CN104180976B - 同步环的质检方法以及执行该方法的工具单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及同步环(12)的质检方法，包括以下步骤：提供同步环(12)，其具有支承环(22)和摩擦片(18)，摩擦片粘接在支承环(22)的锥面(24)上；提供具有锥形接触面(16)的工具锥体(14)，锥形接触面具有径向凸起(20)；利用轴向力(F)将同步环(12)沿轴向压紧到工具锥体(14)上，其中，工具锥体(14)的径向凸起(20)压入同步环(12)的摩擦片(18)中；施加扭矩(M)，扭矩相对于同步环(12)在周向(40)上对工具锥体(14)施力并且以剪切力矩形式作用于摩擦片(18)，其中，扭矩(M)的数值被增大。另外，本发明还涉及执行该方法的工具单元(10)。

Description

同步环的质检方法以及执行该方法的工具单元

技术领域

本发明涉及例如用于变速箱的同步环的质检方法以及执行该方法的工具单元。

背景技术

同步环例如用在车辆的同步器变速箱中并且通常配备有摩擦片。在制造同步环时，摩擦片在这期间被越来越多地粘接在支承环上，尤其是相应形成的支承环的锥面上。在随后的同步器变速箱运行中，摩擦片和支承环之间的粘接经受高机械载荷，结果，为了完美的变速箱功能而必须保证连接高强度。通过胶的成分和粘接方法，可以多种方式来调整粘接强度，在这里，最小变化尤其已经可能对粘接强度造成显著影响。

发明内容

因而，本发明的任务是提供一种简单可靠的且表现出众的同步环并且尤其是同步环粘接的质检方法，以及提供一种执行该方法的相应的工具单元。

根据本发明，该任务将通过包括以下步骤的同步环质检方法来完成：

a)提供同步环，其具有环轴线、支承环和摩擦片，摩擦片被粘接在支承环的锥面上；

b)提供具有锥形接触面的工具锥体，接触面具有径向凸起；

c)利用轴向力将同步环沿轴向压紧到工具锥体上，其中，工具锥体的径向凸起压入同步环的摩擦片中；

d)施加扭矩，扭矩相对于同步环在周向上对工具锥体施力并且以剪切力矩形式作用于摩擦片，其中，扭矩的数值被增大。

通过摩擦片扭曲载荷的同步环质检提供一种可靠且可良好重现的可能性，其不仅逐点或分区检查粘接强度，而且总体上在整个粘接面范围内可以不太费力地检查。

在一个方法变型中，扭矩的数值在方法步骤d)中被一直增大到同步环失效，并且测量最大扭矩用以评估同步环质量。同步环失效时所测得的扭矩表示粘接的最大载荷承受能力并且可允许推断现有的粘接安全/安全性，其做法是将最大扭矩与所要求的最小阻力矩相互比较。在一个替代的方法变型中，该扭矩只被增大到一预定的额定值，该额定值可推断出足够的粘接强度。该额定值例如对应于所要求的最小阻力矩加上预定的安全数。这带来以下优点，即，抛开该径向凸起在摩擦片内的压入或切痕不提基本上无损伤地实现质检。因此，被检的同步环尤其还能被继续使用。

工具锥体的径向凸起最好呈切削肋形式构成，由此在步骤c)中通过切削肋切入摩擦片。切削肋以及出现在摩擦片内的切痕形成安全可靠的形状配合连接，从而在步骤d)中传入扭矩时基本上排除了在工具锥体和摩擦片之间的不希望有的相对转动。

在步骤c)中最好如此选择轴向力，即，工具锥体的凸起在步骤d)中虽然与摩擦片接合，但在径向上与支承环间隔。借此将通过简单方式保证在步骤d)中施加的扭矩只通过粘接来传递，没有通过工具锥体和支承环之间的直接(摩擦)接触来传递。所施加的扭矩因而直接推断出在摩擦片和同步环的支承环之间的粘接强度。

根据另一个方法变型，在步骤c)中逐级增大地施加轴向力，其中设有至少两个力级。

此时，在前后两个力级之间使同步环最好相对于工具锥体转过预定的切入角度。伴随分级之间的相对转动的多级力传入用于使凸起深咬入摩擦片中，而没有过度损伤摩擦片或待检的粘接。

与此相关，最大为3°且最好约为1°至2°的切入角度被证明是特别有利的。

在另一个方法变型中规定，在步骤c)中施加的轴向力被一直增大到最大轴向力，随后减小到预定的压紧力，预定压紧力也在步骤d)中得以保持。此时尤其如此选择压紧力，即，工具锥体和摩擦片通过径向凸起以及相应的压入或切痕保持可靠接合。另外，轴向力的减小产生以下优点，即，在步骤d)内施加的扭矩实际上基本以剪切力矩形式作用于粘接，没有决定性地通过由轴向压紧力导致的静摩擦来传递。在步骤d)内的过高的轴向压紧力最终将会让人高估粘接强度。如果要是不能将静摩擦对力矩传递的影响保持在可忽略不计的范围内，则可以通过修正系数来考虑该影响并且由相应修正的扭矩来确定粘接强度。

同步环最好在步骤d)前被加热到预定的检查温度。因为比较容易实现，故除了同步环外，也尤其最好至少局部加热该检查装置到预定的检查温度。通过加热，质检发生在贴近实际的边界条件下，这是因为粘接承受载荷情况在同步器变速箱运行中也是在变速箱温度下进行的，该变速箱温度通常显著高于室温。另外，由此表明粘接强度大多明显与温度相关。因此，如果质检不是在更高的检查温度下进行，则应该通过取决于所用的胶的修正系数来考虑温度相关性，在这里，由此可能出现显著的误差。

检查温度最好在100℃和150℃之间，尤其约为135℃。一般，该检查温度总被选择为高于约20℃的普通室温并低于约为180℃至200℃的摩擦片粘接温度。尤其优选的是，该检查温度被选择为在接近实际出现的变速箱工作温度的范围内。

本发明也还包括一种执行上述方法的工具单元，其包括具有用于支承在同步环的摩擦片上的锥形接触面的工具锥体，其中，锥形接触面具有径向凸起，这些径向凸起能咬入同步环的摩擦片中。这些凸起最好呈切削肋形式，它们均匀分布在锥形接触面范围内并且垂直于周向地从工具锥体的一轴向端直线延伸至工具锥体的一相反的轴向端。因为径向凸起尤其呈切削肋形式构成，故垂直于周向地出现了扭矩可靠地从工具锥体传递至摩擦片。随后，又可不太费力地从最终的摩擦片剪切力矩算出粘接的载荷承受能力或强度。

在工具单元的一个实施方式中，工具锥体的凸起的径向尺寸小于摩擦片的径向尺寸。这种结构性措施阻止了所施加的扭矩的一部分直接由工具锥体被传入支承环，这将会导致粘接强度高估。

工具单元最好包括与工具锥体抗转动连接的第一保持机构、可与同步环抗转动连接的第二保持机构、可对这些保持机构施以扭矩并使它们彼此相对转动的旋转驱动装置以及可测量这些保持机构之间扭矩的扭矩传感器。这种简单结构带来以下优点，即，可作为用于同步环质检的工具单元使用结构略做调整的、常见的标准检查装置。该工具单元最好还包括一压力机构，压力机构可以预定的轴向力将同步环施压到工具锥体上。

另外，可以设置用于加热同步环的加热机构。通过这种方式，可以在贴近实际工作温度下进行同步环的质检，而不必利用修正系数估计预期温度影响。而且，因为大多数情况下受到温度影响很大，故这样的估计对于粘接强度可靠确定而言是很不准确的。

在工具单元的另一个实施方式中，同步环的摩擦片具有多个槽，这些槽基本上平行于工具锥体的凸起延伸，其中，凸起数量不同于槽数量。尤其优选的是，在工具锥体内恰好比在摩擦片内的槽多一个凸起或少一个凸起地设置。这导致了质检结果尽量与同步环在周向上相对于工具锥体的定位无关。这有助于在同步环质检时的简单迅速的方法进程。

附图说明

从以下参照附图对优选实施方式的描述中得到了本发明的其它特征和优点，其中：

图1是本发明工具单元连同已装上的同步环的透视局部图；

图2是根据图1的工具单元连同已装上的且被轴向压紧的同步环的细节示意图；

图3是本发明工具单元连同已装上的同步环的纵剖视图III-III；

图4是根据图3的工具单元的横剖视图IV-IV；

图5是包含根据本发明的同步环质检方法的示例性过程的曲线图。

具体实施方式

图1至图4示出了用于就像例如用在机动车的同步器变速箱中的同步环12的质检的工具单元10。

工具单元10包括工具锥体14，其具有用于支承在同步环12的摩擦片18上的锥形接触面16。锥形接触面16此时具有多个径向凸起20，这些凸起能咬入同步环12的摩擦片18中。

在本发明范围内待检的同步环12具有环轴线A并且包括支承环22和摩擦片18，摩擦片被粘接到支承环22的锥面24上。

支承环22例如是冲切成型的板环，就像一般从现有技术中已知的那样。但或者也可以想到支承环22是烧结件。

摩擦片18尤其是烧结的摩擦片，但它也或者可以是有机的摩擦片或者其它合适的摩擦片。

在利用工具单元10的同步环12质检范围内应该确定在支承环22和摩擦片18之间的粘接强度是否对应于预定要求，从而利用同步环12保证同步器变速箱的完美运行。

同步环12在图1中只松动地插装在工具锥体14上，而在图1至图4中已利用轴向力F被沿轴向压紧到工具锥体14上，从而工具锥体14的径向凸起20已经压入同步环12的摩擦片18中。此时，径向凸起20的径向尺寸r₂₀小于摩擦片18的径向尺寸r₁₈，以阻止工具锥体14和支承环22之间的直接接触。

在本实施例中，工具锥体14的径向凸起20以切削肋形式构成，它们在同步环12被压紧到工具锥体14时径向切入摩擦片18。此外，这些凸起20均匀分布在锥形接触面16范围内并且垂直于周向40地从工具锥体14的一轴向端42起直线延伸至工具锥体14的一相反的轴向端44。

根据图3，工具单元10包括与工具锥体14抗转动连接的第一保持机构26、能与同步环12抗转动连接的第二保持机构28、对这些保持机构26、28施以扭矩M并可使它们彼此相对转动(见图4)的旋转驱动装置30以及能测量保持机构26、28之间的扭矩M的扭矩传感器32。

另外，工具单元10具有压力机构34，其能以轴向力F将同步环12施压到工具锥体14上。

另外，设有用于加热同步环12的加热机构36，其中，工具单元10也能至少局部通过加热机构36被加热。

如图4所示，同步环12的摩擦片18在本实施例中具有多个槽38，这些槽基本平行于工具锥体14的呈切削肋形式的径向凸起20延伸。只要在摩擦片18内形成这样的可选设的槽38，则在工具锥体14内的径向凸起20的数量最好不同于在摩擦片18内的槽38的数量。尤其优选的是，在工具锥体14内恰好比摩擦片18内的槽38多一个径向凸起20或者少一个径向凸起20地来设置。根据此措施，质检结果尽量与同步环12在周向40上相对于工具锥体14的位置无关。而如果凸起20的数量等同于槽38的数量或者凸起20的数量是槽38的数量的多倍(或反之)，则质检结果受到同步环12在周向40上相对于工具锥体14的位置的影响。即，根据相对位置，在施加轴向力F时，或是没有凸起20被压入槽38中，或是所有凸起20或者槽38被压入对应的槽38或凸起20。

以下将结合图1至图4来说明用于质检同步环12的方法的过程。

在方法步骤a)中，首先提供一同步环12，其具有环轴线A、支承环22和摩擦片18，其中，摩擦片18被粘接到支承环22的锥面24上。另外，在方法步骤b)中提供具有锥形接触面16的工具锥体14，其中，该锥形接触面16具有多个径向凸起20。

在下一个方法步骤c)中，利用轴向力F将同步环12沿轴向压紧到工具锥体14上，其中，该工具锥体14的径向凸起20压入该同步环12的摩擦片18中。轴向力F此时通过工具单元10的压力机构34来施加。

随后，在方法步骤d)中通过旋转驱动装置30施加一扭矩M，该扭矩相对于同步环12在周向40上对工具锥体14施力并且以剪切力矩形式作用于摩擦片18，在这里，扭矩M的数值被增大。

如上所述，工具锥体14的径向凸起20在本实施例中以切削肋形式构成，其在同步环12被压紧到工具锥体14上时径向切入摩擦片18(见图2以及图4的细节局部)。

在步骤d)内施加扭矩M之前，通过加热机构34将同步环12加热到预定的检查温度。为了在同步环12质检方法中保证尽量恒定的检查温度，在这里也至少在同步环12区域内将工具单元10加热到该检查温度。该检查温度此时高于大约20℃的室温并且低于摩擦片18的通常约为180℃至200℃的粘接温度。该检查温度最好匹配于在同步器变速箱内的同步环12的随后工作温度并且在100℃至150℃之间，尤其约为135℃。

图5举例示出了同步环12质检方法的具体过程。此时在横坐标上以秒为单位画出时间t，在左纵坐标内以牛顿米为单位画出所施加的扭矩M，在右纵坐标上以千牛为单位画出所施加的轴向力F。

根据图5的曲线图现在结合力矩曲线46显示出了所施加的扭矩M随时间t的变化过程并且结合力曲线48显示出了轴向力F随时间t的变化过程。

方法进程被分为六个时段52至62，其中，在前四个时段52至58中，利用轴向力F将该同步环12沿轴向压紧到工具锥体14上，在这里，工具锥体14的切削肋切入同步环12的摩擦片18。

此外，所施加的轴向力F在第四时段58增大至最大轴向力F_max并且随后在第五时段60减小至一预定的压紧力F_A，该压紧力也在方法步骤d)内施加扭矩M时得以保持(见第六时段62)。

另外，根据图5可清楚看到，轴向力F在步骤c)内被逐级增大地施加，其中，在本例子中设有两个力级F₁和F_max。

在本实施例中，使同步环12在第二时段54中在前后两个力级之间相对于工具锥体14转过预定的切入角度，这就是为何扭矩M在第二时段54内也增大。

根据图5，也使同步环12在达到最大轴向力F_max之后在第四时段58中相对于工具锥体14转过另一个预定的切入角度，随后通过回转被卸载，这可结合力矩曲线46来良好地理解。

在将同步环12压紧到工具锥体14上时，以预定的切入角度相对转动一次或多次用于特别有效地将径向凸起20压入或者说切入摩擦片18，而此时没有过度损伤该摩擦片18或者摩擦片18和支承环22之间的粘接。为了在步骤d)中施加扭矩M时阻止不希望有的打滑即不希望有的在工具锥体14和摩擦片18之间的相对转动，凸起20良好地形状配合咬入该摩擦片18是很有利的。

这些切入角度最大为大约3°，最好约为1°至2°。根据图5，在第二时段54中选择1°切入角度，在第四时段58中选择2°切入角度，以及选择随后回转约1.5°。

根据图5，最大轴向力F_max例如约为4kN并且是如此选择的，即，工具锥体14的径向凸起20在方法步骤d)中确实与摩擦片18接合，但在径向上与支承环22间隔(也见图2和4)。

在图5的第六时段62中，根据方法步骤d)施加一扭矩M，该扭矩相对于同步环12在周向上对工具锥体14施力并且以剪切力矩形式作用于摩擦片18，其中，该扭矩M的数值被增大。

根据如图5所示的方法变型，扭矩M的数值在步骤d)中被增大到同步环12失效，并且测量最大扭矩M_max用以评估同步环质量。同步环12失效时所测得的扭矩M_max表示粘接的最大载荷承受能力并且允许推断现有的粘接安全，其做法是将最大扭矩M_max与所要求的最小阻力矩相比较。

在一个替代的方法变型中，扭矩M只被增大到预定的额定值，该额定值可以推断出足够的粘接强度。该额定值例如对应于所要求的最小阻力矩加上预定安全数。这带来以下优点，即，抛开在摩擦片18内的径向凸起20的压入或切痕不提，质检基本无损伤地进行到结束。因而，被检的同步环12尤其还能被继续使用。

Claims (16)

1.一种同步环(12)的质检方法，包括以下步骤：

a)提供同步环(12)，所述同步环具有环轴线(A)、支承环(22)和摩擦片(18)，所述摩擦片粘接在所述支承环(22)的锥面(24)上；

b)提供具有锥形接触面(16)的工具锥体(14)，所述锥形接触面具有径向凸起(20)；

c)利用轴向力(F)将所述同步环(12)沿轴向压紧到所述工具锥体(14)上，其中，所述工具锥体(14)的径向凸起(20)压入所述同步环(12)的摩擦片(18)中；

d)施加扭矩(M)，所述扭矩相对于同步环(12)在周向(40)上对所述工具锥体(14)施力并且以剪切力矩形式作用于所述摩擦片(18)，其中，所述扭矩(M)的数值被增大。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扭矩(M)的数值在步骤d)中被增大到使同步环(12)失效，并且测量最大扭矩(M_max)用以评估同步环质量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工具锥体(14)的径向凸起(20)呈切削肋形式构成，在步骤c)中通过所述切削肋切入所述摩擦片(18)。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中如此选择所述轴向力(F)，即，使所述工具锥体(14)的径向凸起(20)在步骤d)中虽然与摩擦片(18)接合，但在径向上与所述支承环(22)间隔。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，所述轴向力(F)按照逐步增大的方式施加，其中设有至少两个力级。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在前后两个力级之间，在步骤c)中使所述同步环(12)相对于工具锥体(14)转过预定的切入角度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述切入角度最大为3°。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤c)中施加的轴向力(F)被一直增大到最大轴向力(F_max)并随后减小到预定压紧力(F_A)，所述预定压紧力在步骤d)内也得以保持。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同步环(12)在步骤d)前被加热到预定的检查温度。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述检查温度在100℃至150℃之间。

11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述切入角度为1°至2°。

12.一种执行根据权利要求1所述的方法的工具单元，其特征在于，所述工具单元包括工具锥体(14)，所述工具锥体具有用于支承在同步环(12)的摩擦片(18)上的锥形接触面(16)，其中，所述锥形接触面(16)具有能咬入所述同步环(12)的摩擦片(18)中的径向凸起(20)。

13.根据权利要求12所述的工具单元，其特征在于，所述工具锥体(14)的径向凸起(20)的径向尺寸(r₂₀)小于所述摩擦片(18)的径向尺寸(r₁₈)。

14.根据权利要求12所述的工具单元，其特征在于，所述工具单元包括与所述工具锥体(14)抗转动连接的第一保持机构(26)、能与所述同步环(12)抗转动连接的第二保持机构(28)、对所述第一保持机构和所述第二保持机构(26、28)施以扭矩(M)并且能使所述第一保持机构和所述第二保持机构彼此相对转动的旋转驱动装置(30)以及能测量在所述第一保持机构和所述第二保持机构(26、28)之间的扭矩(M)的扭矩传感器(32)。

15.根据权利要求12所述的工具单元，其特征在于，设有用于加热所述同步环(12)的加热机构(36)。

16.根据权利要求12所述的工具单元，其特征在于，所述同步环(12)的摩擦片(18)具有多个槽(38)，这些槽平行于所述工具锥体(14)的肋状径向凸起(20)延伸，其中，所述径向凸起(20)的数量不同于所述槽(38)的数量。