具有改善的耐磨性的换档叉技术领域
本发明涉及具有改善的耐磨性的换档叉，通过在换档叉的衬垫上
形成金属涂层来实现，其中换档叉为手动变速器的控制系统组件，其
基于对变速杆的操纵来改变变速器的档位，更具体地，本发明涉及具
有极好的耐磨性的换档叉，其中具有较高硬度和极好的耐磨性的钼
(Mo)喷涂层与具有极好的低摩擦特性的铜(Cu)喷涂层形成为多层
结构。
背景技术
一般来说，根据车辆的驾驶状况来操纵变速杆以改变车辆的速度，
以使得可以改变接收发动机的旋转力的变速器的齿轮比，且以啮合齿
轮的换档叉为媒介根据变速器的状态通过操纵变速杆来操纵变速器的
齿轮比。
换档叉具有基本U形的形状以在环绕变速器的齿轮(即，齿套)
时施加力，且一般使用铝合金通过拉模铸造来制造。
现有的换档叉一般通过拉模铸造使用经由过共晶工艺的含有硅
(Si)的过共晶铝合金(R14)来制造，但是仅足以向换档叉的与齿套
接触的部分提供强耐磨性。然而，如果整个换档叉由过共晶铝合金
(R14)形成，那么使用过多的材料且加工效率较低，因此制造成本较
高。
常规技术公开了一种制造换档叉的方法，该方法包括在换档叉的
与齿套接触的部分使用低温喷涂方法形成铝/氧化铝厚膜的方法。通过
该方法形成的涂层使用便宜的过共晶铝合金(ADC12)作为换挡叉的
材料，相对于现有过共晶铝合金材料的耐磨性，确保涂层耐磨性并保
证充足的附接力，从而可以防止材料的浪费且可以增加加工效率。具
体地，可以显著地减少制造成本。
然而，即使在这种情况下，耐磨性也不充足，且涂层的表面会由
于摩擦而剥离。
发明内容
本发明通过喷涂法在换档叉的衬垫上形成具有较高耐磨性和较低
摩擦系数的钼(Mo)-铜(Cu)多层结构的涂层来提供耐磨性高于现
有换档叉的换档叉，以及提供制造该换档叉的方法。
在一个方面，本发明提供具有改善的耐磨性的换档叉，其具有两
个或更多个涂层，其中至少一个钼(Mo)喷涂层及至少一个铜(Cu)
喷涂层交替地形成于衬垫的表面上。
涂层的与衬垫接触的层为钼喷涂层，且涂层的暴露于外部的层为
铜喷涂层。
涂层的厚度为约100μm到200μm。
钼喷涂层为约10μm到20μm，且铜喷涂层为约5μm到10μm。
在另一方面，提供制造具有改善的耐磨性的换档叉的方法，该方
法包括以下步骤：制备换档叉；以及在旋转换档叉的同时在衬垫的表
面上形成两个或更多个涂层，其中至少一个钼(Mo)喷涂层及至少一
个铜(Cu)喷涂层交替地形成。
该方法还包括，在涂布步骤之前，通过进行喷砂处理在换档叉的
衬垫上形成细微的凹凸形。
在形成两个或更多个涂层的步骤中，在换档叉位于旋转板上时，
通过喷钼枪形成钼涂层，并通过喷铜枪形成铜涂层，这些喷枪安装在
旋转板的相对侧的上部。
附图说明
本发明的上述及其他特征将参照示例说明附图的其示例性实施方
式来详细地描述，示例性实施方式在下文仅以示例说明的方式给出，
因此不限制本发明，其中：
图1为示出根据本发明的实施方式的换档叉的透视图；
图2为示出根据本发明的实施方式的在换档叉的衬垫中形成的涂
层的视图；
图3为图示出根据本发明的实施方式的用于制造换档叉的设备的
图；
图4为示出形成于根据本发明的在换档叉的衬垫中形成的Mo-Cu
复合涂层的电镜图；
图5A为描绘比较例1的根据时间的摩擦系数的曲线图；以及
图5B为描绘本发明的实施方式的根据时间的摩擦系数的曲线图。
应当理解，所附的附图并非必然是按比例的，而只是呈现说明本
发明的基本原理的各种优选特征的一定程度的简化表示。本文公开的
本发明的具体设计特征，包括，例如，具体尺寸、方向、位置和形状
将部分取决于特定的既定用途和使用环境。
在附图中，附图标记在附图的几张图中通篇指代本发明的相同或
等同部件。
具体实施方式
在下文中，将详细参考本发明的各种实施方式，实施方式的实施
例在附图中加以说明且描述如下。尽管将结合示例性实施方式描述本
发明，但应理解，当前的描述并不意在将本发明限于那些示例性实施
方式。相反，本发明意在涵盖示例性实施方式以及可包含在由所附权
利要求定义的本发明的精神及范围内的各种替代、修改、等效物及其
他实施方式。
本文使用的术语仅为说明具体实施方式，而不是意在限制本发明。
如本文所使用的，单数形式“一个、一种、该”也意在包括复数形式，
除非上下文中另外明确指明。还应当理解的是，在说明书中使用的术
语“包括、包含、含有”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元
素和/或部件，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步
骤、操作、元素、部件和/或其群组。如本文所使用的，术语“和/或”
包括一个或多个相关所列项的任何和所有结合。
应理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语
包括通常的机动车，例如，包括多功能运动车(SUV)、公共汽车、卡
车、各种商务车的客车，包括各种船只和船舶的水运工具，飞行器等
等，并且包括混合动力车、电动车、插入式混合电动车、氢动力车和
其他代用燃料车(例如，来源于石油以外的资源的燃料)。本文中提到
的混合动力车是具有两种或更多种动力来源的车，例如同时为汽油动
力和电动力的车。
此外，本发明的控制逻辑可以具体表现为，在含有由处理器、控
制器等执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非瞬时性计算机
可读介质。计算机可读介质的例子包括但不限于ROM、RAM、光盘
(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动器、智能卡和光数据存储装置。
计算机可读记录介质也可以在连接网络的计算机系统中分布，从而计
算机可读介质可以通过例如远程信息处理服务器或控制器局域网络
(CAN)以分布方式进行存储并执行。
下文中，将参照附图描述根据本发明的示例性实施方式的具有改
善的耐磨性的换档叉。
图1为示出根据本发明的实施方式的换档叉的透视图。
将参照图1描述换档叉。图1中所示的换档叉10对应于两点支撑
法，但本发明并不限于此。附图中所示的两点支撑型换档叉10包含半
弧形主体13以及衬垫11，该衬垫11具有比主体13更大的厚度且在变
速换挡操作期间插入到齿套20的凹槽21中以卡住并移动齿套20。安
装于换挡叉导轨上并与换挡叉导轨结合的结合部12形成于主体11的
上端。
如果变速换挡操作者操纵变速杆从而经由控制轴、控制棘爪和换
挡叉导轨将操纵力转移到换档叉10，形成在主体13的相对端的衬垫
11插入到齿套20的凹槽21中以朝向驾驶员所希望的变速档位推动齿
套20。因此，当齿套20轴向移动时，变速齿轮与旋转轴直接连接，由
此使齿轮换档变速。因此，需要具有极好的耐磨性及摩擦特性的涂层
来改善换档叉10的衬垫11的耐用性。
图2为示出根据本发明的实施方式的形成在换档叉的衬垫中的涂
层的视图。为改善换档叉的耐磨性，可以通过在换档叉的衬垫200中
交替地形成钼(Mo)喷涂层110及铜(Cu)喷涂层120来配置根据本
发明的形成在换档叉中的涂层100。具体地，应当形成至少一个钼喷涂
层110及至少一个铜喷涂层120；如果使用另外的层，那么各个层优选
为交替的。
优选地，形成涂层100的钼(Mo)喷涂层110及铜(Cu)喷涂层
120交替地形成。难以将钼(Mo)与铜(Cu)形成为合金，可以通过
交替地将合金层形成为多层结构来防止裂纹在涂层的厚度方向上蔓
延。因此，与单一涂层相比较，可以改善耐磨性。
钼(Mo)喷涂层110对应于具有较高硬度、极好的耐热性及极好
的耐磨性的硬涂层。优选地，钼(Mo)喷涂层(110)的厚度为约10μm
到20μm。当钼(Mo)喷涂层110的厚度小于约10μm时，耐磨性降
低，且当钼(Mo)喷涂层110的厚度超过约20μm时，低摩擦特性变
差。因此，钼(Mo)喷涂层110的厚度限于此范围以改善耐磨性并减
少摩擦。
铜(Cu)喷涂层120对应于具有极好的低摩擦特性的软涂层。优
选地，铜(Cu)喷涂层(120)的厚度为约5μm到10μm。当铜(Cu)
喷涂层120的厚度小于约5μm时，难以展现低摩擦特性，且当铜(Cu)
喷涂层120的厚度超过10μm时，整个涂层的耐磨性会降低。因此，
铜(Cu)喷涂层120的厚度限于此范围以改善耐磨性并减少摩擦。
优选地，涂层的整个厚度为约100μm到200μm。
优选地，涂层的与衬垫200接触的层对应于钼(Mo)喷涂层110
以确保涂层的负荷支撑力。同时，优选地，涂层的暴露于外部的层为
铜(Cu)喷涂层120以强化低摩擦特性。
孔可以存在于铜(Cu)喷涂层的最外涂层中。在浸油条件的摩擦
期间，用油填充孔，当不供应油时，可以通过存在于孔中的油来展现
润滑效果。
图3为图示出根据本发明的实施方式的用于制造换档叉的设备的
图。参照图3，将描述根据本发明的实施方式的制造换档叉的方法。
根据本发明的实施方式的制造换档叉的方法包括：制备换档叉的
制备步骤；以及在旋转换档叉的同时在衬垫的表面上形成具有两个或
更多个层的涂层的涂布步骤，其中交替地形成钼(Mo)喷涂层及铜(Cu)
喷涂层。
首先，制备换档叉310。换档叉可以为任何一般使用的材料，但铝
合金为优选的。
在将所制备的换档叉310定位于旋转板300上之后使其旋转的同
时，在衬垫中形成涂层。因为难以将钼(Mo)和铜(Cu)形成为合金，
根据本发明，通过可以分别涂布钼(Mo)和铜(Cu)的喷钼枪320及
喷铜枪330交替地涂布钼(Mo)和铜(Cu)，由此使得可以形成多层
异质结构。
接着，当钼(Mo)和铜(Cu)被喷雾及涂布时，它们的材料可以
为线状或粉末。喷涂法可以为各种方法，例如火焰喷涂、高速火焰喷
涂及等离子喷涂。
在形成涂层之前，还可以提供通过将氧化铝颗粒喷砂在衬垫的表
面上并形成细微的凹凸形来激活衬垫的表面的步骤，以确保衬垫与涂
层之间的结合力。
[实验例]
在火焰喷涂法中在换档叉的衬垫上形成厚度为150μm的Mo-Cu
复合涂层以确定根据本发明(第一实施方式)的换档叉的特性。
图4为示出根据本发明的形成在换档叉的衬垫部中的Mo-Cu复合
涂层的电镜图。如图4所示，可以看到，钼涂层和铜涂层交替地形成
在衬垫的表面上。
在火焰喷涂法中在换档叉的衬垫上形成厚度为120μm的Mo涂层
以比较本发明的效果。
第一实施方式和比较例1的特性示于表1。
[表1]
为比较摩擦系数及耐磨性，通过销盘摩擦磨损试验机来测量涂层
与圆盘之间的摩擦系数(SCr420HB)。测试条件为500N的负荷、100
℃的温度及浸油条件，该条件为换档叉的驱动条件。图5A为描绘比较
例1的根据时间的摩擦系数的曲线图。图5B为描绘本发明的第一实施
方式的根据时间的摩擦系数的曲线图。可以看出，通过组合钼及铜，
也就是说，交替地形成硬层及软层来形成涂层，与现有钼单一层相比
较，可以通过降低摩擦系数改善低摩擦特性并维持预定水平或更高水
平的耐磨性。
根据本发明的具有改善的耐磨性的换档叉具有以下效果。
第一，因为浸油条件的摩擦系数比现有的单一钼(Mo)涂层低约
10％，可以减少摩擦。
第二，因为可以通过多层涂层防止裂纹在母衬垫的厚度方向上蔓
延，涂层的耐磨性水平为等于或高于基本单一钼(Mo)涂层的水平。
第三，因为与根据现有技术的钼(Mo)涂层相比较，制造成本可
以减少约40％，所以可以改善生产率。
尽管已参照附图描述了本发明的示例性实施方式，但本领域技术
人员将意识到，可以在不改变本发明的技术精神或基本特性的情况下
以其他具体形式实施本发明。
因此，应注意，上述实施方式在所有方面中均为示例性的，且并
非限制性的。还应注意，本发明的范围通过权利要求书来限定而非本
发明的说明，且权利要求的含义和范围以及从等效物的概念推论的所
有修改落在本发明的范围内。