专利名称：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术领域
本公开涉及被配置为在换挡操作中通过换挡拨叉与离合器齿轮啮合以将动力从 发动机传递到齿轮的同步器接合套，以及该同步器接合套的制造方法。
背景技术：
通常，车辆设置有动力传动系统以将动力从发动机传动到车轮。如图1所示，手动 变速器的同步哨合构件包含花键联接(spline-coupled)到轴(shaft)(未示出)的同步器 毂20、花键联接到离合器毂外周的接合套10、旋转地联接到轴的换挡装置、形成于换挡装 置的圆锥部分以与接合套啮合的离合器齿轮40、联接到换挡装置的圆锥部分以在通过接合 套运动而与圆锥部分接触时用于执行离合器功能的同步环、以及适合于离合器毂的凹槽， 且通过同步器弹簧(未示出)的扩展力(extending force)而偏向于接合套的内表面并且 在接合套运动时插入同步环的凹槽的键(key)。通过接合套运动,这样的同步器设备与以轴 速旋转的换挡装置的离合器齿轮哨合，从而将旋转力从变速器(transmission)传动到轴。
此处，在换挡操作过程中通过换挡拨叉，同步器接合套10与离合器齿轮啮合，从 而将动力从发动机传动到齿轮。通常同步器接合套10通过复杂的制造过程而制造，例如， 锻造、车床车削、粗拉削(roughbroaching)、反向锥形渐细(reverse tapering)、花键末端 倒角(spline-end chamfering)、精拉削(finish broaching)、渗碳和高频热处理。这种方 法因其复杂的过程而是昂贵的，并且由于加工负荷特别是在拉削过程中的加工负荷，渗碳 和热处理过程中的热变形是危险的。因此，本发明的目标是通过粉末冶金来简化同步器接 合套10的制造方法,从而降低制造成本。
设计上述仅为了帮助理解本发明的背景，并不是意在表明本发明落入本领域内普 通技术人员已经知晓的相关技术范围内。发明内容
为解决与现有技术相关的上述问题而努力做出本发明。本发明的目标是提供同步 器接合套和同步器接合套的制造方法，希望通过粉末冶金而简化制造过程，从而实现制造 成本的降低。
一方面，本发明提供使用粉末混合物通过粉末冶金而形成的同步器接合套，其中 该粉末混合物包含作为主要成分的铁、0. 2至0. 3wt%的碳、0. 5至4. Owt %的镍、0. 2至 2. 0wt%的钥以及其它必不可少的杂质。优选地，该同步器接合套可具有7. 3g/cc或更大的山/又ο
在一些实施方式中，同步器接合套可沿着其外周或内周形成花键，且在花键的上 端或下端可形成倒角，其中该倒角通过粉末冶金与基材一起形成。优选地，倒角可具有大约 0. 2至0. 5mm的半径。
另一方面，本发明提供同步器接合套的制造方法，其包括a)混合金属粉末，以包 含作为主要成分的铁、0.2至0. 3wt%的碳、0. 5至4. Owt %的镍、0.2至2. Owt %的钼以及其它必不可少的杂质；b)通过粉末冶金而使粉末混合物成形；以及c)通过烧结和热处理而对 成形产品精加工(finishing)。优选地，成形产品可在1100°C至1300°C的还原气氛中烧结 30分钟至2小时。
在一些实施方式中，当通过粉末冶金而使粉末混合物成形时，沿同步器接合套的 外周或内周可形成有花键，花键在其上端或下端被倒角。可选地或附加地，沿同步器接合套 的外周可形成有花键，且形成的花键通过滚轧而被修整(trim)。
以下讨论本发明的其它方面和优选实施方式。
现在将参考在附图中示出的某些示例性实施方式来详细描述本发明的上述和其 它特征，下文给出的这些实施方式仅仅用于说明，因此其不是对本发明的限制，并且其中
图1是示出包含传统同步器接合套的动力传动系统的分解透视图2是示出根据本发明的示例性实施方式的同步器接合套的视图；且
图3是示出图2中的同步器接合套的局部放大图。
应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本发明的基本原理 的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的本发明的具体设计特征，包括，例如， 具体尺寸、方向、位置和形状将部分取决于特定的既定用途和使用环境。
在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
下面将详细地参照本发明的各个实施方式，其实施例在附图中图示，并在下文加 以描述。尽管将结合示例性实施方式描述本发明，但应当理解，本说明书无意于将本发明局 限于这些示例性实施方式。相反，本发明不仅要涵盖这些示例性实施方式，还要涵盖由所附 权利要求所限定的本发明的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方 式。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括通常的机动车， 例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶 的水运工具，飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和其 它代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车是具 有两种或多种动力源的车辆，例如，具有汽油动力和电动力的车辆。
下面将参考附图描述根据本发明示例性实施方式的同步器接合套及其制造方法。
图2是示出根据本发明的实施方式的同步器接合套的视图，且图3是示出图2中 的同步器接合套的局部放大图。根据本发明，使用粉末混合物通过粉末冶金而形成同步器 接合套，其中该粉末混合物包含作为主要成分的铁(Fe)、0. 2至O. 3wt%的碳(C)、0. 5至 4. Owt %的镍(Ni)、0· 2至2. Owt %的钥(Mo)以及其它必不可少的杂质。
而且，同步器接合套可具有7. 3g/cc或更大的密度。同步器接合套可沿着其外周 或内周形成花键，并且在花键的上端或下端可形成倒角，该倒角通过粉末冶金与基材一起 形成。倒角可具有O. 2至O. 5mm的半径。
而且，根据本发明的同步器接合套的制造方法包含以下步骤混合金属粉末以包含作为主要成分的铁(Fe)、0.2至O. 3wt%的碳(C)、0· 5至4. Owt %的镍(Ni)、0· 2至 2.0wt%的钥(Mo)以及其它必不可少的杂质的步骤，通过粉末冶金而使粉末混合物成形的 步骤，通过烧结和热处理对成形产品精加工的步骤。在精加工步骤中，成形产品可在1100°C 至1300°C的还原气氛中烧结30分钟至2小时。
此外，当通过粉末冶金而使粉末混合物成形时，沿着同步器接合套的外周或内周 可形成有花键，并且该花键在上端或下端被倒角。而且，也可以或者可选地沿着同步器接合 套的外周形成有花键，并且形成的花键可通过滚轧而被修整。
根据本发明的同步器接合套的制造方法包括粉末合金混合步骤、混合粉末成形步 骤、成形产品烧结步骤、烧结产品精整(sizing)步骤、以及对烧结产品进行加工和热处理 的步骤。
更具体地，在金属粉末混合过程中，准备由O. 5至4. Owt %的镍(Ni)、0. 2至 2. Owt %的钥(Mo)、铁(Fe)、以及O. 2至O. 3wt %的碳所构成的合金粉末以产生粉末合金 混合物。如果镍为O. 5wt%或更少，材料的机械性质可能劣化。同时，如果镍为4. Owt % 或更多，材料成本可能增加。如果钥(Mo)为O. 2wt%或更少，通过热处理达到的淬硬性 (hardenability)可能劣化。同时，如果钥为2. Owt %或更多,材料成本可能增加而且成形 性可能劣化。而且，如果碳为O. 2wt%或更少，热处理过程中深部件的密度可能降低。同时， 如果碳为O. 3wt%或更多，在热处理之后抗冲击性可能因易脆性而恶化。
在成形步骤中，粉末合金混合物形成为具有内部花键120形状的成形产品。此时， 如图3所示，可对花键末端122倒角，以便在制造中除去后处理。倒角部分的末端可圆整化 以具有O. 2至O. 5mm的半径。如果半径为O. 2mm或更小,模具可能损坏。相反,如果半径为 O. 5mm或更大，在运转过程中同步啮合是不利的。
在外部需要直齿轮140的情况中，在成形过程中可为模具(mold)提供齿形，并且 可使用滚轧来提高齿状物(tooth)的精确度和强度。
同时，为了实现本发明的目标，成形产品优选具有7. 3g/cc或更大的高密度。成形 产品在还原气氛中于1100°C至1300°C经过30分钟至2小时的烧结处理。如果烧结温度为 1100°C或更少，粉末和缩颈(necking)之间的物质分散不会被平稳进行。同时，当烧结温度 为1300°C或更大时，批量生产性大大降低。此外，当烧结时间为30分钟或更少时，在粉末和 缩颈之间的物质分散不平稳进行。同时，当烧结时间为2小时或更多时，批量生产性大大降 低。
为了在烧结过程中矫正热变形，另外进行精整工序。在已进行了烧结工序之后，内 部花键经过反向锥形渐细、倒角和碾磨。其后，进行渗碳和热处理。
作为本发明的实施例，对应用到本发明的材料进行强度试验。作为与实施例相比 较的比较例，制造铬类合金钢(SCR420H)作为待评估的拉伸试样，其中该合金钢用作用于 包括锻造的加工过程的材料。
根据此实施例，将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 成密度为7. 35g/cc的产品，然后，在具有90% N2和10% H2的还原气氛中，进行30分钟的 烧结工序。按如下所述进行渗碳和热处理在Cp (碳势)为0.8%的条件下9001进行60 分钟的渗碳和850°C进行30分钟的渗碳之后，于90°C进行油冷却，并于150°C进行2小时的 回火(tempering)。根据下表I所示出的测试结果，实施例具有1006MPa的屈服强度,其与比较例中的1051MPa相似，因此实现与比较例相似的高强度性质。
表I
权利要求
1.一种同步器接合套，所述同步器接合套使用包含作为主要成分的铁、O. 2至O. 3wt% 的碳、O. 5至4. 0wt%的镍、O. 2至2. 0wt%的钥以及其它必不可少的杂质的粉末混合物通过粉末冶金而形成。
2.如权利要求1所述的同步器接合套，其中所述同步器接合套密度为7.3g/cc或更多。
3.如权利要求1所述的同步器接合套，其中所述同步器接合套沿着其外周或内周形成花键，并且在所述花键的上端或下端形成有倒角，所述倒角通过粉末冶金与基材一起形成。
4.如权利要求1所述的同步器接合套，其中所述倒角具有O.2至O. 5mm的半径。
5.一种制造同步器接合套的方法，包括a)混合金属粉末，所述金属粉末具有作为主要成分的铁、O.2至O. 3wt%的碳、O. 5至4.0wt%的镍、O. 2至2. (^1:%的钥以及其它必不可少的杂质；b)通过粉末冶金使粉末混合物成形；和c)通过烧结和热处理对成形产品精加工。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在c)中，所述成形产品在1100°C至1300°C的还原气氛中烧结30分钟至2小时。
7.如权利要求5所述的方法，其中，在b)中，沿所述同步器接合套的外周或内周形成有花键，所述花键在其上端或下端被倒角。
8.如权利要求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键， 通过滚轧对所形成的花键进行修整。
全文摘要
本发明提供一种同步器接合套及其制造方法。该同步器接合套通过粉末冶金使用粉末混合物形成，其中该粉末混合物具有作为主要成分的铁、0.2至0.3wt％的碳、0.5至4.0wt％的镍、0.2至2.0wt％的钼以及其它必不可少的杂质。
文档编号B22F5/10GK103016560SQ201110449288
公开日2013年4月3日 申请日期2011年12月29日 优先权日2011年9月21日
发明者金基正, 金起范, 金成进, 金炫鲁, 金信圭, 金贤起 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社