专利名称：用于将轴和可旋转地支承在该轴上的构件抗旋转地连接的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照在权利要求1的前序部分中详细限定的类型 的、用于将轴和可旋转地支承在该轴上的构件抗旋转地连接的装置。
背景技术：
在传动技术中将变速装置的不同挡位的构造成浮动轮的齿轮借助 于所谓的同步装置抗旋转地与变速器轴连接，在该变速器轴上设置浮 动轮。这就是说，在对变速装置换挡时借助于同步装置摩擦锁合地消 除在待接合的浮动轮与配设于该浮动轮的变速器轴之间的转速差。在 浮动轮与变速器轴之间实现等速时，不再存在动态的摩擦力矩并且所 谓联锁啮合释放同步装置的爪齿，以便可以形锁合地挂上所要求的挡。
这种同步装置由于构造有摩擦元件、锁止元件和爪齿而不利地以 不希望的方式需要许多结构空间并且其特征在于高的制造成本。
除上述的同步装置以外，在由实践已知的变速装置中为了接合浮 动轮还使用结构上简单地构成的摩擦配合的换挡元件、如盘式换挡元 件。为了可以将这样的换挡元件保持于闭合的状态，通常须对它们分 别施加等价于换挡元件的闭合状态的、优选以液压方式产生的夹持力。 但所述的需要持续施加的夹持力恶化变速装置的总效率。
由CA 2 451 899 Al已知一种构造有所谓的自行增力功能的摩擦 配合的换挡元件，该换挡元件由于施加的转矩而不需要单独施加夹持 力地保持在闭合状态。
但其中不利的是，形锁合地建立在可旋转地支承在一轴上的构件 与该轴之间的连接，从而构件在轴上的连接在行驶舒适性方面仅在构 件或浮动轮与轴之间的转速差低时才是不成问题的。如果在构件与轴 之间的转速差高时要求接合或抗旋转地连接构件与轴，则需要经由自行增力功能建立的轴与构件之间的形锁合连接由于很短的换挡时间导 致具有高转矩峰值的冲击，由所述转矩峰值引起行驶舒适性恶化和不 希望地高的构件负载。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种用于将轴和可旋转地支承在该 轴上的构件抗旋转地连接的装置，其特征在于较小的结构空间需求， 该装置可成本低地制造并且借助于该装置可在构件负载小的同时实现 高的行驶舒适性。
按本发明，所述目的利用按照权利要求1的特征的装置实现。 在按照本发明的用于将轴和可旋转地支承在该轴上的构件抗旋转 地连接的、优选用于连接变速装置的挡位的构造成浮动轮的齿轮与变 速器轴的装置中，该装置包括沿轴向方向可移动地并可旋转地支承在 轴上的操纵元件，该操作元件经由致动器可与轴抗旋转地相连接，在 抗旋转的状态下可与构件在相应的致动器侧的操纵时局部地摩擦锁合 地作用连接，并且借助所述致动器经由可在致动器侧操纵的操纵元件 能至少近似地消除构件与轴之间的转速差，所述操纵元件为了将构件 与轴抗旋转地连接而能借助于致动器从抗旋转的状态转到相对于轴可 旋转的状态并且与至少 一个与轴固定地形成的支承体作用连接，使得 构件在操纵元件的相对于轴可旋转的状态下可由该操纵元件加载一个
取决于需要从轴传递到构件上的转矩的并且与致动器侧的操纵基本上 无关的操纵力。
由此可旋转地支承在轴上的构件经由构造有自行增力功能的换挡 元件可抗旋转地与该轴连接，其中在两阶段内建立抗旋转的连接。在 第 一 阶段期间，摩擦锁合地消除构件与轴之间的转速差或者说使构件 和轴相互同步。在该第一阶段期间，自行增力功能是不起作用的并且
摩擦力:，'以便在构)与轴之间i立同步状态。 一 、 在紧接第 一 阶段的第二阶段期间，通过将操纵元件从抗旋转的状态转到相对于轴可旋转的状态来激活自行增力功能并且在操作元件和 构件的摩擦面的区域内施加一个取决于需要从轴传递到构件上的转矩 的并且与操纵元件的致动器侧的操纵无关的压紧力。由此构件在不必 由致动器提供夹持力的情况下在超过压紧力的预定的阈值时抗旋转地 与轴连接。
由诸权利要求和参照附图按原理描述的实施例得出按照本发明的 主题的有利的改进方案。
图1示出一按本发明的装置的大大简化的示意性局部纵剖视图； 图2示出按图1的装置的操纵元件在中性位置中的展开图； 图3以与图2相对应的视图示出按图1的装置的操纵元件，其中 处于同步阶段；
图4以与图2相对应的视图示出按图1的装置的操纵元件，其中 处于相对于轴可旋转的状态；
图5示出按照本发明的装置的操纵元件，其中处于将构件与轴抗 旋转地连接的状态。
具体实施例方式
图1示出一用于将轴2和可旋转支承在轴2上的构件3抗旋转地 连接的装置1,其中轴2在此构造成带中间轴的变速器的中间轴，在 该带中间轴的变速器上设置有构成为浮动轮的构件3。
与此不同，装置1也可在其他的变速装置如自动变速器、双离合 器变速器或行星齿轮变速器中作为换挡用于在换挡过程中对变速装置 自动操纵的同步装置和换挡元件等。
平行于中间轴2地设置有一变速器主轴4，在该变速器主轴上设 置有多个构造成固定轮的齿轮5、 6，其中齿轮5与浮动轮3而齿轮6 与另一可旋转地支承在中间轴2上的浮动轮7啮合。
这两个浮动轮3和7可经由装置1被轮流地这样操纵，即浮动轮3和7可从一个在中间轴2上可旋转的状态转到一个相对于中间轴2 抗旋转的状态或从一个抗旋转的状态转到一个相对于中间轴2可旋转 的状态，以便可以将作用中间轴2的转矩经由第一浮动轮3或第二浮 动轮7和经由齿轮5或齿轮6导入变速器主轴4中。
为此，装置1在此构造成具有两个沿轴向方向可移动地并且可旋 转地支承在中间轴2上的操纵元件8、 9，所述操纵元件可经由致动器 10与中间轴2抗旋转地相连接并且在抗旋转的状态下可与浮动轮3和 7在相应的致动器侧的操纵时局部地摩擦锁合地作用连接。此外，经 由可在致动器侧操纵的操作元件8和9总能至少近似地消除浮动轮3 和7与中间轴2之间的转速差。
致动器IO在此经由换挡杆11和经由多个与中间轴2连接的并相 对于中间轴2可移动地构成的保持元件12——在图1中只示出其中一 个——与操纵元件8和9以下述的方式和方法作用连接，以便使操纵 元件8或操纵元件9与浮动轮3或浮动轮7摩擦配合地接触。
保持元件12在此构造成在长孔13中沿中间轴2的轴向方向可从 中性的换挡位置SM向第一浮动轮3的方向或向第二浮动轮7的方向 轴向移动并且在带中间轴的变速器运行中以中间轴的转速旋转。换挡 杆11在此构造成与带中间轴的变速器的壳体抗旋转的，从而在换挡杆 11与保持元件12之间的连接区域14内设置有一在图1中示出的转速
解辆装置0
图2至图5示出按图1的装置1的操纵元件8和9在装置1的不 同换挡阶段期间的展开形式，从在图2中所示的状态直到在图5中所 示的装置1的换挡状态，在图2所示的状态下第一浮动轮3和第二浮 动轮7均不与中间轴2抗旋转地连接，在图5所示的状态下第一浮动 轮3抗旋转地与中间轴2连接。
操纵元件8和9构造成具有多个与垂直于中间轴2的对称线15 的一黄截平面成一角度的侧面8A至8F或9A至9F并且在相互面对的 侧面8A和8B、 8C和8D以及8E和8F; 9A和9B、 9C和9D以及 9E和9F的区域内分别与一支承体16至18协同作用，所述支承体与中间轴2固定连接。
在此，操纵元件8和9同与轴固定地形成的支承体16至18这样 作用连接，使得浮动轮3或浮动轮7在操纵元件8或操纵元件9的相 对于轴可旋转的状态下被所述操纵元件加载一个取决于需要从中间轴 2传递到浮动轮3或浮动轮7上的转矩的并且与致动器侧的操纵无关 的操纵力。
在图1和图2所示的、装置1的中性的换挡状态SM下，保持元 件12经由一区域12A形锁合地与操纵元件8连接和以一区域12B形 锁合地与操纵元件9连接，从而两操纵元件8和9抗旋转地与中间轴 2连接。此外，保持元件12在其远离对称线15的周向面的区域内经 由锁止体19与套筒状的环形元件20相连接。该套筒状的环形元件20 在图1所示的、装置1的中性的换挡位置SM中设置在操纵元件8与 9之间并且能以其面向操纵元件8和9的平面与操纵元件8和9的面 向环形元件20的平面接合。
从图2所示的、装置1的中性的换挡位置SM开始，保持元件12 在相应的致动器侧的操作时沿中间轴2的轴向方向朝向浮动轮3移动。 在此，使经由锁止体19与保持元件12相连接的环形元件20同样朝向 浮动轮3运动并且在克服可能设置的间隙之后贴靠在操纵元件8上， 由此沿中间轴2的轴向方向可移动地设置在该中间轴上的操纵元件8 同样向浮动轮3的方向移动。
随着保持元件12的操纵位移的增大，将操纵元件8以一成锥形构 成的周向面8A推到浮动轮3的同样成锥形构成的摩擦面3A上。同时， 浮动轮3沿中间轴2的轴向方向朝向与中间轴2抗旋转地构成的轴环 21移动并且以另 一成锥形构成的摩擦面3B与轴环21的成锥形构成的 摩擦面21A接合。
套筒状的环形元件20在此构造成具有预定的弹性，由此锁止元件 19借助于预定的弹力在图1中所示的位置中设置在环形元件20与保 持元件12之间。在此，环形元件20的预定的弹性和由此产生的并作 用到锁止元件19上的弹力相当于一作用在操纵元件8上的并沿轴向方向定向的操纵力，利用该操纵力可至少近似地摩擦锁合地消除中间轴
2与浮动轮3之间或中间轴2与浮动轮7之间的转速差。
如果由致动器IO输出的致动器侧的操纵力超过将锁止元件19在 图1所示的位置中保持在环形元件20与保持元件12之间的弹力，则
件20的槽形凹部20A，此时在操纵元件8与保持元件12或与保持元 件12的区域12A之间的相对运动则是可能的。
这就是说，在装置1的第一换挡阶段期间，由于致动器侧的操纵， 操纵元件8连同保持元件12—起从图2中所示的位置朝向图3中所示 的位置移动，其中保持元件12使操纵元件8经由区域12A抗旋转地 与中间轴2连接。
只在超过环形元件20的弹力时在操纵元件8与保持元件12或与 保持元件12的区域12A之间的相对运动才是可能的并且区域12A能 以图4中所示的方式和方法脱离与操纵元件8的接合，而区域12B依 然形锁合地与操作元件9连接。
这就是说，操纵元件8在装置1的图4中所示的换挡状态下可旋 转地和可沿轴向方向移动地设置在中间轴上，而操纵元件9经由区域 12B抗旋转地与中间轴2连接并且经由一设置在浮动轮7与操纵元件 9之间的第一弹簧装置22被压在环形元件20上。此外，在浮动轮7 与另一轴环23之间设置有一第二弹簧装置24，该第二弹簧装置使浮 动轮7在未被操纵的状态下脱离与另一轴环23的接合。
此外，不仅在轴环21与浮动轮3之间而且在浮动轮3与操纵元件 8之间分别设置有一第三弹簧装置25与一第四弹簧装置26，以便在装 置1的相应的换挡位置中可以使浮动轮3脱离与轴环21和与操纵元件 8的接合。
当存在装置1的图4所示的换挡状态时(在该换挡状态下，操纵 元件8以其摩擦面8A与浮动轮3的摩擦面3A摩擦锁合地接合)，根 据待由中间轴2传递到浮动轮3上的转矩沿图4中所示的箭头A的方 向使操纵元件8旋转。此时操纵元件8在其侧面8B、 8D和8F的区域内与支承体16至18贴合并且根据其旋转而向浮动轮3或轴环21的方 向继续轴向移动，由此作用在浮动轮3上的操纵力在没有在致动器侧 继续操纵操纵元件8的情况下增加并且浮动轮3根据需要传递的转矩 抗旋转地与中间轴2相连接。装置1的该换挡状态在图5中示出。
在存在接合与浮动轮7和齿轮6之间的齿轮配对相对应的变速级 的要求时，浮动轮7经由装置1类似于上述方式和方法地通过在致动 器侧操纵保持元件12从中性的换挡位置SM开始向浮动轮7的方向可 抗旋转地与中间轴2连接。
在图中所示的、按照本发明的装置的实施例中，借助于致动器IO 实现为使浮动轮3、7与中间轴2同步所需的操纵力和释放装置1的自 行增力功能，致动器10以液压、机电、气动或电磁的方式提供操纵力。
为了确定浮动轮3或浮动轮7与中间轴2之间的同步状态，装置 1构造成具有一未更详细示出的控制装置。在此，借助于实时监控浮 动轮3和7以及中间轴的运行状态也可事先确定达到同步状态的时刻。
代替装置1的图2至图5中所示的实施例，在该实施例中在支承 体16至18与操纵元件8和9之间的区域内以滑动支承的形式传递操 纵力，在按照本发明的装置的一未更详细示出的实施形式中规定，在 所述区域内经由滚动支承装置传递操纵力。
代替装置1的保持元件12的轴向移动，在其他的在图中未更详细 示出的实施形式中规定，通过保持元件12的区域12A和12B的径向 运动或旋转来脱开操纵元件8、9与中间轴2的抗旋转的连接并且可以 在希望的范围内释放装置1的自行增力功能。
此外，在本发明装置的、其他的同样在图中未更详细示出的实施 例中规定，代替锥形的实施形式，将浮动轮与操纵元件之间以及浮动 轮与轴环之间的摩擦面构造成圆柱形的或构造成平面，其中与摩擦面 的锥形的实施形式相比，最后所述的具有平面的实施形式的特征在于 较短的调整位移。
不同于从轴或中间轴的内部对本发明装置的操纵元件的操纵，各 操纵元件在本发明装置的其他有利的实施形式中关于轴的表面也可从外部、例如经由换挡拨叉等以所述的方式和方法操纵，以便可以使要 与轴抗旋转地连接的构件的转速与该轴的转速相匹配并紧接着可以将
这两个元件抗3走转地相互连接。
按照本发明的装置的特征基本上在于紧凑的结构方式，并且由于 纯摩擦配合的实施形式，与构造有爪齿的同步装置相比以简单而经济 的方式和方法改善了行驶舒适性。
此外，浮动轮(基本上只在接合的状态下、亦即在传递转矩的状 态下值得一提的倾覆力矩才作用在其上)在接合的状态中通过操纵元 件和轴环支撑并且构造成具有比在脱开的状态下更刚性的轴承基座。
由此与传统构成的浮动轮相比，在轴向的结构空间需求较小的情况下 改善了在运转中出现的噪声产生，并且由于较小的倾覆而提高了齿轮 的使用寿命。
附图标记列表
1装置
2轴，中间轴
3构件，浮动轮
3A、 B摩擦面
4变速器主轴
5、 6齿轮
7浮动轮
8操纵元件
8A摩擦面
8A至8F侧面
9操纵元件
9A至9F侧面
10致动器
11换挡杆
12保持元件12A、 B区域
13长孔
14连接区域
15对称线
16、 17、 18支承体
19锁止体
20环形元件
20A槽形凹部
21轴环
21A摩擦面
22弹簧装置
23轴环
24、 25、 26弹簧装置
权利要求
1.用于将轴(2)和可旋转地支承在该轴(2)上的构件(3、7)抗旋转地连接的、优选用于将变速装置的挡位的构造成浮动轮的齿轮和变速器轴连接的装置，包括沿轴向方向可移动地并可旋转地支承在轴(2)上的操纵元件(8、9)，所述操纵元件经由致动器能与轴(2)抗旋转地相连接并且在抗旋转的状态下能与构件(3、7)在相应的致动器侧的操纵时局部地摩擦锁合地作用连接，其中经由可在致动器侧操纵的操纵元件(8、9)能至少近似地消除构件(3、7)与轴(2)之间的转速差，其特征在于，为了将构件(3、7)与轴(2)抗旋转地连接，操纵元件(8、9)能借助于致动器(10)从抗旋转的状态转到相对于轴(2)可旋转的状态并且与至少一个与轴固定地构成的支承体(16、17、18)作用连接，使得在操纵元件(8、9)的相对于轴(2)可旋转的状态下，构件(3、7)由所述操纵元件加载一个取决于需要从轴(2)传递到构件(3、7)上的转矩的并且与致动器侧的操纵基本上无关的操纵力。
2. 按照权利要求1所述的装置，其特征在于，操纵元件(8、 9) 构造成具有至少两个与垂直于轴(2)的对称线(15)的横截面成角度 的侧面(8A至8F， 9A至9F)并且在相互面对的侧面(8A和8B、 8C 和8D、 8E和8F、 9A和9B、 9C和9D、 9E和9F )的区&戈内与支承 体(16至18)协同作用。
3. 按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，操纵元件(8、 9)在抗旋转地与轴(2)连接的状态下经由至少一个与轴(2)连接的 并相对于轴(2)可移动地构成的保持元件(12)与致动器(10)作用 连接，从而操纵元件(8、 9)在相应的致动器侧的操纵时与构件(3、 7)摩擦配合地接触。
4. 按照权利要求1至3之一项所述的装置，其特征在于，操纵元 件(8、 9)与支承体(16至18)之间的作用连接具有滑动支承或滚动 支承。
5. 按照权利要求3或4所述的装置，其特征在于，为将操纵元件 (8、 9)从抗旋转的状态转到相对于轴(2)可旋转的状态，由致动器 (10)轴向和/或径向地移动和/或旋转保持元件(12)，从而取消保持元件(12)与操纵元件(8、 9)之间的形锁合连接。
6. 按照权利要求3至5之一项所述的装置，其特征在于，借助于 压紧的锁止体(19)闭锁操纵元件(8、 9)与保持元件(12)之间的 相对运动，并且只从超过致动器(10)的一个确定的并等价于作用在 锁止体(19)的弹力的操纵力起，保持元件(12)才能脱离与操纵元 件(8、 9 )的接合并且操纵元件(8、 9 )才可旋转地设置在轴(2 )上。
7. 按照权利要求1至6之一项所述的装置，其特征在于，设置有 电子控制装置，借助于所述电子控制装置能确定构件(3、 7)与轴(2) 之间的转速差。
8. 按照权利要求1至7之一项所述的装置，其特征在于，操纵元 件(8、 9)构造成具有圆锥面(8A)或平面，所述圆锥面或平面为抗 旋转地连接构件(3、 7)而能与构件(3、 7)的圆锥面(3A)或平面 接合。
全文摘要
一种用于将轴(2)和可旋转地支承在该轴(2)上的构件(3、7)抗旋转地连接的、优选用于连接变速装置的挡位的构造成浮动轮的齿轮与变速器轴的装置(1)，包括沿轴向方向可移动地并可旋转地支承在轴(2)上的操纵元件(8、9)。所述操纵元件(8、9)经由致动器(10)可与轴(2)抗旋转地相连接并且在抗旋转的状态下能与构件(3、7)在相应的致动器侧的操纵时局部地摩擦锁合地作用连接。经由可在致动器侧操纵的操纵元件(8、9)能至少近似地消除构件(3、7)与轴(2)之间的转速差。按照本发明，所述操纵元件(8、9)为了抗旋转地连接构件(3、7)与轴(2)而能借助于致动器(10)从抗旋转的状态转到相对于轴(2)可旋转的状态并且与至少一个与轴固定地构成的支承体作用连接，使得在操纵元件(8、9)的相对于轴(2)可旋转的状态下，构件(3、7)能由所述操纵元件加载一个取决于需要从轴(2)传递到构件(3、7)上的转矩的并且与致动器侧的操作无关的操纵力。
文档编号F16D23/04GK101529110SQ200780038935
公开日2009年9月9日 申请日期2007年10月2日 优先权日2006年10月19日
发明者M·莫尔, M·赖施 申请人:腓特烈斯港齿轮工厂股份公司