ES2288410A1 - Cubo de sincronismo densificado localmente y procedimiento para la fabricacion del mismo. - Google Patents
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Abstract
Consiste en un cubo del tipo empleado en cajas de cambio, comprendiendo dicho cubo un cuerpo (1) de configuración sustancialmente cilíndrica que presenta un dentado exterior para definir una superficie perimetral (2) y un dentado interior para definir un alojamiento central acanalado (3), caracterizado porque el cuerpo (1) fabricado por pulvimetalurgia presenta zonas (8) con distinta densidad de material. El cubo se caracteriza porque el cuerpo (1) dispone al menos de una abertura (7) en torno a la cual se sitúan las zonas de mayor densidad que el resto.
Description
Cubo de sincronismo densificado localmente y
procedimiento para la fabricación del mismo.
La presente invención se encuadra en el sector
técnico de la fabricación de componentes auxiliares para la
industria de la automoción, más concretamente en el relativo a las
cajas de cambios.
El objeto se refiere a un cubo de sincronismo
para una caja de cambios fabricado con tecnología pulvimetalúrgica
con una densificación localizada del material del que está hecho en
determinadas zonas de la pieza para mejorar sus propiedades
mecánicas.
Los cubos de sincronismo son elementos mecánicos
que forman parte de las cajas de cambio de vehículos, comprendiendo
dicho cubo un cuerpo de configuración sustancialmente cilíndrica
que presenta un dentado exterior para definir una superficie
perimetral, un dentado interior para definir un alojamiento central
acanalado. Ambas acanaladuras están unidas entre si por una
superficie escalonada en la que pueden distinguirse tres volúmenes
que genéricamente denominaremos cubo, radio y dentado yendo de la
acanaladura interior a la periferia.
Las nuevas cajas de cambio suponen un reto en la
exigencia técnica de la fabricación de los cubos de sincronismo, no
sólo desde el punto de vista de su diseño geométrico sino también
de sus propiedades mecánicas.
Y al respecto de esto último, es un hecho
conocido que las prestaciones mecánicas de las piezas fabricadas
por pulvimetalúrgia dependen fundamentalmente de la estructura
metalográfica del material y de la distribución de densidades del
mismo en la pieza, siendo esta homogénea en toda la pieza.
En relación a la distribución de densidades, se
ha demostrado en diversas fuentes que un aumento en la densidad del
material de la pieza se relaciona directamente con una mejora en
las propiedades mecánicas de la misma. Es decir, conforme la
porosidad de la pieza fabricada por pulvimetalúrgia se reduce,
asimilándose a una pieza de acero macizo (densidad 7,86 g/cm^{3}),
las características mecánicas de la misma se mejoran.
Siguiendo un proceso de fabricación
pulvimetalúrgica tradicional de doble prensado y doble sinterizado
se pueden alcanzar densidades máximas de 7,20 g/cm^{3}.
Algunos ejemplos dirigidos a la fabricación de
piezas de mayor densidad tratan de incrementar la densidad media de
toda la pieza. En la actualidad existe alguna solución técnica de
este tipo como las presentadas en las patentes WO2004002659 y
US2003143097.
Sin embargo estas soluciones presentan
limitaciones técnicas para su aplicación ya que al tratar de
incrementar la densidad media de toda la pieza, la superficie a
prensar es grande por lo que fácilmente se alcanzan y superan los
limites de fuerza máxima que la máquina de prensado es capaz de
transmitir a la pieza sin riesgo de deterioro de la propia máquina
e incluso de la pieza por la aparición de grietas y otros
desajustes.
Por ello se ha detectado la necesidad de idear
un cubo de sincronismo, así como su procedimiento de fabricación,
de forma tal que el cuerpo de dicho cubo presente distintas
densidades de material, favoreciendo así que en aquellas zonas de
la pieza cuyos requerimientos mecánicos son más altos la densidad
sea superior a la del resto de la pieza sin sobrepasar así las
condiciones de trabajo de las prensas.
La presente invención representa un nuevo
proceso de fabricación para dar solución a las limitaciones antes
descritas que impiden la mejora de prestaciones de las piezas de
pulvimetalúrgia y en concreto de los cubos de sincronismo
sinterizados.
Este objetivo se consigue por medio de la
invención tal y como está definida en las reivindicaciones 1 y 5,
en las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones
preferidas de la invención.
Un primer aspecto de la presente invención se
refiere a un cubo de sincronismo densificado localmente del tipo
empleado en cajas de cambio. De esta manera y gracias al aumento de
densidad de material en ciertas zonas de la pieza ésta ve mejorada
en dichas zonas sus propiedades mecánicas.
Según otro aspecto de la invención, la
superficie perimetral podrá presentar una pluralidad de
discontinuidades sobre las que se practican ranuras pudiendo tener
formas diferentes.
Según otro aspecto de la invención, las zonas
alrededor de las ranuras podrán presentar mayor densidad de
material en todo su volumen respecto al resto de material de la
pieza. La misión del aumento de la densidad en dichas zonas es
aumentar a su vez la resistencia mecánica de estas zonas de la pieza
a fin de evitar roturas durante la vida en servicio de la
pieza.
Igualmente, otro de los objetos principales de
la presente invención es el procedimiento para la fabricación de
dicho cubo de sincronismo que comprende:
una primera etapa de prensado,
una segunda etapa de sinterizado a baja
temperatura;
una tercera etapa de reprensado; y
una cuarta etapa de sinterizado a alta
temperatura.
El procedimiento se caracteriza porque en la
etapa de prensado se conforma una pieza con una geometría
especifica (escalones con planos inclinados o formas curvas que
permitan un gradiente de densidad) con una cantidad de material
excedente en la zona de las ranuras que definen la zona a
densificar de modo que tras la etapa de reprensado se obtiene una
densificación localizada en las que la densidad de material es mayor
que en el resto de la pieza que son los que van a soportar
requerimientos mecánicos más altos sin sobrepasar las condiciones
de trabajo de las prensas.
De esta manera, las citados escalones se
conforman en la etapa de prensado empleando unos moldes diseñados
para tal efecto de forma que cuando la pieza ha sido sinterizada a
baja temperatura, reprensada y sinterizada a alta temperatura ésta
es visualmente idéntica a la que se obtendría mediante un
procedimiento de fabricación habitual. La densificación localizada
esta realmente generada por la diferencia de alturas de estas formas
geométricas con respecto al plano de referencia definido por la
superficie horizontal que define las discontinuidades que ha sido
definido genéricamente como "radio".
Para evitar entallas metalúrgicas generadas por
saltos bruscos de densidad en pieza, se definen sobre la geometría
del cubo unas zonas de transición, a través de planos inclinados o
formas curvas, en las que se genera un gradiente de densidades que
garantiza una transición continua entre zonas de densidad
convencional y zonas sobre densificadas.
Para la mejor comprensión de cuanto ha sido
descrito en la presente memoria se acompañan unos dibujos
relacionados expresamente con una realización de dicha invención
que se presenta como ejemplo ilustrativo y no limitativo de
ésta.
En dichos dibujos la figura 1 representa una
vista del cubo de sincronismo densificado localmente objeto de la
invención.
La figura 2 representa una vista en sección del
cubo de sincronismo densificado localmente, según el plano de corte
B-B de la figura 1.
El cubo de sincronismo (1) objeto de la presente
invención, tal y como se aprecia en la figura 1, presenta un cuerpo
sustancialmente cilíndrico y dispone de un alojamiento central
acanalado (3) determinado por dentado interior, siendo las
acanaladuras del mismo paralelas al eje de revolución de dicho
cuerpo. Además presenta un dentado exterior que define una
superficie perimetral (2), esta está acanalada según una dirección
paralela al eje de revolución del cuerpo (1), ambos dentados están
unidos entre si por un volumen escalonado en el que se pueden
distinguir tres zonas principales: cubo (6), radio (5) y dentado (4)
yendo de la acanaladura interior a la periferia.
La superficie perimetral (2) presenta una
pluralidad de discontinuidades denominadas ranuras (7) pudiendo
tener formas diferentes. En la presente realización de la invención
las ranuras (7) van a ser 6, siendo este número meramente
orientativo y nunca limitativo para el ámbito de protección de la
invención. Las zonas (8) en torno a las ranuras (7) presentan mayor
densidad de material que el resto de las zonas de la pieza. Dichas
zonas (8) se componen de una primera zona de densificación
alrededor de las ranuras (7) y en el plano inclinado, de una zona
de transición de densificación entre la densidad del entorno de la
ranura y el resto de la pieza.
La presencia de zonas de distinta densificación
evita cambios bruscos de densidad en la pieza que podrían suponer
entallas metalográficas que diesen lugar a zonas de agrietamiento
preferente durante el reprensado. Además las zonas de densificación
proporcionan un aumento en la resistencia mecánica de estas zonas
de la pieza a fin de evitar roturas durante la vida en servicio de
la pieza.
En el presente modelo de realización, la
densidad de material en la zona de densificación puede variar entre
7,15 g/cm^{3} y 7,86 g/cm^{3}. La densidad en la zona de
densificación intermedia puede variar entre 6,90 g/cm^{3} y 7,30
g/cm^{3}.
En lo que se refiere al procedimiento de
fabricación, la principal novedad del mismo reside en que en la
primera etapa de prensado se conforma una pieza con una serie de
formas geométricas con una cantidad de material excedente situadas
en las zonas (8) alrededor de las ranuras (7).
De esta manera, las citadas formas geométricas
se conforman en la etapa de prensado empleando unos moldes
diseñados para tal efecto de forma que cuando la pieza ha sido
sinterizada a baja temperatura, reprensada y sinterizada a alta
temperatura ésta es visualmente idéntica a la que se obtendría
mediante un procedimiento de fabricación habitual.
De todo lo descrito y por la observación de los
dibujos se desprenden las ventajas que presenta el cubo de
sincronismo localmente densificado en cuestión respecto a otras
realizaciones precedentes.
Claims (7)
1. Cubo de sincronismo densificado localmente
del tipo empleado en cajas de cambio, comprendiendo dicho cubo un
cuerpo (1) de configuración sustancialmente cilíndrica que presenta
un radio exterior para definir una superficie perimetral (2) y un
radio interior para definir un alojamiento central acanalado (3),
caracterizado porque el cuerpo (1) fabricado por
pulvimetalúrgia presenta zonas (8) con distinta densidad de
material en orientaciones axiales y radiales.
2. Cubo de sincronismo según la reivindicación
1, caracterizado porque el cuerpo (1) dispone de un radio
(5) que determina junto con la superficie perimetral (2) un Dentado
(4).
3. Cubo de sincronismo según las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dentado
(4) presenta una pluralidad de discontinuidades sobre las que se
practican ranuras (7) pudiendo tener formas diferentes.
4. Cubo de sincronismo según las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las zonas
(8) en torno a las ranuras (7) presentan mayor densidad de material
que el resto.
5. Un Procedimiento para la fabricación de un
cubo de sincronismo del tipo empleado en cajas de cambio
densificado localmente según reivindicación 1 que comprende las
siguientes etapas:
una primera etapa de prensado,
una segunda etapa de sinterizado a baja
temperatura;
una tercera etapa de reprensado; y
una cuarta etapa de sinterizado a alta
temperatura;
6. Un procedimiento caracterizado porque
en la etapa de prensado se conforma una pieza con una serie de
formas geométricas con una cantidad de material excedente situadas
en aquellas zonas de modo que tras la etapa de sinterizado a baja
temperatura, tras la etapa de reprensado y tras la etapa de
sinterizado a alta temperatura se obtienen zonas (8) de mayor
densidad de material.
7. Un procedimiento según la reivindicación
anterior caracterizado porque las zonas (8) de densificación
se componen de una primera zona de densificación alrededor de la
ranuras (7) y en el mismo radio (4), una segunda zona transición de
densificación.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200601288A ES2288410B1 (es) | 2006-05-10 | 2006-05-10 | Cubo de sincronismo densificado localmente y procedimiento para la fabricacion del mismo. |
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| Publication Number | Publication Date |
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| ES2288410A1 true ES2288410A1 (es) | 2008-01-01 |
| ES2288410B1 ES2288410B1 (es) | 2008-11-16 |
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| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2288410B1 (es) |
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| JP2007262536A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Hitachi Powdered Metals Co Ltd | 焼結歯車およびその製造方法 |
-
2006
- 2006-05-10 ES ES200601288A patent/ES2288410B1/es active Active
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Also Published As
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| ES2288410B1 (es) | 2008-11-16 |
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