用于车辆的同步装置和齿轮变速传动装置的制作方法

本发明涉及一种根据独立权利要求1的前序部分的用于齿轮变速传动装置的同步装置。本发明进一步涉及一种根据独立权利要求11的用于车辆的齿轮变速传动装置。

背景技术：

通过de19928597和ep1312823a1，从现有技术中已知用于车辆的换挡传动装置的通用同步装置。这种三同步装置包括外同步器环、中部同步器环和内同步器环。在操作模式下，外同步器环和内同步器环与第一换挡元件基本上防扭矩（torqueproof）地连接，并且中部同步器环与第二换挡元件基本上防扭矩地连接，该第二换挡元件被设计为待换挡的齿轮。中部同步器环包括第一锥形中部环体，该第一锥形中部环体具有中部环的第一内表面和中部环的第一外表面，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线的径向方向上定界第一中部环体。中部环的第一内表面以中部环的第一内角延伸至环轴线，并且中部环的第一外表面以中部环的第一外角延伸至环轴线，中部环的第一内角和中部环的第一外角大小相同，即，中部环的第一内表面和中部环的第一外表面彼此平行。外同步器环和内同步器环被设计并设置成使得在同步过程期间，中部环的第一内表面与内同步器环直接相互作用，并且中部环的第一外表面与外同步器环直接相互作用，其中，外同步器环和内同步器环能够在朝向待同步齿轮的方向上移位。

根据上面提及的两个文献的同步装置均具有内同步器环，该内同步器环包括锥形第一内环体，该锥形第一内环体具有内环的第一内表面和内环的第一外表面，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线的径向方向上定界该第一内环体。由此，内环的第一内表面以内环的第一内角延伸至环轴线，并且内环的外表面以内环的第一外角延伸至环轴线。两个版本的差异在于，在de19928597的同步装置的情况中，内环的第一内表面和内环的第一外表面被设置为彼此平行，然而，在ep1312823a1的同步装置的情况下，内环的第一内角大于内环的第一外角，即，内环的第一内表面和内环的第一外表面彼此不平行。据此，与de19928597的同步装置相反，其实现了在不正确地操作同步装置的情况中（即，特别地在对应的热量改进的情况下的齿轮的长期预同步期间）提高了同步装置的使用寿命。

当然，上面所示的三同步装置也存在已经从单同步装置知道并且在ep2677187a1中描述的在实现高换挡能力与同步的高换挡方便性之间的矛盾。该矛盾导致高换挡能力，即，通过摩擦组合的小锥角以低换挡力传递高同步力矩。但是，防止摩擦表面松开并且基本上且显著地影响驾驶者的换挡便利性的自锁效果限制了锥角的最小化。

与双同步装置相比较，根据de19928597和ep1312823a1的同步装置均能够以可接受的换挡质量来传递更高的同步力矩。然而，对于新型三同步装置，对换挡能力的要求增加，换挡质量和安装空间保持相同。

技术实现要素：

因此，本发明的目标是提供一种多同步装置，借助于该多同步装置，在相同的换挡质量和不增加安装空间的情况下能够提高换挡能力。

解决该问题的本发明的目标的特征在于独立权利要求1的特征。

从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施例。

因此，本发明涉及一种用于齿轮变速传动装置的同步装置，其包括外同步器环、中部同步器环和内同步器环。然而，内同步器环包括锥形第一内环体，该锥形第一内环体具有内环的第一内表面和内环的第一外表面，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线的径向方向上定界第一内环体。内环的第一内表面以内环的第一内角延伸至环轴线，并且内环的第一外表面以内环的第一外角延伸至环轴线。

根据本发明，内环的第一内角小于内环的第一外角，即，同步装置在内同步器环处至少具有小角度，该小角度有助于传递高同步力矩，这对换挡质量和安装空间有正面影响。与此同时，同步装置在内同步器环处具有大角度，该大角度有助于使内同步器环和外同步器环松开。因此，使自锁最小化，以便对换挡质量产生正面影响。

在本发明的框架内，“操作模式”表示同步过程的状态，其中，外同步器环和内同步器环在朝向待同步齿轮的方向上移位。在操作模式下，外同步器环和内同步器环与中部同步器环摩擦接触，并且由此摩擦锁紧地产生同步力矩。

额外地，在本发明的框架内，术语“松开（loosening）”意指使同步装置从操作模式转换至非操作模式，非操作模式表示同步过程的状态，其中，外同步器环和内同步器环远离待同步的齿轮移位，即，它们不与中部同步器环接合并且它们基本上不会传递任何同步力矩。

为了从非操作模式变成操作模式以及从操作模式变成非操作模式，内同步器环、中部同步器环和外同步器环具有下列不同类型的表面：摩擦表面、松开表面和摩擦/松开表面。摩擦表面以小角度（特别是以3°至5°的角度）延伸至轴向环轴线，并且仅用于传递同步力矩并且使由动能的转换而引起的摩擦能量耗散。松开表面以大角度（特别是以6°至9°的角度）延伸至轴向环轴线并且仅用于松开。在松开表面处的接触表面之间不产生可察觉的相对运动。摩擦/松开表面以大角度延伸至轴向环轴线并且用于传递同步力矩并且用于松开。

在本发明的框架内，功能摩擦表面被理解为摩擦表面或者摩擦/松开表面。在本发明的框架内，功能松开表面被理解为松开表面或者摩擦/松开表面。

中部同步器环包括锥形第一中部环体，该第一中部环体包括中部环的第一内表面和中部环的第一外表面，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线的径向方向上定界第一中部环体。中部环的第一内表面以中部环的第一内角延伸至环轴线，并且中部环的第一外表面以中部环的第一外角延伸至环轴线。在本发明的框架内，中部环的第一内角与中部环的第一外角能够是相同的。还可能的是，中部环的第一内角与中部环的第一外角是不同的，即，中部环的第一内角小于中部环的第一外角或者中部环的第一外角小于中部环的第一内角。

关于在实践中非常重要的一个实施例，内同步器环由锥形第一内环体和锥形第二内环体组成。第二内环体包括内环的第二内表面和内环的第二外表面，该第二内表面和第二外表面的每一个在延伸至轴向环轴线的径向方向上定界第二内环体，其中，内环的第二内表面以内环的第二内角延伸至环轴线，并且内环的第二外表面以内环的第二外角延伸至环轴线。此处，内环的第二内角相当于内环的第一外角。在操作模式下，内环的第二内表面至少部分地以形状锁定的方式连接至内环的第一外表面，并且内环的第二外表面与中部同步器环相互作用。

由于内同步器环的双片式设计，所以额外的松开表面被建立，从而有助于在从操作模式转换至非操作模式时的松开。

优选地，但不是必然地，除了锥形第一中部环体之外，中部同步器环还可以包括锥形第二中部环体，第一中部环体包括中部环的第一内表面和中部环的第一外表面，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线的径向方向上定界第一中部环体，中部环的第一内表面以中部环的第一内角延伸至环轴线，并且中部环的第一外表面以中部环的第一外角延伸至环轴线，并且第二中部环体包括中部环的第二内表面和中部环的第二外表面，该第二内表面和第二外表面的每一个在延伸至轴向环轴线的径向方向上定界第二中部环体，中部环的第二内表面以中部环的第二内角延伸至环轴线，并且中部环的第二外表面以中部环的第二外角延伸至环轴线，其中，中部环的第二内角相当于中部环的第一外角，并且在操作模式下，中部环的第一内表面与内同步器环相互作用，中部环的第二内表面与中部环的第一外表面接触，并且中部环的第二外表面与外同步器环相互作用。

中部同步器环的双片式设计导致额外的松开表面，从而有助于在从操作模式转换至非操作模式时的松开。

也被证明有利的是同步装置包括具有锥形中间环体的中间同步器环，其中，中间环体包括中间环的内表面和中间环的外表面，该内表面和外表面在延伸至轴向环轴线的径向方向上定界中间环体。由此，中间环的内表面以中间环的内角延伸至环轴线，并且中间环的外表面以中间环的外角延伸至环轴线，其中，在操作模式下，中间同步器环设置在外同步器环与中部同步器环之间并且与内同步器环和外同步器环防扭矩地连接，并且中间环的内角相当于中部环的第一外角，并且中间环的外角相当于外环的内角。由此，在操作模式下，中间环的内表面与中部环的第一外表面相互作用，并且中间环的外表面与外同步器环接触。

中间同步器环导致额外的松开表面，从而有助于在从操作模式转变成非操作模式时的松开。

如果内环的第一内角和/或内环的第二外角和/或中部环的第一内角和/或中部环的第一外角和/或中部环的第二外角和/或中间环的内角是3°至5°，其也有助于传递高同步力矩。

为了确保将同步装置从操作模式安全传递至非操作模式，如果第一内环体和/或第二内环体和/或第一中部环体和/或第二中部环体和/或中间环体在垂直于轴向环轴线延伸的周向上具有切口（cut-off），则其也是有利的。切口在非操作模式下是打开的或关闭的。

也证明其在实践中是有利的，第一内环体和/或第二内环体和/或第一中部环体和/或第二中部环体和/或中间环体在朝向环轴线的方向上具有用于固定的至少一个限动器。

同样证明，如果摩擦层，尤其是碳摩擦层形式的摩擦层，设置在内环的第一内表面处和/或在内环的第一外表面处和/或在内环的第二内表面处和/或在内环的第二外表面处和/或在中部环的第一内表面处和/或在中部环的第一外表面处和/或在中部环的第二内表面处和/或在中部环的所述第二外表面处和/或在中间环的内表面处和/或在中间环的外表面处，则其有助于传递高同步力矩。

最后，将减粘表面结构设置在内环的第一内表面处和/或在内环的第一外表面处和/或在内环的第二内表面处和/或在内环的第二外表面处和/或在中部环的第一内表面处和/或在中部环的第一外表面处和/或在中部环的第二内表面处和/或在中部环的第二外表面处和/或在中间环的内表面处和/或在中间环的外表面处是有利的。因此，确保将同步装置从操作模式安全传递至非操作模式。

附图说明

下面参照示意性附图更详细地描述本发明。其中：

图1是从现有技术已知的同步装置的横截面；

图2a是具有三个功能摩擦表面的根据本发明的同步装置的第一实施例的横截面；

图2b是具有三个功能摩擦表面的根据本发明的同步装置的第二实施例的横截面；

图2c是具有三个功能摩擦表面的根据本发明的同步装置的第三实施例的横截面；

图2d是具有三个功能摩擦表面的根据本发明的同步装置的第四实施例的横截面；

在下文中，参照图1描述从现有技术中已知的同步装置。为了区分现有技术与本发明，表示从现有技术已知的同步装置的特征的附图标记带有单引号，而根据本发明的实施例的特征的附图标记不带单引号。

具体实施方式

图1示出了从现有技术已知的同步装置1'的横截面，该同步装置1'包括内同步器环2'、中部同步器环3'和外同步器环4'。以本来已知的方式，同步装置1'还具有滑套5'，滑套5'具有同步器体6'和齿轮7'。外同步器环4'和内同步器环2'与同步器体6'基本上防扭矩地连接，并且中部同步器环3'与齿轮7'基本上防扭矩地连接。上面提及的部件相对于环轴线8'同轴地设置以使得在同步过程期间，外同步器环4'能够通过滑套5'在朝向齿轮7'的方向上沿环轴线8'一起移位，使得内同步器环2'和外同步器环4'能够与齿轮7'接合。

齿轮7'具有锥形齿轮肩部701'，使得在操作模式下能够将同步力矩传递至内同步器环2'。由此，齿轮肩部701'具有齿轮肩部表面7011'，该齿轮肩部表面7011'以齿轮肩部角α7011'延伸至环轴线8'。

内同步器环2'包括锥形第一内环体201'，该锥形第一内环体201'具有内环的第一内表面2011'和内环的第一外表面2012'，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线8'的径向方向上定界第一内环体201'。内环的第一内表面2011'以内环的第一内角α2011'延伸至环轴线8'，并且内环的第一外表面2012'以内环的第一外角α2012'延伸至环轴线8'。内环的第一内角α2011'和内环的第一外表面2012'大小相同，即，内环的第一内表面2011'和内环的第一外表面2012'彼此平行。然而，内环的内角α2011'相当于齿轮肩部角α7011'，使得在操作模式下内环的内表面2011'与齿轮肩部表面7011'相互作用。

中部同步器环3'也包括锥形第一中部环体301'，该锥形第一中部环体301'具有中部环的第一内表面3011'和中部环的第一外表面3012'，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线8'的径向方向上定界第一中部环体301'。中部环的第一内表面3011'以中部环的第一内角α3011'延伸至环轴线8'，并且中部环的第一外表面3012'以中部环的第一外角α3012'延伸至环轴线8'。与内同步器环2'一样，中部环的第一内角α3011'和中部环的第一外角α3012'大小相同，即，中部环的第一内表面3011'和中部环的第一外表面3012'也彼此平行。

外同步器环4'包括外环体401'，该外环体401'具有外环的内表面4011'，该内表面以外环的内角α4011'延伸至环轴线8'，外环的内角α4011'的大小与中部环的第一外角α3012'相同。

因此，内同步器环2'和外同步器环4'被设计并设置成：当使内同步器环2'和外同步器环4'在朝向待同步齿轮的方向上移位时，在同步过程期间，内环的第一内表面2011'与齿轮肩部表面7011'摩擦接触，中部环的第一内表面3011'与内环的第一外表面2012'摩擦接触，并且使中部环的第一外表面3012'与外环的内表面4011'摩擦接触。为此，处于摩擦接触的表面相应地具有摩擦层10'，即，内环的第一内表面2011'和齿轮肩部表面7011'或者内环的第一外表面2012'和中部环的第一内表面3011'，或者相应地是中部环的第一外表面3012'和外环的内表面4011'。为了确保同步装置从操作模式安全转换至非操作模式，所有角是大角度，即，根据现有技术的同步装置是具有三个摩擦/松开表面的同步装置的构造。

图2a至图2d示出了具有三个功能摩擦表面的根据本发明的四个不同同步装置1的横截面。

在所有这些同步装置1中，齿轮7具有锥形齿轮肩部701，使得在操作模式下能够将同步力矩传递至内同步器环2。此处，齿轮肩部701具有齿轮肩部表面7011，该齿轮肩部表面7011以齿轮肩部角α7011延伸至环轴线8。

图2a示出了具有三个功能摩擦表面的根据本发明的同步装置1的第一实施例的横截面。

同步装置1包括内同步器环2、中部同步器环3和外同步器环4。同步装置1还具有滑套5，滑套5具有如上面已经参照图1描述的同步器体6和齿轮7。外同步器环4和内同步器环2与同步器体6基本上防扭矩地连接，并且中部同步器环3与齿轮7基本上防扭矩地连接。上面提及的部件相对于环轴线8同轴设置以使得在同步过程期间，内同步器环2和外同步器环4能够通过滑套5在朝向齿轮7的方向上沿环轴线8一起移位，使得内同步器环2和外同步器环4能够与齿轮7接合。

内同步器环2包括锥形第一内环体201，该锥形第一内环体201具有内环的第一内表面2011和内环的第一外表面2012，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线8的径向方向上定界第一内环体201。内环的第一内表面2011以内环的第一内角α2011延伸至环轴线8，并且内环的第一外表面2012以内环的第一外角α2012延伸至环轴线8。与现有技术（图1）不同，内环的第一内角α2011小于内环的第一外角α2012，即，内环的第一内表面2011和内环的第一外表面2012彼此不平行。内环的第一内角α2011相当于齿轮肩部角α7011，使得在操作模式下内环的内表面2011与齿轮肩部表面7011相互作用。在本实施例中，内环的第一内角α2011为3°，并且内环的第一外角α2012为7°。

中部同步器环3也包括锥形第一中部环体301，该锥形第一中部环体301具有中部环的第一内表面3011和中部环的第一外表面3012，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线8的径向方向上定界第一中部环体301。中部环的第一内表面3011以中部环的第一内角α3011延伸至环轴线8，并且中部环的第一外表面3012以中部环的第一外角α3012延伸至环轴线8。中部环的第一内角α3011和中部环的第一外角α3012具有与内同步器环2相同的大小，即，中部环的第一内表面3011和中部环的第一外表面3012也彼此平行。

外同步器环4'包括外环体401'，该外环体401'具有外环的内表面4011'，该内表面以外环的内角α4011'延伸至环轴线8'，外环的内角α4011'的大小与中部环的第一外角α3012'相同。

因此，内同步器环2和外同步器环4被设计并设置成：当使内同步器环2和外同步器环4在朝向待同步齿轮的方向上移位时，在同步过程期间，中部环的第一内表面3011与内环的第一外表面2012摩擦接触，并且中部环的第一外表面3012直接与外环的内表面4011摩擦接触。为此，处于摩擦接触的表面相应地具有摩擦层10，即，内环的第一外表面2012和中部环的第一内表面3011或者中部环的第一外表面3012和外环的内表面4011。

根据本发明的同步装置1的第一实施例的特征在于，该同步装置1具有摩擦表面，即，以小角度延伸至轴向环轴线8并且仅用于传递同步力矩的表面，并且该同步装置1具有两个摩擦/松开表面，该摩擦/松开表面以大角度延伸至轴向环轴线8并且仅用于传递同步力矩并且用于松开。因此，与现有技术相比，能够在相同的换挡质量的情况下传递增加的同步力矩。

图2b示出了具有三个功能摩擦表面的根据本发明的同步装置1的第二实施例的横截面。

同步装置1具有内同步器环2，该内同步器环2具有锥形第一内环体201。第一内环体201具有内环的第一内表面2011和内环的第一外表面2012，该第一内表面和第一外表面的每一个在延伸至轴向环轴线8的径向方向上定界第一内环体201，内环的第一内表面2011以内环的第一内角α2011延伸至环轴线8，并且内环的第一外表面2012以内环的第一外角α2012延伸至环轴线8。与根据图2a的实施例一样，内环的第一内角α2011小，并且内环的第一外角α2012大。

与图2a的同步装置1相反，除了锥形第一内环体201之外，内同步器环2还包括锥形第二内环体202，即，内同步器环具有双片式设计。

第二内环体202具有内环的第二内表面2021和内环的第二外表面2022，该第二内表面和第二外表面的每一个在延伸至轴向环轴线8的径向方向上定界第二内环体202，内环的第二内表面2021以内环的第二内角α2021延伸至环轴线8，并且内环的第二外表面2022以内环的第二外角α2022延伸至环轴线8。然而，内环的第二内角α2021相当于内环的第一外角α2012并且内环的第二外角α2022相当于内环的第一内角α2011。在操作模式下，内环的第一内表面2011与齿轮7相互作用，并且内环的第二内表面2021与内环的第一外表面2012接触。与此同时，内环的第二外表面2022与中部环的第一内表面3011相互作用。

此外，与图2a的同步装置1相反，中部环的第一内角α3011和中部环的第一外角α3012不相同，即，中部环的第一内表面3011和中部环的第一外表面3012彼此不平行。

在本实施例中，内环的第一内角α2011和齿轮肩部角α7011小。与此同时，内环的第二外角α2022和中部环的第一内角α3011也是小角度。

因此，根据图2b的同步装置1具有两个摩擦表面、一个摩擦/松开表面和一个松开表面。

图2c示出了具有三个功能摩擦表面的根据本发明的同步装置1的第三实施例的横截面。

与图2a至图2d的同步装置1相反，根据图2c的同步装置1具有额外的中间同步器环9，该额外的中间同步器环9具有锥形中间环体901。该中间环体901具有中间环的内表面9011和中间环的外表面9012，该内表面和外表面的每一个在延伸至轴向摩擦环轴线8的径向方向上定界中间环体901。中间环的内表面9011以中间环的内角α9011延伸至环轴线8，并且中间环的外表面9012以中间环的外角α9012延伸至环轴线8。在该实施例中，中间环的内角α9011小并且中间环的外角α9012大。在操作模式下，中间同步器环9设置在外同步器环4与中部同步器环3之间并且与内同步器环2和同步器环4防扭矩地连接。中间环的内角α9011相当于中部环的第一外角α3012，并且中间环的外角α9012相当于外环的内角α4011。因此，在操作模式下，中间环的内表面9011与中部环的第一外表面3012相互作用，并且中间环的外表面9012至少部分地以形状锁定的方式连接至外同步器环。

内环的第一内表面2011以内环的小内角α2011延伸。然而，内环的内角α2011相当于齿轮肩部角α7011，使得在操作模式下内环的内表面2011与齿轮肩部表面7011相互作用。与此同时，在操作模式下与中部环的第一内表面3011相互作用的内环的外表面2012以内环的大外角α2012偏移（drifting）。

如根据图2b的同步装置1，根据图2c的同步装置1也具有两个摩擦表面、一个摩擦/松开表面和一个松开表面。

图2d示出了具有三个功能摩擦表面的根据本发明的同步装置1的第四实施例的横截面。

如根据图2b的同步装置1，根据图2d的同步装置1也具有双片式内同步器环2，即，内同步器环2由锥形第一内环体201和锥形第二内环体202构造而成。

与根据图2b的同步装置1相反，中部同步器环3也设计为双片式，即，中部同步器环3由锥形第一中部环体301和锥形第二中部环体302组成。第二中部环体302包括中部环的第二内表面3021和中部环的第二外表面3022，该第二内表面和第二外表面的每一个在延伸至轴线摩擦环轴线8的径向方向上定界第二中部环体302。中部环的第二内表面3021以中部环的第二内角α3021延伸至环轴线8，并且中部环的第二外表面3022以中部环的第二外角α3022延伸至环轴线8。因此，中部环的第二内角α3021相当于中部环的第一外角α3012，并且中部环的第二外角α3022相当于中部环的第一内角α3011。在操作模式下，中部环的第二内表面3021与中部环的第一外表面3012接触，并且中部环的第二外表面3022与外同步器环4相互作用。

内环的第一内表面2011以内环的小内角α2011延伸。然而，内环的内角α2011相当于齿轮肩部角α7011，使得在操作模式下内环的内表面2011与齿轮肩部表面7011相互作用。在操作模式下与中部环的第一内表面3011相互作用的内环的第二外表面2022也以内环的小外角α2022延伸。

因此，同步装置具有三个摩擦表面和两个松开表面。

在上面提及的所有实施例中，在操作模式下，能够在彼此接触的表面的一侧和/或两侧设置摩擦层10。也能够在不用作摩擦表面的那些表面（松开表面）处设置附着力降低的表面结构。

此外，在上面描述的所有实施例中，第一内环体201和/或第二内环体202和/或第一中部环体301和/或第二中部环体302和/或中间环体901在垂直于轴向环轴线8延伸的周向方向上可以具有切口，其中，该切口在非操作模式下是打开的或关闭的。

最后，在上面描述的实施例中，第一内环体201和/或第二内环体202和/或第一中部环体301和/或第二中部环体302和/或中间环体901在朝向环轴线8的方向上可以具有用于固定的至少一个限动器。