專利名稱：同步器接合套及其制造方法
同步器接合套及其制造方法技術領域
本公開涉及被配置為在換擋操作中通過換擋撥叉與離合器齒輪嚙合以將動力從 發(fā)動機傳遞到齒輪的同步器接合套，以及該同步器接合套的制造方法。
背景技術：
通常，車輛設置有動力傳動系統(tǒng)以將動力從發(fā)動機傳動到車輪。如圖1所示，手動 變速器的同步哨合構件包含花鍵聯(lián)接(spline-coupled)到軸(shaft)(未示出)的同步器 轂20、花鍵聯(lián)接到離合器轂外周的接合套10、旋轉地聯(lián)接到軸的換擋裝置、形成于換擋裝 置的圓錐部分以與接合套嚙合的離合器齒輪40、聯(lián)接到換擋裝置的圓錐部分以在通過接合 套運動而與圓錐部分接觸時用于執(zhí)行離合器功能的同步環(huán)、以及適合于離合器轂的凹槽， 且通過同步器彈簧(未示出)的擴展力(extending force)而偏向于接合套的內表面并且 在接合套運動時插入同步環(huán)的凹槽的鍵(key)。通過接合套運動,這樣的同步器設備與以軸 速旋轉的換擋裝置的離合器齒輪哨合，從而將旋轉力從變速器(transmission)傳動到軸。
此處，在換擋操作過程中通過換擋撥叉，同步器接合套10與離合器齒輪嚙合，從 而將動力從發(fā)動機傳動到齒輪。通常同步器接合套10通過復雜的制造過程而制造，例如， 鍛造、車床車削、粗拉削(roughbroaching)、反向錐形漸細(reverse tapering)、花鍵末端 倒角(spline-end chamfering)、精拉削(finish broaching)、滲碳和高頻熱處理。這種方 法因其復雜的過程而是昂貴的，并且由于加工負荷特別是在拉削過程中的加工負荷，滲碳 和熱處理過程中的熱變形是危險的。因此，本發(fā)明的目標是通過粉末冶金來簡化同步器接 合套10的制造方法,從而降低制造成本。
設計上述僅為了幫助理解本發(fā)明的背景，并不是意在表明本發(fā)明落入本領域內普 通技術人員已經知曉的相關技術范圍內。發(fā)明內容
為解決與現(xiàn)有技術相關的上述問題而努力做出本發(fā)明。本發(fā)明的目標是提供同步 器接合套和同步器接合套的制造方法，希望通過粉末冶金而簡化制造過程，從而實現(xiàn)制造 成本的降低。
一方面，本發(fā)明提供使用粉末混合物通過粉末冶金而形成的同步器接合套，其中 該粉末混合物包含作為主要成分的鐵、0. 2至0. 3wt%的碳、0. 5至4. Owt %的鎳、0. 2至 2. 0wt%的鑰以及其它必不可少的雜質。優(yōu)選地，該同步器接合套可具有7. 3g/cc或更大的山/又ο
在一些實施方式中，同步器接合套可沿著其外周或內周形成花鍵，且在花鍵的上 端或下端可形成倒角，其中該倒角通過粉末冶金與基材一起形成。優(yōu)選地，倒角可具有大約 0. 2至0. 5mm的半徑。
另一方面，本發(fā)明提供同步器接合套的制造方法，其包括a)混合金屬粉末，以包 含作為主要成分的鐵、0.2至0. 3wt%的碳、0. 5至4. Owt %的鎳、0.2至2. Owt %的鉬以及其它必不可少的雜質；b)通過粉末冶金而使粉末混合物成形；以及c)通過燒結和熱處理而對 成形產品精加工(finishing)。優(yōu)選地，成形產品可在1100°C至1300°C的還原氣氛中燒結 30分鐘至2小時。
在一些實施方式中，當通過粉末冶金而使粉末混合物成形時，沿同步器接合套的 外周或內周可形成有花鍵，花鍵在其上端或下端被倒角?？蛇x地或附加地，沿同步器接合套 的外周可形成有花鍵，且形成的花鍵通過滾軋而被修整(trim)。
以下討論本發(fā)明的其它方面和優(yōu)選實施方式。


現(xiàn)在將參考在附圖中示出的某些示例性實施方式來詳細描述本發(fā)明的上述和其 它特征，下文給出的這些實施方式僅僅用于說明，因此其不是對本發(fā)明的限制，并且其中
圖1是示出包含傳統(tǒng)同步器接合套的動力傳動系統(tǒng)的分解透視圖2是示出根據本發(fā)明的示例性實施方式的同步器接合套的視圖；且
圖3是示出圖2中的同步器接合套的局部放大圖。
應當理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是呈現(xiàn)說明本發(fā)明的基本原理 的各種優(yōu)選特征的一定程度的簡化表示。本文公開的本發(fā)明的具體設計特征，包括，例如， 具體尺寸、方向、位置和形狀將部分取決于特定的既定用途和使用環(huán)境。
在附圖中，附圖標記在附圖的幾張圖中通篇指代本發(fā)明的相同或等同部件。
具體實施方式
下面將詳細地參照本發(fā)明的各個實施方式，其實施例在附圖中圖示，并在下文加 以描述。盡管將結合示例性實施方式描述本發(fā)明，但應當理解，本說明書無意于將本發(fā)明局 限于這些示例性實施方式。相反，本發(fā)明不僅要涵蓋這些示例性實施方式，還要涵蓋由所附 權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內的各種替代形式、修改、等效形式和其它實施方 式。
應理解，本文使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似術語包括通常的機動車， 例如，包括多功能運動車(SUV)、公共汽車、卡車、各種商務車的客車，包括各種船只和船舶 的水運工具，飛行器等等，并且包括混合動力車、電動車、插入式混合電動車、氫動力車和其 它代用燃料車(例如，來源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動力車是具 有兩種或多種動力源的車輛，例如，具有汽油動力和電動力的車輛。
下面將參考附圖描述根據本發(fā)明示例性實施方式的同步器接合套及其制造方法。
圖2是示出根據本發(fā)明的實施方式的同步器接合套的視圖，且圖3是示出圖2中 的同步器接合套的局部放大圖。根據本發(fā)明，使用粉末混合物通過粉末冶金而形成同步器 接合套，其中該粉末混合物包含作為主要成分的鐵(Fe)、0. 2至O. 3wt%的碳(C)、0. 5至 4. Owt %的鎳(Ni)、0· 2至2. Owt %的鑰(Mo)以及其它必不可少的雜質。
而且，同步器接合套可具有7. 3g/cc或更大的密度。同步器接合套可沿著其外周 或內周形成花鍵，并且在花鍵的上端或下端可形成倒角，該倒角通過粉末冶金與基材一起 形成。倒角可具有O. 2至O. 5mm的半徑。
而且，根據本發(fā)明的同步器接合套的制造方法包含以下步驟混合金屬粉末以包含作為主要成分的鐵(Fe)、0.2至O. 3wt%的碳(C)、0· 5至4. Owt %的鎳(Ni)、0· 2至 2.0wt%的鑰(Mo)以及其它必不可少的雜質的步驟，通過粉末冶金而使粉末混合物成形的 步驟，通過燒結和熱處理對成形產品精加工的步驟。在精加工步驟中，成形產品可在1100°C 至1300°C的還原氣氛中燒結30分鐘至2小時。
此外，當通過粉末冶金而使粉末混合物成形時，沿著同步器接合套的外周或內周 可形成有花鍵，并且該花鍵在上端或下端被倒角。而且，也可以或者可選地沿著同步器接合 套的外周形成有花鍵，并且形成的花鍵可通過滾軋而被修整。
根據本發(fā)明的同步器接合套的制造方法包括粉末合金混合步驟、混合粉末成形步 驟、成形產品燒結步驟、燒結產品精整(sizing)步驟、以及對燒結產品進行加工和熱處理 的步驟。
更具體地，在金屬粉末混合過程中，準備由O. 5至4. Owt %的鎳(Ni)、0. 2至 2. Owt %的鑰(Mo)、鐵(Fe)、以及O. 2至O. 3wt %的碳所構成的合金粉末以產生粉末合金 混合物。如果鎳為O. 5wt%或更少，材料的機械性質可能劣化。同時，如果鎳為4. Owt % 或更多，材料成本可能增加。如果鑰(Mo)為O. 2wt%或更少，通過熱處理達到的淬硬性 (hardenability)可能劣化。同時，如果鑰為2. Owt %或更多,材料成本可能增加而且成形 性可能劣化。而且，如果碳為O. 2wt%或更少，熱處理過程中深部件的密度可能降低。同時， 如果碳為O. 3wt%或更多，在熱處理之后抗沖擊性可能因易脆性而惡化。
在成形步驟中，粉末合金混合物形成為具有內部花鍵120形狀的成形產品。此時， 如圖3所示，可對花鍵末端122倒角，以便在制造中除去后處理。倒角部分的末端可圓整化 以具有O. 2至O. 5mm的半徑。如果半徑為O. 2mm或更小,模具可能損壞。相反,如果半徑為 O. 5mm或更大，在運轉過程中同步嚙合是不利的。
在外部需要直齒輪140的情況中，在成形過程中可為模具(mold)提供齒形，并且 可使用滾軋來提高齒狀物(tooth)的精確度和強度。
同時，為了實現(xiàn)本發(fā)明的目標，成形產品優(yōu)選具有7. 3g/cc或更大的高密度。成形 產品在還原氣氛中于1100°C至1300°C經過30分鐘至2小時的燒結處理。如果燒結溫度為 1100°C或更少，粉末和縮頸(necking)之間的物質分散不會被平穩(wěn)進行。同時，當燒結溫度 為1300°C或更大時，批量生產性大大降低。此外，當燒結時間為30分鐘或更少時，在粉末和 縮頸之間的物質分散不平穩(wěn)進行。同時，當燒結時間為2小時或更多時，批量生產性大大降 低。
為了在燒結過程中矯正熱變形，另外進行精整工序。在已進行了燒結工序之后，內 部花鍵經過反向錐形漸細、倒角和碾磨。其后，進行滲碳和熱處理。
作為本發(fā)明的實施例，對應用到本發(fā)明的材料進行強度試驗。作為與實施例相比 較的比較例，制造鉻類合金鋼(SCR420H)作為待評估的拉伸試樣，其中該合金鋼用作用于 包括鍛造的加工過程的材料。
根據此實施例，將O. 5界七％的N1、O. 5界七％的Mo、O. 2界七％的C、以及Fe粉混合以形 成密度為7. 35g/cc的產品，然后，在具有90% N2和10% H2的還原氣氛中，進行30分鐘的 燒結工序。按如下所述進行滲碳和熱處理在Cp (碳勢)為0.8%的條件下9001進行60 分鐘的滲碳和850°C進行30分鐘的滲碳之后，于90°C進行油冷卻，并于150°C進行2小時的 回火(tempering)。根據下表I所示出的測試結果，實施例具有1006MPa的屈服強度,其與比較例中的1051MPa相似，因此實現(xiàn)與比較例相似的高強度性質。
表I
權利要求
1.一種同步器接合套，所述同步器接合套使用包含作為主要成分的鐵、O. 2至O. 3wt% 的碳、O. 5至4. 0wt%的鎳、O. 2至2. 0wt%的鑰以及其它必不可少的雜質的粉末混合物通過粉末冶金而形成。
2.如權利要求1所述的同步器接合套，其中所述同步器接合套密度為7.3g/cc或更多。
3.如權利要求1所述的同步器接合套，其中所述同步器接合套沿著其外周或內周形成花鍵，并且在所述花鍵的上端或下端形成有倒角，所述倒角通過粉末冶金與基材一起形成。
4.如權利要求1所述的同步器接合套，其中所述倒角具有O.2至O. 5mm的半徑。
5.一種制造同步器接合套的方法，包括a)混合金屬粉末，所述金屬粉末具有作為主要成分的鐵、O.2至O. 3wt%的碳、O. 5至4.0wt%的鎳、O. 2至2. (^1:%的鑰以及其它必不可少的雜質；b)通過粉末冶金使粉末混合物成形；和c)通過燒結和熱處理對成形產品精加工。
6.如權利要求5所述的方法，其中，在c)中，所述成形產品在1100°C至1300°C的還原氣氛中燒結30分鐘至2小時。
7.如權利要求5所述的方法，其中，在b)中，沿所述同步器接合套的外周或內周形成有花鍵，所述花鍵在其上端或下端被倒角。
8.如權利要求5所述的方法，其中，在b)中，沿所述同步器接合套的外周形成有花鍵， 通過滾軋對所形成的花鍵進行修整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種同步器接合套及其制造方法。該同步器接合套通過粉末冶金使用粉末混合物形成，其中該粉末混合物具有作為主要成分的鐵、0.2至0.3wt％的碳、0.5至4.0wt％的鎳、0.2至2.0wt％的鉬以及其它必不可少的雜質。
文檔編號B22F5/10GK103016560SQ201110449288
公開日2013年4月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年9月21日
發(fā)明者金基正, 金起范, 金成進, 金炫魯, 金信圭, 金賢起 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社