CN111065837A - 同步单元 - Google Patents

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CN111065837A CN201880058017.9A CN201880058017A CN111065837A CN 111065837 A CN111065837 A CN 111065837A CN 201880058017 A CN201880058017 A CN 201880058017A CN 111065837 A CN111065837 A CN 111065837A
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Abstract

一种用于机动车变速器的同步单元(1)，其具有：引导套筒(3)，所述引导套筒能够抗扭地固定在变速器轴上并且具有外齿部(4)；移动套筒(11)，其具有内齿部(10)并且经由内齿部(10)接合到所述引导套筒(3)的外齿部(4)中并且相对于引导套筒(3)可轴向移动地安装；至少一个同步环(8a，8b)，其相对于引导套筒(3)可轴向移动并且可有限地转动地安装；多个预同步单元(20a，20b)，其在移动套筒(11)和同步环(8a，8b)之间作用，使得在移动套筒(10)轴向地移动时同步环(8a，8b)能够轴向地移动，其中预同步单元(20a，20b)包括弹簧元件(23a，23b)、锁定体(22a，22b)和同步环携动元件(21a，21b)，并且其中同步环携动元件(21a，21b)沿轴向方向牢固地连结在同步环(8a，8b)上，并且其中锁定体(22a，22b)弹簧预加载地支撑在移动套筒(10)的凹部(25a，25b)上并且保持在同步环携动元件(21a，21b)上以传递轴向的移动运动，其中在引导套筒(3)和同步环(8a，8b)之间进行旋转运动时可实现锁定体(22a，22b)和同步环携动元件(21a，21b)之间的相对运动。

Description

同步单元
技术领域
本发明涉及一种用于机动车变速器的同步单元，所述同步单元包括具有外齿部的引导套筒、具有内齿部的移动套筒、预同步单元、至少一个同步环和具有离合器本体和外齿部的挡位轮。
背景技术
同步单元装在换挡变速器中并且要切换的活动轮/挡位轮和变速器轴的不同的转速，在建立这两个构件之间的形状配合的连接之前，相互适应。已知同步单元的不同的实施方式，其中通常使用所谓的惯性式同步，所述惯性式同步为了同步而使用锥形的摩擦面。在此，可以划分为所谓的单锥同步(一个摩擦面)和多锥同步(两个或更多个摩擦面)。
在此，引导套筒以外齿部抗扭地在换挡变速器的围绕转动轴线可转动的轴上设置。具有内齿部的移动套筒可轴向移动地设置在引导套筒上，其中移动套筒的内齿部与引导套筒的外齿部接合。为了在换挡变速器中挂挡，移动套筒经由换挡杆轴向地移动。在轴向的端部位置中，移动套筒于是建立轴和挡位轮或与挡位轮抗扭地连接的离合器本体之间的形状配合的连接。在可以建立形状配合的连接之前，构件必须以相同的转速转动。为此使用同步环，其中在同步环和离合器本体之间构成经由相应的锥面的摩擦副。此外，同步环构成为阻挡件，使得所述同步环相对于引导套筒可有限地转动地安装。在换挡和移动套筒轴向移位时，首先预同步单元作用到同步环上。所述预同步单元将轴向的按压力施加到同步环上，由此同步环和离合器本体之间的摩擦副形成接合。由于构件之间的转速差，同步环转动到阻挡位置中，在所述阻挡位置中移动套筒的齿部不能穿过同步环的齿部接合。在该位置中，移动套筒不能继续轴向地移位到其端部位置中。在达到要联接的构件之间的同步之后，同步环才再次回到初始位置中，由此移动套筒到其端部位置中的轴向移位是可能的。在该位置中，移动套筒的齿部通过同步环的齿部接合到离合器本体的齿部中。
常规的预同步单元具有轴向可移动的压力件，所述压力件在引导套筒的环周上设置在凹处或凹部中并且弹簧预加载地抵靠在换挡套筒的内齿部中构成的留空部保持。经由留空部的相应的斜坡将压力件在换挡杆运动和换挡套筒移位时沿轴向方向带动，轴向地抵靠同步环按压从而进行预同步。
这种预同步单元从DE 10 2012 209 213 A1中已知。在已知的实施方案中，通过预同步元件准备并进行预同步以使同步环轴向地移动。预同步元件在移动套筒和引导套筒之间在其外环周上可轴向移动地设置。为此，所述预同步元件设置在引导套筒的凹部中并且抵靠移动套筒经由压力弹簧弹簧预加载地保持。预同步元件构成为异型弹簧。通过异型弹簧和同步环的轴向耦联实现同步环的同轴的保持。所述轴向耦联应当避免在未换挡的状态中的牵引损耗。
在该实施方式中不利的是，预同步元件构成用于同步环的轴向移位并且压力弹簧构成为组件并且构成为耦联到同步环上。如开头已经探讨地，同步环在预同步之后由于换挡套筒和挡位轮之间的转速差转动到其阻挡位置中。在所述旋转运动中，压力弹簧必须一起进行运动并且弹簧力产生同步环和移动套筒之间的不期望的摩擦。
发明内容
在此背景下，本发明的目的是，改进同步单元，使得避免已知的实施方案的上文所列举的缺点。
本发明通过具有在权利要求1中给出的特征的同步单元实现所述目的。
通过同步环与同步环携动件的轴向耦联，其中所述同步环携动件经由锁定元件和弹簧元件弹簧预加载地在移动套筒的锁定凹部中在中立位置中以限定的间距保持，可以避免同步环的摩擦面与离合器本体的或挡位轮的摩擦面的接触。由此可以避免摩擦，降低磨损并且同步噪音的风险可以最小化。通过将锁定元件与弹簧元件脱耦，在同步环在换挡过程中的旋转运动中，在到阻挡位置的转动中还有相反地，同步环可以无摩擦地转向到阻止位置中。
根据本发明的实施方案的另一优点在于，牢固地与同步环连接的、优选构成为连接片的同步环携动件受离心力影响地不能抬起或翻转。
在本发明思想的一个改进方案中提出，在引导套筒的两侧上分别设置有同步环并且将同步环在引导套筒的环周上分布地与同步环携动元件相互关联。通过同步环携动元件的所述相互的布置能实现移动套筒相对于引导套筒的中间锁止功能。
在下文中，轴向方向是沿变速器轴的转动轴线的方向伸展的方向，在所述变速器轴上设置有同步单元。
本发明的有利的设计方案在从属权利要求中给出。
下面，根据在附图中示意地示出的实施例描述本发明。
附图说明
附图示出：
图1示出贯穿根据本发明的第一实施方式的同步单元的纵剖面；
图2示出根据图1中的线A-A的横截面；
图3示出本发明的另一实施例的根据图2的横截面；
图4示出通过线B-B限定的柱形面的展开的局部放大图；
图5示出根据图4的细节C的放大的局部；
图6a示出贯穿同步环携动件的替选的实施方式的纵剖面；
图6b示出根据图6a的同步环携动件的俯视图；
图7a示出贯穿具有压力弹簧的锁定元件的替选的实施方式的剖面；
图7b示出锁定元件的俯视图；以及
图8示出贯穿具有压力弹簧的锁定元件的另一实施方式的剖面。
具体实施方式
下面详细描述的同步单元通常使用在机动车的动力传动系中，其中动力传动系包括变速器装置。变速器装置通常具有输入轴和输出轴，所述输入轴和输出轴经由可切换的轮组彼此连接。轮组在此具有多个挡位，所述挡位分别由具有固定轮和活动轮的轮组构成。同步单元在此设置在变速器轴上并且用于将活动轮与变速器轴连接或者反之脱耦。
根据图1的示图示出同步单元1，所述同步单元构成用于将两个轴向相邻地设置在变速器轴上设置的活动轮2a、2b耦联或脱耦。变速器轴没有以绘图的方式示出。
在变速器轴上，具有外齿部4的引导套筒3抗扭地且不可轴向移动地设置。在引导套筒3的两侧上，活动轮2a、2b自由地可转动地安装在变速器轴上。在其朝向引导套筒3的侧上，活动轮2a、2b具有环形的离合器本体5a、5b，所述离合器本体与活动轮2a、2b抗扭地连接或者一件式地构成。离合器本体5a、5b分别具有锥面6a、6b，所述锥形面分别形成用于同步环8a、8b上的对应面16a、16b的配合椎面。离合器本体5a、5b还具有外齿部9a、9b，所述外齿部对应于引导套筒3上的外齿部4。在引导套筒3的齿部中接合有移动套筒11的内齿部10。移动套筒11在其中立位置中——在图1中示出——相对于引导套筒3中央地设置。如在图1中箭头12所示出，移动套筒11沿轴向方向可向右或向左移动并且在右侧或左侧的轴向的端部位置中在换挡位置中。
同步单元1还包括同步环8a、8b，所述同步环在其外环周14上具有同步环齿部15a、15b，所述同步环齿部构成为阻挡齿部。同步环8a、8b沿径向方向分别设置在移动套筒11的内环周和相关联的离合器本体5a、5b的锥面6a或6b之间，使得所述同步环能够以指向锥面6a或6b的锥面16a或16b形成摩擦面。同步环8a、8b相对于引导套筒3可有限地转动地安装，其中在在第一相对位置中移动套筒11的内齿部10可以穿过同步环齿部15a或15b沿轴向方向移动，以便与离合器本体的外齿部9a或9b形成形状配合。在另一称作为阻挡位置的相对位置中，阻止移动套筒11的这种转换。
同步单元1还包括多个预同步单元20a或20b。预同步单元20a或20b具有同步环携动元件21a、21b、锁定体22a、22b和弹簧元件23a、23b。预同步单元20a、20b容纳在引导套筒3的外环周上的相应的径向的孔或凹部24a、24b中。在示出的实施例中，设有六个分别以60度错开的凹部，预同步单元20a、20b交替地装入所述凹部中。在移动套筒11的内环周中引入凹部25a、25b，锁定体22a、22b接合到所述凹部中。在图1和2中示出的实施例中，锁定体22a、22b构成为球体。球体经由弹簧元件23a或23b弹簧预加载地抵靠凹部25a或25b按压，所述弹簧元件构成为压力弹簧。在此，压力弹簧在引导套筒3中的孔37中居中地保持。凹部25a、25b构成为v形的凹槽。凹槽在此包括两个侧壁，其中第一侧壁26a、b相对于与变速器轴的转动轴线平行地伸展的直线具有角Y1而第二侧壁27a，b相对于所述直线具有角Y2。侧壁26a或26b在此形成预同步的锁定斜面。侧壁27a或27b形成用于中间锁止的锁定斜面。
弹簧预加载的锁定体22a、22b在同步环携动元件21a或21b中保持。为此，同步环携动元件21a或21b构成为轴向延伸的矩形的连接片。用于轴向地引导和支撑锁定体22a，22b的窗形的凹部28a或28b引入所述连接片中。凹部的位于轴向方向上的边缘区域构成为向下卷边的棱边29a、29b。不具有卷边的窗形的凹部也是可能的。凹部的净宽度A在此对应于球体的直径，使得所述球体沿轴向方向支撑地被保持。此外，边缘区域形成用于压力弹簧沿轴向方向的引导部。沿横向于轴向方向伸展的方向的净宽度B确定为大于球体的直径，使得在同步环8a或8b相对于引导套筒3旋转运动时球体沿着凹部在横向方向上滑动地引导。如已经在上文中所阐述那样，压力弹簧在同步环携动元件21a或21b的卷边的棱边29a或29b之间沿轴向方向引导。与在同步环携动元件21a、21b的区域中相比，同步环8a或8b在锥面16a或16b的区域中具有沿轴向方向的更小的宽度，使得在引导套筒(11)轴向移动并且球被带动或压力弹簧弯曲时不造成与同步环8a或8b的碰撞。
同步环携动元件21a或21b在分别相关联的同步环8a或8b上牢固地连结于其边缘区域。有利地，同步环携动元件21a或21b与同步环8a或8b一件式地构成。在移动套筒11的中立位置中，同步环8a和8b经由球体和同步环携动元件21a或21b轴向限定地间隔开地保持在移动套筒11上。
图1锁定体以虚线示出弹簧压缩地处于如下位置中的锁定体，在该位置中移动套筒位于轴向端部位置中。
挂挡通过操作未示出的换挡杆进行，所述换挡杆接合到移动套筒11的外环周上的环形的凹槽17中并且引起移动套筒11朝向要联接的挡位轮2a或2b的轴向移动。侧壁27a在此设计为，使得球体沿着斜面轮廓一起运动。通过将球体轴向支撑在同步环携动元件21a或21b的凹部中，将同步环8a或8b同样轴向地一起带动。由此，锥面6a/16a或6b/16b形成摩擦配合的连接。所述位置在图2和3中示出。
如上文所阐述那样，同步环携动元件21a、21b与锁定体/球体22a或22b沿切向方向脱耦地构成。这就是说，在同步环8a或8b转变到基准位置/阻挡位置中时球体留在其相对于引导套筒的角位置中，因为所述球体沿着棱边29a或29b在凹部中可移动地安装。这在图2和3的示图中以同步环携动元件21a和锁止体22a的虚线位置中示出。
从图2的横截面中还可见，齿部10的齿高度在预同步单元20a或20b的区域中缩短。此外，在相对于预同步单元在中间设置的齿中设置有轴向伸展的纵向槽30。所述纵向槽30构成用于在同步环携动件21a、21b沿切向方向运动时引导和定位锁定体。同时，纵向槽30用于在移动套筒11沿轴向的移动方向运动时引导锁止体。
凹部24a或24b具有用于弹簧元件的沿切向方向的引导部段32a或32b。此外，凹部24a、24b具有凸肩，所述凸肩构成角部31a或31b。所述角部用于在锁定体从引导部中相对于弹簧元件弹出时挡住所述锁定体22a、22b。锁定体22a、22b在弹簧元件的内直径中以下球冠引导和定心地保持。
与图2不同，图3示出其中锁定体22a构成为锁定菌形件的预同步单元20a。在此，锁定菌形件具有半球形构成的顶部和圆柱形的基体。基体构成为具有用于将弹簧元件定心的销。如从剖面图中可见，基体沿切向方向贴靠在引导套筒的相应的引导部段35a或35b中。锁定体的运动沿轴向方向是可行的。
在同步过程结束时，即在变速器轴和挡位轮2a或2b达到相同转速时，同步环8a或8b能从其阻挡位置中转出。在所述旋转运动时，进行锁定体22a或22b和同步环携动元件21a或21b之间沿着凹部28a或28b的棱边29a或29b的相对运动。通过转动阻挡齿部，用于移动套筒11的路径是开启的并且所述移动套筒在其轴向的端部位置中经由内齿部10形状配合地接合到挡位轮2a或2b的离合器本体的外齿部中。
当然根据本发明也可行的是如下实施方式，其中仅在引导套筒的一侧上设置同步环和可耦联的挡位轮。
图6a和6b示出同步环携动元件21a的另一实施方式，所述同步环携动元件构成为从同步环8a轴向延伸的矩形的连接片。在连接片中引入用于引导和支撑锁定体的窗形的凹部28a。凹部的位于轴向方向上的边缘区域36a构成为向上卷边的棱边。在同步环携动元件的一个替选的设计方案中，窗形的凹部也可以构成为不具有卷边。
图7a和7b示出具有压力弹簧的锁定体22a、22b的一个替选的实施方式。在此，锁定体具有方形的基体，所述基体具有半球形构成的顶部。在锁定体的下侧上成形有用于将压力弹簧23a、23b定心的柱形销33。压力弹簧在此在安装时在销33上移动并且贴靠在锁定体的下侧上。
锁定体的图8中示出的实施方式具有基体，所述基体具有半球形的顶部和柱形的端部区域。在端部区域中引入孔34，所述孔用于支撑和容纳压力弹簧23a、23b的端部区域。

Claims (12)

1.一种用于机动车变速器的同步单元(1)，具有
-引导套筒(3)，所述引导套筒能够抗扭地固定在变速器轴上并且具有外齿部(4)；
-移动套筒(11)，所述移动套筒具有内齿部(10)并且经由所述内齿部(10)接合到所述引导套筒(3)的所述外齿部(4)中并且相对于所述引导套筒(3)能轴向移动地安装；
-至少一个同步环(8a，8b)，所述同步环相对于所述引导套筒(3)能轴向移动并且能有限转动地安装；
-多个预同步单元(20a，20b)，所述预同步单元在所述移动套筒(11)和所述同步环(8a，8b)之间作用，使得在所述移动套筒(10)轴向地移动时所述同步环(8a，8b)能够轴向地移动，其中所述预同步单元(20a，20b)包括弹簧元件(23a，23b)、锁定体(22a，22b)和同步环携动元件(21a，21b)，并且其中所述同步环携动元件(21a，21b)沿轴向方向牢固地连结在所述同步环(8a，8b)上，并且其中所述锁定体(22a，22b)弹簧预加载地支撑在所述移动套筒(11)的凹部(25a，25b)上并且保持在所述同步环携动元件(21a，21b)上以传递轴向的移动运动，其特征在于，
-所述同步环携动元件(21a，21b)还构成为，使得在引导套筒(3)和同步环(8a，8b)之间进行旋转运动时能实现锁定体(22a，22b)和同步环携动元件(21a，21b)之间的相对运动。
2.根据权利要求1所述的同步单元(1)，其特征在于，所述锁止体(22a，22b)是球体、具有方形的基体的半球体或具有圆柱形基体的半球体。
3.根据权利要求1或2所述的同步单元(1)，其特征在于，所述同步环携动元件(21a，21b)构成为轴向延伸的连接片，用于引导和支撑所述锁定体(22a，22b)的窗形的凹部(28a，28b)引入所述连接片中。
4.根据权利要求1或3所述的同步单元(1)，其特征在于，所述同步环携动元件(21a，21b)与所述同步环(8a，8b)一件式地构成。
5.根据权利要求3所述的同步单元(1)，其特征在于，所述凹部(28a，28b)沿轴向方向具有净宽度A，所述净宽度为了支撑和保持而匹配于所述锁定体(22a，22b)的直径，使得所述锁定体沿两侧的轴向方向支撑地保持，并且沿横向方向伸展的净宽度B大于所述锁定体的直径，使得在所述同步环(8a，8b)相对于所述引导套筒(3)旋转运动时，所述锁定体(22a，22b)沿着所述凹部沿横向方向滑动地引导并且能够实现锁定体(22a，22b)和同步环携动元件(21a，21b)之间的脱耦的相对运动。
6.根据上述权利要求中任一项所述的同步单元(1)，其特征在于，所述凹部的位于轴向方向上的边缘区域构成为向下或向上卷边的棱边(29a，29b；36a，36b)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的同步单元(1)，其特征在于，所述齿部(10)的一个或多个齿的齿高度在所述预同步单元(20a，20b)的区域中缩短。
8.根据上述权利要求中任一项所述的同步单元(1)，其特征在于，在所述齿部(10)的相对于所述预同步单元(20a，20b)居中设置的齿中构成轴向伸展的纵向槽(30)，其用于引导所述锁定体(22a，22b)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的同步单元(1)，其特征在于，所述预同步单元(21a，21b)容纳在所述引导套筒(3)的外环周上的相应的径向孔或凹部(24a，24b)中。
10.根据权利要求9所述的同步单元(1)，其特征在于，所述凹部(24a，24b)具有沿切向方向的用于所述弹簧元件(23a，23b)的引导部段(32a，32b)。
11.根据权利要求9或10所述的同步单元(1)，其特征在于，所述凹部(24a，24b)具有用于沿切向方向支撑所述锁定体的引导部段(35a，35b)，其中所述引导部段允许所述锁定体沿轴向方向的运动。
12.根据上述权利要求中任一项所述的同步单元(1)，其特征在于，所述凹部(25a，25b)为了支撑所述锁定体(22a，22b)构成为v形的凹槽，所述凹槽具有第一侧壁和第二侧壁(26a，26b；27a，27b)，其中所述第一侧壁(26a，b)相对于与所述变速器轴的转动轴线平行地伸展的直线具有角Y1而所述第二侧壁(27a，b)相对于所述直线具有角Y2。
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