CN103782050B - 同步体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于变速箱的变速器同步装置（1）的同步体（3），所述同步体具有基体（29），该基体具有径向外部的周边面（30）和两个连接到所述周边面（30）上的轴向的端面（31、32），其中在周边面（30）上设置具有径向向外指向的齿（33）的外齿部（19），所述外齿部被至少一个空隙（21）中断，所述同步体还具有环形槽（25），该环形槽设置在其中一个所述轴向的端面（32）中并且设置在外齿部（19）下方，其中所述环形槽（25）同样通过至少一个空隙（21）中断。在所述一个轴向的端面（32）上设置有多个部段（34），所述部段沿径向方向一直延伸到环形槽（25）的区域中且延伸到部分地覆盖所述环形槽。

Description

同步体

技术领域

本发明涉及一种用于变速箱的变速器同步装置的同步体，所述同步体具有基体，该基体具有径向外部的周边面和两个连接到所述周边面上的轴向的端面，其中在周边面上设置带有径向向外指向的齿的齿部，该齿部被至少一个空隙中断，以及所述同步体包括环形槽，该环形槽设置在所述轴向的端面之一中并且设置在所述齿部下方，其中所述环形槽同样通过所述至少一个空隙中断；本发明还涉及一种用于变速箱的变速器同步装置的同步体，该同步体具有基体，该基体具有径向外部的周边面和两个连接到所述周边面上的轴向的端面，其中在所述周边面上设置带有径向向外指向的齿的齿部，该齿部被至少一个空隙中断；本发明还涉及一种具有包括外部同步件的同步体的变速器同步装置。

背景技术

这样的带有外圆锥同步件的、尤其是在机动车中用于变速器的同步离合器由DE102009007848A1已知。所述同步离合器具有一个挡位的在传动轴上可旋转地支承的换挡齿轮、固定在传动轴上的同步体，所述同步体通过轴向可移动的包括带动件齿部的换挡套筒经由换挡齿部与换挡齿轮可接合，其中借助包括径向处于内部的锁定齿的外圆锥同步环可建立在传动轴和换挡齿轮之间的同步，其方式为，所述同步环以其径向外部的摩擦面与换挡套筒的内锥共同作用。所述换挡套筒直接与换挡齿轮相邻地在换挡齿轮的支承带动件齿部的毂区段上轴向可移动地设置。换挡套筒的内锥在背离换挡齿轮的一侧上与同步环共同作用。在接合状态中与换挡套筒的带动件齿部处于啮合的换挡齿部构成在轴向邻接的同步体上。

发明内容

本发明的任务在于改善这样的外部同步件。部分任务尤其也是改善用于这种外部同步件的同步体的利用粉末冶金方法的可制造性。

本发明的该任务分别独立地利用开头所述的同步体和开头所述的变速器同步装置解决，在所述同步体中，在所述轴向的端面上设置多个部段，所述部段沿径向方向一直延伸到环形槽的区域中且部分地覆盖环形槽，和/或在所述同步体中在周边面上在所述空隙和所述齿部的相应最靠近所述空隙的齿之间设置有至少一个接片，所述接片形成用于滑动套筒的轴向止挡，其中所述接片的径向高度在构成相对于所述齿部突出的区域的情况下至少部分地高于所述齿部的齿沿相同的方向的齿高，和/或所述变速器同步装置装备有按照本发明的同步体。

在此有利的是，通过所述部段通常在这种变速器同步装置中用于在换挡过程开始时的定位的环形弹簧沿轴向方向获得较好的保持并且因此被较好地固定以防止从环形槽滑出。尽管因此环形弹簧的安装稍微较困难，因为必须通过环形弹簧较高的预紧力克服径向向下超过环形槽部分地突出的所述部段，但进一步而言因此由于对环形弹簧的固定，操纵由环形弹簧和同步体构成的组件变得简单。所述部段可以结构上简单地设计，从而制造具有所述部段的同步体与现有技术的同步体相比不会导致更高的或不会导致显著更高的费用。通过将用于环形弹簧的固定部或者说轴向的止挡构造成部段，还实现了，这些部段在尺寸上以及在同步体上的定位上可以被简单地适配，从而可以更好地考虑变速器同步装置的构件的其他结构上的设计。

在带有作为用于换挡套筒的轴向止挡的所述至少一个接片的同步体的设计方案中，有利的是，所述接片可简单地借助粉末冶金方法制备。借此也可以实现，可以保持止挡面较小，由此可以使在换挡过程中在转速同步期间同步环的旋转变得容易。

按照一种实施变型方案设定，所述部段沿轴向方向至少部分地超过基面突出地构成。借此可以一方面改善所述部段在机械载荷下的强度，另一方面当以烧结技术制造所述部段时，借此在所述部段的制造期间能以较小的力消耗实现材料成形，由此可以简化同步体的制造。

为每个空隙可以沿周向紧邻所述空隙上地设置至少一个部段。借此通过接纳在环形槽中的环形弹簧改善了增力，因为通过同步环在所述空隙的区域中可以更好地避免环形弹簧的过大的轴向移动，所述同步环在所述空隙的区域中贴靠在环形弹簧上。

优选同步体的基体或同步体整体上由烧结材料制成，因为由此同步体的几何设计与由全材料（Vollmaterial）、例如钢制成的同步体相比可更简单地制造。

特别优选所述部段与基体一件式地构成并且在密度提高的同时通过成形基体制造。一方面由此简化同步体的制造，其方式为，在将烧结粉末挤压成生坯的期间已经考虑了所述部段，另一方面通过烧结改善所述部段和同步体的基体之间的材料结合，由此可以改善所述部段机械稳定性。机械稳定性此外可以这样改善，即，通过在所述部段的区域中的成形相比于成形前的同步体实现密度提高。

优选在此所述部段至少在表面的区域中压实到这样的密度，该密度为基体的材料的全密度（Volldichte）的至少95%，由此可以进一步改善所述部段的机械强度。

通过成形，所述部段在环形槽的区域中构成有侧凹。为了在此在成形中可以更好地避免切削加工，可以关于所述轴向的端面凹陷地构成在基体和所述部段之间的过渡区域。

按照同步体的另一种实施变型方案设定，所述接片设置在所述空隙的两侧，以此可以实现在同步期间作用到同步体上的力的均匀化。

优选所述至少一个接片的突出的区域只部分地在齿部的宽度上沿轴向方向延伸，所述接片的剩余的部分区域形成所述齿部的部分齿。借此可以改善同步的换挡精度、即同步期间同步环的接合，其方式为，所述同步环也在所述接片的区域中嵌接到所述齿部中。

特别优选所述齿部的齿、即全齿沿径向方向无台阶地构成，由此可以简化同步体的制造，因为尤其是可以使用几何上较简单的并且因此成本较低的压模。借此也可以减少在脱模期间由于在所述齿部的区域中的麻点（Materialausbruch）造成的不合格产品的比例。

为了在机械的负荷能力上强化同步体在空隙周围的区域，可以设定，所述至少一个接片设置成沿周向紧邻所述至少一个空隙上。

出于这个原因也可以设定，所述部段之一沿径向方向设置在所述至少一个接片下方。

附图说明

为了更好地理解本发明借助附图对其进行详细解释。

在示意性简化的图中分别示出：

图1按照现有技术的包括外圆锥同步件的同步离合器的斜剖视图；

图2按照图1的包括外圆锥同步件的同步离合器的分解视图；

图3按照图1的包括外圆锥同步件的同步离合器的另一种分解视图；

图4按照本发明的同步体的轴向视图；

图5按照图4的同步体侧剖视图；

图6按照图4的同步体的放大的局部的轴向视图；

图7制造侧凹的部段的示意图。

具体实施方式

首先要指出，在不同的实施形式中相同部件使用相同的附图标记或相同的构件名称，其中，在整个说明书中包含的公开内容可以合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件。同样，在说明中选择的位置说明如上、下、侧等涉及当前描述的以及示出的附图并且在位置改变时合理转用到新的位置。

图1至3用不同的示图示出由现有技术、尤其是开头引用的DE102009007848A1已知的包括外圆锥同步件的变速器同步装置1、即同步离合器。这种变速器同步装置1已知用于机动车中的变速器（变速箱）。该变速器同步装置1按照本发明优选用于倒车挡。

变速器同步装置1主要具有换挡齿轮2、同步体3、同步环4和换挡套筒5。该同步体可以不可相对旋转地设置在未示出的轴上。

换挡齿轮2具有外齿部6，利用该外齿部可以传递相应的驱动力矩。在换挡齿轮2上设置或一体地成形轴向延伸的毂区段7，该毂区段在外周边8上具有带动件齿部9。换挡套筒5的内毂10在带动件齿部9上通过相应的套筒内齿部11轴向可移动地引导。

换挡套筒5具有外部的环形槽12，如已知的那样，换档拨叉可以嵌接到该环形槽中。此外换挡套筒5具有沿周向14环绕地或连续地构成的内锥面13。内锥面14在环形槽15中构成，该环形槽在滑动套筒5的背离换挡齿轮2的一侧16上构成。换挡套筒5的内锥面14与同步环4的径向外部的摩擦锥面17共同作用。内锥面13和/或摩擦锥面17设有相应的由现有技术已知的摩擦片。

同步环4具有径向处于内部的与同步体3的外齿部19共同作用的锁定齿部18。当在同步环4和换挡套筒5或换挡齿轮2之间存在同步时，同步环4的锁定齿部18通过该锁定齿的尖顶形倾斜的齿面如已知的那样只可以推到同步体3的外齿部19上。

同步环4设有三个径向向内突出的带动件20，所述带动件有周边间隙地伸入三个在同步体3中加工出的空隙21中，所述空隙21使同步体3的外齿部19中断。在该区域中在同步环4上也没有构成锁定齿部18。当然也可以在同步体3上构成多于三个或少于三个空隙21或在同步环4上构成多于三个或少于三个带动件20，例如分别构成仅一个或两个或四个等。

带动件20具有大致轴向定向的区段22，所述区段伸入在毂区段7的端侧加工出的环形槽23中并且形成同步环4的径向的和朝向换挡齿轮2的轴向的引导部。

此外同步环4在开口的环形弹簧24上引导，该环形弹簧保持在同步体2的环形槽25中并且贴靠在带动件20的区段22的倾斜的内面26上。环形弹簧24以已知的方式用于使同步环4在未接合的状态中、即在空挡中相对于换挡齿轮2或相对于换挡套筒5保持在确定的轴向位置中。区段22为此也可以具有圆环区段形的用于保持或接纳环形弹簧24的下沉部27或空隙。在换挡过程中，环形弹簧24作为沿轴向方向的第一阻力起作用并且因此在外部同步件上引起用于加大换挡力（预同步力）的第一摩擦扭矩。

为了保持环形弹簧24，该环形弹簧可以具有轴向突出的端部区段，所述端部区段伸入同步体3的空隙中，例如如图2所示。

同步体3的外齿部19此外设有径向伸出的止挡面28，所述止挡面在变速器同步装置1的接合状态中形成用于换挡套筒5的轴向的止挡。换句话说，外齿部19构造成台阶状的齿部。

换挡齿轮2可以与在另一个传动轴（未示出）上的固定齿轮和反转齿轮形成可通过变速器同步装置1接通的倒车挡位。

关于同步离合器10在工作过程中的功能参阅现有技术的实施例。

图4至6示出按照本发明的同步体3。变速器同步装置1的其他的构件的类型和结构设计可以对应于外部同步件的参考图1至3描述的实施方式，因此不再重复这些实施方式。因此对此参阅前面的说明。

同步体3具有基体29，该基体具有径向的外周边面30和两个轴向的端面31、32，所述端面连接到周边面30上。在外齿部19周边面30上设置或构成径向向外指向的齿33。外齿部19在周向14上被所述至少一个空隙21中断。此外同步体3具有在轴向的端面32中构成的环形槽25。该轴向的端面32在同步体3的装入的状态中朝向同步环4的方向（图1）。环形槽25设置或构成在外齿部19下方。此外环形槽25同样通过所述至少一个空隙21中断。

作为环形弹簧24的轴向止挡（图1），在所述轴向的端面上设置或构成有多个部段34。这些部段34沿径向方向一直延伸到环形槽25的区域中，从而所述环形槽部分地通过所述部段覆盖，尤其是如图5中的剖面图示出的那样。部段34的起始点在外齿部19下方。

部段34在观察轴向的端面32的轴向视图中大致矩形地构成，尤其是以圆环的一个局部的形式构成。

在轴向的端面32上设置或构成的部段34的数量可以在6和20之间、尤其是9和17之间。在同步体3的当前实施例中设有14个部段34，所述部段在三个空隙21之间分成三个部分区域，其中两个部分区域分别构成有五个部段34，一个部分区域构成有四个部段34。

部段34沿径向方向可以关于对环形槽25的覆盖具有这样的覆盖高度35，该覆盖高度对应于环形槽高度36的1%和50%之间、尤其是2%和45%之间。在此有利的是，覆盖高度35至少这样大，其等于环形弹簧24的直径的一半（图1）或选自以环形弹簧24一半的直径为下限和以环形弹簧24的直径为上限的范围。

部段34可以平齐于轴向的端面32构成。但也存在这样的可能性，部段34沿轴向方向至少部分地超过轴向的端面32突出地构成。至少部分地在此表示，部段34可以在部段高度的一部分上沿径向方向平齐于轴向的端面32地构成，而在部段高度的剩余的部分中超过端面32突出地实施，在这种情况下有利的是，沿径向方向观察，所述突出的部分在环形槽25开始之前已经开始。在一个特别的实施方式中也存在这样的可能性，即，前面的、向外指向的部段面37以沿径向方向的倾斜角倾斜于轴向的端面32延伸，这种倾斜可以这样实施，使得部段厚度沿轴向方向朝环形槽25的方向增加，从而因此所述部段在它们的开口的端部上是最厚的，如在图5中用点划线示出的那样，或相反，如在图5中用虚线示出的那样。同样存在如下可能性，即部段34相对于轴向的端面32至少部分地凹陷地构成。

就是说，通过构成部段34，同步体3在环形槽25的区域中具有侧凹。

原则上部段34可以任意在周边上分布地在环形槽25的区域中设置，其中对称的分布是优选的。当然特别优选的是如下实施形式，其中为每个空隙21沿周向至少大致紧邻空隙21地设置至少一个部段34，优选在空隙21的两侧设置至少一个部段34，如从图4和6可看出的那样。剩余的部段34至少在两个空隙21之间的部分区域内均匀地分布地设置。

在优选的实施变型方案中，基体29或整个同步体3作为由烧结材料制成的烧结构件构成。作为烧结材料尤其是使用铬粉末，所述铬粉末包含按重量0.05和2%之间、尤其是按重量0.2%或1.8%的碳。必要时为了改善强度可以加入最高按重量1%的铜和/或最高按重量2%的镍的合金成分（zulegierung）。由此可以制造可良好硬化的同步体3。此外可以使用低扭曲（verzugsarm）的热处理方法。作为热处理可以实施由现有技术已知的热处理。因此在硬化后可以不对齿部和同步体3的部段34（和接片，如下面说明的接片）进行后处理，由此可以实现制造成本的减少。

但除了所述材料可以也使用其他的、必要时预合金化的烧结粉末。

同步体本身的制造方法尤其是具有如下步骤（优选以这种次序）：将烧结粉末挤压成生坯、烧结、校准（以此利用所述材料至少在表面实现7.45g/cm³以上的密度）、成形所述部段32和精加工（Finieren）。

如前面提到的，部段34优选与基体29一体地构成并且通过成形基体29、尤其是在密度提高的同时被制造。部段34在成形后优选至少在靠近表面的区域中（直到100μm的层厚）具有为基体29的材料的全密度的至少95%、尤其是至少98%的密度。在图7中为此示出用于在同步体3上构成部段34的可能的成形模具38。成形模具38具有芯轴形的突起39，所述突起在其端部上与环形槽25的横截面适配，从而成形模具38可以有间隙地沉入环形槽25中。突起39在径向走向中具有用于接纳在成形/压制过程中排出的材料的横截面缩小部40，由此可以制成部段34的侧凹的部分。各部段34在此单独地制造，从而必须根据希望的部段34的数量重复成形过程。同样也可以在一个加工步骤中制造所有的部段。通过38沿同步体3的周向14（图5）旋转成形模具，该成形模具可以脱离与制造的部段34的接合并且从环形槽25中去除。但原则上也可使用其他合适的成形模具用于制造部段34。

在这种情况下要指出，虽然将部段34与该同步体一体地构成是同步体3的优选的实施变型方案，但也可以单独制造部段34并将其与基体29形锁合和/或材料锁合和/或力锁合地连接。

为了构成部段34，必要时基体29可以在该区域中有过尺寸地制造。

为了成形和构成部段34，已经证明有利的是，在基体29和部段34之间的过渡区域在构成尤其是沟槽形的空隙41的情况下相对于轴向的端面32凹陷地构成，尤其是如图6所示的那样。空隙41的最大宽度42可以在0.01mm和2mm之间，尤其是在0.5mm和1mm之间。空隙41的最大的深度可以在0.01mm和2mm之间、尤其是在0.5mm和1mm之间。

按照同步体3的另一种实施变型方案设定，在周边面30上在外齿部19的所述空隙21和相应最靠近所述空隙21的齿33之间设置至少一个接片43，所述接片在同步期间构成用于滑动套筒5（图1）的轴向止挡。优选在空隙21的两侧设有这样的接片43。可以设想替代或附加地于部段34在同步体3上设置接片。

接片43在周边面30上具有大于齿33在周边面30上的齿高45的径向高度44，其中最大的高度44当然这样确定，使得同步环4（图1）在同步期间可以在接片43上滑动。就是说，所述接片相对于外齿部19至少部分地具有突出的区域。

如此如图4和6所示，所述至少一个接片43或所述多个接片43与相应相邻的齿33隔开距离地构成。该距离在此可以大于外齿部19的齿33之间的齿槽的宽度。

所述至少一个接片43沿轴向方向看具有优选倒圆的边缘，如图6所示的那样。同样到同步体3的基体29的周边面30的过渡部可以构造成倒圆的。

在接片43的优选的实施形式中，具有较大的径向高度44的突出的区域只在外齿部19的宽度的一个部分区域上沿轴向方向延伸。如图6所示，接片43的另一个部分区域在横截面上以部分齿46的形式构成，其中所述部分齿46可以形成齿部的一部分。因此上述的用于将接片43与相应相邻的齿33间隔开的实施方式在该情况下是针对第一全齿（关于横截面观察）来理解的。

通过接片43的所述构成，外齿部19的（全）齿33优选可以与图3中示出的同步体3的现有技术不同沿径向方向无台阶地构成，就是说不具有用于滑动套筒的止挡面。

尤其是如图6的细节所示，所述至少一个接片43沿同步体3的周向14优选直接与所述至少一个空隙21邻接地设置。在优选的实施形式中，在空隙21的每一侧分别设置一个接片43。

此外优选，沿径向方向在每个接片43下方分别设置一个部段34。

同步体3此外可以沿径向方向在部段34之下在基体29上具有沿轴向方向延伸的毂形的突起47。

在优选的实施变型方案中，同步体3整体一体地构成。

同步体3可以看作是同步毂和耦合器主体的组合，这些构件如从现有技术已知，由此可实现较紧凑的变速器同步装置1。

尤其是所述同步体可以用于例如六挡手动变速器的倒车挡，这里并不排除在其他的变速器中使用。

各实施例示出同步体3的可能的实施变型，这里要说明，各个实施变型彼此间各种不同的组合也是可能的并且这种变化可能性基于通过本发明对技术手段的教导是本领域技术人员能够掌握的。

按规定最后要指出，为了更好地理解同步体3和变速器同步装置1的构造，所述同步体和变速器同步装置或其组成部分部分地不按比例和/或放大和/或缩小地示出。

附图标记列表

1 变速器同步装置

2 换挡齿轮

3 同步体

4 同步环

5 换挡套筒

6 外齿部

7 毂区段

8 周边

9 带动件齿部

10 内轮毂

11 套筒内齿部

12 环形槽

13 内锥面

14 周向

15 环形槽

16 侧面

17 摩擦锥面

18 锁定齿

19 外齿部

20 带动件

21 空隙

22 区段

23 环形槽

24 环形弹簧

25 环形槽

26 内面

27 下沉部

28 止挡面

29 基体

30 周边面

31 端面

32 端面

33 齿

34 部段

35 覆盖高度

36 环形槽高度

37 部段面

38 成形模具

39 突起

40 横截面缩小部

41 空隙

42 宽度

43 接片

44 高度

45 齿高

46 部分齿

47 突起

Claims (15)

1.一种用于变速箱的变速器同步装置(1)的同步体(3)，所述同步体具有基体(29)，该基体具有径向外部的周边面(30)和两个连接到所述周边面(30)上的轴向的端面(31、32)，其中在周边面(30)上设置带有径向向外指向的齿(33)的外齿部(19)，所述外齿部被至少一个空隙(21)中断，所述同步体还具有环形槽(25)，所述环形槽设置在其中一个所述轴向的端面(32)中并设置在外齿部(19)下方，其特征在于，所述环形槽(25)同样通过所述至少一个空隙(21)中断，并且在构成有环形槽(25)的所述轴向的端面(32)上在所述至少一个空隙(21)旁边设置多个部段(34)，所述部段沿径向方向一直延伸到环形槽(25)的区域中并延伸到部分地覆盖该环形槽，部段(34)的起始点在外齿部(19)下方。

2.按照权利要求1所述的同步体(3)，其特征在于，所述部段(34)构成为沿轴向方向至少部分地超过所述一个轴向的端面(32)突出。

3.按照权利要求1或2所述的同步体(3)，其特征在于，为每个空隙(21)设置沿周向(14)直接连接到所述空隙(21)上的至少一个部段(34)。

4.按照权利要求1所述的同步体(3)，其特征在于，基体(29)由烧结材料制成。

5.按照权利要求4所述的同步体(3)，其特征在于，所述部段(34)与基体(29)一体地构成并且通过在密度提高的同时成形基体(29)而制造。

6.按照权利要求4所述的同步体(3)，其特征在于，所述部段(34)至少在表面的区域中具有为基体(29)的材料的全密度的至少95％的密度。

7.按照权利要求4所述的同步体(3)，其特征在于，所述部段(34)整体上在覆盖环形槽(25)的区域中具有为基体(29)的材料的全密度的至少95％的密度。

8.按照权利要求1所述的同步体(3)，其特征在于，在基体(29)和所述部段(34)之间的过渡区域相对于所述一个轴向的端面(32)凹陷地构成。

9.按照权利要求1所述的同步体(3)，其特征在于，在周边面(30)上在外齿部(19)的所述空隙(21)和相应最靠近所述空隙(21)的齿(33)之间设置至少一个接片(43)，所述接片形成用于滑动套筒(5)的轴向止挡，其中所述接片(43)的径向高度(44)在构成相对于外齿部(19)突出的区域的情况下至少部分地高于外齿部(19)的齿(33)沿相同方向的齿高(45)。

10.按照权利要求9所述的同步体(3)，其特征在于，在所述空隙(21)的两侧设置接片(43)。

11.按照权利要求9所述的同步体(3)，其特征在于，所述至少一个接片(43)的所述突出的区域只部分地在外齿部(19)的宽度上沿轴向方向延伸并且所述接片(43)的剩余的部分区域形成外齿部(19)的部分齿(46)。

12.按照权利要求9所述的同步体(3)，其特征在于，外齿部(19)的齿(33)沿径向方向无台阶地构成。

13.按照权利要求9所述的同步体(3)，其特征在于，所述至少一个接片(43)沿周向(14)直接连接到所述至少一个空隙(21)上地设置。

14.按照权利要求9所述的同步体(3)，其特征在于，所述部段(34)之一沿径向方向设置在所述至少一个接片(43)下方。

15.一种变速器同步装置(1)，所述变速器同步装置具有包括外部同步件的同步体(3)，其特征在于，所述同步体(3)按照权利要求1至14之一所述的同步体构成。