專利名稱：同步環(huán)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按權(quán)利要求1前序部分所述的用于變速器的同步 環(huán)組件。
背景技術(shù)：
變速器中的同步器裝置是用來消除待切換的擋位和傳動(dòng)軸之間的 轉(zhuǎn)速差。為了能夠傳遞很高的摩擦力矩，同步器裝置大多構(gòu)成為多級
錐面同步器(Mehrfach畫synchronisierungeinrichtung )。 這種同步器
裝置基本具有以下部件滑動(dòng)套筒、套筒支架、外同步環(huán)、中間環(huán)、 內(nèi)同步環(huán)和擒縱輪(Gangrad)。在此，外同步環(huán)、中間環(huán)和內(nèi)同步 環(huán) 一起被稱為同步環(huán)組件。
對于傳統(tǒng)的變速器，外同步環(huán)和內(nèi)同步環(huán)由黃銅制成，中間環(huán)由 鋼材制成。但這樣構(gòu)成的同步環(huán)組件不具備必需的強(qiáng)度，以經(jīng)受作用 的很高的換擋力和出現(xiàn)的高摩擦負(fù)載，如其在高負(fù)載的變速器中出現(xiàn)。 這種高負(fù)載特別出現(xiàn)在現(xiàn)代的自動(dòng)變速器中，原因是換擋時(shí)間特別短。
至今為止在這種高負(fù)栽的變速器中，用于同步器裝置的同步環(huán)所 需的強(qiáng)度這樣達(dá)到，即除了中間環(huán)外，內(nèi)同步環(huán)和外同步環(huán)都是由鋼 材制成。但因?yàn)殇摬?鋼材摩擦副具有不可接受的摩擦特性，所以要在 摩擦副的至少 一個(gè)摩擦面上加設(shè)一個(gè)額外的摩擦層，例如熱澆鑄的鉬 層、燒結(jié)層和碳摩擦層。這需要額外的制造工序用于制造鋼制的同步 環(huán)，這種制造是復(fù)雜的且需要昂貴的工具。應(yīng)用具有三個(gè)鋼制環(huán)的同 步器齒環(huán)通常會引起熱量問題。因?yàn)閷⒊霈F(xiàn)的高摩擦能量轉(zhuǎn)換為熱能 會導(dǎo)致同步環(huán)的急劇加熱。這特別適用于內(nèi)同步環(huán)，因?yàn)橛捎谕馔?環(huán)和中間環(huán)的屏蔽，內(nèi)同步環(huán)只是稍微地被變速器油繞流。由此，內(nèi) 同步環(huán)通過變速器油幾乎沒有實(shí)現(xiàn)冷卻。因?yàn)殇摬牡膶?dǎo)熱性是很低的 并且因此可忽略借助于經(jīng)過同步環(huán)的熱傳導(dǎo)進(jìn)行的溫度調(diào)整，所以在
內(nèi)同步環(huán)出現(xiàn)過熱時(shí)可能導(dǎo)致變速器油分解。同步環(huán)組件內(nèi)部的高溫 還可能損壞摩擦片襯面，在最糟的情況下，還會使內(nèi)同步環(huán)與擒縱輪 上的接觸面焊接在一起。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)對現(xiàn)有狀況的認(rèn)識，本發(fā)明的目的在于提供一種同步環(huán)組件， 其中此同步環(huán)組件一方面可轉(zhuǎn)換很高的換擋力，另一方面可避免內(nèi)同 步環(huán)的過熱，其中內(nèi)同步環(huán)的制造成本同時(shí)應(yīng)該較低。
按本發(fā)明上述目的通過這樣一種用于變速器的同步環(huán)組件得以實(shí) 現(xiàn)，其包含外同步環(huán)、中間環(huán)和內(nèi)同步環(huán)，其中外同步環(huán)由鋼材制成， 中間環(huán)由鋼材制成，內(nèi)同步環(huán)由銅材制成。
換句話說，除了中間環(huán)外，用于變速器的多級錐面同步器裝置的 外同步環(huán)也是由鋼材制成，而內(nèi)同步環(huán)是由銅材制成。
這樣構(gòu)成的同步環(huán)組件，其外同步環(huán)和內(nèi)同步環(huán)由不同的材料制 成，這樣就可以避免專業(yè)領(lǐng)域中存在的缺陷。因此至今為止在專業(yè)領(lǐng) 域中，多級錐面同步器裝置的內(nèi)同步環(huán)和外同步環(huán)總是必須由相同的 材料構(gòu)成。由此可知，對于高負(fù)載的變速器(例如換擋時(shí)間很短的現(xiàn) 代自動(dòng)變速器)只能使用鋼材，因?yàn)橹挥型ㄟ^使用鋼材才能達(dá)到需要 的強(qiáng)度。
令人意想不到地還表明，通過由鋼材制成的外同步環(huán)和由銅材制 成的內(nèi)同步環(huán)相組合，在保持已知的由鋼材制造的中間環(huán)的情況下， 不僅可以克服相同的負(fù)載，甚至可以克服比只由鋼環(huán)構(gòu)成的同步組件 更高的負(fù)載。
為了實(shí)現(xiàn)外同步環(huán)的可靠功能，其應(yīng)該可以應(yīng)用在高負(fù)載的變速 器中，重要的是，此同步環(huán)具有高強(qiáng)度、高硬度和高彈性模量，以便 可以承受產(chǎn)生的高換擋力，并確保止動(dòng)齒輪的足夠高的耐磨性。
與外同步環(huán)不同的是，對于內(nèi)同步環(huán)而言軸向的壓緊力引起壓力 負(fù)載。由于作用的摩擦力矩，張應(yīng)力只在圓周方向上出現(xiàn)。因此對于 內(nèi)同步環(huán)來說，不需要外同步環(huán)的所述的高強(qiáng)度。令人意想不到地還 表明，高強(qiáng)度的銅合金可以滿足內(nèi)同步環(huán)的降低的強(qiáng)度要求。
此外，銅材還具有這種形狀的鋼材所沒有的有利特性。合適的銅 材相對于鋼材的導(dǎo)熱性明顯更高。由于導(dǎo)熱性高，盡管在內(nèi)同步環(huán)區(qū) 域內(nèi)可忽略的變速器油交換和隨之而來的通過變速器油的僅少量熱量 導(dǎo)出，但是借助于經(jīng)過內(nèi)同步環(huán)的熱傳導(dǎo)實(shí)現(xiàn)足夠的溫度調(diào)整。因此， 在同步器裝置中可避免由鋼材制成的同步環(huán)的所述負(fù)面影響。
在有利的改進(jìn)中，內(nèi)同步環(huán)由特種黃銅合金或鋁-青銅合金或銅鎳 合金或銅鈷合金制成。
這些合金種類都涉及到這樣的銅材，其除了具有良好的導(dǎo)熱性外， 還具有高強(qiáng)度和高耐磨性。
同時(shí)，所述的銅合金還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即借助鍛造由這種銅合 金制成的內(nèi)同步環(huán)也能夠以較小的件數(shù)便宜地且經(jīng)濟(jì)地制成。
在另一實(shí)施例中，內(nèi)同步環(huán)具有至少一個(gè)摩擦面，其是構(gòu)成為無 摩擦層的。
銅材除了已提到的有利的材料特性外，它還具有非常好的摩擦特 性和很高的耐磨性。因此與現(xiàn)在應(yīng)用的由鋼材制成的內(nèi)同步器齒環(huán)相 比在許多使用情況中能夠有利地放棄在內(nèi)同步環(huán)的至少一個(gè)摩擦面上 加設(shè)額外的摩擦層，因此制造進(jìn)一步簡化，成本進(jìn)一步降低。
在優(yōu)選的替代方案中，內(nèi)同步環(huán)具有外摩擦面，其構(gòu)成有摩擦螺 紋或摩擦層。
在2級同步器中，內(nèi)同步環(huán)與擒縱輪不處于摩擦連接，因此只有 外摩擦面構(gòu)成有摩擦螺紋或摩擦層。通過可選地加設(shè)摩擦螺紋，其優(yōu) 選理解為類似螺紋設(shè)置的槽，或加設(shè)摩擦層，可實(shí)現(xiàn)摩擦副的特殊要 求或調(diào)節(jié)到正確的摩擦比，并且因此使摩擦副最佳地相互協(xié)調(diào)。
有利地是，內(nèi)同步環(huán)這樣構(gòu)成，即它具有外摩擦面和內(nèi)摩擦面， 所述內(nèi)摩擦面設(shè)置有摩擦螺紋或摩擦層。
在3級同步器中，內(nèi)同步環(huán)也與擒縱輪處于摩擦連接，因此內(nèi)摩 擦面和外摩擦面要么設(shè)有摩擦螺紋，要么設(shè)有摩擦層。通過可選地加 設(shè)摩擦螺紋或摩擦層，可實(shí)現(xiàn)摩擦副的特殊要求或調(diào)節(jié)到正確的摩擦 比，并且因此4吏摩擦副最佳地相互協(xié)調(diào)。


借助附圖和下面的描述詳細(xì)闡述一個(gè)實(shí)施例。其中
圖1 具有各主要部件的多級同步器裝置
圖2組裝在一起的同步環(huán)組件；
圖3 同步環(huán)組件的橫向剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1以示意分解視圖示出了同步器裝置10的主要部件。在此是指 滑動(dòng)套筒ll、輪轂或套筒支架12、外同步環(huán)13、中間環(huán)14、內(nèi)同步 環(huán)15和擒縱輪或浮動(dòng)輪16。在外同步環(huán)13上存在止動(dòng)齒輪17，在同 步過程中牽引力作用在該止動(dòng)齒輪上。與之相反的是，內(nèi)同步環(huán)15 沒有設(shè)置止動(dòng)齒輪。在同步過程中，也就是在組裝狀態(tài)下，同步器裝 置10的各部件11至16被推動(dòng)成疊靠一起。中間環(huán)14和外同步環(huán)13 被推到內(nèi)同步環(huán)15上，并在很大程度上包圍內(nèi)同步環(huán)15。由于所述 包圍，可在最大程度上排除變速器油在內(nèi)同步環(huán)15的表面上的交換。 如果內(nèi)同步環(huán)15是由鋼材制成并且沒有按要求地用銅材制成，就可能 出現(xiàn)熱阻塞，銅材能夠借助良好的導(dǎo)熱性將產(chǎn)生的熱量從內(nèi)同步環(huán)15 的表面導(dǎo)出同步環(huán)。
圖2示出了組裝在一起的、用于3級同步器的同步組件的空間視 圖，該同步組件包括外同步環(huán)13、中間環(huán)14和內(nèi)同步環(huán)15。
圖3示出了組裝在一起的、用于3級同步器的同步環(huán)組件的剖視 圖，該同步環(huán)組件包括外同步環(huán)13、中間環(huán)14和內(nèi)同步環(huán)15。外同 步環(huán)13的摩擦面20與中間環(huán)14的一側(cè)面構(gòu)成摩擦副。中間環(huán)14的 另一側(cè)面與內(nèi)同步環(huán)15的外摩擦面19構(gòu)成摩擦副。內(nèi)同步環(huán)15的內(nèi) 摩擦面18與擒縱輪16構(gòu)成摩擦副。圖3清楚示出了在組裝狀態(tài)下的 狹窄狀況以及變速器油交換的非常有限的可能性。
在2級同步器的情況下，在內(nèi)同步環(huán)15的內(nèi)摩擦面18和擒縱輪 16之間不存在摩擦副。
表格1為幾種示例性的合金如鋁-青銅、銅-鎳合金、銅-鈷合金和 特種黃銅的導(dǎo)熱性的數(shù)值以及強(qiáng)度的數(shù)值。合金 導(dǎo)熱性(W/mK) 抗拉強(qiáng)度(N/mm2)
CuAI8Fe3 80 700
CuNi2Si 160 500
CuCo2Be 220 650
CuZn31Ni7A14Si2Fe 70 830
與此相比，常用的同步環(huán)鋼材的導(dǎo)熱性是^40 W/mK。
權(quán)利要求
1.用于變速器的同步環(huán)組件，包含外同步環(huán)(13)、中間環(huán)(14)和內(nèi)同步環(huán)(15)，其特征在于，外同步環(huán)(13)由鋼材制成，中間環(huán)(14)由鋼材制成，內(nèi)同步環(huán)(15)由銅材制成。
2. 按權(quán)利要求1所述的同步環(huán)組件，其特征在于，內(nèi)同步環(huán)(15) 由特種黃銅合金或鋁-青銅合金或銅-鎳合金或銅-鈷合金制成。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的同步環(huán)組件，其特征在于，內(nèi)同步環(huán) (15)具有至少一個(gè)摩擦面，該摩擦面構(gòu)成為無摩擦層。
4. 按權(quán)利要求1或2所述的同步環(huán)組件，其特征在于，內(nèi)同步環(huán) (15)具有外摩擦面，該外摩擦面構(gòu)成有摩擦螺紋或摩擦層。
5. 按權(quán)利要求1或2所述的同步環(huán)組件，其特征在于，內(nèi)同步環(huán) (15)具有一個(gè)外摩擦面和一個(gè)內(nèi)摩擦面，所述內(nèi)摩擦面構(gòu)成有摩擦螺 紋或摩擦層。
全文摘要
用于變速器的同步環(huán)組件，包含外同步環(huán)(13)、中間環(huán)(14)和內(nèi)同步環(huán)(15)，其中外同步環(huán)(13)由鋼材制成，中間環(huán)(14)由鋼材制成，內(nèi)同步環(huán)(15)由銅材制成。
文檔編號F16D23/06GK101198802SQ200680021932
公開日2008年6月11日 申請日期2006年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月28日
發(fā)明者卡爾·雷蒙德, 弗里德里?！じ癫脊? 邁因拉德·霍爾德里德, 馬丁·德恩赫菲爾 申請人:迪爾金屬合作兩合公司