轮毂、滑动套筒和同步设备以及用于制造轮毂的方法和用于制造滑动套筒的方法与流程

本发明涉及一种轮毂、一种滑动套筒以及一种同步设备，其具有轮毂和滑动套筒。此外，本发明涉及一种用于制造轮毂的方法以及一种用于制造滑动套筒的方法。

背景技术：

在现有技术中已知了同步设备，其使用在变速器中并且具有至少一个轮毂和滑动套筒。此外，在同步设备中通常设置同步环和擒纵轮或离合体，当擒纵轮或离合体要切换时，滑动套筒利用擒纵轮或离合体与轮毂耦接用以转动运动。已知的是，滑动套筒和/或离合体具有棘爪几何结构，通过棘爪几何结构确保了，滑动套筒只有当转速平衡或同步时才可以被调整。为了使滑动套筒穿引到离合体的离合齿部中变得容易，通常设置有啮合几何结构，其通过尖端收尾的滑动套筒齿和/或离合体齿来实现。

为了制造滑动套筒，例如在现有技术中公开了，将金属粉末填充到压制模具中并且在压力作用下使冲压件(生坯)固化，接着将该冲压件烧结。

然而，现有技术中已知的滑动套筒的结构并不可以在一个简单的压制过程中成型。有问题的是相对于模具的脱模方向具有底切的结构。在滑动套筒中，算得上有问题的结构的是在内齿部上的底切(沉积)，滑动套筒在切换状态中可以通过内齿部来保持。

内齿部的具体几何结构典型地通过滑动套筒的附加切削加工来制造，该切削加工可以在滑动套筒制造之后或在滑动套筒的制造期间进行。基于现有技术中已知的几何结构不可能的是，仅在一个烧结过程中制造滑动套筒齿和/或离合体齿，即没有切削加工。

然而，滑动套筒的附加的加工尤其是事后的铣削是费事的并且延迟了滑动套筒的制造过程。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种同步设备，其可以以简单的方式来制造。

该任务根据本发明通过用于机动车的同步设备的轮毂来解决，其中，轮毂包括外齿部，该外齿部具有多个轮毂齿和在轮毂齿之间的轮毂齿隙，其中，至少所述外齿部由烧结的粉末材料构成，并且其中轮毂齿具有至少两个轮毂区段和在轴向移动方向上变化的宽度，其中，所述至少两个轮毂区段分别具有侧向的加宽部，所述加宽部在轴向移动方向上看设置在轮毂齿的对置的各侧上。

本发明的基本构思是，轮毂的外齿部直接以期望的形状制造。这通过如下方式实现：轮毂区段在对置的各侧上具有加宽部，由此外齿部在制造时可以无底切地构成。不必对外齿部进行附加的加工。相应地，可以提供一种用于同步设备的轮毂，该轮毂可以以简单的方式被制造。这使得整个同步设备的制造变得容易。轮毂齿的不同宽度和设置在对置的各侧上的侧向的加宽部形成轮毂齿上的保持轮廓。通过该保持轮廓，轮毂可以经由其外齿部与滑动套筒共同作用，以便将轮毂保持在被切换的状态中。

轮毂的外齿部因此以免工具的方式(werkzeugfallend)地构成。因此，外齿部可以直接使用，因为无需再加工。

根据另一方面，轮毂齿分别具有至少一个轮毂斜边。轮毂斜边尤其确保了与轮毂共同作用的滑动套筒可以从其切换状态又调整到中性状态中。为此，将轴向作用的力施加到滑动套筒上。此外，轮毂斜边同时制造有外齿部，即同样在唯一的过程步骤中制造。

尤其，轮毂由烧结的粉末材料构成。根据该实施形式，不仅外齿部由烧结的粉末材料制造，而且整个轮毂由其制造。为此，可以省去在制造中的附加的过程步骤，其中单独制造的外齿部必须安置在轮毂的轮毂体上。

此外，本发明的任务通过用于机动车的同步设备的滑动套筒来解决，其中滑动套筒包括内齿部，该内齿部具有多个滑动套筒齿和在滑动套筒齿之间的滑动套筒齿隙，其中至少所述内齿部由烧结的粉末材料构成，并且其中滑动套筒齿具有至少两个滑动套筒区段和在轴向移动方向上变化的宽度，其中，所述至少两个滑动套筒区段分别具有侧向的加宽部，所述加宽部在轴向移动方向上看设置在滑动套筒齿的对置的各侧上。

滑动套筒的内齿部，尤其滑动套筒齿的几何结构同样可以直接以所期望的形状制造，因为其被烧结。这是可能的，因为滑动套筒区段在滑动套筒齿的对置的各侧上具有加宽部，由此外齿部在制造时可以无沉积地构成。因此以简单的方式可以使模具工具移离。对内齿部的附加的尤其是事后的或同时的加工并不必要，由此可以相应更简单且成本更低廉地制造滑动套筒。滑动套筒齿的不同宽度和设置在滑动套筒齿的对置的各侧上的侧向的加宽部形成滑动套筒齿上的保持轮廓，该保持轮廓可以与轮毂齿上的保持轮毂共同作用，以便形成保持几何结构。滑动套筒通过保持几何结构保持在切换状态中。

滑动套筒的内齿部因此以免工具的方式构成。

根据另一方面，滑动套筒齿在这两个滑动套筒区段的过渡区域中分别具有滑动套筒斜边。滑动套筒斜边确保了，只要将在移动方向上作用的轴向力施加到滑动套筒上，则可以以简单的方式调整滑动套筒。由于滑动套筒的内齿部没有底切并且还由烧结的粉末材料制造，所以滑动套筒斜边同时并且在共同的过程步骤中可以制造有内齿部。此外，只要滑动套筒斜边与轮毂斜边共同作用，则滑动套筒斜边可以用作轴向端部止挡，轮毂斜边设置在轮毂的过渡区域中。

尤其，滑动套筒由烧结的粉末材料构成。根据该实施形式，不仅内齿部由烧结的粉末材料制造，而且整个滑动套筒由其制造。为此，可以省去在制造滑动套筒中的附加的过程步骤，其中单独制造的内齿部必须安置在滑动套筒体上。

此外，本发明涉及一种同步设备，该同步设备具有开头所述的类型的轮毂和/或开头所述的类型的滑动套筒。所述优点类似地适用于同步设备。

此外，本发明的任务通过一种用于制造具有外齿部的轮毂的方法来解决，具有如下步骤：

a)提供具有两个可彼此移动的模具半部的工具模具，所述模具半部分别限定轮毂的外轮廓和内轮廓的区段并且具有凸出部，轮毂齿能够通过凸出部构成，所述轮毂齿具有至少两个侧向的加宽部，所述加宽部在轴向方向上设置在轮毂齿的对置的各侧上，

b)将金属粉末引入工具模具中，

c)在工具模具中挤压金属粉末用以产生轮毂，

d)使模具半部彼此移离，

e)将具有外齿部的被挤压的轮毂取出，

f)对被挤压的轮毂进行烧结以产生构件强度。

利用该方法可能的是，以简单的方式且仅通过唯一的过程来制造轮毂，即烧结过程。轮毂尤其轮毂齿的几何结构可以通过工具模具的模具半部的形状来形成。这是可能的，因为轮毂没有底切，其只能利用前面引入的沉积来构成，沉积会需要事后的加工。轮毂尤其外齿部是免工具的。步骤f)是被挤压的轮毂的热处理。

在烧结过程中制造的轮毂可以具有前面所描述的轮毂的特征。类似地得到优点。

此外，本发明的任务通过一种用于制造具有内齿部的滑动套筒的方法来解决，具有如下步骤：

a)提供具有至少两个可彼此移动的模具半部的工具模具，所述模具半部分别限定滑动套筒的外轮廓和内轮廓的区段并且具有凸出部，滑动套筒齿可以通过凸出部构成，所述滑动套筒齿具有至少两个侧向的加宽部，所述加宽部在轴向方向上设置在滑动套筒齿的对置的各侧上，

b)将金属粉末引入工具模具中，

c)在工具模具中挤压金属粉末用以产生滑动套筒，

d)使模具半部彼此移离，

e)将具有内齿部的被挤压的滑动套筒取出，

f)对被挤压的滑动套筒进行烧结以产生构件强度。

利用该方法可能的是，以简单的方式且仅通过唯一的过程来制造滑动套筒，即烧结过程。滑动套筒尤其滑动套筒齿的几何结构可以通过工具模具的模具半部的形状来形成。这是可能的，因为滑动套筒没有底切，其只能利用前面引入的沉积来构成。基于此，可以省去在现有技术中所需的滑动套筒齿的附加的加工。滑动套筒尤其内齿部是免工具的。步骤f)是被挤压的滑动套筒的热处理。

在烧结过程中制造的滑动套筒尤其可以具有前面所描述的滑动套筒的特征。

通常，由此可能的是，离合齿同样没有底切或沉积地构成或制造，由此同样简化了其制造。

附图说明

本发明的其他优点和特征从如下的描述和所附的被参考的附图中得到。在附图中示出：

图1示出了根据本发明的同步设备的部分分解图，

图2示出了图1中的同步设备的侧视图，

图3示出了图1和图2中的同步设备的前视图，

图4示出了图1至图3的同步设备的沿着直线A-A的剖视图，

图5示出了在中性状态中沿着图3的直线B-B的同步设备的剖视图，以及

图6示出了在切换状态中沿着图3的直线B-B的同步设备的剖视图。

具体实施方式

图1示出了用于机动车的变速箱的同步设备10的一部分。

该同步设备10包括盘状的轮毂12，该轮毂抗扭转地坐落于齿轮轴上并且沿着周向方向围绕转动轴线D转动。此外，同步设备10具有基本上环形的滑动套筒14，该滑动套筒在轴向方向上可移动地设置并且抗扭转地与轮毂12耦接。此外，同步设备10具有同步环16以及离合体18，其是在此未示出的擒纵轮的一部分，在离合体18和轮毂12的转动运动被同步之后，该擒纵轮可以被切换。

为了同步转动运动，设置同步环16，可以通过同步环建立在轮毂12与离合体18或擒纵轮之间的摩擦连接。为此，同步环16具有摩擦锥体。此外，可以设置这里未示出的预同步单元，其接合在滑动套筒14上并且在滑动套筒14轴向移动时将轴向切换力逆着要耦接的擒纵轮加载同步环16。

通常，同步环16相对于轮毂12可以受限地转动，使得同步环16可以占据锁止状态，在该锁止状态中轮毂12不能轴向地调整。而在对转动运动进行同步时，同步环16占据释放状态，在该释放状态中滑动套筒的轴向移动是可能的，使得滑动套筒14可接通并且挂入期望的档位。

同步设备10可以具有其他这里未示出的离合体18、弹簧、卡锁元件和/或垫板，利用其进行同步。

同步环16以及离合体18具有同步齿部20或离合体齿轮部22。同步齿部20和离合体齿部22分别设置在同步环16或离合体18外并且可以与滑动套筒14共同作用。

轮毂12具有轮毂体23和设置在其上的外齿部24，该外齿部由烧结的粉末材料形成。外齿部24包括轮毂齿26以及轮毂齿隙28，它们分别在两个轮毂齿26之间。

滑动套筒14具有滑动套筒体29和内齿部30，该内齿部由烧结的粉末材料形成。滑动套筒14的内齿部30具有滑动套筒齿32以及滑动套筒齿隙34，它们分别在两个滑动套筒齿之间。

在图2和图3中示出了在组装的状态中的同步设备10的侧视图和前视图，其中由此示出了转动轴线D，同步设备10的部件围绕转动轴线转动。

在图4中示出了沿图3中所示的剖面线A-A的同步设备10。同步设备10在中性状态中，这意味着：滑动套筒14并不与同步环16或离合体18经由离合体齿部22接合。

在中性状态中，滑动套筒14的内齿部30与轮毂12的外齿部24接合，使得轮毂齿26在滑动套筒齿隙34中，并且同时滑动套筒齿32在轮毂齿隙28中。

该中性状态也在图5中示出，该图5示出了沿着图3的剖切线B-B的剖视图。滑动套筒14的中心于是位于轴线层N中，其通过图5中的虚线表示。

从图5中还得到的是，轮毂齿26根据所示的实施形式分别具有三个轮毂区段36至40，其不同地构成。由此，轮毂齿26具有在轴向移动方向X上看变化的宽度。轴向的移动方向X在图2和图4至图6中示意性地通过箭头示出。移动方向X是从中性状态到达切换状态中的方向。

第一轮毂区段36具有与第二轮毂区段38相比更大的宽度，该宽度基本上对应于第三轮毂区段40的宽度。第二轮毂区段38设置在第一轮毂区段36与第三轮毂区段40之间，其中轮毂区段36至40一体式彼此融合。

第一轮毂区段36和第三轮毂区段40相对于第二轮毂区段38分别具有(在移动方向X上看)侧向的加宽部42、44，由此第一轮毂区段36和第三轮毂区段40的宽度大于第二轮毂区段38的宽度，该宽度为轮毂齿26的基本宽度。

在移动方向X上看，第一轮毂区段36的第一侧向的加宽部42向左伸出，而第三轮毂区段40的第二侧向的加宽部44向右伸出。第一轮毂区段36和第三轮廓区段40因此相对彼此错移了加宽部42、44的宽度地设置。

在所示的实施形式中，轮毂齿26在周向方向上都相同地构成并且以相同的取向设置在轮毂体23上。在轴向移动方向X上看，所有轮毂齿26的第一侧向的加宽部42向左指向，而第二侧向的加宽部44向右指向。

然而可替选地，轮毂齿26也具有不同的相对取向。

此外，第一轮毂区段36以及第三轮毂区段40具有端面46、48，所述端面分别具有基本上倒圆的几何结构，其可以通过轮毂斜边50构成。此外，端面46、48为保持轮廓，端面与滑动套筒齿32上的保持轮廓一起形成保持几何结构，如后续还要阐述的那样。

三个轮毂区段36至40在过渡区域52、54中分别彼此融合。在所述过渡区域52、54中同样可以设置轮毂斜边50，其在制造外齿部24时构成。在过渡区域52、54中的轮毂斜边50的功能同样以后予以阐述。

过渡区域52、54分别是相应的侧向的加宽部42、44至轮毂齿26的基本宽度的过渡，其中在对置的各侧上存在彼此邻接的轮毂区段36至40的平齐或平滑的过渡。轮毂齿26在俯视图中基本上具有阶梯形状，因为其端部区段在相反的方向上指向或扩宽。

由于该几何结构，可能的是，外齿部24可以在烧结过程中被制造，因为制造所需的成型工具可以彼此移离。不需要对外齿部24的进一步加工。外齿部24连带轮廓一起因此以免工具的方式(werkzeugfallend：无需工具加工)地构成。

此外，在图5中详细地示出了滑动套筒齿32，滑动套筒齿同样具有三个滑动套筒区段56至60，所述滑动套筒区段不同地构成，使得滑动套筒齿32的宽度在轴向移动方向X上看变化。

与第二滑动套筒区段58相比，第一滑动套筒区段56具有更大的宽度，该宽度基本上对应于第三滑动套筒区段60的宽度。第二滑动套筒区段58设置在第一滑动套筒区段56与第三滑动套筒区段60之间，其中滑动套筒区段56至60一体式彼此融合。

第一滑动套筒区段56和第三滑动套筒区段60相对于第二滑动套筒区段58分别具有(在移动方向X上看)侧向的加宽部62、64，由此第一滑动套筒区段56和第三滑动套筒区段60的宽度大于第二滑动套筒区段58的宽度，该宽度为滑动套筒齿32的基本宽度。

在移动方向X上看，第一滑动套筒区段56的第一侧向的加宽部62和第三滑动套筒区段60的第二侧向的加宽部64朝向对置的各侧在相应的滑动套筒齿32上伸出。第一滑动套筒区段56因此可以视为侧向移动了加宽部62、64的宽度。

由于该几何结构可能的是，具有相应的内齿部30的滑动套筒14在烧结过程中制造，因为能够简单地将制造所需的模具工具的模具半部彼此移离。不再需要对内齿部30的进一步加工，例如铣削。

滑动套筒区段56至60在过渡区域66、68中彼此融合，使得滑动套筒区段56至60的不同的宽度彼此平衡。为此，分别将滑动套筒斜边70设置在过渡区域66、68中。在滑动套筒区段56至60的对置的各侧上，过渡平滑地或平齐地进行，即没有宽度改变。

在俯视图中，滑动套筒齿32因此也基本上具有阶梯形状或Z形状，其中，中间腹板垂直于相应的端部设置。

此外，滑动套筒齿32分别具有两个端面72和74，其设置在第一滑动套筒区段56上和在第三滑动套筒区段60上。端面72和74分别具有啮合几何结构，因为滑动套筒齿32在端面72和74的区域中尖端地收尾。只要转速同步，滑动套筒14由于滑动套筒齿32的啮合几何结构可以容易地啮合到同步齿部20和离合齿部22中。

在图6中示出了处于切换状态中的同步设备10，其中滑动套筒14沿着切换路径S从中性位置N轴向上沿着移动方向X调整到切换位置G中。

由此得到，不同宽的轮毂区段36至40以及不同宽的滑动套筒区段56至60彼此共同作用，使得由此构成第一保持几何结构76，滑动套筒14通过第一保持几何结构保持在切换状态中。

第一保持几何结构76在所示的切换状态中通过每个滑动套筒齿32的第一过渡区域66和配设的轮毂齿26的第一轮毂区段36尤其第一端面46构成。在此情况下，滑动套筒14通过第一过渡区域66的滑动套筒斜边70贴靠在端面46上，所述端面具有轮毂斜边50，通过端面46的倒圆的几何结构构成。滑动套筒14在切换状态中通过第一保持几何结构76保持，即由轮毂12和滑动套筒14本身保持。

为了从图6中所示的切换状态又到达图5所示的中性状态中，将轴向的逆着移动方向X的力施加到滑动套筒14上。在此情况下，小的轴向力就足以沿着设置在端面46上的轮毂斜边50调整在第一过渡区域66中设置的滑动套筒斜边70。滑动套筒齿32于是通过轮毂齿隙28滑动而轮毂齿26通过滑动套筒齿隙34滑动。

第二保持几何结构78在滑动套筒齿32和轮毂齿26的对置的各侧上构成，即在第三滑动套筒区段60和第三轮毂区段40上构成。第二保持几何结构78与第一保持几何结构76类似地构成，其中它们相应镜像相反。第二保持几何结构78尤其在设置第二(这里未示出的)离合体时是重要的。

滑动套筒齿32在周向方向上分别交替镜像相反地设置在滑动套筒体29上，使得过渡区域66、68在移动方向X上看交替地构成在相应的滑动套筒齿32的左侧或者右侧上。这确保了，当在轮毂12与相应的同步环16和/或离合体18之间有相对转动时，至少每第二滑动套筒齿轮32在切换状态中通过相应的过渡区域66、68贴靠在配设的轮毂齿26上。

由于交替镜像相反的布置，转动方向不重要，因为保持几何结构76的半部根据转动方向是激活的而滑动套筒14保持在切换状态中。

滑动套筒齿32的交替镜像相反的布置还确保了，两个保持几何结构76、78在切换状态中在同步设备10的两个对置的轴向侧上分别经由滑动套筒齿32的至少每第二保持轮廓而起作用。

在一个可替换的实施形式中，滑动套筒齿32在周向方向上可以都相同地构成，并且以相同的取向设置在滑动套筒体29上，而轮毂齿26在周向方向上分别交替镜像相反地设置在轮毂体23上。过渡区域52、54于是在移动方向X上看交替地构成在相应的轮毂齿26的左侧或右侧上。该替选的实施方案基本上对应于反转滑动套筒齿32和轮毂齿26的齿几何结构所示的实施形式。

通常，由于轮毂齿26配备有侧向的加宽部42、44确保了，滑动套筒齿32的相应的过渡区域66、68更快地以轮毂齿26构成保持几何结构76、78。

设置在两个轮毂区段56至60之间的过渡区域66、68中的轮毂斜边50可以构成为，使得其与滑动套筒斜边70一起构成轴向的端部止挡80。端部止挡80为机械保险，使得滑动套筒14在有故障的情况下不能进一步移动直至端部止挡80。只有当滑动套筒14要轴向调节超过预设的切换点G时才使用轴向端部止挡80。

由于轮毂齿26和滑动套筒齿32的特定几何结构，可能的是，外齿部24以及内齿部30在唯一的烧结过程中制造，使得不需要进一步加工，以便构成保持几何结构76、78。啮合几何结构和设置用于保持几何结构76、78的在轮毂齿26上的几何结构以及滑动套筒齿32基于相应的模具工具的模具半部的形状构成。造成了成本和开销的对轮毂12和/或滑动套筒14的事后加工并不必要。外齿部24以及内齿部30因此免工具地构成。因此，同步设备10可以以简单方式制造。

尤其，整个轮毂12和/或整个滑动套筒14可以在烧结过程中制造，使得同步设备10可以特别简单地制造。因此，轮毂12和滑动套筒14免工具地构成。

离合齿部22可以无底切地构成，因为其不需要将滑动套筒14保持在切换状态中。