CN108061108B - 用于同步单元的同步环以及用于制造同步环的方法 - Google Patents

用于同步单元的同步环以及用于制造同步环的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于同步单元的同步环，其具有大体上恒定的金属板锥体(14)，此金属板锥体沿着其环轴线(A)的方向从第一轴向椎体端部(20)朝向第二轴向椎体端部(22)逐渐变细。定中套环(28)在金属板锥体(14)处一体地成型，并且金属板锥体(14)包括第一板部分(34)与轴向相邻的第二板部分(36)。此外，金属板锥体(14)包括在第二轴向锥端(22)与第一板部分(34)之间轴向地延伸的台阶部分(40)，其中，台阶部分(40)的径向外侧(42)相对于第一板部分(34)的径向外侧(38)朝向环轴线(A)偏移。此外，示出了用于制造同步环(10)的方法。

Description

用于同步单元的同步环以及用于制造同步环的方法
技术领域
本发明涉及用于手动变速器的同步单元的同步环，其包括环轴线以及具有大体上恒定的环厚度的环状金属板锥体，其中环状金属板锥体包括径向外侧与具有锥状摩擦表面的相对的径向内侧，并且其中，环状金属板锥体沿着环轴线的方向从第一轴向锥体端部朝向第二轴向锥体端部逐渐变细。在径向外侧上，金属板锥体包括一体成型的定中套环以使同步环相对于同步单元的同步轮毂径向地居中，其中，金属板锥体在定中套环的区域中变形，并且包括第一板部分，其具有与环厚度相比减小的残余厚度，以及轴向相邻的第二板部分，其具有至少与环厚度相应的套环厚度。
此外，本发明涉及用于制造此同步环的方法。
背景技术
此同步环必须相对于手动变速器的同步轮毂居中，以便确保同步单元的安全且低磨损操作。通过能够抵靠同步轮毂放置的定中套环实现了同步环相对于同步轮毂的径向居中。
此同步环通常地由平板通过冲压与拉伸方法与随后的成型步骤制造。仅通过成型步骤形成定中套环，即其中在金属板锥体中，第一板部分通过工具一体地成型，由此通过材料成型在第二板部分中获得定中套环。
为使定中套环能够在任意时刻有效地定中，定中套环必须至少在第二板部分中具有足够的套环厚度，或者换句话说，定中套环必须足够地高。然而，用于形成定中套环的材料主要地从第一板部分移除，使得套环厚度以及由此定中套环的增加在不使第一板部分中的金属板锥体过多弱化的情况下可能不容易。
发明内容
相应地，本发明的目的是提供用于同步单元的同步环以及用于制造同步环的方法，其中在金属板锥体在第一板部分中没有过度弱化的情况下，第二板部分能够可靠地设计为具有高的套环厚度。
通过通用型同步环解决了此目的，其中金属板锥体包括在第二轴向锥体端部与第一板部分之间轴向地延伸的台阶部分，其中，台阶部分的径向外侧相对于第一板部分的径向外侧朝向环轴线偏移。台阶部分可以轴向地邻近第一板部分和/或第二轴向锥体端部。通过此种方式，在同步环的制造中，在不进一步弱化第一板部分的情况下，不仅可以使用来自第一板部分的区域的材料，而且还可以使用被移除以用于形成台阶部分的材料。由此，第二板部分的定中套环或套环厚度能够形成为比将可能在没有台阶部分以及无需将附加材料施加在金属板锥体的情况下成型为更高。因此，同步环还可以由平板有效地制造。
例如，台阶部分的径向外侧和/或第一板部分的径向外侧大体上平行于环轴线延伸，从而使制造进一步简化。
在本发明的一个实施方式中，台阶部分的径向外侧与摩擦表面之间的径向距离沿着台阶部分是轴向恒定的，由此此同步环设计为特别稳定的。
优选地，在第一板部分中金属板锥体的残余厚度大体上是恒定的，从而金属板锥体也设计为在第一板部分中是非常稳定的。
在本发明的一个方面中，金属板锥体在其第二轴向锥体端部具有底部，其从金属板锥体开始行进朝向环轴线径向地延伸。底部可以完全地闭合第二轴向锥形端。台阶部分设置在底部的区域中。通过此种方式，同步环通过底部部分稳定，使得通过台阶部分的材料的损失不导致同步环的显著弱化。
例如，台阶部分的径向外侧与第一板部分的径向外侧之间的径向距离大于环厚度或残余厚度，从而可以提供特别大量的材料，以进一步增加定中套环的高度。
沿着轴向方向，台阶部分可以短于底部，由此进一步提高了同步环的稳定性。
在本发明的一个方面中，台阶部分在垂直于环轴线的截面中是大约U状的，从而在台阶部分移除的材料被有效地转移到第二板部分中。
在一个设计变型中，台阶部分在其面向第一板部分的轴向端处包括壁，其中，在此壁中形成底切并且/或者此壁朝向第二轴向锥体端部倾斜。由此可以进一步改进从台阶部分移除的材料的转移。
例如，例如板金属板锥体在其第一轴向锥体端部处径向地向外弯曲并且包括锁定齿。通过此种方式，还可以容易地实现具有锁定齿的同步环。
在本发明的一个方面中，定中套环包括用于同步轮毂的径向抵接表面，由此能够精确地具体规定同步环的位置。
例如，定中套环沿着周向方向是中断的，从而简化了同步环的制造。
在本发明的一个设计变型中，定中套环包括沿着周向方向隔开的几个定中套环部分。定中套环部分可以均匀地分布在环状金属板锥体的圆周周围。通过这种方式，可以减少需要的同心套环部分的数量。
优选地，定中套环部分中的每个都包括用于同步轮毂的径向抵接表面，并且全部径向抵接表面都放置在圆形圆柱体上，由此能够精确地调节同步环相对于同步轮毂的位置。
例如，提供至少三个定中套环部分，从而进一步改进同步环的定中。
在一个设计变型中，第一定中套环部分具有到第二轴向锥体端部的第一轴向距离并且第二定中套环部分具有到第二轴向锥体端部的与第一轴向距离不同的第二轴向距离。一个接一个放置的定中套环部分能够沿着周向方向直接地过渡到彼此，并且定中套环以波浪状方式沿着周向方向延伸。通过此种方式，通常地通过同步环相对于同步轮毂的不同轴向位置确保同步环的居中。
此外通过如上所述的用于制造同步环的方法解决了此目的，其包括以下步骤：
a)提供环状金属板锥体，其沿着环形轴线的方向从第一轴向锥体端部朝向第二轴向锥体端部逐渐变细并且还不具有定中套环；
b)将第一工具调节到期望的第一径向位置以使所述台阶部分一体地成型在第二轴向锥体端部；以及
c)通过沿着第一轴向锥体端部的方向大体上平行于金属板锥体的摩擦表面或大体上平行于环轴线的形成材料来移动第一工具。
通过此种方式，来自台阶部分的材料被沿着第一轴向锥体端部的方向轴向地转移，这然后可适用于制造定中部分，使得定中部分可以形成为更高。
优选地，第二工具调节在移动第一工具以后调节到期望的第二径向位置，以使定中套环一体地成型在第二轴向端处，并且然后第二工具通过形成材料沿着第一轴向锥体端部的方向大体上平行于金属板锥体的摩擦表面或大体上平行于环轴线移动。由此形成定中套环，并且第二径向位置可能比第一径向位置更加远离环轴线。通过此种方式，可以有效地且以低成本制造定中套环。
第一工具可以与第二工具相同，由此同步环的特别地不那么昂贵且有效的制造变得可能。
附图说明
通过下面的描述并且通过参照的附图可以获得本发明的其它特征与优点。
在附图中：
图1示出了根据本发明的同步环的立体图；
图2以局部剖面图示出了根据图1的同步环；
图3示出了根据图2的同步环连同手动变速器的同步轮毂的剖面图；
图4a至图4c示出了在根据本发明的方法的多个步骤过程中的同步环的局部剖面图；
图5示出了根据本发明的局部剖面的同步环的第二实施方式；以及
图6示出了根据本发明的同步环的第三实施方式的侧视图的一部分。
具体实施方式
图1至图3示出了用于手动变速器的同步单元12的同步环10，其具有环轴线A并且由具有大体上恒定的环厚度t的环状金属板锥体14形成。
环状金属板锥体14具有锥状径向外侧16以及具有锥状摩擦表面18的相对径向内侧，其中，环厚度t与垂直于摩擦表面18的金属板锥体14的尺寸相应。
金属板锥体14从第一轴向锥体端部20到第二轴向锥体端部22逐渐变细。
金属板锥体14在其第一轴向锥体端部20处径向地向外弯曲并且包括锁定齿24。
金属板锥体14在其第二锥体端部22具有端面底部26，其在第二轴向锥体端部22处从金属板锥体14朝向环轴线A径向地延伸。
在图1至图3中示出的实施方式中，底部26设计为是闭合的，但是具有开口。
此外，金属板锥体14在径向外侧16上具有一体成型的定中套环28以使同步环10相对于同步单元12的同步轮毂30(图3)径向地居中。
定中套环28在其背离金属板锥体14的侧面上具有用于同步轮毂30的平坦、径向抵接表面32。
金属板锥体14在定中套环28的区域中，通过第一板部分34与第二板部分36变形。
金属板锥体14在第一板部分34中具有与环厚度t相比减小的残余厚度tR，以及在示出实施方式中大体上平行于环轴线A延伸的的径向外侧38。
第二板部分36朝向第一轴向锥体端部20与第一板部分34邻接。金属板锥体14在第二板部分36中具有套环厚度tB，其至少与环厚度t相应，但是特别地大于环厚度t。套环厚度tB是用于定中套环28的高度的测量值。
在第一板部分34的面向第二轴向锥体端部22的侧面上，金属板锥体14包括从第二轴向锥端22延伸的台阶部分40。
在示出的实施方式中，台阶部分40延伸直到第一板部分34。这意味着在此实施方式中第一板部分34与台阶部分40邻接。
沿着轴向方向，台阶部分40短于底部26。
台阶部分40同样地具有径向外侧42，其中，台阶部分40的径向外侧42相对于第一板部分34的径向外侧38朝向环轴线A偏移距离d。换句话说，台阶部分40形成从第一板部分34朝向第二轴向锥体端部22行进的向下台阶。
台阶部分40的径向外侧42与第一板部分34的径向外侧38之间的距离d可以大于环厚度t和/或残余厚度tR。
台阶部分40可以在与环轴线A垂直的横截面中在第二轴向锥体端部22处形成大约U状。在此情形中，台阶部分40的径向外侧42是形状U的支腿之间的区域。
在示出的实施方式中，台阶部分40的径向外侧42大体上平行于环轴线A延伸。在此实施方式中，台阶部分40的外侧42与第一板部分34的外侧38由此同样地相互平行。
在示出的实施方式中，金属板锥体14的定中套环28沿着周向方向不是连续而是中断的，由此形成沿着周向方向隔开的几个定中套环部分44，其分布在环状金属板锥体14的圆周周围。在图1中示出的实施方式中，设有六个定中套环部分44。
在图1中，两个定中套环部分44的组每组都均匀地分布在金属板锥体14的圆周周围。然而，还可设想的是定中套环部分44单独地均匀地分布在金属板锥体14的周边周围。
定中套环部分44每个都具有用于同步轮毂30的径向抵接表面32。定中套环部分44的抵接表面32全部都位于假想的圆形圆柱体上。
图3示出了作为手动变速器的同步单元12的部分的同步环10与同步单元12的同步轮毂30。此描述清楚地示出定中套环28的抵接表面32抵靠同步轮毂30的内侧上，使得同步环10以居中方式沿着径向方向固定地安装。
如图4a中所示，为制造同步环10，平板被初始地深拉，使得金属板锥体14与底部26一起形成。此时，金属板锥体14还不具有定中套环。
与此同时，还可以在深拉时包括锁定齿24。
随后地通过工具46制造台阶部分40与定中套环28。
为此目的，工具46布置在第二轴向锥体端部22并且调节到期望的第一径向位置，即具有距离环轴线A的第一距离。
工具46然后沿着朝向第一轴向锥体端部20平行于环轴线A的方向移动。金属板锥体14形成，并且材料被从第二轴向锥体端部22沿着第一轴向锥体端部20的方向按压。通过此种方式，形成台阶部分40。
由于材料的形成，金属板锥体14的材料现在在第一板部分34的区域中堆积在金属板锥体14的径向外侧上。这在图4b中通过虚线指示，虚线象征未变形金属板锥体14的径向外侧。
在进一步的步骤中，工具46在第二轴向锥体端部22处布置在第二期望径向位置中，即位于距离环轴线A第二距离。
第二径向位置比第一径向位置更加远离环轴线A，即工具46在第二径向位置中具有比在第一径向位置中距离环轴线A的更大距离。
继而，工具46现在沿着朝向第一锥体端部20的方向平行于环轴线A移动。初始金属板锥体14以及堆积在其上的材料的两个部分被进一步沿着第一锥体端部20的方向移动，由此形成定中套环28。
通过在工具46上的边界表面48形成抵接表面32(图4c)。
在此步骤中，定中套环28由此形成为具有第一板部分34与第二板部分36。随后地，工具46再次沿着第二轴向锥体端部22的方向移动，并且由此使同步环10完整。
在示出的实施方式中，使用相同的工具46以用于一体地成型台阶部分40并且用于一体地成型定中套环28。然而，还可设想的是，第一工具可以用于一体地成型台阶部分40，并且第二工具用于一体地成型定中套环28。
图5和图6示出了本质上与第一实施方式相应的同步环10的其它实施方式。在下面，由此将仅说明区别，其中相同与功能性等效部分设有相同的附图标记。
如图5中示出的第二实施方式的同步环10不具有底部，并且可以在其径向内侧上完全地设有摩擦表面18。
在第二实施方式中，台阶部分40与第一板部分34的外侧42、38与环轴线A不平行，而是平行于摩擦表面18延伸。台阶部分40的径向外侧42与其摩擦表面18之间的径向距离tS由此沿着台阶部分40在轴向方向中是恒定的。
金属板锥体14的残余厚度tR由此在第一板部分34中也是大体上恒定的。
此外，台阶部分40在其面向第一板部分34的端部具有壁50。由此，第一板部分34与台阶部分40在壁50处过渡到彼此。
壁50朝向第二轴向锥体端部22倾斜。还可设想的是，壁50包括底切。
在此第二实施方式中，定中套环28还包括朝向第一板部分34引导的底切。另外地，定中套环28竖直地朝向第一板部分34。
第二实施方式的同步环10的制造同样地与第一实施方式的同步环10的制造不同。
在一个方面，使用两个不同的工具46，即第一工具与第二工具，以形成台阶部分40与定中套环48。
在另一个方面，第一工具与第二工具从第二轴向锥体端部22开始行进、沿着朝向第一轴向锥体端部20的方向、平行于摩擦表面18移动。
图6示出了同步环10的第三实施方式，其中为了清楚的原因，省略了台阶部分40的描述。
在此实施方式中，定中套环部分44与第二锥体端部22不同地间隔。
例如，第一定中套环部分44.1与第二轴向锥体端部22隔开第一轴向距离a1。
第二定中套环部分44.2与第二轴向锥体端部22隔开不同于第一轴向距离a1的第二距离a2。例如，第一轴向距离a1小于第二轴向距离a2。
在图6中示出的第三实施方式中，相邻的定中套环部分44.1和44.2直接地过渡到彼此，从而获得以波浪状方式沿着周向方向延伸的连续的定中套环28。由此可以延长定中套环28的轴向尺寸。
根据第三实施方式的定中套环部分44的设计可以与第一实施方式或第二实施方式的台阶部分40的设计结合。
示出的实施方式的剩余特征当然还可以如所期望地彼此结合。例如，还可以在第一实施方式的同步环10中设置底切或带角度的壁50。

Claims (19)

1.一种用于手动变速器的同步单元(12)的同步环，该同步环包括环轴线(A)与具有大体上恒定的环厚度(t)的环状金属板锥体(14)，
其中，所述环状金属板锥体(14)具有径向外侧(16)与具有锥状摩擦表面(18)的相对的径向内侧，并且
其中，所述环状金属板锥体(14)沿着所述环轴线(A)的方向从第一轴向锥体端部(20)朝向第二轴向锥体端部(22)逐渐变细，
其中，所述金属板锥体(14)在所述径向外侧(16)上具有一体成型的定中套环(28)，以用于使所述同步环(10)相对于所述同步单元(12)的同步轮毂(30)径向地居中，
其中，所述金属板锥体(14)在所述定中套环(28)的区域中变形并且包括第一板部分(34)，所述第一板部分(34)具有与所述环厚度(t)相比减小的残余厚度(tR)；以及轴向地相邻的第二板部分(36)，所述第二板部分(36)具有至少与所述环厚度(t)相应的套环厚度(tB)，
其特征在于，所述金属板锥体(14)包括台阶部分(40)，所述台阶部分在所述第二轴向锥体端部(22)与所述第一板部分(34)之间轴向地延伸，其中，所述台阶部分(40)的径向外侧(42)相对于所述第一板部分(34)的径向外侧(38)朝向所述环轴线(A)偏移。
2.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述台阶部分(40)的径向外侧(42)和/或所述第一板部分(34)的径向外侧(38)大体上平行于所述环轴线(A)延伸。
3.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述台阶部分(40)的径向外侧(42)与所述摩擦表面(18)之间的径向距离(tS)轴向沿着所述台阶部分(40)是恒定的。
4.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述金属板锥体(14)的残余厚度(tR)在所述第一板部分(34)中大体上是恒定的。
5.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述金属板锥体(14)在其第二轴向锥体端部(22)具有底部(26)，所述底部(26)从所述金属板锥体(14)开始朝向所述环轴线(A)径向地延伸。
6.根据权利要求5所述的同步环，其特征在于，所述台阶部分(40)的径向外侧(42)与所述第一板部分(34)的径向外侧(38)之间的径向距离(tS)大于所述环厚度(t)和/或所述残余厚度(tR)。
7.根据权利要求5所述的同步环，其特征在于，沿着轴向方向，所述台阶部分(40)短于所述底部(26)。
8.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述台阶部分(40)在与所述环轴线(A)垂直的横截面中大致是U状。
9.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述台阶部分(40)在其面向所述第一板部分(34)的轴向端处包括壁(50)，其中，在所述壁(50)中形成底切和/或所述壁(50)朝向所述第二轴向锥体端部(22)倾斜。
10.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述金属板锥体(14)在其第一轴向锥体端部(20)处径向地向外弯曲，并且包括锁定齿(24)。
11.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述定中套环(28)具有用于同步轮毂(30)的径向抵接表面(32)。
12.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述定中套环(28)沿着周向方向中断。
13.根据权利要求1所述的同步环，其特征在于，所述定中套环(28)包括沿着周向方向隔开的多个定中套环部分(44；44.1，44.2)。
14.根据权利要求13所述的同步环，其特征在于，每个定中套环部分(44；44.1，44.2)都具有用于所述同步轮毂(30)的径向抵接表面(32)，并且全部径向抵接表面(32)都位于在圆形圆柱体上。
15.根据权利要求13所述的同步环，其特征在于，设有至少三个定中套环部分(44；44.1，44.2)。
16.根据权利要求13所述的同步环，其特征在于，第一定中套环部分(44.1)具有到所述第二轴向锥体端部(22)的第一轴向距离(a1)，并且第二定中套环部分(44.2)具有到所述第二轴向锥体端部(22)的与所述第一轴向距离(a1)不同的第二轴向距离(a2)。
17.一种用于制造根据权利要求1的同步环(10)的方法，包括以下步骤：
a)提供环状金属板锥体(14)，所述环状金属板锥体(14)沿着环形轴线(A)的方向从第一轴向锥体端部(20)朝向第二轴向锥体端部(22)逐渐变细并且还不具有定中套环(28)；
b)将第一工具(46)调节到期望的第一径向位置以使所述台阶部分(40)一体地成型在所述第二轴向锥体端部(22)；以及
c)通过沿着第一轴向锥体端部(20)的方向大体上平行于所述金属板锥体(14)的摩擦表面(18)或大体上平行于所述环轴线(A)形成材料来移动所述第一工具(46)。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，第二工具(46)在移动所述第一工具(46)以后，调节到期望的第二径向位置以使所述定中套环(28)一体地成型在所述第二轴向锥体端部(22)处，并且然后第二工具(46)通过形成材料沿着所述第一轴向锥体端部(20)的方向大体上平行于所述金属板锥体(14)的摩擦表面(18)或大体上平行于所述环轴线(A)移动。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述第一工具(46)与所述第二工具(46)相同。
CN201711071423.2A 2016-11-07 2017-11-03 用于同步单元的同步环以及用于制造同步环的方法 Active CN108061108B (zh)

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