CN105556151B - 同步器及用于切换档位的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于变速器的同步器(10)，具有：配设于变速器轴的同步器主体(12)；以及配设于第一或第二变速齿轮(28、30)的第一和第二同步环(32、34、36、38)。此外，同步器(10)具有滑动套筒(26)和至少一个压力件(18)，该至少一个压力件可调整地被布置在同步器主体(12)上且可将轴向压力施加到相应的同步环(32、34、36、38)上。此外，同步器(10)具有弹性调整件(20)，其在滑动套筒(26)与压力件(18)之间起作用，其中，在滑动套筒(26)上设置有用于中性位置的卡锁凹槽(50)以及释放轮廓(54)。释放轮廓(54)可与调整件(20)共同作用，使得当滑动套筒(26)滑动从而与变速齿轮(28、30)中的一个啮合时，压力件(18)被加载离开相应的同步环(32、34、36、38)。释放轮廓(54)具有轴向长度，其不长于滑动套筒(26)在中性位置与下述位置之间的空行程的两倍，即，在所述位置上，相应的同步环(32、34、36、38)挤压抵靠配设于该同步环的摩擦面。

Description

同步器及用于切换档位的方法
技术领域
本发明涉及一种用于变速器的同步器以及用于在同步器中切换档位的方法。
背景技术
现有技术中已知同步器，该同步器具有配设于变速器轴的同步器主体。典型地，在同步器主体上可调整地布置有压力件，该压力件在换挡过程中被滑动套筒这样地调整，即，激活同步环。同步环再次与变速齿轮共同作用，由此可以使同步器主体的转速和相应的变速齿轮的转速同步。在完成转速同步之后，进一步调整滑动套筒，使得扭矩可从被布置在驱动轴上的同步器主体传递到相应的变速齿轮上。
强调指出，在滑动套筒啮合到变速齿轮上时，同步环继续通过压力件这样地被轴向加载，即，产生摩擦扭矩，其在啮合时必须被克服。在此，通过压力件进一步轴向加载同步环的原因主要是在压力件与压力件被布置在其上的同步器主体之间的摩擦。由于在压力件与同步器主体之间的摩擦，防止轴向复位压力件。在此缺点在于，插入档位时需要增大的力消耗，从而通过压力件克服由同步环产生的摩擦力。特别地，在现有车辆中出现该问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种同步器，该同步器使得可以平稳地插入档位。
根据本发明，该目的通过用于变速器的同步器实现，该同步器具有：配设于变速器轴的同步器主体；配设于第一或第二变速齿轮的第一和第二同步环，第一和第二同步环在换挡过程中可使同步器主体的转速和相应的变速齿轮的转速同步；滑动套筒，该滑动套筒抗扭地被布置在同步器主体上且可从中性位置在相反的方向上滑动进入第一和第二换挡位置中，从而将第一或第二变速齿轮抗扭地与同步器主体耦接；以及至少一个压力件，该压力件可调整地被布置在同步器主体上且在换挡过程中可将轴向压力施加到相应的同步环上，其中，设置有弹性调整件，该弹性调整件在滑动套筒与压力件之间起作用，其中，在滑动套筒上设置有用于中性位置的卡锁凹槽以及释放轮廓，其中，释放轮廓可与调整件共同作用，使得当滑动套筒滑动从而变速齿轮中的一个啮合时，压力件被加载离开相应的同步环，且其中，释放轮廓具有轴向长度，该轴向长度不长于滑动套筒在中性位置与下述位置之间的空行程的两倍，即，在所述位置上，相应的同步环挤压抵靠配设于该同步环的摩擦面。
本发明的基本思路在于，将压力件的压紧过程分成两个部分：在第一部分中压力件被挤压抵靠同步环，使得产生所要求的摩擦扭矩用于预同步，且在第二部分中压力件被主动释放使得同步环不被进一步被施压。由此，在由同步环以及相应的变速齿轮构成的摩擦组件的情况下不出现摩擦。此外，通过根据本发明的同步器可实现提高的同步能力，因为可使用更小的圆锥角。释放轮廓的长度这样地被设计，即，在摩擦组件释放时对置的摩擦组件未被加载使得在此不出现不期望的摩擦。
特别地，调整件具有弹簧，该弹簧被布置在压力件上。通过弹簧这样地提供调整件的弹性，即，调整件可沿着释放轮廓以及滑动套筒的卡锁凹槽滑动。
在此，本发明的一方面提出，调整件包括球体，该球体在中性位置上被弹簧压入滑动套筒的卡锁凹槽中。通过将调整件构建成由弹簧加压的球体确保滑动套筒由于其卡锁凹槽被保持在中性位置上。由此，需要克服弹簧力的力从而触发换挡过程。
本发明的另一方面提出，突出部在配设于卡锁凹槽的一侧上连接到释放轮廓，且保持部在对置的一侧上连接到释放轮廓。在此，突出部限定下述点，即，从该点起在换挡时调整件从卡锁凹槽过渡到释放轮廓中，由此限定下述点，在该点处压力件被复位，且摩擦组件开始释放。保持部连接到释放轮廓上，其中，保持部这样地被设计，即，维持对摩擦组件的释放，且此外另一摩擦组件未被加载。
特别地，突出部的中心至卡锁凹槽的中心的轴向距离小于滑动套筒的轴向换挡行程，该换挡行程被经历从而将扭矩从同步器主体传递到变速齿轮中的一个上。特别地，该距离小于滑动套筒的轴向换挡行程减去下述路程，即，压力件从中性位置直至贴靠相应的同步环经历该路程。由此可实现待释放的摩擦组件在开始啮合时已经被释放，使得可以平稳地啮合。
本发明的另一方面提出，释放轮廓与同步器的轴向方向成角度α，该角度在10°与40°之间，特别为25°。通过角度α设置轴向力，该轴向力从释放轮廓通过调整件作用到压力件上，由此可轴向移动压力件，且摩擦组件相应地被释放。若该角度值过小，则轴向力将不足以相应地轴向调整压力件。
根据本发明的一方面，第一和第二同步环分别被构建成圆锥形的。通过圆锥形的构建可实现升高的摩擦值。通常通过这样的同步环可提供单圆锥-或双圆锥-同步器。
特别地，对于每个变速齿轮设置一个圆锥形的间隔环以及两个圆锥形的同步环，间隔环布置在同步环之间，使得形成三圆锥-同步器。三圆锥-同步器是如下有利的，因为可达到特别高的摩擦值，由此可实现对转速相应快的同步。摩擦组件因此通过间隔环、两个同步环以及配设于该同步环的变速齿轮形成。
本发明的另一方面提出，滑动套筒配设于同步器主体的一侧相对于其竖直中间轴线被构建成镜面对称的。这表示对每个变速齿轮分别设置一个释放轮廓，由此在滑动套筒啮合时压力件可主动滑动进入两个档位或变速齿轮中，从而对相应的摩擦组件卸载或释放。
此外，本发明涉及一种用于在同步器中切换档位的方法，该同步器具有：配设于变速器轴的同步器主体；配设于第一及第二变速齿轮的第一和第二同步环，第一和第二同步环在换挡过程中可使同步器主体的转速和相应的变速齿轮的转速同步；滑动套筒，该滑动套筒抗扭地被布置在同步器主体上且可从中性位置在相反的方向上滑动进入第一和第二换挡位置中，从而将第一或第二变速齿轮抗扭地与同步器主体耦接；以及至少一个压力件，该至少一个压力件可调整地被布置在同步器主体上且在换挡过程中可将轴向压力施加到相应的同步环上，其中，设置有弹性调整件，该弹性调整件在滑动套筒与压力件之间起作用，该方法具有下述步骤：
a)将滑动套筒从中性位置轴向调整至换挡位置，
b)将与同步器主体一起旋转的压力件挤压到配设于变速齿轮的同步环上从而预同步，
c)对同步器主体的和相应的同步环的转速与变速齿轮的转速进行同步，
d)在完成同步之后将滑动套筒进一步轴向调整至所述换挡位置，
e)在进一步轴向调整期间，通过滑动套筒的释放轮廓，将轴向从相应的变速齿轮背离指向的作用力施加到压力件上，特别施加到调整件上，使得压力件不再贴靠或挤压在相应的同步环上，以及
f)达到换挡位置，其中，调整件不再贴靠在释放轮廓上。
通过根据本发明的方法实现在同步器中已经说明的优点，然后，在滑动套筒啮合时且在完成同步之后摩擦组件被释放，使得啮合相应平稳地进行。
特别地，所施加的轴向作用力大于压力件与同步器主体之间的摩擦力。由于该力关系，由释放轮廓施加到调整件上的以及由此施加到压力件上的轴向压力可克服压力件与同步器主体之间的静摩擦，使得摩擦组件被主动释放(gelüftet)。
附图说明
在下文的描述和参考附图中给出本发明的其他优点和特性。附图中：
图1以部分横截面示出根据本发明的同步器，具有两个配设于该同步器的变速齿轮，其中，同步器位于中性位置上，
图2示出图1的细节图，
图3示出在预同步位置上的图1中的同步器，
图4示出在闭锁位置上的前图中的同步器，
图5示出闭锁位置结束时的前图的同步器，
图6示出啮合开始时的前图的同步器，
图7示出啮合之后的时间点上的前图的同步器，以及
图8示出完成换挡之后的前图的同步器。
具体实施方式
图1示出同步器10，其具有同步器主体12，其通过齿部14被抗扭地布置在在此未示出的驱动轴上。驱动轴围绕下述轴线旋转，即，该轴线在图1中水平地位于齿部14内。
同步器主体12具有轮毂部分16，在其中可调整地布置有压力件18。压力件18配设有调整件20，其在所示的实施方式中通过球体22和弹簧24被构建。在此，弹簧24支撑在压力件18上且在滑动套筒26的方向上，即，径向向外地对球体22加压。
滑动套筒26抗扭地与同步器主体12连接，且可在相反的方向上轴向滑动，从而耦接同步器主体12与第一变速齿轮28或第二变速齿轮30，由此扭矩可从驱动轴传递到相应的变速齿轮28、30上。两个变速齿轮28、30被布置在驱动轴上，然而在下述情况时可在其上自由旋转，即，当其不通过滑动套筒26与同步器主体12且从其通过齿部14与驱动轴抗扭地连接时。
为了预同步变速齿轮28、30的和同步器主体12的转速，同步器10在所示的实施方式中针对每个变速齿轮28或30具有被构建成定位挡圈(Sperrring)32或36的同步环、同步环34或38以及间隔环40、42。定位挡圈32、36抗扭地与同步器主体12连接。同步环34、38中的每个抗扭地与相应的定位挡圈32或36连接。间隔环40、42中的每个抗扭地与配设于该间隔环的变速齿轮28或30连接。由此，两个间隔环40、42以相应的变速齿轮28或30的转速而旋转，而定位挡圈32、36和同步环34、38以同步器主体12的转速而旋转。
定位挡圈32、36、同步环34、38以及间隔环40、42都被构建成圆锥形的。变速齿轮与同步环之间的、同步环与间隔环之间的以及间隔环与定位挡圈之间的接触面分别被构建成三圆锥-同步器的摩擦面，具有磨擦衬片且在摩擦组件44或46内，通过其可产生扭矩，该扭矩对于同步变速齿轮28及30和同步器主体12是必须的。
滑动套筒26具有配设于压力件18的一侧48，其与调整件20共同作用。在此，滑动套筒26在该侧48上具有卡锁凹槽50，在其中调整件20的球体22在同步器10的中性位置上由弹簧24加压。邻接卡锁凹槽50地构建突出部52，在其上连接释放轮廓54以及保持部56(参见图2)。
在此，释放轮廓54相对于同步器10的轴向方向A以角度α被倾斜地构建，其中，其整体直线延伸。此外，释放轮廓54在下述轴向长度上最大地延伸，即，该长度对应于滑动套筒26直至压力件18贴靠定位挡圈32所经历的双倍距离。该距离也被称为滑动套筒26的空行程或预同步行程。
保持部56在所示实施方式中平行于同步器10的轴向方向A被构建，且在轴向方向上延伸直至配设于另一定位挡圈36的滑动套筒26的端部。
下文中给出同步器10的特别是释放轮廓54的以及滑动套筒26的配设于压力件18的整体一侧48的工作方式，在其中描述从同步器10的在图1中所示的中性位置至同步器10的在图8中所示的最终换挡位置的换挡过程。
在图3中示出图1中的同步器10，其中，滑动套筒26相对于图1的状态被轴向滑动至第一变速齿轮28，且通过卡锁凹槽50带动调整件20的球体22，使得压力件18在同步器主体12内轴向被滑动至第一变速齿轮28。
通过轴向滑动压力件18，压力件18这样地贴靠在第一定位挡圈32上，即，第一摩擦组件44被加载。在此，压力件18用于定位定位挡圈32和滑动套筒26。此外，由此开始变速齿轮28的转速与同步器主体12的转速同步的过程。
在图4中示出之后时间点的同步器10，其中，同步器10在闭锁位置上。由于在同步器主体12与变速齿轮28之间作用的扭矩，定位挡圈32相对于同步器主体12旋转，使得外置的棘爪58对置于滑动套筒26的内齿部(更确切的说，内齿部的尖端60)，使得滑动套筒26不能被进一步轴向调整。
当滑动套筒26在闭锁位置上时，球体22还被布置在滑动套筒26的卡锁凹槽50的区域中，使得调整件20的在图中所示的中心比突出部52的中心轴向更靠近在第一变速齿轮28上。
在图5中示出下述状态中的同步器10，即，在其中，滑动套筒26超过闭锁位置在朝向变速齿轮28的轴向方向上被调整。对此，滑动套筒26通过棘爪58和尖端60的共同作用将定位挡圈32旋转出其闭锁位置，使得定位挡圈32的棘爪58不再位于滑动套筒26的尖端60之前。这在下述情况下是可行的，即，只要变速齿轮28和同步器主体12转速足够同步使得作用到定位挡圈32上的同步扭矩崩塌。
在图5的状态下，滑动套筒26还未与第一变速齿轮28耦接，因为还可看到在滑动套筒26与第一变速齿轮28之间的间隙。该状态也被称为自由飞翔阶段，因为滑动套筒26在该时间点既不与第一定位挡圈32也不与第一变速齿轮28啮合。
此外，在该状态下，滑动套筒26的突出部52比在该图中所示的调整件20的中心更进一步轴向远离第一变速齿轮28。
压力件18也继续贴靠在第一定位挡圈32上，由此，压力件18轴向加压第一定位挡圈32，且第一摩擦组件44被加载。
图6示出滑动套筒26开始啮合到第一变速齿轮28中时的同步器10。啮合的该状态通过下述方式被限定，即，滑动套筒26的齿部类型的尖端60才接触第一变速齿轮28的齿部类型的尖端62。第一变速齿轮28的尖端62从该方向类似于第一定位挡圈32的棘爪58被构建。
在该状态下，在开始啮合时，调整件20的球体22正切地贴靠在滑动套筒26的突出部52上，使得球体22处于不稳定的平衡，即，处于死点。这表示，球体22在啮合点时正好在卡锁凹槽50与释放轮廓54之间中间地贴靠在突出部52上。
在此，压力件18继续轴向地贴靠在第一定位挡圈32上，且相应地对第一摩擦组件44加压。
图7示出在之后时间点的同步器10，其中，滑动套筒26相对于图6中的位置被轻微移动，致使球体22打破不稳定的平衡。
在此，球体22通过突出部52被滑动，且被弹簧24沿着释放轮廓54加压。在此，释放轮廓54由于以角度α的倾斜方向将轴向力产生到球体22和调整件20上，其再次轴向加压压力件18。最终，压力件18被加载离开第一变速齿轮28，由此第一摩擦组件44被卸载或释放。
由于第一摩擦组件44的卸载，滑动套筒26可平稳地被啮合，从而耦接第一变速齿轮28，因为在同步器主体12与变速齿轮28之间无摩擦扭矩需要被克服。
在此典型地，释放轮廓54的角度α在10°与40°之间，特别为25°，使得被释放轮廓54施加的轴向力足够大，从而克服在压力件18与同步器主体12的轮毂部分16之间的摩擦力，使得压力件18可主要轴向被调整。
在图8中示出完整的换挡，其中，滑动套筒26进入第一变速齿轮28与同步器主体12耦接，使得扭矩可通过驱动轴通过同步器主体12传递到第一变速齿轮28上。
在该状态下，在滑动套筒26上的球体22在保持部56的区域中贴靠在配设于压力件18的一侧48上。由此实现下述情况，即，被施加到调整件20上的轴向压力没有足够大，使得压力件18被进一步被加载离开第一变速齿轮28。若是该情况，则压力件18可轴将加压对置于第一定位挡圈32的定位挡圈36，由此第二摩擦组件46被加载。因此，释放轮廓54的轴向长度最大也如滑动套筒26的双倍空行程，如前所述的。
保持部56的进程可平行于同步器10的轴向方向A，如在此所示的，或被构建成具有小的正角或负角。然而，保持部56应被构建成使得在此作用到球体22上的轴向力是小的。该力应是小的，使得压力件18不接触对置的定位挡圈36且第二摩擦组件46不被加载。
同步器10的所示实施方式仅具有在滑动套筒26上的释放轮廓54。然而也可设置滑动套筒26，其在卡锁凹槽50的两侧上分别具有突出部和连同保持部的释放轮廓，由此在切换两个档位时可释放两个摩擦组件44、46。这样的滑动套筒26的特征在于其在所述侧48上的镜面对称。

Claims (11)

1.一种用于变速器的同步器(10)，具有：配设于变速器轴的同步器主体(12)；配设于第一或第二变速齿轮(28、30)的第一和第二同步环(32、34、36、38)，第一和第二同步环在换挡过程中可使同步器主体(12)的转速和相应的变速齿轮(28、30)的转速同步；滑动套筒(26)，所述滑动套筒抗扭地被布置在同步器主体(12)上且可从中性位置在相反的方向上滑动进入第一和第二换挡位置中，从而将第一或第二变速齿轮(28、30)抗扭地与同步器主体(12)耦接；以及至少一个压力件(18)，所述至少一个压力件可调整地被布置在同步器主体(12)上且在换挡过程中可将轴向压力施加到相应的同步环(32、34、36、38)上，其中，设置有弹性调整件(20)，所述弹性调整件在滑动套筒(26)与压力件(18)之间起作用，其特征在于，在滑动套筒(26)上设置有用于中性位置的卡锁凹槽(50)以及释放轮廓(54)，其中，释放轮廓(54)可与调整件(20)共同作用，使得当滑动套筒(26)滑动从而与变速齿轮(28、30)中的一个啮合时，压力件(18)被加载离开相应的同步环(32、34、36、38)，且其中，释放轮廓(54)具有轴向长度，所述轴向长度不长于滑动套筒(26)在中性位置与下述位置之间的空行程的两倍，即，在所述位置上，相应的同步环(32、34、36、38)挤压抵靠配设于该同步环的摩擦面。
2.根据权利要求1所述的同步器(10)，其特征在于，调整件(20)通过弹簧(24)被布置在压力件(18)上。
3.根据权利要求2所述的同步器(10)，其特征在于，调整件(20)包括球体(22)，所述球体在中性位置上被弹簧(24)压入滑动套筒(26)的卡锁凹槽(50)中。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的同步器(10)，其特征在于，突出部(52)在配设于卡锁凹槽(50)的一侧上连接到释放轮廓(54)，且保持部(56)在对置的一侧上连接到释放轮廓(54)。
5.根据权利要求4所述的同步器(10)，其特征在于，突出部(52)的中心至卡锁凹槽(50)的中心的轴向距离小于滑动套筒(26)的轴向换挡行程，该换挡行程被经历从而将扭矩从同步器主体(12)传递到变速齿轮(28、30)中的一个上，特别小于滑动套筒(26)的轴向换挡行程减去下述路程，即，压力件(18)从中性位置直至贴靠相应的同步环(32、36)经历该路程。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的同步器(10)，其特征在于，释放轮廓(54)与同步器(10)的轴向方向(A)成角度α，所述角度在10°与40°之间。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的同步器(10)，其特征在于，第一和第二同步环(32、34、36、38)分别被构建成圆锥形的，对于每个变速齿轮(28、30)设置一个圆锥形的间隔环(40、42)以及两个圆锥形的同步环(32、34、36、38)，间隔环(40、42)布置在同步环之间，使得形成三圆锥-同步器。
8.根据权利要求1-3中任一项所述的同步器(10)，其特征在于，滑动套筒(26)的配设于同步器主体(12)的一侧相对于其竖直中间轴线被构建成镜面对称的。
9.根据权利要求6所述的同步器(10)，其特征在于，所述角度α为25°。
10.一种用于在同步器(10)中切换档位的方法，该同步器具有：配设于变速器轴的同步器主体(12)；配设于第一或第二变速齿轮(28、30)的第一和第二同步环(32、34、36、38)，第一和第二同步环在换挡过程中可使同步器主体(12)的转速和相应的变速齿轮(28、30)的转速同步；滑动套筒(26)，所述滑动套筒抗扭地被布置在同步器主体(12)上且可从中性位置在相反的方向上滑动进入第一和第二换挡位置中，从而将第一或第二变速齿轮(28、30)抗扭地与同步器主体(12)耦接；以及至少一个压力件(18)，所述至少一个压力件可调整地被布置在同步器主体(12)上且在换挡过程中可将轴向压力施加到相应的同步环(32、34、36、38)上，其中，设置有弹性调整件(20)，所述弹性调整件在滑动套筒(26)与压力件(18)之间起作用，该方法具有下述步骤：
a)将滑动套筒(26)从中性位置轴向调整至换挡位置，
b)将与同步器主体(12)一起旋转的压力件(18)挤压到配设于变速齿轮(28、30)的同步环(32、34、36、38)上从而预同步，
c)对同步器主体(12)的、相应的同步环(32、34、36、38)的和变速齿轮(28、30)的转速进行同步，
d)在完成同步之后将滑动套筒(26)进一步轴向调整至所述换挡位置，
e)在进一步轴向调整期间，通过滑动套筒(26)的释放轮廓(54)，将轴向从相应的变速齿轮(28、30)背离指向的作用力施加到压力件(18)上，使得压力件(18)不再贴靠或挤压在相应的同步环(32、34、36、38)上，以及
f)达到换挡位置，其中，调整件(20)不再贴靠在释放轮廓(54)上。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所施加的轴向力大于在压力件(18)与同步器主体(12)之间的摩擦力。
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