專利名稱：飛輪齒圈及設(shè)有這種飛輪齒圈的飛輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種飛輪齒圈及設(shè)有這種飛輪齒圈的飛輪。
背景技術(shù)：
飛輪齒圈或飛輪例如在DE 37 45 090 C2中作過(guò)說(shuō)明和描述。這種飛輪齒圈通常被熱壓套裝和/或壓力套裝在飛輪上，其中，飛輪為此具有一個(gè)相應(yīng)的接收肩臺(tái)，在該接收肩臺(tái)上接收飛輪齒圈的徑向內(nèi)邊界面。
在設(shè)計(jì)用于高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪時(shí)，可達(dá)到的破裂轉(zhuǎn)速是既用于飛輪本身又用于飛輪齒圈的一個(gè)重要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
齒圈的破裂強(qiáng)度可通過(guò)飛輪齒圈的相應(yīng)造型，即例如通過(guò)相應(yīng)的徑向確定尺寸來(lái)影響。但在現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中，對(duì)各個(gè)部件所提供的結(jié)構(gòu)空間非常狹窄，因此對(duì)飛輪齒圈不可任意大地確定尺寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種飛輪齒圈，它相對(duì)迄今公知的飛輪齒圈可保證更高的破裂強(qiáng)度，其中破裂強(qiáng)度相對(duì)每個(gè)所使用的材料來(lái)考察。根據(jù)本發(fā)明的飛輪齒圈還可以成本特別有利的方式被制造。
按照本發(fā)明，提出一種飛輪齒圈，具有一個(gè)環(huán)狀基體，該環(huán)狀基體在外圓周上成型有齒部，其中構(gòu)成齒部的材料至少在表面上具有比至少構(gòu)成環(huán)狀基體芯部的材料更高的硬度，其中，與飛輪齒圈的徑向內(nèi)環(huán)狀邊界面鄰接的材料具有比至少構(gòu)成環(huán)狀基體芯部的材料更高的強(qiáng)度。
按照本發(fā)明，還提出了一種結(jié)合機(jī)動(dòng)車使用的、具有固定在其上的摩擦式離合器的飛輪，其中，該飛輪承載一個(gè)根據(jù)上述方案構(gòu)造的飛輪齒圈。
在具有一個(gè)環(huán)狀基體的飛輪齒圈中，該環(huán)狀基體在外圓周上成形有齒結(jié)構(gòu)，其中構(gòu)成齒部的材料至少在表面上具有比至少構(gòu)成環(huán)狀基體芯部的材料更高的硬度，根據(jù)本發(fā)明這是這樣達(dá)到的，即與飛輪齒圈的徑向內(nèi)環(huán)狀邊界面鄰接的材料具有比至少構(gòu)成環(huán)狀基體芯部的材料更高的強(qiáng)度。
有利的是，構(gòu)成外齒部的材料及構(gòu)成環(huán)狀內(nèi)部面的材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。
有利的是，構(gòu)成外齒部的材料及構(gòu)成環(huán)狀內(nèi)部面的材料經(jīng)淬火處理。
有利的是，飛輪齒圈在其徑向內(nèi)區(qū)域上通過(guò)感應(yīng)進(jìn)行邊緣層淬火處理。
有利的是，飛輪齒圈在其徑向內(nèi)區(qū)域上經(jīng)淬火后再回火。
有利的是，在飛輪齒圈的徑向內(nèi)區(qū)域上的淬硬或調(diào)質(zhì)處理深度為1mm至3mm。
有利的是，在飛輪齒圈的構(gòu)成外齒部的經(jīng)淬火的區(qū)域與經(jīng)淬火的徑向內(nèi)區(qū)域之間保留一個(gè)具有更高韌性的材料區(qū)域。
通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的齒圈的構(gòu)型一方面保證了齒部的表面具有足夠的硬度，以確保高的使用壽命；另一方面，環(huán)狀基體至少在芯部區(qū)域具有足夠的韌性，這保證了在齒部的淬硬區(qū)域與該基體之間不會(huì)出現(xiàn)破裂。而此外通過(guò)環(huán)狀基體至少在其徑向內(nèi)區(qū)域上的所述更高強(qiáng)度顯著地提高了破裂強(qiáng)度。
通過(guò)對(duì)齒圈的試驗(yàn)表明，借助本發(fā)明，破裂轉(zhuǎn)速可從約140001/min提高到大約190001/min。
在飛輪齒圈的徑向內(nèi)區(qū)域上的更高強(qiáng)度能以有利的方式通過(guò)淬火或調(diào)質(zhì)獲得。
盡管外齒部的淬硬與飛輪齒圈的內(nèi)區(qū)域的淬硬同時(shí)進(jìn)行是合適的，但對(duì)于許多應(yīng)用情況有利的是這兩個(gè)淬硬過(guò)程彼此分開(kāi)，即彼此相繼地進(jìn)行。在此情況下特別合適的是，首先這些齒被硬化，在此以后才使飛輪齒圈的徑向內(nèi)區(qū)域達(dá)到更高強(qiáng)度。通過(guò)運(yùn)用分開(kāi)的加工步驟可使齒部區(qū)域中的及基體徑向內(nèi)區(qū)域中的所需的材料特性彼此無(wú)關(guān)地、有針對(duì)性地得到調(diào)整。在此情況下合適的是，飛輪齒圈的基體的徑向內(nèi)區(qū)域盡管具有更高的強(qiáng)度，但也具有足夠高的韌性，以避免產(chǎn)生應(yīng)力裂紋。分開(kāi)上述加工步驟具有其優(yōu)點(diǎn)，即齒部可以用通常的方式來(lái)制造并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，而且已存在的加工裝置可繼續(xù)使用。
飛輪齒圈徑向內(nèi)區(qū)域上經(jīng)過(guò)淬火或調(diào)質(zhì)處理的材料的徑向深度可與飛輪齒圈當(dāng)時(shí)有的徑向延伸距離或尺寸相匹配。但應(yīng)該始終保證在飛輪齒圈的這些例如通過(guò)調(diào)質(zhì)或硬化處理達(dá)到更高強(qiáng)度的徑向內(nèi)區(qū)域與淬硬的齒部區(qū)域之間保留一個(gè)具有較高韌性或低硬度的中間區(qū)域。


以下借助附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。
附圖表示圖1一個(gè)飛輪齒圈的視圖，圖2圖1的局部“Z”，及圖3圖1的線III-III的一個(gè)截面。
具體實(shí)施例方式
圖1中所示的飛輪齒圈1具有一個(gè)環(huán)狀的基體2，在其徑向外圓周上，該環(huán)狀基體成形有一個(gè)齒部3。該齒部3可通過(guò)切削加工、材料擠出或擠壓來(lái)制造。
在圖示的實(shí)施例中，飛輪齒圈由一個(gè)原來(lái)為直的齒條制成，該齒條被滾壓加工成相應(yīng)的形狀。原來(lái)直的齒條的現(xiàn)在在圓周方向上的相對(duì)的端面通過(guò)焊接，優(yōu)選通過(guò)對(duì)焊4彼此相連接。但該飛輪齒圈1也可由未制齒的桿制造，該桿首先成型為一個(gè)環(huán)。然后以如上所述的方式方法成形出齒部3。
由一種可調(diào)質(zhì)的或可淬火的鋼制造的飛輪齒圈1以公知的方式與一個(gè)飛輪5相連接，該飛輪5在圖3中僅示意性地示出了局部。為此，該飛輪5可具有一個(gè)構(gòu)成環(huán)狀面的肩臺(tái)6，飛輪齒圈可熱壓套裝和/或壓力套裝到該肩臺(tái)上，由此，環(huán)狀內(nèi)表面7通過(guò)徑向預(yù)應(yīng)力配合在該肩臺(tái)6上，且起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的至少一部分通過(guò)由此構(gòu)成的傳遞力的連接來(lái)傳遞。如果必要，在飛輪齒圈1的圓周上觀察，可設(shè)置一個(gè)焊接連接部分7a，該焊接連接部分呈扇形地延伸僅在該圓周的部分區(qū)域上。
用于制造飛輪齒圈1的材料例如為C35或C45或鉻-鎳鋼，如42CrMoS4。
如由圖2中可獲知的，在圖示的實(shí)施例中，這些構(gòu)成齒部3的齒3a被完全調(diào)質(zhì)處理，其中為此例如首先經(jīng)過(guò)透硬淬火，然后回火，由此使可能存在的應(yīng)力至少部分地降低。由圖3可看到淬硬區(qū)域的分布，其中在飛輪齒圈1的陰影線所示的淬硬區(qū)域8與位于徑向更內(nèi)部的、具有更高韌性的區(qū)域9之間的過(guò)渡被理想化地表示。實(shí)際上在該兩個(gè)區(qū)域8與9之間存在一個(gè)過(guò)渡區(qū)域。
這些齒3a能以有利的方式進(jìn)行感應(yīng)淬火，這例如可通過(guò)相應(yīng)設(shè)置的淬火線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)。
雖然在所示的實(shí)施例中齒部3或構(gòu)成該齒部的齒3a被完全淬火或調(diào)質(zhì)處理，但對(duì)于許多應(yīng)用情況也合適的是齒部3的邊緣區(qū)域具有相應(yīng)的處理，淬硬深度在此僅為十分之幾毫米，例如在0.3與1mm之間。如果必要，該淬硬深度可更大。
通過(guò)齒部3的至少外部區(qū)域的更高硬度可顯著地減小在工作中出現(xiàn)的磨損。
通過(guò)位于徑向更內(nèi)部的區(qū)域9保留為韌性材料，則可保證在這些齒3a與環(huán)狀基體2之間得到抗破裂的連接。
如由圖3中可獲知的，飛輪齒圈1在其徑向內(nèi)邊緣區(qū)域上設(shè)有另一個(gè)具有更高強(qiáng)度的區(qū)域10。該區(qū)域10也可被淬火或調(diào)質(zhì)處理，即采用與關(guān)于齒3a所述的方式類似的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在此情況下，環(huán)狀區(qū)域10的徑向深度11被這樣確定大小，即在該區(qū)域10與環(huán)狀區(qū)域8之間保留一個(gè)環(huán)狀區(qū)域12，該環(huán)狀區(qū)域12基本上具有比區(qū)域8及10更高的韌性。環(huán)狀區(qū)域12因此優(yōu)選不經(jīng)受淬火或僅是保證足夠韌性的這樣一個(gè)淬火，以避免齒3a的破裂。
對(duì)于某些應(yīng)用情況合適的是，區(qū)域12的軸向側(cè)壁在小的深度上具有更高的強(qiáng)度，為此可產(chǎn)生硬化的或調(diào)質(zhì)處理的邊緣層。如上所述，一個(gè)這種構(gòu)型在齒部3或齒3a非通透地或不完全淬硬的情況下特別有利，由此，這些齒3a本身具有一個(gè)至少小的芯部區(qū)域，該芯部區(qū)域具有一定的韌性。
權(quán)利要求
1.飛輪齒圈，具有一個(gè)環(huán)狀基體，該環(huán)狀基體在外圓周上成型有齒部，其中構(gòu)成齒部的材料至少在表面上具有比至少構(gòu)成環(huán)狀基體芯部的材料更高的硬度，其特征在于與飛輪齒圈的徑向內(nèi)環(huán)狀邊界面鄰接的材料具有比至少構(gòu)成環(huán)狀基體芯部的材料更高的強(qiáng)度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的飛輪齒圈，其特征在于構(gòu)成外齒部的材料及構(gòu)成環(huán)狀內(nèi)部面的材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的飛輪齒圈，其特征在于構(gòu)成外齒部的材料及構(gòu)成環(huán)狀內(nèi)部面的材料經(jīng)淬火處理。
4.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的飛輪齒圈，其特征在于飛輪齒圈在其徑向內(nèi)區(qū)域上通過(guò)感應(yīng)進(jìn)行邊緣層淬火處理。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的飛輪齒圈，其特征在于飛輪齒圈在其徑向內(nèi)區(qū)域上經(jīng)淬火后再回火。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的飛輪齒圈，其特征在于在飛輪齒圈的徑向內(nèi)區(qū)域上的淬硬或調(diào)質(zhì)處理深度為1mm至3mm。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的飛輪齒圈，其特征在于在飛輪齒圈的構(gòu)成外齒部的經(jīng)淬火的區(qū)域與經(jīng)淬火的徑向內(nèi)區(qū)域之間保留一個(gè)具有更高韌性的材料區(qū)域。
8.結(jié)合機(jī)動(dòng)車使用的、具有固定在其上的摩擦式離合器的飛輪，其特征在于該飛輪承載一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1至7中至少一項(xiàng)構(gòu)造的飛輪齒圈。
全文摘要
本發(fā)明涉及飛輪齒圈，它具有一個(gè)環(huán)狀基體，該環(huán)狀基體在外圓周上成形有齒部，其中構(gòu)成齒部的材料至少在表面上具有比至少構(gòu)成環(huán)狀基體芯部的材料更高的硬度。
文檔編號(hào)F02N15/02GK1696534SQ20051006886
公開(kāi)日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月12日
發(fā)明者賴因霍爾德·雷德?tīng)? 約翰·耶克爾 申請(qǐng)人:盧克摩擦片和離合器兩合公司