CN101029683B - 变速箱用同步装置 - Google Patents

Abstract

由自身伺服作用提高同步性能的变速箱用同步装置，降低了轮毂的制造成本。在轮毂(12)的缺口(12f)的轴向端部四角形成有能将旋转方向的力变换成轴向力的斜面(12g、12h、12i、12j)，设有推进零件(26)，其能在该缺口中沿轴向移动，与形成在套筒(22)内周的凸部(22g)卡合，该推进零件在四角形成具有能与同步环(24)的倒角(24c、24d)抵接的第1斜面(26k、26l、26m、26n)和能与轮毂的斜面抵接的第2斜面(26o、26p、26q、26r)的突起部(26g、26h、26i、26j)，该推进零件在同步作用结束之前与套筒卡合，并沿轴向移动，在同步作用结束了时，该推进零件与套筒的卡合脱开。

Description

变速箱用同步装置

技术领域

本发明涉及一种变速箱用同步装置，该变速箱用同步装置在车辆用变速箱的变速操作(齿轮切换)时，用同步环产生的摩擦转矩，使套筒对同步环的推压力增大，从而可提高同步能力。

背景技术

以往，这种变速箱用同步装置公知有如下这样的变速箱用同步装置：在通过套筒或推力板的斜面将同步环产生的摩擦转矩传递到轮毂的过程中，由在轮毂与套筒或轮毂与推力板之间产生的推力、即由自身伺服作用来提高同步能力(例如，参照专利文献1)。

但是，在上述的由在轮毂与套筒或轮毂与推力板之间产生的推力来提高同步能力的方式中，必须在轮毂的轴向中央部附近形成斜面(专利文献1的图2和图17的44)，存在难以制造、成本高之类的问题。

[专利文献1]日本专利特公昭45-35684号公报

发明内容

本发明想要解决的是轮毂的制造成本高的问题。

本发明的目的在于提供一种能由自身伺服作用提高同步能力、且在这种情况下还能降低轮毂的制造成本的同步装置。

本发明的变速箱用同步装置最主要的特征在于，使在同步环上产生的摩擦转矩，通过沿轴向与套筒卡合的大致长方形的推进零件的第1斜面，从在该推进零件的四角上形成的第2斜面作用在形成于轮毂的轴向端部的斜面上，从而在确保自身伺服作用的同时，在同步作用结束、套筒与变速齿轮的花键啮合之前，使得推进零件与套筒的卡合脱开。

即，本发明是一种变速箱用同步装置，其特征在于，具有：轴、轮毂、套筒、变速齿轮、同步环、推进零件；

上述轴，用于传递动力；

上述轮毂，在从固定在上述轴上的毂部向径向外侧延伸而成的凸缘部的外周形成多个缺口和外周花键，并在缺口的轴向端部四角分别形成有能把旋转方向的力变换为轴向力的斜面；

上述套筒，可沿轴向滑动地支承在轮毂的外周花键上，在内周形成有花键，还在一部分该花键的内侧形成有凸部；

上述变速齿轮，分别配置在轮毂的轴向两侧，并在靠轮毂侧一体地设有可供上述套筒嵌合的花键和摩擦面；

上述同步环，与上述各变速齿轮分别对应地、在轮毂的轴向两侧配置在该轮毂与各变速齿轮之间，形成有可与上述变速齿轮的摩擦面压接的摩擦面，并在外周形成倒角；

上述推进零件，可沿轴向与套筒的凸部卡合，并可在轮毂的缺口内沿轴向移动；

该推进零件具有能推压同步环的倒角的第1斜面和能与轮毂的斜面抵接的第2斜面，而且，在第1斜面推压同步环的倒角时，该推进零件与套筒卡合而沿轴向成为一体，在套筒与变速齿轮的花键卡合之前，该推进零件与套筒的卡合脱开。

本发明的变速箱用同步装置，由于能推压推进零件的第1斜面和同步环的上述倒角，此时，推进零件与套筒卡合而沿轴向成为一体，从而，将在同步环上产生的摩擦转矩变换成轴向的推力，将其作为推压同步环的力的一部分，所以，能实现自身伺服作用，且在这能情况下还能降低轮毂的制造成本。因此，能抑制整个同步装置的制造成本。

附图说明

图1是3速、4速用同步装置的要部剖视图。(实施例1)

图2是从图1中取下3速、4速齿轮、输入轴，从3速齿轮一侧看到的外观图。

图3是图1的局部放大图。

图4是轮毂的正面局部放大外观图。

图5是从图4的上方看的展开外观图。

图6是套筒的正面局部放大外观图。

图7是同步环的剖视图。

图8是从图7的右侧看到的局部放大外观图。

图9是图7的局部放大图。

图10是从图8的上方看到的展开外观图。

图11是推进零件的放大剖视图。

图12是从上方看图11的外观图。

图13是从右侧看图11的外观图。

图14是用于说明动作的图。

图15是用于说明推进零件和同步环的位置关系的图。

图16是用于说明动作的图。

图17是用于说明动作的图。

图18是用于说明动作的图。

图19是用于说明动作的图。

图20是结束了变速操作的状态的要部放大剖视图。

具体实施方式

以下，依据各实施例和附图，对本发明的实施方式的变速箱用同步装置进行说明。

[实施例1]

图1是本发明的实施例1的变速箱用同步装置的主要部位的剖视图，是沿图2中的Z-Z线剖切的剖面。图2是去掉图1中的输入轴10、3速齿轮18和4速齿轮20、从图1中的右侧(3速齿轮18一侧)看到的外观图。另外，图3是放大了图1上侧的主要部位、标记了详细的附图标记的图。

输入轴10可通过未图示的离合器与发动机连接。

借助形成在输入轴10和轮毂12上的花键10a、12a，使轮毂12与输入轴10在旋转方向结合成为一体，另外，轴瓦14从图1中左侧压套在输入轴10上。因此，轮毂12在被输入轴10的大径部10b和轴瓦14夹着的状态，沿轴向固定在输入轴10上。

轮毂12具有毂部12b、从该毂部12b朝径向外侧延伸的凸缘部12c、和设在该凸缘部12c外周的环状部12d。在轮毂12的外周侧配置有套筒22。轮毂12和套筒22借助形成在它们上的外周花键12e、花键22a，沿轴向彼此可相对移动地结合。

并且，在输入轴10上通过轴承16a配置有3速齿轮18，并在轴瓦14的外侧通过轴承16b配置有4速齿轮20。3速齿轮18和4速齿轮20夹着轮毂12，可自由旋转地被支承。

另外，3速齿轮18和4速齿轮20构成本发明的变速齿轮，分别与未图示的输出轴侧的配对齿轮啮合，通过它们与车辆的车轮连接。

在3速齿轮18和4速齿轮20的靠轮毂12一侧，形成有与套筒22的花键22a啮合的花键18a、20a、以及圆锥形的摩擦面18b、20b。

在套筒22上的外周形成有拨叉槽22b，未图示的换档拨叉可滑动地嵌合在该拨叉槽22b内。未图示的变速杆被手动或促动器操作时，通过与其连动的换档拨叉，可以使套筒22沿轴向移动。

设定套筒22的长度和位置关系，以使得：在图1所示的状态下，套筒22位于仅与轮毂12的外周花键12e啮合而不与花键18a、20a啮合的中立位置，从图1的状态向右方移动规定量后，套筒22到达其左方部分仍与轮毂12的外周花键12e啮合、但右方部分与3速齿轮18的花键18a啮合的3速位置；从图1的状态向左方移动规定量后，套筒22的右方部分仍与轮毂12的外周花键12e啮合、但左方部分与4速齿轮20的花键20a啮合的4速位置。

在3速齿轮18及4速齿轮20与轮毂12之间，以相反朝向分别配置有彼此形状相同的同步环24。

在这些同步环24上分别形成有与摩擦面18b、20b对应的摩擦面24a，如后所述，摩擦面18b和摩擦面24a相互压接时、及摩擦面20b和摩擦面24a相互压接时分别实施同步作用。

如图4所示，轮毂12从凸缘部12c到环状部12d，在周边形成了3处缺口12f，如图1～图3所示，在这些该缺口12f中分别配置有3个推进零件26，该推进零件26配置在同步环24、24与轮毂12及套筒22之间。

另外，如图3所示，在推进零件26的径向内侧配置有弹簧28，借助这些弹簧的弹力分别通过球30将推进零件26朝径向外侧推开。

如上述那样配置了各构成零件，下面详细说明它们的形状及各构成零件之间的关系。

图4、图5表示轮毂12。图4是与图2对应的、轮毂12的局部放大外观图。图5是从图4的上方看到的展开形状的轮毂12的外观图。

如这些图所示，在缺口12f的轴向两端的4个部位形成有斜面12g、12h、12i、12j。

这些斜面12g、12h、12i、12j形成为这样的形状：当如后所述那样推进零件26与这些斜面抵接，对这些斜面作用旋转方向的力时，这些斜面能将旋转方向的力变换为轴向的力，朝轴向推压推进零件26。

在缺口12f的毂部12b一侧形成有支承面12k，能安装弹簧28。

图6所示是套筒22，图6是与图2对应的套筒22的正面局部放大外观图。

与图2、图3一起进行说明。在各花键22a的轴向两端形成有倒角22c、22d，在3个部位的各3个花键22a的内侧，形成有具有斜面22e、22f的凸部22g，并在上述各3个花键中的1个花键22a的轴向中央形成有突起22h。

另外，后述的推进零件26与该凸部22g卡合。

图7、图8、图9、图10所示是同步环24，图7是与图1对应的剖视图，图8是从右侧看图7的局部放大外观图。

另外，图9是图7的局部放大图，图10是从图8上方看到的展开状态的外观图。

如以上所述，同步环24的内侧为圆锥状的摩擦面24a，与3速齿轮18和4速齿轮20的摩擦面18b、20b相面对。

在同步环24的外周，与轮毂12相对应地形成有3处缺口24b，在该缺口24b的两侧形成有倒角24c、24d以及第1端面24e、24f、第2端面24g、24h。

另外，缺口24b的中央部有突起24i，在该突起24i的旋转方向两侧形成有斜面24j、24k。

而且，在轮毂12一侧形成有后面24l。

图11、图12、图13都是放大表示推进零件26。

图11是与图1、图3相对应的推进零件26的剖视图，图12是从上方看图11的外观图，图13是从图11的左侧看到的外观图。

如图11所示，推进零件26的外周面26a上形成有具有卡合斜面26b、26c的凹部26d，在该凹部26d的中央形成有孔26e和位于其下方(径向内侧)的圆锥部26f。

而且，如图13所示，虽然推进零件26制成整体弯曲的形状，但严格地讲，最好是球面的一部分。

另外，凹部26d与套筒22的凸部22g相对应，如图1～图3所示，在推进零件26与凸部22g卡合着的状态下，套筒22的突起22h被收入在孔26e中。

如图1～图3所示，被弹簧28推压的球30抵接在圆锥部26f上。

如图12所示，从上方(径向外侧)看推进零件26时，推进零件26大致为长方形，在四角的周向具有突起部26g、26h、26i、26j，在该突起部26g、26h、26i、26j的轴向外侧形成有第1斜面26k、26l、26m、26n，在轴向内侧形成有第2斜面26o、26p、26q、26r。

而且，第1斜面26k、26l、26m、26n与同步环24的倒角24c、24d相对应，第2斜而26o、26p、26q、26r与轮毂12的斜面12g、12h、12i、12j相对应，对应的各斜面能如后述的那样相互抵接。

如后述的那样，从径向外侧看推进零件26时，推进零件26相对轮毂12和同步环24稍稍摆动，所以严格地说，第1斜面26k、26l、26m、26n及第2斜面26o、26p、26q、26r为平缓的圆弧面，角上带有小圆弧。

如图11和图13所示，在推进零件26的内周面26s上、在轴向的两侧形成有凹坑26t，该凹坑26t与同步环的突起24i相对应。

即，如后述那样，在推进零件26向径向内侧移动时，同步环24的突起24i被收入到凹坑26t中。

以下对图1所示的同步装置的动作进行说明。

基于图3和图14以后所示的放大图对同步装置的动作进行说明。而且，图14至图16、以及图18是以展开状态画出的外观图，为了容易理解，套筒22用细线仅画出花键22a的形状。

图17、图19、图20是表示进行同步作用的、与图3对应的图。

图3和图14、图15表示套筒22处于中立位置时的状态，在该状态下，推进零件26被弹簧28向外侧推开，与套筒22的凸部22g卡合，并卡在轮毂12的缺口12f中。

在该中立位置，推进零件26的第2斜面26o、26p、26q、26r并不与轮毂12的斜面12g、12h、12i、12j接触。

图15是表示处于中立位置时的推进零件26和两侧的同步环24的关系的图，未画出轮毂12和套筒22。

如图15所表明的那样，在推进零件26的突起部26g、26h、26i、26j和同步环24的第2端面24g、24h之间设有间隙X。

因此，在中立位置，同步环24相对于推进零件26具有该间隙X那么大的旋转方向的游隙。

以下对套筒22向3速齿轮18一侧移动的情况进行说明。

当套筒22和与其卡合的推进零件26与球30一起向3速齿轮18一侧移动时，首先球30与同步环24的后面24l抵接，用与弹簧28的张力相对应的力，将同步环24推向3速齿轮18一侧。

此时，若输入轴10和3速齿轮18之间存在转速差，则在同步环24和3速齿轮18的摩擦面24a、18b之间产生摩擦，由于该摩擦转矩，同步环24相对于推进零件26旋转，成为如图16所示那样。

即，同步环24的倒角面24c与推进零件26的第2端面24g抵接，在此传递摩擦转矩。

如以上所述，由于推进零件26稍稍向3速齿轮18一侧移动，所以能在轮毂12的缺口12f中摆动，被同步环24的倒角面24c推压，如图16所示，推进零件26稍稍摆动，第1斜面26k与轮毂12的斜面12g抵接。

另外，图17是与图3对应的图，是表示图16的状态的剖视图。

如图16所表明的那样，由于同步环24相对于推进零件26稍微旋转了一点，所以，同步环的突起24g能从推进零件26的凹坑26t中稍稍脱开一点。

因此，推进零件26由于其内周面26s与同步环的突起24g的斜面24h抵接，所以并不能从图17所示的状态向径向内侧移动。

可知，在该状态下，推进零件26的内周面26s的靠3速齿轮18一侧与同步环的突起24g抵接。

因此，由于推进零件26不能从图17的状态向径向内侧移动，所以，套筒22的斜面22e维持与推进零件26的卡合斜面26b的卡合状态，继续将其沿轴向推压。

另一方面，推进零件26的第1斜面26k与轮毂12的斜面12g抵接，从同步环24的倒角面24c传递过来的摩擦转矩作用在该处。

如以上所述，在第1斜面26k和斜面12g之间具有将由摩擦转矩产生的旋转方向的力变换成轴向的力的作用。

因此，在同步环24和3速齿轮18之间产生的摩擦转矩作用在斜面12g上，在第1斜面26k和斜面12g之间产生轴向的力，推进零件26被推压向3速齿轮18一侧。

也就是说，当到图16、图17的状态，产生了摩擦转矩Tf时，在以后，设推进零件26被套筒22的斜面22e推压的力为Fm、设在第1斜面26k和斜面12g之间产生的力为Ft时，由Fm和Ft的合力，第2端面24g沿轴向推同步环24的倒角面24c。

因此，在为了使其产生摩擦转矩Tf而向轴向推同步环24的推压力中，Ft是由摩擦转矩产生的自身伺服力，被加在Fm上来推压同步环24，所以与没有自身伺服力的同步装置相比，获得相同的摩擦转矩(同步力)所需要的来自套筒22的推压力，仅象Fm那样较小的力即可。这就是由自身伺服力的倍力作用提高同步性能的原理。

在此，通过适当地设定同步环24的倒角24c的角度，只要在同步环24和3速齿轮18之间存在转速差、两者之间存在摩擦转矩，同步环24就能阻止推进零件26沿轴向前进使其不能向3速齿轮18一侧移动，继续推压同步环24进行同步作用，自身伺服力Ft也继续进行协助。

若由于该同步作用，很快消除了3速齿轮18和同步环24的转速差时，则由于上述摩擦转矩消失，推进零件26能一边由第1斜面26k使同步环24向原来的中立位置一方相对旋转，一边向3速齿轮18一侧前进。

另外，图18、图19是第1斜面26k穿过倒角24c之后的状态。

如该图18所表明的那样，为同步环的突起24g被收入到推进零件26的凹坑26t中的位置关系。

因此，如在图19中所看到的那样，推进零件26的靠3速齿轮18一侧向径向内侧移动，套筒22的凸部22g与推进零件26的凹部26d的卡合脱开，套筒22能单独地向3速齿轮18一侧移动。

此后，套筒22进一步前进，如图20所示，与已经没有了转速差的3速齿轮18的花键18a啮合，结束变速操作。

如图20所表明的那样，在变速操作结束时，套筒22的突起22h与推进零件26的卡合斜面26b抵接。

因此，由套筒22限制推进零件26向左侧(中立位置一侧)移动。因此，例如，能防止在套筒22与3速齿轮18相啮合的状态下，推进零件26向4速齿轮20一侧移动而招致不测事件。

如由以上说明所表明的那样，与通常的锁环式(BorgWarne r)同步装置相比，为了获得相同的同步容量(摩擦转矩)而套筒22推压同步环24的载荷更加小就可完成，所以，相应地提高了同步性能。

另外，由于轮毂12在其缺口12f的轴向上仅仅是形成斜面12g、12h、12i、12j，所以，容易用烧结方法制作，能降低制造成本。

这是由于在推进零件26的四角形成第1斜面26k、26l、26m、26n和第2斜面26o、26p、26q、26r，在同步作用中，推进零件26沿轴向与套筒22卡合，在同步作用结束、套筒与变速齿轮啮合之前，该推进零件26与套筒22的卡合脱开的缘故。

而且，实施例1对在输入轴10一侧配置同步装置的情况进行了说明，但当然是即使配置在输出轴一侧也具有同样的作用。

本发明的变速箱用同步装置，基于本领域技术人员的一般知识，能以增加变化的形式进行实施，例如为了提高摩擦面上的摩擦系数而在同步环的摩擦面上形成螺纹或油槽等，而且，可增加改进，例如可以将同步环的突起和推进零件的凹坑设定成适当的形状，或应用具有称为多锥面的、多个摩擦面的同步装置等。

由于通过将摩擦转矩变成轴向的力，辅助推压同步环，既实现提高了同步性能，还能降低轮毂的制造成本，所以，具有特别适合用于要求降低制造成本的乘用车用变速箱的优点，而且，也能应用于具有用促动器进行变速操作的同步装置的变速箱等。

Claims (7)

1.一种变速箱用同步装置，其特征在于，具有：轴、轮毂、套筒、变速齿轮、同步环、推进零件；

上述轴，用于传递动力；

上述轮毂，在从固定在上述轴上的毂部向径向外侧延伸而成的凸缘部的外周形成多个缺口和外周花键，并在上述缺口的轴向端部四角分别形成有能把旋转方向的力变换为轴向力的斜面；

上述套筒，可沿轴向滑动地支承在上述轮毂的上述外周花键上，在内周形成有花键，还在一部分该花键的内侧形成有凸部；

上述变速齿轮，分别配置在上述轮毂的轴向两侧，并在靠上述轮毂侧一体地设有可供上述套筒嵌合的花键和摩擦面；

上述同步环，与上述各变速齿轮分别对应地、在上述轮毂的轴向两侧配置在该轮毂与上述各变速齿轮之间，形成有可与上述变速齿轮的上述摩擦面压接的摩擦面，并在外周形成倒角；

上述推进零件，可沿轴向与上述套筒的上述凸部卡合，并可在上述轮毂的上述缺口内沿轴向移动；

该推进零件具有能推压上述同步环的上述倒角的第1斜面和能与上述轮毂的上述斜面抵接的第2斜面，而且，在上述第1斜面推压上述同步环的上述倒角时，该推进零件与上述套筒卡合而沿轴向成为一体，在上述套筒与上述变速齿轮的上述花键卡合之前，该推进零件与上述套筒的卡合脱开。

2.根据权利要求1所述的变速箱用同步装置，其特征在于，

上述同步环在外周具有突起，

上述推进零件从径向外侧看呈在四角的周向上具有突起部的大致长方形，而且，在外周面上形成有与上述套筒的上述凸部卡合的凹部，还在内周面的轴向两端形成与上述同步环的上 述突起相对应的凹坑，在上述第1斜面推压上述同步环的上述倒角时，上述内周面与上述同步环的上述突起抵接，在上述套筒与上述变速齿轮的上述花键卡合之前，将上述同步环的上述突起收入到上述凹坑中，上述推进零件与上述套筒的卡合脱开。

3.根据权利要求1所述的变速箱用同步装置，其特征在于，在上述推进零件的四角形成的上述第2斜面，在上述套筒处于中立位置时并不与上述轮毂的上述斜面抵接，在上述套筒向一方的上述变速齿轮一侧移动时，仅靠该变速齿轮一侧的上述第2斜面能与上述轮毂的上述斜面抵接。

4.根据权利要求2所述的变速箱用同步装置，其特征在于，在上述推进零件的四角形成的上述第2斜面，在上述套筒处于中立位置时并不与上述轮毂的上述斜面抵接，在上述套筒向一方的上述变速齿轮一侧移动时，仅靠该变速齿轮一侧的上述第2斜面能与上述轮毂的上述斜面抵接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的变速箱用同步装置，其特征在于，具有将上述推进零件向径向外侧推开的弹簧。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的变速箱用同步装置，其特征在于，上述推进零件的外周面上形成有具有卡合斜面的凹部，在上述套筒的上述花键的一部分花键的中央形成有突起，当上述套筒与上述变速齿轮的上述花键卡合时，该形成于上述花键的一部分花键的中央的突起能与上述推进零件的上述卡合斜面抵接。

7.根据权利要求5所述的变速箱用同步装置，其特征在于，上述推进零件的外周面上形成有具有卡合斜面的凹部，在上述套筒的上述花键的一部分花键的中央形成有突起，当上述套筒与上述变速齿轮的上述花键卡合时，该形成于上述花键的一部分花键的中央的突起能与上述推进零件的上述卡合斜面抵接。 

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