專利名稱：用于摩擦連接部件的燒結(jié)摩擦材料及摩擦連接的部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造摩擦連接的部件(friction-linked component)、特別是同步環(huán)(synchronising ring)的燒結(jié)摩擦材料，以及一種帶有由這種燒結(jié)摩擦材料構(gòu)成的摩擦襯層的摩擦連接部件，特別是同步環(huán)。因此，以下主要講述同步環(huán)，但對(duì)此不應(yīng)該與一種限制相聯(lián)系。
同步環(huán)，例如汽車變速齒輪箱中的同步環(huán)，承受很高的負(fù)荷并且必須滿足許多要求。為了使轉(zhuǎn)換時(shí)間足夠短，要求同步環(huán)的摩擦襯層具有良好的摩擦性能。此外，同步環(huán)必須具有足夠的機(jī)械性能和熱性能。另外，摩擦襯層應(yīng)容易進(jìn)行機(jī)械加工，因?yàn)楸仨毰浜暇_地制造摩擦面。顯然，這些要求通常不可能由單獨(dú)的一種材料來滿足。眾所周知，同步環(huán)要兩層構(gòu)成，以使作為摩擦襯層的材料層具有良好的摩擦條件，而用作支承體(support)的材料則具有高的機(jī)械性能和/或熱性能。
DD-PS 89 727中公布了一種用于油循環(huán)的摩擦部件，例如同步環(huán)，該摩擦部件是采用粉末冶金方法由鐵粉制成，鐵粉中摻入粉末狀的鎳、銅、鉛和石墨。使用鉛，不僅在摩擦部件制造過程中而且在其使用時(shí)都會(huì)引起顯著危害健康的后果。此外，業(yè)已證實(shí)，這種材料由于石墨含量較少特別是在高負(fù)荷時(shí)，有很強(qiáng)的粘附傾向，這種粘附現(xiàn)象表現(xiàn)為不均勻的轉(zhuǎn)矩和腐蝕。
DE-GM 73 42 680中公布了一種由燒結(jié)鋼構(gòu)成的同步環(huán)，該同步環(huán)有一層薄的噴鍍的鉬層作為摩擦面。一方面，鉬噴鍍材料是一種很貴的材料，另一方面，通常必須通過研磨至所要求的表面質(zhì)量獲得同步環(huán)。由于鉬層的硬度很高，因此研磨時(shí)造成嚴(yán)重的工具磨損。
DE-OS 42 03 321中公布了一種用于摩擦連接的部件、特別是用于同步環(huán)的燒結(jié)摩擦材料，它具有15-30％(體積)的石墨成分，此外含有陶瓷成分。帶有這樣的摩擦襯層的同步環(huán)雖然具有所希望的摩擦特性，但是無法避免由于陶瓷成分的作用而在離合體上產(chǎn)生強(qiáng)烈的磨損。這在一定情況下同樣導(dǎo)致不均勻的轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于摩擦連接部件的燒結(jié)摩擦材料，該燒結(jié)摩擦材料沒有上述的缺點(diǎn)，同時(shí)具有良好的摩擦特性。
根據(jù)本發(fā)明，上述任務(wù)是通過一種含有以鐵基為基的基體和固體潤(rùn)滑材料的燒結(jié)摩擦材料來解決的，這種燒結(jié)摩擦材料含有0.5-10％(重量，相對(duì)于基體)鉬和20-50％(體積)的石墨(作為固體潤(rùn)滑材料)。在本發(fā)明的一種方案中，鉬含量可以達(dá)到1-5％(重量)。當(dāng)石墨含量是25-45％(體積)時(shí)，能夠合乎目的。此外，成分中可以含有制造過程中帶入的和/或不可避免的雜質(zhì)。
出人意料的是，這種由通常情況下作為結(jié)構(gòu)材料使用的燒結(jié)摩擦材料與高份額的固體潤(rùn)滑材料構(gòu)成的混合物，一方面具有所希望的摩擦性能，另一方面由于高含量的固體潤(rùn)滑材料，即使在強(qiáng)負(fù)荷或者過載下仍能大大減少離合體摩擦面的粘附和磨損應(yīng)力。作為其他優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)證明，本發(fā)明的燒結(jié)磨擦材料具有高的成形加工性。因此，可以在制造同步環(huán)時(shí)采用粉末冶金方法在燒結(jié)過程后進(jìn)行整形，這樣可以減少隨后為產(chǎn)生精確配合摩擦面而進(jìn)行的切削加工。
在本發(fā)明的一種合乎目的的方案中，規(guī)定基體至少有一部分是由一種用鉬預(yù)先合金化的鐵粉組成。在本發(fā)明的另一方案中，可以規(guī)定基體至少部分由用鉬部分合金化的鐵粉組成。這兩種實(shí)施形式具有如下優(yōu)點(diǎn)對(duì)于提供要加工的燒結(jié)金屬粉末來說，鉬不需要以游離形式添加，因此大大簡(jiǎn)化基體粉末的操作。
本發(fā)明還涉及一種摩擦連接的部件，特別是同步環(huán)，該部件具有一個(gè)支承體和一層由上述類型的燒結(jié)摩擦材料構(gòu)成的摩擦襯層。通常情況下，同步環(huán)被用于以油潤(rùn)滑的傳動(dòng)齒輪箱。因此不可避免的是，在轉(zhuǎn)換過程之前，一方面用油潤(rùn)滑離合體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)面，另一方面潤(rùn)滑同步環(huán)的摩擦襯層面。如所周知，同步環(huán)的摩擦面?zhèn)溆袦喜郏员阌涂梢耘懦?。制造這樣的槽取決于摩擦襯層的材料，并且成本高。
現(xiàn)已知道例如備有循環(huán)槽的黃銅同步環(huán)。這樣的槽基本上可以僅用切削加工來制造，這對(duì)于黃銅環(huán)來說是沒有什么困難的。在用粉末冶金法制造的同步環(huán)的情況下，合乎目的是，預(yù)先制備軸向的錐形槽。因此這是特別有利的，因?yàn)樵趬褐七^程中可以直接形成軸向槽。但是一般地需要對(duì)有效摩擦面進(jìn)行切削精加工。不過，預(yù)先制備軸向錐形的或環(huán)流槽迄今在含鉬的摩擦襯層的情況下是很難實(shí)現(xiàn)的，這是因?yàn)?，切削加工這樣的摩擦襯層，特別是制造環(huán)流槽往往需要高額費(fèi)用。軸向的錐形槽雖然基本上可以在壓制過程中形成，并且摩擦面連帶槽表面設(shè)置一層鈣噴鍍層，但是在這方面所需要的切削精加工也涉及到高額費(fèi)用。
現(xiàn)已證實(shí)，本發(fā)明的燒結(jié)摩擦材料盡管有高的鉬含量，但在燒結(jié)過程之后可以以足夠的精確度進(jìn)行精整。因此，按照本發(fā)明可以預(yù)先規(guī)定，在根據(jù)本發(fā)明帶有摩擦襯層的摩擦連接部件的摩擦面上設(shè)置軸向定位的槽，這種槽可在壓制過程中成形。在本發(fā)明的一種方案中規(guī)定，摩擦面上的槽形成梯形。梯形槽同樣也可以毫無困難地在粉末冶金法的壓制過程中成形。所形成的梯形槽的優(yōu)點(diǎn)是，油從各自的表面更好地導(dǎo)出。
本發(fā)明的摩擦連接部件作為多層結(jié)構(gòu)構(gòu)成也是合乎目的，此時(shí)，摩擦襯層的支承體可以由燒結(jié)鋼構(gòu)成。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，比較貴的摩擦襯層僅需以薄層存在于同步環(huán)上。這樣的多層同步環(huán)例如可以通過復(fù)合方法制造。
下面通過實(shí)施例和附圖及描述更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。


圖1表示本發(fā)明實(shí)施例1的摩擦襯層的摩擦值μ與轉(zhuǎn)換時(shí)間的依賴關(guān)系。
圖2表示本發(fā)明實(shí)施例2的摩擦襯層的摩擦值μ與轉(zhuǎn)換時(shí)間的依賴關(guān)系。
圖3以剖面圖表示一個(gè)同步環(huán)。
圖4是圖3的箭頭IV方向的視圖。
實(shí)施例1制備具有下列成分的燒結(jié)摩擦襯層。
基體60％(體積)石墨40％(體積)鉬1.5％(重量，相對(duì)于基體)在單位面積壓力4N/mm2和摩擦速度5m/s的條件下，進(jìn)行圖1中所述的測(cè)量。具有這種成分的摩擦襯層的摩擦值曲線在該圖中以標(biāo)記1表示。為了進(jìn)行比較，摩擦值曲線2表示一種同步環(huán)的摩擦值曲線，該同步環(huán)具有一層裝備了環(huán)流槽的鉬噴鍍層作為摩擦襯層；摩擦值曲線3表示一種同步環(huán)的摩擦值曲線，其摩擦襯層存在于一種磷合金化的鐵基體上，該鐵基體具有20％(體積)石墨和10％(體積)陶瓷成分。由該圖可看出，摩擦值曲線1與被看作是適宜的摩擦值曲線的摩擦值曲線2(噴鍍鉬層)不相上下。但是，實(shí)施例1的摩擦材料的生產(chǎn)操作要簡(jiǎn)便得多，并且，由于高的石墨含量，在高負(fù)荷時(shí)離合體也不會(huì)發(fā)生粘附和/或磨損。帶有陶瓷成分摩擦襯層的同步環(huán)，具有不好的摩擦值曲線3，并且在過載時(shí)有產(chǎn)生磨損的危險(xiǎn)。
實(shí)施例2制備具有下列成分的燒結(jié)摩擦材料。
基體77％(體積)石墨23％(體積)鉬1.5％(重量，相對(duì)于基體)同樣，在單位面積壓力4N/mm2和摩擦速度5m/s的條件下，進(jìn)行這種摩擦材料的摩擦特性試驗(yàn)。這種摩擦襯層的摩擦值曲線在圖2中以標(biāo)記4表示。為了進(jìn)行比較，同時(shí)給出了曲線1和2，曲線1是實(shí)施例1的摩擦材料，曲線2是鉬噴鍍層的摩擦材料。實(shí)施例2的摩擦材料，在轉(zhuǎn)換時(shí)間開始具有比實(shí)施例1的摩擦材料差的摩擦值。這是因?yàn)椋瑢?shí)施例1的摩擦材料具有較高的固體潤(rùn)滑劑含量，因而有較高的孔隙度，存在于表面上的油更好地排出。在轉(zhuǎn)換時(shí)間的最后，不僅實(shí)施例1的摩擦材料而且實(shí)施例2的摩擦材料都具有幾乎相等的摩擦值。這些材料也由于高的固體潤(rùn)滑劑含量而大大避免了相對(duì)運(yùn)動(dòng)的磨損或粘附。
圖3和圖4中描述的同步環(huán)10具有一個(gè)外支承環(huán)11，外支承環(huán)11帶有一個(gè)嚙合件12。該支承環(huán)11例如可以由燒結(jié)鋼制成。與離合體相配合的同步環(huán)的摩擦襯層13由上述類型的燒結(jié)摩擦材料構(gòu)成。這樣的同步環(huán)，例如可以以用復(fù)合方法制造。在這樣一種同步環(huán)10中，摩擦面一般形成錐形。在以附圖描述的實(shí)施形式中，摩擦面具有軸向取向的槽14，該槽形成梯形。為了能在燒結(jié)金屬粉末的壓制過程中形成梯形槽，使梯形槽14的較寬一端15與同步環(huán)10的錐形摩擦面的較大直徑相一致。
由于以梯形方式形成槽14，油被摩擦面上的不垂直旋轉(zhuǎn)方向的邊緣刮去，由此促進(jìn)油的流出。此外，由于對(duì)稱地形成梯形槽14可以避免旋轉(zhuǎn)方向?qū)δΣ列袨楹陀团懦龅挠绊憽?br> 權(quán)利要求
1.用于制造摩擦連接的部件、特別是同步環(huán)的燒結(jié)摩擦材料，它具有以鐵為基的基體和固體潤(rùn)滑材料，其中，該摩擦材料含有0.5-10％(重量，相對(duì)于基體)鉬和20-50％(體積)石墨作為固體潤(rùn)滑材料。
2.權(quán)利要求1所述的燒結(jié)摩擦材料，其特征在于，相對(duì)于基體而言，鉬的含量是1-5％(重量)。
3.權(quán)利要求1或2所述的燒結(jié)摩擦材料，其特征在于，相對(duì)于基體而言，鉬的含量是1-2％(重量)。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的燒結(jié)摩擦材料，其特征在于，石墨含量是35-45％(體積)。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的燒結(jié)摩擦材料，其特征在于，基體至少部分地由用鉬預(yù)先合金化的鐵粉構(gòu)成。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的燒結(jié)摩擦材料，其特征在于，基體至少部分地由用鉬部分合金化的鐵粉構(gòu)成。
7.摩擦連接的部件，特別是同步環(huán)(10)，它具有一個(gè)支承體(11)和一層由權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的燒結(jié)摩擦材料構(gòu)成的摩擦襯層。
8.權(quán)利要求7所述的摩擦連接的部件，其特征在于，在摩擦面上設(shè)置軸向取向的槽(14)。
9.權(quán)利要求7或8所述的摩擦連接的部件，其特征在于，槽(14)是在摩擦面(13)上梯形地形成。
10.權(quán)利要求7-9任一項(xiàng)所述的摩擦連接的部件，其特征在于，支承體(11)由燒結(jié)鋼構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造摩擦連接的部件，特別是同步環(huán)的燒結(jié)摩擦材料以及帶有上述燒結(jié)摩擦材料的摩擦連接部件，特別是同步環(huán)。為了獲得良好的摩擦值曲線，提出一種含有以鐵為基的基體和固體潤(rùn)滑材料的燒結(jié)摩擦材料，該燒結(jié)摩擦材料含有0.5-10％(重量，相對(duì)于基體)鉬和20-50％(體積)石墨作為固體潤(rùn)滑材料。摩擦連接的部件，特別是同步環(huán)具有一個(gè)支承體和一層帶有上述燒結(jié)摩擦材料的摩擦襯層，其中在本發(fā)明的方案中預(yù)先考慮在摩擦面上設(shè)置梯形槽。
文檔編號(hào)F16D23/06GK1138879SQ95191187
公開日1996年12月25日 申請(qǐng)日期1995年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月10日
發(fā)明者D·戈尼亞, M·艾克哈特, L·施奈德 申請(qǐng)人:克烈舍格金屬燒結(jié)工廠股份有限公司