DE4428153A1

DE4428153A1 - Synchronisationsring

Info

Publication number: DE4428153A1
Application number: DE4428153A
Authority: DE
Inventors: Kunio Nakashima; Masao Hosoda; Kunihiro Uraki; Wataru Yago; Atsushi Yasukawa
Original assignee: Chuetsu Metal Works Co Ltd
Current assignee: Chuetsu Metal Works Co Ltd
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1994-08-09
Publication date: 1996-02-15
Anticipated expiration: 2014-08-10
Also published as: DE4428153C2; US5582281A

Description

Die Erfindung betrifft einen Synchronisationsring (manchmal auch einfach "Synchro" genannt), der zur Ver wendung in Fahrzeuggetrieben, die ein hohes Drehmoment erfordern, eingerichtet ist.

Synchronisationsringe, die nur aus einer Kupferlegierung bestehen, sind in vielfältigem Gebrauch. Die Zunahme an Leistung und an Drehmoment bei Personenkraftfahrzeugen oder die Verwendung von Hochleistungsgetrieben mit hy draulischen Servoeinheiten in Großfahrzeugen wie Lastwa gen, Bussen und dgl. führt jedoch dazu, daß eine größere Last auf den Synchronisationsring ausgeübt wird, so daß ein beweglich aus einer Kupferlegierung bestehender Synchronisationsring sich bezüglich der Abnutzung eines abgeschrägten Elements in diesem oder in seiner Gesamt stigkeit und Stärke als unzureichend erwiesen hat, da eine hohe Last auf diese zum Zeitpunkt des Wechselns der Gänge aufgebracht wird, obwohl er bezüglich der Abnut zung an seiner Gleitfläche zureichend ist.

Entsprechend gibt es drei Arten von Hochlast-Synchroni sationsringen, die jeweils einen gegenüber Abnutzung wi derstandsfähigen Teil haben, der auf den Gleitabschnitt aufgebracht ist, und zwar:

(1) einen Synchronisationsring, bei dem das Eisen material mit Mo sprühbeschichtet ist.
(2) einen Synchronisationsring, bei dem das Eisen material mit einem Harz (beispielsweise Phe nolharz) beschichtet ist.
(3) einen Synchronisationsring, bei dem das wider standsfähige Material mechanisch auf einem Eisenmaterial befestigt ist.

Das Verfahren (1), welches bei Großfahrzeugen usw. ver wendet wird, verursacht hohe Kosten, da das Gleitmaterial Mo sehr teuer ist.

Das Verfahren (2) zeigt eine von der Verwendungstempera tur abhängige Synchronisationseigenschaft, die für den Synchronisationsring sehr wichtig ist. Unter einigen Verwendungsbedingungen erfährt die Gleitfläche des Syn chronisationsrings manchmal Erwärmungen über 300°C, was zu einem Schmelzen des Harzes führt, so daß die Funktion des Synchronisationsrings zerstört werden kann. Wenn da gegen bei einer geringen Temperatur synchronisiert wird, wird das Schmieröl klebrig, so daß es nicht von der Gleitfläche vollständig entfernt werden kann, was die Zeitdauer der Synchronisation verlängert und ein Schalt geräusch verursacht. Infolgedessen ist der zulässige Temperaturbereich begrenzt.

Verfahren zum Befestigen des Gleitmaterials auf den Ringkörper mittels Schrauben und Dichten sind für das Verfahren nach (3) bekannt.

Fig. 7 zeigt, wie ein Synchronisationsringkörper 21 vom Borg-Warner-Typ mit einem Element 22 mit einer Gleitflä che (im folgenden als Gleitelement bezeichnet) miteinan der über eine Schraube 23 verbunden werden. Dieses Ver fahren hat jedoch ein Problem bezüglich der Haltbarkeit der Befestigung aufgrund der mechanischen Verwendung und es ist offenbar, daß es bezüglich der Kosten nachteilig ist, da es eine große Zahl von Teilen und Montageverfah ren voraussetzt, sowie eine strikte Qualitätskontrolle und eine Genauigkeit der Dimensionen der einzelnen Tei le. Da der Abschnitt, in dem die Schraube befestigt wird, kein Gleitmaterial hat, ist es schwierig, einen Kontaktbereich darauf zu befestigen, was bezüglich der Eigenschaften nachteilig ist. Weiter ist es sehr schwie rig, das Gleitelement 22 auf einen Synchronisationsring mit einem geringeren Durchmesser aufzubringen. In Fig. 7 ist bei 24 eine Nabenhülse angegeben und bei 25 ein Zahnradkonus.

Fig. 8 zeigt ein Verfahren des Verbindens eines Synchro nisationsrings 26 vom Stifttyp und einem Gleitelement 27 miteinander mittels eines abdichtenden Vorsprungs 28. Ein Kupferlegierungsmaterial, das zum Dichten verwendet werden kann, ist im allgemeinen von einer geringen Fe stigkeit, um die Anpassungsfähigkeit sicherzustellen, so daß es bezüglich dem Widerstand einer Abnutzung unzurei chend ist, es hat daher keine ausreichenden Synchronisa tionseigenschaften.

Das Dichten ist weiter in Preßpassen, Schrumpfpassen und Expansionspassen eingeteilt, wobei das Preßpassen ein Festfressen oder Scheuern zum Zeitpunkt des Greifens des einen Teils in das andere bewirkt. Das Schrumpfpas sen oder Expansionspassen kann jedoch ein Abfallen des Gleitelements von dem Ringkörper bewirken, wenn eine Ar beitstemperatur hoch oder gering wird, da sie den Vor teil einer elastischen Deformation, die mit einer ther mischen Expansion oder einer thermischen Kontraktion verbunden ist, zum Verbinden nutzt. Da die drei oben ge nannten Verfahren miteinander in einem Zustand verbunden werden, in dem das eine mit dem anderen in Eingriff ist, ist eine Passung von lediglich 3/100 im Durchmesser zu lässig, so daß ein Herstellen mit einer derartigen Ge nauigkeit eine Präzisionsverarbeitung verlangt, die mit hohen Kosten verbunden ist. Da sie weiter mit nur einer geringen Kraft voneinander getrennt werden können, sind diese Verfahren für große Fahrzeuge, die ein großes Drehmoment erzeugen, nicht geeignet.

Ein anderes Verfahren des Verbindens von gegenüber einer Abnutzung widerstandsfähigen Materialien mit dem Ring körper ist das Hartlöten. Da die Temperaturen häufig in dem Verbindungsabschnitt bei dem Hartlöten über 600°C erreichen, kann der Ringkörper dabei zerstört werden, was ein Genauigkeitsproblem mit sich führt. Es ist wei ter schwierig, mit den Händen in dem begrenzten Raum ei nes Synchronisationsrings zu arbeiten.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Synchronisationsring für hohe Belastungen und hohe Lei stungen zu schaffen durch Verbinden einer besonders aus gewählten, gegenüber Abnutzung widerstandsfähigen Kup ferlegierung mit dem Gleitelement des Ringes durch Warm bearbeitung.

Um diese Aufgabe zu erfüllen wird nach der Erfindung ein Synchronisationsring, der ein Teil eines Getriebes eines Fahrzeugs ist, wobei ein Ringkörper aus einem Eisenmate rial gefertigt ist und ein Gleitkörper aus einer wider standsfähigen Kupferlegierung, die mit chemischen Kompo nenten, deren Matrix und Festigkeit später beschrieben werden wird, vorgesehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper und das Gleitelement miteinander durch Warm bearbeitung miteinander verbunden sind.

(1) Die widerstandsfähige Kupferlegierung beinhal tet 22 bis 45 Gewichtsprozent Zn, wenigstens ein Materi al aus der Metallelementengruppe, bestehend aus Al, Mn, Fe, Pb, Ni, Be, Si, Co, Cr, Ti, Nb, V, Zr, No, Sn, Bi, B usw. in einer Menge von 0,1 bis 15 Gewichtsprozent, und im übrigen bestehend aus Cu und Verunreinigungen.
(2) Die widerstandsfähige Kupferlegierung hat eine Matrix einer α-Phase plus einer β-Phase, lediglich einer β-Phase oder aber einer β-Phase plus einer γ-Phase.
(3) Der HRB-Wert (Hardness Rockwell B) beträgt mehr als 80.

Die widerstandsfähige Kupferlegierung kann auch Al von 3 bis 15 Gewichtsprozent beinhalten, wenigstens ein Metallelement ausgewählt aus der Gruppe von Zn, Mn, Fe, Pb, Ni, Be, Si, Co, Cr, Ti, Nb, V, Zr, No, Sn, Bi, B usw. in einer Menge von 0,1 bis 15 Gewichtsprozent, wobei der Rest aus Kupfer und Verunreinigungen besteht.

Wenn der Ringkörper einer Aufrauhung unterworfen ist, beispielsweise durch Ausbilden eines Wellenmusters auf dem Abschnitt, der mit dem Gleitelement verbunden ist, ist es möglich, die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Ringkörper und dem Gleitelement zu verbessern. Falls der Ringkörper weiter mit gekerbten Abschnitten zum Ab prallen versehen ist, ist es auch möglich, die Festig keit der Verbindung dazwischen gleich oder besser zu ma chen.

In dem Fall, daß der Synchronisationsring vom Borg-Warner-Typ oder aber ein keilloser Typ mit einem Gleite lement auf dessen Innenfläche ist, falls der Ringkörper und das Gleitelement miteinander durch individuelles Setzen jeweils optimaler Warmbearbeitungstemperaturen für das Eisenmaterial des Ringkörpers und die wider standsfähige Kupferlegierung des Gleitelements einge stellt werden, um im wesentlichen die Expansionsbeträge beider in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre wie N₂, Ar usw. und deren Unterwerfen unter eine Warmbearbeitung durchgeführt wird, ist es nicht nur möglich, vollständig den Abfall zum Zeitpunkt des Erwärmens zu verhindern, sondern auch weiter die Festigkeit der Verbindung zwi schen beiden zu erhöhen. Die Erwärmungstemperatur des widerstandsfähigen Kupferlegierungsmaterials wird mei stens als optimal in einem Bereich von 600 bis 900°C eingestellt.

Als Verfahren zur Warmbehandlung kommt das Extrudieren, das Ausziehen, das Scheren, das Biegen und dgl. in Be tracht, mit Ausnahme des oben angegebenen Heißzwingens, wobei jedes davon erfindungsgemäß verwendet werden kann.

Der Grund für die chemischen Bestandteile und die Inhal te davon wie oben angegeben für die widerstandsfähige Kupferlegierung wird im folgenden angegeben.

Messingmaterialien, die Kupferlegierungen bestehend im wesentlichen aus Cu-Zn sind, sind bezüglich der Schmied barkeit und der Festigkeit überlegen. Aluminium-Bronze-Mate rialien, die Kupferlegierungen sind, die im wesent lichen aus Cu-Al bestehen, sind bezüglich der Festig keit, der Korrosionswiderstandsfähigkeit und der Abnut zungswiderstandsfähigkeit überlegen. Das Verbessern von Kupferlegierungen bezüglich der Widerstandsfähigkeit er fordert das Zufügen verschiedener Elemente zum Ausfällen intermetallischer Verbindungen. Eine ungeeignete Hinzu fügung hat jedoch keinen Effekt bezüglich des Wider stands gegenüber einer Abnutzung (im Falle einer unzu reichenden Hinzufügung) oder aber bildet harte Punkte, die die Bearbeitungsfähigkeit beeinträchtigen, ohne eine weitere Verbesserung bezüglich der Widerstandsfähigkeit, da die intermetallischen Verbindungen gesättigt werden (im Fall einer übermäßigen Zugabe). Entsprechend stellen die oben angegebenen Bestandteile der Metallelemente die optimalen Widerstandsfähigkeit gegenüber Abnutzung si cher.

Der Grund für die angegebene Matrix ist wie folgt.

Zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit von Kupfer legierungen gegenüber Abnutzung besteht ein Verfahren des Erhöhens der Festigkeit der Kupferlegierungen selbst anders als der Bestimmung der chemischen Bestandteile. Die vorliegende Erfindung verwendet chemische Bestand teile, die dazu in der Lage sind, eine Kupferlegierung mit hoher Festigkeit aus einer β-Phase anstelle einer Kupferlegierung mit geringer Festigkeit lediglich der α-Phase zu schaffen und stellt darüberhinaus die Festig keit zur Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Abnutzung sicher durch eine Matrix bestehend aus einer α-Phase plus einer β-Phase, einer β-Phase allein oder einer β-Phase und einer γ-Phase, wobei die γ-Phase einer höheren Festigkeit ausgefällt wird.

Ein HRB-Wert (Hardness Rockwell B) von weniger als 80 ist bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegenüber Abnut zung unzureichend, und es ist erforderlich, mehr als 80 sicherzustellen, um die Aufgabe der Erfindung zu erfül len.

Der Synchronisationsring nach der vorliegenden Erfindung weist einen Ringkörper aus einem hochfesten und sehr starken Eisenmaterial und einem gegenüber einer Abnut zung widerstandsfähigen Kupferlegierungsmaterial, das bezüglich der Gleiteigenschaft bevorzugt ist, auf, der mit der Gleitfläche des Körpers mittels einer Wärmebear beitung wie Heißschmieden usw. verbunden ist, so daß es möglich ist, einen Hochleistungssynchronisationsring aus einem zusammengesetzten Material zu schaffen, das dazu in der Lage ist, einer hohen Last ausreichend zu wider stehen.

Da das Warmbehandeln angewendet wird, kann das Verfahren einen Verbinde- und Formungsprozeß einschließen. Weiter ist es möglich, den Synchronisationsring unabhängig von seiner Größe herzustellen. Wenn Eisen- und Kupferlegie rungsmetalle geschmiedet und miteinander bei der norma len Temperatur verbunden werden, bricht das Kupferlegie rungsmaterial aufgrund dessen fehlender Anpassungsfähig keit. Eine Kaltbearbeitung kann daher bei diesem Materi al nicht durchgeführt werden. Wenn ein Material beste hend allein aus der α-Phase verwendet wird, um die An passungsfähigkeit des Kupferlegierungsmaterials sicher zustellen, ist es in der Festigkeit gering, was ein Pro blem bezüglich der Abnutzung darstellt.

Der thermische Expansionseffekt von Kupfer ist größer als der von Eisen, so daß Eisen, das bei einer optimalen Temperatur höher als diejenige von Kupfer aufgewärmt wird, um diese miteinander derart zu verbinden, so daß sie im wesentlichen denselben Betrag an Schrumpfung auf zeigen, wenn beide Materialien die Normaltemperatur er reicht haben.

Dieses Verfahren ist insbesondere wirksam bei Synchroni sationsringen vom Borg-Warner-Typ oder vom keillosen Typ mit einem Gleitelement auf dem Innenumfang zu verhin dern, daß das Gleitelement von diesem abfällt, und zum Erreichen einer großen Festigkeit der Verbindung.

Weiter ist es möglich, einen Synchronisationsring von einer verbesserten Verbindungsfestigkeit zu schaffen durch Bewirken einer rauhen Fläche auf den gekerbten Ab schnitten auf dem Ringkörper an dem Bereich, der mit dem Gleitelement verbunden wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Synchronisationsring vom Stifttyp nach der vorliegenden Erfindung, wobei Fig. 1(a) ein Querschnitt eines wesentlichen Teils die ses Rings und Fig. 1(b) eine Ansicht dieses Rings ist;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Synchronisationsrings mit mehreren Konussen nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Synchronisationsrings vom Borg-Warner-Typ nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine Ansicht zum Erläutern des Warmschmiede verfahrens für einen Synchronisationsring vom Stifttyp, wobei Fig. 4(a) eine Querschnitts ansicht zur Erläuterung des Verfahrens vor dem Schmieden und Fig. 4(b) nach dem Schmieden wiedergibt;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht des Synchronisations rings zum Erläutern eines Belastungstests;

Fig. 6 eine Querschnittsansicht des Synchronisations rings zum Erläutern eines Bruchtests;

Fig. 7 eine Querschnittsansicht eines Synchronisati onsrings zum Erläutern eines üblichen Verbin dungsverfahrens unter Verwendung von Bolzen; und

Fig. 8 eine Querschnittsansicht eines Synchronisati onsrings zum Erläutern eines üblichen Verbin dungsverfahrens mittels Stopfens.

Prüfmuster, die bei Ausführungsbeispielen der vorliegen den Erfindung benutzt werden, und Vergleichsmuster (einschließlich üblicher Synchronisationsringe) sind in Tabelle 1 gezeigt. Synchronisationsringe nach den Aus führungsbeispielen der Erfindung sind in den Fig. 1, 2 und 3 gezeigt, wobei jeder Synchronisationsring durch verschiedene Verfahren, die im folgenden beschrieben werden, ausgebildet ist und verschiedenen Prüfungen mit Bezugssynchronisationsringen unterworfen worden ist.

Fig. 1 zeigt einen Synchronisationsring vom Stifttyp nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfin dung. Der Synchronisationsring vom Stifttyp ist ein Syn chronisationsring mit einem Gleitelement auf seinem Um fang, wobei der Ringkörper und das Gleitelement mitein ander mittels einer Feder verbunden sind, die in dessen inneren leeren Abschnitt eingesetzt ist, wobei Fig. 1(a) eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Synchronisationsrings nach der Erfindung und Fig. 1(b) eine Draufsicht ist. In den Figuren sind mit 1 ein Ringkörper, mit 2 ein Gleitelement, mit 3 gekerbte Ab schnitte und mit 4 eine Feder vom Stifttyp angegeben. Der Ringkörper 1 besteht aus einem Eisenmaterial, bei spielsweise JIS G 4104 SCr-415, während das Gleitelement 2 aus einer widerstandsfähigen Kupferlegierung, bei spielsweise dem in der Tabelle 1 angegebenen Muster B, ist. Mit 7 ist ein mit einem Gewinde versehener Feldab schnitt bezeichnet, der auf der Fläche des Gleitelements vorgesehen ist. Der Ringkörper 1 hat eine wellenförmig aufgerauhte Fläche 6 in einem Bereich 5, der mit dem Gleitelement verbunden ist, und ist weiter mit gekerbten Abschnitten 3 versehen, um die Verbindungsfestigkeit zwischen dem Körper und dem Gleitelement, wie in Fig. 1(b) gezeigt, zu verbessern.

Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht, die einen wesentli chen Teil eines mit mehreren Konussen versehenen Syn chronisationsrings zeigt, der eine Mehrzahl von Synchro nisationsringen aufweist, um die Last zu reduzieren, die auf jeden Synchronisationsring aufgebracht wird, und um ein hohes Drehmoment zu erzeugen, entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dieses Ausführungs beispiel weist zwei Synchronisationsringe (innerer Ring 9 und äußerer Ring 10) für einen Konus (Zwischenring) 8 auf, wobei der Körper 11 des Zwischenrings 8 aus einem Eisenmaterial JIS G 4805 SUJ2 gefertigt ist und das Gleitelement aus einer widerstandsfähigen Kupferlegie rung eines Musters C, das in Tabelle 1 angegeben ist. Der Ringkörper hat eine wellenförmig aufgerauhte Fläche 8, um die Festigkeit der Verbindung zwischen dem Syn chronisationskörper und dem Gleitelement zu verbessern.

Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines wesentlichen Teils eines Synchronisationsrings vom Borg-Warner-Typ, der ein Synchronisationsring ist, wie er heute meistens verwendet wird. Dieser hat eine Gleitfläche auf dem in neren Umfang entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 3 ist mit 14 ein Syn chronisationskörper bezeichnet, 15 gibt ein auf der in neren Umfangsfläche gleitendes Element an, und 16 ist eine wellenförmig aufgerauhte Fläche des Synchronisati onskörpers 14. Im Falle eines derartigen Synchronisati onsrings schrumpft dann, wenn ein Kupferlegierungsmate rial auf den inneren Umfang des Rings bei einer hohen Temperatur aufgebracht wird, das Kupferlegierungsmateri al mehr als das Eisenmaterial bei der normalen Tempera tur, so daß das Gleitelement abfallen könnte.

In dem Fall eines Synchronisationsrings dieser Art wer den entsprechend, falls optimale Wärmebehandlungstempe raturen in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre wie N₂, Ar usw. für den aus Eisen gefertigten Körper des Syn chronisationsrings und dem aus einem gegenüber Abnutzung widerstandsfähigen Kupferlegierung bestehenden Gleitele ment jeweils eingestellt sind, so daß deren Expansions beträge in geeigneter Weise einander gleich sind, und der Ringkörper und das Gleitelement miteinander mittels einer Wärmebehandlung verbunden werden, ist es möglich, nicht nur vollständig das Abfallen bei dem Abkühlen zu verhindern, sondern auch weiter die Festigkeit der Ver bindung dazwischen zu erhöhen. Konkrete Verarbeitungs verfahren werden im folgenden beschrieben. Das Erhitzen und das Erwärmen werden in der nicht-oxidierenden Atmo sphäre durchgeführt, um das Eisen an einer Oxidation zu hindern (Erzeugung von Zunder).

(1) Das Verfahren des Heißschmiedens (A) Ein Synchronisationsring vom Stifttyp (Gleitelement: äußere Umfangsfläche des Ringkörpers)

(Ein Synchronisationsring vom Mehrfachkonustyp ist ähnlich)
a: Einsetzen eines Fe-Materials, das einen Synchronisationsring bildet, auf einem unteren Ge senk und sodann Einsetzen eines Materials aus einer wi derstandsfähigen Kupferlegierung, das als Gleitelement nach der vorliegenden Erfindung dient, auf dieses, wobei das Material aus der gegenüber Abnutzung widerstandsfä higen Kupferlegierung auf eine geeignete Temperatur er wärmt worden ist (Fig. 4(a)).
b: Sodann Unterziehen des Ringkör pers und des Gleitelements unter einen Schmiedevorgang durch ein oberes Gesenk, um diese miteinander zu verbin den und diese zu einem Synchronisationsring zu formen (Fig. 4(b)).

(B) Ein Synchronisationsring vom Borg-Warner-Typ (Gleitelement: innere Umfangsfläche des Ringkörpers)

a: Herstellen des Synchronisations rings vom Borg-Warner-Typ aus einem JIS G 4105 SCM-420-Material.
b: Herstellen eines Schmiede-Rohlings aus einem Material einer widerstandsfähigen Kupferlegierung als Gleitelement nach der vorliegenden Erfindung.
c: Erwärmen des in dem Vorgang a hergestellten Fe-Synchronisationsrings auf 980°C in ei nem Wärmeofen mit einer N₂-Gas-Atmosphäre.
d: Erwärmen des Kupferlegierungsma terials unter Schmieden des in dem Vorgang b hergestell ten Schmiede-Rohlings auf 650°d in einem Wärmeofen.
e: Vorwärmen des Schmiedegesenks auf 150°C.
f: Wenn das Material eine vorgegebe ne Temperatur erreicht, zunächst Einsetzen des Fe-Synchronisationsrings mit dessen Gleitfläche nach oben. Zu diesem Zeitpunkt wird das Gesenk in einem N₂-Gas ab gedichtet.
g: Setzen des aus einem Kupferlegie rungsmaterial bestehenden Rohlings auf das Gleitelement des Fe-Synchronisationsrings.
h: Prüfen einer Übereinstimmung an jedem Abschnitt und sodann schnelles Zwingen der beiden Materialien, um diese miteinander zu verbinden.

(2) Ablösungstest

Ein aus Eisen bestehender Synchronisationsring vom Stifttyp wurde aus einem JIS G 4805 SUJ2-Material gefer tigt, und verschiedene in Tabelle 1 aufgeführte Muster wurden mit dem Gleitelement verbunden entsprechend dem oben beschriebenen Heißschmiedeverfahren. Die Synchroni sationsringe wurden einem Abrasionstest unter den in Ta belle 2 angegebenen Bedingungen gemeinsam mit Bezugssyn chronisationsringen, auf die ein Phenolharzmaterial auf gebracht worden war, und solchen, auf die Muster nach verschiedenen Verfahren der Schrumpfpassung, des Hartlö tens und der Preßpassung aufgebracht worden waren, un terworfen. Das Ergebnis ist in Tabelle 3 gezeigt. Da das Ergebnis des Abrasionstests ausschließlich von dem Gleitelement abhängt, wurde auf solche Tests bezüglich anderer Typen von Synchronisationsringen verzichtet.

(3) Probenbelastungstest

Die verschiedenen bei diesem Ausführungsbeispiel verwen deten Materialien und die Bezugsmaterialien, die dem obigen Abrasionstest unterworfen waren, wurden weiter einem Probenbelastungstest nach dem in Fig. 5 gezeigten Verfahren unterworfen. Das Ergebnis ist in Tabelle 4 ge zeigt.

(4) Bruchfestigkeit

Um die Stärke eines Synchronisationsrings nach dem Aus führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu bestäti gen, wurde ein einfacher Synchronisationsring, bestehend aus einer Kupferlegierung, aus Mustern, die in Tabelle 1 gezeigt sind, einem Bruchtest unterworfen, um diese mit einem Synchronisationsring nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zu vergleichen. Das Ergebnis ist in Tabel le 5 gezeigt.

Es wurde oben beschrieben, daß nach der vorliegenden Er findung ein Synchronisationsringkörper aus einem Eisen material gefertigt ist, das in seiner Festigkeit und Stärke überlegen ist, und ein gegenüber Abnutzung wider standsfähiges Material aus einer Kupferlegierung auf den Körper des Synchronisationsrings auf dessen Gleitfläche aufgebracht wird durch Wärmebehandlung, etwa Heißschmie den oder dgl., so daß es möglich ist, einen Synchronisa tionsring aus einem zusammengesetzten Material mit hoher Leistungsfähigkeit zu schaffen, das einer hohen Last ausreichend widerstehen kann.

Ein Verfahren der Wärmebehandlung kann sowohl den Ver bindungsvorgang als auch den Formvorgang beinhalten. In folgedessen ist dieses Verfahren sehr kostengünstig. Es ist weiter vorteilhaft insofern, als der Synchronisati onsring unabhängig von seiner Größe gefertigt werden kann.

Weiter ist es möglich, einen Synchronisationsring zu schaffen, der weiter verbessert ist bezüglich der Fe stigkeit der Verbindung durch das Aufrauhen der Fläche des Ringkörpers oder durch das Vorsehen von gekerbten Abschnitten auf den Abschnitten des Ringkörpers, der mit dem Gleitelement verbunden ist.

Insbesondere im Fall eines Synchronisationsrings vom Borg-Warner-Typ oder einem Synchronisationsring vom keillosen Typ mit einem Gleitelement auf dessen umlau fender Innenfläche, kann das Einstellen der jeweiligen optimalen Temperaturen für die Wärmebehandlung für den Ringkörper und das Gleitelement derart, daß deren Expan sionsbeträge in ausreichender Weise einander gleich sind, verhindern, daß eine Loslösung zum Zeitpunkt des Kühlens geschieht, so daß die Verbindungsfestigkeit er höht wird.

Tabelle 2

Testbedingungen

Tabelle 3

Ergebnis des Einheitsabrasionstests (Stifttyp)

Tabelle 4

Probenbelastungstest

Tabelle 5

Bruchfestigkeit

Claims

1. Synchronisationsring, der ein Teil eines Fahr zeuggetriebes ist, mit einem Ringkörper (1), bestehend aus einem Eisenmaterial, und einem Gleitelement (22), bestehend aus einer gegenüber Abnutzung widerstandsfähi gen Kupferlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Ringkörper (1) und das Gleitelement (22) miteinander durch eine Wärmebehandlung verbun den sind,
- die gegenüber Abnutzung widerstandsfähige Kup ferlegierung aus 22 bis 45 Gewichtsprozent Zn, wenigstens 0,1 bis 15 Gewichtsprozent eines Metalls aus der Metallelementengruppe Al, Mn, Fe, Pb, Ni, Be, Si, Co, Cr, Ti, Nb, V, Zr, Mo, Sn, Bi, B usw. und im restlichen aus Cu und Verunreinigungen besteht,
- die gegenüber Abnutzung widerstandsfähige Kup ferlegierung eine Matrix aus einer α-Phase + β-Phase, einer β-Phase allein oder einer β-Phase + γ-Phase aufweist, und
- der HRB-Wert (Hardness Rockwell B) mehr als 80 beträgt.

2. Synchronisationsring, der ein Teil eines Fahr zeuggetriebes ist, mit einem Ringkörper (1), bestehend aus einem Eisenmaterial, und einem Gleitelement (22), bestehend aus einer gegenüber Abnutzung widerstandsfähi gen Kupferlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß

- der Ringkörper (1) und das Gleitelement (22) miteinander durch eine Wärmebehandlung verbun den sind,
- die gegenüber Abnutzung widerstandsfähige Kup ferlegierung aus 3 bis 15 Gewichtsprozent Al, wenigstens 0,1 bis 15 Gewichtsprozent eines Metalls aus der Metallelementengruppe Zn, Mn, Fe, Pb, Ni, Be, Si, Co, Cr, Ti, Nb, V, Zr, Mo, Sn, Bi, B usw. und im restlichen aus Cu und Verunreinigungen besteht,
- die gegenüber Abnutzung widerstandsfähige Kup ferlegierung eine Matrix aus einer α-Phase + β-Phase, einer β-Phase allein oder einer β-Phase + γ-Phase aufweist, und
- der HRB-Wert (Hardness Rockwell B) mehr als 80 beträgt.

3. Synchronisationsring nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlungstempera turen für den aus einem Eisenmaterial bestehenden Ring körper (1) und den aus einem gegenüber Abnutzung wider standsfähigen Kupferlegierungsmaterial bestehenden Gleitelement (22) jeweils derart eingestellt sind, daß die Beträge der Ausdehnung im wesentlichen einander in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre wie N₂, Ar usw. gleich sind, und daß der Ringkörper (1) und das Gleite lement (22) miteinander durch eine Wärmebehandlung ver bunden werden.

4. Synchronisationsring nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisationsring vom Borg-Warner-Typ oder aber ein keilloser Typ ist mit einem Gleitelement (22) auf dessen innerer Umfangsfläche.

5. Synchronisationsring nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (1) eine aufgerauhte Fläche hat an seinem Abschnitt, auf dem das Gleitelement (22) befestigt ist, um die Festigkeit der Verbindung zwischen diesen zu erhöhen.

6. Synchronisationsring nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche des Ringkörpers (1) in einer Wellenform aufgerauht ist.

7. Synchronisationsring nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß gekerbte Abschnitte (3) in dem Ringkörper (1) an einigen Abschnitten, die mit dem Gleitelement (22) verbunden sind, vorgesehen sind, um die Festigkeit der Verbindung zwischen diesen zu verbessern.

8. Synchronisationsring nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung ein Warmschweißen ist.