爪型换挡装置及切换爪型换挡装置的方法与流程

本发明涉及爪型换档装置以及切换爪型换档装置的方法。该爪型换挡装置特别地设置成用于车辆的手动变速器。

背景技术：

1、爪型换档装置、即可换档爪式离合器在机动车辆中具有的缺点是，在两个联接元件彼此接合期间、当存在旋转速度差时可能会产生振动和噪音。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种使噪音的产生和磨损减少的爪型换档装置。

2、该目的通过一种爪型换档装置来实现，该爪型换档装置包括：滑动套筒，该滑动套筒适于在毂本体上轴向地移位并且包括具有多个滑动套筒齿的内齿部；以及变速齿轮的离合器本体，该变速齿轮的离合器本体包括外齿部，该外齿部具有多个离合器本体齿并且适于接合在滑动套筒的内部齿中。还设置有阻挡环，该阻挡环具有外齿部并且轴向地布置在毂本体与离合器本体之间，并且该阻挡环固定至毂本体，使得该阻挡环能够相对于滑动套筒沿周向方向在释放位置与两个锁定位置之间旋转一定程度，该锁定位置在周向方向上位于释放位置的两侧。在毂本体上布置有多个推力件，所述多个推力件联接至滑动套筒并且能够朝向离合器本体移动，并且阻挡环适于通过推力件朝向离合器本体移位，直到阻挡环的摩擦表面搁靠离合器本体的配合摩擦表面为止。阻挡环构成用于滑动套筒的形状锁定阻挡装置，以防止在于非同步状态下施加轴向切换力时滑动套筒齿在离合器本体齿之间移位。

3、与已知的同步换档装置的同步器环类似，在这种完全不同的应用中，阻挡环防止滑动套筒以高差速度撞击离合器本体。阻挡环允许滑动套筒齿仅在速度调节之后才与离合器本体齿接合，然而，速度调节装置优选地不受阻挡环本身的影响，而是远离爪型换档装置。以这种方式，使噪音产生和部件磨损显著减少。

4、然而，与已知的同步换档装置相比，没有进行设置以使滑动套筒能够主动使阻挡环返回至阻挡环的释放位置以实现接合。为此目的，特别地，阻挡环齿和滑动套筒齿形成并定位成在锁定位置中彼此对置，使得当轴向地施加移动力时，滑动套筒不能使阻挡环返回至释放位置。例如，阻挡环齿的轴向端部和与其相接的滑动套筒齿的轴向端部是平坦的。另外，在锁定位置中，阻挡环齿与滑动套筒齿在周向方向上的尽可能多的重叠有助于确保：在施加轴向切换力的情况下，在周向方向上产生的力分量保持小到使得不会发生阻挡环旋转回至释放位置。

5、使阻挡环返回优选地通过旋转速度交叉来实现，即通过在零交叉之后离合器本体和毂本体的相对旋转速度的方向的改变来实现。

6、对此，存在两种可能情况。一方面，尽管当先前领先于另一部件的一个部件——即离合器本体或毂本体——现在落后于该另一部件时，相对旋转速度会经历方向的改变，但是这两个部件仍保持它们先前的绝对旋转方向。另一方面，当部件中的一个部件——即离合器本体或毂本体——改变其绝对旋转方向时，相对旋转速度也会改变方向。

7、在任一情况下，摩擦扭矩也会经历方向的改变。

8、特别地，当沿轴向方向观察时，在阻挡环齿的齿中央和滑动套筒齿的齿中央在锁定位置中的每个锁定位置中彼此对置时，即当齿中央在周向方向上处于相同位置时，会实现良好的锁定。以这种方式，可以最大限度地减少可能导致阻挡环旋转至释放位置的侧向力分量的产生。

9、然后，在释放位置中，阻挡环齿的齿中央对应地居中地定位在滑动套筒的内齿部的齿间隙中。

10、阻挡环可以具有径向定向的平坦的摩擦表面，并且离合器本体可以具有径向定向的平坦的配合摩擦表面。

11、这样的阻挡环在轴向方向上具有非常窄的设计，并且制造具有成本效益。

12、在一种可能的变型中，阻挡环齿的轴向端部全部具有平坦的构型，即它们没有沿轴向方向突出的部分，并且它们形成平坦的径向定向的表面，因此降低了制造成本。

13、为了增加阻挡环与离合器本体之间的摩擦力，阻挡环的摩擦表面可选地设置有摩擦衬片。这以简单且具有成本效益的方式确保了阻挡环上的摩擦表面与离合器本体上的配合摩擦表面之间的摩擦力始终高于滑动套筒齿的轴向端部与阻挡环齿的轴向端部之间的摩擦力，使得阻挡环的转换运动不会受滑动套筒齿的影响。

14、在另一变型中，在一些或全部阻挡环齿和/或滑动套筒齿的轴向端部处设置有倾斜表面，该倾斜表面在相对于与轴向方向上的齿纵向方向垂直的方向具有等于或小于7度的打开角度。

15、这些倾斜表面用于将滑动套筒与阻挡环之间在周向方向上的摩擦力降低至小于阻挡环的摩擦表面与离合器本体的配合摩擦表面之间的摩擦力的值。这受倾斜表面的工作角度的影响，倾斜表面的工作角度由于在切向方向的倾斜而产生用以补偿摩擦力的较小的周向力分量。

16、在这种情况下，应当将打开角度选择成小到使得沿轴向方向作用在滑动套筒与阻挡环之间的摩擦力始终大于由轴向切换力所产生的以及试图使阻挡环沿周向方向旋转的力。

17、打开角度在阻挡环与滑动套筒之间的材料配对的相应的自锁角度范围内。例如，对于钢对钢的摩擦接触，摩擦系数μ相当于0.1，从而自锁角为5.7度。与同步器环中通常所使用的约60度的接合斜坡相比，这意味着倾斜表面以极小的角度形成。

18、已经发现，在打开角度等于或小于7度的情况下，对于所有常见的材料配对和正常的切换力而言，可以确保滑动套筒不能使阻挡环从阻挡环的锁定位置旋转返回至释放位置。

19、由于在爪式离合器中，滑动套筒齿和离合器本体齿通常没有接合斜坡地形成，因此使爪型换档装置所需的轴向安装空间减小。

20、为了防止在阻挡环返回至释放位置时阻挡环旋转超过释放位置直至爪式离合器的锁定位置中的相反的锁定位置，可以设置有阻挡环止挡器，该阻挡环止挡器将阻挡环沿周向方向的旋转限于比阻挡环在毂本体上的固定就位大的程度，以提供阻挡环的切换。

21、特别地，阻挡环可以具有至少一个凹部，所述至少一个凹部沿周向方向延伸并被径向突出部在中间分成两部分。推力件中的至少一个推力件包括轴向突出的销，该轴向突出的销布置成在阻挡环处于锁定位置中的一个锁定位置时接合在凹部的部分中的一个部分中。凹部形成为使得阻挡环仅可以在相应的锁定位置与释放位置之间移动。一旦阻挡环由于阻挡环与离合器本体之间的摩擦接触而被切换并且因此被约束于一个锁定位置，推力件的销就会接合在凹部的部分中的一个部分中。这将阻挡环的移动范围限于凹部的该部分。因此，阻挡环在恢复移动期间仅可以沿周向方向移动直至释放位置，特别是在毂本体或离合器本体的旋转速度交叉中仅可以沿周向方向移动直至释放位置，而不能移动超过该位置。

22、当销撞击中央突出部时，阻挡环处于释放位置。

23、凹部的各部分在周向方向上的宽度应当定尺寸成使得销的移动范围对应于两个锁定位置之间的角位置的一半。由于滑动套筒齿在释放位置中搁置在阻挡环齿的间隙中并且阻挡环齿在两个锁定位置中的每个锁定位置中优选地与滑动套筒齿完全对置，因此移动范围特别地对应于相邻的阻挡环齿之间角距离的一半。

24、优选地，凹部布置在阻挡环的径向内侧上。

25、当然，阻挡环止挡器也可以以相反的形式实现，并且被分成两个部分的凹部可以布置在推力件上，而接合在凹部的部分中的一个部分中的轴向突出的销设置在阻挡环上。

26、上述目的还通过一种切换爪型换档装置、特别是如上所述的爪型换挡装置的方法来实现。该爪型换档装置包括：滑动套筒，该滑动套筒适于在毂本体上轴向地移位；变速齿轮的离合器本体，该变速齿轮的离合器本体适于移动成与滑动套筒接合；以及阻挡环，该阻挡环轴向地布置在毂本体与离合器本体之间。使离合器本体与毂本体之间的速度差减小。施加切换力，并且使滑动套筒沿轴向方向朝向待切换的变速齿轮偏转，以使阻挡环的摩擦表面与离合器本体的配合摩擦表面接触。通过与离合器本体的摩擦连接，将阻挡套筒沿周向方向切换至两个可能的锁定位置中的一个锁定位置，使得滑动套筒的进一步轴向运动被阻挡环的外齿部阻挡。随后，当离合器本体和轮毂体的相对旋转速度的方向发生变化时，将阻挡环沿周向方向切换返回至释放位置，并且将滑动套筒的内齿部与离合器本体的外齿部接合。

27、当这些部件中的一个部件经历旋转速度交叉时，使阻挡环返回至释放位置仅通过由离合器本体或毂本体夹带阻挡环来实现。

28、只要毂本体和离合器本体以不同速度沿相同方向旋转，阻挡环就优选地阻挡滑动套筒的轴向的进一步运动，而无论作用的切换力如何。

29、优选地，在锁定位置中，阻挡环的旋转被限于相应的锁定位置与释放位置之间的角距离，以防止阻挡环切换超过释放位置并进入到相反的锁定位置中。这可以例如使用如上所述的阻挡环止挡器来实现。

30、如果齿对齿的位置出现在滑动套筒齿与离合器本体齿之间的第一次接触处，则毂本体与离合器本体之间的允许滑动套筒的内齿部与离合器本体的外齿部接合的相对旋转有利地通过在旋转速度交叉之后在毂本体与离合器本体之间之后建立的速度差来实现。通常，在旋转速度交叉之后仅很短时间内，必然会出现很小的速度差。因此，离合器本体和滑动套筒将自动地移动至齿对间隙的位置。

31、在该时间点处，阻挡环已经处于其释放位置，并且不再阻挡滑动套筒。同样具有优点是，不需要将速度调节器设计成使得毂本体和离合器本体的速度完全相同。

32、特别地，毂本体和离合器本体的速度调节不受阻挡环的影响，而是通过与阻挡环分开的装置来实现，并且该装置可以在车辆中远离爪型换档装置的适合的位置处实现。速度调节优选地在施加切换力和使滑动套筒移动之前启动，使得阻挡环不会与离合器本体接触，直至速度已经基本上匹配为止。因此，阻挡环仅需要承受非常小的速度差，所以阻挡环可以构造成比常规的同步器环明显更薄，这不仅节省了轴向安装空间，而且还节省了材料。