CN109424657B - 用于变速箱的同步单元的同步环及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于变速箱的同步单元的同步环(1、9)，所述同步环由板料制造并且在其内侧上具有圆锥形的摩擦面(2)并且在其外侧上具有用于同步环(1、9)的径向定心的机构，其中，所述用于径向定心的机构具有多个单独的、彼此沿周向方向间隔开的弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)，其中，所述定心凸缘区段(3、4、5、10)的外表面处于一个圆柱面上，所述圆柱面的直径相当于定心直径，所述弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)由板料通过变形制造，其中，定心凸缘区段(3、4、5、10)通过在同步环(1、9)的外侧(12)上的材料流制造。

Description

用于变速箱的同步单元的同步环及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于变速箱的同步单元的同步环，所述同步环由板料制造并且在其内侧上具有圆锥形的摩擦面并且在其外侧上具有用于同步环的径向定心的机构。
背景技术
同步环是变速箱的组成部分并且用于将换挡套筒和选择的挡位的齿轮置于相同的转速。通过摩擦的产生来匹配旋转速度，直至两个构件同步旋转。在该状态中，换挡套筒可以轴向移动，由此挂上挡位。
同步环必须在轮毂内径向定心。所述定心通过间隙配合进行，其中，轮毂的内径和同步环的外径(＝定心直径)以相应的公差设计。为此常规的同步环在其外径上具有用于径向定心的机构，所述机构可以构成为成形元件。所述成形元件例如可以构成为实心的凸轮，所述凸轮通过锻造过程产生。备选地，所述成形元件可以构成为凸舌板，其通过板料的冲压或弯曲制造。
在由板料如钢板制造同步环时存在如下问题，即，通常不可能将对于用于径向定心的机构所附加需要的材料体积通过由相对薄的板料的整体变形产生。
在常规的由钢制造的同步环中，用于径向定心的机构大多通过凸舌板的冲压和随后的弯曲来制造。在此处狭窄的结构空间导致，弯曲的凸舌板不仅可能在外侧上具有裂纹而且可能在内侧上具有褶皱。该不希望的效果当然减少凸舌板在动态负载条件下的强度。为了避免这个问题，已经提出，将凸舌板通过激光焊接与板材环连接。激光焊接当然提高了制造成本。
由DE 10 2015 103 405 A已知一种同步环，其按照一种实施例在其外侧上具有多个设置在不同的轴向位置上的并且相对短的定心凸缘区段。作为备选方案，另一个实施例示出波浪形的定心凸缘区段，所述定心凸缘区段沿整个周边延伸。
发明内容
本发明的任务是，给出一种同步环，所述同步环的用于径向定心的机构可低成本地制造并且即使在动态负载条件下也具有足够的强度。
用于解决该任务，按照本发明在开头所述类型的同步环中规定，所述用于径向定心的机构包括多个单独的、彼此沿周向方向间隔开的弓形的定心凸缘区段，其中，所述定心凸缘区段的外表面处于一个圆柱面上，所述圆柱面的直径相当于定心直径，所述弓形的定心凸缘区段由板料通过变形制造，其中，定心凸缘区段通过在同步环的外侧上的材料流制造。
在本发明的范围中认识到，多个彼此间隔开的弓形的定心凸缘区段可以相对简单地通过变形制造。借助变形模具引起材料流，所述材料流产生相对大面积的定心凸缘区段。与板材凸舌板弯曲大约90°的常规的制造方法相反，在按照本发明的同步环中不存在强度临界的区域，在所述强度临界的区域中有裂纹形成或褶皱形成出现。由此在动态负载条件下实现所必需的强度。
在本发明的范围中优选的是，所述弓形的定心凸缘区段由板料通过变形来制造。通过在变形期间的材料流，提供足够的材料体积，所述材料体积足够用于制造弓形的定心凸缘区段。此外这样的整体变形过程相比于其他的制造方法例如激光焊接是相对低成本的。
也处于本发明的范围中的是，所述定心凸缘区段的外表面处于一个圆柱面上，所述圆柱面的直径相当于定心直径。多个定心凸缘区段的外表面是圆柱面的组成部分。所述圆柱面定义定心直径，所述定向直径用于在装入的状态中同步环在轮毂中的径向定心。定心凸缘区段的外表面是简单弯曲的面。
按照本发明的同步环的一种优选的进一步扩展方案规定，弓形的定心凸缘区段关于延伸通过所述圆柱体的纵轴线的平面对称。弓形的定心凸缘区段可以假想地分解成两个对称的半部。对称平面是切割圆柱体的纵轴线的平面。
按照根据本发明的同步环的一种设计可以规定，弓形的定心凸缘区段从径向的具有棘轮齿的凸缘出发朝轴向相反的端部的方向延伸并且从那里又朝具有棘轮齿的凸缘的方向延伸。可能的是，弓形的定心凸缘区段具有圆弓的形状。当然其也可以由多个区段组装而成，所述区段不必然形成圆弓。弓形的定心区段例如可以由两个倾斜于轴向方向延伸的区段和一个中间的、大致横向于轴向方向延伸的区段形成。此外其他的变型是可能的。不一定需要，弓形的定心凸缘区段具有连续的走向。代替之，其也可以由多个、例如两个、三个或四个弓形的区段形成，所述区段彼此过渡。
在本发明的范围中优选的是，所述同步环具有三个至六个在周边上分布的定心凸缘区段。优选地，所述定心凸缘区段彼此等距地设置。
此外本发明涉及一种用于制造用于变速箱的同步单元的同步环的方法，所述同步环由板料制造，其方式为在所述同步环的内侧上产生圆锥形的摩擦面并且在其外侧上产生用于同步环的径向定心的机构。
按照本发明的方法特征在于，作为所述用于径向定心的机构制造多个单独的、彼此沿周向方向间隔开的弓形的定心凸缘区段。
按照根据本发明的方法的进一步扩展方案，借助冲头，沿轴向的和径向的方向在已成形为环的板料的外侧上引起材料流，以用于制造弓形的定心凸缘区段。
附图说明
接着借助实施例参考附图解释本发明。附图是示意图并且示出：
图1示出按照本发明的同步环的第一实施例的简化透视图；
图2示出在图1中示出的同步环的细节的放大的视图；
图3示出在图1中示出的同步环的俯视图；
图4示出在图1中示出的同步环在定心凸缘区段的区域中的细节的俯视图；
图5示出沿图4的线V-V的剖视图；
图6示出沿图4的线VI-VI的剖视图；
图7示出沿图4的线VII-VII的剖视图；以及
图8示出按照第二实施例的按照本发明的同步环的透视图的细节的剖切视图。
具体实施方式
图1是透视图并且示出用于变速箱的同步单元的同步环1。图2以放大的视图示出同步环1的细节。同步环1由板料制造。出于简单性原因，确定的功能元件在图1中未示出。在此涉及锁定齿部，其径向向外延伸，以及涉及索引或定心凸舌板，其在同步环1的外侧上沿轴向方向延伸，以及涉及径向向内延伸的耦合凸舌板或耦合元件。
同步环1在其内侧上具有圆锥形的摩擦面2。在其外侧上设置用于径向定心的机构。在该实施例中，所述机构包括多个单独的、彼此沿周向方向间隔开的弓形的定心凸缘区段3。在图1中仅示出唯一的定心凸缘区段3。
图3是同步环1的俯视图，在其中可看出，所述同步环具有总共三个沿周向方向(切向方向)间隔开的、弓形的定心凸缘区段3、4、5。定心凸缘区段3、4、5等距地沿周向方向分布。
同步环1由板料制造。首先制造环，所述环借助沿轴向方向运动的冲头成形。由此产生朝棘轮齿的方向的材料流。材料流动不仅沿轴向方向而且沿径向方向发生。定心凸缘区段3、4、5的在图2的放大的视图中示出的波形可以以这种方式以相对少量的变形阶段实现。试验已显示，定心凸缘区段3、4、5即使在动态负载时也具有所需要的强度。
在图2中可看出，弓形的定心凸缘区段3从径向向外延伸并且具有棘轮齿(未示出)的凸缘6出发朝同步环1的轴向相反的端部7的方向延伸。从那里定心凸缘区段3又朝凸缘6的方向延伸。由图2可得出，定心凸缘区段3关于延伸通过(假想的)圆柱体的纵轴线的平面对称，其中，定心凸缘区段处于圆柱面上。
在图2中示出造成的定心面8，所述定心面轴向并且切向延伸。所述定心面是之前提到的圆柱面的组成部分。通过该定心面8，引起同步环1的径向定心。定心面8沿切向方向弯曲。所述定心面在该实施例中具有不规则的周边线。相反于通过弯曲制造的常规的定心凸舌板，定心面8具有较大的面，从而接触力沿轴向方向和切向方向分布。具有大横截面的材料连接的大的定心面8阻止过早的材料失效，尤其是在动态负载时。
图4是同步环1在定心凸缘区段3的区域中的俯视图。在图4中示出同步环1的轴向端部7、定心凸缘区段3和凸缘6。
图5是剖切的视图并且示出沿图4的线V-V的剖视图。在图5中可看出，通过变形过程产生定心面8。定心面8的位置沿观察方向升高。
图6是与图5类似的剖切的视图并且示出沿图4的线VI-VI的剖视图。相比于图5可看出，定心面8沿轴向方向更宽。
图7是类似的图并且示出沿图4的线VII-VII的剖切的视图。定心面8在该位置上相比于图6更窄。定心面8的形状和大小可以通过选择配合的挤压模具来影响。
图8是同步环的第二实施例的细节的剖切视图。同步环9原则上具有与同步环1相同的构造。为了简化在同步环9中常规的组成部分如锁定齿部和耦合或索引凸舌板也不示出。
同步环9与第一实施例一致地具有径向延伸的凸缘6、构成在其内侧上的圆锥形的摩擦面2以及轴向端部7。包括定心面11的定心凸缘区段10通过变形制造。在图8中可看出，定心凸缘区段10通过在同步环9的外侧12上的材料流制造。
弓形的定心面11从凸缘6出发轴向并且切向倾斜地朝同步环9的轴向端部7的方向延伸。从确定的位置开始，斜率减少并且定心凸缘区段10主要沿切向的方向延伸。在图8中示出的截面13同时是定心凸缘区段10和定心面11的对称平面。与此相应地，在图8中示出定心凸缘区段10的一半。
在这些实施例中说明的同步环具有优点，即，定心凸缘区段可以相对简单地以少量的变形步骤制造。同步环在其定心凸缘区段的区域中具有在动态负载下的足够的强度。相比于常规的定心，定心凸缘区段不仅沿轴向方向而且沿径向方向加宽。所述定心凸缘区段对其他功能元件没有影响。尤其是定心凸缘区段不导致棘轮齿的减少。
附图标记列表
1 同步环
2 摩擦面
3 定心凸缘区段
4 定心凸缘区段
5 定心凸缘区段
6 凸缘
7 轴向端部
8 定心面
9 同步环
10 定心凸缘区段
11 定心面
12 外侧
13 截面

Claims (7)

1.用于变速箱的同步单元的同步环(1、9)，所述同步环由板料制造并且在其内侧上具有圆锥形的摩擦面(2)并且在其外侧上具有用于同步环(1、9)的径向定心的机构，
所述用于径向定心的机构具有多个单独的、彼此沿周向方向间隔开的弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)，
其特征在于，
所述定心凸缘区段(3、4、5、10)的外表面处于一个圆柱面上，所述圆柱面的直径相当于定心直径，
所述弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)由板料通过变形制造，其中，定心凸缘区段(3、4、5、10)通过在同步环(1、9)的外侧(12)上的材料流制造。
2.按照权利要求1所述的同步环，其特征在于，弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)关于延伸通过圆柱体的纵轴线的平面对称。
3.按照权利要求1或2所述的同步环，其特征在于，弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)从径向的、具有棘轮齿的凸缘(6)出发朝轴向相反的端部(7)的方向延伸并且从那里又朝具有棘轮齿的凸缘(6)方向延伸。
4.按照权利要求1或2所述的同步环，其特征在于，所述同步环具有三个至六个在周边上分布的定心凸缘区段(3、4、5、10)。
5.用于制造用于变速箱的同步单元的同步环(1、9)的方法，所述同步环由板料制造，其方式为，在所述同步环的内侧上产生圆锥形的摩擦面(2)并且在所述同步环的外侧上产生用于同步环的径向定心的机构，
作为用于径向定心的机构制造多个单独的、彼此沿周向方向间隔开的弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)，
其特征在于，
所述定心凸缘区段(3、4、5、10)的外表面处于一个圆柱面上，所述圆柱面的直径相当于定心直径，
所述弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)由板料通过变形制造，其中，定心凸缘区段(3、4、5、10)通过在同步环(1、9)的外侧(12)上的材料流制造。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，借助变形模具，沿轴向的和径向的方向在已成形为环的板料的外侧上引起材料流，以用于制造弓形的定心凸缘区段(3、4、5、10)。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征在于，所述变形模具是冲头。
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