CN115263944A - 同步设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于换挡变速器的同步设备，其具有：带有外齿部(18)的同步毂(16)；具有带有多个接合套齿(24)的内齿部的接合套(20)，经由接合套齿，接合套(20)以可在轴向方向(A)上移动、但是在环周方向上抗扭地耦联的方式容纳在同步毂(16)的外齿部(18)上；至少一个同步环(38)，其可由接合套(20)操作；以及至少一个弹簧环(28)，其设置在同步毂(16)的外齿部(18)的轴向侧处，并且起作用地设置在接合套(20)与同步环(38)之间。弹簧环(28)在接合套(20)的中性位置中贴靠在接合套(20)的端侧(32)处。接合套(20)的内齿部具有径向凹槽(52)，弹簧环(28)在接合套(20)的切换的位置中接合到径向凹槽中。

Description

同步设备

技术领域

本发明涉及一种用于换挡变速器、尤其机动车辆的换挡变速器的同步设备。

背景技术

同步设备用于，在接合挡位时使构成为空套轮的挡位齿轮的转速与抗扭地设置在变速器轴上的同步毂的转速相适应，借此在转速相适应之后，同步毂可以经由接合套与挡位齿轮抗扭地连接。

在同步过程期间，接合套通常在从中性位置调节出来时首先在所谓的预同步阶段中将同步环压靠与所述同步环相关联的配对摩擦面。这根据广泛使用的Borg-Warner原理进行，其方式为，通过接合套的初始运动使设置在同步毂的径向外侧上的压力件偏转并且压靠同步环。典型地，压力件分别具有螺旋压缩弹簧和以径向可移动的方式支承在其上的球，所述球接合到接合套的内侧处的凹部中。由此，在接合套轴向运动时，球被携动，并且压力件可以作用到同步环上。

同步环与其上容纳有接合套的同步毂一起旋转，并且用于同步环的配对摩擦面与待切换的挡位齿轮抗扭地连接。摩擦力矩确保挡位齿轮的转速与同步环的转速相适应，从而与同步毂以及还有变速器轴的转速相适应。由于同步环在同步毂中的间隙，在所施加的摩擦力矩的情况下，所述同步环可以相对于同步毂在环周方向上略微转动。在所述状态中，同步环处的止动齿部防止接合套的切换。

仅当挡位齿轮和变速器轴的转速相适应时，接合套才可以轴向继续运动，直至其内齿部接合到挡位齿轮处的耦联齿部中，使得挡位齿轮经由接合套和同步毂与变速器轴抗扭地耦联。压力件的球在此被径向压下，使得接合套可以越过球滑动。

为了相对于所述设计方案减小轴向结构空间，这种DE 10 2016 120007A1提出，在同步毂的轴向侧处在同步毂与挡位齿轮之间分别设置弹簧环，而不是使用传统的压力件。与已知的压力件类似，弹簧环在此用作预同步元件并将接合套的轴向运动传输到同步环上并且将所述同步环压靠与其相关联的摩擦面。因为传统的压力件具有相对大的轴向结构空间需求，所以同步毂可以通过弹簧环在轴向方向上比在传统的系统中更窄地设计。

通常地，接合套的内齿部的齿在齿端的区域中的侧齿面处具有底切部、即所谓的储存部，在切换的位置中、即在接合的挡位的情况下，所述底切部与挡位齿轮的耦联体处的齿部接合。所述储存部将接合套保持在切换的位置中，并且防止齿部不期望地分离和接合套轴向复位到中性位置中，从而防止不期望地摘挡。

将所述储存部引入到接合套齿部中通常时间和成本耗费地通过铣削方法来进行。

发明内容

本发明的目的是减少上述同步设备的生产成本。

所述目的借助于用于换挡变速器、尤其机动车辆的换挡变速器的同步设备来实现，所述同步设备具有带有外齿部的同步毂，所述同步毂可以在变速器轴上与换挡变速器的挡位齿轮抗扭地连接。具有带有多个接合套齿的内齿部的接合套经由所述接合套齿以可在轴向方向上移动但在环周方向上抗扭地耦联的方式容纳在同步毂的外齿部上。存在至少一个用于与挡位齿轮摩擦耦联的同步环，所述同步环可以由接合套操作。此外，存在至少一个弹簧环，其在同步毂的外齿部的轴向侧处设置并且起作用地

设置在接合套与同步环之间。弹簧环在接合套的中性位置中贴靠在接合套的端侧处。接合套的内齿部具有径向凹槽，弹簧环在接合套的切换的位置中接合到所述径向凹槽中。

在切换的位置中，弹簧环处于接合套的径向凹槽中并且以所述方式阻止接合套不期望地轴向运动回到中性位置中。这可以实现，省去接合套齿处的通常设有的储存部(Hinterlegung)并且必要时也省去挡位齿轮处的耦联体的齿部处的通常设有的储存部。因为径向凹槽明显更简单地生产，所以可以降低制造成本。不需要其他构件以便将接合套保持在切换的位置中。

接合套齿可以完全没有储存部地构成。接合套齿可以具有侧面，除尖部之外，所述侧面在至少一个齿端处(并且除通过径向凹槽引起的中断之外)沿着轴向方向直线式延伸。尖部尤其用于与同步环共同作用以便使所述同步环复位，并且作为用于接合到挡位齿轮处的待连接的耦联齿部中的接合辅助件。

在不具有储存部的情况下，也得出接合套在同步毂上的改进的引导，并且通过直线式侧齿面，在扭矩传输时在换齿时也得出更小的扭转齿面间隙，因为具有直地延伸的齿面的齿端在环周方向上通常比具有储存部的齿端更宽。

与在传统的同步设备中一样，接合套的中性位置对应于其中不切换挡位的位置，而在切换的位置中，接合套将同步毂与挡位齿轮中的一个挡位齿轮抗扭地连接，使得接合对应的挡位。

除了固定在切换的位置中之外，弹簧环优选地也用于将接合套保持在中性位置中，其方式为，弹簧环通过其在接合套的端侧处的贴靠来防止所述接合套的轴向运动。

弹簧环优选地是预同步单元的一部分，并且当接合套轴向移动时也引起同步环的侧向偏转，从而实现与在这种结构方式中相同的目的。

用于接合套的形成弹簧环的端侧的贴靠面可以通过接合套齿的齿端处和在那里尤其在尖部处的预同步斜边构成。

为了在摘挡时将弹簧环再次从径向凹槽中运动出来，径向凹槽优选地沿着轴向方向至少在一侧处通过作用为用于弹簧环的引导面的倾斜面来限界。如果弹簧环处于径向凹槽中并且接合套轴向运动回到中性位置中，则通过倾斜面径向向内按压弹簧环，使得接合套可以经过弹簧环滑动。

接合套在切换的位置中的保持力在此通过斜面的角度、径向凹槽的深度和弹簧环的弹簧应力共同决定。在本领域技术人员的判断中，这些参数与相应的使用相协调，使得一方面接合套不会自主地从切换的位置运动回到中性位置中，并且另一方面在根据计划摘挡时，操作接合套的执行器可以无问题地克服弹簧环在径向凹槽中的保持力。

同步毂优选地处于两个挡位齿轮之间，其中然后在同步毂的每个轴向侧处分别设置有弹簧环。在所述情况下，可以经由接合套切换两个挡位。

在仅一侧设置挡位齿轮的情况下，当然也可以使用本发明。

如果在同步毂的两侧分别设置有挡位齿轮，则径向凹槽当然应在两个轴向侧处分别具有倾斜面。

如果设有两个挡位齿轮并且切换路径分别相同，则沿着轴向方向观察，径向凹槽优选地处于接合套的内齿部的中心中。一般地，径向凹槽应放置和确定尺寸，使得在接合套经过用于挡位齿轮的整个切换路径后，弹簧环处于径向凹槽的轴向中心中。

例如，径向凹槽的轴向宽度可以为几毫米。

径向凹槽尤其在环周上环绕地构成。径向凹槽优选地在整个环周上具有相同的宽度，也提出径向凹槽在环周上没有轴向偏移。

为了稳定接合套的轴向位置，弹簧环可以在切换的位置中侧向地贴靠在同步毂处。

弹簧环在轴向方向上应是基本上刚性的，以便防止接合套的过度间隙。

如果在同步毂的相反的轴向侧上存在两个弹簧环，则可行的是，将所述弹簧环彼此连接，以便设定弹簧环的轴向间隙。为此，例如可以在同步毂中设有轴向的穿引部，弹簧环处的特定引导元件穿过所述穿引部接合。

为了实现弹簧环的期望的径向可变形性和弹性，所述弹簧环优选地在环周上中断。

弹簧环例如可以通过冲压和成型制造为板成型件。

附图说明

下面参照附图根据实施例详细描述本发明。附图中示出：

-图1示出已知的同步设备的示意性分解图；

-图2示出在中性位置中的根据本发明的同步设备的局部的示意性剖视图；以及

-图3示出在切换的位置中的图2中的同步设备。

具体实施方式

在图1中绘制车辆的未详细示出的换挡变速器中的已知的同步设备100。

在变速器轴上设置有两个挡位齿轮作为空套轮(在此未示出)，所述挡位齿轮分别与耦联体12抗扭地连接，所述耦联体承载耦联齿部14。为了切换对应的挡位，挡位齿轮可以与变速器轴抗扭地连接。

抗扭的连接经由同步毂16实现，所述同步毂经由变速器轴齿部以抗扭地和轴向固定的方式设置在变速器轴上。同步毂16在其外侧上设有外齿部18。外齿部18在此在环周方向U上是连续的，即不中断以容纳其他构件。在所述上下文中无害的是，一个齿或另一齿可能构成有另外的几何形状或完全省去一个齿或另一齿。为了可以传输高扭矩，承载外齿部18的材料环在外齿部18的齿根圆直径下方是连续的。与传统已知的同步设备相反，在同步毂16的外齿部18中不设置用于压力件的凹部。

与变速器轴同轴地设置的接合套20借助内齿部22接合到同步毂16的外齿部18中，所述内齿部具有多个接合套齿24。接合套20在环周方向U上抗扭地容纳在同步毂16上，然而可以相对于所述同步毂在轴向方向A上移动。

接合套20在其外侧处设有换挡叉凹槽26。作为执行器的(在此未示出的)换挡叉可以实现在轴向方向上调节接合套20，以便切换对应的挡位。

在同步毂16的两侧分别设置有弹簧环28，所述弹簧环开槽地构成、即在环周方向U上中断。

每个弹簧环28具有多个引导元件30，借助于所述引导元件，所述弹簧环在轴向方向和环周方向上在同步毂16处被引导。

选择弹簧环28的外直径，使得安装状态中的弹簧环28的最大直径处于同步毂16的外齿部18的齿根圆直径与齿顶圆直径之间。因此，在松弛状态中，弹簧环28在径向方向r上与接合套20的内齿部22重叠。

由于弹簧环28的外直径，所述弹簧环与接合套20的端侧32相对置。例如，接合套20的所述端侧32通过多个预同步斜边34形成，所述预同步斜边通过各个接合套齿24的齿端处的关于轴向方向A的斜面形成。

弹簧环28在此在中性位置中贴靠在接合套20和同步毂16的轴向端侧36处。

在耦联体12与弹簧环28之间轴向地设置有同步环38，所述同步环在外侧设有止动齿部40。同步环38在环周方向U上与同步毂16抗扭地耦联。

当接合套20处于中性位置、即没有切换两个挡位时，所述接合套通过贴靠在两个弹簧环28处保持在中间位置中。在所述位置中，同步环38在同步毂16两侧上被拉开(gelüftet)。

如果应切换挡位中的一个挡位，则接合套20从中性位置开始在轴向方向A上移动。在此，接合套20首先经由预同步斜边34在轴向方向A上使弹簧环28携动。弹簧环28在此作用为预同步元件并且在轴向方向上加载同步环38，直至以已知方式发生与耦联体12的转速相适应的摩擦接触、例如在同步环38和耦联体12处的摩擦面42、44之间的摩擦接触(参见图2和图3)。

通过产生的摩擦力矩，同步环38以本身已知的方式相对于同步毂16转动，使得所述同步环的止动齿部40防止接合套20的提前切换。仅当挡位齿轮的转速足够接近变速器轴的转速并且同步环38(几乎)不再必须传输摩擦力矩时，接合套齿24的齿端处的尖部46才可以使同步环38的止动齿部40在环周方向U上转动，使得接合套20可以在轴向方向上切换并且与耦联体12的耦联齿部14接合。

在切换时，弹簧环28不再能够跟随接合套20的轴向运动，因为所述弹簧环由对应的同步环38阻挡。然后，预同步斜边34和接合套齿24的顶面48引起，弹簧环28径向向内运动，使得所述弹簧环允许接合套20的进一步运动。

在所述阶段中，弹簧环28以其外环周贴靠在接合套齿24的顶面48处，而接合套20以已知的方式经由储存部50保持与耦联齿部14接合。

图2和图3示出根据本发明的同步设备10，其中与刚才描述的同步设备100不同，接合套20的内齿部22改变。

接合套齿24全部没有储存部地构成，因此所述接合套齿在其齿端的区域中不具有底切部。

替代于此，在接合套20的内齿部22中构成有径向凹槽52。径向凹槽52处于在此轴向地设置在同步毂16的中心M中的(假想的)径向平面中。

接合套齿24的侧面54在齿端处的尖部46外(除通过径向凹槽52引起的中断之外)直线式延伸。

在所述示例中，径向凹槽52在其两侧处通过各一个倾斜面56轴向限界，所述倾斜面从径向凹槽52的底部延伸至相应的接合套齿24的顶面48。

如果接合套20为了接合挡位移动至相应的挡位齿轮、即朝向与所述挡位齿轮连接的耦联体12移动，则如上文中所描述，首先通过接合套齿24的齿端、尤其尖部46处的预同步斜边34使弹簧环28轴向偏转。所述运动被传输到同步环38上，所述同步环又经由其摩擦面42与挡位齿轮或耦联体12处的相关联的摩擦面44摩擦接合。

当然，替代在此草绘的具有两个共同作用的摩擦面42、44的最简单的解决方案，也可以使用具有多个共同作用的摩擦环的摩擦组，如其在现有技术中已知。

由于不同的转速，同步环38在其可用的间隙内在环周方向U上转动，使得所述同步环的止动齿部40首先阻止接合套20的进一步的轴向运动。

然后，如果挡位齿轮和同步毂16的转速相适应，则接合套齿24的齿端处的尖部46可以接合到同步环38的止动齿部40中并且将所述同步环转回到其释放位置中，所述尖部包括两个朝向彼此延伸的齿面。

现在，接合套20可以通过其(未示出的)执行器轴向继续运动并且接合到耦联体12的耦联齿部14中。

如已经结合图1所描述，在环周方向U上中断(参见图1)并且由此可径向压缩的弹簧环28通过在接合套齿24上的预同步斜边34径向向内压，使得接合套齿24的顶面48首先经过弹簧环28滑动。

如果接合套20到达在图3中所示出的切换的位置时，则径向凹槽52在轴向上处于与弹簧环28相同的高度上。这引起弹簧环28再次松弛、径向膨胀并且现在以其外环周接合到径向凹槽52中，尤其以如下程度接合，使得弹簧环28贴靠在径向凹槽52的底部处。

径向凹槽52的深度、倾斜面56与轴向方向A的角度以及弹簧环28的弹簧力彼此相协调，使得防止接合套20意外地复位到中性位置中从而通过弹簧环28保持在切换的位置中。

在切换的位置中，弹簧环28可以支撑在同步毂16处，由此使弹簧环28的位置从而接合套20的轴向位置稳定。

如在图1的示例中，在此在同步毂16的两侧分别设有挡位齿轮(在此通过耦联体12绘制)，其中弹簧环28和同步环38分别轴向处于同步毂16与挡位齿轮之间。

可选地，两个弹簧环28例如经由其引导元件30轴向连接，以便将弹簧环28以预设的间隙轴向地固定在其位置中。这通过图2和图3中的虚线绘制。

因此，例如，如果接合套20通过弹簧环28保持在切换的位置中，则防止相应的弹簧环28朝向挡位齿轮继续运动。

如果应再次根据计划摘挡，则执行器以如下轴向力加载接合套20：当倾斜面56在径向凹槽52的侧向限界处经过弹簧环28滑动时，所述轴向力足以径向压缩弹簧环28。

然后，接合套齿24在弹簧环28的外环周上轴向运动，直至尖部46也经过弹簧环28并且所述弹簧环再次松弛到其初始形状。弹簧环28现在再次贴靠在接合套齿24的预同步斜边34处并且重新将接合套20保持在中性位置中。

Claims (10)

1.一种用于换挡变速器、尤其机动车辆的换挡变速器的同步设备，所述同步设备具有：同步毂(16)，所述同步毂能够在变速器轴上与所述换挡变速器的挡位齿轮抗扭地连接并且具有外齿部(18)；接合套(20)，所述接合套具有带有多个接合套齿(24)的内齿部(22)，经由所述接合套齿，所述接合套(20)以可在轴向方向(A)上移动、但是在环周方向(U)上抗扭地耦联的方式容纳在所述同步毂(16)的外齿部(18)上；用于与所述挡位齿轮摩擦耦联的至少一个同步环(38)，所述同步环能够由所述接合套(20)操作；以及至少一个弹簧环(28)，所述弹簧环设置在所述同步毂(16)的外齿部(18)的轴向侧处，并且起作用地设置在所述接合套(20)与所述同步环(38)之间，其中所述弹簧环(28)在所述接合套(20)的中性位置中贴靠在所述接合套(20)的端侧(32)处，

其特征在于，所述接合套(20)的内齿部(22)具有径向凹槽(52)，所述弹簧环(28)在所述接合套(20)的切换的位置中接合到所述径向凹槽中。

2.根据权利要求1所述的同步设备，其特征在于，所述接合套齿(24)具有侧面(54)，除尖部(46)之外，所述侧面在至少一个齿端处沿着所述轴向方向(A)直线式延伸。

3.根据上述权利要求中任一项所述的同步设备，其特征在于，所述弹簧环(28)是预同步单元的一部分，并且当所述接合套(20)轴向移动时，所述弹簧环也用于使所述同步环(38)侧向偏转。

4.根据上述权利要求中任一项所述的同步设备，其特征在于，所述接合套(20)的形成用于所述弹簧环(28)的贴靠面的所述端侧(32)通过所述接合套齿(24)的齿端处的预同步斜边(34)构成。

5.根据上述权利要求中任一项所述的同步设备，其特征在于，所述径向凹槽(52)沿着所述轴向方向(A)至少在一侧处通过倾斜面(56)限界，所述倾斜面作用为用于所述弹簧环(28)的引导部。

6.根据上述权利要求中任一项所述的同步设备，其特征在于，所述同步毂(16)处于两个挡位齿轮之间，并且在所述同步毂(16)的每个轴向侧处设置有各一个弹簧环(28)。

7.根据上述权利要求中任一项所述的同步设备，其特征在于，沿着所述轴向方向(A)观察，所述径向凹槽(52)处于所述接合套(20)的内齿部(22)的中心中。

8.根据上述权利要求中任一项所述的同步设备，其特征在于，所述径向凹槽(52)在环周上是环绕的。

9.根据上述权利要求中任一项所述的同步设备，其特征在于，所述弹簧环(28)在所述切换的位置中侧向地贴靠在所述同步毂(16)处。

10.根据上述权利要求中任一项所述的同步设备，其特征在于，所述弹簧环(28)在环周上中断。

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