CN111810550A - 用于车辆变速器的同步组件的托板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于车辆变速器的同步组件的托板(30)，该托板具有基体(40)、设置在基体(40)中的弹簧(36)以及卡锁元件(34)，该卡锁元件被弹簧(36)压靠到基体(40)中的止挡(46)上，其特征在于，卡锁元件(34)具有凸状的卡锁面(35)以及与该卡锁面对置的用于弹簧(36)的削平的贴靠面(50)。

Description

用于车辆变速器的同步组件的托板

技术领域

本发明涉及用于车辆变速器的同步组件的托板，该托板具有基体、设置在所述基体中的弹簧以及卡锁元件，该卡锁元件被弹簧压靠到所述基体中的止挡上。

背景技术

这种同步组件具有轮毂、至少一个托板和至少一个同步环。该同步组件用于，当应挂到相应挡位时将变速器齿轮与承载该齿轮的变速器轴联接。

这种同步组件以各种不同设计所熟知。轮毂通常不能相对转动地安装在换挡变速器的轴上。滑动套筒不能相对转动地、然而沿轴向可移动地设置在轮毂上，该滑动套筒用于建立与一个变速器齿轮(或者在轮毂的两侧分别设置有变速器齿轮时与多个变速器齿轮)的期望的不能相对转动的连接。为了能够建立不能相对转动的连接，变速器齿轮设置有换挡齿部，滑动套筒的边缘区段可以推到该换挡齿部上。

在滑动套筒接合到相应挡位轮的换挡齿部中之前，轮毂的转速必须一方面和滑动套筒并且另一方面和变速器齿轮同步。为此目的设置有至少一个同步环，该同步环设置在轮毂上，并且一旦滑动套筒从其中心位置或者说空挡位置运动出来，就与配置给变速器齿轮的相应的摩擦面接合。只要在轮毂和变速器齿轮之间存在相对转速，同步环就相对于轮毂在周向方向上被加载到锁定位置，在该锁定位置中滑动套筒不可能接合到变速器齿轮的换挡齿部中。仅当转速完全(或至少几乎完全)相等并且因此在同步环上不再有(或仅仍有很小的)拖曳扭矩作用时，同步环才可以相对于轮毂扭转，使得滑动套筒可以换挡。该功能方式是众所周知的。还已知的是，在轮毂中设置有多个托板，这些托板用于，使滑动套筒在其中心位置定心并且在换挡过程开始时使相应的同步环与配置给其的摩擦面接合。

托板通常配合在轮毂的空隙中，其中，卡锁元件沿径向方向向外被弹簧压靠到换挡套筒内侧上的卡锁空隙中。在换挡过程开始时，首先沿轴向方向带动托板，由此将力施加到相应的同步环上。该力用于形成期望的摩擦力矩。当在变速器轴的转速和挡位轮的转速同步之后换挡套筒可以换挡，以便在变速器轴与挡位轮之间建立不能相对转动的连接时，抵抗弹簧的作用沿径向方向将卡锁元件压入托板中，使得卡锁元件不阻碍换挡。

通常使用球状物作为卡锁元件。该球状物位于弹簧的端侧上，其中，弹簧具有足够的长度，以便当换挡套筒换挡时，能够实现卡锁元件没入基体中。

鉴于弹簧的疲劳强度以及换挡时卡锁元件所需的行程，弹簧的长度不能小于一定的最小长度。然而对于某些结构(特别是对于具有非常大直径的变速器轴)希望托板的径向结构高度构造得特别小。

发明内容

因此，本发明的目的是改进开头所述类型的托板，使得所述托板具有特别小的高度。

为了实现所述目的，根据本发明设定：卡锁元件具有凸状的卡锁面以及与该卡锁面对置的用于弹簧的削平的贴靠面。本发明基于以下认识：卡锁元件不必强制性地是球形，并且通过不同于球形的形状可以减小径向方向上的结构高度。

根据本发明的一种设计方案设定：贴靠面是环形的。该贴靠面因此对应弹簧的端侧，该弹簧的端侧将卡锁元件压靠到基体中的止挡上。

优选地，在贴靠面内部设置有定心凸起，该定心凸起延伸进弹簧中。由此防止了，卡锁元件由于在其上滑动的滑动套筒施加在其上的力而扭转得远到使弹簧可能歪斜。

根据本发明的一种设计方案设定：所述基体具有在弹簧的轴向方向上封闭的弹簧容纳部，该弹簧容纳部具有底部。由于托板的关于轮毂在径向方向上的小结构高度，可能的是，将弹簧容纳部设计为封闭的，从而可以将托板作为预装配的组件低费用地安装到轮毂中。

根据本发明的一种设计方案设定：在横截面上观察，卡锁元件的贴靠面位于卡锁面的曲率中心的高度上。根据该设计方案，球面的“上”半部保留在卡锁元件上，因而该面在功能上没有变化地用于与换挡套筒和基体中的止挡共同作用。然而获得期望的小结构高度。

定心凸起可以具有对应于卡锁面的半径的长度。这已经被证实为小尺寸和良好定心作用之间的良好折衷。除此之外可能的是，定心凸起用整个球的材料加工成。

原则上，定心凸起应该具有的长度保证弹簧中的引导不倾斜。但是，所述长度不允许大到使得定心凸起在最大压缩状态中与弹簧底部碰撞。定心凸起的最小长度在此应至少对应于卡锁面的高度。

根据一种替代的设计方案，定心凸起可以具有大于卡锁元件的头部的一半直径的长度。特别是大于卡锁元件的头部的直径。由此获得改善的定心作用。

根据一种设计方案设定：定心凸起设置有导入斜面，由此提高了可装配性。

为了保持低的切削加工费用，卡锁元件由具有半球形头部的铆钉制造，该铆钉以期望的方式硬化。

为了便于将卡锁元件装配到基体中，在从贴靠面到卡锁面的过渡部上也可以设置有导入斜面。

根据一种实施方式，导入斜面可以设计为锥形倒棱。也可能的是，导入斜面具有在横截面上任意弯曲的外部轮廓。

为了能够将在换挡时由滑动套筒施加到卡锁元件上的侧向力更好地引到托板中，根据一种实施方式在导入斜面和卡锁面之间设置有在卡锁元件上的环绕的支撑面，该支撑面与基体共同作用。所述支撑面显著地减小了在卡锁元件与基体之间的表面压力并且因此也减小了磨损，从而获得了明显较长的使用寿命以及恒定保持的力特性。

所述支撑面可以基本上平行于卡锁元件的中心轴线延伸，使得当支撑面被压靠到基体上时，不产生轴向力。此外还获得了大大减小的表面压力。

所述支撑面特别可以是柱形的、即具有平行于卡锁元件的中心轴线的一定程度的延伸，使得在基体和卡锁元件之间在较大的面上产生接触。

附图说明

下面借助在附图中示出的实施方式来描述本发明。附图中：

图1示出了根据现有技术的同步组件的横剖视图；

图2示出了图1的部分II的放大图；

图3以再次放大的比例示出了由现有技术已知的托板示例；

图4在对应图3的视图中示出了根据本发明的托板的剖视图以及没有弹簧和卡锁元件的托板的基体的视图；

图5示出了图4的托板的侧视图；

图6示出了根据第二实施方式的用于托板的卡锁元件的侧视图；

图7示出了根据第三实施方式的用于托板的卡锁元件的侧视图；

图8示出了根据第四实施方式的用于托板的卡锁元件的侧视图；

图9示出了根据第五实施方式的用于托板的卡锁元件的侧视图。

具体实施方式

在附图中示出了同步组件5，该同步组件用于将两个在此示意性示出的变速器齿轮7、9不能相对转动地与变速器轴(未示出)连接。为了简化，这里变速器齿轮7、9示出有相同的直径；实际上，它们具有不同的直径。当然也可能的是，同步组件仅配置有唯一的挡位，并且因此仅配置有唯一的变速器齿轮。

同步组件5包括轮毂10(也称为同步器体)，该轮毂借助轮毂齿部12不能相对转动地设置在变速器轴上。变速器轴沿着中心轴线M延伸，该中心轴线同时也是用于变速器齿轮7、9以及同步组件5的中心轴线和旋转轴线。

变速器齿轮7、9作为活动轮设置在变速器轴上。当挡位中的配置有相应的变速器齿轮7、9的挡位应被使用时，该变速器齿轮必须不能相对转动地与变速器轴连接。这在此借助于博格华纳同步系统实现，该同步系统本身是已知的并且下面仅对其基本特征进行说明。

轮毂10沿其外周设置有滑动套筒齿部14，滑动套筒16不能相对转动地、然而沿轴向方向可移动地设置在其上。为此，在滑动套筒16的内周上设置有内齿部17。换挡拨叉(未示出)可以与滑动套筒16共同作用，以更换挡位。

每个变速器齿轮7、9均设置有换挡齿部18，滑动套筒16可被通过以下方式以其内齿部17推到该换挡齿部上，即，使得该滑动套筒从图中所示的中心或者空挡位置沿轴向方向相应远地滑动。由此产生了从变速器轴经由轮毂10和滑动套筒16到相应的变速器齿轮7或9的不能相对转动的连接，从而可以使用相应的挡位用于扭矩传递。

鉴于磨损和舒适性，仅当滑动套筒16的转速和相应的齿轮7或9的转速相同或至少几乎相同时，滑动套筒16和相应的换挡齿部18之间的不能相对转动的连接才能有意义地建立。为确保这一点，各构件的转速在换挡过程开始时被同步。

为此，为每个变速器齿轮设置至少一个同步环20，该同步环的主要任务是：一旦滑动套筒16从其中心位置中出来向变速器齿轮7或9运动，就与配置给相应的变速器齿轮7或9配置的摩擦面摩擦接合。相应的同步环20还具有的功能是：只要轮毂10的转速和由此一方面滑动套筒16的转速以及另一方面相应的变速器齿轮7或9的转速还没有彼此充分相等，就阻止滑动套筒换挡、即接合到换挡齿部18中。为此目的，每个同步环20具有锁定齿部22，该锁定齿部的齿模数对应滑动套筒齿部14以及滑动套筒16的内齿部17的齿模数。

每个同步环20安装到轮毂10上，使得其可以在周向方向上有限地扭转。可能的旋转角度在此设定为，使得同步环20的锁定齿部22的齿在该同步环位于最大扭转位置时与滑动套筒16的内齿部的齿对置。只有当滑动套筒16和相应的变速器齿轮7、9的转速至少几乎相等并且由此不再有或至少几乎不再有拖曳扭矩作用在同步环20上时，该同步环才可以通过滑动套筒16上的和锁定齿部22上的合适的磨光面(Facette)的相互作用而沿轴向转回到如下的位置中，在该位置中滑动套筒16可以在轴向方向上进行调节，直到其接合到相应的变速器齿轮或者9的换挡齿部18中为止。

为了使滑动套筒16在其中心位置定心并且在换挡过程开始时使相应的同步环20与配置给其的摩擦面接合，在轮毂上设置有多个托板30，这些托板插入轮毂10的相应空隙32中。通常围绕轮毂10的周边均匀地分布有三个托板。

每个托板30具有硬化的球状物形式的卡锁元件34，该球状物被弹簧36加载而从压块30中出来并且向着滑动套筒16的内侧上的对置面38加载，使得卡锁球状物34的卡锁面35(即该卡锁球状物的表面)贴靠在那里。如特别在图1和2中可以看到的，对置面38设计为在径向方向上向外加深的凹部，当滑动套筒16处于其中心位置时，卡锁元件34接合到该凹部中。为了使滑动套筒16沿轴向方向移动，必须沿径向方向向内抵抗弹簧36作用地调节卡锁元件34。

卡锁元件34容纳在基体40中，该基体具有弹簧容纳部42。该弹簧容纳部在背向卡锁元件34的一侧上设置有底部44。

为了阻止卡锁元件34被弹簧36从基体40中压出，基体40在弹簧容纳部42的背向底部44的一侧上设置有止挡46。止挡46限定了小于卡锁元件34的直径的开口。因此，卡锁元件34的球形表面的仅仅一部分可以向外突出超过托板30。

在图4和5中示出了根据本发明的托板的一种实施方式。为从图1至图3中已知的特征使用相同的附图标记，并且在这方面参考上述说明。

根据本发明的托板与图1至图3的托板之间的区别在于，在根据本发明的托板中，卡锁元件34不设计为球状物，而是仅具有半球形的“外侧”或卡锁面35并且在“背侧”上、即面向基体40的底部44的一侧上具有用于弹簧36的环形的贴靠面50。

在贴靠面50内部设置有定心凸起52。弹簧在此不再贴靠在卡锁元件34的底侧上(并且因此与其卡锁面35的最前部点不再具有接近卡锁球状物34的整个直径的间距)，而是贴靠在削平的接触面50上并且因此在所示的实施例中与卡锁元件34的最前部点具有大约一半直径的间距。

定心凸起52这里设计成柱形的并且沿弹簧36的轴向方向观察具有大约等于卡锁元件34的球形基体的直径的长度。

在背离卡锁面35的端部上，定心凸起52设置有环绕的导入斜面或倒棱。

假设可使用的弹簧长度保持不变，则可以使用根据本发明的解决方案将整个弹簧36以卡锁元件34的大约一半直径“更近”地压近卡锁元件34的位于外部的前侧。在卡锁球状物的直径为5mm的情况下，由此实现结构高度以几乎为2mm的数量级缩短，即卡锁球状物34的一半直径减去该卡锁球状物没入弹簧的端侧中的没入深度。

作为用于卡锁元件34的基体可以使用铆钉、车削部件或通过其它合适的加工过程制成的具有半球形头部的基体。卡锁元件34的基体在这里由具有应用所需的强度和表面值的材料制成。如需要，卡锁元件也可以被硬化。

在图6中示出了根据第二实施方式的用于托板的卡锁元件34。为从第一实施方式中已知的特征使用相同的附图标记，并且在这方面参考上述说明。

第一实施方式与第二实施方式之间的区别在于，在第二实施方式中，用于弹簧36的贴靠面50和导入斜面60重合。因此，导入斜面从卡锁面35的外周延伸直到定心凸起52为止。

类似于第一实施方式，导入斜面60在这里设计为锥形倒棱。

在图7中示出了根据第三实施方式的用于托板的卡锁元件34。为从第一或第二实施方式中已知的特征使用相同的附图标记，并且在这方面参考上述说明。

在第三实施方式中，再次使用用于弹簧36的单独的、环形的贴靠面50。

代替锥形倒棱，导入斜面60在这里设计为倒圆的；该导入斜面在截面上具有任意弯曲的轮廓。

由于不同的半径，从卡锁面35的大的半径到导入斜面60的较小的过渡部存在环绕的过渡部。

在图8中示出了根据第四实施方式的用于托板的卡锁元件34。为从前述实施方式中已知的特征使用相同的附图标记，并且在这方面参考上述说明。

与第三实施方式的区别在于，在卡锁面35和导入斜面60之间存在环绕的支撑面62。该支撑面在此设计为相对卡锁元件34的中心轴线定心的柱形面。

与前述实施方式的卡锁面35的半径相比，在此使用更大的半径，使得卡锁面35与贴靠面50的更大的轴向间距(即关于图8中的图进一步向上)达到卡锁元件34的最大直径。由此在结构高度相同的情况下产生用于支撑面62的轴向空间。

支撑面62用于，在换挡时由滑动套筒施加到卡锁元件上的侧向力可以更好地引到托板中，这是因为获得了总体上较小的表面压力(以及因此伴随的更长的使用寿命和在使用寿命中几乎恒定的力水平)。

在图9中示出了根据第五实施方式的用于托板的卡锁元件34。为从前述实施方式中已知的特征使用相同的附图标记，并且在这方面参考上述说明。

第四实施方式与第五实施方式之间的区别在于，在第五实施方式中，再次为卡锁面35使用已知的较小半径。还有可能的是，使用更小的半径。

为了仍然具有用于环绕的支承面62的必要的轴向结构空间，设置有锥形的台肩面(

)64，该台肩面与在此在轴向方向上设计为更平坦的卡锁面35的外边缘连接并且引向支撑面62。

作为锥形台肩面64的替代，也可以使用任意弯曲的台肩面。

Claims (14)

1.用于车辆变速器的同步组件的托板(30)，该托板具有基体(40)、设置在所述基体(40)中的弹簧(36)以及卡锁元件(34)，该卡锁元件被所述弹簧(36)压靠到所述基体(40)中的止挡(46)上，其特征在于，所述卡锁元件(34)具有凸状的卡锁面(35)以及与该卡锁面对置的用于所述弹簧(36)的削平的贴靠面(50)。

2.根据权利要求1所述的托板(30)，其特征在于，所述贴靠面(50)是环形的。

3.根据权利要求1或2所述的托板(30)，其特征在于，在所述贴靠面(50)内部设置有定心凸起(52)，该定心凸起延伸进所述弹簧(36)中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的托板(30)，其特征在于，所述基体(40)具有在所述弹簧(36)的轴向方向上封闭的弹簧容纳部(42)，该弹簧容纳部具有底部(44)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的托板(30)，其特征在于，所述贴靠面(50)在横截面中观察位于所述卡锁面(35)的曲率中心的高度上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的托板(30)，其特征在于，所述定心凸起(52)具有至少等于所述卡锁面(35)的半径的长度。

7.根据权利要求6所述的托板(30)，其特征在于，所述定心凸起(52)具有大于所述卡锁面(35)的半径的长度，特别是在所述卡锁面(35)的直径的数量级中。

8.根据前述权利要求中任一项所述的托板(30)，其特征在于，所述定心凸起(52)设置有导入斜面(53)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的托板，其特征在于，在从所述贴靠面(50)到所述卡锁面(35)的过渡部上设置有导入斜面(60)。

10.根据权利要求9所述的托板，其特征在于，所述导入斜面(60)是锥形倒棱。

11.根据权利要求9所述的托板，其特征在于，所述导入斜面(60)具有在截面中弯曲的外部轮廓。

12.根据权利要求9至11中任一项所述的托板，其特征在于，在所述导入斜面(60)和所述卡锁面(35)之间设置有在所述卡锁元件(34)上的环绕的支撑面(62)，该支撑面与所述基体共同作用。

13.根据权利要求12所述的托板，其特征在于，所述支撑面(62)基本上平行于所述卡锁元件(34)的中心轴线延伸。

14.根据权利要求13所述的托板(30)，其特征在于，所述支撑面(62)是柱形的。

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