DE102008052502A1 - Synchronizer ring and method for its production - Google Patents
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Abstract
Ein Fertigungsverfahren für einen als tiefgezogenes Bauteil vorliegenden Synchronring wird angegeben, welches eine besonders kostengünstige aber dennoch präzise Herstellung desselben ermöglicht. Danach ist vorgesehen, dass das Fertigungsverfahren einen Härteschritt, sowie einen Honschritt umfasst, wobei in dem Fertigungsverfahren explizit kein Schleifschritt eingesetzt wird.A manufacturing process for a present as a deep-drawn component synchronizer ring is specified, which allows a particularly cost-effective but yet precise production of the same. Thereafter, it is provided that the manufacturing method comprises a hardening step, as well as a honing step, wherein in the manufacturing process explicitly no grinding step is used.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf einen Synchronring einer Synchronisiereinrichtung eines Kraftfahrzeuggetriebes. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Fertigungsverfahren für einen solchen Synchronring.The The invention relates to a synchronizer ring of a synchronizer a motor vehicle transmission. The invention further relates on a manufacturing process for such a synchronizer ring.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Ein Kraftfahrzeuggetriebe umfasst normalerweise eine Synchronisiereinrichtung, die dazu dient, vor dem Schalten die Drehzahlen einer Getriebewelle und eines zu einem bestimmten Gang gehörigen Getriebezahnrades anzugleichen. Anschließend kann mithilfe einer Schaltmuffe eine formschlüssige (verzahnte) Kraftübertragung zwischen Getriebewelle und Getriebezahnrad erfolgen.One Motor vehicle transmission normally comprises a synchronizer, which serves the speed of a transmission shaft before switching and a belonging to a particular gear gear to match. Then you can using a shift sleeve a positive (toothed) power transmission between gear shaft and gear wheel done.
Zur Synchronisierung der Drehzahlen umfasst die Synchronisiereinrichtung üblicherweise sogenannte Synchronringe, die dem Zahnrad und der Schaltmuffe zwischengeschaltet sind. Häufig umfasst die Synchronisiereinrichtung dabei einen Innensynchronring, sowie einen Außensynchronring, welche der Schaltmuffe zugeordnet sind, sowie einen radial zwischen dem Außen- und dem Innensynchronring angeordneten Zwischensynchronring, welcher dem Getriebezahnrad zugeordnet ist. Jeder Synchronring ist mit mindestens einer – meist konischen – Reibfläche versehen, mit welcher er beim Schalten mit der Reibfläche eines anderen Synchronringes über Gleitreibung einen Kraftschluss bildet, sodass sich die Drehzahlen der den jeweiligen Synchronringen zugeordneten Wellen angleichen.to Synchronization of the speeds usually includes the synchronizer so-called synchronizer rings, which interposed the gear and the shift sleeve are. Often the synchronization device comprises an inner synchronizer ring, and an outside synchronizer ring, which are associated with the shift sleeve, and a radially between the outside and the inner synchronizer ring arranged intermediate synchronizing ring which the Gear is assigned. Each synchronizer ring is with at least one - mostly conical - provided friction surface, with which he when switching with the friction surface of another synchronizer ring via sliding friction forms a traction, so that the speeds of the respective Align synchronizer rings with associated shafts.
Ein solcher Synchronring wird in einem herkömmlichen Verfahren als tiefgezogenes Bauteil aus einem Stahlblech vorgefertigt, anschließend gehärtet, geschliffen, und abschließend gehont. Dies stellt ein relativ aufwändiges und damit vergleichsweise kostenintensives Fertigungsverfahren dar.One Such synchronizer ring is in a conventional method as deep-drawn Component prefabricated from a sheet steel, then hardened, ground, and finally honed. This is a relatively complex and therefore relatively expensive Manufacturing process dar.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Fertigungsverfahren für einen als tiefgezogenes Bauteil vorliegenden Synchronring anzugeben, welches eine besonders kostengünstige aber dennoch präzise Herstellung desselben ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Synchronring anzugeben, der besonders kostengünstig und präzise herstellbar ist.task The invention is a production method for a deep-drawn component present synchronizer ring, which is a particularly cost-effective but nevertheless precise Making the same allows. It is another object of the invention to provide a synchronizer ring, the especially inexpensive and precise can be produced.
Lösung der AufgabeSolution of the task
Bezüglich des Verfahrens wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Danach ist ein Fertigungsverfahren für einen in einem Vorfertigungszustand als tiefgezogenes Bauteil vorliegenden Synchronring vorgesehen, welches einen Härteschritt, sowie einen Honschritt umfasst, wobei in dem Fertigungsverfahren explizit kein Schleifschritt eingesetzt wird, wobei also die Oberflächenbehandlung des Synchronrings ohne Schleifen erfolgt.Regarding the Method, this object is achieved by the features of the claim 1. Thereafter, a manufacturing process for one in a prefabrication state provided as a deep-drawn component present synchronizer ring, which a hardening step, and a honing step, wherein in the manufacturing process explicitly no grinding step is used, in which case the surface treatment of the synchronizer ring without loops.
Mit Härteschritt ist dabei ein Verfahrensschritt bezeichnet, in welchem das Gefüge (die Mikrostruktur) eines Werkstoffes (des Synchronringes) gezielt verändert wird, um seine mechanische Widerstandsfähigkeit zu erhöhen.With curing step is a process step referred to, in which the structure (the Microstructure) of a material (the synchronizer ring) is selectively changed, to increase its mechanical resistance.
Das in dem Honschritt durchgeführte Honen bezeichnet ein zerspanendes Feinbearbeitungsverfahren, wobei mithilfe eines Schleifmittels, welches in Form von Schleifkörnern in einem sogenannten Honstein gebundenen ist, die Maß- und Formgenauigkeit, vorwiegend jedoch die tribologischen Eigenschaften des Werkstoffes (des Synchronringes) – positiv – beeinflusst werden. Beim Honen wird insbesondere mit vergleichsweise geringem Anpressdruck (bevorzugt zwischen 10 und 100 N/cm2) und relativ niedriger Schnittgeschwindigkeit (bevorzugt bis max. 5 m/s) des Honsteines gearbeitet, sodass in den Randbereichen des Synchronringes kaum Druck- oder Wärmeeinflüsse (max. 100°C) entstehen. Somit ändert sich beim Honen das oberflächennahe Randzonengefüge des Synchronringes vergleichsweise wenig.The honing performed in the honing step is a machining fine machining process, whereby the dimensional and shape accuracy, but mainly the tribological properties of the material (of the synchronizer ring) are positively influenced by means of an abrasive which is bonded in the form of abrasive grains , During honing, work is carried out in particular with comparatively low contact pressure (preferably between 10 and 100 N / cm 2 ) and relatively low cutting speed (preferably up to a maximum of 5 m / s) of the honing stone, so that hardly any pressure or heat influences (max 100 ° C). Thus, during honing, the near-surface edge zone structure of the synchronizer ring changes comparatively little.
In Abgrenzung zum Honen wird unter Schleifen zwar auch ein zerspanendes Bearbeitungsverfahren durch gebundene Schleifkörner verstanden, allerdings werden beim Schleifen deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten, beispielsweise von 20 m/s bis zu 120 m/s, erreicht. Hierdurch entstehen beim Schleifen entsprechend hohe Randzonentemperaturen, wodurch das Randzonengefüge des Synchronrings im Vergleich zum Honen stärker beeinflusst wird.In Distinction to honing is under grinding also a machining Processing methods by bonded abrasive grains understood, however significantly higher cutting speeds during grinding, for example, from 20 m / s up to 120 m / s. This results when grinding correspondingly high edge zone temperatures, whereby the marginal zone structure of the synchronizer ring is more affected compared to honing.
Durch den Verzicht auf einen zusätzlichen Schleifschritt stellt das erfindungsgemäße Fertigungsverfahren eine besonders kostengünstige Herstellungsmethode für einen Synchronring dar. Dass dabei auf das Schleifen verzichtet wird, ist an dem fertigen Synchronring durch seine Oberflächenstruktur deutlich nachweisbar. Insbesondere weist der Synchronring keine Schleifspuren, sondern lediglich eine für das Honen typische Oberflächenstruktur auf. Diese entsteht durch eine periodisch wechselnde Hubbewegung des Honsteins, welche mit einer Drehbewegung verbunden ist, sodass sich die entstehenden Bearbeitungsriefen typsicherweise etwa in einem Rautenmuster unter einem bestimmten Winkel kreuzen.By the renunciation of an additional grinding step represents the manufacturing method according to the invention a particularly cost-effective Production method for a synchronizing ring. That doing without the grinding is on the finished synchronizer ring by its surface structure clearly detectable. In particular, the synchronizer ring has no Sanding marks, but only a surface texture typical for honing on. This is caused by a periodically changing stroke movement of the honestone, which is associated with a rotary motion, so the resulting processing marks typed sure about in cross a diamond pattern at a certain angle.
Durch den in dem Verfahren vorgesehenen Honschritt ist trotz des Verzichts auf den Schleifschritt dennoch eine präzise Herstellung des Synchronrings gegeben. Insbesondere ist eine geforderte Rundheit des Synchronringes von maximal 0,07 mm erreichbar. Die Rundheit ist definiert durch die Breite eines Toleranzringes, in welchem das runde Bauteil mit seinem Umfang eingeschrieben werden kann.By the honing step provided in the process is despite the waiver on the grinding step yet a precise production of the synchronizer ring given. In particular, a required roundness of the synchronizer ring reach a maximum of 0.07 mm. The roundness is defined by the width of a tolerance ring in which the round component with its scope can be registered.
In einer ersten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass der als tiefgezogenes Bauteil vorliegende Synchronring zunächst in dem Härteschritt wärmebehandelt und anschließend gehont wird. Als Wärmebehandlung ist dabei insbesondere das sogenannte Einsatzhärten vorgesehen, wobei der Synchronring zunächst (zur Erhöhung des Randkohlenstoffgehalts) bei einer hohen Temperatur (ca. 900°C) aufgekohlt und anschließend gehärtet („abgeschreckt”) und angelassen wird. Insbesondere wird hierbei nur ein oberflächennaher Bereich des Synchronringes gehärtet, sodass der Synchronring durch das Einsatzhärten vorteilhafterweise einen vergleichsweise duktilen Kern, bei einer gleichzeitig harten Oberfläche erhält. Alternativ hierzu ist in dieser ersten Verfahrensvariante auch denkbar, dass der Synchronring durchgehärtet wird.In a first variant of the method is provided that the as deep drawn component present synchronizing ring first in the hardening step heat treated and subsequently is honed. As a heat treatment In particular, the so-called case hardening is provided, wherein the Synchronous ring first (to increase of the peripheral carbon content) at a high temperature (about 900 ° C) and subsequently hardened ("Quenched") and tempered becomes. In particular, in this case only a near-surface region of the synchronizer ring hardened, so that the synchronizer ring by case hardening advantageously a comparatively ductile core, while maintaining a hard surface. alternative For this purpose, it is also conceivable in this first variant of the method that through hardened the synchronizer ring becomes.
In einer zweiten Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass der als tiefgezogenes Bauteil vorliegende Synchronring zuerst gehont wird, also insbesondere im nicht gehärteten Zustand „weich”-gehont wird, und anschließend in dem Härteschritt nitrocarburiert wird. Beim sogenannten Nitrocarburieren wird in einem thermochemischen Verfahren (bei etwa 600°C) insbesondere die oberflächennahe Randschicht des Synchronringes mit Stickstoff und Kohlenstoff angereichert. Da dem Nitrocarburieren normalerweise kein (mit einer Gefügeveränderung verbundenes) Abschrecken nachgeschaltet ist, wird dabei die durch das Honen erzeugte Oberflächenbeschaffenheit des Synchronrings nicht wesentlich verändert.In a second variant of the method is provided that the as deep drawn component present synchronizer ring is first honed, So especially in the non-hardened Condition "soft" honed will, and then in the hardening step is nitrocarburized. In so-called nitrocarburizing is in a thermochemical process (at about 600 ° C) in particular the near-surface Surface layer of the synchronizer ring enriched with nitrogen and carbon. As the Nitrocarburieren usually no (with a structural change connected) quenching is followed by the the honing generated surface texture the synchronizer ring is not changed significantly.
Bevorzugt wird der vorgesehene Härteschritt derart durchgeführt, dass eine Oberflächenhärte von 300 bis 800 HV (Vickershärte) des Synchronrings erreicht wird.Prefers the intended hardening step is so carried out, that a surface hardness of 300 up to 800 HV (Vickers hardness) of the synchronizer ring is achieved.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens wird der Synchronring nur abschnittsweise dem Härteschritt unterzogen. Insbesondere ist vorgesehen, nur sogenannte Lappen des Synchronrings zu härten. Mit Lappen sind dabei am Umfang des Synchronringes angebrachte Mitnehmernasen bezeichnet, welche als Verdrehsicherung gegenüber einem korrespondierenden Zahnrad bzw. einer Schaltmuffe dienen.In an advantageous embodiment of the method, the synchronizer ring is only partially the hardening step subjected. In particular, it is provided only so-called lobes of Harden synchronizer ring. With tabs are attached to the circumference of the synchronizer ring mounted driving lugs, which as anti-rotation against a corresponding Gear or a shift sleeve serve.
Zweckmäßigerweise wird der in dem Fertigungsverfahren vorgesehene Honschritt derart durchgeführt, dass bezüglich der Oberflächenrauigkeit eine gemittelte Rautiefe Rz von 1 bis 5 μm erreicht wird. Dabei wird der Honschritt insbesondere im Bereich einer zur Kraftübertragung vorgesehenen Reibfläche des Synchronringes durchgeführt. Diese Reibfläche darf weder zu rau sein, da dies zu erhöhtem Verschleiß führt, noch darf sie zu glatt sein, da ansonsten ihre Reibwirkung nicht ausreichend hoch ist. Die vorgesehene gemittelte Rautiefe hat sich als ein geeigneter Kompromiss gezeigt.Conveniently, the honing step provided in the manufacturing process is performed such that in terms of the surface roughness an average roughness Rz of 1 to 5 microns is achieved. It will the honing step especially in the area of a power transmission provided friction surface performed the synchronizer ring. This friction surface should neither be too rough, as this will lead to increased wear, nor may it be too smooth, otherwise its friction effect is insufficient is high. The intended average roughness depth has proved to be suitable Compromise shown.
Vorzugsweise wird als Werkstoff für den Synchronring Stahl, insbesondere ein Einsatzstahl, z. B. 16 Mn Cr5 oder ein Durchhärtestahl, z. B. C80 U, herangezogen.Preferably is used as a material for the synchronizer ring steel, in particular a case steel, z. 16 Mn Cr5 or a through hardened steel, z. B. C80 U, used.
Bezüglich des Synchronrings wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8. Danach ist ein Synchronring vorgesehen, welcher gemäß dem oben beschriebenen Fertigungsverfahren hergestellt ist.Regarding the Synchronous ring, the above object is achieved by the invention The features of claim 8. Thereafter, a synchronizer ring is provided which according to the above produced manufacturing method is produced.
Insbesondere ist der Synchronring dabei entweder als sogenannter Innensynchronring, als Zwischensynchronring oder als Außensynchronring ausgebildet. In einem Kraftfahrzeuggetriebe sind dabei insbesondere sowohl der (radial innenliegende) Innensynchronring als auch der (radial außenliegende) Außen synchronring bestimmungsgemäß einer Schaltmuffe zugeordnet, während der radial zwischen dem Innen- und dem Außensynchronring angeordnete Zwischensynchronring einem zu einem bestimmten Gang gehörigen Getriebezahnrad zugeordnet ist.Especially is the synchronizer ring either as a so-called inner synchronizer ring, designed as an intermediate synchronizing ring or as an outer synchronizing ring. In a motor vehicle transmission are in particular both the (radially inner) inner synchronizer ring and the (radially outer) outer synchronizing ring intended a shift sleeve assigned while the radially arranged between the inner and the outer synchronizer ring Intermediate ring a belonging to a specific gear gear assigned.
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Owner name: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES GMBH & CO. KG, 91074 H, DE |
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