一種粉末冶金同步器齒轂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車變速器中的同步器，尤其是涉及同步器中采用粉末冶金制成的同步器齒轂。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車的變速器中，同步器的作用是在換擋時(shí)使相互接合的齒輪實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速同步的裝置。我們知道，在換擋過程中，應(yīng)當(dāng)使準(zhǔn)備嚙合的那一對(duì)齒輪的接合齒圈的圓周速度達(dá)到相等，才能平順地掛上擋，否則，兩齒輪齒圈間會(huì)發(fā)生沖擊產(chǎn)生噪音，影響齒輪的壽命。為了便于換擋，汽車變速器在常用的各擋間都裝有同步器，使相嚙合的一對(duì)齒輪先同步，而后嚙合。同步器有常壓式和慣性式，目前，在轎車上大都采用的是慣性同步器，它主要由接合套、同步器齒轂、同步鎖環(huán)等組成，慣性同步器的特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。同步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進(jìn)行嚙合。當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉(zhuǎn)速迅速降低(或升高)到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消失，這時(shí)在作用力的推動(dòng)下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程。例如，在中國專利文獻(xiàn)上公開的“一種同步器齒轂”，其公告號(hào)為CN202991931U，齒轂的外圍設(shè)有若干花鍵齒和三個(gè)均布的軸向槽，齒載的外圍還均布設(shè)有三個(gè)驅(qū)動(dòng)槽，驅(qū)動(dòng)槽與軸向槽互成60度圓周角設(shè)置，所述驅(qū)動(dòng)槽的寬度與同步器鎖環(huán)上安裝的驅(qū)動(dòng)塊的寬度差正好是一個(gè)固定的阻止角度，從而有利于防止高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下汽車的自動(dòng)跳檔。
[0003]同步器齒轂是同步器中的重要零件，同步器齒轂的外側(cè)設(shè)有和結(jié)合套嚙合的齒轂外花鍵，內(nèi)側(cè)則設(shè)有和傳動(dòng)軸的外花鍵嚙合的齒轂內(nèi)花鍵，以傳遞輸入的動(dòng)力和扭矩，因此對(duì)強(qiáng)度、硬度等有較高的要求，在現(xiàn)有技術(shù)中，同步器齒轂通常采用粉末冶金技術(shù)壓制成型，主要包括粉末生產(chǎn)、通過模具等方式將粉末壓制成型得到一個(gè)壓坯、通過燒結(jié)得到一個(gè)完整的產(chǎn)品，采用粉末冶金技術(shù)制造的同步器齒轂基本無需后續(xù)二次機(jī)加工，因而不僅具有高強(qiáng)度和硬度，同時(shí)有利于提高生產(chǎn)效率。但是現(xiàn)有采用粉末冶金技術(shù)制造的同步器齒轂存在如下問題:由于同步器齒轂需要傳遞傳動(dòng)軸的動(dòng)力和扭矩，因此同步器齒轂的內(nèi)花鍵在分度圓上的齒厚與傳動(dòng)軸的外花鍵在分度圓上的齒厚之間通常采用過盈配合，確保在工作時(shí)所有的鍵齒可同時(shí)起作用而平穩(wěn)地傳遞動(dòng)力和扭矩，避免因微小的間隙而產(chǎn)生沖擊，或者是部分鍵齒之間的間隙造成受力不均而降低強(qiáng)度。但是同步器齒轂與傳動(dòng)軸的外花鍵之間的過盈配合會(huì)造成同步器齒轂安裝困難，一方面，傳動(dòng)軸的外花鍵和同步器齒轂壓入端的內(nèi)花鍵之間容易因過盈配合而產(chǎn)生相互擠切，從而破壞同步器齒轂內(nèi)花鍵的齒厚側(cè)面并形成細(xì)微的碎肩，進(jìn)而影響變速器內(nèi)部零件的潤滑，加速其磨損；另一方面，當(dāng)同步器齒轂的壓入端開始?jí)喝雮鲃?dòng)軸外花鍵時(shí)，由于內(nèi)花鍵和外花鍵之間沒有導(dǎo)向定位，因此同步器齒轂容易產(chǎn)生偏斜，也就是說，在剛壓入時(shí)，同步器齒轂的內(nèi)花鍵和傳動(dòng)軸的之間會(huì)不同軸，在不同軸的狀態(tài)下強(qiáng)行壓入同步器齒轂，會(huì)使同步器齒轂內(nèi)花鍵的齒厚側(cè)面產(chǎn)生嚴(yán)重的擠切傷害而形成“吃肉”現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有的同步器裝配時(shí)存在的同步器齒轂的內(nèi)花鍵與傳動(dòng)軸的外花鍵之間容易產(chǎn)生偏斜、同步器齒轂壓入端的內(nèi)花鍵的齒厚側(cè)面容易被擠切破壞并產(chǎn)生碎肩的問題，提供一種粉末冶金同步器齒轂，其可確保在安裝到傳動(dòng)軸的外花鍵上時(shí)自動(dòng)保持與傳動(dòng)軸外花鍵的同軸，并且有效地避免同步器齒轂壓入端內(nèi)花鍵的齒厚側(cè)面產(chǎn)生擠切破壞，同時(shí)可平穩(wěn)地傳遞動(dòng)力和扭矩。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種粉末冶金同步器齒轂，包括齒轂本體、所述齒轂本體外側(cè)與同步器的連接套嚙合的齒轂外花鍵、所述齒轂本體內(nèi)側(cè)與傳動(dòng)軸的外花鍵嚙合的齒轂內(nèi)花鍵，所述齒轂內(nèi)花鍵包括靠近所述同步器齒轂壓入端的導(dǎo)向段以及遠(yuǎn)離同所述步器齒轂壓入端的定位段，所述導(dǎo)向段的分度圓齒厚從所述同步器齒轂的壓入端至所述導(dǎo)向段與所述定位段連接處逐步增加，所述導(dǎo)向段的分度圓齒厚與所述定位段的分度圓齒厚順滑過渡，并且所述導(dǎo)向段在所述同步器齒轂的壓入端的分度圓齒厚小于所述傳動(dòng)軸的外花鍵的分度圓齒槽寬。
[0006]本發(fā)明的同步器齒轂將齒轂內(nèi)花鍵分成靠近的導(dǎo)向段和定位段，定位段的鍵齒與傳動(dòng)軸的外花鍵形成過盈配合，而導(dǎo)向段在同步器齒轂的壓入端的分度圓齒厚要小于所述傳動(dòng)軸的外花鍵的分度圓齒槽寬，并且導(dǎo)向段的分度圓齒厚從同步器齒轂的壓入端開始逐步增加，從而使導(dǎo)向段的鍵齒在分度圓的截面內(nèi)形成一個(gè)錐形。也就是說，整個(gè)齒轂內(nèi)花鍵與傳動(dòng)軸的外花鍵之間由同步器齒轂壓入端的間隙配合逐步過渡到定位段的過盈配合。當(dāng)我們將同步器齒轂壓入到傳動(dòng)軸的外花鍵上時(shí)，導(dǎo)向段成錐形的鍵齒可方便地進(jìn)入傳動(dòng)軸外花鍵的齒槽中，從而使同步器齒轂的齒轂內(nèi)花鍵與傳動(dòng)軸的外花鍵之間形成良好的自動(dòng)導(dǎo)向?qū)χ凶饔?，并且可有效地避免齒轂內(nèi)花鍵與傳動(dòng)軸的外花鍵之間產(chǎn)生擠切破壞。由于導(dǎo)向段的分度圓齒厚與定位段的分度圓齒厚順滑過渡，因此定位段的鍵齒與傳動(dòng)軸的外花鍵之間形成一種擠壓作用，二者之間在形成緊密的過盈配合以便平穩(wěn)地傳遞動(dòng)力和扭矩的同時(shí)還可消除因擠切而產(chǎn)生碎肩，從而可提高同步器以及變速器的使用壽命。
[0007]作為優(yōu)選，所述齒轂本體包括一體地設(shè)置在所述同步器齒轂壓入端的加長套，所述齒轂內(nèi)花鍵的導(dǎo)向段設(shè)置在所述加長套內(nèi)，所述加長套圓周面上等間距地設(shè)有若干軸向的切縫，所述切縫位于所述導(dǎo)向段的齒轂內(nèi)花鍵的齒槽內(nèi)。
[0008]本發(fā)明在齒轂本體上設(shè)有加長套，從而使同步器齒轂在軸向截面內(nèi)大致呈凸字形，由于加長套圓周面上等間距地設(shè)有若干軸向的切縫，因此，當(dāng)同步器齒轂壓入到傳動(dòng)軸的外花鍵上時(shí)，加長套內(nèi)齒轂內(nèi)花鍵的導(dǎo)向段在受到傳動(dòng)軸的外花鍵擠壓作用時(shí)會(huì)輕微地向外擴(kuò)張，可減小壓裝所需的壓力，進(jìn)而有利于同步器齒轂和傳動(dòng)軸之間的自動(dòng)導(dǎo)向和對(duì)中，避免在壓裝時(shí)產(chǎn)生偏斜。
[0009]作為優(yōu)選，所述齒轂內(nèi)花鍵的鍵齒中間設(shè)有軸向延伸的形變縫隙，所述形變縫隙在齒轂內(nèi)花鍵的徑向上延伸至齒轂內(nèi)花鍵的齒根圓，所述形變縫隙的橫截面呈開口大底部小的楔形，所述同步器齒轂在壓制成型時(shí)包括如下步驟:
在壓制成型的模具內(nèi)對(duì)應(yīng)所述形變縫隙處設(shè)置熔點(diǎn)溫度低于所述同步器齒轂的燒結(jié)溫度的熔融鑲嵌件，并壓制成型得到所述同步器齒轂的壓坯，此時(shí)在同步器齒轂壓坯的齒轂內(nèi)花鍵的鍵齒中間鑲嵌有熔融鑲嵌件，當(dāng)壓制成型的同步器齒轂的壓坯進(jìn)入燒結(jié)工序時(shí)，壓坯上的所述熔融鑲嵌件受熱融化，從而在所述齒轂內(nèi)花鍵的鍵齒中間形成軸向延伸的形變縫隙。
[0010]本發(fā)明充分利用粉末冶金中的高溫?zé)Y(jié)工序的特點(diǎn)，通過型腔壓制階段在雅皮內(nèi)嵌設(shè)熔融鑲嵌件，從而在最終的同步器齒轂的齒轂內(nèi)花鍵的鍵齒中間形成形變縫隙，這樣，當(dāng)我們將同步器齒轂壓入到傳動(dòng)軸的外花鍵上時(shí)，先由齒轂內(nèi)花鍵的導(dǎo)向段與傳動(dòng)軸的外花鍵配合并導(dǎo)向?qū)χ?，然后外花鍵與齒轂內(nèi)花鍵的定位段配合，此時(shí)定位段的鍵齒受到擠壓作用，定位段鍵齒中間的形變縫隙使鍵齒具有一個(gè)充分的形變空間而向中間輕微地變形，使形變縫隙兩側(cè)的鍵齒貼靠在一起，不僅可有效地避免因定