ES2942294T3 - Componente producido por pulvimetalurgia - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un componente (1) producido por pulvimetalurgia, que tiene un cuerpo (2) y un dentado (3) que comprende una pluralidad de dientes (5). Entre dos flancos de diente de dos dientes adyacentes (5), que están enfrentados en dirección circunferencial (4), se forma un espacio entre dientes (12) con una base de espacio entre dos flancos de dientes (5). La base del hueco une entre sí los dos flancos de dientes enfrentados entre sí. En la dirección circunferencial (4), el dentado (3) tiene una zona de compactación que tiene una mayor densidad en comparación con la densidad del componente completo (1). Una sección inferior de la base del espacio es una parte constitutiva de la región de compactación, de tal manera que la región de compactación tiene una mayor densidad en comparación con la densidad de una sección inferior adyacente de la base del espacio en la dirección circunferencial (4). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Componente producido por pulvimetalurgia

La invención se refiere a un componente producido por pulvimetalurgia con un cuerpo y un dentado dispuesto en el mismo con un gran número de dientes.

Componentes de este tipo, como, por ejemplo, los manguitos de cambio, a menudo también denominados manguitos deslizantes, son, por ejemplo, conocidos de los documentos DE 10247330 A1 y AT 510 204 A1. Se utilizan para el cambio de marchas en transmisiones manuales, en particular en transmisiones manuales de vehículos de motor. Durante el proceso de cambio de marchas, el dentado interior del manguito de cambio y un dentado opuesto de un elemento de embrague (por ejemplo, un anillo de sincronización o un cuerpo de embrague) del dispositivo de sincronización engranan axialmente entre sí. En este caso, la forma geométrica de los dientes del dentado interior debe ser de tal manera, que se facilite el engrane axial entre sí.

La geometría relativamente compleja del dentado de tales componentes se puede lograr ventajosamente durante la producción de pulvimetalurgia (prensado del polvo, tratamiento térmico, en particular sinterización), ya que, en este caso, el perfil y las dimensiones objetivo de la geometría, se producen por medio del prensado y/o calibrado y/o moldeado. Por lo contrario, la producción de componentes de este tipo, a partir de material forjado sólido o de chapa metálica requiere a menudo un procesamiento posterior complejo mediante mecanizado.

Un aspecto esencial en la producción de componentes de dentados es su resistencia contra la fatiga y fractura, en particular en la zona del dentado. El documento DE 102 47 330 A1, por lo tanto, propone un segundo proceso de prensado después de la sinterización, para lograr una compresión posterior selectiva de los flancos de dientes del dentado interior de un manguito de cambio. De acuerdo con el documento AT 510 204 A1, los dientes del dentado interior presentan una densidad de al menos 7,3 g/cm3, al menos en la zona del extremo distal, para lograr una vida útil más larga del manguito de cambio en funcionamiento.

En el documento DE 600 36608 T2 se propone comprimir un componente de metal en polvo con un dentado exterior, después de la sinterización. En este caso, la circunferencia exterior de un engranaje se comprime, para endurecer los dientes del engranaje. El documento WO 2013/136983 A1 describe un engranaje sinterizado con un dentado exterior. En una zona de la raíz de diente, cuya porosidad es más baja que en una zona central del engranaje, se dispone una sección con alta compresión.

El objetivo de la invención es mejorar las propiedades mecánicas de un componente pulvimetalúrgico con dentado.

Este objetivo se resuelve mediante la combinación de características de la reivindicación 1. Las realizaciones ventajosas del componente se pueden encontrar en las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la reivindicación 1, el componente producido por pulvimetalurgia, presenta un cuerpo y un dentado con un gran número de dientes dispuestos en una fila en la dirección circunferencial. Entre dos flancos de dientes enfrentados entre sí en la dirección circunferencial, de dos dientes adyacentes, está diseñado un espacio de diente con una base del espacio. Esta base del espacio está configurada geométricamente de tal manera, que conecta entre sí los dos flancos de dientes enfrentados entre sí de los dos dientes adyacentes. Por lo tanto, la base del espacio se encuentra en la zona de un círculo de raíz de diente del dentado o en la zona de la circunferencia (circunferencia interior o circunferencia exterior) del cuerpo. Un rebaje funcional dispuesto en un flanco de diente y una sección de base exterior de la base del espacio, dispuesta adyacente en la dirección circunferencial, son al menos parcialmente parte de una zona de compresión del componente, por lo que esta zona de compresión forma una compresión local del componente y presenta una densidad más alta, en comparación con la densidad media de todo el componente.

La zona de compresión representa, por lo tanto, una zona o una sección de borde a lo largo de la dirección circunferencial del componente, con una densidad superficial más alta en comparación con la densidad de todo el componente.

Al mismo tiempo, la zona de compresión es una zona con una densidad superficial más alta en comparación con la densidad superficial de las zonas dispuestas adyacentes en la dirección circunferencial. En este caso, el rebaje funcional y la sección de base exterior de la base del espacio, son al menos parcialmente parte de la zona de compresión, de tal manera que la zona de compresión presenta una densidad más alta en comparación con la densidad de una sección de base adyacente en la dirección circunferencial de la misma base del espacio. Esta sección de base adyacente no es parte de la zona de compresión.

En otras palabras, la zona de compresión forma una capa de borde comprimida localmente, cuya densidad es más alta que la densidad de todo el componente, por un lado, y más alta que la densidad en las capas de borde de otras zonas o secciones a lo largo de la dirección circunferencial, por otro lado.

En particular, la densidad localmente más alta de la zona de compresión, a partir de la superficie del material, disminuye en la dirección radial a medida que aumenta la profundidad del material, hasta que se alcanza aproximadamente la densidad media de todo el componente.

La densidad de la base del espacio, que varía en secciones a lo largo de la dirección circunferencial, tiene la ventaja de que solo se tiene que comprimir una sola sección o varias secciones de la base del espacio, para mejorar las propiedades mecánicas del dentado. Por lo tanto, la construcción de una herramienta de compresión adecuada se puede limitar a aquellas secciones de la base del espacio, que son particularmente eficientes en el estado comprimido para un soporte de la resistencia del dentado. Esto simplifica la construcción de la herramienta de compresión. Además, con un esfuerzo de energía/fuerza relativamente bajo de la herramienta de compresión, se puede lograr una base del espacio entre dos dientes adyacentes, que solo se comprime de manera local o en secciones.

Alternativamente, toda la base del espacio entre dos dientes adyacentes también se puede comprimir a lo largo de la dirección circunferencial, en cuyo caso las secciones individuales a lo largo de la dirección circunferencial se comprimen entonces en diferentes grados, por medio de una herramienta de compresión adecuada.

Por lo tanto, una zona del componente adyacente a los dientes, es decir, al menos una sección o sección de base de la base del espacio, soporta una mayor resistencia y por tanto una vida útil más larga del componente en funcionamiento, debido a su densidad localmente más alta. En particular, se incrementa la resistencia de los dientes contra los pares de torsión, que actúan durante el funcionamiento del componente. Dependiendo de la magnitud de la densidad localmente más alta (y, por lo tanto, de la resistencia más alta contra los pares de torsión aplicados), la geometría de todo el componente se puede dimensionar ventajosamente más pequeña en la dirección radial, de modo que el componente se puede usar para ahorrar volumen incluso en espacios reducidos.

Preferentemente varias, en particular todas las bases del espacio del dentado, presentan una zona de compresión.

La zona de compresión local contribuye ventajosamente a que el componente poroso se pueda producir de manera más económica como componente sinterizado (baja masa intrínseca, bajo consumo de material), en comparación con un componente de material sólido (por ejemplo, forjado), y al mismo tiempo, presente unas propiedades mecánicas en la zona sometida a carga mecánica del dentado - en particular, en la zona de transición entre la base del espacio y el flanco de diente - similares o comparables a las de un componente de material sólido. El componente metálico es producido ventajosamente de hierro sinterizado o de acero sinterizado.

La densidad más alta de la zona de compresión se realiza, en particular, mediante una compresión local después del tratamiento térmico o de la sinterización. Por ejemplo, esta compresión posterior local se realiza por medio de un prensado posterior de manera axial o radial, después de la sinterización del componente. Como alternativa a este prensado posterior o adicionalmente, la densidad superficial localmente más alta deseada en la zona del dentado se puede lograr durante un proceso para cambiar localmente la geometría o el perfil de la superficie del componente (por ejemplo, herramientas de moldeo efectivas en la dirección radial, para el moldeado de manera radial de un perfil en el dentado), durante un proceso de bruñido o durante un proceso de calibración (por ejemplo, prensado o bruñido). Para ello se utilizan, en particular, herramientas que se utilizan en serie de todos modos, por lo que la producción de la zona de compresión local es particularmente económica. Por ejemplo, la densidad localmente más alta de la zona de compresión se puede lograr de manera fácil y automática en términos de tecnología de procesos, es decir, sin pasos de proceso adicionales, durante un proceso de moldeado radial después del tratamiento térmico o sinterizado, en el que se produce un perfil de dientes individuales por medio de fuerzas radiales de moldeado.

Visto a lo largo de la dirección circunferencial, la base del espacio es la sección de la circunferencia interior o exterior del componente, que está dispuesta entre los flancos de dientes enfrentados entre sí de dos dientes adyacentes. En este caso, en particular, está dispuesta fuera de los rebajes funcionales (por ejemplo, respaldos, rebajes) de los flancos de dientes. Estos rebajes funcionales forman secciones específicas dentro de los flancos de dientes y pueden tener, en particular, la función de hacer contacto con el dentado opuesto de un componente opuesto (por ejemplo, de un elemento de embrague), para la transmisión de la fuerza en la dirección circunferencial o dirección de rotación.

El dentado del componente es, en particular, un dentado recto con flancos de dientes paralelos a la dirección axial. Los rebajes funcionales, en particular respaldos, están presentes preferentemente en los flancos de dientes individuales o en todos los flancos de dientes. Estos rebajes funcionales se pueden formar mecánicamente, por ejemplo, en el componente tratado térmicamente o sinterizado mediante bruñido, moldeo radial u otra conformación plástica en el flanco del diente. El rebaje funcional es, en particular, un rebaje de superficie (por ejemplo, como una superficie de respaldo), en el flanco de diente y preferentemente discurre inclinado a la dirección axial o paralelo a la dirección axial.

La densidad del material más alta de la zona de compresión es preferentemente de al menos 7,3 g/cm3, en particular al menos 7,4 g/cm3, además en particular al menos 7,5 g/cm3. La densidad media del material de todo el componente es preferentemente de 7,0 g/cm3 o más baja. La densidad del material de las zonas de superficies o secciones, que están dispuestas en dirección circunferencial fuera de la zona de compresión, corresponde preferentemente aproximadamente a la densidad media del material de todo el componente.

Las proporciones de densidad deseadas se logran preferentemente densificando el componente solo después del tratamiento térmico o sinterizado en secciones definidas o zonas de superficies a lo largo del dentado, es decir, a lo largo de la dirección circunferencial del cuerpo que lleva el dentado. Por lo tanto, la zona de compresión se crea preferentemente mediante comprensión local o compresión posterior local.

En otras palabras, la densidad más alta o la densidad media más alta de la densidad del material de la zona de compresión, significa en otras palabras, que la zona de compresión tiene una porosidad media más baja, que todo el componente, y también tiene una porosidad media más baja en comparación con las secciones o zonas de superficies adyacentes a lo largo de la circunferencia del componente.

Las densidades del material se determinan preferentemente indirectamente de manera conocida a través de la porosidad. A su vez, la porosidad se determina preferentemente por medio del método de flotabilidad de Arquímedes o por medio del análisis de imagen cuantitativo. Si los valores se determinan por medio de análisis cuantitativo de imágenes, preferentemente se realiza una comparación metrológica por medio del método de flotabilidad mencionado anteriormente. En el caso del análisis cuantitativo de imágenes (suma de las zonas de poros en relación con la superficie total considerada), las mediciones se realizan de manera conocida en las superficies de una sección transversal del componente, por lo que la zona del componente poroso que se va a examinar, se divide en un campo de rejilla.

La zona de compresión con una densidad localmente más alta se extiende preferentemente en dirección radial, a partir de la superficie de la base del espacio o a partir de la superficie de la circunferencia del cuerpo del componente, de tal manera que, a partir de la superficie con la profundidad del material creciente, inicialmente se puede determinar una densidad del material más alta en comparación con la densidad media de todo el componente. El valor absoluto de la densidad del material localmente más alta normalmente disminuye en la dirección radial a medida que aumenta la profundidad del material, hasta que es similar o idéntica a la densidad media de todo el componente a una determinada profundidad del material. De esta manera, al menos las zonas cercanas a la superficie de una sección de la base del espacio, son parte de la zona de compresión.

Para mejorar la resistencia del dentado, la sección de base exterior de la base del espacio en la dirección circunferencial es, al menos parcialmente, parte de la zona de compresión, y presenta una densidad localmente más alta en comparación con otras secciones o zonas en la dirección circunferencial, y en comparación con la densidad de todo el componente. En este caso, la sección de base exterior de la base del espacio, es una sección que está enfrentada o está adyacente a un flanco de diente, de un diente en la dirección circunferencial y, en particular, se une directamente al flanco de diente.

La resistencia del dentado contra la fatiga se soporta en que la zona de compresión con una densidad localmente más alta, se extiende también a la zona de rebajes funcionales individuales o a todas (en particular respaldos), en los flancos de dientes de los dientes. En este caso, el rebaje funcional se comprime al menos parcialmente de tal manera que al menos una sección de este rebaje funcional forma parte de la zona de compresión. Dado que la sección de base exterior está dispuesta adyacente a un flanco de diente y, por lo tanto, también a un rebaje funcional, la compresión deseada en la zona de transición entre un diente y una base del espacio se puede producir fácilmente en un solo paso de trabajo.

La base del espacio presenta preferentemente dos secciones de base exteriores, visto a lo largo de la dirección circunferencial, y una sección de base interior entre las dos secciones de base exteriores. Dado que una sección de base exterior está dispuesta adyacente al flanco de diente de un diente en la dirección circunferencial, una compresión más alta de esta sección de base exterior es particularmente eficaz para la resistencia deseada del dentado. Por otra parte, la sección de base interior puede estar libre de una densidad más alta. De esta manera, visto en la dirección circunferencial, no es necesario comprimir toda la base del espacio, como resultado de lo cual la herramienta a proporcionar puede permanecer constructivamente sencilla para la producción de esta compresión, y las fuerzas de presión relativamente bajas de la herramienta son suficientes.

Además de su posición en dirección circunferencial con respecto a un flanco de diente de un diente, una sección de base exterior y la sección de base interior también se pueden diferenciar entre sí, por ejemplo, por un perfil geométrico transversal diferente. Preferentemente, la sección de base exterior y la sección de base interior tienen perfiles de curvaturas diferentes. En este caso, la propia sección de base interior y/o la propia sección de base exterior también se pueden dividir en varias secciones, por ejemplo, en varias secciones de curvaturas diferentes.

En una forma de realización preferente, la sección transversal de la base del espacio que discurre en un plano de sección transversal radial presenta una forma de arco, al menos en la zona de una sección de base exterior. Esto crea una transición geométrica entre la base del espacio y los flancos de dientes contiguos, que es ventajosa para la resistencia del dentado. Una sección de base exterior también puede presentar varias formas de arco diferentes, en particular dos, dispuestas en una fila en la dirección circunferencial.

En particular, la forma de arco de la sección de base exterior presenta un arco de círculo o consiste en un arco de círculo. El radio del arco de círculo tiene preferentemente un valor dentro de un rango con un límite inferior de 0,1 mm y un límite superior de 4 mm, en particular 2 mm. En una forma de realización preferente, la sección de base exterior presenta dos arcos de círculo con diferentes radios, dispuestos en una fila en la dirección circunferencial. Por ejemplo, el radio del primer arco de círculo tiene un valor dentro de un rango con un límite inferior de 0,1 mm y un límite superior de 2 mm, mientras que el radio del segundo arco de círculo tiene un valor dentro de un rango con un límite inferior de 0,1 mm y un límite superior de 4 mm.

La sección de base interior puede presentar una sección transversal recta o una forma de sección transversal convexa o cóncava, dependiendo de la geometría deseada. Preferentemente, la sección de base interior de la base del espacio presenta una forma de arco. En particular, esta forma de arco presenta un arco de círculo o consiste en un arco de círculo. Por ejemplo, la sección de base interior está diseñada como un arco de círculo, que conecta entre sí dos secciones de base exterior de la misma base del espacio. Alternativamente, la sección de base interior presenta dos arcos de círculo, así como un segmento de cilindro de un círculo de raíz del cuerpo del componente, entre ellos. Esta última alternativa mencionada se puede realizar ventajosamente, si la base del espacio entre dos dientes es lo suficientemente grande en la dirección circunferencial. En una alternativa adicional, la sección de base interior consiste solamente en el segmento de cilindro del círculo de raíz. Dependiendo del dimensionamiento radial del componente, se puede seleccionar una configuración diferente de la sección de base interior, para soportar la resistencia mecánica del dentado y producir eficientemente la zona de compresión, por medio de una geometría de herramienta correspondiente.

El arco de círculo de la sección de base interior tiene un radio preferentemente seleccionado dentro de un rango con el límite inferior = 0,1 mm y el límite superior = 15 mm. El radio del círculo de raíz mencionado anteriormente, se selecciona preferentemente dentro de un rango con el límite superior = 75 mm.

En una forma de realización adicional preferente, una sección de base exterior (en particular, todas las secciones de base exteriores) está diseñada como un rebaje en la base del espacio. Esto significa que la sección de base exterior está dispuesta al menos parcialmente radialmente más hacia el exterior, que una sección de base interior. Esta geometría facilita el posicionamiento seguro de una herramienta adecuada en el componente, para la producción de la densidad localmente más alta en la zona de compresión.

Para aumentar aún más la resistencia de los dientes, es ventajoso que la sección de base exterior discurra tangencialmente al flanco de diente del diente asociado a ella. Esta geometría puede reducir o evitar cualquier rotura del material durante la producción del dentado (en particular, durante la compresión local o el desmoldeo). Además, esta geometría facilita, en un solo paso de procedimiento, la compresión local uniforme de toda la zona de compresión (por ejemplo, una sección de la base del espacio y una sección del flanco de diente contiguo). Una herramienta adecuada con la función de compresión local puede seguir siendo configurada geométricamente sencilla para este fin.

Esta compresión local uniforme de toda la zona de compresión en un solo paso de procedimiento es posible en particular, si la sección de base exterior está dispuesta tangencialmente alternativa o adicionalmente a un rebaje funcional (en particular un respaldo), en el flanco de diente del diente. Por lo tanto, una zona de compresión que contiene al menos parcialmente el rebaje funcional, también se puede producir de una manera ahorrando tiempo y eficiente con fuerzas de presión relativamente bajas.

En una forma de realización adicional preferente, la sección de base exterior está dispuesta tangencialmente a una circunferencia, que discurre de manera concéntrica con respecto a un eje longitudinal central del componente. Esta configuración soporta una producción sencilla de la zona de compresión, en términos de tecnología de procedimientos. Esta circunferencia tiene preferentemente un radio más grande que un círculo de raíz en la circunferencia interior del cuerpo (en el caso de un dentado interior), y preferentemente un radio más pequeño que un círculo de raíz en la circunferencia exterior del cuerpo (en el caso de un dentado exterior).

La base del espacio dispuesto entre dos dientes adyacentes está diseñada en dirección circunferencial, en particular, de manera simétrica especular con respecto a un eje de simetría, dispuesto en la dirección radial. Esto permite una distribución uniforme de las fuerzas y pares de torsión, que actúan sobre el dentado, lo que reduce las tensiones mecánicas.

Se soporta una configuración sencilla de la base del espacio, en términos de tecnología de procesos, porque en particular las dos secciones de base exteriores de la base del espacio están dispuestas de manera simétrica especular entre sí.

La sección de base exterior presenta preferentemente diferentes formas geométricas de sección transversal a lo largo de la dirección axial, con respecto a un plano de sección transversal radial. De este modo, la transición desde la base del espacio hasta un diente adyacente se puede configurar dependiendo del perfil axial del flanco de diente (en particular, teniendo en cuenta las superficies funcionales, en particular las superficies de respaldo, en el flanco de diente) de tal manera que, una herramienta de prensado o similar, con fuerzas de presión relativamente bajas en un solo proceso de prensado, alcanza la densidad requerida a lo largo de toda la extensión axial de la zona de compresión.

En particular, la sección de base exterior presenta al menos dos perfiles diferentes de sección transversal radial, a lo largo de la dirección axial. En este caso, se encuentra un plano de sección transversal radial en la zona de un rebaje funcional (en particular un respaldo) en el flanco de diente, mientras que un plano adicional de sección transversal radial se encuentra en la zona del flanco de diente, axialmente fuera del antes mencionado rebaje funcional.

La sección de base interna de la base del espacio está dispuesta preferentemente parcial o completamente sobre un círculo de raíz del cuerpo o del componente, por lo que este círculo de raíz está dispuesto normalmente de manera concéntrica con respecto a un eje longitudinal central del componente. Una geometría de este tipo de la base del espacio soporta la resistencia del dentado, así como una producción sencilla y económica del componente, en términos de tecnología de procesos. Como ya se ha explicado, en este caso, la sección de base interior está configurada preferentemente como un arco de círculo. El radio del círculo de raíz se selecciona preferentemente dentro de un rango con el límite superior = 75 mm.

La producción pulvimetalúrgica del componente comprende normalmente, al menos el prensado y el tratamiento térmico (en particular la sinterización), de una preforma de metal en polvo. Después del tratamiento térmico o la sinterización, el componente aún se puede comprimir de la manera deseada. La compresión localmente diferente del dentado aquí expuesta y las diversas características geométricas del dentado se pueden aplicar al dentado interior de diferentes componentes o, en consecuencia, modificarse al dentado exterior de diferentes componentes. También es posible aplicar estas características al dentado interior y exterior de un componente, siempre que el componente presente los dos tipos de dentado. Por ejemplo, un componente con un dentado exterior se puede diseñar como un engranaje (por ejemplo, de acuerdo con los documentos DE 60036608 T2, WO 2013/091609 A1), como un anillo de sincronización (por ejemplo, de acuerdo con el documento DE WO 2012/163324 A1), o como un anillo de embrague (por ejemplo, de acuerdo con el documento DE WO 2011/041811 A1),con un dentado interior se puede diseñar, por ejemplo, como un manguito de cambio (por ejemplo, de acuerdo con el documento DE 10247330 A1), o con dentado exterior e interior se puede diseñar, por ejemplo, como un buje de sincronización (por ejemplo, de acuerdo con el documento EP 2245325 B1).

El componente normalmente tiene un cuerpo central y un dentado dispuesto en el mismo. En el caso del dentado interior, este se encuentra en una circunferencia interior del cuerpo. En el caso del dentado exterior, este se encuentra en una circunferencia exterior del cuerpo. El componente o su cuerpo, normalmente tiene una sección transversal curva, en particular está diseñado como un círculo o como un anillo. Preferentemente, el componente presenta un eje longitudinal central. Durante el funcionamiento del componente, este eje longitudinal central corresponde preferentemente a su eje de giro o rotación.

En una forma de realización preferente, el componente está diseñado como un manguito de cambio con un dentado interior.

La invención se explica con más detalle con referencia a los ejemplos de realización representados en los dibujos. Se muestran en la:

Fig.1 una representación en perspectiva de un componente, en forma de manguito de cambio,

Fig. 2 una vista superior de una parte del manguito de cambio, de acuerdo con la Fig. 1,

Fig. 3 una vista ampliada de dos dientes adyacentes, de acuerdo con la dirección de visualización III en la Fig. 2, Fig. 4 una forma de realización adicional de dientes adyacentes, en la vista de acuerdo con la Fig. 3,

Fig. 5 una representación ampliada del detalle V en la Fig. 2, con una primera forma de realización de la base del espacio,

Fig. 6 una forma de realización adicional de la base del espacio en una vista en sección,

Fig. 7 una forma de realización adicional de la base del espacio en la vista en sección, de acuerdo con la Fig. 6, Fig. 8 una sección transversal del dentado, de acuerdo con la línea de sección VMI-VIM en la Fig. 3,

Fig. 9 una sección transversal del dentado, de acuerdo con la línea de sección IX-IX en la Fig. 3,

Fig. 10 una sección transversal del dentado, de acuerdo con la línea de sección X-X en la Fig. 4,

Fig. 11 una sección transversal del dentado, de acuerdo con la línea de sección XI-XI en la Fig. 4,

Fig. 12 una toma de un pulido del cuerpo sólido de un manguito de cambio como componente en la zona de un espacio entre dientes, después de la sinterización y con compresión local,

Fig. 13 una toma adicional de un pulido del cuerpo sólido de un manguito de cambio como componente en la zona de un espacio entre dientes, después de la sinterización y con compresión local.

El componente pulvimetalúrgico 1 con un dentado está diseñado preferentemente como manguito de cambio en forma de anillo. En este caso, cabe mencionar que algunas o todas las características explicadas con referencia al manguito de cambio, también se pueden utilizar con otros tipos de componentes pulvimetalúrgicos (por ejemplo, anillos de embrague, engranajes, anillos de sincronización, bujes de sincronización), con un dentado interior y/o con un dentado exterior, dependiendo de su idoneidad. En particular, las características individuales de la geometría y/o la compresión local en el dentado 3 del manguito de cambio, por ejemplo, de la base del espacio 13, 20, 21 o de la zona de compresión 27, también se pueden realizar en el dentado interior y/o exterior de otro componente (por ejemplo, un engranaje, anillo de embrague, anillo de sincronización, buje de sincronización).

El componente 1 de la Fig. 1 presenta un cuerpo central 2 y un dentado 3 con un gran número de dientes 5, dispuestos en una fila en la dirección circunferencial 4. En la Fig. 1, el dentado 3 es un dentado interior. Los dientes 5 se extienden en dirección axial 6 entre las dos caras frontales 7 axiales del componente 1. En formas de realización preferentes, los dientes 5 también se pueden extender a lo largo de la dirección axial 6, más allá de una cara frontal 7 o de las dos caras frontales 7. Una ranura anular 9 que discurre alrededor de la circunferencia exterior 8 del cuerpo 2, se utiliza de manera conocida para enganchar una horquilla de cambio o similar.

En la forma de realización representada aquí, los dientes 5 están diseñados de manera simétrica especular con respecto a un plano de simetría, que se encuentra en la dirección radial 10. En otras formas de realización no representadas aquí, los dientes 5 también pueden estar configurados asimétricamente con respecto al plano de simetría mencionado anteriormente.

La Fig. 2 representa una sección del componente 1 con una vista axial de una cara frontal 7 del cuerpo 2. En la circunferencia interior 11 del cuerpo 2 se pueden ver tres dientes 5, que están dispuestos a distancia entre sí en la dirección circunferencial 4. La distancia entre dos dientes 5 adyacentes forma un espacio entre dientes 12 con una base del espacio 13, en la circunferencia interior 11. La base del espacio 13 conecta entre sí los dos flancos de dientes 14 enfrentados entre sí, en la dirección circunferencial 4 de dos dientes adyacentes 5. El extremo libre axial de un diente 5 que se puede ver en la Fig. 2, forma una cabeza de diente 15 con dos vertientes de techo 16 y una cresta de techo como punta de diente 17, que conecta entre sí las dos vertientes de techo 16.

Los flancos de dientes 14 discurren básicamente en dirección axial 6. Sin embargo, algunos o todos los dientes 5 presentan rebajes funcionales en forma de respaldos 18. Estos respaldos 18 forman rebajes en los flancos de dientes 14 y, por lo tanto, están dispuestos con sus superficies de respaldo 19, como superficies funcionales fuera del plano de superficie restante del flanco de diente 14. En las Fig. 3 y 4 se representan diferentes formas de realización del respaldo 18. Por ejemplo, el respaldo 18 presenta dos superficies de respaldo 19, que están dispuestas en ángulo entre sí, y también en ángulo con respecto a la dirección axial 6 (Fig. 3). En una forma de realización adicional, la superficie de respaldo 19 está retranqueada a modo de escalón, y está dispuesta paralelamente a la dirección axial 6 (Fig. 4).

La base del espacio 13 presenta dos secciones de base exteriores 20 y una sección de base interior 21, a lo largo de la dirección circunferencial 4. Las dos secciones de base exteriores 20 están dispuestas cada una frente a un flanco de diente 14, mientras que la sección de base interior 21 está dispuesta entre las dos secciones de base exteriores 20. Esta división básica de la base del espacio 13 se puede realizar geométricamente de manera diferente, visto en un plano de sección transversal radial. En la Fig. 5, la Fig. 6 y la Fig. 7 se representan tres formas de realización diferentes de la base del espacio 13.

En todas las formas de realización representadas de la base del espacio 13, sus secciones de base exteriores 20 presentan al menos una forma de arco. En la Fig. 5, esta forma de arco contiene un arco de círculo con el radio del arco Ra1. En este caso, este arco de círculo en la Fig. 5 es tangencial al flanco lateral 14, fuera de una superficie de respaldo 19. Alternativa o adicionalmente, la sección de base exterior 20 también se puede unir tangencialmente a una superficie de respaldo 19, de un respaldo 18. Esto se explica con más detalle con referencia a la Fig. 9 y Fig. 11.

En la Fig. 5 también se puede ver que la sección de base exterior 20 está diseñada a lo largo de la dirección radial 10, a modo de un rebaje 22 de la base del espacio 12. Por lo tanto, la sección de base exterior 20 se extiende radialmente más hacia fuera que la sección de base interior 21. La sección de base interior 21 también presenta una forma de arco. Esta forma de arco contiene un arco de círculo con el radio del arco Ri.

La configuración de la base del espacio 13 en la Fig. 6 difiere de la forma de realización de acuerdo con la Fig. 5 esencialmente por una forma de sección transversal diferente de la sección de base interior 21. En la Fig. 6, la sección de base interior 13 presenta dos arcos de círculo con el radio del arco Ri y una sección de conexión 23 entre ellos. La sección de base interior 21 se encuentra con su sección de conexión central 23 en un círculo de raíz 24 del componente 1. Este círculo de raíz 24 está dispuesto de manera concéntrica con respecto al eje longitudinal central 25 del componente 1 y presenta un radio RF.

En la Fig. 5, el punto radialmente más interior de la sección de base interior 21 se encuentra en una circunferencia, que se puede describir como círculo de raíz 24 con el radio RF.

La configuración de la base del espacio 13 en la Fig. 7 se diferencia de la forma de realización de acuerdo con la Fig. 5 y Fig. 6 esencialmente por una forma de sección transversal diferente de la sección de base interior 21. En la Fig. 7, las dos secciones de base exteriores 20 están diseñadas a su vez como arcos de círculo con el radio del arco Ra1. Sin embargo, la sección de base interior 21 está dispuesta parcialmente (en el caso de un perfil recto) o esencialmente completamente (en el caso de un perfil curvo) en el círculo de raíz 24 del componente 1, con un perfil tal, que las secciones de base exteriores 20, a diferencia de la Fig. 5 y Fig. 6, no limitan el rebaje radial 22.

En todas las formas de realización representadas, la base del espacio 12 entre dos dientes adyacentes 5, está diseñada de manera simétrica especular en la dirección circunferencial 4, con respecto a un eje de simetría dispuesto en la dirección radial 10 o a un plano de simetría que contiene el eje longitudinal central 25. En este caso, en particular, las dos secciones de base exteriores 20 están dispuestas de manera simétrica especular entre sí, en el mismo plano radial. En una forma de realización preferente del componente 1, todas las bases del espacio 13 del dentado 3 están configuradas de manera simétrica especular, de la manera descrita anteriormente. En otras formas de realización, las bases del espacio individuales 13 del dentado 3 pueden estar configuradas de manera simétrica especular, mientras que otras bases del espacio 13 del mismo dentado 3 son asimétricos con respecto a un eje de simetría dispuesto en la dirección radial 10 o a un plano de simetría que contiene el eje longitudinal central 25.

Las diferentes formas de realización de la base del espacio 13, que se han explicado, se pueden realizar independientemente de una geometría específica de los dientes 5 adyacentes. En otras palabras, una geometría específica de la base del espacio 13 se puede combinar con diferentes geometrías de dientes 5.

La forma de la sección transversal de la base del espacio 13 que se puede ver en la Fig. 8 corresponde en principio a la variante de acuerdo con la Fig. 5. En este caso, las secciones de base exteriores 20 están dispuestas tangencialmente al flanco de diente 14 del diente 5. Además, las dos secciones de base exteriores 20 están dispuestas tangencialmente a una circunferencia 26, que está dispuesta de manera concéntrica con respecto al eje longitudinal central 25 del componente 1, y tiene un diámetro más grande que el círculo de raíz 24.

La Fig. 9 muestra el mismo espacio entre dientes 12 que la Fig. 8, pero en un punto axial diferente. La sección transversal de la base del espacio 13 que se representa en la Fig. 9, se encuentra, visto a lo largo de la dirección axial 6, en la zona de una superficie de respaldo 19 del respaldo 18, de acuerdo con la Fig. 3. Aquí, la sección de base exterior 20 presenta dos arcos de círculo dispuestos en una fila en la dirección circunferencial 4, es decir, un primer arco de círculo con el radio Ra1, y un segundo arco de círculo con el radio Ra2. El arco de círculo con el radio Ra1 ya descrito anteriormente, está conectado, en la zona del respaldo 18, con la superficie de respaldo 19 del respaldo 18, a través del arco de círculo Ra2. En este caso, la sección de base exterior 20 está dispuesta tangencialmente al respaldo 18 en el flanco de diente 14, porque el segundo arco de círculo Ra2 está dispuesto tangencialmente a la superficie de respaldo 19.

El espacio entre dientes 12 y su base del espacio 13 de acuerdo con la Fig. 10 y la Fig. 11, están dispuestos entre dos dientes 5 adyacentes, de acuerdo con la Fig. 4. La forma de la sección transversal de la base del espacio 13 corresponde en principio a la variante de acuerdo con la Fig. 6. En este caso, las secciones de base exteriores 20 están a su vez dispuestas tangencialmente al flanco de diente asociado 14 del diente 5. Además, las dos secciones de base exteriores 20 están dispuestas tangencialmente a la circunferencia 26, de acuerdo con la Fig. 8 y la Fig. 9 (no representadas en la Fig. 10 ni en la Fig. 11), que está dispuesta de manera concéntrica al eje longitudinal central 25 del componente 1, y que tiene un diámetro más grande que el círculo de raíz 24. La sección de conexión 23 de la sección de base interior 21 está dispuesta esencialmente en el círculo de raíz 24.

La Fig. 11 muestra el mismo espacio entre dientes 12 que la Fig. 10, sin embargo, la sección transversal de la base del espacio 13, que se representa en la Fig. 11, visto a lo largo de la dirección axial 6, se encuentra en la zona de la superficie de respaldo 19 del respaldo 18, de acuerdo con la Fig. 4. Aquí, la sección de base exterior 20 presenta de manera análoga a la Fig. 9, dos arcos de círculo, es decir, un primer arco de círculo con el radio Ra1 y un segundo arco de círculo con el radio Ra2. El arco de círculo con el radio Ra1 ya descrito anteriormente está conectado en la zona del respaldo 18 con la superficie de respaldo 19 del respaldo 18, a través del arco de círculo Ra2. En este caso, la sección de base exterior 20 está dispuesta tangencialmente al respaldo 18 en el flanco de diente 14, porque el segundo arco de círculo Ra2 está dispuesto tangencialmente a la superficie de respaldo 19.

Como se explica con referencia a la Fig. 8 a Fig. 11, la sección de base externa 20 del mismo espacio entre dientes 12 o de la misma base del espacio 13, presenta diferentes formas de sección transversal a lo largo de la dirección axial 6. Al menos dos formas de sección transversal diferentes están formadas por una forma de sección transversal en la zona del respaldo 18 en el flanco de diente 14 del diente 5 (Fig. 9; Fig. 11), y una forma de sección transversal adicional en la zona del flanco de diente 14, axialmente fuera del respaldo 18 (Fig. 8; Fig. 10).

El radio del arco Ri de la sección de base interior 21, se selecciona preferentemente de un rango de 0,1 mm a 15,0 mm. El radio del arco Ra1 del primer arco de círculo de la sección de base exterior 20 se selecciona preferentemente de un rango de 0,1 mm a 2,0 mm. El radio del arco Ra2 del segundo arco de círculo de la sección de base exterior 20, se selecciona preferentemente de un rango de 0,1 mm a 4,0 mm. El radio del círculo de raíz RF es preferentemente como máximo de 75,0 mm.

Independientemente de una configuración específica y una forma de sección transversal de la base del espacio 13, los dientes 5, así como sus flancos de dientes 14 y los respaldos 18, visto a lo largo de la dirección circunferencial 4, al menos una sección de la base del espacio 13, es parte de una zona de compresión 27 del componente 1. Ejemplos de esta zona de compresión 27 se pueden ver en las tomas micrografías de luz, de acuerdo con la Fig. 12 y la Fig. 13. La zona de compresión 27 se diferencia de las otras zonas del componente 1, tanto en la dirección radial 10 como en la dirección circunferencial 4, por una porosidad significativamente más baja y, en consecuencia, por una densidad del material localmente más alta. La capa de borde comprimida localmente en la zona de compresión 27, presenta una densidad del material localmente más alta en comparación con la densidad media de todo el componente 1, y también en comparación con otras zonas en la dirección circunferencial 4 (por ejemplo, al menos parcialmente las secciones de base interiores 21, de acuerdo con la Fig. 12 y la Fig. 13, y los flancos de dientes 14 axialmente fuera de los respaldos 18, de acuerdo con la Fig. 12).

En el ejemplo del componente 1 de acuerdo con la Fig. 12 y la Fig. 13, la densidad media de todo el componente 1 fue de aproximadamente 7,0 g/cm3, mientras que la densidad de la zona de compresión 27 fue de al menos 7,4 g/cm3. En consecuencia, la zona de compresión 27 forma una capa de borde comprimida localmente en el dentado 3 del componente 1, con una densidad más alta que la densidad media de todo el componente 1. La densidad de la capa de borde comprimida localmente, también es más alta que la densidad de otras zonas de borde del dentado 3, que en la dirección circunferencial 4, están dispuestos fuera de la zona de compresión 27. Allí (por ejemplo, al menos parcialmente, las secciones de base interiores 21, de acuerdo con la Fig. 12 y la Fig. 13, y los flancos de dientes 14 axialmente fuera de los respaldos 18, de acuerdo con la Fig. 12), la densidad es preferentemente, aproximadamente tan grande como la densidad de todo el componente.

Para la producción del componente poroso 1, en particular de un manguito de cambio, se prensó una mezcla definida de polvos metálicos para formar un compacto en verde. En este caso, en un procedimiento de producción, la herramienta de prensado se diseñó de tal manera que, la forma básica de la sección transversal de la base del espacio 13, también se formó durante el prensado. Después de la sinterización del compacto en verde, el dimensionado y la forma finales de la base del espacio 13, así como la compresión local de la zona de compresión 27, se lograron cargando el dentado 3 en la dirección radial 10, por medio de prensado de calibración y/o moldeo.

En otro procedimiento de producción, la forma de la sección transversal de la base del espacio 13 no se formó durante el prensado del compacto en verde. Más bien, la base del espacio 13 se formó después de prensar el compacto en verde. Después de la sinterización del compacto en verde, el dimensionamiento y la forma finales de la base del espacio 13, así como la compresión de la zona de compresión 27, se lograron cargando el dentado 3 en la dirección radial 10, por medio de prensado de calibración y/o moldeo.

El resultado de una compresión local, es decir, una compresión superficial local en la zona de compresión 27 del componente poroso 1, se puede ver en las secciones transversales de acuerdo con la Fig. 12 y Fig. 13. La compresión local provoca zonas de compresión 27, localmente comprimidas en secciones a lo largo de la dirección circunferencial 4.

La sección transversal radial de la base del espacio 13 y de los flancos de dientes adyacentes 14, que se representan en la Fig. 12, corresponde a la línea de sección X-X en la Fig.4, es decir, es una sección transversal radial axialmente fuera del respaldo 18, similar a la variante de acuerdo con la Fig. 10. A lo largo de la dirección circunferencial 4, se puede ver claramente que el material, al menos en la zona de las secciones de base exteriores curvadas o dobladas 20, presenta una porosidad significativamente más baja y, en consecuencia, una densidad más alta del material que en las otras zonas. Visto a lo largo de la dirección radial 10, la densidad más alta del material se extiende al menos en las capas de material cercanas a la superficie de las secciones de base exteriores 20, y vuelve a disminuir al aumentar la profundidad radial del material, hasta que se aproxima o se iguala a la densidad media de todo el componente 1. También se puede ver en la Fig. 12, que la densidad más alta del material a lo largo de la dirección circunferencial 4 del dentado 3, vuelve a disminuir en la transición de las secciones de base exteriores 20 a la sección de base interior 21 y a los flancos de dientes 14, hasta que se aproxima o se iguala a la densidad media de todo el componente 1.

El resultado de la compresión local en el mismo componente poroso 1 en la zona de un respaldo 18 en el flanco del diente 14, se puede ver en la sección transversal de acuerdo con la Fig. 13. La sección transversal radial, que se representa aquí, de la base del hueco 13 y de los flancos de dientes adyacentes 14 con los respaldos 18, corresponde a la línea de sección XI-XI en la Fig. 4, es decir, es una sección transversal radial, axialmente en la zona del respaldo 18, similar a la variante de acuerdo con la Fig. 11. A lo largo de la dirección circunferencial 4 se puede ver claramente, que el material, al menos en la zona de las secciones de base exterior curvadas o dobladas 20, así como las secciones adyacentes de las superficies de respaldo 19, presenta una porosidad significativamente más baja y, en consecuencia, una densidad del material más alta, que en las otras zonas o secciones 21, 23. Visto a lo largo de la dirección radial 10, la densidad más alta del material se extiende al menos en las capas de material cercanas a la superficie de las secciones de base exteriores 20, y vuelve a disminuir al aumentar la profundidad radial del material, hasta que se aproxima o se iguala a la densidad media de todo el componente 1. Además, la densidad más alta del material se extiende, visto a lo largo de una dirección 28 ortogonal a la superficie de respaldo 19, al menos en las capas de material cercanas a la superficie de respaldo 18, y vuelve a disminuir en la dirección 28 al aumentar la profundidad del material. También se puede ver en la Fig. 13, que la densidad más alta del material a lo largo de la dirección circunferencial 4 del dentado 3, vuelve a disminuir en la transición de las secciones de base exterior 20 a la sección de base interior 21, hasta que se aproxima o se iguala a la densidad media de todo el componente 1.

En aras de la exhaustividad, se debe tener en cuenta que los detalles que se representan en los dibujos no están necesariamente a escala y que las características individuales del componente, se representan en algunas dimensiones exageradas o reducidas, para facilitar la comprensión de las características individuales del componente.

Lista de referencias

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un componente (1) producido por pulvimetalurgia, con un cuerpo (2) y un dentado (3) que presenta un gran número de dientes (5), en el que

- entre dos flancos de dientes (14, 18), enfrentados entre sí en dirección circunferencial (4), de dos dientes adyacentes (5), está diseñado un espacio entre dientes (12) con una base del espacio (13, 20, 21), - la base del espacio (13, 20, 21) conecta entre sí los dos flancos de dientes enfrentados entre sí (14, 18), y - el dentado (3) presenta, a lo largo de la dirección circunferencial (4), una zona de compresión (27), que presenta una densidad más alta en comparación con la densidad de todo el componente (1), caracterizado por que

- en un flanco de diente (14) está dispuesto un rebaje funcional (18, 19), y

- el rebaje funcional (18, 19) y una sección de base exterior (20) de la base del espacio (13), que está dispuesta de forma adyacente en la dirección circunferencial (4), son al menos parcialmente parte de la zona de compresión (27), de tal manera que la zona de compresión (27) presenta una densidad más alta en comparación con la densidad de una sección de base (21) de la base del espacio (13), que es adyacente con respecto a la sección de base exterior (20) en la dirección circunferencial (4).

2. El componente según la reivindicación 1, caracterizado por que

la base del espacio (13) presenta, en la dirección circunferencial (4),

- dos secciones de base exteriores (20), cada una enfrentada a un flanco de diente (14), y

- una sección de base interior (21) entre las dos secciones de base exteriores (20).

3. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

la sección transversal, que discurre en un plano de sección transversal radial, de la base del espacio (13) presenta, al menos en la zona de una o de la sección de base exterior (20), una forma de arco (Ra1, Ra2).

4. El componente según la reivindicación 3, caracterizado por que

la forma de arco presenta un arco de círculo (Ra1, Ra2).

5. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

una sección o la sección de base exterior (20) está diseñada a la manera de un rebaje (22) de la base del espacio (13).

6. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

una sección o la sección de base exterior (20) y un flanco de diente (14) del diente (5), están dispuestos tangencialmente entre sí.

7. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

una sección o la sección de base exterior (20) y un rebaje funcional (18, 19) en un flanco de diente (14) del diente (5), están dispuestos tangencialmente entre sí.

8. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

una sección o la sección de base exterior (20) está dispuesta tangencialmente con respecto a una circunferencia (26), que está dispuesta de manera concéntrica con respecto a un eje longitudinal central (25) del componente (1).

9. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

la base del espacio (13), entre dos dientes adyacentes (5) en la dirección circunferencial (4), está diseñada de manera simétrica especular con respecto a un eje de simetría dispuesto en una dirección radial (10).

10. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

una sección o la sección de base exterior (20) presenta diferentes formas de sección transversal radial a lo largo de la dirección axial (6).

11. El componente según la reivindicación 10, caracterizado por que

dos formas diferentes de sección transversal radial están formadas por

- una forma de sección transversal en la zona de un rebaje funcional (18, 19) en el flanco de diente (14) del diente (5), y

- una forma de sección transversal en la zona del flanco de diente (14) axialmente fuera del rebaje funcional (18, 19).

12. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

una sección o la sección de base interior (21) de la base del espacio (13) está dispuesta al menos parcialmente en un círculo de raíz (RF), que está dispuesto de manera concéntrica con respecto a un eje longitudinal central (25) del componente (1).

13. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

el rebaje funcional está diseñado como un respaldo (18, 19).

14. El componente según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que

presenta un dentado interior (3) con un gran número de dientes (5).

15. El componente según la reivindicación 14, caracterizado por que

está diseñado como un manguito de cambio (1) con un dentado interior (3), que presenta un gran número de dientes (5).