制造属于摩擦副的物体的方法及属于摩擦副的物体 【技术领域】
本发明涉及一种用于制造属于摩擦副的物体、例如同步环或中间环的方法，所述物体用于带有用于与一配对体相互作用的摩擦面的同步的换挡器或变速器，所述摩擦面由为实现与配对体的同步而作用在该配对体上的多个摩擦体的接触面的总和构成，所述摩擦体通过与所述物体的预定旋转方向成角度地延伸的凹槽相互分开。本发明还涉及一种属于摩擦副的物体、例如同步环或中间环，所述物体用于带有用于与一配对体相互作用的摩擦面的同步的换挡器或变速器，所述摩擦面由为实现与配对体的同步而作用在该配对体上的多个摩擦体的接触面的总和形成，所述摩擦体通过与所述物体预定的旋转方向成角度地延伸的凹槽相互分开。
背景技术
在同步的换挡器或变速器的情况下，在换挡时要相互力传递地连接的轴在力传递形成之前关于它们的旋转速度进行同步。为此，一次或多次地同步这种传动器的各个挡位。使用同步环以产生这种同步。同步环具有一个为产生所希望的同步而作用在作为配对体的例如换挡齿轮上的摩擦面。所述配对体为此具有与同步环的摩擦面相互作用的锥体。两个元件可相对移动。同步通过将同步环的摩擦面压向配对体、例如换挡齿轮的锥体而实现，也就是通过产生两元件之间的摩擦接合实现。摩擦副的两元件处于油环境中。
在由黄铜制成的同步环的情况下，锥体表面涂覆有涂层，并具有沿纵轴线的凹槽，或者在同步环没有涂层的情况下，在锥体表面内设置这样的凹槽，或者作为隔断油的结构具有设在锥体表面内的螺纹。这种螺纹可以另外由中断各个螺距的、轴向地指向的油槽分开。除了由黄铜制成的同步环外，由烧结的钢材料制成的同步环也是已知的。根据这种同步环的已知构造，摩擦面由通过沟槽相互分开的肋状摩擦体构成。各摩擦体指向同步环纵轴线的表面分别构成自身的接触面，所述接触面用于抵靠在配对体的锥体表面上。因此，接触面的总和就是这种同步环的摩擦面。不过业已证明，在这种同步环的情况下，为得到所希望的与配对体的锥体的摩擦接合必须要使用相对大的力。
【发明内容】
因此，从所讨论的现有技术出发，本发明所要解决地技术问题在于，提出一种用于制造属于摩擦副的物体的制造方法，利用这种方法可以制造出这样的物体，所述物体原则上可以以较小的力压向配对体的锥体来实现所希望的配对体相对于锥体的摩擦接合。本发明所要解决的技术问题还在于，建议一种这样的物体。
根据本发明，有关方法的技术问题通过本文开头所述的、形成类型的方法加以解决，其中，在第一步骤中，制作带有接近最终轮廓的预制摩擦体的物体，并在接下来的步骤中，在将接近最终轮廓的预制摩擦体去除材料的加工步骤中对由摩擦体的接触面的总和构成的摩擦面进行调整。
在这种制造方法中，在第一步骤中，摩擦体首先仅被预加工成接近最终轮廓，也就是在径向上具有加工余量。这种接近最终轮廓的预制摩擦体在执行第二步骤之前比第二步骤执行之后具有一个更大的高度(径向延伸)。接近最终轮廓在此实施例的情况下意味着限定摩擦体边界的凹槽壁的轮廓典型地在第二步骤执行之前已经具有它的最终轮廓。按此规定预制的摩擦体可以与所述物体、例如同步环一体地通过浇铸、锻造或烧结而构成。同样可能的是，预加工成接近最终轮廓的摩擦体通过将摩擦涂层形成在所述摩擦体的相关的锥体表面上的过程中涂覆，例如通过注塑或压铸方法。即便在这种带有摩擦涂层的摩擦体作为摩擦副的一部分的设计中，摩擦体具有符合规定的加工余量。
在第二步骤中，在径向进行摩擦体的材料去除，从而调整由摩擦体的接触面总和构成的摩擦面。在此加工步骤的过程中，各摩擦体在径向上的高度减小。这种去除材料的加工步骤的结果，在其摩擦体由金属制成的物体的情况下典型地应实施为切削加工步骤，使得边缘通过材料去除在指向预定旋转方向的端部形成接触面，所述边缘可被称为锋利边缘。所述倒圆边缘具有最大0.2毫米的半径。优选所述半径还更小。所述边缘形成在所述接触面和相邻的凹槽壁之间。在形成上述边缘的情况下，这种材料去除的直接后果是在将摩擦体、例如同步环以其摩擦面挤压配对体的锥体的过程中，在所述面之间的油膜已经可以以更小的力破坏，因为在这种摩擦面中下，避免了在摩擦体的接触面和锥体之间构成液压润滑。
这是接触面限定边界的锋利边缘构造的直接后果。在摩擦体之间的凹槽具有足够的横截面积，以便能够容纳在摩擦体边缘刮过的油并将其引走。
在径向加工方向上对摩擦体去除材料的加工在采用旋转驱动的加工刀具的情况下除了上述的边缘构造之外还导致各摩擦体的接触面弯曲，也就是以与接触面连接的表面(自身的摩擦面)的半径相对应的半径弯曲。结果是，摩擦体可以以尽可能大的接触面抵靠在配对体的锥体上，这又相对于公知构造减少了实现摩擦接合所必需的力。因此，摩擦体的上述的去除材料的加工步骤在两个方面对于可以以较小的力与配对体的锥体进行摩擦接合作出了贡献。
在一种其摩擦体通过设置在物体锥体表面上的摩擦涂层形成的物体的情况下，去除材料的加工步骤还带来了另一优点。通过去除材料的加工步骤，显然去除了原始表面以形成接触面，因此就露出了用于减小磨损的附加材料、例如粉碎的碳纤维。由热固性塑料制成的摩擦涂层在其外侧具有由制造决定的边缘区域，在该边缘区域内不含有减小磨损的附加材料或者在此边缘区域内仅含有具有微不足道的分布密度的附加材料。这意味着，如果磨损了此边缘层，那么这个属于摩擦副的物体的摩擦面在其运行的第一阶段会受到比后续阶段中更大的磨损。通过上述的沿摩擦体高度方向的材料去除，避免了由于含有减小磨损的附加材料的边缘区域的去除而导致的摩擦学变化。此外，通过机械地显露减小磨损的附加材料而改进了对于与配对体的锥体的所希望的摩擦接合的调整，这又以减少了力的方式对所希望的摩擦接合的调整起作用。
去除材料的加工步骤可以例如为切削加工步骤或者在铣削过程中进行。
根据一种优选的构造，去除材料的加工步骤不仅用于调整摩擦面并用于形成边缘，而且用于校准所述物体。并不常见的是，与预加工成接近最终轮廓的摩擦体相连的表面偏心于所述摩擦体的另一表面的轴线布置。如果物体例如是带有位于内部的摩擦面的同步环，同步环的外侧的表面的轴线表示另一表面。为使此同步环按照规定并尽可能地无磨损地运行，值得期待的是，摩擦面和所述另一表面相互同心布置，因此，摩擦面的轴线以及另一表面的轴线同轴。在去除材料的加工步骤中，可以进行相关的偏心补偿。这通过使对于至少几个相互关于物体轴线沿直径相对置的、预加工的摩擦体进行不等的材料去除而实现，也就是通过这样一种关于摩擦体的预定的不等的材料去除而使与各接触面连接的表面的轴线向另一表面的轴线的移动，优选达到使得两个轴线同轴的程度。这可以例如如下地实现：为执行摩擦体(例如同步环)的去除材料的加工步骤，以所述摩擦体的另一表面(例如它的外表面)的轴线与用于执行去除材料的加工步骤的机床的旋转轴线保持同轴地被夹持。因此，除了在两个上述步骤的过程中调节摩擦面和摩擦体的另一表面之间的同心度之外，可以不必再有其它加工步骤。
根据本发明，与装置有关的技术问题通过本文开头所述类型的属于摩擦副的物体得以解决，其中，所述摩擦体的接触面在其接近所述凹槽的端部在分别形成最大半径为0.2毫米的边缘的情况下，毗连相邻的凹槽壁，并且限定所述摩擦体的接触面的边界的凹槽壁相互平行或几乎平行地延伸。
如上述已提及，在此实施形式中称为锋利边缘的接触面边界的设计有利于在建立与配对体的锥体的摩擦接合时的刮油过程。限定摩擦体的接触面的边界的凹槽壁相互平行或几乎平行延伸地布置。这意味着，接触面与各自相邻的凹槽壁成90°或约90°的角度。业已证明，这一角度对于刮油的过程是尤其有利的。此外业已证明，在这种构造的情况下，接触面在物体的旋转方向上较长并且相邻凹槽的自由横截面积较大。这对于以一个相对于已知的属于摩擦副的物体更小的力调整所希望的摩擦接合起到积极作用。
此外，对于上述制造过程，在一预定旋转方向上限定接触面的边界的凹槽壁的平行或几乎平行的优点在于，由于与摩擦体各自的高度无关的去除材料的加工步骤，接触面的大小保持不变或至少没有明显变化。这对于其中进行偏心补偿的方法变型并非无关紧要。在这种物体连续运行的情况下，限定了摩擦体的接触面的边界的凹槽壁的平行或几乎平行的优点还在于，磨损并不导致接触面的总和数量大小的改变。因此，在这种摩擦体安装在换挡器或变速器内的寿命过程中，在使用这种物体的情况下换挡时的手感并不改变。
在此实施例的框架内使用的术语“几乎平行”至多仅指较小的摩擦体高度以及包括如下的构造，其中，接触面与各自相邻的凹槽壁成85°至95°之间的角度，其中，在偏离90°的情况下，偏向钝角是优选的。
术语“多个摩擦体”包括这样的构造，其中，摩擦体按照微观沟槽的形式设计，同样如这样的构造，其中，在物体的整个锥体表面上沿锥体表面的周向仅设有少数的延伸经过较大角度值的摩擦体。
【附图说明】
下面参考附图结合实施例说明本发明。在附图中：
图1是带有位于内部的摩擦面的同步环的透视图，
图2是图1所示同步环的摩擦面的放大局部剖视图，
图3a和图3b是在第一制造步骤之后(图3a)和接着的切削加工步骤之后(图3b)的图1所示的同步环，而
图4是根据另一构造的同步环的摩擦面的放大局部剖视图。
【具体实施方式】
同步环1具有位于内部的、锥形收缩的摩擦面2。为在配对体和同步环1之间形成同步，摩擦面2用于与配对体的锥体接触，所述配对体例如是换档齿轮。摩擦面2在图1中仅仅示意地示出并且并没有示出随后说明的结构。摩擦面2由多个摩擦体3构成，所述摩擦体通过沿同步环1的轴向方向延伸的凹槽4相互分开(参见图2)。摩擦体3和凹槽4在整个周长上构成沟槽图案。在此，凹槽4是沟槽而摩擦体3是沟槽之间的凸起。凹槽4具有沿周向上看部分弯曲的底部5，所述底部在相对大的半径处连续地延伸到相邻的凹槽壁6、7内。摩擦体3在其朝向同步环1的轴线的一侧分别带有接触面8。接触面8是在同步过程中作用在配对体的锥体上的面。同步环1的摩擦面2由摩擦体3的接触面8的总和构成。由于摩擦面2是位于内侧的摩擦面，每个摩擦体3的接触面8是凹形地弯曲的，也就是以一个与连接各摩擦体3的接触面8的表面——摩擦面2——的曲率相对应的曲率半径凹形地弯曲。在所示实施例中，接触面8在其沿摩擦面2的周向看的两端10、11在形成各一个边缘12、13与相邻的凹槽壁6、7’毗连。摩擦面8与相邻凹槽壁6，7’在可能的情况下成90°角。如果这由于制造技术原因不能实现，那么所成角度在略大于90°的情况下同样是不影响同步环功能的。形成在接触面8和相邻的凹槽壁6，7’之间的边缘12、13在同步过程中用作配对锥体上的刮油器。如果背对配对锥体的旋转方向的边缘12或13尽可能构造成锋利边缘的，并且凹槽壁6或7在其上方末端与配对体成约90°的角度，刮油过程尤其是有效率的。由此，为建立希望的同步而优化了接触面8和配对体的锥体表面之间的液动力学特性。
所示实施例的同步环1由黄铜材料制成。在第一步骤中，制造其摩擦体3构造得接近最终轮廓的同步环坯14(参见图3a)。同步环坯14通过锻压过程制成。为简化起见，在图3a和图3b中仅仅示出了几个摩擦体3和同步环14或1的外齿形的几个齿。摩擦体3关于其按照规定的最终高度具有一个在径向上的加工余量作为材料缺省值。因此，该摩擦体以比所需高度更高的高度制造。摩擦面2的摩擦体3通常在第一制造步骤之后具有指向同步环坯14轴线的凸的成型部。在锻造过程中(同样适用于其它制造过程中，例如对于烧结过程，同步环将例如由烧结的钢材料制成)，外表面16的轴线15不能与连接摩擦体坯14的表面18的轴线17重合，且同步环1因此是偏心的。这在如图3a所示的同步环坯14的情况下是如此。表面18的轴线17相对于同步环坯14的外侧的表面16的轴线15向左偏移。为了正确使用同步环1，需要将轴线15、17相互同轴地布置。否则，内表面18处于相对于外表面16偏心的位置(参见图3a)。
为构成摩擦体3的接触面8，进行去除材料的加工步骤来去除通过锻造过程首先形成的摩擦体坯的凸起的端部部分。为此，同步环1与它的外表面16这样地布置和夹持在机床中，使得外表面16的轴线15与旋转驱动的加工刀具的轴线相同。如果在这种布置中进行所述去除材料的加工以通过去除凸起的端部部分以及所述摩擦体的高度的特定部分来形成摩擦体3的接触面8，那么由此就无需其它附加工序即可为这种情况进行偏心补偿，即，内表面18的轴线17如所示实施例中所示地在制造同步环坯14之后偏心于外表面16的轴线15地布置。这种加工导致，摩擦体3的高度最终从摩擦体3的最小高度起沿一个方向稳定地并以保持不变的比率增加，也就是直到拐点。从该拐点起，摩擦体3的高度稳定地且以保持不变的比率又减小到摩擦体的最小高度。在图3b中示出了在所示实施例中被切削加工的同步环坯14并因而示出了同步环1，具有最小高度的摩擦体用附图标记3’标记。摩擦体3的由此决定的不同高度在锻造过程的公差范围内变动并对同步环1的使用没有影响。限定了摩擦体3的接触面8的边界的凹槽壁6、7’几乎相互平行地延伸或者成小于5度的角度。因此，摩擦体3的横截面积并且因此接触面8的面积在摩擦体的中间部分与其高度无关地保持相等，至少是保持近似相等。凹槽4的残余深度这样地设计，使得该凹槽具有足够的横截面积，因此，可以由该凹槽排除同步过程中刮除的油量。图3b示出了对所述同步环坯14的由摩擦体坯构成的摩擦面2切削加工之后的同步环1。
通过去除材料的加工步骤，不仅如上所述地调整了摩擦面2相对于同步环1的外表面16的同心度，而且通过其也为改进刮油的目的而构造锋利边缘的轴向结构——边缘12、13。利用去除材料的过程，在所示实施例中实施为切削加工步骤，可以将摩擦体3的边缘12、13按照一种以其它成型手段不能实现的锋利边缘性来构成。边缘12、13的半径最终仅微观可见并在任何情况下都小于0.2毫米，优选甚至小于0.1毫米。
对于摩擦体坯的去除材料的加工任何可以使材料沿摩擦体坯径向去除的加工都是适当的，例如铣削、磨削或借助成型钻头的去除。如果非常希望偏心补偿，那么刀具轴线就与要加工的同步环的对其实现了校准的表面的轴线相同。这在所示实施例中是外表面16的轴线15。因此上述同步环可以特别经济地制造，其中保证了同步环的表面同心。
图4示出了另一并未详细示出的同步环18以及其摩擦面20的局部剖视图。同步环19按照与同步环1的相同原理构造。与同步环1不同的是，同步环19的摩擦体21是在同步环19的位于内部的锥体表面22上设置的摩擦涂层23的一部分。在此实施例中，连接接触面24的表面构成摩擦面25。摩擦面25相对于同步环19的外表面同心地布置。摩擦体21具有它的接触面24的锋利边缘的边界。摩擦体21在图4中示出的轮廓与在上述实施例中相同地通过一去除材料的加工步骤调整。摩擦涂层23在此实施例中通过型芯压铸方法涂覆在同步环摩擦体的锥体表面22上。摩擦体21在进行去除材料步骤之前的原始径向延伸在图4中的右侧摩擦体上以虚线示出。通过去除材料的加工步骤，不仅实现了接触面24在周向上看的边界的锋利边缘化以及实现了如图1至图3所示实施例所述的偏心补偿，而且在摩擦涂层23内含有的减少磨损的附加材料被显露并因此直接处于摩擦体21的接触面24的表面上。摩擦涂层23在所示实施例中是固化了的热固性塑料物质，所述热固性塑料物质具有作为减少磨损的附加材料的粉碎碳纤维。碳纤维的长度与制造方法相匹配并因此仅具有一个这样的长度，使得在确保在热固性塑料物质内的均匀分布的情况下可以将其以上述方式和方法涂覆在锥体表面上。
通过实施例说明了带有位于内部的摩擦面的同步环。同样，本发明也可以在带有位于外部的摩擦面同步环的情况下和/或带有位于内部的和位于外部的摩擦面的同步环的情况下或者在是摩擦副的一部分的其它摩擦体的情况下实现。
附图标记列表。
1 同步环
2 摩擦面
3 摩擦体
4 凹槽
5 底部
6 凹槽壁
7，7’ 凹槽壁
8 接触面
10 端部
11 端部
12 边缘
13 边缘
14 同步环坯
15 轴线
16 表面
17 轴线
18 表面
19 同步环
20 摩擦面
21 摩擦体
22 锥体表面
23 摩擦涂层
24 接触面
25 摩擦面