CN103128489B - 惰轮装置及其制造方法、换挡离合器装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种用于制造用于换挡离合器装置（40）的惰轮装置（10）的方法，其中，惰轮装置（10）包括具有惰轮齿（14）的惰轮（12）和具有离合器本体齿（24）的离合器本体（22），并且，惰轮装置（10）包括用于接收换挡离合器装置（40）的环元件（56）的一部分（58）的至少一个轴向凹部（34），该方法具有如下步骤：提供惰轮坯件和离合器本体装置；将轴向凹部引入到惰轮坯件中；以及将离合器本体装置固定在惰轮坯件上。

Description

惰轮装置及其制造方法、换挡离合器装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造用于换挡离合器装置、特别是用于机动车辆变速器的惰轮装置的方法，其中惰轮装置包括具有惰轮齿的惰轮和具有离合器本体齿的离合器本体，并且，惰轮装置包括用于接收换挡离合器装置的环元件的一部分的至少一个轴向凹部。

此外，本发明涉及一种用于制造换挡离合器装置的方法，换挡离合器装置包括锥形环以及带有离合器本体的惰轮装置，锥形环具有至少一个摩擦表面和至少一个轴向凸出的突出部，惰轮装置包括至少一个轴向凹部；该方法具有以下步骤：制造惰轮装置，并且随后将突出部插入到轴向凹部中，以便在周向方向上将惰轮装置和锥形环彼此刚性连接。

最后，本发明涉及这种惰轮装置以及具有这种惰轮装置的换挡离合器装置。

背景技术

在机动车辆变速器领域中，换挡离合器装置用于以转动固定的方式将可转动地安装在轴上的惰轮装置连接至轴，或者用于将惰轮装置与轴之间的转动固定连接解除。通过这种换挡离合器装置，使机动车辆变速器中的齿轮级例如被接合和脱开。

尽管这种换挡离合器装置可以总体上设计为齿形离合器，但换挡离合器装置优选设计成同步换挡离合器。在此，换挡离合器装置包括摩擦装置以在惰轮装置和轴连接之前平衡二者的转速。为此，换挡离合器装置通常包括带有第一摩擦部的同步器环，其中，同步器环以转动固定的方式（或者以允许有限转动的方式）经由例如导向套筒而连接至轴。此外，另一摩擦部以转动固定的方式连接至惰轮装置，摩擦部与第一摩擦部摩擦啮合以实现转速的同步。

在一些实施方式中，在这种情形下，在离合器本体的锥形部上形成另一摩擦部。相比之下，在所谓的“键合式”同步换挡离合器的情形下，设置有作为与离合器本体分离的部件的锥形环，其中，锥形环通常包括沿轴向方向插入到惰轮装置的相应的轴向凹部（空腔部）中的多个突出部，以实现锥形环与惰轮装置之间在轴向方向上的刚性（positive）连接。

在此，已知所谓的单锥形同步形式和所谓的多锥形同步形式的同步换挡离合器。

惰轮的惰轮齿通常与转动地固定在另一轴上的相关联的固定轮啮合。离合器本体齿与所谓的换档套筒的齿配合，换档套筒设计成在轴向方向上以有限的程度在以固定方式连接至轴的导向套筒上移位。由于轴和惰轮的转动固定连接，换档套筒在轴向方向上移位，使得换档套筒齿与离合器本体齿啮合。

对于这种惰轮装置的制造，在此大致已知两种方案。在一种方案的情形下，离合器本体与惰轮分开地进行制造并且例如通过键连接件或焊接连接件安装在惰轮上。在此，预先在离合器本体中形成轴向凹部（例如以轴向通孔的形式）。在该情形下的轴向空腔可以向内侧径向地开放。然而，生产这种具有这种空腔的离合器本体是相对较昂贵的。另一缺点是离合器本体与惰轮之间的连接直径相对而言比较小，使得该实施方式不能应用到某些变速器应用，特别是不能应用到具有用于接收轴和轴承的惰轮的大孔径的变速器应用。在带有此空腔部的硬焊接离合器本体的情形下，通常存在强度问题。

在第二制造方案中，惰轮装置被一体地制造成“单件”，其中，离合器本体齿和轴向凹部直接地成形在惰轮坯件上。

在该方案中，通过高成本的热锻方法成形轴向凹部和离合器本体齿。然而，在这种类型的制造中，齿的精度、特别是齿顶上的尖部的精度无法达到使用快速切削（fly-cutting）或插削（slotting）方法或使用用于形成离合器本体齿的精削的精度。

在此背景下，本发明的目的是提供一种用于制造惰轮装置的改进的方法、一种惰轮装置以及一种具有该惰轮装置的换挡离合器装置。

发明内容

根据本发明的第一方面，该目的通过一种用于制造用于换挡离合器装置的惰轮装置的方法来解决，其中，惰轮装置包括具有惰轮齿的惰轮和具有离合器本体齿的离合器本体，并且，惰轮装置包括至少一个轴向凹部，该至少一个轴向凹部用于接收换挡离合器装置的环元件的一部分，所述方法具有如下步骤：提供惰轮坯件和离合器本体装置；将轴向凹部引入到惰轮坯件中；以及将离合器本体装置固定在惰轮坯件上。

根据本发明的第二方面，上述目的通过一种用于制造用于换挡离合器装置的惰轮装置的方法来解决，其中，惰轮装置包括具有惰轮齿的惰轮和具有离合器本体齿的离合器本体，并且，惰轮装置包括至少一个轴向凹部，该至少一个轴向凹部用于接收换挡离合器装置的环元件的一部分，方法具有如下步骤：提供惰轮坯件和离合器本体装置，其中，离合器本体装置包括外离合器本体环和内离合器本体环；将轴向凹部引入到离合器本体环中的一个离合器本体环中；以及将离合器本体装置固定到惰轮坯件上。

此外，上述目的还通过一种用于制造换挡离合器装置的方法来解决，换挡离合器装置包括锥形环以及带有离合器本体的惰轮装置，锥形环具有至少一个摩擦表面和至少一个轴向凸出的突出部，惰轮装置包括至少一个轴向凹部，所述方法具有以下步骤：根据上述方法中的任一种方法来制造惰轮装置，并且随后将突出部插入到轴向凹部中，以便在周向方向上将惰轮装置和锥形环彼此刚性连接。

另外，该目的通过一种用于换挡离合器装置的惰轮装置来解决，其中，惰轮装置特别是根据上述方法中的任一种方法来制造，并且，惰轮装置包括具有惰轮齿的惰轮和具有离合器本体齿的离合器本体，其中，惰轮装置包括至少一个轴向凹部，该至少一个轴向凹部用于接收换挡离合器装置的环元件的一部分，其中，惰轮和离合器本体被彼此分离地制造，并且经由至少在周向方向上被固定的、例如键或焊接连接件的连接件而彼此连接，并且，轴向凹部形成在惰轮中或形成在离合器本体的两个离合器本体环中的一个离合器本体环中。

最后，上述目的通过一种换挡离合器装置、特别用于机动车辆变速器的换挡离合器装置来解决，换挡离合器装置具有上述类型的惰轮装置。

通过本发明，优先消除了一开始所提及的现有技术的方法的缺点，并且相互结合了这两种方案的优点。

在一方面，可以通过成本有效的方法将轴向凹部引入到惰轮坯件中或一个离合器本体环中。

在该实施方式中，轴向凹部被引入到惰轮坯件中，这基本上可以以中等成本的方式形成。在该方案中，离合器环还可以设置成简单的环形部件，其离合器本体齿可以以非切削或切削的方式（例如通过快速切削或通过冲压或通过精削）来制造。

然而，特别地，通过本发明可以相对于现有技术实现使直径——离合器本体装置在该直径上连接至（例如通过焊接或通过花键）惰轮——增大。由此，特别地，可以相对于现有技术的这种惰轮装置增大周向方向上的连接长度，其中，离合器本体在内周上包括开放的空腔部。通过这种措施，可以实现离合器本体装置与惰轮之间的连接的较高强度。由此，可以增大能够传输的转矩和/或提高功能的安全性。

在具有两个离合器本体环的方案中，离合器本体齿可以形成在一个离合器本体环上，特别是形成在外离合器本体环上。在这种情形下，另一个离合器本体环可以包括轴向凹部。由此，用于制造离合器本体环中的每个单独的离合器本体环的方法可以明显地被简化并且因此构造成更加节省成本。

因此完全地实现了本发明的目的。

根据特别优选的实施方式，轴向凹部的引入通过对惰轮坯件或一个离合器本体环的铸造或成形来实施、特别是通过对惰轮坯件或一个离合器本体环的冷锻来实施。优选地，轴向凹部的引入随后通过非切削制造方法来实施。

特别在该方案中，其中，轴向凹部被引入惰轮坯件中，该步骤可以在硬化惰轮坯件之前实施。此外，借助于通过铸造或诸如热成形或冷成形之类的成形、特别是通过冷锻来提供惰轮坯件，可以基本上在一次操作中实施轴向凹部的引入。

当轴向凹部被引入到所述离合器本体环中时，相同的方法应用到一个离合器本体环的制造。

根据本发明的第一方面的另一优选实施方式，惰轮坯件设置有毂部，轴向凹部引入在毂部上。

在该实施方式中，轴向凹部的引入可以被特别有效地实施，特别是通过冷锻来实施。

在本发明的两个方面中，有利的是，轴向凹部以轴向凹部朝向惰轮坯件的圆周部分或一个离合器本体环的圆周部分开放的方式引入在惰轮坯件上或一个离合器本体环上。

特别地，这种构型特别在惰轮坯件或离合器本体环被冷成形或冷锻时是合适的。

总之，此外，在本发明的两方面中，有利的是，离合器本体装置固定在惰轮坯件的毂部的外圆周部分上。

在本发明的第一方面中，通过将一体的离合器本体固定在圆周部分上来实现固定。特别地，在本发明的第二方面中，其上形成有轴向凹部的一个离合器本体环固定在惰轮坯件的毂部的圆周部分上。

在此，特别优选的是，离合器本体装置或另一个离合器本体环径向地封闭轴向凹部。

在此，轴向凹部在径向方向上限定到内侧和外侧，使得能够实施环元件与惰轮装置在周向方向上的牢固连接。

根据替代性实施方式，根据本发明的第一方面的以轴向凹部朝向惰轮坯件的圆周部分封闭的方式轴向凹部引入在惰轮坯件上。

在该实施方式中，有利的是，惰轮坯件的圆周部分可以设计成在其整个圆周上连接至离合器本体装置、特别是连接至一体式离合器本体。

在此，由于在圆周部分的整个圆周上的连接是连续的，因而可以实现离合器本体与惰轮坯件（例如毂部）的圆周部分的连接。这例如可以通过在整个圆周上的焊接以一体来实现。

当制造焊接连接件时，特别地，可以使用激光焊接。特别地，即使在惰轮坯件和/或离合器本体已被硬化时，这也可以应用。

在所有实施方式中，离合器本体齿优选通过切削方法、特别通过快速切削或插削方法或通过精切削来制造。由此，相比可能具有高成本的热锻，明显地，可以制造更精细的齿。

应当理解的是，惰轮齿还可以优选以切削方式来制造。

此外，应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，上述特征以及仍将在下文中说明的特征不仅可以以已陈述的各个组合使用，而且可以以其他的组合或者单独地使用。

附图说明

在附图中示出并且在以下描述中更加详细地说明了本发明的示例性实施方式，在附图中：

图1示出了根据本发明的惰轮装置的第一实施方式的沿轴向方向的俯视示意图；

图2示出了沿图1的线II-II剖切的截面示意图；

图3示出了根据本发明的换挡离合器装置的局部示意图；

图4示出了根据本发明的第一方面制造的惰轮装置的另一实施方式的示意图；以及

图5示出了根据本发明的第二方面制造的惰轮装置的另一实施方式的纵向截面示意图。

具体实施方式

图1和图2示出了根据本发明的第一方面制造的惰轮装置的第一实施方式。

惰轮装置在图1和图2中总体上用附图标记10表示，并且包括惰轮（换挡轮）12，其中，在惰轮的外周上形成有惰轮齿14。惰轮齿14可以设计为直齿，特别地，惰轮齿14可以设计为螺旋形齿并构造成与固定轮的相应齿啮合。

惰轮12通过惰轮轴承16可转动地安装在轴18上。

惰轮12包括沿轴向方向凸出的毂部20，其中，在毂部20的外周上固定有离合器本体22（其可以被设计为离合器盘或离合器环）。离合器本体22在其外周上包括离合器本体齿24，离合器本体齿24设计成与换档套筒的内齿啮合。离合器本体齿24被设计为轴向齿。

轴18的直径在图1中用附图标记26表示。惰轮12的内径在图1中用附图标记28表示。毂部20的外径在图1中用附图标记30表示。离合器本体22的外径在图1中用附图标记32表示。

多个（在此情形下是六个）轴向凹部34形成在毂部20的外周上。轴向凹部34各自朝向毂部20的外周开放并且在该区域内被离合器本体22的内周遮盖。由此，轴向凹部34在径向方向上和在轴向方向上是封闭的。

惰轮装置10优选以如下方法制造。在一种方案中，轻柔地提供彼此分离的惰轮12和离合器本体22，随后将惰轮12和离合器本体22彼此连接（例如焊接在一起），最后将惰轮12和离合器本体22共同地硬化。可替代地，惰轮12和离合器本体22可以彼此分离地进行制造并硬化。其中，如有必要,用于制造焊接连接件的部件在渗碳区域首先被硬车削（hard-turned）（无壳车削(turnedcase-free)）并且随后被焊接在一起。

在两种方案中，首先，通过铸造或成形、尤其通过冷成形来制造惰轮坯件，其中轴向凹部34共同成形到毂部20中。冷成形优选通过冷锻造来实施。此后，优选通过精切销方法来制造惰轮齿。

在第二种方案中，进而可以硬化惰轮坯件。必要时，可随后对毂部20的外周进行车削，特别是在通过图1中用附图标记36所示的焊接连接件将离合器本体22连接至毂部20时。

此外，在两种方案中将离合器本体制造成一体件，这是由于首先通过铸造或成形来制造坯件。此后，在离合器本体的外周上通过高精度切削来完成离合器本体齿24。在第二种方案中，随后可将离合器本体硬化。当例如通过焊接实施与毂部20的连接时，离合器本体的内周可在硬化后被削圆。

花键连接可以代替焊接将离合器本体22和惰轮12彼此连接。在此，在毂部20的外周上和离合器本体22的内周上形成齿。这优选同样在硬化这些部件之前实施。

为了使离合器本体22和惰轮12转动固定连接，离合器本体22随后沿轴向方向滑动至毂部20的齿上。

图3示出了设计成键合式单锥面同步器的换挡离合器装置40的优选实施方式。

换挡离合器装置40包括导向套筒42，导向套筒42可以以转动固定的方式（例如通过花键）连接到轴18。此外，换挡离合器装置40包括换档套筒44，换档套筒44在周向方向上经由齿以转动固定的方式连接至导向套筒42并且在轴向方向上可移位地安装在导向套筒42上。换档套筒44为此在其内周上包括换档套筒齿46，换档套筒齿46与未详细示出的导向套筒齿相啮合。

为了啮合和/或为了初始同步，提供了球状件48，球状件48通过弹簧50被径向向外地压入到啮合凹部中。

换挡离合器装置40还包括同步器环52，在同步器环52的内周上形成锥形摩擦部。在同步器环52与导向套筒42之间提供了压力件54。

最后，换挡离合器装置40包括锥形环56，锥形环56在其外周上包括与同步器环52的摩擦部啮合的锥形摩擦部。锥形环56包括多个轴向突出部58。为了制造换挡离合器装置40，将突出部58引入惰轮装置的轴向凹部34中，以将惰轮装置沿周向方向刚性连接至锥形环56。换挡离合器装置40包括根据图3的实施方式的惰轮装置10’，惰轮装置10’在结构和操作模式方面通常对应于图1和图2的惰轮装置10。因此，相同的元件用相同的附图标记来表示。明显的是，离合器本体齿24径向地位于与换档套筒齿46相同的高度处，使得换档套筒齿46通过换档套筒44的轴向移位而与离合器本体齿相啮合，以将惰轮装置10’以转动固定的方式连接至轴18，轴以转动固定的方式连接至导向套筒42。

图4示出了根据本发明的第一方面制造的惰轮装置10”的另一实施方式。

在该实施方式中，轴向凹部34”以轴向凹部朝向毂部20”的圆周部分封闭的方式轴向地引入到惰轮12”的毂部20”中，使得。换句话说，毂部20”的外周被设计成在周向方向上是连续的。由此，通过一体地对焊接连接件进行连续地焊接实现毂部20”的外周与离合器本体22的内周之间形成连接。在此，可以锻造出轴向凹部34”，其中，可以通过切削或精切削加工来精确地制造离合器本体22的外齿。

可替代地，可以经由键连接件——在图4中用附图标记60示意性地示出——将毂部20”的外周和离合器本体22彼此连接。

图5示出了根据本发明的第二方面制造的惰轮装置10”’的另一实施方式。

在此，离合器本体装置22’’’通过两个分离的离合器本体环62、64形成。

离合器本体环62是外环，在外环的外周上形成有离合器本体齿24。离合器本体环64是内离合器本体环，内离合器本体环的内周连接到惰轮12”’的毂部20的外周（例如通过键或焊接连接件）。

在内离合器本体环64的外周上引入多个轴向凹部66，多个轴向凹部66的结构和构型可以对应于图1和图2的轴向凹部34的结构和构型。外离合器本体环62在其内周上通过键或焊接连接件连接至内离合器本体环64的外周。

图1至4的实施方式在以下方面是特别地有利的：直径30（离合器本体22和惰轮12在直径30上彼此连接）相对较大，使得在周向方向上所观察到的连接长度可以相对较大。由此，可以在周向方向上实现较高的连接强度（用键以及焊接连接件）。

由于制造的类型简单，所以图5的实施方式是特别有利的。

通过在惰轮坯件制造期间进行冷成形，可以在一个步骤中共同成形图1至3的轴向凹部34以及图4的轴向凹部34”。在相应的方式中，通过在为内离合器本体环64制造坯件时进行冷成形，可以在一次操作中共同制造轴向凹部66。

Claims (20)

1.一种用于制造用于换挡离合器装置(40)的惰轮装置(10)的方法，其中，所述惰轮装置(10)包括惰轮(12)和离合器本体(22)，所述惰轮(12)具有惰轮齿(14)，所述离合器本体(22)具有离合器本体齿(24)，并且，所述惰轮装置(10)包括至少一个轴向凹部(34)，所述至少一个轴向凹部(34)用于接收所述换挡离合器装置(40)的环元件(56)的一部分，所述方法具有如下步骤：

-提供惰轮坯件和离合器本体装置；

-将所述至少一个轴向凹部引入到所述惰轮坯件中；以及

-将所述离合器本体装置固定在所述惰轮坯件上。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个轴向凹部(34)的引入通过对所述惰轮坯件的铸造或成形来实施。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个轴向凹部(34)的引入通过对所述惰轮坯件的冷锻来实施。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述惰轮坯件设置有毂部(20)，所述至少一个轴向凹部(34)引入在所述毂部(20)上。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个轴向凹部(34)以所述至少一个轴向凹部(34)朝向所述惰轮坯件的圆周部分开放的方式引入在所述惰轮坯件上。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述离合器本体(22)固定在所述惰轮坯件的毂部(20)的圆周部分上。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述离合器本体(22)径向地封闭所述至少一个轴向凹部。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个轴向凹部以所述至少一个轴向凹部朝向所述惰轮坯件的圆周部分封闭的方式引入在所述惰轮坯件上。

9.一种用于制造用于换挡离合器装置(40)的惰轮装置(10”’)的方法，其中，所述惰轮装置(10”’)包括惰轮(12”’)和离合器本体(22”’)，所述惰轮(12”’)具有惰轮齿(14)，所述离合器本体(22”’)具有离合器本体齿(24)，并且，所述惰轮装置(10”’)包括至少一个轴向凹部(66)，所述至少一个轴向凹部(66)用于接收所述换挡离合器装置(40)的环元件(56)的一部分，所述方法具有如下步骤：

-提供惰轮坯件以及离合器本体装置，所述离合器本体装置包括外离合器本体环和内离合器本体环；

-将所述至少一个轴向凹部(66)引入到所述外离合器本体环和所述内离合器本体环中的一个离合器本体环中；以及

-将所述离合器本体装置固定到所述惰轮坯件上。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个轴向凹部(66)的引入通过对所述一个离合器本体环的铸造或成形来实施。

11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个轴向凹部(66)的引入通过对所述一个离合器本体环的冷锻来实施。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述至少一个轴向凹部(66)以所述至少一个轴向凹部(66)朝向所述一个离合器本体环的圆周部分开放的方式引入在所述一个离合器本体环上。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，所述离合器本体(22”’)固定在所述惰轮坯件的毂部(20)的圆周部分上。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中，所述外离合器本体环和所述内离合器本体环中的另一个离合器本体环径向地封闭所述至少一个轴向凹部。

15.一种用于制造换挡离合器装置(40)的方法，所述换挡离合器装置(40)包括锥形环(56)以及带有离合器本体(22)的惰轮装置(10)，所述锥形环(56)具有至少一个摩擦表面和至少一个轴向凸出的突出部，所述惰轮装置(10)包括至少一个轴向凹部(34、66)，所述方法具有如下步骤：根据如权利要求1至14中任一项所述的方法来制造惰轮装置(10)，并且随后将所述突出部插入到所述至少一个轴向凹部(34、66)中，以便在周向方向上将所述惰轮装置(10)和所述锥形环(56)彼此刚性连接。

16.一种用于换挡离合器装置(40)的惰轮装置(10)，其中，所述惰轮装置(10)包括惰轮(12)和离合器本体(22)，所述惰轮(12)具有惰轮齿(14)，所述离合器本体(22)具有离合器本体齿(24)，其中，所述惰轮装置(10)包括至少一个轴向凹部(34、66)，所述至少一个轴向凹部(34、66)用于接收所述换挡离合器装置(40)的环元件(56)的一部分，

其中，所述惰轮(12)和所述离合器本体(22)被彼此分离地制造，并且经由至少在周向方向上固定的连接件而彼此连接，并且，所述至少一个轴向凹部(34、66)形成在所述惰轮(12)中或形成在所述离合器本体(22)的两个离合器本体环中的一个离合器本体环中。

17.根据权利要求16所述的惰轮装置(10)，其中，所述惰轮装置(10)是根据如权利要求1至14中任一项所述的方法制造的惰轮装置(10)。

18.根据权利要求16所述的惰轮装置(10)，其中，所述连接件是键或焊接连接件(36、60)。

19.一种换挡离合器装置(40)，所述换挡离合器装置(40)具有根据权利要求16所述的惰轮装置(10)。

20.根据权利要求19所述的换挡离合器装置(40)，其中，所述换挡离合器装置(40)用于机动车辆变速器。