Nr.	schein	verschleiß	zahl	festigkeit	abrieb	schein	festigkeit		Härte B
	bare				verschleiß	bare			(HRB)
	Dichte	mm		t	mm	Dichte	t	6,3	HRB
	g/cm3	0,10	0,092	2,3	0,03	g/cm*		103
1. Erfindungsgemäß her	6,5					7,8
gestellter Fe-0,5 %-C-Sinter-							10,0
körper		0,20	U,105	2,0	0,06			100
2. Erfindungsgemäß her	6,6					7,8
gestellter Fe-2 %-Cu-Sinter-
körper		0,25	0,085	2,7	0,4		107
3. Herkömmliches	7,8				7,8

geschmiedetes Fe-0,5 %-C-Material

Wie aus der Tabelle hervorgeht, weist der poröse Hauptringabschnitt der Probe 1 keinen merklichen Unterschied in der Reibungszahl gegenüber der Probe 3 auf, die auf herkömmliche Weise aus dem Abriebtest wie auch in dem Streichabriebtest deutlich geringer ist.

Im Ringflansch besitzen beide Proben ungefähr dieselbe Festigkeit und Härte. Aus einem Vergleich der

gleichen Material wie bei Probe 1 hergestellt wurde, 65 Proben geht hervor, daß die Ergebnisse sowohl bei während der Verschleiß der Probe 1 sowohl in dem Probe 1 als auch bei Probe 2 geringfügig besser sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 zahnter Randabschnitt eine geringe Porosität und Patentansprüche: hohe Dichte aufweist und der insgesamt den hohen mechanischen Beanspruchungen eines solchen Teils

1. Verfahren zur Herstellung eines Synchroni- gewachsen ist.

sierrings mit einem Hauptringabschnitt und an der 5 Die Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 anPeripherie dieses Abschnittes nach außen ge- gegebene Verfahren gelöst. Als Sinterpulver eignet richteten Zähnen, d a d u r c h gekennzeich- sich vorzugsweise das im Anspruch 2 angegebene net, daß Sinterpulver zu einem Preßkörper gleich- Pulver.

mäßiger Dichte verdichtet wird, der einen Haupt- Nach dem Verfahren der Erfindung ist es möglich,

ringabschnitt und einen nach außen gerichteten io im Rahmen eines wirtschaftlichen und großtechnisch im oberen Bereich des Körpers einen Rand bilden- durchführbaren, einfachen Verfahrens aus einem den Ringflansch aufweist, der Preßkörper gesintert Sinterwerkstoff integrale Formkörper herzustellen, die wird, der Sinterkörper in einem entsprechend ge- einerseits eine ausreichende Porosität aufweisen und stalteten Gesenk bei oder etwas unterhalb der andererseits an den gewünschten Stellen die erforder-Sintertemperatur durch eiiien entsprechenden Ober- 15 liehe hohe Festigkeit und Zähigkeit besitzen, um den stempel so zusammengepreßt wird, daß der Rand bei ihrer technischen Verwendung auftretenden Bemehr als der Hauptringabschnitt verdichtet wird, lasiungen standhalten zu können,
im Rand durch maschineile Bearbeitung nach Die Erfindung wird an Hand von fünf Figuren

außen gerichtete Zähne gebildet werden. näher erläutert.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 20 Es zeigt

auf Sinterpulver aus Mischungen von Eisen- und F i g. 1 eine Formvorrichtung zur Durchführung

Kohlenstoffpulver oder Eisen- und Kupferpulver. des erfindungsgemäßen Verfahrens im Schnitt,

F i g. 2 einen Querschnitt durch einen porösen

Sinterkörper vor dein Einlegen in die Form gemäß