换挡机构与同步器; 机电一体化的开始

2010

机 电 一 体 化 的 开 始
Gunter Hirt
Stanislav Massini
2010

尽 管 目 前 的 电 驱
技 术 发 展 迅 速 , 但 是
传 统 的 内 燃 机 技 术 匹
配 手 动 变 速 箱 以 及 机
械 式 自 动 变 速 箱 仍 然
会 在 将 来 扮 演 着 重 要
角 色 。 这 归 功 于 手 动
变 速 箱 的 成 本 低 、 高
效 率 及 其 稳 定 性 。
AMT DCT
此 外 , 伴 随 着 与
1
混 合 动 力 、 停 车 起 步
系 统 以 及 自 动 化 的 要 求 (AMT,DCT), 又 对 手 动 轻 量 化 和 低 成 本 化
变 速 箱 提 出 了 新 的 要 求 ( 图 1):
• 换 挡 拨 叉
• 空 档 以 进 档 探 测
• 换 挡 机 构 塑 料 外 壳
• 换 挡 执 行 元 件
• 用 于 同 步 器 系 统 的 摩 擦 块 式 系 统
• 轻 量 化 和 低 成 本 化
• 同 步 器 结 合 齿 圈
• 优 化 空 间 与 轴 向 长 度
• 冲 压 工 艺 制 造 的 同 步 器 齿 套
多 级 变 速 箱 的 要 求
INA 针 对 这 些 新 要 求 提 供 了 创 新 且 合 适 的
解 决 方 案 :
空 档 以 及 进 档 探 测
• 作 为 空 档 传 感 器 的 传 感 器 定 位 销
• 作 为 位 置 探 测 以 及 定 位 作 用 的 传 感 器 轴 承
换 挡 执 行 元 件
• 液 压 换 挡 拨 叉 执 行 机 构
优 化 空 间 与 轴 向 长 度
• 同 步 器 平 底 式 预 同 步 滑 块
作 为 空 档 传 感 器 的 传 感 器
定 位 销
在 同 手 动 变 速 箱 结 合 中 , 停 车 起 步 系 统 和
2010

()
ADD-ON 上 。 由 于 同 传 感 器 之
间 存 在 距 离 , 以 及 选
换 档 轴 本 身 的 行 程 , 磁
铁 零 件 不 得 不 被 设 计
成 尺 寸 较 大 的 零 件 。 为
了 防 止 受 到 破 坏 和 污
染 并 且 因 为 安 装 工 艺
的 需 要 , 磁 铁 零 件 还
需 要 加 装 一 个 外 壳 。
2
通 常 情 况 下 , 由
凸 轮 所 激 发 信 号 的 倒
档 灯 的 开 关 仍 需 被 使
用 。
轻 混 动 功 能 对 换 挡 系 统 能 提 出 了 新 的 要 求 , 比
如 可 靠 的 空 档 位 置 探 测 。
第 一 代 监 测 元 件 由 一 个 附 加 传 感 器 以 及 单
独 的 磁 铁 组 成 。 在 多 数 的 应 用 中 , 传 感 器 被 置
于 变 速 箱 壳 体 之 上 , 而 磁 铁 则 被 置 于 选 换 档 轴
所 以 传 统 的 第 一 代 附 加 传 感 器 系 统 由 多 个
单 独 的 零 部 件 组 成 , 并 被 分 装 在 三 个 不 同 的 位
置 , 而 且 占 用 较 大 的 空 间 ( 图 2)。 为 了 安 装 这
些 零 部 件 , 壳 体 以 及 选 换 档 轴 需 进 行 机 加 工 。
由 于 不 仅 增 加 了 许 多 工 序 , 而 且 基 于 体 积 大 且
成 本 高 的 零 部 件 被 使 用 , 因 此 产 生 了 不 必 要 的
ADD-ON INA
3 INA
2010

着 空 档 方 向 上 的 凹 槽 并 不 改 变 , 所 以 信 号 单 元
恒 定 输 出 ( 图 4)。 传 感 器 也 利 用 这 一 特 性 来
探 测 在 整 个 选 档 行 程 中 的 空 挡 位 置 。 而 对 于 其
它 各 个 前 进 档 以 及 倒 档 , 由 于 两 个 不 同 高 度 的
存 在 , 进 档 信 号 和 倒 档 信 号 能 被 传 感 器 所 识 别 。
图 5 显 示 了 INA 传 感 器 定 位 销 的 构 造 和 功
能 。 定 位 销 的 行 程 通 过 在 传 感 器 内 引 导 的 联 动
销 传 递 到 磁 铁 零 件 上 。 传 感 器 测 量 磁 铁 零 件 在
4
换 档 过 程 中 的 行 程 并 激 发 特 定 的 信 号 。 供 给 电
流 的 传 感 器 单 元 则 通 过 同 一 连 接 端 口 根 据 客 户
成 本 。
的 要 求 输 出 信 号 , 而 连 接 端 口 通 常 有 三 个 针 脚 。
一 种 能 够 取 代 附 加 组 件 系 统 , 并 且 局 限 在
某 一 安 装 位 置 的 解 决 方 案 将 更 经 济 也 更 有 效 。
INA 已 开 发 出 一 种 新 型 探 测 空 档 位 置 的 系 统 ——
传 感 器 定 位 销 ( 图 3)。 基 本 构 思 是 在 换 档 过 程
中 , 在 已 被 安 装 于 选 换 档 系 统 上 的 定 位 销 的 上
面 再 安 装 一 个 能 够 测 量 形 成 的 传 感 器 。
换 档 凸 轮 形 线 的 特 性 显 示 定 位 销 的 行 程 沿
传 感 器 可 以 输 出 模 拟 信 号 或 者 数 字 信 号 。
在 使 用 数 字 信 号 的 情 况 下 , 带 宽 调 制 脉 冲 信 号
(PWM) 的 使 用 十 分 普 遍 。 如 有 冗 余 需 求 , 电 子
系 统 可 以 分 别 安 装 两 个 单 独 霍 尔 感 应 传 感 器 ,
分 别 将 两 路 单 独 信 号 输 出 连 接 到 端 口 上 。
为 了 满 足 客 户 特 定 的 选 档 和 换 档 力 的 要 求 ,
选 档 和 换 档 的 定 位 销 工 作 模 式 被 结 合 在 了 一 起 。
mm
5 INA
°
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Nm
°
这 样 才 能 满 足 换 档 特 性 的 要 求 ( 图 6)。 在 这
里 的 换 档 过 程 中 , 空 档 时 刻 仅 通 过 传 感 器 定 位
销 即 可 定 义 。 所 以 , 传 感 器 定 位 销 不 仅 定 位 选
换 档 轴 在 空 档 的 位 置 而 且 还 探 测 了 空 档 位 置 的
信 号 , 对 于 公 差 而 言 是 一 个 优 化 结 果 。
结 论
Nm
从 本 质 上 来 讲 , 传 感 器 定 位 销 包 含 了 两 个
零 部 件 —— 定 位 销 和 传 感 器 单 元 。 这 两 个 零 部
件 都 是 基 于 可 靠 技 术 , 且 作 为 识 别 空 档 和 倒 档
的 高 集 成 性 的 解 决 方 案 。 这 一 解 决 方 案 意 味 着
某 些 单 一 零 部 件 、 许 多 安 装 连 接 单 元 以 及 加 工
°
可 以 被 省 略 。 其 结 果 是 , 相 比 传 统 附 加 传 感 器
系 统 ( 图 2) 可 以 带 来 更 低 的 系 统 成 本 。 感 应
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7
2010

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传 感 器 将 于 2010 年 实 现 量 产 , 并 且 被 使 用 在
停 车 起 步 系 统 中 。
继 承 这 些 功 可 以 节 省 空 间 、 成 本 以 及 削 减
装 配 开 支 。
集 成 位 置 探 测 以 及 定 位 作
用 的 传 感 器 轴 承
除 了 基 本 的 换 档 执 行 机 构 功 能 , 目 前 的
AMT 以 及 DCT 换 档 拨 叉 还 需 要 具 有 其 它 的 零 部
件 和 功 能 :
• 轴 承 支 撑 ( 通 常 在 变 速 箱 壳 体 内 安 装 球 轴 承 )
• 定 位 形 线
• 用 以 探 测 位 置 的 零 部 件 ( 图 7)
在 与 大 陆 集 团 的 联 合 中 ,INA 开 发 了 一 种
具 有 定 位 功 能 的 传 感 器 轴 承 , 这 种 轴 承 不 仅 能
够 实 现 额 外 的 功 能 , 并 且 被 设 计 成 为 了 一 种 模
块 ( 图 8)。
具 有 位 置 探 测 以 及 定 位 作 用 的 传 感 器 轴 承
( 图 9) 继 承 了 轴 承 的 冲 压 外 圈 滚 道 、 测 量 换
档 行 程 系 统 的 传 感 器 外 壳 以 及 插 入 式 定 位 弹 簧 。
结 合 拨 叉 轴 末 端 的 定 位 槽 形 线 , 弹 簧 起 到 了 定
位 的 功 能 。 四 列 滚 动 体 呈 90° 角 分 布 , 引 导 于
传 感 器 外 壳 空 间 内 。 传 感 器 外 壳 支 撑 传 感 器 电
4x2
/
9 INA
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• 传 感 器 座
• 多 步 装 配 工 序
然 而 , 继 承 性 能 可 以 被 进 一 步 提 高 。 四 个
传 感 器 轴 承 被 集 成 在 一 起 成 为 一 整 个 轴 承 模 块
( 图 10)。
集 成 在 一 起 的 四 个 轴 承 单 元 以 及 底 座 构 成
了 共 用 外 壳 和 一 个 共 用 的 电 子 元 件 。 共 用 的 连
接 端 口 取 代 了 四 个 单 独 的 连 接 端 口 , 并 被 安 置
在 如 图 所 示 的 外 侧 , 也 能 直 接 集 成 于 控 制 单 元
上 , 继 而 被 安 置 在 变 速 器 的 内 侧 , 更 能 根 据 客
户 的 要 求 安 装 在 变 速 器 内 。
相 比 已 经 提 到 的 传 感 器 轴 承 , 传 感 器 模 块
具 有 额 外 的 优 势 :
• 仅 有 一 个 共 用 连 接 端 口
• 连 接 插 口 与 控 制 模 块 直 接 相 连 成 为 可 能
• 仅 有 一 个 外 壳
• 仅 有 一 个 共 用 电 子 单 元
• 无 需 密 封 单 个 传 感 器 轴 承
10 4
路 板 , 并 包 含 了 提 供 电 流 以 及 输 出 信 号 针 脚 的
连 接 端 口 。 数 字 信 号 和 模 拟 信 号 都 可 被 输 出 。
INA 传 感 器 轴 承 设 计 为 DCT 以 及 AMT 继 承
解 决 方 案 。 节 省 了 变 速 箱 的 内 部 空 间 并 且 提 供
许 多 某 些 时 候 昂 贵 的 工 序 以 及 省 略 某 些 传 统 解
决 方 案 中 必 要 的 零 部 件 :
• 定 位 销 以 及 配 合 孔
• 磁 铁 零 件 以 及 固 定 单 元 和 外 壳
传 感 器 轴 承 以 及 传 感 器 轴 承 模 块 为 现 代 变
速 箱 的 需 求 提 供 了 一 种 经 济 且 节 省 空 间 的 解 决
方 案 。
液 压 换 挡 拨 叉 执 行 机 构
许 多 变 速 箱 生 产 企 业 目 前 都 在 开 发 一 系 列
的 DCT 双 离 合 器 变 速 箱 , 这 些 双 离 合 器 变 速 箱
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INA
大 部 分 都 是 由 液 压 驱 动 的 。 使 用 到 的 是 两 种 不
同 液 压 系 统 :
• 作 为 独 立 液 压 系 统 的 附 加 动 力 单 元
• 集 成 于 变 速 箱 壳 体 上 的 换 档 拨 叉 执 行 机 构
的 , 这 取 决 于 变 速 箱 的 设 计 。 关 注 的 焦 点 在 于
使 用 最 少 的 拨 叉 轴 或 者 是 简 化 油 路 。INA 的 集
成 换 档 拨 叉 执 行 机 构 代 表 了 新 DCT 液 压 执 行 单
元 的 集 成 水 平 。
由 于 双 离 合 器 的 关 系 ,DCT 留 给 换 档 拨 叉
的 空 间 极 其 有 限 , 所 以 可 以 采 用 在 固 定 轴 上 移
动 的 拨 叉 。 在 换 档 执 行 过 程 中 , 拨 叉 不 在 变 速
箱 的 内 孔 里 面 移 动 , 因 而 需 求 的 轴 向 长 度 更 小 。
此 外 , 在 同 一 根 拨 叉 轴 上 可 以 安 装 两 个 拨 叉 ,
因 为 这 两 个 拨 叉 是 独 立 驱 动 的 。
INA 专 为 DCT 开 发 了 一 种 换 档 拨 叉 执 行 机
构 , 这 种 执 行 机 构 集 成 于 换 档 拨 叉 之 上 。 同 以
上 提 及 的 系 统 相 比 , 这 一 拨 叉 执 行 机 构 提 供 了
经 济 的 并 且 空 间 优 化 的 选 择 ( 图 11)。
一 个 或 者 两 个 拨 叉 置 于 拨 叉 轴 上 都 是 可 取
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换 挡 拨 叉
在 多 级 式 变 速 箱 内 , 换 档 拨 叉 将 换 档 动 作
传 递 到 同 步 器 齿 套 上 , 这 个 换 档 动 作 通 常 由 开
口 槽 传 递 到 拨 叉 脚 , 并 由 拨 叉 脚 传 递 到 运 转 的
同 步 器 齿 套 上 。
目 前 不 同 的 换 档 拨 叉 设 计 要 求 可 以 被 总 结
为 以 下 焦 点 ( 图 12)。
为 了 满 足 这 些 需 求 ,INA 根 据 客 户 的 规 范
和 空 间 要 求 采 用 了 不 同 的 技 术 。 这 些 技 术 包 括
了 薄 板 成 形 、 铸 铝 、 厚 板 材 成 形 以 及 厚 板 材 精
冲 成 形 。 根 据 单 个 零 部 件 不 同 的 技 术 , 使 用 不
同 的 连 接 方 法 , 诸 如 MAG、TIG 以 及 激 光 焊 接 ,
压 庄 , 采 用 销 、 铆 或 者 螺 栓 连 接 。
( 图 13) 用 作 相 对 换 档
载 荷 较 小 的 设 计 , 由 于 激 光 焊 接 变 形 较 小 , 能
够 满 足 精 确 性 要 求 。 采 用 注 塑 的 拨 叉 脚 同 同 步
器 齿 套 连 接 。
Pot
( 图 13) 适 合 高 载 荷 设
计 , 这 意 味 着 需 要 使 用 对 应 的 焊 接 工 艺 , 比 如
MAG 和 TIG。 精 度 要 求 需 要 通 过 校 准 配 对 使 用
拨 叉 脚 来 达 到 。 拨 叉 脚 和 换 档 拨 叉 采 用 超 声 波
焊 接 固 定 在 一 起 。
— ( 图 13) 由 铸 铝 拨 叉 本 体
以 及 一 个 适 合 空 间 布 置 的 高 精 度 平 板 冲 压 的 开
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口 槽 组 成 。 通 过 安 装 两 颗 自 攻 螺 栓 确 保 开 口 槽
和 拨 叉 本 体 安 装 在 一 起 。 这 一 经 济 性 的 连 接 方
式 保 证 了 开 口 槽 的 位 置 精 度 在 螺 栓 连 接 的 过 程
中 得 以 补 偿 。 这 使 得 在 插 入 昂 贵 铸 钢 零 部 件 进
行 复 杂 的 机 加 工 不 再 有 必 要 。 同 样 , 这 一 新 技
术 换 档 拨 叉 也 将 于 2010 年 投 入 量 产 。
动 轴 承 , 这 根 据 每 一 种 应 用 的 要 求 而 决 定 。INA
的 换 档 拨 叉 组 合 能 够 根 据 每 一 种 客 户 的 要 求 提
供 合 适 的 换 档 拨 叉 。
换 挡 机 构 塑 料 外 壳
机 械 式 自 动 变 速 箱 通 常 要 求 换 档 拨 叉 和 拨
选 换 档 单 元 的 外 壳 支 撑 着 所 有 选 换 档 零 部
叉 轴 设 计 成 一 体 。 换 档 执 行 机 构 通 常 置 于 变 速
件 并 且 提 供 了 和 变 速 箱 壳 体 连 接 的 端 面 。 除 此
箱 壳 体 上 以 便 于 在 拨 叉 轴 的 末 端 执 行 换 档 操 作 。
以 外 , 还 连 接 了 两 根 选 档 和 换 档 的 拉 索 软 轴 。
由 于 DCT 对 于 空 间 长 度 苛 刻 的 要 求 , 换 档 拨 叉
由 于 整 个 选 档 和 换 档 的 作 用 力 都 通 过 选 换 档 单
的 轴 向 空 间 也 受 到 限 制 。 通 常 要 求 使 用
元 进 行 传 递 , 整 个 单 元 必 须 确 保 其 可 靠 性 。 长
( 图 13)。 拨 叉 和 拨 叉
期 以 来 , 一 直 是 由 铸 铝 外 壳 来 承 担 这 一 任 务
轴 的 连 接 方 式 必 须 根 据 实 际 的 应 用 情 况 决 定 。
( 图 14)。
所 有 的 换 档 技 术 都 可 匹 配 滑 动 轴 承 以 及 滚
铸 铝 外 壳 具 有 方 便 成 形 , 良 好 的 耐 腐 蚀 性 、
温 度 稳 定 性 以 及 机 械 强 度 的 性 能 。 但 是 它 需 要
昂 贵 的 机 加 工 , 而 机 加 工 在 整 个 外 壳 的 成 本 内
占 据 了 很 大 一 部 分 。 因 此 , 缩 减 成 本 可 取 的 途
径 则 是 使 用 替 代 材 料 并 且 省 略 机 加 工 的 方 法 。
采 用 塑 料 作 为 替 代 材 料 是 一 种 有 效 的 降 低
成 本 以 及 减 轻 重 量 的 手 段 。 由 于 在 注 塑 过 程 中 ,
连 接 端 面 的 精 度 已 经 足 够 达 到 要 求 , 塑 料 外 壳
不 再 需 要 采 用 机 加 工 。 原 材 料 的 价 格 也 使 采 用
塑 料 外 壳 得 到 提 倡 。 不 过 , 塑 料 外 壳 设 计 必 须
与 材 料 以 及 工 艺 特 性 一 致 :
• 不 能 采 用 压 入 装 配 ( 塑 料 的 松 弛 作 用 )
• 采 用 必 要 的 密 封 圈
• 必 须 考 虑 材 料 的 热 膨 胀 、 高 低 温 下 的 强 度 ,
吸 水 性 以 及 老 化 。
14
INA 已 经 开 发 出 了 一 款 由 塑 料 制 成 的 换 档
单 元 外 壳 。 样 件 在 之 后 的 台 架 试 验 以 及 整 车 试
验 中 都 通 过 了 测 试 ( 图 14)。
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在 换 挡 操 作 中 ,
同 步 器 系 统 的 功 能 是
用 于 调 整 传 动 轴 与 转
动 齿 轮 的 转 速 差 , 从
而 最 终 通 过 同 步 器 齿
套 将 其 连 接 。
15
不 再 需 要 机 加 工 的 塑 料 外 壳 ( 注 塑 模 具 成
型 的 最 终 零 件 ) 以 及 更 低 的 原 材 料 成 本 意 味 着
采 用 塑 料 外 壳 以 后 , 整 个 换 档 单 元 系 统 的 成 本
以 及 重 量 都 将 得 到 削 减 。 不 过 最 为 重 要 的 是 ,
塑 料 外 壳 针 对 安 装 位 置 温 度 的 适 用 性 能 ( 距 离
排 气 系 统 的 距 离 ) 必 须 要 在 每 一 车 型 上 进 行 校
检 。
用 于 同 步 器 系 统 的 摩 擦 块
式 系 统
最 初 使 用 的 是 单
锥 摩 擦 系 统 , 在 摩 擦
面 上 使 用 特 殊 涂 层 可
显 著 提 高 摩 擦 性 能 ;
更 好 的 摩 擦 性 能 则 可 通 过 采 用 多 锥 面 摩 擦 系 统
来 实 现 。 当 然 非 多 锥 面 系 统 中 采 用 碳 涂 层 也 可
获 得 最 佳 性 能 。
然 而 , 带 碳 涂 层 的 同 步 环 的 生 产 成 本 昂 贵 ,
切 削 后 必 须 通 过 复 杂 的 工 序 将 碳 涂 层 附 着 在 环
上 。 虽 然 市 场 上 有 多 种 不 同 工 艺 制 造 的 碳 涂 层
材 料 , 但 成 本 降 低 的 可 能 性 不 大 , 因 此 开 发 新
的 方 案 非 常 有 必 要 。
为 此 INA 已 开 发 一 款 可 以 满 足 现 代 变 速 箱
需 求 的 系 统 。 摩 擦 块
式 系 统 ( 以 下 简 称 FPS)
中 不 再 需 要 在 同 步 环
上 固 定 摩 擦 层 , 而 将
其 用 分 离 的 摩 擦 单 元
代 替 ( 图 16)。
16
FPS
摩 擦 块 式 系 统 由
单 独 的 摩 擦 块 单 元 组
成 , 固 定 在 同 步 环 保
持 架 中 , 防 止 在 受 压
时 脱 落 。 该 系 统 可 代
替 传 统 的 带 碳 涂 层 或
不 带 涂 层 的 同 步 环 。
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30%
17 FPS
摩 擦 块 可 被 安 装 在 保 持 架 窗 口 中 , 且 可 做 微 小
的 倾 斜 , 使 其 工 作 中 接 触 面 更 佳 。 保 持 架 的 设
计 ( 类 似 滚 针 轴 承 保 持 架 ) 可 提 高 加 工 工 艺 和
摩 擦 块 单 元 安 装 的 自 动 化 程 度 和 生 产 效 率 。
这 种 分 离 的 摩 擦 块 单 元 和 保 持 架 的 设 计 模
式 具 有 以 下 优 点 :
• 可 应 用 新 型 的 摩 擦 块 材 料
• 摩 擦 副 的 组 合 形 式 非 常 灵 活
• 相 比 传 统 的 设 计 形 式 , 同 等 性 能 下 所 需 安 装
空 间 更 小
• 不 需 要 高 成 本 的 摩 擦 层 粘 合 工 序
• 单 个 供 应 商 便 可 提 供 整 个 摩 擦 模 块
• 客 户 只 需 面 对 一 个 供 应 商 接 口
碳 涂 层 和 FPS 系 统 的 重 要 参 数 对 比 见 图 17。
摩 擦 性 能 好 和 磨 损 小 是 使 用 FPS 系 统 的 主 要 原
因 。 值 得 强 调 的 是 , FPS 的 成 本 能 让 碳 涂 层 方
案 最 高 降 低 30 % 的 成 本 。
18 FPS
INA 的 摩 擦 块 式 系 统 已 经 成 功 测 试 并 已 应
2010

同 步 器 结 合
齿 圈
同 步 器 结 合 齿 圈
与 齿 轮 刚 性 连 接 在 一
起 并 传 递 扭 矩 ( 图 19)。
在 换 挡 操 作 的 最 后 阶
段 , 齿 的 内 花 键 齿 与
结 合 齿 圈 的 外 花 键 齿
19
用 于 同 步 机 构 上 , 下 一 阶 段 将 是 进 一 步 深 入 开
发 FPS 系 统 以 发 挥 其 最 大 潜 能 。
与 FPS 系 统 匹 配 的 同 步 环 表 面 有 特 殊 的 表
面 要 求 , 这 些 表 面 要 求 会 直 接 影 响 到 摩 擦 性 能 。
因 此 同 步 环 各 组 件 都 需 要 彼 此 精 确 配 合 。INA
能 提 供 经 过 优 化 的 可 与 FPS 系 统 配 合 的 内 外 环
方 案 ( 图 18)。 作 为 系 统 供 应 商 ,INA 可 以 作
为 单 一 供 应 源 供 应 FPS 系 统 , 因 此 能 责 权 明 确
地 向 客 户 提 供 了 一 整 套 的 优 质 产 品 。
啮 合 从 而 将 传 动 轴 与
齿 轮 刚 性 连 接 在 一 起 。
根 据 不 同 的 设 计 , 结 合 齿 圈 通 常 是 机 加 工
或 者 烧 结 工 艺 ( 粉 末 冶 金 ) 制 造 。 机 加 工 制 造
的 高 加 工 费 用 会 带 来 高 成 本 ; 而 烧 结 制 造 由 于
采 用 烧 结 材 料 , 虽 然 表 面 摩 擦 力 较 大 , 但 是 机
械 承 载 能 力 仅 略 有 偏 低 。 两 种 工 艺 制 造 的 齿 的
表 面 都 未 能 使 性 能 最 优 化 。
INA 通 过 冷 冲 压 工 艺 制 造 结 合 齿 圈 , 根 据
应 用 要 求 可 采 用 两 种 设 计 方 案 —— 平 面 形 式 或
带 内 锥 面 形 式 ( 图 19), 其 优 点 是 :
• 冲 压 成 型 , 齿 根 强 度 高
• 冲 压 成 型 , 表 面 质 量 好
• 磨 具 寿 命 长 , 产 品 齿 形 的 重 复 性 精 度 高
• 大 批 量 生 产 的 成 本 效 益 好
• 可 达 到 与 机 加 工 齿 圈 相 近 的 性 能
20 INA
INA 结 合 齿 圈 可 根 据 客 户 要 求 提 供 灵 活 的
设 计 方 案 , 并 且 可 以 实 现 多 种 表 面 特 征 。 针 对
大 规 模 生 产 采 用 成 型 工 艺 可 以 做 到 价 格 低 、 表
面 品 质 高 且 尺 寸 重 复 性 误 差 小 。
2010

换 挡 机 构 与 同 步 器
复 杂 的 几 何 尺 寸 使 得
加 工 方 法 也 多 种 多 样 ,
而 且 成 本 较 高 。 所 以
必 须 采 用 合 适 的 工 艺
来 满 足 大 批 量 生 产 的
要 求 , 特 别 是 满 足 以
下 要 求 :
• 无 钻 、 削 和 磨 等 工 序
• 原 材 料 使 用 量 少
图 21 同 步 器 系 统 中 的 组 件 之 一 同 步 器 齿 套
冲 压 工 艺 制 造 的 同 步 器 齿
套
同 步 器 齿 套 是 手 动 变 速 箱 换 挡 装 置 不 可 或
缺 的 一 部 分 , 首 先 产 生 预 同 步 , 然 后 将 传 动 轴
与 齿 轮 连 接 并 传 递 扭 矩 ( 图 21)。 手 动 变 速 箱
在 欧 洲 市 场 上 占 有 主 导 地 位 , 即 使 在 世 界 范 围
内 也 拥 有 较 高 的 市 场 份 额 , 因 此 同 步 器 齿 套 是
一 种 大 批 量 需 求 的 产 品 。
• 提 高 齿 的 质 量
( 表 面 、 粗 糙 度 等 )
• 单 件 价 格 低
INA 拥 有 新 颖 的 成 型 冲 压 工 艺 可 以 满 足 这
些 要 求 , 基 本 方 法 就 是 从 钢 带 上 冲 压 出 内 花 键 ,
拨 叉 挡 圈
现 有 的 齿 套 是 在 毛 坯 上 机 加 工 制 造 的 , 其
基 圈
拨 叉 挡 圈
图 23 在 基 圈 上 焊 接 拨 叉 槽 挡 圈
圆 棒 材
压 平 的 花 键 带
再 将 花 键 钢 带 弯 曲 成 基 圈 , 并 将 接 头 连 接 ( 图
22)。 在 冲 压 过 程 中 材 质 微 观 纤 维 组 织 未 被 切
断 而 是 受 到 冲 压 , 因 此 齿 的 承 载 能 力 高 。 同 时 ,
采 用 此 工 艺 不 会 有 机 加 工 所 造 成 的 划 痕 翻 边 ,
表 面 质 量 更 好 。
图 22 主 体 部 分 的 制 造
卷 曲 成 圆 并 连 接
拨 叉 槽 挡 圈 的 制 造 工 序 为 : 切 割 一 段 矩 形
截 面 的 钢 线 , 弯 曲 后 连 接 成 圆 。 然 后 通 过 激 光
焊 将 其 焊 在 基 圈 上 ( 图 23)。 在 特 殊 淬 火 处 理
后 , 可 达 到 齿 形 变 形 最 小 , 尺 寸 误 差 低 。
舍 弗 勒 亚 太 区 2010 年 汽 车 技 术 研 讨 会

正 是 由 于 采 用 了
适 应 大 批 量 生 产 的 成
型 冲 压 工 艺 和 减 少 了
材 料 消 耗 量 ,INA 冲
压 齿 套 成 为 了 低 成 本
高 品 质 的 产 品 , 并 已
用 于 多 个 批 量 生 产 的
应 用 实 例 中 。
24 INA
INA
INA
同 步 器 平 底
式 预 同 步 滑
块
25
可 轴 向 运 动 的 预 同 步 滑 块 在 变 速 箱 中 起 预
同 步 的 作 用 ( 图 24)。 顶 端 接 触 件 ( 通 常 为 钢
球 ) 预 压 在 齿 套 的 槽 内 , 使 齿 套 定 位 在 空 挡 。
在 换 挡 动 作 开 始 , 齿 套 开 始 轴 向 移 动 时 , 滑 块
上 会 产 生 一 个 预 同 步 压 力 。 通 常 会 安 装 三 个 同
步 滑 块 , 间 隔 120° 分 布 在 换 挡 齿 毂 的 槽 内 。
滑 块 可 分 为 多 件 式 结 构 或 单 件 式 结 构 。 传
统 多 件 式 设 计 中 广 泛 采 用 弹 簧 和 滑 块 分 离 的 形
式 ( 图 25), 然 而 已 逐 渐 开 始 被 单 件 式 设 计 替
代 。 多 件 式 滑 块 通 常 具 有 以 下 特 征 :
• 至 少 两 个 分 离 的 部 件
• 安 装 成 本 高 ( 组 件 受 预 紧 力 , 组 装 时 可 能 会
遗 失 )
• 总 高 度 高 :
• 需 要 在 齿 毂 上 开 深 槽
• 齿 毂 槽 处 的 截 面 应 力 高
相 比 传 统 的 手 动 变 速 箱 , 目 前 的 前 置 横 驱
DCT 设 计 轴 向 空 间 较 短 , 而 且 换 挡 频 次 更 高 。
因 此 新 开 发 的 滑 块 需 要 满 足 以 下 要 求 :
• 模 块 化 一 体 式 设 计
• 总 高 度 降 低
• 轴 向 空 间 缩 短 ( 两 档 齿 轮 间 的 距 离 )
• 降 低 系 统 成 本
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这 种 布 置 中 平 底 式 滑 块 倒 安 装 在 齿 套 的 凹 槽 中 ,
可 沿 换 挡 方 向 做 轴 向 移 动 。
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strut-in-sleeve
该 结 构 也 可 使 齿 毂 上 的 开 槽 的 深 度 明 显 降
低 ( 图 27)。 浅 槽 结 构 的 齿 毂 截 面 剪 切 应 力 可
• 无 齿 毂 上 径 向 钻 孔
降 低 25 %, 在 同 样 的 变 速 箱 尺 寸 下 , 该 齿 毂 可
• 安 装 简 便
传 递 更 大 的 扭 矩 , 截 面 遭 到 破 环 的 风 险 也 明 显
降 低 。
INA 球 滑 块 提 供 了 一 种 单 体 式 的 方 案 ( 图
25)。 弹 簧 和 钢 球 被 封 在 冲 压 钢 板 制 成 的 壳 体 INA 的 平 底 式 滑 块 为 DCT 和 AMT 变 速 箱
中 , 防 止 安 装 过 程 中 脱 落 。 基 于 此 种 单 体 式 设 提 供 了 更 为 合 适 的 方 案 。 这 些 技 术 满 足 了 大 批
计 ,INA 球 滑 块 具 有 安 装 方 便 , 无 需 钻 孔 , 价 量 生 产 下 低 成 本 、 小 安 装 空 间 和 高 可 靠 性 的 要
格 便 宜 的 特 点 。
求 。
INA 平 底 式 滑 块 的 薄 体 式 设 计 ( 图 25),
可 减 少 档 位 齿 轮 间 的 轴 向 距 离 , 变 速 箱 的 整 体
长 度 也 得 以 缩 短 。 通 过 利 用 顶 部 形 状 下 的 空 间
来 安 装 弹 簧 , 因 此 整 个 滑 块 的 高 度 也 可 得 以 降
低 。
INA 新 开 发 了 一 款 名 为 “strut-in-sleeve”
( 滑 块 固 定 在 齿 套 中 ) 的 设 计 方 案 ( 图 26)。
换 挡 系 统 产 品 生 产 线 一 方 面 在 努 力 优 化 现
有 产 品 方 案 , 另 一 方 面 也 在 努 力 开 发 新 产 品 设
计 已 满 足 现 今 及 未 来 的 市 场 需 求 。 将 来 我 们 也
会 与 客 户 一 起 合 作 研 究 开 发 新 的 产 品 和 技 术 。
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