CN102483101A - 用于变速箱的同步器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于变速箱的同步器，具有：同步体(10)，其能够抗扭地与传动轴连接；换挡套筒(12)，其能以轴向可移动的方式设置在同步体(10)上并且通过轴向移动能够与耦接齿部接合，耦接齿部与齿轮相关；以及止动杆(20)，其支撑在同步体(10)上，换挡套筒(12)接合到同步体(10)中并且设置至少一个锁紧面(28)，其能够产生基本上在径向方向上起作用的锁紧力。

Description

用于变速箱的同步器

技术领域

本发明涉及一种用于变速箱的同步器，借助该同步器可以使变速齿轮的转速与传动轴的转速平衡，以便将速齿轮与传动轴耦接。

背景技术

在现有技术中已知了同步器，其中设置有抗扭地设置在传动轴上的同步体，在该同步体上可轴向移动地支承有换挡套筒。此外，设置有同步环，其设置有锁紧齿部。当要换挡时，同步环被换挡套筒压向摩擦面，摩擦面与带换挡的变速齿轮相关。通过形成的摩擦配合，同步环相对于换挡套筒扭转进入换挡套筒不能被接通的状态。只有当变速齿轮的转速与同步体的转速匹配并且因此不再有转矩作用到同步环上时，换挡套筒才成功扭转同步环使得锁紧齿不再阻拦接通。

已知的同步器在制造方面比较复杂，这是因为必须在同步环上设置锁紧齿部，而该锁紧齿部必须精确地制造。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种同步器，其特征在于以比较低的制造成本得到可靠的功能并提高换挡舒适性。

为了解决该任务，根据本发明设计有一种用于变速箱的同步器，其具有：可与传动轴抗扭地连接的同步体；换挡套筒，其在轴向上可移动地设置在同步体上并且可以通过轴向移动而与耦接齿部接合，该偶接齿部与齿轮相关；以及至少一个止动杆，其支撑在同步体上，接合到换挡套筒中并且设置有至少一个锁紧面，其可以产生基本上在径向方向上起作用的锁紧力。本发明基于如下基本思想：在变速此轮的转速与同步体的转速匹配时，起作用的转矩直接转换成锁紧作用，即借助在止动杆上的锁紧面。由此可以获得技术上简单的结构。

优选地设计为，锁紧面相对于周向倾斜地取向。这能够实现锁紧面以技术上简单的方式借助随动件来转移，该随动件安置在同步环上。

根据本发明的一个实施形式设计的是，止动杆的接合到换挡套筒中的端部可径向向内地移动。在该扩展方案中，当换挡套筒不进一步锁紧而是接通时，接合到换挡套筒中的止动杆的端部向下“浸没”。这能够实现将止动杆在所有运行状态中保持在径向取向的并且略微侧向枢转的位置中；无需止动杆的过度强烈的倾斜运动。

优选地设计为，当没有锁紧力起作用时，锁紧面在径向方向上向内可移动。在该扩展方案中，锁紧作用直接由锁紧面产生，而不需其他位于其间的部件。

根据本发明的一个实施形式设计的是，止动杆具有基本件、头部件和设置在其间的止动杆弹簧，其尝试将基本件和头部件彼此压离。止动杆在该实施形式中实施为紧凑的结构单元，其可以预安装。

在此，可以设计的是，头部件实施在基本件上。这提高了精度和降低了不期望的振动噪声。

优选地，锁紧面设置在头部件上。在该扩展方案中也不需要中间元件来将在周向上起作用的锁紧力直接转换成锁紧作用，该锁紧作用反抗换挡套筒的止动杆。

根据一个可替选的实施形式设计的是，止动杆具有锁紧螺栓和锁紧滑片，其中锁紧面设置在锁紧螺栓上。在该扩展方案中，可以使用非常紧凑的锁紧螺栓，其由于其几何结构而可以以低开销地变坚硬。

优选地设计的是，锁紧螺栓穿过锁紧滑片中的凹进部延伸。这保证了锁紧滑片直接在锁紧螺栓中引导。

在此，可以设计的是，锁紧螺栓具有腿部，其在径向方向上可移动地容纳在同步体中，其中设置有弹簧，其在径向方向上向外作用腿部。以此方式，锁紧螺栓的腿部非常精确地在同步体中引导。

根据一个可替选的实施形式设计的是，止动杆构建为一体式的弹簧夹子，其具有两个彼此对置的夹持面，其支撑在同步体上。在该实施形式中，止动杆一体式地实施，其中同时由于其固有弹性而提供弹力，该弹力使止动件靠着换挡套筒。由此得到非常小数目的单个单元。

优选地在此涉及的是，夹持面支撑在接片上，其设置在同步体上。该接片用于，当弹簧夹子被换挡套筒径向向内作用时，夹持面张开。以此方式和方法，自动地产生复位作用。

优选地，弹簧夹子具有弯曲区段，其与换挡套筒协作。已由于其制造而设置有一半径的弯曲区段在没有其他后处理的情况下适于支撑在换挡套筒上并且实现在运行中所需的倾斜运动。

优选地，设置有至少一个同步环，其设置有至少一个随动件，其可以提供在周向上起作用的锁紧力。随动件能够实现，在转速匹配期间起作用的转矩直接转换成在周向上起作用的锁紧力。

优选地，在此设置有两个随动件，其彼此在周向上对置地设置在止动杆的其中一侧和另一侧上。这保证了同步器在两个转动方向上起作用。

优选地，还设置有两个同步环，其彼此在轴向方向上对置地设置在同步体的其中一侧和另一侧上。这能够实现借助唯一的同步体换两个档。

附图说明

以下参照不同的实施形式描述了本发明，这些实施例在附图中示出。其中：

图1以分解视图示出了根据本发明的第一实施形式的同步器；

图2以纵截面图示出了在输出状态中的图1的同步器；

图3示出了图1的同步器的截面图；

图4放大地示出了图3的一部分；

图5以部分剖面图示出了在转速匹配时的图1的同步器；

图6是用于阐明起作用的锁紧力的示意性视图；

图7以对应于图3的截面示出了处于接通状态中的同步器；

图8以截面示出了根据第二实施形式的处于输出状态中的同步器；

图9以透视视图示出了在第二实施形式中使用的止动杆；

图10以放大横截面示出了根据第二实施形式的同步器；

图11以截面示出了根据第三实施形式的同步器；

图12以透视视图示出了在第三实施形式的止动杆；

图13以放大横截面示出了根据第三实施形式的同步器；

图14以截面示出了根据第四实施形式的同步器；

图15以透视图示出了在第四实施形式中使用的止动杆；以及

图16以放大横截面示出了根据第四实施形式的同步器。

具体实施方式

在图1至图7中示出了根据第一实施形式的同步器。该同步器包含同步体10，尤其是用于车辆的同步体，其抗扭地安置在变速箱(未示出)的传动轴上。在所示的实施例中同步体10具有内开口，其设置有波形齿部11，以便与传动轴建立抗扭的连接。

同步体10在其外周上设置有齿部13，在其上可在轴向上移动，然而在周向上不可移动地设置有换挡套筒12。换挡套筒环形地实施并且在其内表面上具有齿部，其与同步体10的齿部13互补。在同步体10的每个侧上，在传动轴上可转动地设置有变速齿轮44(参见图8)，其分别设置有耦接环14。每个耦接环14在其外周上具有齿部，其在几何结构和尺寸上与同步体10的齿部13相协调。因此，当换挡套筒12在轴向方向上移动足够远时，实现了在耦接环14(与由此相应的变速齿轮)与同步体10之间的机械耦接。

在同步体10的每个轴向侧上分别设置有同步环或摩擦环，其分别设置有多个随动件17，其接合到同步体10的合适的留空部中。在同步体10的留空部内，摩擦环的随动件17在周向上确定扭转的角度范围。同步环16可以与摩擦面形成摩擦接合，其设置在耦接环14上。根据对摩擦接合的要求，同步环16的内表面可以设置有摩擦层。也可能的是使用多面摩擦系统，其方式是使用附加环。

同步体10设置有容纳部19，其在周向上均匀地彼此间隔。在每个凹进部19中设置有止动杆20，其在此由基本件22、头部件24和位于其间地设置的止动杆弹簧25构成。止动杆弹簧25尝试将基本件与头部件彼此压离。头部件24球形地实施并且接合到换挡套筒12的内表面上的凹面的凹进部26中(参见图2)，而基本件22支撑在容纳部19的底部上。基本件22为此目的半球状地实施(尤其参见图1)，而头部件24球形地实施。在图2所示的输出状态中，止动杆20径向地设置，使得由止动杆弹簧25施加的力几乎没有力在轴向方向上施加到换挡套筒12上。

对具有球形的头部件和凹面的凹进部的实施形式的可替选地，也可以考虑止动杆的其他几何形状的实施形式，例如具有圆形头部件或带有槽的头部件和分别具有换挡套筒的互补的扩展方案。

每个止动杆20插入到同步10中的容纳部19中，使得在周向上看在其之前和之后各设置有同步环16的随动件17。在随动件17所处的半径的区域中，每个止动杆的头部件24设置有相对于周向倾斜走向的锁紧面28(尤其参见图3和图4)。

为了换挡，换挡套筒12通过(未示出的)拔叉在轴向上移动。由此，其从图2中所示的中性状态出发到达图5中所示的中间状态中，在其中其由于头部件24接合在凹进部26中使止动杆20朝着侧面倾斜。在该倾斜运动中，止动杆20的头部件24的侧面30靠置同步环16在两个随动件17之间的周边缘上，由此同步环16在轴向方向上移动，参照图5于是向左沿着箭头P的方向移动。以此方式，同步环16与耦接环14的摩擦面18形成摩擦接合。

在轴向方向上起作用的压紧力在此基于杠杆比而增强；杠杆臂H1，在其上换挡套筒12的轴向力起作用，杠杆臂H1大于杠杆臂H2，通过该杠杆臂H2将该力引导到同步环16中。此外，由于止动杆20倾斜，所以止动杆弹簧25现在提供了在轴向方向上起作用的分量，其作用于换挡套筒12。

通常在变速箱工作期间，传动轴和与对应的耦接环14相关的变速齿轮不具有相同转速，使得摩擦力矩施加到同步环16上。这导致同步环16在周向上扭转，直至相应的随动件17靠置在止动杆20的锁紧面28之一上(参见图6)。从摩擦力矩中得到的纵向力R被作用于锁紧面28上的随动件17转换成锁紧力S。锁紧力S基本上在径向方向上起作用；与精确地径向方向、在该状态中由止动杆的倾斜状态得到的小偏差可忽略并且还支持换挡套筒的轴向压紧力。头部件24被锁紧力S在径向方向上向外压入凹进部26中，而支撑在摩擦面18上的同步环16防止止动杆会进一步向外倾斜。以此方式，换挡套筒12被阻塞在图5所示的位置中，只要由在转动轴与要换挡的变速齿轮之间的转速差得到的摩擦力矩存在。换挡套筒12于是不能被接通。

只有当变速齿轮的转速与同步体10的转速匹配时，才没有摩擦力矩施加到同步环16上，使得摩擦力R降低。于是，换挡套筒12借助倾斜的凹进部26实现将止动杆20的头部件24向下压，由此同步环16被锁紧面28通过随动件17略微回压力。相应的随动件17于是释放锁紧面28，使得头部件24可以向下穿出。换挡套筒12由此被释放，使得其可以移动到完全接通的状态中(参见7)，在该状态中在同步体10与耦接环14之间建立抗扭的连接。

当又要解除该连接时，换挡套筒12在径向方向上朝同步体10的中部回移，由此头部件24又达到换挡套筒12的凹进部26中。

第一实施形式的优点在于简单且成本低廉的结构。此外，可以实现大的轴向力增强，这对所需的总换挡力有特别积极的影响。同步环也被简化，因为其与BorgWarner-同步器相比无需锁紧齿部。

在图8至图10中示出了第二实施形式。对于从第一实施形式中所已知的部件而言，使用了相同的附图标记，并且因此参考上面的阐述。

第二实施形式的工作原理基本上对应于第一实施形式的工作原理。在第一实施形式与第二实施形式之间的差别在于止动杆20的构造及基本件22在同步体10中的安置。

在第二实施形式中，锁紧面28设置在侧向的翼形件40上，其在周向上突出于头部件24。翼形件40的在周向上前面的或后面的边缘支撑在容纳部19的边缘上。头部件24在基本件22(除了其在下边缘上的引导之外，如其也已从第一实施形式中已知的那样)在栓塞42上引导，该栓塞接合到头部件24的中心开口中。栓塞42也用作对止动杆弹簧25的引导。

基本件22在第二实施形式中插入到同步体10中的加深地实施的容纳部46中，在其中其可以按照球头关节的方式枢转。

在该实施形式中，当同步环16在周向上转动时，随动件17通过靠置于倾斜取向的锁紧面28而产生在径向方向上取向的锁紧力S，其将止动杆20的头部件24向外压。在换挡时的杠杆臂方面，得到了如在第一实施形式中相同的优点。其他优点是，在第二实施形式中单部件的数目也是小的。止动杆20由于其不必与同步体10和换挡套筒12匹配而可以通用。此外，止动杆20本身可以预安装，使得同步器总是可以非常简单地安装。此外，止动杆以如第一实施形式中相同的方式仅仅需要非常小的轴向和径向安装空间。此外，在传统的换挡套筒上必须进行非常小的改变，以便能够利用借助第二(以及第一)实施形式所实现的增强作用。

在图11至图13中示出了第三实施形式。对于从第一或第二实施形式中已知的部件使用了相同的附图标记，并且就此而言参照上面的阐述。

在第三实施形式中，止动杆20具有锁紧螺栓50和锁紧滑片52。锁紧螺栓50一体式地实施并且用其头部区段接合到换挡套筒12的凹进部分26中，而其腿部区段容纳在同步体10中的孔54中，使得其可以根据球头关节的方式倾斜。在锁紧螺丝50的腿部区段与孔54的底部之间设置有止动杆弹簧25，使得其将锁紧螺栓50在径向方向上向外作用。在周向上，锁紧螺栓50的头部区段在容纳部19的彼此对置的边缘之间引导。

大致在腿部区段之上，两个锁紧面28设置在锁紧螺栓50上。它们与留空部58的在周向上彼此背离的边缘56协作，该留空部构建在锁紧滑片52中并且穿过锁紧螺栓50延伸。锁紧滑片52通常长形地实施并且在其在周向上前面的或后面的边缘上具有弯成钩状的靠置区段60。同步环的随动件17与靠置区段60协作，其中不同于第一实施形式和第二实施形式，随动件17在第三实施形式中设置在两个靠置曲段60内(参见图13)。锁紧滑片52在此径向上在同步环16内，使得形成非常紧凑的结构。仅仅弯成钩状的靠置区段60在径向方向上向外延伸，远到使其与同步环协作。

当换挡套筒12从图11所示的中性状态出发沿着轴向方向上移动时，其与锁紧螺栓50同步，锁紧螺栓绕着其腿部区段在孔54中倾斜。由此，锁紧螺栓的带62与相应的同步环16靠置，该同步环在轴向方向上被压向耦接环14的相关摩擦面上。得到的摩擦力矩通过随动件17和靠置区段60作用到锁紧滑片52，其在周向上移动并且靠置在相应的锁紧面28上。由此。产生在径向方向上向外的锁紧力S，其将锁紧螺栓50向外压向换挡套筒12。只有当摩擦力矩不再存在时，锁紧螺栓50可以被换挡套筒12在径向方向上向内、抵抗弹簧25的作用地压紧，因为由于锁紧面28的倾斜取向，锁紧滑片52可以在周向上移动，使得锁紧面28可以向内调整。换挡套筒12于是可以被引入到接通位置中。

也可能的是，锁紧螺栓50通过锁紧滑片52将同步环16在轴向方向上作用并且压向与其相关的摩擦面18。

第三实施形式的优点在于，增强机构由相对少的单部件构成。此外，当换挡力通过锁紧滑片52来引导时，杠杆比和由此增强比可以与摩擦直径无关地调节。另一优点在于，止动杆可以通用地安装，即在不改变的情况下在其他同步尺寸中安装。最后，与这种设计相比在换挡套筒上几乎不必进行改变。

在图14至图16中描述了第四实施形式。针对由前面的实施形式所描述的部件，使用了相同的附图标记，并且就此而言参考上面的阐述。

在第四实施形式与前面的实施形式之间的主要区别在于，止动杆20一体式地实施并且不需要独立的弹簧。这是可能的，因为止动杆实施为弹簧夹子70，其具有两个弹簧腿部72，它们通过弯曲区段74彼此连接。弯曲区段74支撑在换挡套筒12的凹进部26中，而每个弹簧腿部72设置有夹持面76，其彼此对置并且支撑在接片78上，其设置在同步体10上。夹持面76和接片78实施为使得弹簧腿部72略微张开，由此产生径向向外作用弹簧夹子70的力。

弹簧夹子70取向为使得弹簧腿部72在周向上延伸。在每个弹簧腿部72的在轴向上前面的或后面的边缘上构建有一个锁紧面28。它们与同步环16的随动件17对置。为了加强设置有加强筋79。

根据第四实施形式的同步器的工作原理基本上对应于第一实施形式。当换挡套筒12在轴向方向上移动时，其通过弯曲区段74与实施为弹簧夹子70的止动杆20同步，由此弹簧夹子靠置在相应的同步环16上并且其在轴向方向上移动。由此得到的相应同步环在周向上的扭转导致同步环的随动件之一支撑在弹簧腿部72的对角线布置的锁紧面28上，由此产生在径向方向上向外的锁紧力S。该锁紧力防止了弹簧夹子70可以径向向内穿出。由此，只要摩擦力矩作用到同步环16之一上则防止了换挡套筒能够被接通。

只有当摩擦力矩降低时，锁紧面28的相应的随动件可以在周向上移动，由此止动杆20在径向方向上释放并且可以在径向方向上向内穿出。由此换挡套筒12释放，使得其可以被接通。在弹簧夹子70径向向内移动时通过夹持面76，两个弹簧腿部72略微张开，由此产生在径向方向上向外起作用的复位力。当换挡套筒12从接通状态在轴向方向上移动到中性状态中时，该复位力又将弹簧夹子70向外压入图14所示的输出状态中。

在第四实施形式中，也形成了作用于换挡套筒12上的换挡力的轴向增强。附加地，整个增大机构借助非常少的单部件就够了，因为止动杆20一件式地实施。由于技术上简单的结构而得到了非常稳固的机构。此外，安装被简化，因为仅须安装非常少的部件。另一优点在于，止动杆20不仅径向上而且轴向上需要非常少的安装空间。对目前所使用的换挡套筒也仅须非常少的改变，以便能够插入止动杆20。另一优点在于，止动杆是通用的。其于是可以不改变地安装在不同结构大小的不同同步器系统中。另一优点在于，由于止动杆20支撑在同步体10的接片78上所以不必考虑同步体10的弱化。

Claims (19)

1.一种用于变速箱的同步器，具有：同步体(10)，其能够抗扭地与传动轴连接；换挡套筒(12)，其能以轴向可移动的方式设置在同步体(10)上并且通过轴向移动能够与耦接齿部接合，耦接齿部与齿轮相关；以及止动杆(20)，其支撑在同步体(10)上，换挡套筒(12)接合到同步体(10)中并且设置至少一个锁紧面(28)，其能够产生基本上在径向方向上起作用的锁紧力。

2.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，锁紧面(28)相对于周向取向。

3.根据上述权利要求之一所述的同步器，其特征在于，止动杆(20)的接合到换挡套筒(12)中的端部能够径向向内地移动。

4.根据上述权利要求之一所述的同步器，其特征在于，当没有锁紧力起作用时，锁紧面(28)能够在径向方向上向内移动。

5.根据上述权利要求之一所述的同步器，其特征在于，止动杆(20)具有基本件(22)、头部件(24)和位于其间设置的止动杆弹簧(25)，止动杆弹簧(25)尝试将基本件(22)与头部件(24)彼此压离。

6.根据权利要求5所述的同步器，其特征在于，头部件(24)在基本件(22)上引导。

7.根据权利要求5或权利要求6所述的同步器，其特征在于，锁紧面(28)设置在头部件(24)上。

8.根据权利要求5至7之一所述的同步器，其特征在于，头部件(24)球形地实施。

9.根据权利要求5至8之一所述的同步器，其特征在于，基本件(22)球形地实施。

10.根据权利要求1至4之一所述的同步器，其特征在于，止动杆(20)具有锁紧螺栓(50)和锁紧滑片(52)，其中锁紧面(28)设置在锁紧螺栓(50)上。

11.根据权利要求10所述的同步器，其特征在于，锁紧螺栓(50)穿过锁紧滑片(52)的留空部(58)延伸。

12.根据权利要求10或11所述的同步器，其特征在于，锁紧螺栓(50)具有腿部，其在径向方向上以移动的方式容纳在同步体(10)中，在同步体(10)中设置有弹簧(25)，其将腿部在径向方向上向外作用。

13.根据权利要求1至4之一所述的同步器，其特征在于，止动杆(20)构建为一体式弹簧夹子(70)，其具有两个彼此对置的夹持面(76)，其支撑在同步体(10)上。

14.根据权利要求13所述的同步器，其特征在于，夹持面(76)支撑在接片(78)上，该接片(78)设置在同步体(10)上。

15.根据权利要求13或14所述的同步器，其特征在于，弹簧夹子(70)具有弯曲区段(74)，其与换挡套筒(12)协作。

16.根据权利要求13至15之一所述的同步器，其特征在于，锁紧面(28)在径向方向上看设置在弯曲区段(74)与夹持面(76)之间。

17.根据上述权利要求之一所述的同步器，其特征在于，设置有至少一个同步环(16)，其设置有至少一个随动件(17)，其能够提供在周向上起作用的锁紧力。

18.根据权利要求17所述的同步器，其特征在于，同步环(16)具有两个随动件(17)，其彼此在周向上对置地设置在止动杆(20)的其中一侧和另一侧上。

19.根据权利要求17或18所述的同步器，其特征在于，设置有两个同步环(16)，其彼此在轴向方向上对置地设置在同步体(10)的其中一侧和另一侧上。

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