CN109072989A - 用于变速器的同步装置的滑动套筒和具有滑动套筒的同步装置 - Google Patents

Abstract

在车辆变速器中，同步单元用于将轴和挡位齿轮置于相同的转速并且在该同步之后抗转动地耦联。本发明的目的是提供一种具有改进的功能特性的滑动套筒和带有滑动套筒的相应的同步装置或爪形离合器。为此提出一种用于变速器的同步装置(1)或爪形离合器的滑动套筒(6)，其中所述滑动套筒(6)构造为环形体和限定主轴线(H)，其中在所述环形体上限定间隔位置(T)，其中间隔位置(T)以间隔(t)的间距围绕主轴线(H)均匀分布，设有多个接合齿(12)，其中所述接合齿(12)构成为内齿部，其中每个接合齿(12)设置在间隔位置(T)上，其中滑动套筒(6)具有至少一个接合区域(14)，在所述接合区域中，至少两个接合齿(12)设置在沿环绕方向相邻的间隔位置(T)上，设有至少一个限界齿(13)，用于限制所述滑动套筒(6)的轴向运动，其中所述限界齿(13)至少部分地设置在两个间隔位置(T)之间的间隙中，其中在截平面中的齿廓在所述限界齿(13)和至少一个接合齿(12)中相同地构成，所述截平面关于轴向方向优选居中地延伸穿过所述限界齿(13)。

Description

用于变速器的同步装置的滑动套筒和具有滑动套筒的同步 装置

技术领域

本发明涉及一种用于机动车变速器的同步装置的滑动套筒，其具有权利要求1的前序部分的特征。本发明还涉及一种具有滑动套筒的同步装置。

背景技术

在车辆变速器中，同步装置用于将轴和挡位齿轮置于相同的转速并且将它们在该同步之后以抗转动的方式耦联。为此目的，通常在轴上设置承载体，也称为同步体或套筒承载件，其具有外齿部。在承载体上设置有滑动套筒，该滑动套筒具有内齿部，该内齿部啮合在外齿部中，使得滑动套筒可相对于承载体在轴向方向上移动。

挡位齿轮作为空套齿轮设置在轴上。它本身可具有外齿部，用于与滑动套筒的抗转动的耦联。替选地，耦联体抗转动地连接在挡位齿轮上，该挡位齿轮具有可与滑动套筒形成啮合的外齿部。在换挡过程中，滑动套筒沿轴向方向移动，使得内齿部与耦联体的外齿部啮合，从而在轴和挡位齿轮之间形成形状配合且抗转动的连接。

为了预先匹配轴和挡位齿轮的转速，在承载体和耦联体或挡位齿轮之间设置有一个或多个同步环。通过滑动套筒的轴向移动，首先由同步环产生摩擦配合，并因此在耦联体与滑动套筒进而与轴形状配合地连接之前将挡位齿轮加速到轴的转速或将其制动。

然而，必须限制滑动套筒的轴向移动，以防止过度切换并因此防止齿部和其他构件的损坏。为此目的，存在各种措施：可以在同步环和耦联体之间设置盘，该盘形成止挡件。

从文献DE 10 2012 223 761 A1中已知一种具有内齿部的挡位齿轮变速器的滑动套筒。滑动套筒具有两种不同的齿类型，一种齿类型应正常接合到耦联体的外齿部中，而第二种齿类型在滑动套筒轴向移动期间形成轴向止挡。

DE 101 64 203 C1示出了一种此类滑动套筒，其中一些齿构成为止挡齿，并且为此具有径向向内突出的止挡件以限制换挡路径。

这样构成的止挡齿的缺点在于，它们由于其变化的造型而需要耗费地制造。如果通过切削制造止挡齿，则在齿高较大情况下必须在剩余的齿上进行更多切除，这增加了材料消耗和时间消耗。如果通过成形技术生产止挡齿，则制造公差是关键的。因此，由于这些公差，通常必须使齿面脱离结合，以便在所有情况下防止耦联体以其顶部发生撞击。

发明内容

本发明的目的是提出一种具有改进的功能特性的滑动套筒和具有该滑动套筒的相应的同步装置。

该目的通过具有权利要求1的特征的滑动套筒和具有权利要求8的特征的同步装置来实现。从从属权利要求、以下的说明书和附图中得到本发明的优选或有利的实施方式。

本发明的主题是一种滑动套筒，其构造用于变速器的同步装置。变速器特别优选地是用于传输车辆的驱动扭矩的车辆变速器。变速器可以构造为自动变速器或要手动换挡的变速器。特别地，变速器构造为挡位齿轮变速器。同步装置的任务是使变速器的轴与挡位齿轮关于转速同步并且置于抗转动或耦联，该挡位齿轮作为空套齿轮设置在轴上。

滑动套筒具有基本体，其中基本体构成为环形体。特别地，基本体与变速器的轴同轴地和/或同心地设置。轴和/或基本体限定主轴线。

在基本体上限定间隔位置，间隔位置在围绕主轴线的环绕方向上以间隔(t)的间距(im Abstand einer Teilung(t))规则地分布。如果在轴向俯视图中将基本体和/或环形体视为圆，则间隔位置将圆划分成相同大的圆弧。优选地，间隔被定义为间距，特别是弧长间距或角间距，和/或定义为模数m与数值pi的乘积(t＝m*pi)。模数m定义为分度圆直径与齿数的商(m＝d/z)。间隔位置类似于辅助线，用于描述随后引入的接合齿或限界齿的设置。

滑动套筒具有多个接合齿，其中接合齿构成为内齿。特别地，接合齿径向向内指向。优选地，接合齿以其齿背分别在相对于主轴线的轴向方向上延伸和/或相同指向和/或平行于主轴线定向。提出，每个接合齿设置在间隔位置上。然而，并非必须每个间隔位置都设置有接合齿。因此由此可行的是，间隔位置构造为齿隙和/或承载其他部件。然而提出，滑动套筒具有至少一个接合区域，在该接合区域中，至少两个接合齿设置在沿环绕方向相邻的间隔位置上。通过两个接合齿之间的最小间距，优选地限定间隔。优选地，滑动套筒包括至少两个接合区域，其中每个接合区域具有至少两个，优选至少四个接合齿，所述接合齿分别设置在沿环绕方向相邻的间隔位置上。

此外，滑动套筒具有至少一个限界齿，用于限制滑动套筒的轴向运动。限界齿设置在两个间隔位置之间。特别地，在环绕方向上观察，限界齿至少部分地设置在两个间隔位置之间的实际或假想的齿隙中。通过在两个间隔位置上分别假想设置一个接合齿的方式形成齿隙，从而示出齿隙。限界齿至少部分地伸入到齿隙中。因此，限界齿是用于配合齿部的干扰轮廓，配合齿部具有与基本体相同的间隔，使得在滑动套筒移到具有相同间隔的配合齿部上时，限界齿限制滑动套筒的轴向运动。

在本发明的范围内提出：在截平面中，特别是径向平面中，限界齿和至少一个接合齿的齿廓相同地形成，所述截平面相对于主轴线的轴向方向优选居中地延伸穿过限界齿。限界齿和至少一个接合齿，特别是一些接合齿，优选所有接合齿，优选地具有相同的齿廓。特别优选的是，接合齿和限界齿的齿廓不仅在截平面中相同，而且齿廓在限界齿和至少一个接合齿中在更宽的轴向范围上，例如至少3毫米，优选至少5毫米和特别是至少10毫米的轴向范围上相同。

本发明的一个考虑是，在限界齿和接合齿相同构造时限界齿可以用作为用于传递扭矩的功能完整的齿(vollwertiger Zahn)。由此，与根据现有技术的实施方式相比，齿在滑动套筒的环绕方向上的数量通过限界齿的数量而提高，使得根据本发明的滑动套筒可以传递更高的扭矩。另外，与现有技术相比，抗弯刚度降低。通过限界齿的齿廓匹配于接合齿的齿廓还实现了限界齿在负载时在传递扭矩时具有与接合齿相同的特性，从而在设有限界齿的情况下可以期望：没有滑动套筒的局部变形或动态特性方面的偏差。

因此，限界齿的直齿部可以继续用于在承载体和挡位齿轮之间传递扭矩。由此，承载体获得更多的接合中的齿并且被去负荷。

由于错开的齿几何形状，弯曲刚度首先能略微增加。如果在本发明的一个构成方案中，轴向方向的限界齿缩短地构成，则可以抵消该效果。

在本发明中，限界齿以不同于接合齿的间隔的方式设置。沿环绕方向的偏移优选地在基本体的间隔的1.1倍和间隔的1.9倍之间。优选地，限界齿沿环绕方向居中设置在两个相邻的接合齿之间。优选地，这两个相邻的接合齿相对彼此具有三个间隔的间距，其中限界齿与每个相邻的接合齿具有1.5个间隔的间距，从限界齿的中心沿环绕方向计算。

在本发明的优选实现方式中，限界齿构造为直齿的齿，其特别优选地在轴向方向上在其长度的至少50％，特别是其长度的至少80％上具有恒定的齿廓。特别地，限界齿沿轴向方向延伸到主轴线。

在本发明的一个优选的改进方案中，与一个接合齿相比，限界齿在至少一个轴向方向上，优选在两个轴向方向上缩短。因此，限界齿的轴向端面相对于一个接合齿的自由端部在轴向方向上缩回。优选地，限界齿的两个端部相对于接合齿的自由端部缩回。这种设计方案出自如下考虑：滑动套筒必须移入耦联部段的耦联齿部中，直至与接合齿部形成可预设的重叠，以实现抗转动的耦联。由于限界齿用于限制滑动套筒的轴向运动，因此限界齿的轴向端侧必须相对于接合齿相应地缩回。

在本发明的优选实施方式中，限界齿在至少一个轴向方向上具有形成轴向端面的限界面。特别优选地，限界面在相对于主旋转轴线的径向平面中延伸。在这个构成方案中可提出，接合齿能够移入耦联部段的外齿部中，然而，限界面在轴向方向上面状地抵靠在外齿部上，特别是外齿部的端侧上，并且因此借助端部止挡限制滑动套筒的轴向运动。齿在一个变型中构造成钝的。

本发明的另一主题涉及一种用于变速器的同步装置。同步装置具有滑动套筒，如这在上文已经说明。此外，包括承载体，其中承载体抗转动地设置在变速器的轴上。可选地，轴形成同步装置或爪形离合器的一部分。例如，承载体与轴啮合。承载体具有承载齿部，其构成为外齿部。外齿部与滑动套筒的接合齿接合，用于传递扭矩。因此，承载体和滑动套筒在环绕方向上彼此抗转动地连接。

此外，设置至少一个耦联部段，其中耦联部段根据应用在同步装置中与档位齿轮，或者在构造为爪形离合器的同步装置的情况下与爪部段抗转动地连接。耦联部段载有耦联齿部，该耦联齿部也构造为外齿部。耦联齿部，特别是耦联齿部的齿，以接合齿和/或间隔位置的间隔设置。由此可以将滑动套筒推到耦联部段上，使得耦联部段进而挡位齿轮或具有耦联齿部的齿的爪部段以接合齿的间隔设置。

在该构成方案中，可以将滑动套筒沿轴向方向推到耦联部段上，使得经由耦联部段、滑动套筒，可在挡位齿轮和用于轴的承载体之间建立抗转动的连接。替选地，可以在爪部段、耦联部段、滑动套筒、承载体和轴之间建立抗转动的连接。

优选提出，承载齿部与至少一个限界齿接合以传递扭矩。因此，限界齿用于将扭矩或其至少一部分从轴经由滑动套筒传递到挡位齿轮或爪部段上。以这种方式通过限界齿提高滑动套筒的承载能力。

在同步装置和/或爪形离合器的优选设计中，扭矩均匀地分配到换档套筒的齿上，其中所述齿包括接合齿和至少一个限界齿。特别地，换档套筒的传递扭矩的齿限于接合齿和一个或多个限界齿。

附图说明

从以下对本发明优选实施例的描述和附图中得到本发明的其它特征、优点和效果。在此示出：

图1是作为本发明一个实施例的同步装置的示意性三维径向俯视图；

图2是图1中同步装置的滑动套筒的高度示意性的轴向俯视图，用于说明齿的位置；

图3是滑动套筒和耦联部段之间的接触区域的示意性三维轴向俯视图；

图4是前述附图的滑动套筒的一个限界齿的径向的、局部剖开的俯视图。

具体实施方式

图1以高度示意性的方式示出了用于车辆变速器的同步装置1，所述变速器用于传输车辆的牵引力矩。同步装置1具有选择性地将轴2的扭矩引导到挡位齿轮3的功能，该轴2仅示意性地示出，齿轮3也仅示意性地示出。特别地，同步装置1用于断开和闭合在轴2和挡位齿轮3之间的扭矩路径。此外，同步装置1用于使挡位齿轮3的转速与轴2的转速相等。同步装置1可以仅具有一个挡位齿轮3或在每侧具有挡位齿轮3。

同步装置1具有承载体4，该承载体4以抗转动的方式安置在轴2上。例如，承载体4通过齿部与轴2以抗转动的方式连接。承载体4具有承载齿部5，该承载齿部构成为外齿部，并且多个承载齿部在相对于轴2和/或相对于由轴2限定的主轴线H的轴向方向上轴向定向。

在承载体4上设置有滑动套筒6，该滑动套筒能在相对于主轴线H的轴向方向上根据箭头7移动。滑动套筒6具有环绕的槽8，用于接合换挡拨叉或类似的换挡机构。滑动套筒6构成为环形体，其与主轴线H和/或与轴2同轴地和/或同心地设置。在其径向内侧上，滑动套筒载有齿9，所述齿同样在相对于主轴线H的轴向方向上延伸并且与承载齿部5接合，以使扭矩可从轴2经由承载体4引入到滑动套筒6中。扭矩也可以沿相反的方向引导。

在图1所示的切换位置中，滑动套筒6向左偏移数值d并且与耦联部段10接合，该耦联部段抗转动地与齿轮3连接。耦联部段10具有耦联齿部11，其构成为外齿部，其中滑动套筒6的齿9至少部分地与耦联齿部11接合。因此，通过滑动套筒6耦联部段10进而挡位齿轮3与承载体4并因此与轴2在围绕主轴线H的环周方向上抗转动地连接。

未示出同步环组，其设置在承载体4和耦联部段10之间并且具有如下功能：在轴向移动滑动套筒6时，承载体4和齿轮3的转速借助摩擦接合同步。

在图2中，滑动套筒6在轴向俯视图中以高度示意性的形式示出。在轴向俯视图中再次可以看出，滑动套筒与主轴线H或轴2同轴设置。齿9可分为两种类型的齿，即，接合齿12和限界齿13。为了将齿9在围绕主轴线H的环周方向上分布，首先定义间隔t和间隔位置T，其中，滑动套筒6沿环周方向划分为同样大的圆弧，其中圆弧分别具有间隔t，间隔位置T通过间隔t彼此间隔开。间隔理解为在围绕主轴线H的环周方向上的弧长或角度。

滑动套筒6具有至少一个接合区域14，其中在接合区域14中以间隔t的间距在间隔位置T处设置多个接合齿12。因此，间隔t限定了接合齿12的最短间距(弧长或角度)。

在滑动套筒6以接合齿12接合到耦联齿部11中之后，确切地说关于环绕方向随意选择地接合，耦联齿部11也具有相同的间隔t。相反，限界齿13设置在间隔t之外和/或设置在间隔位置T之一旁边。形象地说，限界齿13设置在接合齿12之间的齿隙中。从图2中可以看出，限界齿13和相邻的接合齿12之间的间距是1.5倍间隔t。因此，限界齿13沿环周方向设置成，使得它不能***耦联齿部11中。

这在图3中以耦联部段10与滑动套筒6或滑动套筒6的齿9之间的接触区域的轴向俯视图再次示出。以较小的分度圆直径可以看到具有间隔t的耦联齿部11。与之相对地，以较大分度圆直径可看到滑动套筒6的内齿部，其中在接合齿12和限界齿13之间的间距是1.5t。由此限界齿13不设置在耦联齿部11的两个齿之间的齿隙中，而是在齿9沿轴向方向移入耦联齿部11中时形成不可逾越的干扰轮廓，这在轴向俯视图中可以看出。由此，限界齿轮13或多个限界齿13承担如下任务：作为端部止挡限制滑动套筒6朝向耦联部段10或挡位齿轮3的轴向移动。

在图4中以径向俯视图示出了一个限界齿13。可以看出，限界齿13在轴向方向上具有两个限界面15，其在相对于主旋转轴线H的径向平面中定向。限界齿13借助限界面15在轴向方向上抵靠耦联齿部11，从而形成端部止挡。在轴向延伸中限界齿13构造得比接合齿12短，其中在轴向延伸中的差值用于使接合齿12或多个接合齿13能够形状配合地接合在耦联齿部11中，以建立抗转动的连接。

可以看出，限界齿13沿其轴向延伸的至少90％具有恒定的齿廓。限界齿13的齿廓与接合齿12的齿廓相同地形成。

承载体4或承载齿部5构造成使得接合齿12和限界齿13都用于扭矩传递。因此，承载齿部5具有用于接合到接合齿12和限界齿13中的齿。由于在所述限界齿13和接合齿12中的齿廓相同或结构相同地构成，其在与载体齿5接合时也具有相同的动态和静态特性，使得限界齿13能够作为功能完整的齿(vollwertige)9用于在承载体4和滑动套筒6之间传递扭矩。特别地，齿9构成为使得经由限界齿13和接合齿12可以分别传递相同大的扭矩。

通过滑动套筒6的所述实施方式，限界齿13可用于扭矩传递，从而减小了在不用于扭矩传递的接合齿12之间的间隙。由此，滑动套筒6的承载能力提高。由于接合齿12和限界齿13的齿廓相同地构成，在围绕主轴线H的环周方向上也得到均匀的或至少几乎均匀的扭矩传递。

附图标记列表

1 同步装置

2 轴

3 挡位齿轮

4 承载体

5 承载齿部

6 滑动套筒

7 箭头

8 槽

9 齿

10 耦联部段

11 耦联齿部

12 接合齿

13 限界齿

14 接合区域

15 限界面

H 主轴线

d 数值

t 间隔

Claims (10)

1.一种滑动套筒(6)，其用于变速器的同步装置(1)或爪形离合器，

其中所述滑动套筒(6)构造为环形体并且限定主轴线(H)，其中，在所述环形体上限定间隔位置(T)，其中间隔位置(T)以间隔(t)的间距围绕主轴线(H)规则地分布，

设有多个构成为内齿部的接合齿(12)，其中每个接合齿(12)设置在间隔位置(T)上，

其中滑动套筒(6)具有至少一个接合区域(14)，在所述接合区域中，至少两个接合齿(12)设置在沿环绕方向相邻的间隔位置(T)上，

设有至少一个限界齿(13)，用于限制所述滑动套筒(6)的轴向运动，其中所述限界齿(13)至少部分地设置在两个间隔位置(T)之间的间隙中，其中

在截平面中，所述限界齿(13)和至少一个接合齿(12)的齿廓相同地构成，所述截平面关于轴向方向居中地延伸穿过所述限界齿(13)，

其特征在于，

所述限界齿(13)相对于相邻的接合齿(12)以不同于所述间隔(t)的方式设置并且具有传递扭矩的齿面。

2.根据权利要求1所述的滑动套筒(6)，其特征在于，所述限界齿(13)构成为直齿的齿，所述直齿的齿在相对于所述主轴线(H)的轴向方向上延伸。

3.根据权利要求1或2所述的滑动套筒(6)，其特征在于，限界齿(13)相对于相邻的接合齿(12)以沿环绕方向的间距设置，所述沿环绕方向的间距在1.1倍间隔(t)和1.9倍间隔(t)之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述滑动套筒(6)，其特征在于，所述限界齿(13)相对于相邻的接合齿(12)以沿环绕方向的间距设置，所述沿环绕方向的间距为1.5倍间隔。

5.根据前述权利要求中任一项所述的滑动套筒(6)，其特征在于，与所述接合齿(12)中的一个相比，所述限界齿(13)在至少一个轴向方向上缩短。

6.根据前述权利要求中任一项所述的滑动套筒(6)，其特征在于，所述限界齿(13)在至少一个轴向方向上具有限界面(15)。

7.根据权利要求6所述的滑动套筒(6)，其特征在于，所述限界面(15)在相对于所述主轴线(H)的径向平面中延伸。

8.变速器的同步装置(1)，具有：

根据前述权利要求之一所述的滑动套筒(6)，

承载体(4)，其中，所述承载体(4)具有承载齿部(5)，其构成为外齿部并且与接合齿(12)接合，用于传递扭矩，

和至少一个耦联部段(10)，其中，所述耦联部段(10)载有耦联齿部(11)，其中所述耦联齿部(11)以所述接合齿(12)的间隔(t)设置。

9.根据权利要求8所述的同步装置(1)或爪形离合器，其特征在于，所述承载齿部(5)与至少一个所述限界齿(13)接合以传递扭矩。

10.根据权利要求8或9所述的同步装置(1)，其特征在于，扭矩均匀分布到滑动套筒(6)的齿(9)上，其中所述齿包括接合齿(12)和至少一个所述限界齿(13)。