DE102015112322A1

DE102015112322A1 - Verfahren zum Herstellen eines Synchronrings sowie Synchronring

Info

Publication number: DE102015112322A1
Application number: DE102015112322.3A
Authority: DE
Inventors: Werner Fürguth
Original assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Current assignee: Hoerbiger Antriebstechnik Holding GmbH
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-02
Also published as: FR3039604B1; FR3039604A1; CN106392078A

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines Synchronrings für synchronisierte Schaltgetriebe sieht vor, den Synchronring (1) durch Sintern herzustellen und ihn anschließend zu härten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Synchronrings sowie einen Synchronring selbst, und zwar für synchronisierte Schaltgetriebe.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen sogenannten Blockerring oder Sperr-Synchronring für ein Schaltgetriebe, dessen Sperrzähne temporär einen Eingriff der Schaltmuffe mit der Schaltverzahnung verhindern.
Synchronringe werden als Außensynchronringe, Innensynchronringe und Zwischenringe eingesetzt, wobei darüber hinaus auch zwischen Einfach-, Doppel- und Dreifachkonus-Systemen unterschieden wird. Die sogenannten Mehrfachkonus-Systeme werden oft zum Synchronisieren der niedrigen Gänge verwendet, da hier die Drehzahldifferenzen beim Synchronisieren größer sind als bei hohen Gängen und daher größere Reibkräfte beim Beschleunigen und Abbremsen der Zahnräder erforderlich sind. Bei einer Außensynchronisation weist der Synchronring eine konische äußere Mantel- und Reibfläche auf und bei einer Innensynchronisation eine konische innere Mantel- und Reibfläche.
Synchronringe werden zum Beispiel durch Umformen eines Blechs, durch Sintern oder Schmieden hergestellt. Die erzeugte konische Reibfläche wird in einem nachfolgenden Arbeitsschritt bearbeitet, insbesondere mit einem organischen oder karbonhaltigen Reibbelag beschichtet. Auch das Aufbringen einer metallischen Beschichtung mittels galvanischer oder thermischer Verfahren ist möglich.
Die EP 2 429 737 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines Synchronrings, bei dem der Ring durch Umformen eines Flachmaterials aus Metall erzeugt wird.
Die darüber hinaus bekannten Verfahren, bei denen Synchronringe durch Sintern hergestellt werden, konnten bislang in der Praxis nicht komplett überzeugen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren zum Herstellen eines Synchronrings sowie einen Synchronring selbst zu schaffen, der sehr einfach herstellbar ist und der verbesserte Laufeigenschaften gegenüber dem Stand der Technik zeigt.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den folgenden Schritten gelöst:

a) pulvermetallurgisches Erzeugen des Synchronrings durch Pressen von Metallpulver zu einem Grünling und anschließendes Sintern, und
b) anschließendes Härten des gesinterten Synchronrings.

Die Erfindung sieht vor, den im Stand der Technik eigentlich schon fertigen Synchronring, der durch Sintern hergestellt wird, in einem separaten, nachfolgenden Schritt noch zu härten. Dieses Härteverfahren, so hat es sich in Versuchen herausgestellt, verbessert die Oberflächeneigenschaften des Synchronrings entscheidend und macht ihn im Praxiseinsatz deutlich besser als bislang durch Sintern hergestellte Synchronringe.
Ein solches nachfolgendes Härten wurde bislang zum einen weder für notwendig erachtet noch für wirtschaftlich, was Versuche jedoch widerlegt haben.
Der Synchronring sollte im Schritt a) seine endgültige Außengeometrie erhalten, d. h., ein nachfolgendes mechanisches Bearbeiten entfällt gemäß dieser Ausführungsform.
Um nach dem Sintern die endgültige Außengeometrie zu besitzen, kann es jedoch vorteilhaft sein, den zuvor hergestellten Grünling spanend zu bearbeiten, was beispielsweise für die Herstellung von Hinterschnitten von Vorteil sein kann.
Der erfindungsgemäße Synchronring sollte auch reibschichtlos hergestellt sein. Das bedeutet, auf den gesinterten Synchronring wird im Bereich der späteren Reibflächen keine separate Schicht oder ein separates Teil aufgebracht. Einzig die Änderung der Oberfläche durch das Härten ist bei dieser Variante möglich.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Synchronring ein Blockerring, wobei die Sperrzähne bereits im Schritt a) angeformt werden.
Der Synchronring hat eine konische Reibfläche, die axial verlaufende Rillen besitzt oder rillenlos ausgeführt ist. Für den Fall, dass der Synchronring Rillen hat, können diese entweder beim Pressen hergestellt werden oder beim spanenden Bearbeiten des Grünlings. Ein mechanisches Bearbeiten nach dem Sintern wird, zumindest vorzugsweise, nicht angewandt.
Das Härten erfolgt vorzugsweise durch Nitrieren. Der nach dem Sintern abgekühlte Synchronring wird einer anschließenden Nitrierbehandlung unterworfen.
Beim Plasmanitrieren, welches gemäß der Erfindung auch einsetzbar ist, wird der Synchronring in eine Gasatmosphäre gegeben, wobei das Nitriergas unter Einfluss eines elektrischen Feldes elektrisch leitend wird. Der Synchronring ist dabei die Kathode.
Als besonders wirtschaftliches Härteverfahren zeigte sich bei Versuchen das Kurzzeitgasnitrieren, auch Nitrokarbonieren genannt. Der Synchronring nimmt Stickstoff und Kohlenstoff auf, wobei der Stickstoff das dominierende Medium ist.
Das Nitrokarbonieren wird vorzugsweise über einen Zeitraum von sechs bis acht Stunden angewandt. Der hergestellte Synchronring hat eine sehr dünne, aber extrem harte Außenschicht und darunter eine noch härtere, etwas dickere Schicht, die beim Härteverfahren hergestellt wird.
Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, dass der Synchronring boriert wird. Bei etwa 900 °C wird der in ein Boridpulver eingebettete Synchronring geglüht, wodurch eine extrem harte Oberflächenschicht mit einer Tiefe bis zu 0,1 mm erzeugt wird.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Synchronring für synchronisierte Schaltgetriebe, insbesondere einen Blockerring, der als gesinterter und gehärteter Ring ausgebildet ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der nachfolgenden Zeichnung, auf die Bezug genommen wird.
1 zeigt einen erfindungsgemäß hergestellten Synchronring nach der Erfindung.
In 1 ist ein Synchronring 1 in Form eines Blocker- oder Sperr-Synchronrings dargestellt.
Der Synchronring 1 weist einen Ringkörper 2 auf, von dem außenseitig Sperrzähne 3 an einem axialen Ende 4 abstehen. Die Sperrzähne 3 sind Teil eines radial nach außen weisenden Bundes.
Dieser Bund kann auch mit sogenannten angeformten Index-Nocken 5 versehen sein. Die Index-Nocken 5 liegen zwischen benachbarten Gruppen von Sperrzähnen. Diese Index-Nocken 5 sind optional.
Der gezeigte Synchronring 1 ist ein sogenannter Einfachkonus-Synchronring mit einer konischen Reibfläche 6 auf der Innenseite des Ringkörpers. Ein solcher Synchronring 1 wird für eine sogenannte Innensynchronisation eingesetzt. Zu betonen ist jedoch, dass diese keine Einschränkung darstellen soll und dass vielmehr das nachfolgend erläuterte Verfahren auch für Außensynchronisationen oder Mehrfachsynchronisationen eingesetzt werden kann.
Bei Mehrfachsynchronisationen oder bei einer Außensynchronisation ist die äußere Mantelfläche 7 konisch ausgeführt und bildet eine Reibfläche. Bei einem Doppelkonus-System entfallen dann die Sperrzähne 3.
Die konische Reibfläche 6 ist auf ihrem Umfang mit zahlreichen, sehr eng aufeinanderfolgenden axialen Rillen 8 versehen, deren Breite im Wesentlichen gleich groß oder sogar größer als der Abstand zwischen benachbarten Rillen 8 ist. Auch diese Rillen sind optional vorgesehen.
Die Rillen 8 verlaufen beispielsweise ausschließlich in axialer, d. h. in rein axialer Richtung, so dass ihre Mittellinie keine Umfangskomponente hat.
Der dargestellte Synchronring wird folgendermaßen hergestellt:

– Durch Pressen von Metallpulver zu einem Grünling wird bereits ein Synchronring hergestellt, wie er von der Außengeometrie der in 1 gezeigten Geometrie entspricht, d. h. der Synchronring hat bereits bis auf wenige Bruchteile von Millimetern seine exakte geometrische Form. Alternativ kann der Grünling aber zu diesem Verfahrenszeitpunkt auch mechanisch, d. h. spanend bearbeitet werden, beispielsweise indem schräg verlaufende Rillen 9 eingebracht werden.
– Anschließend wird der Grünling gesintert.
– Im abschließenden Schritt erfolgt ein Härten des gesinterten Synchronrings beispielsweise durch Nitrieren wie Plasmanitrieren oder Nitrokarbonieren für sechs bis acht Stunden.
– Alternativ hierzu kann boriert werden.
– Es wird nach dem Sintern keine Reibschicht aufgebracht, der gehärtete Synchronring ist nach dem Härten in seiner endgültigen Gebrauchsform, d. h. in seiner endgültigen Außengeometrie inklusive Außenabmaße.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2429737 [0005]

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Synchronrings für synchronisierte Schaltgetriebe, gekennzeichnet durch folgende Schritte: a) pulvermetallurgisches Erzeugen eines Synchronrings (1) durch Pressen von Metallpulver zu einem Grünling und anschließendes Sintern, und b) anschließendes Härten des gesinterten Synchronrings (1).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (1) im Schritt a) seine endgültige Außengeometrie, vorzugsweise inklusive seiner Außenabmessungen, erhält.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grünling nur vor dem Sintern spanend bearbeitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (1) reibschichtlos hergestellt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (1) ein Blockerring ist und Sperrzähne (3) hat, die im Schritt a) angeformt werden und/oder dass der Synchronring (1) eine konische Reibfläche (6) hat, die axial verlaufende Rillen (8) besitzt oder rillenlos ausgeführt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gesinterte Synchronring im Schritt b) nitriert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring plasmanitriert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gesinterte Synchronring (1) im Schritt b) nitrokarbonitriert wird, insbesondere für vier bis acht Stunden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gesinterte Synchronring (1) im Schritt b) boriert wird.
Synchronring für synchronisierte Schaltgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass der Synchronring (1) ein gesinterter und gehärteter Synchronring ist.