[发明专利]同步环组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于变速器的同步环组件。

背景技术

变速器中的同步器装置是用来消除待切换的挡位和传动轴之间的转速差。为了能够传递很高的摩擦力矩，同步器装置大多构成为多级锥面同步器(Mehrfach-synchronisierungeinrichtung)。这种同步器装置基本具有以下部件：滑动套筒、套筒支架、外同步环、中间环、内同步环和擒纵轮(Gangrad)。在此，外同步环、中间环和内同步环一起被称为同步环组件。

对于传统的变速器，外同步环和内同步环由黄铜制成，中间环由钢材制成。但这样构成的同步环组件不具备必需的强度，以经受作用的很高的换挡力和出现的高摩擦负载，如其在高负载的变速器中出现。这种高负载特别出现在现代的自动变速器中，原因是换挡时间特别短。

至今为止在这种高负载的变速器中，用于同步器装置的同步环所需的强度这样达到，即除了中间环外，内同步环和外同步环都是由钢材制成。但因为钢材-钢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个摩擦面上加设一个额外的摩擦层，例如热浇铸的钼层、烧结层和碳摩擦层。这需要额外的制造工序用于制造钢制的同步环，这种制造是复杂的且需要昂贵的工具。应用具有三个钢制环的同步器齿环通常会引起热量问题。因为将出现的高摩擦能量转换为热能会导致同步环的急剧加热。这特别适用于内同步环，因为由于外同步环和中间环的屏蔽，内同步环只是稍微地被变速器油绕流。由此，内同步环通过变速器油几乎没有实现冷却。因为钢材的导热性是很低的并且因此可忽略借助于经过同步环的热传导进行的温度调整，所以在内同步环出现过热时可能导致变速器油分解。同步环组件内部的高温还可能损坏摩擦片衬面，在最糟的情况下，还会使内同步环与擒纵轮上的接触面焊接在一起。

发明内容

根据对现有状况的认识，本发明的目的在于提供一种同步环组件，其中此同步环组件一方面可转换很高的换挡力，另一方面可避免内同步环的过热，其中内同步环的制造成本同时应该较低。

按本发明上述目的通过这样一种用于变速器的同步环组件得以实现，其包含外同步环、中间环和内同步环，其中外同步环由钢材制成，中间环由钢材制成，内同步环由铜材制成。

换句话说，除了中间环外，用于变速器的多级锥面同步器装置的外同步环也是由钢材制成，而内同步环是由铜材制成。

这样构成的同步环组件，其外同步环和内同步环由不同的材料制成，这样就可以避免专业领域中存在的缺陷。因此至今为止在专业领域中，多级锥面同步器装置的内同步环和外同步环总是必须由相同的材料构成。由此可知，对于高负载的变速器(例如换挡时间很短的现代自动变速器)只能使用钢材，因为只有通过使用钢材才能达到需要的强度。

令人意想不到地还表明，通过由钢材制成的外同步环和由铜材制成的内同步环相组合，在保持已知的由钢材制造的中间环的情况下，不仅可以克服相同的负载，甚至可以克服比只由钢环构成的同步组件更高的负载。

为了实现外同步环的可靠功能，其应该可以应用在高负载的变速器中，重要的是，此同步环具有高强度、高硬度和高弹性模量，以便可以承受产生的高换挡力，并确保止动齿轮的足够高的耐磨性。

与外同步环不同的是，对于内同步环而言轴向的压紧力引起压力负载。由于作用的摩擦力矩，张应力只在圆周方向上出现。因此对于内同步环来说，不需要外同步环的所述的高强度。令人意想不到地还表明，高强度的铜合金可以满足内同步环的降低的强度要求。

此外，铜材还具有这种形状的钢材所没有的有利特性。合适的铜材相对于钢材的导热性明显更高。由于导热性高，尽管在内同步环区域内可忽略的变速器油交换和随之而来的通过变速器油的仅少量热量导出，但是借助于经过内同步环的热传导实现足够的温度调整。因此，在同步器装置中可避免由钢材制成的同步环的所述负面影响。

在有利的改进中，内同步环由特种黄铜合金或铝-青铜合金或铜镍合金或铜钴合金制成。

这些合金种类都涉及到这样的铜材，其除了具有良好的导热性外，还具有高强度和高耐磨性。

同时，所述的铜合金还具有这样的优点，即借助锻造由这种铜合金制成的内同步环也能够以较小的件数便宜地且经济地制成。

在另一实施例中，内同步环具有至少一个摩擦面，其是构成为无摩擦层的。

铜材除了已提到的有利的材料特性外，它还具有非常好的摩擦特性和很高的耐磨性。因此与现在应用的由钢材制成的内同步器齿环相比在许多使用情况中能够有利地放弃在内同步环的至少一个摩擦面上加设额外的摩擦层，因此制造进一步简化，成本进一步降低。