CN104246261B - 用于变速器的同步环组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其是用于变速器的同步环组件(1)，该同步环组件包括外同步环(2)和内同步环(3)，其中，所述外同步环(2)和所述内同步环(3)能够通过传动机构(8、10)相耦合。在所述耦合区域(15)内，至少一个传动面(17a、17b)在与主旋转轴线(5)相垂直的横截面中具有弯曲轮廓。

Description

用于变速器的同步环组件

技术领域

本发明涉及一种尤其是用于变速器的同步环组件，该同步环组件具有外同步环和内同步环。

背景技术

同步环组件用于均衡两个可旋转组件的转速。同步环组件经常且通常在汽车的手动变速器中使用，以便均衡例如一个待切换的从动轮和一个轴相互间的不同转速。

在专利文件DE 10 2005 035 941 B3中公开了一种同步环组件。该同步环组件构造用于手动变速器并且包括外同步环、中间环和内同步环。所述外同步环和所述内同步环分别具有传动机构，通过该传动机构内同步环和外同步环在旋转方向上或沿切线方向(圆周方向)形锁合地相互耦合。

发明内容

本发明的任务在于，提出一种同步环组件，该同步环组件具有改进的功能特性、尤其是改进的传动机构。此外，应该提出一种同步离合器和一种变速器。

本任务通过根据本发明的同步环组件、包括根据本发明的同步环组件的同步离合器和包括根据本发明的同步环组件的变速器解决。

根据本发明的用于变速器的同步环组件包括外同步环和内同步环，该外同步环和内同步环相对于一个共同的主旋转轴线共轴设置，其中，外同步环具有至少一个第一传动机构并且内同步环具有至少一个第二传动机构，其中，外同步环和内同步环能够通过所述至少一个第一传动机构和所述至少一个第二传动机构在至少一个耦合区域内在旋转方向上形 锁合地相互耦合，其中，传动机构在所述耦合区域内形成相互对应的传动面，并且所述相互对应的传动面中的至少一个传动面在垂直于主旋转轴线的横截面内具有弯曲轮廓。

按照本发明的同步环组件适用于和/或构造用于变速器、尤其是手动变速器或自动变速器。特别优选同步环组件构造用于车辆的、尤其是汽车的变速器。

所述同步环组件包括外同步环和内同步环，该外同步环和内同步环相互共轴地、尤其是相对于共同的主旋转轴线共轴地设置。在同步环组件的工作位置，外同步环和内同步环至少部分地在径向方向上重叠。

包括外同步环和内同步环的同步环组件通常具有至少一个中间环，该中间环在规定的安装位置、即在工作位置与主旋转轴线共轴地并且在径向方向上设置在外同步环和内同步环之间。所述中间环在工作位置至少部分地与外同步环和内同步环重叠。更准确地说，在工作位置、即在规定的安装位置，外同步环、内同步环和中间环之间相互对应的摩擦面重叠。这样的同步环组件可以用于2重同步传动或3重同步传动。

同步环组件的外同步环具有至少一个第一传动机构。内同步环具有至少一个第二传动机构。特别优选各同步环中的每一个具有多个这样的传动机构。在特定的构造形式中，各同步环中的每一个包括三个、四个、五个或多个传动机构，这些传动机构可以在绕着主旋转轴线的旋转方向上设置，即在相应的同步环的圆周方向上分布地、尤其是均匀分布地设置。

对于摩擦锁合式耦合，外同步环具有在径向上指向内部的、优选圆锥形延伸的摩擦面，并且内同步环具有在径向上指向外部的、优选圆圆锥形延伸的摩擦面，这些摩擦面通过一个或多个中间环摩擦锁合地相互耦合或者在工作位置相互耦合或可以相互耦合。

该中间环或这些中间环优选在径向内侧上和在径向外侧上分别具有一个摩擦面，该摩擦面可以与邻近摩擦面、尤其是外同步环、内同步环或其他中间环的邻近摩擦面摩擦锁合地相耦合。如果同步环组件仅具有一个中间环，那么尤其对于一个同步过程，中间环的外摩擦面与外同步 环的内摩擦面并且中间环的内摩擦面与内同步环的外摩擦面可以摩擦锁合地相接触。通过该中间环或这些中间环，与仅具有一个同步环的单重同步传动相比，有效作用的摩擦面变大，从而可以实现不同转速之间更快地适配。

外同步环和内同步环通过所述至少一个第一传动机构和所述至少一个第二传动机构在至少一个耦合区域在旋转方向上是可以形锁合地相互耦合的或者是在工作位置耦合的，尤其是不可相对转动地连接或可连接的。所述第一传动机构和第二传动机构尤其可以如此设计，使得邻近放置的各传动机构的在旋转方向上定向或取向的且彼此面对的端面可以相互止挡。按照这种方式，外同步环和内同步环可以不可相对转动地相互耦合。传动机构的各端面尤其构成侧壁或止挡面，这些侧壁或止挡面的主定向在相应的同步环的圆周方向上。在外同步环和内同步环的形锁合的耦合状态下，第一传动机构和第二传动机构相互嵌接，其中，可以通过相互止挡的传动面或止挡面阻止外同步环和内同步环的相对旋转。优选第一传动机构和第二传动机构在同步环组件的圆周方向上交替设置并且与齿轮相同地相互嵌接。

这些传动机构尤其在耦合区域内构成相互对应的、尤其是成对地相互面向的、基本上在圆周方向上定向的传动面或侧壁或止挡面。当外同步环和内同步环相对转动被锁定时，相邻的第一和第一传动机构的各传动面在形锁合的耦合状态下相互止挡，或者相应的各传动面相互贴靠。

优选在第一传动机构和第二传动机构之间的每个过渡上构造具有相应传动面的耦合区域。

相互对应的传动面中的至少一个在与主选择轴线相垂直的横截面中、即在平行于径向方向的平面上具有弯曲轮廓。这应该意味着，相应的传动面或侧壁或止挡面构造成弯曲的，尤其是关于径向方向构造成弯曲的。优选传动面的曲率使得接触的或相互止挡的传动面至少以至少一个线接触、优选以面接触相接触。

优选所述线接触与同步环组件的主旋转轴线基本上相平行地延伸。

尤其优选通过至少一个传动面的弯曲轮廓可以在耦合区域实现在各 传动机构的传动面之间的改进的接触。尤其可以实现将力引入相应的传动机构和/或法向应力在传动面区域内的有利分布。

通过传动面的弯曲构造形式，尤其在相互止挡的各传动机构的接触区域基本上可以实现弹性变形，从而可以改善在各传动面上或各传动面中的耐磨性能。

按照有利的方式，通过所述至少一个弯曲的传动面，在传统的、直线的尤其是基本上平行于径向方向延伸的传动面情况下在接触面或接触线或接触位置的区域内产生的塑性变形可以至少明显地降低。通过改进的接触条件，在使用过程中尤其可以避免裂纹形成和临界的应力集中，至少减少了绝大部分，尤其是这同时提高了使用寿命。

如已提及，现有的同步环组件的传动面始终具有直线轮廓，该直线轮廓尤其平行于主旋转轴线的径向矢量延伸。由于制造误差，彼此贴靠的各传动机构的理论上应该相互平行的侧壁可以具有不同的角度。在这种情况下，尤其是产生线接触或明显减少的面接触，其中由于不同于本发明的传动面的直线构造形式、尤其由于在接触面上的塑性变形导致提高的磨损，最终可能导致同步环组件的过早的失效。

与此相对，如上所述，可以通过所述至少一个传动面的弯曲轮廓实现各传动机构的侧壁之间的改进的面接触，尤其独立于或基本上独立于制造误差。尤其可能的是，通过改进的力导入，法向应力可以降低到低或更低水平。

另一可能的优点在于，通过弯曲轮廓可以实现定中心、尤其是内同步环的自动定中心。

在一个优选的实施形式中，传动面在横截面中的轮廓沿着轴向、即在深度延伸上可以是恒定的。在这种情况下可以实现：在不同轴向位置上的横截面中的传动面轮廓在轴向俯视图上或投影上始终是全等的。通过这种构造形式可以有利地实现：外同步环和内同步环在切换过程中或在同步过程的起始阶段时可以不相互卡住。

在另一构造形式中，每个传动面在横截面中的轮廓沿轴向方向分别是恒定的。与之相反也可能的是，传动面/各传动面的轮廓关于横截面和 关于轴向方向变化，尤其是构造为斜轴的、即相对于轴向矢量倾斜的。优选在轮廓变化时传动面发生连续地变化。

在一个特别优选的构造形式中，至少在耦合区域内，两个传动面在相对应的横截面中是同向弯曲的。这尤其应该意味着，相互面对的传动面具有在数值上基本上一致的曲率半径。“基本上一致”的表述此处尤其应该包括通过制造误差和类似物引起的偏差。

尤其是在同向弯曲时，相互朝向的并且构造用于相互止挡的传动面具有相同的或基本上相同的带有反向符号的曲率半径。在两个传动面、即外同步环的传动面和内同步环的相应对置的或相对应的传动面同向弯曲时，可以实现尤其有利的向传动机构中的力导入和/或实现尤其有利的磨损特性。

在另一构造形式中，各传动面在横截面中是单重弯曲的。尤其在这种情况下，传动面的轮廓不具有拐点。这样的构造形式相对来说可以简单实现并且允许沿着传动面的轮廓特别均匀地导入作用力。

在一个特别优选的构造形式中，所述至少一个第一传动机构的传动面在横截面中是凹入弯曲的并且所述至少一个第二传动机构在横截面中是凸出弯曲的。通过这种构造形式可以实现，不会有干扰的、尤其损害使用寿命的缺口应力被导入外同步环中。

根据一个构造形式规定，各传动面具有恒定的曲率半径。各传动面的曲率半径的值优选处于1mm和30mm之间，优选在1mm和20mm之间，优选在1mm和10mm之间，特别优选为2mm、4mm、6mm或8mm或任意的中间值。

在本发明的一个设计形式中，传动面的轮廓在横截面中构造为自由曲线。该传动面/各传动面尤其可以构造为自由曲面。然而特别优选的是，该传动面/各传动面在横截面中构造为部分圆形状的的或按照圆弧的形式。这样的形状允许有利的力导入并且此外在制造技术上是相对简单地可制造的。

在另一构造形式中规定，所述至少一个传动面在横截面中具有渐开线轮廓。优选渐开线通过圆柱体定义。然而，其他几何体也适用于定义 所述渐开线。通过传动机构的、尤其是基于圆柱体的渐开线啮合，尤其可以实现传动机构的较低磨损。

在一个优选的构造形式中，所述至少一个第一传动机构构造为在径向方向上从外同步环径向向内伸出或突出或凸出或突起的第一传动舌。该第一传动舌尤其是与外同步环构造为一体。特别优选外同步环是由黄铜或钢制成的成型的或切削的或烧结的构件。

在此特别优选的是，在旋转方向上、即在圆周方向上测出的第一传动舌的第一宽度在轴向俯视图中或在径向向外的方向上增大和/或发散。尤其通过在径向向外的方向上增大的宽度可以实现一种各同步环相对于彼此并且尤其是相对于主旋转轴线的定中心。

在另一构造形式中规定，所述至少一个第二传动机构通过在轴向方向上延伸的内传动舌、尤其构造或形成为空心圆柱体部分的内传动舌构造。这样的第二传动舌尤其可以构造为从内同步环的基体平行于主旋转轴线方向伸出的舌。在这种构造形式中多个这样的第二传动机构尤其可以作为在内同步环基体上的冠状齿实现。特别优选内同步环是由黄铜或钢成型或切削或烧结的。

在一个扩展方案中，第二传动舌的在旋转方向上测出的第二宽度构造为在径向向外的方向上减小和/或收敛。由此，尤其第一传动机构和第二传动机构可以在耦合区域内设计或构造为互补的、尤其是同向弯曲地互补的。

在总体上观察处于形锁合耦合状态中的外同步环和内同步环的第一和第二传动机构时，根据另一构造形式优选在旋转方向上在至少一个共同的径向轨迹中第二传动舌比第一传动舌宽。这应该意味着，第二传动舌在旋转方向上与第一传动舌相比在更大的圆弧段上延伸，或者说第二传动舌在旋转方向上具有比外同步环的第一传动舌更大的平均宽度。然而也可以设想相反的情况，其中第一传动舌在圆周方向上比第二传动舌更宽。同样也可能的是，第一和第二传动舌具有相同的或大约相同或基本相同的宽度。

由于第二传动舌优选构造为冠状齿，该第二传动舌在制造技术上可 以相对更简单地以更大宽度制造，因为将内传动舌分离的凹口可以通过成型技术或切削被加工到内同步环中。

在同步环组件的另一构造形式中特别优选的是，在外同步环和内同步环之间设置至少一个中间环，该中间环在内同步环和外同步环之间摩擦锁合时构成中间元件。中间环与外同步环和内同步环相对于共同的主旋转轴线共轴设置。取决于实施形式，可以设置或存在一个、两个或者多个中间环。

按照本发明，设置同步离合器，该同步离合器包括至少一个如上所述的同步环组件，包括所有的在前面和在后面描述的构造形式和/或方案。优点和有利的作用参阅上述的和下面的实施形式。

按照本发明，设置具有至少一个前面描述的同步离合器的变速器。直接由同步离合器的优点和有利的作用得到优点和有利的作用。

附图说明

本发明的另外特征、优点和作用由下面对本发明的优选实施例的描述得出。其中：

图1示出了作为本发明的实施例的同步环组件的分解图；

图2示出了同步环组件在轴向上的俯视图；

图3示出了与图1的同步组件的主旋转轴线相垂直的横截面的示意图。

具体实施方式

图1以一个示意性分解图示出了用于变速器、尤其是用于自动变速器的同步环组件1。同步环组件1包括外同步环2、内同步环3以及中间环4。在装配时，外同步环2、内同步环3和中间环4嵌套，使得中间环4设置在外同步环2和内同步环3之间。这三个环2、3、4与主旋转轴线5共轴设置。

外同步环2构造成锻制件并且在其在分解图中面向内同步环3的一侧上具有一个环形列的棘轮齿6，这些棘轮齿例如构造用于嵌入未示出 的换挡接合套中。外同步环2具有圆锥形轮廓的径向内侧面，该内侧面构成第一摩擦面7。此外，外同步环2具有三个在径向上向内指向的第一传动舌或外传动舌8。

与此相反，外同步环3具有向外指向的圆锥形外表面，该圆锥形外表面构造成第二摩擦面9。此外，内同步环3还包括三个第二传动舌或内传动舌10。

中间环4包括在其径向内侧面上的内摩擦面11和在其径向外侧面上的外摩擦面12。中间环4具有在轴向上伸出的、尤其是从同步环组件伸出的传动齿13，确切地具有三个传动齿13。这些传动齿13用于使中间环4与(未示出的)齿轮形锁合地且不可相对转动地耦合。

就这些传动齿13而言，构造用于挡靠在齿轮的相应的止挡面上的指向圆周方向的止挡面、尤其是端面或侧面可以类似于第一和第二传动机构具有弯曲轮廓。在此可以实现相同的或类似的优点和作用。

在运转时，同步环组件1在轴向方向上被推在一起，使得第二摩擦面9与中间环11的内摩擦面摩擦接触并且中间环12的外摩擦面与第一摩擦面7摩擦接触，使得摩擦力被传递并且所述三个环2、3、4具有共同的绕着主旋转轴线5的角速度。摩擦面7、9、11、12例如可以构造为涂层或者机械粗糙部或者粘接或焊接在环上面的衬片等等。摩擦面在旋转方向上是连续的11、12或构造在偏移的各区域7、9内。

在运转时或使用时、尤其在同步过程中，内传动舌10与外传动舌8齿接合，从而确保外同步环2和内同步环3通过齿接合在绕着主旋转轴线5的旋转方向是形锁合地固定的，即不可相对转动地相互耦合的。

内传动舌10构造为空心圆柱体部分或锥体部分，该空心圆柱体部分或锥体部分沿轴向延伸地设置和定向成内同步环3的延长部。内传动舌10在内同步环的圆锥形基体上构成一种冠状齿。凹口14处于各内传动舌10之间，该凹口构成互补的以用于接纳外传动舌8。

外传动舌8构造为在径向上向内指向的或伸出的、在相对于主旋转轴线5的径向平面上设置的接片或凸缘或舌。在运转时，外传动舌8位于各凹口14中。内传动舌10和外传动舌8在尺寸上如此设计，使得它 们可以很小公差地或基本上无公差地或基本上无间隙地相互接合。通过传动舌8、10的相互接合，内同步环3和外同步环2在绕着主旋转轴线5的旋转方向上形锁合地、尤其不可相对转动地耦合。

尤其如在示出了同步环组件1的轴向俯视图的图2中得出，在外传动舌8和内传动舌10之间构成耦合区域15，在该耦合区域中内同步环3和外同步环2在旋转方向上相碰，并且该耦合区域中切向力被传递。

在仅在图3中标记的耦合区域15中，邻近的传动舌8、10的侧壁17a和17b在最佳的接触或接触面时分别在一个共同的传动面16(图3)上贴靠。通过该传动面16或通过侧壁17a和17b，在旋转方向上作用的力F(图3)在外同步环和内同步环之间在切向方向上传递。

图3示出了垂直于主旋转轴线5的同步环组件1的示意性横截面在传动面16或侧壁17a和17b处的细节图。侧壁17a和17b在横截面中具有弯曲轮廓。所述弯曲轮廓通过外传动舌8的凹侧壁17a和内传动舌10的凸侧壁17b构成。从而外传动舌8和内传动舌10的侧壁17a和17b在传动面16的区域内构造为同向的、尤其是同向弯曲的。侧壁17a和17b尤其构造为或成形为互补的。通过互补的形状，侧壁在接触时可以形成面接触。在侧壁17a和17b的曲率的精度足够或合适时、尤其是在局部相同时，可以实现：所述面接触在传动舌8、10的基本上整个径向宽度和/或轴向宽度上延伸，然而至少在传动舌8、10的耦合区域15内延伸。

为了实现这种构造形式，外传动舌8设计成从主旋转轴线5出发径向向外发散的或者在旋转方向上变宽。与此相反，内传动舌在旋转方向上变窄或收敛的。

参考径向矢量R，外传动舌8在耦合区域15内构造成一种楔体以形成共同传动面16，该楔体在面向内传动舌10的一侧构造为弯曲的。传动面16或凸缘17a的弯曲轮廓可以构造为自由曲线。在这种情况下，所述弯曲轮廓构造为部分圆的形状。

传动面16或凸缘17a和外同步环2的基体18之间的过渡构造为连续的或在尽头直至所述曲率轮廓，使得在内同步环和外同步环之间的耦合区域或止挡区域中仅少量的切口效应被导入到外同步环2中。所述过 渡也可以通过部分圆形状的第二部分实现，该部分相切地连接在部分圆形状的第一部分上。

附图标记列表：

1 同步环组件

2 外同步环

3 内同步环

4 中间环

5 主旋转轴线

6 棘轮齿

7 第一摩擦面

8 外传动舌

9 第二摩擦面

10 内传动舌

11 内摩擦面

12 外摩擦面

13 传动齿

14 凹口

15 耦合区域

16 传动面

17a、17b 侧壁

18 基体

F 力

R 径向矢量

Claims (19)

1.一种用于变速器的同步环组件(1)，包括外同步环(2)和内同步环(3)，该外同步环和内同步环相对于一个共同的主旋转轴线(5)共轴设置，其中，外同步环(2)具有至少一个第一传动机构(8)并且内同步环(3)具有至少一个第二传动机构(10)，其中，外同步环(2)和内同步环(3)能够通过所述至少一个第一传动机构(8)和所述至少一个第二传动机构(10)在至少一个耦合区域(15)内在旋转方向上形锁合地相互耦合，其中，传动机构(8、10)在所述耦合区域(15)内形成相互对应的传动面(17a、17b)，并且所述相互对应的传动面(17a、17b)中的至少一个传动面在垂直于主旋转轴线(5)的横截面内具有弯曲轮廓。

2.按照权利要求1所述的同步环组件(1)，其中，每个传动面(17a、17b)在横截面中的轮廓沿轴向方向分别是恒定的。

3.按照权利要求1所述的同步环组件(1)，其中，两个传动面(17a、17b)至少在耦合区域(15)内在横截面中是同向弯曲的。

4.按照权利要求1所述的同步环组件(1)，其中，各所述传动面在横截面中是单重弯曲的。

5.按照权利要求1所述的同步环组件(1)，其中，所述至少一个第一传动机构(8)的传动面(17a)在横截面中是凹入弯曲的并且所述至少一个第二传动机构(10)的传动面(17b)在横截面中是凸出弯曲的。

6.按照权利要求1所述的同步环组件(1)，其中，各所述传动面(17a、17b)具有恒定的曲率半径。

7.按照权利要求1所述的同步环组件(1)，其中，所述至少一个传动面(17a、17b)的曲率半径的值在1mm和30mm之间的范围内。

8.按照权利要求7所述的同步环组件(1)，其中，所述至少一个传动面(17a、17b)的曲率半径的值在1mm和20mm之间的范围内。

9.按照权利要求8所述的同步环组件(1)，其中，所述至少一个传动面(17a、17b)的曲率半径的值在1mm和10mm之间的范围内。

10.按照权利要求1所述的同步环组件(1)，其中，所述至少一个 传动面(17a、17b)在横截面中具有渐开线轮廓。

11.按照上述权利要求1至10之一所述的同步环组件(1)，其中，所述至少一个第一传动机构(8)构造为在径向方向上从外同步环(2)径向向内伸出的第一传动舌。

12.按照权利要求11所述的同步环组件(1)，其中，第一传动舌的在旋转方向上测出的第一宽度在径向向外的方向上增大和/或发散。

13.按照权利要求11所述的同步环组件(1)，其中，所述至少一个第二传动机构(10)通过在轴向上延伸的第二传动舌构成。

14.按照权利要求13所述的同步环组件(1)，其中，第二传动舌作为空心圆柱体部分形成。

15.按照权利要求13所述的同步环组件(1)，其中，第二传动舌的在旋转方向上测出的第二宽度在径向向外的方向上减小和/或收敛。

16.按照权利要求13所述的同步环组件(1)，其中，在旋转方向上在至少一个共同的径向轨迹中第二传动舌比第一传动舌宽。

17.按照权利要求1所述的同步环组件(1)，包括至少一个中间环(4)，该中间环与所述共同的主旋转轴线(5)共轴地设置在外同步环(2)和内同步环(3)之间。

18.一种同步离合器，其包括至少一个按照权利要求1至17之一所述的同步环组件。

19.一种变速器，其包括至少一个按照权利要求18所述的同步离合器。