CN114599892A - 换挡套筒支承件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同步装置(27)的换挡套筒支承件(1)，所述换挡套筒支承件具有用于与换挡套筒(2)啮合的外齿部(15)以及使所述外齿部(15)中断的凹槽(16)，所述凹槽具有凹槽壁(19、20)和凹槽底部(21)，其特征在于，所述凹槽壁(19、20)具有非对称的横截面。

Description

换挡套筒支承件

技术领域

本发明涉及同步装置的换档套筒支承件，该换挡套筒支承件具有用于与换档套筒啮合的外齿部以及使外齿部中断的凹槽，该凹槽具有凹槽壁和凹槽底部。

背景技术

同步装置在用于机动车辆的传动装置中的不同变型中使用。同步装置用于调节联接有不同传动比的齿轮之间的速度，并且因此降低换档力和传动装置中的磨损并提高换档舒适性。同步装置的常用变型被设计为闭锁式同步系统并且具有锥形摩擦离合器，该锥形摩擦离合器可以被设计为单锥同步系统或多锥同步系统。在同步期间，待换档的齿轮和主传动轴的不同速度彼此匹配。然后，齿轮借助于互锁连接联接至轴。

例如从DE 10 2005 054 085A1已知一种用于已知类型的传动装置的同步装置，该同步装置具有位于换挡套筒支承件中的多个压力件。闭锁式同步装置通常具有也被称为同步承载体的换档套筒支承件，该换挡套筒支承件具有作为锁定元件分布在圆周上的多个压力件，所述多个压力件借助于弹簧在径向方向上被偏置并且布置在凹槽中。

这种凹槽被设计为压力件和滑动件的接纳部和导引部，并且被设计成容置换档套筒支承件上的压力件和闩锁元件的组合。在DE 195 80 558A1中描述了一种具有所述类型的凹槽的换档套筒支承件。凹槽是凹部，该凹部的深度沿换档套筒支承件的旋转轴线的方向径向延伸到换档套筒支承件中，并且沿与换档套筒支承件的旋转轴线相同的方向延伸。凹槽在朝向换档套筒支承件的端面的端部处是敞开的，并且可以容置至少有时突出超过换档套筒支承件的端面的压力件。本发明还涉及所有的凹槽，例如用于同步环或类似物的旋转固定输送的凹槽，这些凹槽使在换档套筒支承件的圆周侧上径向形成或紧固在换档套筒支承件的外侧上的环形齿轮中断。从DE 10 2007 031 300A1、DE 10 2016 122 729A1和DE198 53 896A1中已知其他换档套筒支承件。

凹槽是换挡套筒支承件上的凹口。凹口对由外齿部的反作用力在环形齿轮的材料中产生的应力分布有不利影响。因此，必须特别注意凹槽的设计。在周向不间断并因此周向封闭的周向环形齿轮中，应力通常均匀地分布在环形齿轮和换挡套筒支承件中，并保持在材料能够承受的水平。在中断的环形齿轮的情况下，应力峰值出现在凹槽中，特别地出现在内边缘上。这些边缘在换档套筒支承件的整个宽度上在凹槽中从一个端面到另一端面延伸。应力峰值特别地在侧壁的凹槽合并到凹槽底部中的内边缘处较高。这些内边缘有开裂的风险。因此，过去已经尝试减小凹口应力。例如，尖锐边缘过渡部由具有半径的过渡部或由以底切方式制备并横向于旋转方向延行的凹槽代替。在过渡部的另一设计中，界定凹槽的两个侧壁中的每个侧壁均在旋转方向中的一个旋转方向上以换档套筒支承件的材料中的圆角凹槽的方式凸型地凸起。凹槽在横向于旋转轴线的过渡部处变宽。然后，所得到的弯曲的壁表面合并到凹槽底部中。

然而，在高扭矩下，这些措施是不够的。因此，在由冷成型的和/或冲压的金属板制成的换档套筒支承件中，原材料的材料厚度增加。至少部分地消除了比如部件制造中的低材料消耗或换挡套筒支承件的低重量的优点。能量平衡由于较高的材料消耗而在换档套筒支承件的生产中受到不利影响并且由于较高的重量而在传动装置的使用中受到不利影响。

发明内容

因此，本发明的目的是将具有凹槽的换挡套筒支承件设计成避免由于凹槽中的高扭矩引起的应力峰值而导致的裂纹。然而，应当尽可能避免在换档套筒支承件的生产中使用更多的材料。

该目的根据权利要求1的主题来实现。

在车辆中，换档套筒支承件有时处于超速模式，并且有时处于牵引模式。根据操作模式，换挡套筒支承件在不同的方向上传递扭矩。车身的负载侧的边缘相比于车身的相反侧的后边缘承受明显更大的载荷。为了考虑这两种操作模式，现有技术的换档套筒支承件因此被对称地设计。这具有进一步的优点，即换挡套筒支承件不必以方向定向的方式安装。

本发明基于下述事实，即，一方面，单个最大载荷不会导致裂纹的形成，但是在连续加载期间材料疲劳具有显著的影响。另一方面，超速模式和牵引模式的时间份额不同。因此，在整个运行时间内，凹槽上的载荷并不相同，而是在使用寿命结束时，裂纹始终形成在具有较高载荷的一侧。根据本发明，凹槽因此被非对称地设计，以便以损害相对的凹槽区域为代价在扭矩传递的方向上减轻更重负载的凹槽区域。非对称的形式很大程度上取决于超速模式和牵引模式的预测份额以及由它们的功能预先确定的基本形式。

凹槽壁的非对称性不是用于产生止挡件或者为另一部件提供功能表面，而是用于平衡由于优选的旋转方向而引入的换档套筒支承件中的不均匀应力分布。

本发明可以被应用于换档套筒支承件的所有凹槽。在第一变型中，非对称凹槽容置压力件。为此目的，可以在非对称凹槽中设置不受非对称影响的凹槽底部。例如，凹槽底部可以因此导引压力件。

在第二变型中，凹槽形成了止挡件，该止挡件用于与外齿部啮合的换档套筒。换档套筒在换档套筒支承件上运行，并且压力件设置在换挡套筒与换挡套筒支承件之间。如果齿轮接合或断开接合，则换档套筒在换档套筒支承件上沿一个方向或另一方向轴向移位。为了在几何上限制该行程，需要端部止挡功能；在换档过程期间，换挡套筒必须在其行程结束机械停止。为此，可以在换挡套筒上切掉齿部。替代地，止挡件被结合到换挡套筒中。当换挡套筒偏转时，换挡套筒在端部处抵靠离合器本体运行，因此换挡套筒处于其端部位置并且不能再移位。为了使止挡件能够在换挡套筒上轴向移位，该变型中的凹槽形成了用于止挡件的窗口。

在第三变型中，凹槽形成了用于同步器环的止挡件。通过该止挡件，换挡套筒支承件为同步器环指定了扭转角窗口。

在最简单的情况下，凹槽壁的非对称性可以由相对于凹槽底部以不同的方式倾斜的两个表面来描述。

在另一实施方式中，凹槽壁以不同的方式弯曲。曲率在每种情况下可以是恒定的，但是也可以在曲线长度上变化。曲率在曲线长度上变化是有利的，因为在两条曲线合并到凹槽底部的区域中可以实现相同的曲率，并且因此不会出现局部应力峰值。这在换档套筒支承件的最小径向延伸的该区域中特别有利。在进一步的发展中，凹槽壁各自包括具有不同曲率的多条曲线。最后，凹槽壁也可以具有连续变化的曲率。

在又一实施方式中，凹槽在纵向截面中是非对称的。因此，非对称不仅存在于横截面、即横向于换档套筒支撑件的旋转轴线的横截面中，而且也存在于纵向截面中。要传递的扭矩取决于传动比。根据齿轮中传递的平均扭矩，可以形成凹槽底部，以便在运行时间内实现尽可能均匀的负载。特别地，凹槽深度可以变化。此外，各个横截面轮廓不必彼此相似。这意味着在纵向轮廓中凹槽底部的局部曲率可以不同程度地变化。因此，较重负载侧的应力减小，并且较轻负载侧的应力增加。总的来说，这增加了换档套筒支承件的操作稳定性。

凹槽通常被设计为轴向凹槽，并且因此平行于换档套筒支承件的旋转轴线延行。凹槽通常也被设计成在换档套筒支承件的两个端面上都是敞开的。特别地，如果换档套筒支承件仅在一个侧部上换档例如倒档，则凹槽也可以在端部处封闭，以便更多的材料可用于扭矩传递。

本发明特别地适用于烧结的换档套筒支承件。以这种方式，可以指定凹槽的三维形状而不会产生任何额外的生产成本。根据制造过程，这也可以通过由钢制成的换档套筒支承件来实现。

附图说明

下面借助基于优选的示例性实施方式的附图对本发明进行更详细地说明。在附图中，

图1以纵向截面示出了同步装置，

图2以横截面示出了根据现有技术的换挡套筒支承件，

图3示出了根据本发明的换挡套筒支承件的凹槽的简化示意性截面图。

具体实施方式

图1示出了同步装置27，该同步装置具有用于选择性地联接齿轮3和4的换档套筒支承件1和换档套筒2。齿轮3和4是可旋转的，但是以固定的方式纵向安装在传动轴5上。换档套筒支承件1旋转固定和纵向固定在传动轴5上，并且将换档套筒2承载在换挡套筒支承件的外圆周上。换档套筒2布置在换档套筒支承件1上，以便能够选择性地沿齿轮3或4中的一者的方向移位，并且能够借助于齿部以相对于换档套筒支承件1并因此相对于传动轴5旋转固定的方式移位。一组同步器环13、13’、13”在换挡套筒支承件与齿轮3、4之间纵向地布置在换档套筒支承件1的每一侧。

换档套筒支承件1在其圆周上容置有多个止动件6，其中，止动件6在此仅示意性示出。止动件6被设计为压力件9并且在止动件的空档设定位置中通过其闩锁元件8闩锁在换挡套筒2上。在空档设定位置中，止动件6被径向地支承在换档套筒支承件1上并通过覆盖件10偏置抵靠换档套筒2。闩锁元件8通过其覆盖件10接合在闩锁凹部11中。

如果换档套筒2轴向移位，则换挡套筒接合在与齿轮4固定连接的离合器盘12的离合器齿部12a中。传动轴5经由换档套筒支承件1和换档套筒2与齿轮4连接以便共同旋转，与齿轮4相关联的齿轮被选择。在换挡套筒2到换挡位置的换挡运动期间，换挡套筒2纵向带动止动件6的接合在闩锁凹部11中的闩锁元件8，并且使闩锁元件抵靠外同步器环13移位。这启动了预同步过程。

沿离合器齿部12a的方向进一步移动的换档套筒2迫使压力件9的支承在外同步器环13上的覆盖件10脱离闩锁凹部11。覆盖件10径向偏转。当齿轮释放时，换挡套筒2从该位置向后移动。在这种情况下，以偏置的方式贴靠换挡套筒2的覆盖件10再次接合在闩锁凹部11中。

图2中以横截面示出了根据现有技术的换档套筒支承件1。该换挡套筒支承件被设计为一件式轮毂，并且在径向内侧具有内齿部7以用于旋转固定连接至传动轴5。腹板14径向连接至内齿部7并且将外齿部15连接至内齿部7。外齿部15被设计成环形齿轮，该环形齿轮被呈凹槽16的形式的六个凹部分成单独的带齿部分。凹槽16中的三个凹槽构成了用于未示出的布置在换挡套筒2上的止挡件的窗口17。随着换档套筒2的轴向移位，止挡件在凹槽16中移动。其他三个凹槽16被设计为压力件窗口18。压力件9(图1)布置在压力件窗口中。

图3示出了根据本发明的换档套筒支承件1，该换挡套筒支承件具有作为用于接纳压力件9的压力件窗口18的凹槽17。凹槽16具有两个凹槽壁19、20，凹槽底部21连接至凹槽壁中的每一者。凹槽底部21包括两个部分表面23、24，部分表面中的每一者具有不同的曲率，使得凹槽底部是非对称的，以便减轻位于旋转方向22上的腹板区域25(图2)。当在凹槽底部21上的横截面平面中观察时，部分表面23、24的曲率不是恒定的而是可变的。在凹槽底部21上的纵向截面平面中观察，部分表面23、24的曲率也发生变化。部分表面23、24的曲率变化不是以镜像翻转的方式发生，而是彼此独立地发生，这确保了所得到的凹槽底部21除了换档套筒支承件1的端面之外没有边缘。

第一凹槽壁19和第二凹槽壁20各自相对于凹槽底部21的中心以一定角度倾斜，这两个角度彼此不同。

附图标记列表

1 换挡套筒支承件

2 换挡套筒

3 齿轮

4 齿轮

5 传动轴

6 止动件

7 内齿部

8 闩锁元件

9 压力件

10 覆盖件

11 闩锁凹部

12 离合器盘

12a 离合器齿部

13 同步器环 13’ 同步器环

13” 同步器环

14 腹板

15 外齿部

16 凹槽

17 窗口

18 压力件窗口

19 凹槽壁

20 凹槽壁

21 凹槽底部

22 旋转方向

23 第一部分表面

24 第二部分表面

25 腹板区域

26 底切部

27 同步装置

Claims (8)

1.一种同步装置(27)的换挡套筒支承件(1)，所述换挡套筒支承件具有用于与换挡套筒(2)啮合的外齿部(15)以及使所述外齿部(15)中断的凹槽(16)，所述凹槽具有凹槽壁(19、20)和凹槽底部(21)，其特征在于，所述凹槽壁(19、20)具有非对称的横截面。

2.根据权利要求1所述的换挡套筒支承件，其特征在于，所述凹槽(16)形成压力件接纳部(18)。

3.根据权利要求1所述的换挡套筒支承件，其特征在于，所述凹槽(16)形成用于所述换挡套筒(2)的止挡件。

4.根据权利要求1所述的换挡套筒支承件，其特征在于，所述凹槽(16)形成用于同步器环(13、13’、13”)的止挡件。

5.根据前述权利要求中的一项所述的换挡套筒支承件，其特征在于，所述凹槽壁(19、20)在不同的纵向截面中具有相同的设计。

6.根据前述权利要求中的一项所述的换挡套筒支承件，其特征在于，所述凹槽底部(21)的轮廓被设计为相对于所述凹槽底部的中心非对称的曲线。

7.根据前述权利要求中的一项所述的换挡套筒支承件，其特征在于，所述凹槽(16)构造相对于所述凹槽底部(21)形成不同的角度的所述凹槽壁(19、20)。

8.根据前述权利要求中的一项所述的换挡套筒支承件，其特征在于，所述换挡套筒支承件(1)是烧结的。

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