CN102844581A - 用于换挡变速器的同步单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同步单元（1），其具有轮毂（10）、同步环（30）、滑移套筒（70）和第一杠杆（50），第一杠杆设置在轮毂中并且具有至少一个杠杆尾端（51，52）和杠杆头端（53）。所述同步环能够朝联锁位置的方向旋转，在该联锁位置中，所述同步环支撑在杠杆尾端上，这导致杠杆-解锁力矩。所述滑移套筒的齿结构在同步环的联锁位置与联锁齿结构接触，由此产生齿结构-解锁力矩。

Description

用于换挡变速器的同步单元

技术领域

本发明涉及一种用于换挡变速器的同步单元，该换挡变速器包括至少一个围绕一个轴线可旋转的轴和至少一个坐置于该轴上的具有离合器体的第一惰轮，离合器体具有锥形的摩擦面。

背景技术

由DE 696 17 821 T2已知用于变速器的同步装置或者同步单元，它包括轮毂，如果同步单元在变速器中使用，则所述轮毂无相对转动地坐置于变速器的轴上。相对于轮毂有限旋转的同步环具有止挡凸块和锥形摩擦面，该摩擦面能够轴向压靠在变速器惰轮的离合器体的轴向摩擦面上。同步单元还具有滑移套筒，该滑移套筒轴向滑移地并且无相对转动地与轮毂连接。在滑移套筒的内圆周面上设有斜坡形式的接触面和齿结构。齿结构在轴与惰轮的成功同步以后与离合器体的齿轮形成形状锁合，由此使轴与惰轮在旋转方向上固定地相互连接。由此在换挡变速器中挂上配置给惰轮的档位。

在轮毂中设置第一杠杆，它具有杠杆尾端和杠杆头端。杠杆头端靠置在滑移套筒的斜坡上，其中，这样设计斜坡或杠杆头端的斜率，使得作用于滑移套筒上的、在第一轴向上起作用的力在轴向上以及在径向上顶压杠杆头端。由于轴向地顶压杠杆头端，杠杆被压靠到同步环上，该同步环通过其摩擦面又支承在离合器体的锥形摩擦面上。由此，只要同步环与离合器体的转速还不同步，就有摩擦力矩作用于同步环上。这个摩擦力矩使同步环相对于轮毂旋转。在此同步环通过其止挡凸块与杠杆尾端贴靠。如果摩擦力矩大于通过杠杆尾端压力作用于止挡凸块上的转矩，则杠杆并通过作用链杠杆头端-斜坡使滑移套筒不继续运动。这个转矩可以称为杠杆-解锁力矩。

只有当由于实现同步的摩擦力矩为零时，同步环才能抵抗不再存在的摩擦力矩旋转，由此使止挡凸块避开杠杆尾端的压力。由此使杠杆头端径向向内顶压，因此杠杆头端不再妨碍滑移套筒的继续轴向移动并由此不再妨碍滑移套筒的齿结构与离合器体的齿轮的形状锁合的接合。在这种情况下杠杆-解锁力矩大于摩擦力矩，取消开始时有意的同步联锁。

但是在高转速时在杠杆上作用大的离心力，所述离心力在径向向内顶压杠杆头端时同样必需被克服。这最终导致与转速有关的换挡力（对应于作用在滑移套筒上的轴向力），这尤其在手动操纵式换挡变速器的情况下难以换挡。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一个上述形式的同步单元，它能够方便且舒适地换挡。

本发明的目的通过具有权利要求1的特征组合实现。在从属权利要求中给出优选的实施例。

按照权利要求1，与上述同步单元的主要差别在于，所述同步环具有联锁齿结构，其中，在同步环的联锁位置中，所述滑移套筒的齿结构与联锁齿结构靠触。由此除了上述的杠杆-解锁力矩以外还产生另一转矩，该另一力矩同样与摩擦力矩相反并且可以称为齿结构-解锁力矩。在此联锁位置涉及在同步环圆周方向上的位置，因此它也包括这种情况，即，同步环靠置在杠杆尾端上，但是滑移套筒的齿结构还未靠置在联锁齿结构上。

按照本发明规定，所述同步环至少在同步的宽范围上且优选在整个同步上（建立摩擦力矩直到紧接着减小到零）仅仅通过其止挡凸块只支承在杠杆尾端上和/或通过其联锁齿结构支承在滑移套筒的齿结构上。因此可以忽略联锁凸轮例如在轮毂的固定止挡上的支承。

只要所述同步环的联锁齿结构和滑移套筒的齿结构在（预）同步时还未啮合，则同步环在圆周方向上的支撑就通过杠杆或杠杆尾端进行。由于滑移套筒和杠杆头端接触面的设计，在滑移套筒轴向移动时杠杆也径向上向内顶压。由此改变杠杆尾端的位置，该位置起到用于同步环的止挡凸块的单个止挡的作用。因此联锁位置（同步环在圆周方向上的位置）不是恒定的，而是变化的。但是要注意，通过杠杆的径向运动引起的变化在圆周方向上这样设计，使得同步环的联锁齿结构与滑移套筒的齿结构靠触并且需要同步环从联锁位置转出来，由此使滑移套筒的齿结构的各个齿可以轴向在联锁齿结构旁边滑动。这意味着，所述同步环在圆周方向上至少在同步的结束状态也总是支承在滑移套筒的齿结构上。由此，所述“联锁位置”不是在圆周方向上精确和不可变化的位置，而是圆周位置的小的角度范围，同步环分别与杠杆尾端接触地通过圆周位置，直到滑移套筒的齿结构与同步环的齿结构接触。这个角度范围可以小于3°、2°或1°（全圆360°）。

如果同步单元设计成具有联锁功能的同步，只有在失去摩擦力矩时由于同步环与离合器体的转速完全匹配，合成的解锁力矩使同步环从联锁位置转出来。

同步环与离合器体的摩擦面最好锥形地构成并且形成摩擦副。但是可以通过具有多于只一个摩擦副的中间连接的摩擦环形成。

按照本发明的具有附加的联锁齿结构的同步单元导致在与摩擦力矩有关的杠杆-解锁力矩方面的其它设计可能性：根据在优选的实施例中小于摩擦力矩、即发挥联锁功能的齿结构-解锁力矩，杠杆-解锁力矩至少在同步的初始阶段大于摩擦力矩。在这个初始阶段滑移套筒能够没有联锁功能地滑移。通过配置接触面和杠杆头端在衔接初始阶段的状态中杠杆-解锁力矩和齿结构-解锁力矩可以通过摩擦力矩置于平衡。因此派生的解释转矩在圆周方向上支承摩擦力矩。如同由现有技术在轮毂中的固定止挡中已知的那样，刚性的止挡或过渡位置根据转矩平衡变成在圆周方向上动态的定位。

所述第一杠杆可以构造为C形。在此杠杆头端设置在两个杠杆尾端之间。同步单元可以具有至少另一杠杆。所述杠杆可以位于垂直于轴的轴线的平面中并且基本覆盖约140至170°的角度范围。在两个杠杆中适宜地设有两个止挡凸块，它们能够以180°错位设置。在这种情况下同步环在其联锁位置通过止挡凸块支承在两个杠杆上并且当滑移套筒的齿结构碰到同步环的齿结构上的时候，也支承在滑移套筒上。

下面的描述只涉及一个杠杆的实施例。当然，在使用多个杠杆使这些描述也类似地适用于其它杠杆。

在优选的实施例中，所述第一杠杆通过轴向顶压在杠杆头端上基本执行围绕摆动轴线的摆动运动，该摆动轴线垂直于轴的轴线延伸，其中，杠杆的杠杆长度比、即在一方面杠杆头端与摆动轴线的距离与另一方面摆动轴线与接触点之间的距离的比例不等于1，该接触点位于杠杆与同步环之间。因此作用于滑移套筒上的轴向力通过相应的杠杆长度比导致减小的或增强的轴向力，该轴向力从杠杆的接触点传递到同步环上。

所述滑移套筒的接触面和杠杆头端可以包括第一斜坡，该第一斜坡关于所述轴的轴线具有小于45°的斜率。在例如10至20°的小倾角时通过导入到滑移套筒中的小的轴向力（通断力）可以径向向内顶压杠杆头端，尽管由于高转速大的离心力也抵制这个运动。通过微小的倾角尽管原则上也产生高的杠杆-解锁力矩，但是优选通过相应的配置同步单元在完成滑移套筒的齿结构与联锁齿结构接触时通过齿结构-解锁力矩在摩擦力矩的高度上平衡杠杆-解锁力矩。通过这个转矩平衡实现联锁功能。

在优选的实施例中，这样构成接触面和杠杆头端，使得从滑移套筒的中性位置N开始，滑移套筒可以在第一轴向和第二轴向上移动，其中，所述杠杆头端同样在第一轴向或者在第二轴向上顶压。在此所述同步单元可以以双重方式使用，其中，通过在第二轴向上移动可以挂入变速器的另一挡。这最好可以是该换挡变速器的倒挡。

在滑移套筒在第二轴向上移动时所述杠杆同样可以执行摆动运动，其中摆动轴线的位置和位置和接触点尽管变化，但是杠杆如同滑移套筒在第一轴向上移动时一样又在相同方向上顶压同步环，由此产生摩擦并且同样使轴与第一惰轮的转速同步。但是在这种情况下滑移套筒的齿结构与同步环的齿结构不接触，因为滑移套筒轴向离开同步环运动。因此不能建立齿结构-解锁力矩。为了保证，在这种同步时同样建立联锁作用，必需从开始这样选择杠杆-解锁力矩，使得其小于摩擦力矩。

也可以规定，对于在第二轴向上的移动使用附加的杠杆，其例如用于第二同步环的力加载。

在此影响杠杆-解锁力矩的可能性是杠杆长度比。在此在杠杆中给出对于滑移套筒在第一轴向上移动的杠杆长度比可以不同于对于滑移套筒在第二轴向上滑移的杠杆长度比。例如杠杆长度比对于第一轴向可以大于1，而对于第二轴向小于1。所述杠杆长度比对于第一轴向最好具有1.1至1.5的值，而杠杆长度比对于第二轴向位于0.6至0.95的范围。

影响杠杆-解锁力矩大小的另一可能性是，使接触面和杠杆头端以不同斜率的斜坡构成。因此滑移套筒的接触面和杠杆头端可以包括第二斜坡，它具有斜率，该斜率在滑移套筒在第二轴向上移动时起作用并且大于第一斜坡的斜率（例如30至60°）。

附图说明

借助在附图中所示的实施例详细解释本发明。附图示出：

图1按照本发明的同步单元的立体分解图，

图2同步单元的侧视图，具有滑移套筒的第一轴向位置，

图3同步单元的侧视图，具有滑移套筒的第二轴向位置。

具体实施方式

图1以立体分解图示出一同步单元1，它在其总体上以1表示。同步单元1具有轮毂10，它在外圆周面11上具有齿结构12。在内圆周面13上设有另一齿结构14。外圆周面11间隔180°地具有两个缺口15。

同步单元1还包括一个同步环30、两个C形的杠杆50和50a以及一个滑移套筒70。同步环30具有锥形摩擦面31和联锁齿结构32，该联锁齿结构具有多个径向向外指向的联锁齿33，这些联锁齿设置在背离轮毂10的端侧上。在面对轮毂10的端侧上，同步环30具有两个止挡凸块34，34a。止挡凸块34，34a以180°错位地设置并且在轴向方向上向着轮毂10延伸。

如上所述，杠杆50（符合意义地也适用于杠杆50a）构造为C形并且具有两个杠杆尾端51，52。在杠杆尾端51，52之间的中间设有杠杆头端，它以53表示。杠杆头端53在此能够轴向放置在轮毂10的所述缺口15之一中，由此使这个杠杆头端穿过缺口15伸出并且使杠杆尾端51，52位于轮毂10的空腔16中。对杠杆50，50a能够配置同样C形的板簧54。替代或附加地也可以使用其它弹动器件，它们在一侧支撑在轮毂上，在另一侧支撑在杠杆50上。

所述滑移套筒具有内圆周面71，所述内圆周面具有齿结构72。在外圆周面73上设有环绕的槽74，在这里未示出的换挡拨叉可以嵌入到该槽中。通过槽74或者通过其槽壁75可以从外部将轴向力导入到滑移套筒中。

图2以组装的状态和与变速器部件的共同作用示出同步单元1的侧视图。图1的部件或特征在下面的附图中以相同的附图标记表示。

轮毂10坐置于具有轴线3的轴2上。轮毂10的内圆周面14上的齿结构13在此在与轴2的外齿结构4啮合的情况下负责轮毂10与轴2之间的无相对转动的配合。

同步环30通过其锥形摩擦面31靠置在惰轮5上。可旋转地支承在轴2上的惰轮5包括与齿轮7啮合的主齿结构6。此外，惰轮5具有离合器体8，所述离合器体具有锥形的摩擦面9和离合器齿轮10。

图2示出滑移套筒70处于一个轴向位置中，在该轴向位置中，齿结构72通过各个齿76与同步环30的各个联锁齿33啮合。只要在同步环30与惰轮5之间存在转速差并且同步环30在第一轴向方向R1上压靠到惰轮5上，则就有摩擦力矩在圆周方向上作用在同步环30上。在此同步环在圆周方向上通过其锐角的联锁齿33支撑在滑移套筒70的齿76的倾斜齿侧面77上。在圆周方向上的另一支撑基本上通过同步环30通过在这里未示出的止挡凸块34，34a（见图1）贴靠在杠杆尾端51上实现。

在杠杆尾端51上导入到杠杆50中的力通过杠杆头端53支撑在滑移套筒70的接触面80的斜坡78上。由于斜坡78相对于轴线3倾斜约30°，杠杆头端53也在轴向R1上被顶压。由此使杠杆50围绕摆动轴线S摆动，摆动轴线垂直于轴线3和图面延伸。可以看出，摆动轴线S与杠杆50靠置在同步环30上的接触点B之间的距离小于杠杆头端与摆动轴线S之间的距离，由此杠杆50的有效杠杆长度导致轴向力的增强，以该力顶压同步环30。杠杆长度比（杠杆头端与摆动轴线S之间的距离/接触点与摆动轴线之间的距离）约为1.3。

在滑移套筒70从中性位置N轴向运动出来时，在中性位置中，杠杆50的中心纵轴线55位于滑移套筒70的中心平面81中，即杠杆50实际上不施加轴向力在同步环30上，在方向R1上运动，杠杆头端53与倾斜的斜坡78贴靠。但是除了上述的围绕摆动轴线S的摆动运动以外，也导致朝轴线3的方向抵抗板簧54（只在图1中示出）的力的径向运动。杠杆50的摆动运动使同步环30通过其摩擦面31压靠在离合器体90的摩擦面92上，由此使同步环由于现在在摩擦面31，92之间出现的摩擦力矩在圆周方向上旋转。通过止挡凸块34止挡在杠杆尾端51或52上限制圆周方向上的旋转。同步环现在位于其联锁位置或者准确地说位于其联锁位置之一中。同步环30现在靠置在杠杆50上，该杠杆通过滑移套筒的继续运动继续径向向内顶压。由此在持续贴靠在杠杆50上时同步环容易在圆周方向上旋转，但是只在小的圆周上，而不离开其联锁位置或者其联锁位置的范围。

如果滑移套筒70的轴向移动继续进行，则使滑移套筒70的齿结构72的齿76与同步环30的联锁齿结构32的联锁齿33接触。在滑移套筒70以确定的轴向行程ΔS_axial轴向继续运动时-由于滑移套筒70的齿76的齿侧面77的斜率-同步环必需走完一行程ΔS_{Umfang，Zahn}。但是这个行程ΔS_{Umfang，Zahn}大于由于杠杆50在同步环30上的影响在滑移套筒相同轴向行程ΔS_axial时给出的行程ΔS_{Umfang，Hebel}。这意味着，同步环30的止挡凸块34从杠杆尾端51或52抬起并因此会中断杠杆50与同步环30之间在圆周方向上的力矩流。但是处于啮合的齿结构32，72的解锁力矩不能使同步环自身抵抗摩擦力矩旋转。因此产生在一个圆周方向上的摩擦力矩与杠杆-解锁力矩和齿结构-解锁力矩在另一圆周方向上的转矩和之间的转矩平衡。只有当摩擦力矩由于完成同步失去时，滑移套筒在同步环同时旋转时可以继续轴向移动。在此，杠杆50现在最终失去与同步环30的止挡凸块54的接触。

图3同样示出同步单元1的侧视图，但是现在滑移套筒70在另一轴向位置中。在这里滑移套筒70在第二轴向方向R2上顶压。在轴向方向R2上这样移动时，滑移套筒70的齿76与联锁齿33不啮合。由于滑移套筒70的另一轴向位置，杠杆50具有另一摆动位置，其中，摆动轴线S和接触点B与图2相比明显改变其位置。这导致作用于同步环30上的轴向力减小。杠杆长度比在这里小于1，即约为0.9。

还可以看出，杠杆头端现在靠置在滑移套筒的另一斜坡79上，该另一斜坡具有明显更大的倾角。这个大的倾角导致，通过杠杆50将小的杠杆-解锁力矩导入到同步环30上，同步环通过止挡凸块34和杠杆尾端51与杠杆50共同作用。在此这个用于使滑移套筒70在方向R2上移动的杠杆-解锁力矩小于通过同步环30压紧在离合器体8上产生的摩擦力矩。因此，只要同步单元设计用于具有联锁作用的同步，则滑移套筒70只有当惰轮5与同步环30之间不再给出转速差时才能在方向R2上继续移动。因此，如果惰轮5固定，则可以有效地制动所述轴2，用于例如挂倒挡。在设计没有联锁作用的同步时，如果挂倒档，则惰轮5与同步环30之间的转速差可能不等于零。

附图标记清单

1同步单元

2轴

3轴线

4外齿结构

5惰轮

6主齿结构

7齿轮

10轮毂

11外圆周面

12齿结构

13内圆周面

14齿结构

15缺口

30同步环

31摩擦面

32联锁齿

34，34a止挡凸块

50，50a杠杆

51杠杆尾端

52杠杆尾端

53杠杆头端

54板簧

55中心纵轴线

70滑移套筒

71内圆周面

72齿结构

73外圆周面

74槽

75槽壁

76齿

77齿侧面

78斜坡

79斜坡

80接触面

81中心的平面

90离合器体

91离合器齿轮

92摩擦面

Claims (8)

1.一种用于换挡变速器的同步单元（1），该换挡变速器包括至少一个围绕轴线（3）可旋转的轴（2）和至少一个坐置于所述轴（2）上的具有离合器体（9）的第一惰轮（5），离合器体具有摩擦面（92），其中，所述同步单元（1）配备有：

-一轮毂（10），当同步单元（1）处于安装位置中时，所述轮毂无相对转动地坐置于所述轴（2）上；

-一同步环（30），该同步环能相对于所述轮毂（10）有限旋转并且具有一联锁齿结构（32）、至少一个止挡凸块（34，34a）和一摩擦面（31），该摩擦面能够轴向压靠到第一惰轮（5）的离合器体（90）的摩擦面（92）上，

-一滑移套筒（70），该滑移套筒轴向可移动地且无相对转动地与轮毂（10）连接并且在内圆周面（71）上具有接触面（8）和齿结构（72），

-一第一杠杆（50），该第一杠杆设置在轮毂（10）中并且具有至少一个杠杆尾端（51，52）和杠杆头端（53），

其中，至少在滑移套筒（7）的确定的轴向位置中所述杠杆头端（53）靠置在所述接触面上，

其中，这样设计所述接触面（80）和杠杆头端（53），使得作用于滑移套筒（70）上的力在第一轴向方向上起作用，所述力在轴向方向上以及在径向方向上顶压所述杠杆头端（53）；

其中，所述杠杆（50）通过杠杆头端（53）上的轴向压力压靠在同步环（30）上，该同步环通过其摩擦面（31）又压靠在离合器体（90）的摩擦面（92）上，由此，如果同步环（30）与离合器体（90）的转速不同步，则摩擦力矩作用于同步环（30）上；

其中，通过所述摩擦力矩使同步环（30）朝联锁位置的方向旋转或占据联锁位置，在该联锁位置中，同步环（30）通过止挡凸块（34）在圆周方向上支撑在杠杆尾端（51，52）上，这导致杠杆-解锁力矩；

其中，杠杆头端（53）上的径向压力改变杠杆尾端（51，52）的位置、同步环（30）的靠置在杠杆端部（51，52）上的止挡凸块（34）的位置并且从而改变圆周方向上的联锁位置；

其中，滑移套筒（70）的齿结构（72）在同步环（30）的联锁位置中能够与联锁齿结构（32）贴靠，由此产生与所述摩擦力矩相反作用的齿结构-解锁力矩。

2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述杠杆-解锁力矩至少在同步的初始阶段中大于所述摩擦力矩，该杠杆-解锁力矩通过止挡凸块（34）贴靠在杠杆尾端（51，52）上而作用于同步环（30）上。

3.如权利要求1或2所述的变速器，其特征在于，所述第一杠杆（50）构造为C形。

4.如权利要求1至4中任一项所述的变速器，其特征在于，所述第一杠杆（50）通过作用在杠杆头端（53）上的轴向压力基本上实施围绕一摆动轴线的摆动运动，该摆动轴线垂直于所述轴（2）的轴线（3）延伸，其中，杠杆（50）的杠杆长度比、即在一方面杠杆头端（53）与摆动轴线（S）的距离与另一方面摆动轴线（S）与杠杆（50）与同步环（30）之间的接触点（B）之间的距离之比不等于1。

5.如权利要求1至4中任一项所述的变速器，其特征在于，所述滑移套筒（70）的接触面（80）和所述杠杆头端（52）包括第一斜坡（78），所述第一斜坡关于所述轴（2）的轴线（3）具有小于45°的斜率。

6.如权利要求1至5中任一项所述的变速器，其特征在于，所述接触面和杠杆头端（53）这样构成，使得从滑移套筒的中性位置N开始所述滑移套筒能够在第一轴向方向（R1）上并且在第二轴向方向（R2）上移动，其中，所述杠杆头端（53）同样在第一轴向（R1）或者在第二轴向（R2）上被顶压。

7.如权利要求6所述的变速器，其特征在于，所述杠杆臂的用于第一轴向方向（R1）的杠杆长度比不同于用于第二轴向方向（R2）的杠杆长度比。

8.如权利要求6或7所述的变速器，其特征在于，所述滑移套筒（70）的接触面（80）和所述杠杆头端（53）包括第二斜坡（79），该第二斜坡具有一斜率，该斜率在滑移套筒（70）在第二轴向方向（R2）上移动时起作用并且大于第一斜坡的斜率。

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