同步環的質檢方法以及執行該方法的工具單元的製作方法

2023-06-12 09:51:26 2

同步環的質檢方法以及執行該方法的工具單元的製作方法
【專利摘要】本發明涉及同步環(12)的質檢方法，包括以下步驟：提供同步環(12)，其具有支承環(22)和摩擦片(18)，摩擦片粘接在支承環(22)的錐面(24)上；提供具有錐形接觸面(16)的工具錐體(14)，錐形接觸面具有徑向凸起(20)；利用軸向力(F)將同步環(12)沿軸向壓緊到工具錐體(14)上，其中，工具錐體(14)的徑向凸起(20)壓入同步環(12)的摩擦片(18)中；施加扭矩(M)，扭矩相對於同步環(12)在周向(40)上對工具錐體(14)施力並且以剪切力矩形式作用於摩擦片(18)，其中，扭矩(M)的數值被增大。另外，本發明還涉及執行該方法的工具單元(10)。
【專利說明】同步環的質檢方法以及執行該方法的工具單元

【技術領域】
[0001]本發明涉及例如用於變速箱的同步環的質檢方法以及執行該方法的工具單元。

【背景技術】
[0002]同步環例如用在車輛的同步器變速箱中並且通常配備有摩擦片。在製造同步環時，摩擦片在這期間被越來越多地粘接在支承環上，尤其是相應形成的支承環的錐面上。在隨後的同步器變速箱運行中，摩擦片和支承環之間的粘接經受高機械載荷，結果，為了完美的變速箱功能而必須保證連接高強度。通過膠的成分和粘接方法，可以多種方式來調整粘接強度，在這裡，最小變化尤其已經可能對粘接強度造成顯著影響。


【發明內容】

[0003]因而，本發明的任務是提供一種簡單可靠的且表現出眾的同步環並且尤其是同步環粘接的質檢方法，以及提供一種執行該方法的相應的工具單元。
[0004]根據本發明，該任務將通過包括以下步驟的同步環質檢方法來完成:
[0005]a)提供同步環，其具有環軸線、支承環和摩擦片，摩擦片被粘接在支承環的錐面上；
[0006]b)提供具有錐形接觸面的工具錐體，接觸面具有徑向凸起；
[0007]c)利用軸向力將同步環沿軸向壓緊到工具錐體上，其中，工具錐體的徑向凸起壓入同步環的摩擦片中；
[0008]d)施加扭矩，扭矩相對於同步環在周向上對工具錐體施力並且以剪切力矩形式作用於摩擦片，其中，扭矩的數值被增大。
[0009]通過摩擦片扭曲載荷的同步環質檢提供一種可靠且可良好重現的可能性，其不僅逐點或分區檢查粘接強度，而且總體上在整個粘接面範圍內可以不太費力地檢查。
[0010]在一個方法變型中，扭矩的數值在方法步驟d)中被一直增大到同步環失效，並且測量最大扭矩用以評估同步環質量。同步環失效時所測得的扭矩表示粘接的最大載荷承受能力並且可允許推斷現有的粘接安全/安全性，其做法是將最大扭矩與所要求的最小阻力矩相互比較。在一個替代的方法變型中，該扭矩只被增大到一預定的額定值，該額定值可推斷出足夠的粘接強度。該額定值例如對應於所要求的最小阻力矩加上預定的安全數。這帶來以下優點，即，拋開該徑向凸起在摩擦片內的壓入或切痕不提基本上無損傷地實現質檢。因此，被檢的同步環尤其還能被繼續使用。
[0011]工具錐體的徑向凸起最好呈切削肋形式構成，由此在步驟c)中通過切削肋切入摩擦片。切削肋以及出現在摩擦片內的切痕形成安全可靠的形狀配合連接，從而在步驟d)中傳入扭矩時基本上排除了在工具錐體和摩擦片之間的不希望有的相對轉動。
[0012]在步驟c)中最好如此選擇軸向力，即，工具錐體的凸起在步驟d)中雖然與摩擦片接合，但在徑向上與支承環間隔。藉此將通過簡單方式保證在步驟d)中施加的扭矩只通過粘接來傳遞，沒有通過工具錐體和支承環之間的直接(摩擦)接觸來傳遞。所施加的扭矩因而直接推斷出在摩擦片和同步環的支承環之間的粘接強度。
[0013]根據另一個方法變型，在步驟c)中逐級增大地施加軸向力，其中設有至少兩個力級。
[0014]此時，在前後兩個力級之間使同步環最好相對於工具錐體轉過預定的切入角度。伴隨分級之間的相對轉動的多級力傳入用於使凸起深咬入摩擦片中，而沒有過度損傷摩擦片或待檢的粘接。
[0015]與此相關，最大為3°且最好約為1°至2°的切入角度被證明是特別有利的。
[0016]在另一個方法變型中規定，在步驟c)中施加的軸向力被一直增大到最大軸向力，隨後減小到預定的壓緊力，預定壓緊力也在步驟d)中得以保持。此時尤其如此選擇壓緊力，即，工具錐體和摩擦片通過徑向凸起以及相應的壓入或切痕保持可靠接合。另外，軸向力的減小產生以下優點，即，在步驟d)內施加的扭矩實際上基本以剪切力矩形式作用於粘接，沒有決定性地通過由軸向壓緊力導致的靜摩擦來傳遞。在步驟d)內的過高的軸向壓緊力最終將會讓人高估粘接強度。如果要是不能將靜摩擦對力矩傳遞的影響保持在可忽略不計的範圍內，則可以通過修正係數來考慮該影響並且由相應修正的扭矩來確定粘接強度。
[0017]同步環最好在步驟d)前被加熱到預定的檢查溫度。因為比較容易實現，故除了同步環外，也尤其最好至少局部加熱該檢查裝置到預定的檢查溫度。通過加熱，質檢發生在貼近實際的邊界條件下，這是因為粘接承受載荷情況在同步器變速箱運行中也是在變速箱溫度下進行的，該變速箱溫度通常顯著高於室溫。另外，由此表明粘接強度大多明顯與溫度相關。因此，如果質檢不是在更高的檢查溫度下進行，則應該通過取決於所用的膠的修正係數來考慮溫度相關性，在這裡，由此可能出現顯著的誤差。
[0018]檢查溫度最好在100°C和150°C之間，尤其約為135°C。一般，該檢查溫度總被選擇為高於約20°C的普通室溫並低於約為180°C至200°C的摩擦片粘接溫度。尤其優選的是，該檢查溫度被選擇為在接近實際出現的變速箱工作溫度的範圍內。
[0019]本發明也還包括一種執行上述方法的工具單元，其包括具有用於支承在同步環的摩擦片上的錐形接觸面的工具錐體，其中，錐形接觸面具有徑向凸起，這些徑向凸起能咬入同步環的摩擦片中。這些凸起最好呈切削肋形式，它們均勻分布在錐形接觸面範圍內並且垂直於周向地從工具錐體的一軸向端直線延伸至工具錐體的一相反的軸向端。因為徑向凸起尤其呈切削肋形式構成，故垂直於周向地出現了扭矩可靠地從工具錐體傳遞至摩擦片。隨後，又可不太費力地從最終的摩擦片剪切力矩算出粘接的載荷承受能力或強度。
[0020]在工具單元的一個實施方式中，工具錐體的凸起的徑向尺寸小於摩擦片的徑向尺寸。這種結構性措施阻止了所施加的扭矩的一部分直接由工具錐體被傳入支承環，這將會導致粘接強度高估。
[0021]工具單元最好包括與工具錐體抗轉動連接的第一保持機構、可與同步環抗轉動連接的第二保持機構、可對這些保持機構施以扭矩並使它們彼此相對轉動的旋轉驅動裝置以及可測量這些保持機構之間扭矩的扭矩傳感器。這種簡單結構帶來以下優點，即，可作為用於同步環質檢的工具單元使用結構略做調整的、常見的標準檢查裝置。該工具單元最好還包括一壓力機構，壓力機構可以預定的軸向力將同步環施壓到工具錐體上。
[0022]另外，可以設置用於加熱同步環的加熱機構。通過這種方式，可以在貼近實際工作溫度下進行同步環的質檢，而不必利用修正係數估計預期溫度影響。而且，因為大多數情況下受到溫度影響很大，故這樣的估計對於粘接強度可靠確定而言是很不準確的。
[0023]在工具單元的另一個實施方式中，同步環的摩擦片具有多個槽，這些槽基本上平行於工具錐體的凸起延伸，其中，凸起數量不同於槽數量。尤其優選的是，在工具錐體內恰好比在摩擦片內的槽多一個凸起或少一個凸起地設置。這導致了質檢結果儘量與同步環在周向上相對於工具錐體的定位無關。這有助於在同步環質檢時的簡單迅速的方法進程。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]從以下參照附圖對優選實施方式的描述中得到了本發明的其它特徵和優點，其中:
[0025]圖1是本發明工具單元連同已裝上的同步環的透視局部圖；
[0026]圖2是根據圖1的工具單元連同已裝上的且被軸向壓緊的同步環的細節示意圖；
[0027]圖3是本發明工具單元連同已裝上的同步環的縱剖視圖1I1-1II ；
[0028]圖4是根據圖3的工具單元的橫剖視圖1V-1V ；
[0029]圖5是包含根據本發明的同步環質檢方法的示例性過程的曲線圖。

【具體實施方式】
[0030]圖1至圖4示出了用於就像例如用在機動車的同步器變速箱中的同步環12的質檢的工具單元10。
[0031]工具單元10包括工具錐體14，其具有用於支承在同步環12的摩擦片18上的錐形接觸面16。錐形接觸面16此時具有多個徑向凸起20，這些凸起能咬入同步環12的摩擦片18中。
[0032]在本發明範圍內待檢的同步環12具有環軸線A並且包括支承環22和摩擦片18，摩擦片被粘接到支承環22的錐面24上。
[0033]支承環22例如是衝切成型的板環，就像一般從現有技術中已知的那樣。但或者也可以想到支承環22是燒結件。
[0034]摩擦片18尤其是燒結的摩擦片，但它也或者可以是有機的摩擦片或者其它合適的摩擦片。
[0035]在利用工具單元10的同步環12質檢範圍內應該確定在支承環22和摩擦片18之間的粘接強度是否對應於預定要求，從而利用同步環12保證同步器變速箱的完美運行。
[0036]同步環12在圖1中只鬆動地插裝在工具錐體14上，而在圖1至圖4中已利用軸向力F被沿軸向壓緊到工具錐體14上，從而工具錐體14的徑向凸起20已經壓入同步環12的摩擦片18中。此時，徑向凸起20的徑向尺寸r2(l小於摩擦片18的徑向尺寸r18，以阻止工具錐體14和支承環22之間的直接接觸。
[0037]在本實施例中，工具錐體14的徑向凸起20以切削肋形式構成，它們在同步環12被壓緊到工具錐體14時徑向切入摩擦片18。此外，這些凸起20均勻分布在錐形接觸面16範圍內並且垂直於周向40地從工具錐體14的一軸向端42起直線延伸至工具錐體14的一相反的軸向端44。
[0038]根據圖3，工具單元10包括與工具錐體14抗轉動連接的第一保持機構26、能與同步環12抗轉動連接的第二保持機構28、對這些保持機構26、28施以扭矩M並可使它們彼此相對轉動(見圖4)的旋轉驅動裝置30以及能測量保持機構26、28之間的扭矩M的扭矩傳感器32。
[0039]另外，工具單元10具有壓力機構34，其能以軸向力F將同步環12施壓到工具錐體14上。
[0040]另外，設有用於加熱同步環12的加熱機構36，其中，工具單元10也能至少局部通過加熱機構36被加熱。
[0041]如圖4所示，同步環12的摩擦片18在本實施例中具有多個槽38，這些槽基本平行於工具錐體14的呈切削肋形式的徑向凸起20延伸。只要在摩擦片18內形成這樣的可選設的槽38，則在工具錐體14內的徑向凸起20的數量最好不同於在摩擦片18內的槽38的數量。尤其優選的是，在工具錐體14內恰好比摩擦片18內的槽38多一個徑向凸起20或者少一個徑向凸起20地來設置。根據此措施，質檢結果儘量與同步環12在周向40上相對於工具錐體14的位置無關。而如果凸起20的數量等同於槽38的數量或者凸起20的數量是槽38的數量的多倍(或反之)，則質檢結果受到同步環12在周向40上相對於工具錐體14的位置的影響。即，根據相對位置，在施加軸向力F時，或是沒有凸起20被壓入槽38中，或是所有凸起20或者槽38被壓入對應的槽38或凸起20。
[0042]以下將結合圖1至圖4來說明用於質檢同步環12的方法的過程。
[0043]在方法步驟a)中，首先提供一同步環12，其具有環軸線A、支承環22和摩擦片18，其中，摩擦片18被粘接到支承環22的錐面24上。另外，在方法步驟b)中提供具有錐形接觸面16的工具錐體14，其中，該錐形接觸面16具有多個徑向凸起20。
[0044]在下一個方法步驟c)中，利用軸向力F將同步環12沿軸向壓緊到工具錐體14上，其中，該工具錐體14的徑向凸起20壓入該同步環12的摩擦片18中。軸向力F此時通過工具單元10的壓力機構34來施加。
[0045]隨後，在方法步驟d)中通過旋轉驅動裝置30施加一扭矩M，該扭矩相對於同步環12在周向40上對工具錐體14施力並且以剪切力矩形式作用於摩擦片18，在這裡，扭矩M的數值被增大。
[0046]如上所述，工具錐體14的徑向凸起20在本實施例中以切削肋形式構成，其在同步環12被壓緊到工具錐體14上時徑向切入摩擦片18 (見圖2以及圖4的細節局部)。
[0047]在步驟d)內施加扭矩M之前，通過加熱機構34將同步環12加熱到預定的檢查溫度。為了在同步環12質檢方法中保證儘量恆定的檢查溫度，在這裡也至少在同步環12區域內將工具單元10加熱到該檢查溫度。該檢查溫度此時高於大約20°C的室溫並且低於摩擦片18的通常約為180°C至200°C的粘接溫度。該檢查溫度最好匹配於在同步器變速箱內的同步環12的隨後工作溫度並且在100°C至150°C之間，尤其約為135°C。
[0048]圖5舉例示出了同步環12質檢方法的具體過程。此時在橫坐標上以秒為單位畫出時間t，在左縱坐標內以牛頓米為單位畫出所施加的扭矩M，在右縱坐標上以千牛為單位畫出所施加的軸向力F。
[0049]根據圖5的曲線圖現在結合力矩曲線46顯示出了所施加的扭矩M隨時間t的變化過程並且結合力曲線48顯示出了軸向力F隨時間t的變化過程。
[0050]方法進程被分為六個時段52至62，其中，在前四個時段52至58中，利用軸向力F將該同步環12沿軸向壓緊到工具錐體14上，在這裡，工具錐體14的切削肋切入同步環12的摩擦片18。
[0051]此外，所施加的軸向力F在第四時段58增大至最大軸向力Fmax並且隨後在第五時段60減小至一預定的壓緊力Fa，該壓緊力也在方法步驟d)內施加扭矩M時得以保持(見第六時段62)。
[0052]另外，根據圖5可清楚看到，軸向力F在步驟c)內被逐級增大地施加，其中，在本例子中設有兩個力級F1和Fniax。
[0053]在本實施例中，使同步環12在第二時段54中在前後兩個力級之間相對於工具錐體14轉過預定的切入角度，這就是為何扭矩M在第二時段54內也增大。
[0054]根據圖5，也使同步環12在達到最大軸向力Fmax之後在第四時段58中相對於工具錐體14轉過另一個預定的切入角度，隨後通過迴轉被卸載，這可結合力矩曲線46來良好地理解。
[0055]在將同步環12壓緊到工具錐體14上時，以預定的切入角度相對轉動一次或多次用於特別有效地將徑向凸起20壓入或者說切入摩擦片18，而此時沒有過度損傷該摩擦片18或者摩擦片18和支承環22之間的粘接。為了在步驟d)中施加扭矩M時阻止不希望有的打滑即不希望有的在工具錐體14和摩擦片18之間的相對轉動，凸起20良好地形狀配合咬入該摩擦片18是很有利的。
[0056]這些切入角度最大為大約3°，最好約為1°至2°。根據圖5，在第二時段54中選擇1°切入角度，在第四時段58中選擇2°切入角度，以及選擇隨後迴轉約1.5°。
[0057]根據圖5，最大軸向力Fmax例如約為4kN並且是如此選擇的，即，工具錐體14的徑向凸起20在方法步驟d)中確實與摩擦片18接合，但在徑向上與支承環22間隔(也見圖2 和 4)。
[0058]在圖5的第六時段62中，根據方法步驟d)施加一扭矩M，該扭矩相對於同步環12在周向上對工具錐體14施力並且以剪切力矩形式作用於摩擦片18，其中，該扭矩M的數值被增大。
[0059]根據如圖5所示的方法變型，扭矩M的數值在步驟d)中被增大到同步環12失效，並且測量最大扭矩Mmax用以評估同步環質量。同步環12失效時所測得的扭矩Mmax表示粘接的最大載荷承受能力並且允許推斷現有的粘接安全，其做法是將最大扭矩Mmax與所要求的最小阻力矩相比較。
[0060]在一個替代的方法變型中，扭矩M只被增大到預定的額定值，該額定值可以推斷出足夠的粘接強度。該額定值例如對應於所要求的最小阻力矩加上預定安全數。這帶來以下優點，即，拋開在摩擦片18內的徑向凸起20的壓入或切痕不提，質檢基本無損傷地進行到結束。因而，被檢的同步環12尤其還能被繼續使用。
【權利要求】
1.一種同步環(12)的質檢方法，包括以下步驟: a)提供同步環(12)，所述同步環具有環軸線(A)、支承環(22)和摩擦片(18)，所述摩擦片粘接在所述支承環(22)的錐面(24)上； b)提供具有錐形接觸面(16)的工具錐體(14)，所述錐形接觸面具有徑向凸起(20)； c)利用軸向力(F)將所述同步環(12)沿軸向壓緊到所述工具錐體(14)上，其中，所述工具錐體(14)的徑向凸起(20)壓入所述同步環(12)的摩擦片(18)中； d)施加扭矩(M),所述扭矩相對於同步環(12)在周向(40)上對所述工具錐體(14)施力並且以剪切力矩形式作用於所述摩擦片(18)，其中，所述扭矩(M)的數值被增大。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述扭矩(M)的數值在步驟d)中被增大到使同步環(12)失效，並且測量最大扭矩(Mmax)用以評估同步環質量。
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述工具錐體(14)的徑向凸起(20)呈切削肋形式構成，在步驟c)中通過所述切削肋切入所述摩擦片(18)。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟c)中如此選擇所述軸向力(F)，即，使所述工具錐體(14)的徑向凸起(20)在步驟d)中雖然與摩擦片(18)接合，但在徑向上與所述支承環(22)間隔。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟c)中，所述軸向力(F)按照逐步增大的方式施加，其中設有至少兩個力級。
6.根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，在前後兩個力級之間，在步驟c)中使所述同步環(12)相對於工具錐體(14)轉過預定的切入角度。
7.根據權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述切入角度最大為3°，最好約為1°至2° ο
8.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟c)中施加的軸向力(F)被一直增大到最大軸向力(Fmax)並隨後減小到預定壓緊力(Fa)，所述預定壓緊力在步驟d)內也得以保持。
9.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述同步環(12)在步驟d)前被加熱到預定的檢查溫度。
10.根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述檢查溫度在100°C至150°C之間。
11.一種執行根據權利要求1所述的方法的工具單元，其特徵在於，所述工具單元包括工具錐體(14)，所述工具錐體具有用於支承在同步環(12)的摩擦片(18)上的錐形接觸面(16)，其中，所述錐形接觸面(16)具有能咬入所述同步環(12)的摩擦片(18)中的徑向凸起(20)。
12.根據權利要求11所述的工具單元，其特徵在於，所述工具錐體(14)的凸起(20)的徑向尺寸(r2CI)小於所述摩擦片(18)的徑向尺寸(r18)。
13.根據權利要求11所述的工具單元，其特徵在於，所述工具單元包括與所述工具錐體(14)抗轉動連接的第一保持機構(26)、能與所述同步環(12)抗轉動連接的第二保持機構(28)、對這些保持機構(26、28)施以扭矩(M)並且能使它們彼此相對轉動的旋轉驅動裝置(30)以及能測量在這些保持機構(26、28)之間的扭矩(M)的扭矩傳感器(32)。
14.根據權利要求11所述的工具單元，其特徵在於，設有用於加熱所述同步環(12)的加熱機構(36)。
15.根據權利要求11所述的工具單元，其特徵在於，所述同步環(12)的摩擦片(18)具有多個槽(38)，這些槽基本平行於所述工具錐體(14)的肋狀徑向凸起(20)延伸，其中，所述凸起(20)的數量不同於所述槽(38)的數量。
【文檔編號】G01N19/04GK104180976SQ201410217038
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2013年5月21日
【發明者】斯特凡·紐塞爾 申請人:賀爾碧格傳動技術控股有限公司