CN107061539B - 换挡变速器的多重同步组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种换挡变速器的多重同步组件，所述多重同步组件具有：毂，其能够围绕变速器轴线转动；至少一个压力件，其容纳在毂的凹部中；可围绕变速器轴线转动的第一同步环，其具有轴向的凸出部，所述凸出部在环周方向上通过第一伺服面限界；以及可围绕变速器轴线转动的第二同步环，所述第二转动环具有凹陷部，所述凹陷部在环周方向上通过第二伺服面限界，其中压力件被径向加载，且经由贴靠面支撑在第二同步环的配对面上，其中贴靠面和配对面相对于变速器轴线倾斜，使得压力件在多重同步组件的轴向中性位置中将第二同步环轴向抵靠毂加载，其中第一同步环在多重同步组件的轴向的中性位置中以轴向间隙安装，并且在轴向止挡位置中贴靠毂。

Description

换挡变速器的多重同步组件

技术领域

本发明涉及一种换挡变速器的多重同步组件，其具有毂，所述毂能够围绕变速器轴线转动；至少一个压力件，所述压力件容纳在毂的凹部中；可围绕变速器轴线转动的第一同步环，所述第一同步环具有轴向的凸出部，所述凸出部在环周方向上通过第一伺服面

限界；以及可围绕变速器轴线转动的第二同步环，所述第二同步环具有凹陷部，所述凹陷部在环周方向上通过第二伺服面限界。

背景技术

换挡变速器、尤其用于车辆的换挡套管变速器从现有技术中已知，并且通常构成为具有同步组件的同步变速器。如果接合一个挡位，那么在这种变速器中将与变速器轴抗转动地连接的毂经由轴向可移动的滑动套管抗转动地与挡位齿轮耦联。如果现在切换到另一挡位，那么在所述同步组件允许经由进行换挡套管耦联之前，该同步组件首先用于使相应的挡位齿轮和同步体的转速相等。

同步组件通常包括至少一个同步环，所述同步环与换挡变速器的毂处于接合，并且在换挡过程中与如下挡位齿轮处于摩擦连接，所述挡位齿轮与期望的挡位相关联，以便在毂和挡位齿轮之间实现转速同步。

从现有技术中已经已知同步组件，所述同步组件具有单同步装置和多同步装置，单同步装置即一个同步环、多同步装置即多个彼此接合的同步环。由于同步环的锥形渐缩的形状，所述同步组件也称作为单锥系统或多锥系统。

尤其在转速差大和/或转动惯量大的情况下，例如在切换到低挡位中时，使用多重同步组件，因为借助所述多重同步组件能够实现更快速的转速相等。在多重同步组件中，如今常见的是：通过将一个同步环的轴向的凸出部伸入到另一同步环的凹陷部中的方式，将两个与毂连接的同步环沿环周方向彼此耦联。径向地在彼此耦联的同步环之间存在与挡位齿轮连接的另一同步环。

这种多重同步组件例如在US 5,135,087 A中描述，其中凸出部和凹陷部具有相对于变速器轴线倾斜的“伺服面”或“伺服倾斜部”。由此能够利用在锥形环之间引起的转矩，以便增强经由换挡连杆的换挡杆施加到多重同步组件上的换挡力，所述锥形环彼此耦联、但彼此受限可旋转。

具有这种换挡力增强的同步变速器在现有技术中也称作为具有伺服同步装置的换挡变速器。

从彼此耦联的同步环的转矩中得出的轴向力引起或增强同步环之间的摩擦连接。这在换挡过程中是极其有利的，因为借助相对小的换挡力进行快速的转速同步并且能够快速地接入期望的挡位。该“伺服助力(Servo-Unterstützung)”在现有技术中当然也通过所谓的拖曳力矩、即同步环之间的无意的摩擦连接引起，这能够导致不期望地增强拖曳力矩，并且导致同步环磨损提高，直至失效。

从DE 10 2012 010 936 A1中已经已知用于换挡变速器的多重同步组件，其中同步环的凸出部或凹陷部具有专门成形的、耗费的接触面，该接触面具有伺服倾斜部以及设有用于凸出部的可选的弹簧帽。此外，存在弹簧装置，所述弹簧装置的弹簧力将第一和第二同步环沿轴向方向彼此压开，使得尽可能不出现拖曳力矩和尤其不出现伺服增强的拖曳力矩。

然而，接触面的构成、附加的弹簧装置以及可选的弹簧帽使得现有技术中描述的多重同步组件的结构耗费且昂贵。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构简化的多重同步组件，其中尽管存在为了挡位切换而施加的换挡力，但是不在多重同步组件中出现拖曳力矩。

所述目的通过一种换挡变速器的多重同步组件来实现，所述多重同步组件具有：毂，所述毂能够围绕变速器轴线转动；至少一个压力件，所述压力件容纳在毂的凹部中；可围绕变速器轴线转动的第一同步环，所述第一同步环具有轴向的凸出部，所述凸出部在环周方向上通过第一伺服面限界；以及可围绕变速器轴线转动的第二同步环，所述第二同步环具有凹陷部，所述凹陷部在环周方向上通过第二伺服面限界，其中压力件被径向加载，并且经由贴靠面支撑在第二同步环的配对面上，其中贴靠面和配对面相对于变速器轴线倾斜，使得压力件在多重同步组件的轴向中性位置中将第二同步环轴向抵靠毂加载，其中第一同步环在多重同步组件的轴向中性位置中以轴向间隙安装，并且在轴向的止挡位置中贴靠毂。由于伺服面，从彼此耦联的第一和第二同步环的转矩产生轴向力，所述轴向力使同步环的锥形面彼此加载。然而，因为在多重同步组件的轴向的中性位置中第二同步环被轴向相对毂加载，所以所述第二同步环贴靠毂，并且第一同步环在其轴向止挡位置中同样贴靠毂，但是该得出的轴向力不能够触发两个同步环彼此间的相对移动，并且既不引起也不增强同步环之间的摩擦连接。

优选地，设有能够围绕变速器轴线转动的第三同步环，所述第三同步环径向地在第一同步环和第二同步环之间延伸，其中第三同步环在多重同步组件的轴向中性位置中和在第一同步环的轴向止挡位置中与两个邻接的同步环间隔开。由于摩擦组的这种通过三个同步环形成的结构设计，将多重同步组件中性位置中的不期望的拖曳力矩最小化。最多由于第三同步环的轴向的轴承间隙可能偶尔造成小的拖曳力矩，然而所述拖曳力矩绝不经由伺服面增强，并且因此能够很大程度上忽略不计。

在多重同步组件的一个实施方式中，第一同步环的每个凸出部都接合到第二同步环的相关联的凹陷部中，使得在环周方向上第一同步环的第一伺服面分别相邻于第二同步环的第二伺服面，其中彼此相邻的伺服面对同步环在相对转动时进行轴向加载，使得第一同步环和第二同步环之间的径向间距减小。由此得到可靠的伺服功能，所述伺服功能显著地增强施加在多重同步组件上的换挡力。

优选地，彼此相邻的第一伺服面和第二伺服面基本上平行地构成。以该方式避免在伺服面上过大的面挤压。

伺服面能够与轴向方向围成角度，所述角度在10°和20°之间，并且尤其大致为14°。该角度范围在尽可能大的伺服增强和在转速同步之后的无问题的释放性能之间实现折中。

优选地，压力件的贴靠面和第二同步环的邻接的配对面基本上平行地构成。这引起相对小的面挤压和相应小的磨损。此外，压力件通过如下方式与第二同步环的轴向位置无关地施加可通过选择倾角预设的、尽可能恒定的轴向力分量，所述轴向力分量将第二同步环朝向毂加载。

特别地，压力件的贴靠面能够倾斜于变速器轴线延伸，其中贴靠面距变速器轴线的径向间距沿轴向方向从压力件的轴向中间平面朝轴向压力件边缘减小。通过这种倾斜的贴靠面，沿轴向方向可靠地朝向毂加载第二同步环，并且在多重同步组件的轴向的中性位置中占据期望的通风位置。

根据另一实施方式，多重同步组件包括力传递元件和滑动套管，所述滑动套管相对于毂抗转动且轴向可移动地设置，其中力传递元件被径向地抵靠滑动套管加载。

此外，在多重同步组件的该实施方式中，能够设有弹簧元件，所述弹簧元件连同压力件和力传递元件一起形成预同步单元。这种预同步单元通常已经从现有技术中已知，并且证实为极其可靠和鲁棒的。基于该已知的预同步单元仅需在压力件处进行少量的结构调整，以便引起第二同步环的期望的轴向定位。

此外，在该实施方式中，在滑动套管上能够设有用于中性位置的止动凹部以及通风轮廓部，其中力传递元件根据滑动套管的能预设的从中性位置起沿轴向方向的调节位移(Vestellweg)接合在通风轮廓部上，并且将压力件沿相反的轴向方向加载。在多重同步组件的换挡过程中，以该方式将压力件的挤压过程划分成两个部分：在第一部分中，压力件压靠同步环，使得产生预同步所需的摩擦力矩，并且在第二部分中主动将压力件通风，使得同步环不继续被加载。通风轮廓部的长度在此优选设计成，使得在对摩擦组通风时，相对置的摩擦组不负载，使得在那里不出现不期望的摩擦。

优选地，在与止动凹部相关联的侧，凸出部连接到通风轮廓部上，并且在相反侧，保持部段连接到通风轮廓部上。

通风轮廓部与所述变速器轴线围成角度，所述角度在10°和40°之间，并且尤其大致为25°。经由该角度，调节轴向力，所述轴向力由通风轮廓部经由力传递元件作用于压力件。通过该轴向力能够轴向地移动压力件并且相应地使摩擦组通风。如果该角度为小于10°的过小的数值，那么轴向力不足以将压力件可靠地沿轴向方向进行调节。

附图说明

本发明的其他的特征和优点从下面参考附图对优选的实施方式的描述中得出。其中示出：

图1示出具有根据本发明的多重同步组件的换挡变速器的部分图；

图2示出第一和第二同步环的耦联区域中的根据图1的换挡变速器的细节；

图3示出第一和第二同步环的耦联区域中的根据图2的切向剖面III-III；

图4示出根据图1的换挡变速器的一部分的立体分解图；

图5示出用于根据图4的换挡变速器的由同步环组成的摩擦组的立体图；和

图6示出具有根据一个替选的实施方式的根据本发明的多重同步组件的换挡变速器的部分图。

具体实施方式

图1至5示出尤其用于机动车的换挡变速器10的部分图，该换挡变速器具有根据一个实施方式的多重同步组件12。

换挡变速器10的多重同步组件12包括可围绕变速器轴线A转动的第一同步环14以及可围绕变速器轴线A转动的第二同步环20，所述第一同步环具有轴向的凸出部16，所述凸出部在环周方向19上通过第一伺服面18限界，所述第二同步环在轴向的端壁中具有凹陷部22，所述凹陷部在环周方向19上通过第二伺服面24限界。

在多重同步组件12组装的状态下，第一同步环14的每个凸出部16接合到第二同步环20的相关联的凹陷部22中，使得通过凸出部16和凹陷部22限制两个同步环14、20的相对转动。在此，第一同步环14的第一伺服面18分别沿环周方向相邻于第二同步环20的第二伺服面24，其中彼此相邻的伺服面18、24对同步环14、20在相对转动时进行轴向加载，使得降低第一同步环14和第二同步环20之间的径向间距。以该方式，能够使用来自彼此耦联的、但是彼此相互限制的可转动的同步环14、20的转矩的能量，以便增强经由换挡连杆的换挡杆施加到多重同步组件12上的换挡力。

彼此相邻的第一和第二伺服面18、24基本上平行地构成并且与轴向方向围成角度α，所述角度在10°和20°之间，并且优选大致为14°。

此外，多重同步组件12具有可围绕转动轴线A转动的第三同步环26，所述第三同步环在径向方向28上设置在第一同步环14和第二同步环20之间，并且能够与第一同步环14和与第二同步环20构成摩擦接触。

三个同步环14、20、26基本上具有基本上平行的锥形的摩擦面，所述摩擦面具有5°至12°的、优选大致8°的锥角，并且共同地形成多重同步组件12的摩擦组29，所述摩擦组根据图5以立体细节图示出。

此外，多重同步组件12包括毂30，所述毂抗转动地安置在(未示出的)变速器轴上，并且可围绕变速器轴线A转动，其中第二同步环20以传递转矩的方式与毂30连接，并且第三同步环26以传递转矩的方式与换挡变速器10的挡位齿轮32连接。

具体地，根据图4的第三同步环26形状配合地并且以传递转矩的方式与离合器体34连接，所述离合器体又固定地与挡位齿轮32连接，例如焊接或压接。

然而，在一个替选的变型形式中也能够考虑的是：代替第二同步环20，第一同步环14形状配合地并且以传递转矩的方式与毂30连接。

第一同步环14在根据图1的多重同步组件12的轴向中性位置中以轴向间隙s安装，并且在轴向的止挡位置中贴靠毂30。在图3中表明：通过第一同步环14的轴向的凸出部16在轴向方向上稍微与毂30间隔开的方式，以轴向间隙s安装第一同步环14。该间距为轴向间隙s，第一同步环14的安装具有所述轴向间隙，直至达到第一同步环在毂30处的止挡位置。

第三同步环26在多重同步组件12的轴向的中性位置中和第一同步环14的轴向的止挡位置中与两个邻接的同步环14、20间隔开，因此处于所谓的通风位置中。

多重同步组件12还包括滑动套管36，所述滑动套管相对于毂30抗转动地、但是可轴向移动地设置。

换挡变速器10的挡位齿轮32能够经由滑动套管36抗转动地与毂30连接，其中多重同步组件12能够锁止和释放滑动套管36朝挡位齿轮32的轴向移动。

为了该目的，将锁止齿部38成形到径向外部的同步环上，在当前的实施例中即成形到第二同步环20上，所述锁止齿部能够以已知的方式锁止或释放滑动套管36朝挡位齿轮32轴向移动。如果第二同步环20的锁止齿部38释放滑动套管36的轴向移动，那么滑动套管36的内齿部40能够接合到挡位齿轮侧的换挡齿部42中。根据图1和4，换挡齿部42成形在离合器体34上，所述离合器体又固定地与挡位齿轮32连接。

在接入挡位的情况下，滑动套管36的内齿部40接合到毂30的外齿部44和离合器体34的换挡齿部42中。因此，变速器轴基本上抗转动地且形状配合地与挡位齿轮32连接并且接入期望的挡位。

此外，设有至少一个压力件46，所述压力件容纳在毂30的凹部中，其中压力件46被弹簧元件48径向地向内加载，并且经由贴靠面50支撑在第二同步环20的配对面52上。贴靠面50和配对面52在此相对于变速器轴线A倾斜，使得压力件46在根据图1的多重同步组件12的轴向的中性位置中将第二同步环20轴向朝向毂30加载，其中第二同步环20贴靠毂30(参见图3)。

具体地，压力件46的贴靠面50相对于变速器轴线A倾斜地延伸，其中贴靠面50距变速器轴线A的径向间距沿轴向方向从压力件46的轴向的中间平面E朝轴向的压力件边缘减小。压力件46的贴靠面50和第二同步环20的邻接的配对面52在此基本上平行地构成。

压力件46与弹簧元件48和根据图1构成为球的力传递元件54一起形成预同步单元56，其中力传递元件54至少部分地容纳在压力件46中并且径向可移动地引导。根据图1，弹簧元件48同样容纳在压力件46中，并且所述弹簧元件将力传递元件54径向向外抵靠滑动套管36加载，以及将压力件46相对于变速器轴线A径向向内抵靠第二同步环20加载。

在接合挡位之前，毂30的和挡位齿轮32的转速必须彼此相等，由此设有所描述的多重同步组件12。因为其原理功能已经从现有技术中已知，对此不进行进一步阐述。

所描述的多重同步组件12的特殊性在于：第二同步环20通过压力件46轴向抵靠毂30加载，并且在根据图1至3的多重同步组件12的轴向中性位置中也贴靠于毂30。如果现在在换挡变速器10运行中出现拖曳力矩，那么第一和第二同步环14、20的伺服面18、24能够贴靠啮合并且将第一同步环14朝向毂30加载，直至所述第一同步环达到其轴向的止挡位置。然而。摩擦组29结构设计成，使得第三同步环26也在第一同步环14的该轴向止挡位置中还处于其通风位置中，在所述通风位置中，所述第三同步环与两个邻接的同步环14、20间隔开。因此，由于第一和第三同步环14、26的轴承间隙，可能会出现拖曳力矩，所述拖曳力矩当然不通过伺服面18、24增强。

相反，在为了切换挡位施加有换挡力的情况下，压力件46连同第二同步环20一起轴向地远离毂30，以便建立摩擦组29的摩擦配合。在同步环14、20、26摩擦接触的情况下，同步环14、20的第一和第二伺服面18、24又贴靠并且加载同步环14、20，使得减小第一同步环14和第二同步环20之间的径向间距。因为第二同步环20现在(与图3不同)不再贴靠毂30，而是与其轴向间隔开，那么与在多重同步组件12的轴向的中性位置中相比，第一同步环14和第二同步环20又彼此更加接近，使得位于其之间的第三同步环26不再处于其通风位置中，而是沿径向方向附加地由第一和第二同步环14、20加载。因此，施加的轴向的换挡力以期望的方式通过同步环14、20的伺服面18、24增强。

图6示出尤其用于机动车的换挡变速器10的示意部分图，所述换挡变速器具有根据一个替选的实施方式的多重同步组件12。

多重同步组件12的该替选的实施方式与之前描述的实施方式的区别主要在于：在滑动套管36上设置有用于中性位置的止动凹部58以及通风轮廓60，其中力传递元件54按照滑动套管36的从中性位置起沿第一轴向方向的预设的轴向调节位移接合在通风轮廓部60上，并且将压力件46沿相反的第二轴向方向加载。

在与止动凹部58相关联的侧，凸出部62连接于通风轮廓部60，并且在相反侧，保持部段64连接于通风轮廓部60。通风轮廓部60能够构成为基本上平坦的面，并且与变速器轴线A围成角度β，所述角度优选在10°和40°之间。

以已知的方式，在换挡过程中，在毂30和挡位齿轮32之间转速同步之后，滑动套管36通过所施加的换挡力超过其轴向的锁止位置轴向地朝挡位齿轮32调节，其中第二同步环20从其锁止位置转动到其释放位置中。滑动套管36于是首先处于所谓的“惯性飞行阶段”中，其中滑动套管36的内齿部40还不与离合器体34的换挡齿部42接合。

多重同步组件12在结构上设计成，使得力传递元件54在内齿部40接合到换挡齿部42中开始时，大致接合在凸出部62的顶点或尖点处，进而处于不稳定的平衡状态下。在滑动套管36朝挡位齿轮32的最小的进一步的轴向运动中，滑动套管36达到预设的调节位移，其中力传递元件54滑行超过凸出部62，并且由弹簧元件48径向地抵靠通风轮廓部60加载。在此，通风轮廓部60由于倾斜角度α的定向而产生沿与换挡力相反的轴向方向的、作用于力传递元件54和压力件46的力。与之相应地，压力件46被挤压远离挡位齿轮32，由此，摩擦组29被通风或卸荷。通风轮廓部60直至保持部段64中的过渡部的轴向长度选择成，使得在对摩擦组29通风时不加载相对置的摩擦组29，使得在那里不出现不期望的摩擦。

通过摩擦组29的通风，滑动套管36能够以有利的方式更平稳地接合到换挡齿部42中，因为不必须克服挡位齿轮32和毂30之间的摩擦力矩。

Claims (14)

1.一种换挡变速器(10)的多重同步组件，所述多重同步组件具有：

毂(30)，所述毂能够围绕变速器轴线(A)转动，

至少一个压力件(46)，所述压力件容纳在所述毂(30)的凹部中，

能围绕所述变速器轴线(A)转动的第一同步环(14)，所述第一同步环具有轴向的凸出部(16)，所述凸出部在环周方向(19)上通过第一伺服面(18)限界，以及

能围绕所述变速器轴线(A)转动的第二同步环(20)，所述第二同步环具有凹陷部(22)，所述凹陷部在环周方向(19)上通过第二伺服面(24)限界，

其中所述压力件(46)被径向加载，并且经由贴靠面(50)支撑在所述第二同步环(20)的配对面(52)上，

其中所述贴靠面(50)和所述配对面(52)相对于所述变速器轴线(A)倾斜，使得所述压力件(46)在所述多重同步组件(12)的轴向的中性位置中将所述第二同步环(20)轴向抵靠所述毂(30)地加载，

其中所述第一同步环(14)在所述多重同步组件(12)的轴向的所述中性位置中以轴向的间隙安装，并且在轴向的止挡位置中借助于所述轴向的凸出部(16)贴靠所述毂(30)。

2.根据权利要求1所述的多重同步组件，其特征在于，设有能够围绕所述变速器轴线(A)转动的第三同步环(26)，所述第三同步环径向地在所述第一同步环(14)和所述第二同步环(20)之间延伸，其中所述第三同步环(26)在所述多重同步组件(12)的轴向的中性位置中和在所述第一同步环(14)的轴向的止挡位置中与两个邻接的同步环(14，20)间隔开。

3.根据权利要求1所述的多重同步组件，其特征在于，所述第一同步环(14)的每个凸出部(16)都接合到所述第二同步环(20)的相关联的凹陷部(22)中，使得在环周方向(19)上所述第一同步环(14)的第一伺服面(18)分别相邻于所述第二同步环(20)的第二伺服面(24)，其中彼此接合的伺服面(18，24)对所述第一同步环(14)和所述第二同步环(20)在相对转动时进行轴向加载，使得所述第一同步环(14)和所述第二同步环(20)之间的径向间距减小。

4.根据权利要求1所述的多重同步组件，其特征在于，彼此相邻的所述第一伺服面(18)和第二伺服面(24)基本上平行地构成。

5.根据权利要求1所述的多重同步组件，其特征在于，所述第一伺服面(18)和所述第二伺服面(24)与所述轴向方向围成位于10°和20°之间的角度(α)。

6.根据权利要求5所述的多重同步组件，其特征在于，所述第一伺服面(18)和所述第二伺服面(24)与所述轴向方向围成为14°的角度(α)。

7.根据权利要求1所述的多重同步组件，其特征在于，所述压力件(46)的所述贴靠面(50)和所述第二同步环(20)的邻接的所述配对面(52)基本上平行地构成。

8.根据权利要求1所述的多重同步组件，其特征在于，所述压力件(46)的贴靠面(50)倾斜于所述变速器轴线(A)延伸，并且所述贴靠面(50)距所述变速器轴线(A)的径向间距沿轴向方向从所述压力件(46)的轴向的中间平面(E)朝轴向的压力件边缘减小。

9.根据权利要求1所述的多重同步组件，其特征在于，设有力传递元件(54)和滑动套管(36)，所述滑动套管相对于所述毂(30)抗转动且轴向可移动地设置，其中所述力传递元件(54)被径向地抵靠所述滑动套管(36)加载。

10.根据权利要求9所述的多重同步组件，其特征在于，设有弹簧元件(48)，所述弹簧元件连同所述压力件(46)和所述力传递元件(54)一起形成预同步单元(56)。

11.根据权利要求9所述的多重同步组件，其特征在于，将用于所述中性位置的止动凹部(58)以及通风轮廓部(60)设置在所述滑动套管(36)上，其中所述力传递元件(54)根据所述滑动套管(36)的能预设的从所述中性位置起沿轴向方向的调节位移作用在所述通风轮廓部(60)上，并且将所述压力件(46)沿相反的轴向方向加载。

12.根据权利要求11所述的多重同步组件，其特征在于，在与所述止动凹部(58)相关联的侧，凸出部(62)连接于所述通风轮廓部(60)，并且在相反侧，保持部段(64)连接于所述通风轮廓部。

13.根据权利要求11所述的多重同步组件，其特征在于，所述通风轮廓部(60)与所述变速器轴线(A)围成在10°和40°之间的角度(β)。

14.根据权利要求13所述的多重同步组件，其特征在于，所述通风轮廓部(60)与所述变速器轴线(A)围成为25°的角度(β)。

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