专利名称：用于变速器的惯性式同步单元的换挡接合套及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于变速器的惯性式同步单元的换挡接合套，其具有由多个换挡接合套齿组成的内齿部，所述换挡接合套齿相对于换挡接合套轴线沿轴向方向延伸，并且在轴向端上分别具有端面几何形状。此外，本发明还涉及一种用于制造这样的换挡接合套的方法。
背景技术：
在具有惯性式同步单元的变速器工作时，在换挡过程中出现干扰的刮划噪音。所述刮划噪音特别是经常在低环境温度的情况下以及在换入更高的挡时发生，因此，在现有技术中这个已知的现象也被称为“换高速挡刮划”。在此，虽然在换挡过程中的同步阶段达到在换挡接合套和齿轮之间的转速同步， 但是，然后在换挡过程的连续换挡阶段中由于制动作用而再次失去。在旋转的齿轮浸入特别是冷的、粘稠的油中时产生的所谓的搅动力矩例如为这样的制动作用。由于这种类型的制动作用，换挡接合套齿部在不同的转速的情况下啮合到齿轮的离合器齿部中，因此导致可听到的刮划噪音和可能的在手动换挡杆上的碰撞。DE 196 46 850 Cl说明了一种变速器的具有此种类型的换挡接合套的惯性式同步单元。为了排除换高速挡刮划现象，在该文献中提出，将换挡接合套的齿部分为第一离合器齿和第二离合器齿，所述第一和第二离合器齿通过在它们的正面端部上不同地成型的斜面来区分。在此，第一离合器齿的斜面仅用作止动面，并且仅与同步环的分别所属的止动面接触，反之，第二离合器齿的斜面仅用于将换挡接合套的齿部穿入齿轮的离合器齿部中。在此，换挡接合套的不同的第一和第二离合器齿可沿圆周方向以成组的方式结合，其中，每组由多个相邻的第一离合器齿或由多个相邻的第二离合器齿组成。借助这样的换挡接合套结构可消除上述刮划噪音或至少将其降到最低。但是，制造这种类型的换挡接合套是耗费的且昂贵的，因为，已提及的斜面通常情况下可通过一种优选的、简单的滚铣法仅部分地制成。为了制造其它斜面，通常情况下应用所谓的循环方法，在所述循环方法中每个相关的离合器齿必须经由铣削工具单独地起动。
发明内容
因此，本发明的目的是，提供一种换挡接合套，其一方面能够低耗费地制造，并且另一方面在变速器的惯性式同步单元中可防止在换挡过程中的上述不希望的刮划噪音或至少将其降到最低。所述目的通过开始所述类型的换挡接合套得以实现，在所述换挡接合套中，每两个在圆周方向上相邻的换挡接合套齿具有不同的端面几何形状，并且多个在圆周方向上均勻地分布的换挡接合套齿具有相同的端面几何形状。与现有技术相似，不同的端面几何形状可实现止动面以及啮合面的构造，所述止动面能够在换挡接合套的已安装状态下仅与惯性式同步单元的同步环的相关联的止动面接触，所述啮合面能够在换挡接合套的已安装的状态下仅与惯性式同步单元的离合器体的相关联的啮合面接触。但是，因为根据本发明，具有相同的端面几何形状的换挡接合套齿均勻地分布在圆周上，所述换挡接合套能够以明显更少的耗费，特别是以所谓的滚铣法制造。在此，“均勻地分布”意味着，不同的几何形状伴随确定的模型，所述模型在最简单的情况下形成为1-2-1-2。在这种情况下，每两个在圆周方向上相邻的换挡接合套齿具有不同的端面几何形状。但是，其它几何形状也是可能的，例如在模型1-1-2-1-1-2中或也在 1-1-1-2-1-1-1-2中。换句话说，可应用通过滚铣获得的不同的几何形状的每种顺序。在“相邻的”以及“均勻地分布在圆周上的”换挡接合套齿方面，要明确指出的是， 所述定义涉及换挡接合套的借助换挡接合套齿完全地占据的、均勻的齿距。在具体的实施形式中由于功能上的原因，例如为了确保正确的安装而缺少的各个换挡接合套齿在本文中视为具有可合适地选择的端面几何形状的已存在的换挡接合套齿。在一个特别优选的实施形式中，在圆周方向上看，每隔一个的换挡接合套齿的端面几何形状是相同的。本发明还包括一种变速器的惯性式同步单元，其包括上述换挡接合套；具有止动齿的同步环，所述止动齿与换挡接合套的内齿部可通过彼此相关联的止动面配合；以及具有离合器齿部的离合器体，所述离合器齿部与换挡接合套的内齿部可通过彼此相关联的啮合面配合，其中，同步环的止动齿的齿距是换挡接合套的内齿部的齿距的两倍。优选的是，同步环的棘轮齿均勻地分布在圆周上，使得换挡接合套的上述有利的结构也可实现同步环的简单的结构。由于均勻地分布在圆周上的棘轮齿，能够以相对少的耗费简单地制造同步环。最后，本发明还包括用于制造用于惯性式同步单元的换挡接合套的方法，其具有下述步骤首先提供一种换挡接合套坯件，所述换挡接合套坯件具有由多个换挡接合套齿组成的内齿部，所述换挡接合套齿相对于换挡接合套轴线沿轴向方向延伸，其中，分别限定均勻地分布在圆周上的第一换挡接合套齿和第二换挡接合套齿。然后，以滚压的方法加工在第一换挡接合套齿的轴向端上的端面几何形状，其中，工具相同地加工第一换挡接合套齿的每一个。随后，调节所述工具，并且以滚压的方法加工在第二换挡接合套齿的轴向端上的端面几何形状，其中，所述工具相同地加工第二换挡接合套齿的每一个。“工具的调节”不意味着必须连续地进行不同的加工步骤，所述加工步骤也可以平行地进行。所述方法可实现简单地制造用于变速器的惯性式同步单元的换挡接合套，所述换挡接合套在已安装的状态下可防止在换挡过程中不希望的刮划噪音或至少将其降到最低。 在此，能够以滚压的方法有利地加工换挡接合套的端面几何形状，其中，在换挡接合套和工具之间的传动比仅调节为，使得所述工具首先相同地加工每个下一个第一换挡接合套齿。 随后，所述工具被调节到“跳过的齿”的所希望的几何形状，以便加工第二换挡接合套齿。在换挡接合套和工具之间的传动比再次与在加工第一换挡接合套齿时一样地选择，即，使得所述工具加工每个下一个第二换挡接合套齿。在下文中说明了本发明思想的有利的和符合目的的实施方式。
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借助于在附图中示出的实施例详细阐述其它细节。附图中示出图1示出通过具有根据本发明的惯性式同步单元和根据本发明的换挡接合套的变速器的示意的局部剖视图；图2示出根据本发明的换挡接合套的轴向视图；图3示出根据本发明的惯性式同步单元的同步环的轴向视图；图4示出根据本发明的惯性式同步单元的离合器体的轴向视图；图5示出在止动位置上的根据本发明的惯性式同步单元的展开的截面图；图6示出在可选的止动位置上的根据本发明的惯性式同步单元的展开的截面图；图7示出在啮合位置上的根据本发明的惯性式同步单元的展开的截面图；图8示出在可选的啮合位置上的根据本发明的惯性式同步单元的展开的截面图。
具体实施例方式图1示出具有惯性式同步单元12和齿轮14的变速器10的截面图，其中，齿轮14 与惯性式同步单元12的离合器体16抗扭地连接。在已示出的实施形式中，——在所述实施形式中离合器体具有圆盘形的形状——，所述离合器体也称为离合器盘。离合器体16又与单独的摩擦环18抗扭地连接。在变速器10的可选的实施方式变形方案中，离合器体16 和/或摩擦环18当然也与齿轮14构成为一件式的或一体的。惯性式同步单元12在离合器体16和摩擦环18的外部包括同步体20，所述同步体抗扭地安装在变速器10的(未示出的)轴上；换挡接合套22，所述换挡接合套可相对于同步体20抗扭地、但是可轴向移动地设置；同步环M，所述同步环用于通过摩擦连接将同步体20与变速器10的齿轮14耦联；以及预同步单元沈，所述预同步单元作用在换挡接合套22上，并且在换挡接合套22轴向移动时轴向加载同步环M。从现有技术中已知这种类型的具有惯性式同步装置的变速器10的工作原理，例如根据Borg-Warner (博格华纳)系统，以至于下面仅对其进行简短地讨论。在惯性式同步装置中设有带有止动齿的观的同步环对，其中，在同步体20和齿轮14之间的转速同步装置前的止动齿观防止了与同步体20抗扭地连接的换挡接合套22在离合器体16的离合器齿部30上的轴向移动。因此，同步体20通过换挡接合套22与离合器体16或齿轮14的抗扭的耦联可在补偿转速后才进行。下面讨论惯性式同步单元12的换挡接合套22的在结构上的特点，所述特点一方面阻止在变速器10的换挡过程中的上面已提及的、不希望的刮划噪音或将其降到最低，以及另一方面可实现惯性式同步单元12的特别简单的制造。图2示出用于变速器10的惯性式同步单元12的换挡接合套22的轴向视图，该换挡接合套具有由多个换挡接合套齿34、36组成的内齿部32，所述换挡接合套齿相对于换挡接合套轴线A沿轴向方向延伸，并且在轴向端38上分别具有端面几何形状，其中，相应的两个在圆周方向40上相邻的换挡接合套齿34、36具有不同的端面几何形状，并且多个在圆周方向40上均勻地分布的换挡接合套齿34、36具有相同的端面几何形状。在仔细地观察换挡接合套齿时可见，在图2中设有刚好两种不同的端面几何形状。此外，在圆周方向40上看，每隔一个的换挡接合套齿34、36的端面几何形状是相同的。换句话说，存在均勻地分布在圆周上的具有第一端面几何形状的第一换挡接合套齿34和具有与第一端面几何形状不同的第二端面几何形状的第二换挡接合套齿36，其中， 第一和第二换挡接合套齿34、36沿圆周方向40交替。除了端面几何形状以外，第一和第二换挡接合套；34、36是相同地构成的。在具体的实施形式中存在的缺失位置，——在所述缺失位置上由于功能性原因省去换挡接合套齿34、36——，在本文中不考虑，也就是说，缺失的换挡接合套齿34、36被视为具有可合适地选择的端面几何形状的已存在的换挡接合套齿34、36。根据图2例如缺少三个第二换挡接合套齿36，以便能够在所述位置上提供各个构件的正确的安装。随后，借助于附图5到8更详细地讨论第一换挡接合套齿34和第二换挡接合套齿 36的不同的端面几何形状，所述端面几何形状在图2中已经以勾画的方式可辨。在图2中示出的换挡接合套22能够以相对低的耗费制造。在此，制造方向包括下述步骤提供所谓的换挡接合套坯件，其具有由多个换挡接合套齿34、36组成的内齿部 32，所述换挡接合套齿相对于换挡接合套轴线A沿轴向方向延伸。为了进一步加工的目的， 第一换挡接合套齿34和第二换挡接合套齿36限定在内齿部32上，所述换挡接合套齿均勻地分布在圆周上。第一换挡接合套齿34和第二换挡接合套齿36特别是沿圆周方向40交替。如上所述，已存在的缺失位置42在这方面被视为，仿佛存在(具有相应地合适的端面几何形状的)缺失的换挡接合套齿34、36，并且在没有缺失的齿的情况下仿佛存在均勻的齿距。在有利的制造方法的意义上，缺失位置42同样不中断有规律的模型或者第一或第二换挡接合套34、36的均勻分布，因为在缺失位置42的区域中可实施用于加工第一或第二换挡接合套齿34、36的所有步骤。因为缺少相应的换挡接合套齿34、36，加工工具虽然接合在空处，并且在所述位置上不加工换挡接合套坯件，但是，可保留制造方法的均勻的同步或传动比。在下一个方法步骤中，以滚压的方法加工第一换挡接合套齿34的在轴向端38上的端面几何形状，其中，工具相同地加工第一换挡接合套齿34的每一个。由于相同的端面几何形状均勻地分布在换挡接合套22的圆周上，换挡接合套坯件极其适用于以具有恒定的传动比的滚压方法加工。然后，将所述工具调节为，使得下面可进行换挡接合套坯件在端面几何形状方面可改变的加工。最后，以滚压的方法加工第二换挡接合套齿36的在轴向端38上的端面几何形状， 其中，工具相同地加工第二换挡接合套齿36的每一个。在换挡接合套22和工具之间的传动比正好如在加工第一换挡接合套齿34时一样选择为，使得换挡接合套22或工具在两个加工步骤之间分别围绕两个换挡接合套齿34、36沿圆周方向40继续转动。所使用的工具特别是铣削工具，所述铣削工具在加工换挡接合套齿34、36的方法步骤中在第一或第二换挡接合套齿34、36的轴向端38上铣削斜面44、46、48、50。在此，在同时轴向进给时，分别包含在所述方法步骤中的铣削过程通过换挡接合套22或铣削工具的多个转动沿圆周方向40延伸。因此，分步地制成第一或第二换挡接合套齿34、36的端面几何形状的所希望的斜面44、46、48、50。工具优选包括两个在圆周方向上间隔的铣削头，使得在一个方法步骤中分别铣削第一或第二换挡接合套齿34、36的两个斜面44、46或48、50。在本情况中，首先加工每个再下一个换挡接合套齿34、36，即例如每个第一个换挡接合套齿34，其中，根据在换挡接合套 22和工具之间的已选择的传动比能够特别是使用单刃的或双刃的铣削头。然后，铣削头转动到至今未加工的换挡接合套齿36、34的位置(倾角α )上，以便加工例如所有第二换挡接合套齿36。在调节工具时，工具的铣削角例如调节为，使得与第二换挡接合套齿36的斜面 48,50相比，第一换挡接合套齿34的斜面44、46最终具有相对于换挡接合套轴线A的另一倾角a。但是，斜面44、46和48的倾角也可构成为相等的。当面44和48以同样的角度构成时，面48既可以作为止动面与同步环接触，也可以在啮合时与离合器体的齿部接触。换句话说面48可碰到面44'上。除了根据图2的换挡接合套22以外，变速器10的根据本发明的惯性式同步单元 12还包括根据图3的同步环M和根据图4的离合器体16。在此，同步环M设有止动齿观，所述止动齿能够与换挡接合套22的内齿部32通过彼此相关联的止动面46、46'、48、48'配合(也见图5和6)。离合器体16设有离合器齿部30，所述离合器齿部能够与换挡接合套22的内齿部32通过彼此相关联的啮合面44、 44' ,50,50'配合(也见图7和8)。为了同步环M在转速同步前仅通过换挡接合套22的为此设有的止动面46、48阻止换挡接合套22的轴向运动，仅在换挡接合套齿34、36的相互面对的止动面46、48之间设有止动齿观的棘轮齿52。这意味着，同步环M的止动齿观的齿距正好是换挡接合套22 的内齿部32的齿距的两倍。换句话说，同步环M的止动齿观仅具有如换挡接合套22的内齿部32具有的换挡接合套齿34、36的约一半那么多的棘轮齿52。如将在缺失位置42上的各个缺失的齿也计算在内，那么内齿部32具有如止动齿观具有的棘轮齿52的正好两倍那么多的换挡接合套齿34、36。如在图3中可清楚看出，同步环M的棘轮齿52均勻地分布在圆周上。但是，也可以在同步环的止动齿中省掉齿，以便例如能够使设置在换挡接合套中的止动件通过。与同步环M的止动齿观不同的是，离合器体16的离合器齿部30的齿距相应于换挡接合套22的内齿部32的齿距。这意味着，离合器体16包括与换挡接合套22的内齿部32具有的换挡接合套齿34、36完全一样多的离合器齿M。如果将内齿部32缺失的齿计算在内，那么换挡接合套齿34、36的数量与离合器齿M的数量相同。但是，由于制造原因， 也可以省掉在离合器体中的齿。在连续换挡的(未示出的)位置中，也就是说，在换挡时， 全部扭矩必须从换挡接合套22传递到离合器体16上。为此，根据图2和图4，在换挡接合套22和离合器体16的相同的齿距的情况下以有利的方式提供所有换挡接合套齿34、36或离合器齿M。图5到8示出在不同的换挡位置上的惯性式同步单元12的展开的截面。在此清楚的是，换挡接合套齿34、36的每个端面几何形状包括第一斜面46、48和倾斜于第一斜面46、48的第二斜面44、50，其中，斜面44、46、48、50分别位于倾斜于换挡接合套轴线A的齿平面上。第一换挡接合套齿34的第一斜面具有倾角α 1，第一换挡接合套齿34的第二斜面44具有倾角α 2，第二换挡接合套齿36的第一斜面48具有倾角α 3，并且第二换挡接合套齿36的第二斜面50具有倾角α 4。第一斜面46、48是止动面，所述止动面在换挡接合套22的已安装的状态下仅能够与同步环M的棘轮齿52的相关联的止动面46’、48’接触(参见图5到8)。在此，同步环 24的棘轮齿52的相关联的止动面46，、48，基本上与换挡接合套齿34、36的止动面46、48 平行地延伸。相邻的换挡接合套齿34、36的第一斜面46、48相互面对，并且分别以相同的角度相对于换挡接合套轴线A倾斜。在图5和6中示出在换入更高或更低的挡时的止动位置。在所述止动位置上，同步体20和齿轮14的转速还不同步，使得同步环M通过它的棘轮齿52阻止换挡接合套22 朝齿轮14的方向轴向移动。图7和8示出在换入更高或更低的挡时惯性式同步单元12的啮合位置。所述啮合位置在内齿部32穿入离合器齿部30中时直接在同步后出现。在所述位置上应避免不希望的刮划噪音。这通过合适地构成换挡接合套齿34、36的端面几何形状来实现。换挡接合套齿34、36的第二斜面44、50同样构成为啮合面44、50，并且在换挡接合套22的已安装的状态下仅能够与离合器体16的离合器齿M的啮合面44’、50’接触(参见图5到8)。在此，相邻的换挡接合套齿34、36的第二斜面44、50相互面对，并且以不同的角度相对于换挡接合套轴线A倾斜。从图5到8中清楚的是，换挡接合套22不具有棘轮齿和啮合齿，而是使得每个换挡接合套齿34、36既承担止动功能，也承担啮合功能。构成有不同的端面几何形状的第一和第二换挡接合套齿34、36 (在忽略缺失位置42的情况下)交替地且均勻分布地设置在圆周上。这不仅导致上面提及的优点，而且也导致在圆周上看，在止动位置和接合位置上非常均勻的力传递(参见图5到8)。为了确保相关联的止动面46、46’、48、48’仅在止动位置上(图5和6)接触，并且彼此相关联的啮合面44、44’、50、50’仅在啮合位置上接触，并且使得可靠地防止特别是在换入更高的挡时的刮划噪音或至少将其降到最低，在已示出的实施例中，具有第一端面几何形状的换挡接合套齿34的所有轴向端38位于第一径向平面仏中，并且具有第二端面几何形状的换挡接合套齿36的所有轴向端38位于与第一径向平面E1隔开的第二径向平面 E2中(特别是参见图6)。在此，换挡接合套齿可在换挡接合套的两个正面上具有不同的几何形状。
权利要求
1.一种用于变速器(10)的惯性式同步单元(1 的换挡接合套，具有由多个换挡接合套齿(34、36)组成的内齿部(32)，所述换挡接合套齿相对于换挡接合套轴线(A)沿轴向方向延伸，并且分别在轴向端(38)上具有端面几何形状，其特征在于，每两个在圆周方向GO)上相邻的换挡接合套齿(34、36)具有不同的端面几何形状，并且多个在圆周方向GO)上均勻地分布的换挡接合套齿(34、36)具有相同的端面几何形状。
2.如权利要求1所述的换挡接合套，其特征在于，设有正好两种不同的端面几何形状。
3.如权利要求1或2所述的换挡接合套，其特征在于，在圆周方向00)上看，每隔一个换挡接合套齿(34、36)的端面几何形状是相同的。
4.如上述权利要求之一所述的换挡接合套，其特征在于，每个端面几何形状包括至少一个第一斜面(46、48)和倾斜于所述第一斜面06、48)的第二斜面04、50)，其中，所述斜面(44、46、48、50)分别位于倾斜于所述换挡接合套轴线(A)的齿平面中。
5.如权利要求4所述的换挡接合套，其特征在于，所述第一斜面(46、48)是止动面，所述止动面在换挡接合套0 的已安装的状态下仅能与所述惯性式同步单元(1 的同步环 (24)的相关联的止动面06’、48’ )接触。
6.如权利要求4或5所述的换挡接合套，其特征在于，所述第二斜面(44、50)是啮合面，所述啮合面在所述换挡接合套0 的已安装的状态下仅能与所述惯性式同步单元 (12)的离合器体(16)的相关联的啮合面04’、50’ )接触。
7.如权利要求4到6之一所述的换挡接合套，其特征在于，相邻的换挡接合套齿(34、 36)的所述第一斜面(46、48)相互面对，并且分别以相同的角度相对于所述换挡接合套轴线㈧倾斜。
8.如权利要求4到7之一所述的换挡接合套，其特征在于，相邻的换挡接合套齿(34、 36)的所述第二斜面(44、50)相互面对，并且以不同的角度相对于所述换挡接合套轴线(A) 倾斜。
9.如上述权利要求之一所述的换挡接合套，其特征在于，具有第一端面几何形状的所述换挡接合套齿(34)的所有轴向端(38)位于第一径向平面(E1)中，并且具有第二端面几何形状的所述换挡接合套齿(36)的所有轴向端(38)位于与所述第一径向平面(E1)间隔的第二径向平面(E2)中。
10.一种变速器(10)的惯性式同步单元，包括 如上述权利要求之一所述的换挡接合套02)；具有止动齿08)的同步环(M)，所述止动齿与所述换挡接合套0 的所述内齿部 (32)可通过彼此相关联的止动面(46、46’、48、48’ )配合；以及具有离合器齿部(30)的离合器体(16)，所述离合器齿部与所述换挡接合套02)的所述内齿部(3 可通过彼此相关联的啮合面04、44’、50、50’ )配合，其中，所述同步环04)的所述止动齿08)的齿距是所述换挡接合套0 的内齿部 (32)的齿距的两倍。
11.如权利要求10所述的惯性式同步单元，其特征在于，所述同步环04)的所述棘轮齿(5 均勻地分布在所述圆周上。
12.如权利要求10或11所述的惯性式同步单元，其特征在于，所述离合器体(16)的所述离合器齿部(30)的齿距相应于所述换挡接合套0 的所述内齿部(3 的齿距。
13.一种用于制造用于惯性式同步单元(1 的换挡接合套0 的方法，具有下述步骤a)提供一种换挡接合套坯件，所述换挡接合套坯件具有由多个换挡接合套齿(34、36) 组成的内齿部(32)，所述换挡接合套齿相对于换挡接合套轴线(A)沿轴向方向延伸，其中， 分别限定均勻地分布在所述圆周上的第一换挡接合套齿(34)和第二换挡接合套齿(36)；b)以滚压的方法加工在所述第一换挡接合套齿(34)的轴向端(38)上的端面几何形状，其中，工具相同地加工所述第一换挡接合套齿(34)的每一个；c)调节所述工具；d)以滚压的方法加工在所述第二换挡接合套齿(36)的轴向端(38)上的端面几何形状，其中，所述工具相同地加工所述第二换挡接合套齿(36)的每一个。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述工具是铣削工具，所述铣削工具在所述步骤b)和d)中铣削在所述第一或第二换挡接合套齿(34、36)的所述轴向端(38)上的斜面(44、46 ； 48、50)。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在步骤c)中，所述工具的铣削角调节为， 使得与所述第二换挡接合套齿(36)的所述斜面(44、50)相比，所述第一换挡接合套齿(34) 的所述斜面(46、48)具有相对于所述换挡接合套轴线(A)的另一倾角(α)。
全文摘要
本发明涉及一种用于变速器(10)的惯性式同步单元(12)的换挡接合套(22)，其具有由多个换挡接合套齿(34、36)组成的内齿部(32)，所述换挡接合套齿相对于换挡接合套轴线(A)沿轴向方向延伸，并且分别在轴向端(38)上具有端面几何形状，其中，每两个在圆周方向(40)上相邻的换挡接合套齿(34、36)具有不同的端面几何形状，并且多个在圆周方向(40)上均匀地分布的换挡接合套齿(34、36)具有相同的端面几何形状。此外，本发明还涉及一种用于制造这样的换挡接合套(22)的方法。
文档编号B23P15/14GK102434598SQ20111025633
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月25日 优先权日2010年8月25日
发明者奥特马尔·贝克, 罗伯特·诺兹, 赫尔曼·豪 申请人:贺尔碧格传动技术控股有限公司