专利名称：带组合在一起的托板或止动元件的同步器外壳的制作方法
变速器同步器的同步器外壳有轮毂和套筒导引装置，-同步器外壳借助轮毂不可转动地并与至少一个可操纵的换档齿轮相邻接地装在传动轴上，-它的轮毂和套筒导引装置旋转固定地互相连接，-它的套筒导引装置装有一个布置在其外圆周上可沿同步器外壳纵向中心线移动并沿周向不可旋转地安装的滑动套筒，在套筒导引装置的外圆周上制有外齿，以及在套筒导引装置的外齿中插入滑动套筒的内齿，以及-它的套筒导引装置在其外圆周上制有安装座，在此安装座内装入或弹簧加载的止动元件或弹簧加载的托板或止动元件与托板的组合，其中，止动元件或托板或止动元件与托板的组合作为单件或通过壳体组合成一组件与滑动套筒和/或与同步环配合作用。
在当代的手动换档变速器中使用了同步器，以便能在各变速器档位之间舒适地换档。在换档过程中借助同步器的移动构件使换档齿轮的圆周速度与传动轴的圆周速度相匹配，然后在传动轴与此换档齿轮之间建立形状相配的连接。在由Johannes Loomann所著的德文专业书籍“Zahnradgetriebe”(1996年)第452页起介绍了同步器的各种实施例。其中同步器外壳是同步器的一个重要构件。传动轴与同步器的滑动套筒通过同步器外壳互相不可转动地连接。这一点通常这样来实现，即同步器外壳一方面沿周向通过一个制在其轮毂上的楔形型面或齿形型面与传动轴连接，而另一方面通过其套筒支架的外齿将滑动套筒可沿传动轴纵向中心线移动地安装在其外径上。此外，同步器外壳根据其设计还可用作同步环或摩擦环的止动和导引件。为此目的在其侧面大多加工有贯通的长形孔或槽，螺栓或同步环或摩擦环的随动凸块可插入其中。此外，同步器外壳设有在其外圆周上按均匀的间距加工成用于止动元件如止动销和止动珠以及托板的安装座。当换档齿轮未被操纵时止动元件将滑动套筒保持在其中立位置。在这种情况下，止动元件在弹簧预紧力作用下压入滑动套筒的止动槽内，或止动元件作用在一托板上，后者仍装入滑动套筒的止动槽内。同步器外壳的端面往往直接或通过一中间构件如一个盘用作相邻换档齿轮的停靠面。在变速器中，同步器通常布置在两个换档齿轮之间的传动轴上。因此，借助于同步器可根据选择将设在此同步器左边的换档齿轮或将设在此同步器右边的换档齿轮与传动轴刚性连接。同步器外壳的结构必须设计为，使设在它上面的滑动套筒能沿轴向向左和向右移动，以及，例如在双锥体同步的情况下能在两侧刚性地导引内同步环的随动凸块。因为通常左和右换档齿轮有同样设计的连接件，所以此同步器外壳也设计为对称的。
但也还存在着一些使用情况，在那里，左和右换档齿轮存在着小量的结构性差异，例如在前进档和倒车档组合时。在这种情况下同步器外壳左部与右部的结构设计也有区别。
对于这种同步器，装在同步器外壳安装座内的托板在换档过程起预同步的作用，也就是用于使有关的同步环相对于相邻的接合体的摩擦面或在例如同步器双锥体同步的情况下相对于中间环的摩擦面运动。根据同步器的设计，托板或直接被一个或两个弹簧或通过一个被预紧的止动销或止动珠有预紧力地压在滑动套筒中的止动槽内。当滑动套筒为了档位预选而轴向运动时，借助其止动槽的内轮廓将托板通过一个托板端沿轴向相对于同步环移动。因此，同步环被压向摩擦面。
同步器外壳的齿、槽和/或长形槽的结构形状及型面，取决于其连接件的结构形状及工作方式。例如，在端面加工的槽可设计为孔或长形孔，它们可设计成贯通的或是盲孔。在圆周上分布的用于止动件和加压件的安装座，同样可以由结构形状完全不同的盲孔或长形槽构成。由于上述要求，同步器外壳在其设计方案及结构方面有些设计成非常复杂的构件。
在DE 19580558 C1中介绍了一种此类的同步器外壳。此同步器外壳以内齿插入传动轴中，以及在其外圆周上通过外齿装有一滑动套筒。在同步器外壳中导引一托板，它设计为一组件。其中，托板通过有底部的套筒状壳体构成，壳体内装有止动珠和压力弹簧。在托板的壳体上制有导板，用于在同步器外壳设计成T形的长槽中导引此组件。
迄今生产这种同步器外壳尤其在大量制造时很复杂和昂贵，因为它们由毛坯通过仅仅切削加工工艺或切削加工的精加工制成。由于这一原因，迄今同步器外壳的结构设计往往是在其功能上要求的形状设计多样性与其生产成本之间互相妥协的结果，为了有最佳功能这种妥协并不罕见。例如，同步器外壳经常设计为非常紧凑和封闭的结构方式。因此它们设计为有比较大的重量和材料份额和刚性很强及自身封闭的。其结果是在加工同步器外壳时的材料消耗方面、在变速器的总重量方面、在传递振动和冲击方面以及在同步器内润滑油的循环方面均造成缺点。
在组装同步器时，托板、止动销、压力弹簧或此组件作为单件松动地装在同步器外壳内。在这种情况下应考虑通常在同步器中这些构件分布在圆周上。因此装配既麻烦又费时间。此外，当例如在装配过程忘记装入个别构件时会引起质量问题。
因此本发明的目的是创造一种上述类型的同步器外壳，这种同步器外壳在经济地生产的同时尤其在大批量生产的情况下在其加工时允许几乎无任何限制的造型设计，并避免了由于同步器外壳切削加工地生产以及止动元件及托板的装配带来的上述种种缺点。
此目的按权利要求1特征部分这样达到，即，同步器外壳由两个对称、基本对称设计的部分或由其设计不同的一个左部分和一个右部分组成，这两个部分制成单件，然后在同步器外壳的横向中面或分界面区域内互相连接起来，以及在这两部分之间构成用于止动元件和/或托板的安装座。这些部分最好通过无屑成形过程加工成单件并接着在同步器外壳的横向中面或分界面区域内互相连接。许多可能的连接方式中有代表性的在这里可列出焊接和铆接。完全可以设想这些部分用螺钉互相连接。按这种方式设计的同步器外壳的优点在于，这些部分在其设计细节方面例如在其端面可以有不同的槽。取消了在同步器外壳外圆周上麻烦地加工安装座，因为构成安装座的内轮廓在同步器外壳生产过程已经或加工在一个部分上或最好加工在两个部分上。这种轮廓最好形成安装座对称的一半，安装座在横向中面处分开并以此为界，在这种情况下横向中面同时构成安装座的对称面。在连接这些部分时安装座对称的两个半部互相准确定位。因此在两个部分之间形成了一个盲孔状安装座。
若按权利要求2和3有利的设计至少一个同步器外壳的构件无屑加工或最好两个部分按成形法制造，则这些轮廓以及在同步器外壳中的槽可以特别简单和经济地形成。作为生产此同步器外壳的原材料最好使用板材或带材，然后原材料通过分切和成形制成规定的形状。其中原材料的厚度及其重量根据对成品的功能需求及所要求的强度确定。槽和缺口可以设计为几乎任意形状，这只要通过例如冲压和模压在其中一种扁平的原材料上加工出它们的型面。若同步器外壳由一个个按无屑加工方法制成的构件组合而成以及这些构件预成型为单件，那么这些无屑加工的同步器外壳在其空间几何形状设计方面几乎不受任何限制。在这些部分中可以例如成形有安装槽的对称的两半以及用于与同步器外壳相邻接的换档齿轮的停靠面。用于加工的原材料的大部分实际上均利用来构成同步器外壳的几何形状，以及没有因浪费的切削加工而使原材料受到损失。因此，无屑加工的同步器外壳没有多余的材料，而只有针对其功能和强度所需要的那么多材料。在无屑加工的同步器外壳加工时料头的损失比较小。无屑加工的同步环的特点在于节省地使用材料并因而材料费用低。因为在此同步器外壳的成品件上没有留下多余的材料，所以它的重量很轻以及有很好的弹性和对于振动和冲击有减振的效果。采用无屑加工的同步器外壳一方面对降低汽车总重量作出贡献，另一方面提高了换档舒适性。由于通过先进的无屑加工法生产的构件高的精度，切削地精加工的份额减少到最低程度或完全取消。无屑生产的同步器外壳另一个优点在于其短的加工时间，因为取消了费时的切削加工。
对于同步器的装配而言，合乎目的和降低成本的做法是按权利要求4所述，将例如由止动珠、弹簧和壳体构成的组件不能丢失地装在同步器外壳的两部分之间它的安装座中并在其中被导引。因此，此同步器外壳构成一个装配部件。
本发明另一项设计按权利要求5规定，止动元件如止动珠或止动销有或没有弹性件地防止丢失地安装在同步器外壳的安装座中。还可以设想在同步器外壳装配时将托板不能丢失地装在它的安装座中。采用这样一种装配部件，在同步器装配时可以节省时间和金钱，因为取消了托板或止动元件费时的单个装配。
在权利要求6中说明了按本发明的同步器外壳一种最佳设计方案。同步器外壳装配部件由两个最好用成形工艺制成的部分组成，在它们的安装座内装入弹簧加载的压板。压板借助于其沿反方向指向的托板端插入槽中。这些槽加工在安装座的壁内，托板沿轴向亦即沿同步器外壳的纵向中心线在这些槽中定向。在这种情况下托板端从安装座的外轮廓伸出。每一托板的防丢失可例如借助于螺旋弹簧实现，螺旋弹簧一端支承在同步器外壳安装座底部，另一端支承在托板上并因而将此托板沿径向向外加预压力。托板端在弹簧作用下压靠在槽的上边缘上。因此，托板只有克服弹簧的阻力才能从同步器外壳取出并例如在运输和装卸时可防止丢失。弹簧预紧力同时作用在装配好的同步器中，使托板卡锁在滑动套筒的止动槽内并因而将托板和滑动套筒保持在它们应有的位置上。若不是每块托板单个地通过一个弹簧预紧，而是沿圆周分布的托板通过同时作用在所有托板上的环形弹簧加预紧力地压靠在槽的上边缘上，则可获得类似的效果。托板在用于运输和装配操作时均固持在其位置上。若取消弹簧，则可通过相应地设计此托板也可以在没有弹簧的情况下将托板防止丢失地保持在同步器外壳内。这例如可以将托板体在横截面中看大于托板在其中被导引的槽的自由横截面。托板在同步器外壳的部分拼合前放在两部分之间，随着同步器外壳部分的相互拼合，使此托板不会丢失地保持在安装座中，因为托板体基于其较大的横截面不可能穿过槽滑动。
权利要求7说明了本发明的一项类似于在权利要求6中所说明的那样的设计，但替代了托板在同步器外壳的安装座中不能丢失地固定了一个组件。此组件起止动元件和托板的作用并例如由受压力弹簧预紧力的止动珠和壳体组成。也可以考虑用止动销作为止动元件。此组件的壳体有压板，如同在托板中的托板端那样，在预同步过程中压板朝同步环移动。在安装座中沿轴向存在能使托板沿轴向运动为了同步所需要距离的那么大空间。可以设想在此空间内壁与壳体之间插入弹性或减振元件。借助于这些元件可以缓冲例如在换档时产生的冲击或振动或有目的地影响换档力。由滑动套筒引起的轴向力在止动珠内分解成两个分量。其中一个分量促使壳体与压板朝同步环轴向移动，另一个分量在止动珠被从止动槽压出时可将止动珠弹入。此组件在对称的部分拼合之前放在部分之间的安装座内并将压板插入槽中。接着，同步器外壳的对称部分互相连接。压板的位置以及与之相配的槽的位置可以在一定限度内适应设计形式尤其与同步环的直径相匹配。若例如有必要使用具有较小或较大直径的同步环，那么压板在壳体上的位置和槽在同步器外壳的部分中沿径向的位置可以与同步环改变的直径相匹配。因此，必要的模具的改变仅限于压板和槽的位置。所期望的成本降低十分明显，因为以此方式限制了零件的多样性并因而例如节省了模具成本。由此也简化了同步环的设计，因为同步环迄今往往制有用于托板的止挡，以补偿直径的变化。
下面借助于多个实施例说明本发明。其中
图1具有用环形弹簧加载的托板的双锥体同步器一种实施例局部纵剖面；图2同步器外壳对称设计的一个部分局部纵剖面；图3按本发明具有由托板与止动元件构成的组件的同步器外壳作为装配部件的实施例；图4沿图3的线4通过同步器外壳的纵剖面；图5沿图4的线V-V剖切的组件局部视图；以及图6按本发明具有弹簧加载的压板的同步器外壳设计为装配部件的实施例。
图1表示按先有技术的同步器另一种实施例，它取自INA印刷品“Anuendungsbeispeile，Produkte fuerdie Schaltung in KFZ-Getrieben”。
此双锥体同步的实施例利用来说明具有传统托板的同步器功能。
同步器外壳1借助于齿2不能转动地装在传动轴3上。同步器外壳1的两侧装有滚针支承的换档齿轮4和5。在套筒体的外圆周上装一可沿轴向移动的滑动套筒6，在其止动槽7中插入一托板8。托板8装在同步器外壳1的纵槽9内，并在两个环形弹簧10的作用下沿同步器外壳1外径的方向预紧地压靠在滑动套筒的止动槽7中。通过环形弹簧10还同时给其他两个或三个在圆周上均布而图中没有表示的托板8加预紧力。滑动套筒6处于中立位置。在中立位置，换档齿轮4和5可以在传动轴3上自由旋转。通过轴向移动滑动套筒6，可根据选择通过同步器外壳1使两个换档齿轮4和5之一与传动轴3连接。外同步环11、中环12和内同步环13是引起齿轮4或5转速降低的构件。在换档过程中，借助于滑动套筒6的轴向运动，托板8首先为了预同步朝外同步环11移动。外同步环11以其摩擦面作用在中环12上，中环12再通过凸缘12a与换档齿轮4或5形状相配地连接。摩擦面的作用是促使降低换档齿轮4或5的转速，并通过内同步环13的另一个摩擦作用支持内同步环13再与同步器外壳1处于刚性连接状态。在外同步体11上的阻挡齿11a防止滑动套筒6的内齿6a提前亦即在预同步结束前与换档齿轮的接合齿4a或5a啮合。当在有关的换档齿轮4或5与传动轴3之间达到相同的转速时才取消此阻挡作用。在轴3与换档齿轮4或5同步运转时，内齿6a通过阻挡齿11a移入接合齿4a或5a中。因此轴3与换档齿轮4或5传扭连接。
图2表示用薄板按成形工艺制造的同步器外壳部分14的例子。在部分14上无屑成形有外齿16、内齿17、用于一个换档齿轮的停靠面(Anlaufflaeche)18和同步器外壳一个安装座19对称的一半部19a。
由图3可见设计为装配部件的同步器外壳15的结构形式。在同步器外壳15内，在圆周上均匀分布三个组件20。如图4所示，此同步器外壳15由两个对称设计的部分21构成，图4是沿图3的线IV通过同步器外壳的纵剖面。部分21在其端面组合在一起并构成安装座19。安装座19内各装一个组件20，它由带压板22a的壳体22、压力弹簧23和止动珠24组成。组件20借助于压板22a可沿轴向移动地在槽19内导引。止动珠24装在罐状壳体22中并被压力弹簧23预压紧。压力弹簧23支承在壳体22底部并将止动珠24朝壳体22的口22b方向加预紧力。此止动珠24保持处于在口22b边缘的位置。
由图5可见，安装座19制有侧向导引面19d，它们防止组件20绕其自己的中心线转动。
图6表示了通过无屑加工制成的同步器外壳(27)的另一种实施例。压力弹簧25支承在安装座19的底部，它将无屑加工制造的托板26加预紧力地压在安装座的上边缘19c上。压板端26a在槽19b中可沿轴向运动地被导引。
符号表1 同步器外壳15 同步器外壳 25 压力弹簧2 齿15a 轮毂 26 托板3 传动轴15b 套筒导引装置 26a 托板端4 换档齿轮 16 外齿 27 同步器外壳4a 接合齿17 内齿5 换档齿轮 18 停靠面5a 接合齿19 安装座6 滑动套筒 19a 安装座对称的一半6a 内齿 19b 槽7 止动槽19c 上边缘8 托板 19d 导引面9 纵槽 20 组件10 环形弹簧 21 同步器外壳的部分11 外同步环 22 壳体11a阻挡齿22a 压板12 中环 22b 口12a中环凸缘 23 压力弹簧13 内同步环 24 止动珠14 同步器外壳部分
权利要求
1.变速器同步器的同步器外壳(15、27)有轮毂(15a)和套筒导引装置(15b)，-同步器外壳借助轮毂(15a)不可旋转地并与至少一个可操纵的换档齿轮相邻接地装在传动轴上，-它的轮毂(15a)和套筒导引装置(15b)旋转固定地互相连接，-它的套筒导引装置(15b)装有一个布置在其外圆周上可沿同步器外壳(15、27)纵向中心线移动并沿周向旋转固定地安装的滑动套筒，在套筒导引装置(15b)的外圆周上制有外齿(16)，以及在套筒导引装置(15b)的外齿(16)中插入滑动套筒的内齿，以及-它的套筒导引装置(15b)在其外圆周上制有安装座(19)，在此安装座(19)内装入或弹簧加载的止动元件(24)或弹簧加载的托板(26)或止动元件(24)与托板(26)的组合，其中，止动元件(24)或托板(26)或止动元件(24)与托板(26)的组合作为单件或借助壳体(22)组合成一组件(20)与滑动套筒和/或与同步环配合作用，其特征为同步器外壳(15、27)由两部分(14、21)组成，它们加工成单件并接着在同步器外壳(15、27)分界面区域内互相连接起来，以及，在部分(14、21)之间构成安装座(19)。
2.按照权利要求1所述的同步器外壳，其特征为同步器外壳(15、27)由至少一个通过无屑加工制成的构件构成。
3.按照权利要求1所述的同步器外壳，其持征为部分(14、21)作为单件通过成形法制成。
4.按照权利要求1所述的同步器外壳，其特征为组件(20)不能丢失地装在同步器外壳(15、27)的安装座(19)中并在其中被导引。
5.按照权利要求1所述的同步器外壳，其特征为止动元件(24)不能丢失地装在同步器外壳(15、27)的安装座(19)中并在其中被导引。
6.按照权利要求1所述的同步器外壳，其特征为托板(26)不能丢失地装在安装座(19)中，并通过沿反方向指向的托板端(26a)在安装槽(19)彼此相对设置的槽(19b)中可沿同步器外壳的纵向中心线自由运动地在安装座(19)中被导引，其中托板端(26a)插入槽(19b)中并从同步器外壳(15、27)安装座(19)的外轮廓伸出。
7.按照权利要求1所述的同步器外壳，其特征为组件(20)不能丢失地装在同步器外壳(15、27)的安装座(19)中，其中，组件(20)的壳体(22)有朝反方向指向的压板(22a)，并通过这些压板(22a)在安装座(19)彼此相对设置的槽(19b)中可沿同步器外壳(15、27)的纵向中心线自由运动地在安装座(19)中被导引，压板(22a)插入槽(19b)中并从同步器外壳(15、27)安装座(19)的外轮廓伸出。
全文摘要
变速器同步器的同步器外壳(15、27)应由两部分(14、21)构成,它们互相连接并形成托板(26)或组件(20)的安装座,托板(26)或组件(20)不能丢失地装在安装座(19)中并在其中被导引。
文档编号F16D23/06GK1242481SQ9911050
公开日2000年1月26日 申请日期1999年7月21日 优先权日1998年7月21日
发明者约瑟夫·施瓦格尔, 赖因哈特·马利克, 赖纳·马丁 申请人:Ina滚动轴承谢夫勒无限责任公司