CN102165207B - 传动装置-同步装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传动装置-同步装置,具有:能设在轴上的同步毂,其上在轴向上对置设置同步环;能设在轴上的挡位齿轮;摩擦片组,其设在同步环下方并与同步环作用;设在同步毂上的滑动套筒,在挡位齿轮与同步环之间设置离合器体,同步毂具有空隙,空隙中设置助力部件,助力部件的基体具有高度和在同步毂周向上设置的纵向延伸和在同步毂宽度方向上沿轴向设置的宽度延伸,基体在纵向延伸方向上有两个对置的远端的端部区域,在端部区域中构成与同步毂共同作用的第一功能面,第一功能面与基体纵向延伸成锐角并相对纵向延伸倾斜定向,在基体上在两端部区域间构成中间突起用于嵌入滑动套筒下侧上的滑动套筒槽中,中间突起具有能与滑动套筒作用的第二功能面。

Description

传动装置-同步装置
技术领域
本发明涉及一种传动装置-同步装置。
背景技术
在欧洲实用的大批量传动装置中主要使用博格华纳(Borg Warner)型的同步系统。这种传动装置通常对于每个要接通的挡位包括一个空转齿轮、一个具有换挡齿部和摩擦锥的离合器体、一个具有配合锥和联锁齿部的同步环,还具有一个具有插接齿部和套筒齿部的同步毂。在这个同步毂中设置弹簧加载的顶压体。为了进行预同步,借助于具有换挡齿部和内齿部的滑移离合器使滑移离合器通过换挡力与弹簧加载的顶压体一起朝要接通的挡位齿轮的方向移动,由此同步环的锥面和同步锥通过顶压体相互挤压。同步环在同步毂中通过摩擦力矩在切向间隙的范围内旋转,由此同步环与滑动套筒的齿部相对于彼此移动半个齿宽。如果现在换挡力大于取决于顶压体的压簧的预紧力的预同步力,则滑动套筒继续运动,直到同步环上的联锁齿部与滑动套筒的齿部相互触碰。只要由锥面之间的摩擦和联锁齿部上的摩擦引起的联锁力矩大于由于在齿部上的齿顶倾斜角建立的复位力矩,则滑动套筒不能继续轴向移动。发动机侧的传动装置部件通过摩擦力矩加速或减速,因此不会发生主同步。在同步环与同步锥同步运行时联锁力矩接近零,由此同步环上的联锁齿部使同步环旋转,直到齿和齿隙分别对置。滑动套筒的齿部通过同步环的联锁齿部发生滑动。接着滑动套筒的齿部利用齿顶斜度在同步锥上的离合器齿部上滑动并使离合器体连同空转齿轮一起旋转到齿与齿隙对置,并且可以建立驱动轴与空转齿轮之间的形锁合的连接。
为了减小要花费的换挡力,在现有技术中已经记载了博格华纳系统的一些变型。
例如由DE 696 17 821 T2已知,在同步毂与同步环之间设置一个放大机构,该放大机构定位成使得其承受顶压力,该顶压力通过滑动套筒向相应的变速齿轮的运动引起,由此,作用到同步环上的顶压力增大。该放大机构由一对杠杆组成,它们在圆周方向上分成至少两个部段,并包括多个杠杆头。这些杠杆头具有倒角的棱边,该棱边形成用于承受轴向顶压力和用于将相关的顶压力分解成朝中心定向的径向力分量和轴向力分量的作用位置,由于承受直接接触并且与滑动套筒的运动相结合而引起所述顶压力。如果将位于滑动套筒的内圆周-楔形齿部上的、倒角的棱边顶压到杠杆头的倒角的棱边上,则引起轴向力分量。
在该现有技术中在原理上记载了通过倾斜的表面放大力的可能性。例如DE 22 43 522 A描述了一种用于放大力的方案,其方式是,在同步环上设有一个凸块状的装置,它具有两个倾斜的表面,这两个表面与毂的对应凸块装置共同作用。但是,在这个结构中直的端面作用于矩形的顶压体。
EP 1 750 025 A2描述了用于放大力的顶压体的另一变化。在此顶压体在俯视图中看构造成H形。这种H形的顶压体的端部区域设有横截面扩展部,其中顶压体主体部分到端部区域之间的过渡部设有倾斜面,所述倾斜面朝中点的方向上倾斜地构成。为此同步毂在用于容纳顶压体的空隙中具有与顶压体的所述倾斜面互补的斜面。
由EP 1 900 956 A已知一种I形的伺服同步顶压体,用于通过接通滑动套筒实现空转齿轮的传动同步、尤其用于汽车手动变速器的齿轮变速传动装置,该顶压体具有能倾翻运动地设置的销、所述销优选具有一个或多个倾斜的拐角区域。同步单元的滑动套筒设有具有锥角的径向槽,在通过顶压体从联锁进入解锁的阶段中,为了离合器体与滑动套筒之间的转速同步,顶压体中间突起的端部、尤其是支承销的端部嵌入所述槽中。在这个结构中,伺服功能面也是凹入(阴)的,即,向内朝顶压体的中心点倾斜地构成。
发明内容
本发明的目的是,提供一种传动装置-同步装置以及对传动装置-同步装置的同步环的简化。
本发明的所述目的通过开头所述的传动装置-同步装置得以实现,传动装置-同步装置具有:至少一个能设置在轴上的同步毂,在所述同步毂上在轴向上对置地设置至少一个同步环;至少一个能设置在轴上的挡位齿轮;至少一个摩擦片组,所述摩擦片组设置在同步环下方并设置成与同步环处于作用连接;以及,至少一个设置在同步毂上的滑动套筒,所述同步毂具有内部的插接齿部和外部的套筒齿部,内部的插接齿部用于抗旋转地与轴连接,其中在挡位齿轮与同步环之间设置一个离合器体,并且同步毂具有至少一个空隙,在同步毂的所述空隙中设置至少一个弹簧加载的助力部件,所述助力部件具有基体,该基体具有高度和在俯视图上观察的纵向延伸和宽度延伸,其中纵向延伸在安装状态在同步毂的圆周方向上构成或设置,并且宽度延伸在同步毂的宽度方向上在轴向上构成或设置,该基体在纵向延伸方向上具有两个相互对置的、远端的端部区域,其中在至少一个端部区域中构成第一功能面,所述第一功能面在安装状态与同步毂共同作用,在远端的端部区域中的所述第一功能面与基体的最大的纵向延伸成锐角并相对于纵向延伸倾斜地定向,其中在基体上在两个远端的端部区域之间构成中间突起,用于嵌入到滑动套筒下侧上的滑动套筒槽中,所述中间突起具有至少一个另外的第二功能面,所述另外的第二功能面能与滑动套筒进入作用连接,其特征在于,所述中间突起的所述至少一个另外的第二功能面在宽度延伸的方向上倾斜,滑动套筒槽具有与所述第二功能面互补地倾斜的支承面,所述至少一个另外的第二功能面贴靠在所述支承面上,此外所述同步毂在套筒齿部的下方以及在插接齿部的上方在同步毂的空隙中具有至少接近以助力部件的远端的端部区域的锐角的补角朝第一功能面延伸的倾斜的功能面,为此,同步毂具有沿圆周方向延伸的环形的板条,所述同步毂的倾斜的功能面在所述板条上构成,在圆周方向上、在同步毂的倾斜的两个功能面之间的距离的尺寸设计成,使得助力部件以在远端的端部区域的第一功能面和同步毂的空隙中的、同步毂的倾斜的功能面之间带有一定间隙的方式设置,即,助力部件能在同步毂的空隙中轴向移动,或在中性位置中贴靠在同步毂的倾斜的功能面上并且在同步期间通过轴向移动在其上滑动。
在所述助力部件中,所述功能面在远端的端部区域中与基体的最大纵向延伸成锐角地并朝(相对于)纵向延伸倾斜地定向,优选各功能面在相反的方向上、即相互朝向地倾斜,尤其反向相等地倾斜,所述目的还通过具有所述助力部件的传动装置-同步装置结构实现,其中助力部件的纵向延伸在同步毂的圆周方向上定向,其在同步毂的宽度方向上的宽度延伸在轴向上定向,以及,所述目的还通过一种无联锁齿部的同步环来实现,其中同步环体具有至少一个用于部分容纳助力部件的空隙,并且内圆周只通过所述至少一个空隙中断,或者同步环体具有至少一个在轴向上突出于同步环体的带动部件并且没有沿径向指向下面的凸起,其中空隙或所述至少一个带动部件的侧壁具有至少部分倾斜的、用于贴靠在助力部件上的功能面。
在本发明的范围内,如果观察顶压体的端部区域设置伺服倾斜面的一个侧面,则涉及按照本发明的顶压体的俯视图。在一个观察角度,在俯视图中,标注或确定为用于嵌接滑动套筒的部段面向观察者。在俯视图中观察者悬浮地位于顶压体上面的一个位置,在该位置滑动套筒嵌接部与观察者相反指向。
这种增强的助力部件与博格华纳同步装置相比,除了已知的优点、如改进的换挡舒适性以外,按照本发明的助力部件的优点是,不会或基本上不会由于传动装置-同步装置的摩擦片组中的磨损影响助力,如在上述的H形助力部件中那样。由于摩擦片组的磨损在按照现有技术的传动装置-同步装置中使旋转变大,由此同步环的联锁齿部相对于滑动套筒的相对位置发生改变。此外,通过按照本发明的助力部件还可以在至少保持相同的舒适性的条件下传递更大的功率。由此也能够实现更快的同步循环。此外通过可能将同步的三锥结构降低到双锥结构或单锥结构,能够减小结构空间尺寸,或者以与现有技术相同的结构空间尺寸传递更大的功率。该助力部件可以作为烧结部件制成,由此可以降低加工成本,或者也可以更经济地制造具有复杂的几何形状的助力部件。在此已经证明,尤其与现有技术中的H形部件相比具有较大面积的结构是有利的,因为由此可以保持助力部件的负荷并由此保持磨损较小,从而必要时可以省去附加地提高强度的措施、例如热处理或硬化,由此进一步简化助力部件的制造。此外通过构成具有另外的功能面的中间突起还实现了,可以无联锁齿部地构成同步环,并因此可以简化这个同步环的几何形状,由此可以经济地制造同步环。由于助力部件较为简单,可以紧凑地构成助力部件,由此能够将其布置在同步毂中,并因此可以减小传动装置-同步装置的结构高度。与现有技术相比,助力部件不再在轴向上至少接近在滑动套筒的整个宽度上延伸,相反,基于滑动套筒,在轴向上观察,在按照本发明的助力部件中实现了将其分成至少一个前部的和至少一个后部的助力部件,由此能够实现简单的几何形状,没有由于凹入(阴)成形的功能面出现横截面减小部,如同现有技术中示出的那样。因此能够实现结构上简单且与现有技术相比更紧凑的助力部件结构,尤其也能够实现这样的助力部件,它只在远端的端部区域具有功能面,即所谓的伺服同步斜面,尤其用于降挡功能,尽管具有用于降挡功能和升挡功能的两个这种功能面的结构是优选的。由此助力部件也可以只沿轴向伸入同步毂中直到同步毂宽度的大约一半,由此一方面能减小传动同步的空间需求,另一方面也可以对力分布产生积极影响。
为了提高传动装置-同步装置的包括内锥环和外锥环的摩擦片组的摩擦力矩,或者说也为了提高轴向力、即顶压力,有利的是,所述功能面在远端的端部区域中以相对于最大纵向延伸的、具有选自下限为3°且上限为89°的范围绝对值的锐角朝/相对于基体的纵向延伸倾斜。
这些功能面也可以以具有选自下限为15°且上限为70°或下限为45°且上限为60°的范围的绝对值的角朝/相对于基体的纵向延伸倾斜。
关于角度要注意,由于在原理上只需要用于一个换挡方向、尤其降挡功能的一个功能面,两个功能面的角度也可以不同,即,也可以采用不对称的助力部件结构。
增强的面压力还可以由此得到改善,使所述功能面、尤其是在远端的端部区域中的功能面分别具有这样的尺寸,它选自下限为5mm2且上限为60mm2的范围。由此还对压力分布产生积极影响。
所述功能面也可以具有这样的尺寸,它选自下限为20mm2且上限为50mm2的范围中,或者选自下限为35mm2且上限为40mm2的范围。
所述基体的横截面也可以在高度方向上至少接近u形地构成,由此简化助力部件到轮毂中的配合装入。
为了提高换挡过程的功能可靠性有利的是,所述功能面的至少一个棱边在远端的端部区域中在高度方向上中断,因为由此可以简单地实现同步毂的互补功能面的嵌接。由此还可以实现助力部件简单的制造。
按照一个实施方案,所述中间突起的至少一个另外的功能面在宽度延伸方向上倾斜,或按一优选的实施方案所述中间突起在纵向延伸方向上观察具有至少接近梯形的横截面,具有两个反向相等倾斜的另外的功能面。由此使助力部件的径向运动变得容易,因为所述倾斜的表面可以在滑动套筒的一个或两个与其互补的表面上滑动。由此,当施加的力矩为零时,尤其助力部件在同步毂上通过滑动套筒的过压,由此还有解锁也变得简单,由此可以减小所需的解锁力。另一方面由此也可以实现助力部件更好的对滑动套筒的锁定作用。
在锐角的棱边区域在远端端部区域中在助力部件上构成附加的功能面,所述功能面能与同步环进入作用连接。为此同步环可以具有至少一个空隙,助力部件嵌入其中或至少部分地容纳在其中。这里在同步环中的所述空隙在圆周方向上可以大于助力部件在这个方向上的纵向延伸。由此提供了用于同步环的联锁面,从而可以省去附加的联锁齿部,如同由现有技术对此所公知的那样,由此同步环的几何形状变得简单并且可以经济地制造同步环。
所述附加的功能面相对于通过纵向延伸和宽度延伸限定的横截平面这样倾斜地构成,即,使基体的长度朝中间突起的方向变大,由此在解锁力降低的同时实现改进的联锁和解锁作用。
为了使助力部件更好地支承在同步毂中可以设定,在至少一个远端的端部区域与中间突起之间优选在两侧在基体的上侧上设置隆起形的凸起。
同样为了简化同步环可以设定,在基体中设置一个用于嵌入同步环的空隙,为此使同步环可以具有至少一个在轴向上突出的凸起,它嵌入助力部件的空隙中。由此也可以省去前面提到的同步环上的联锁齿部。
在此基体的限定空隙的壁部优选至少局部地倾斜,并且在另一优选的实施方案中,同步环的凸起设有至少一个倾斜面,它具有与倾斜的、限定基体中的空隙的壁部互补的斜度。这些措施也用于在解锁力降低的同时实现改进的联锁和解锁作用。
附图说明
为了更好地理解本发明,参考下面的附图详细解释本发明。
附图分别以非常简化的视图:
图1以具有部分轴向剖视图的侧视图示出传动装置-同步装置的局部;
图2以局部剖开的立体图示出图1的局部;
图3以左侧立体图示出图1的传动装置-同步装置的细节;
图4以右侧立体图示出图1的传动装置-同步装置的细节;
图5以轴向视图示出图1的传动装置-同步装置的细节;
图6以按照图5的剖切线VI-VI的剖视图示出图1的传动装置-同步装置的细节;
图7以立体图示出同步环;
图8以俯视图示出图7的同步环;
图9以正视图示出助力部件的第一实施方案;
图10以图9中的剖切线VIII-VIII的剖视图示出按照图9的助力部件;
图11以俯视图示出按照图7的助力部件;
图12以立体图示出按照图7的助力部件;
图13以侧视图示出按照图7的助力部件:
图14以具有部分轴向剖视图的立体图示出传动装置-同步装置的实施方案的局部;
图15以俯视图示出按照图12的传动装置-同步装置;
图16以左侧立体图示出按照图12的传动装置-同步装置的细节;
图17以右侧立体图示出按照图12的传动装置-同步装置的细节;
图18以轴向视图示出按照图12的传动装置-同步装置的细节;
图19以按图16中的剖切线XVII-XVII的剖视图示出按照图12的传动装置-同步装置的细节;
图20示出同步环的实施方案;
图21以正视图示出助力部件的另一实施方案;
图22以俯视图示出按照图18的助力部件;
图23以立体图示出按照图18的助力部件;
图24以从下面观察的视图示出按照图18的助力部件;
图25以立体图示出滑动套筒;
图26以从下面看去的视图示出只具有一个伺服同步倾斜面的助力部件的另一实施方案;
图27以从下面观察的视图示出按照图26的助力部件的变型;
图28以立体图示出按照图26的助力部件的另一实施方案;
图29以立体图示出按照图26的助力部件的另一实施方案。
具体实施方式
首先要确认,在不同描述的实施方式中相同的部件具有相同的附图标记或相同的构件名称,其中包含在整个说明书中的公开内容可以合理地转移到具有相同附图标记或相同的构件名称的相同部件上。在说明书中选用的位置说明,如上、下、侧等也涉及当前描述的以及示出的附图并且在位置变化时能合理地转移到新的位置。
在具体说明中所有关于数值范围的数据应理解为,它们同时包括该数值范围的任意和所有的部分范围,例如数据1至10应理解为,同时包括所有基于下限为1且上限为10的部分范围,即,所有的部分范围从下限1或更大开始并且终止于上限10或更小,例如1至1.7,或3.2至8.1或,5.5至10。
图1和2部分剖开地示出传动装置-同步装置1的一个局部。因为该传动装置-同步装置1类似于博格华纳型,并且这种类型已经充分地在引用的文献中说明并且是本领域技术人员已知的,因此不再对其原理上的功能方式进行详细说明。
传动装置-同步装置1设计成,使两个相邻的空转齿轮、即挡位齿轮(未示出)有选择地与一个轴(未示出)抗旋转地联接或与其脱离。
当然在本发明的范围内也存在构成单侧的同步装置的可能性,即同样可以只唯一地存在一个空转齿轮,或从属的结构组件如摩擦片组、同步环、离合器体等也可以唯一地存在。
所述传动装置-同步装置1包括同步毂2,它具有内部的插接齿部3,用于抗旋转地使同步毂2与轴连接,还具有外部的套筒齿部4。同步毂2通过常见的措施不可轴向移动地设置在轴上。在同步毂2上抗旋转地、但是轴向可移动地支承滑动套筒5。它例如可以由换挡拨叉(未示出)操纵。
此外所述传动装置-同步装置1在每个换挡方向上包括一个摩擦片组6,如可以较好由图3至6看到的那样,所述摩擦片组至少由一个外部的锥环7和一个内部的锥环8组成,其中在锥环7、8上可以在相应的共同作用的表面上设有常见的摩擦衬片。外部的锥环7具有至少一个带动部件9,该带动部件在旋转方向上形锁合地与离合器体(未示出)连接。该离合器体抗旋转地与相应的空转齿轮、即挡位齿轮连接。例如离合器体可以抗旋转地坐靠在空转齿轮的锥体上,其中在离合器体上可以存在相应的缺口,而在空转齿轮的锥体上存在与其互补的凸台。
另一方面挡位齿轮可以例如具有带有端面齿部的锥体,而离合器体具有与其匹配的端面齿部,由此实现离合器体抗旋转地设置在挡位齿轮上。
沿径向在摩擦片组6的外部和上方分别在同步毂2的两侧设置一个同步环10。
一方面在同步毂2与滑动套筒5之间,另一方面沿轴向在各摩擦片组6之间这样设置至少一个助力部件11,所述助力部件通过弹簧部件12相对于滑动套筒5预紧,所述弹簧部件在该实施方案中一端设置在同步毂2的空隙13、尤其是盲孔中,另一端设置在助力部件11中的空隙14中。为此该助力部件11具有中间突起15,而滑动套筒5在朝向助力部件11的下侧16上具有在圆周方向上延伸的滑动套筒槽17或相应的空隙,中间突起15嵌入其中。当通过在传动装置-同步装置1运行期间出现的离心力实现助力部件11的定位时,必要时也可以省去弹簧预紧。
所述弹簧部件12可以如所示实施例中那样由螺旋弹簧构成,同样在略微调整适配时能够实现具有板簧部件、环形弹簧或气体弹簧的结构。
通过弹簧部件12的弹性常数主要可以确定在换挡过程期间施加在摩擦片组6中的摩擦力矩。
当然,在本发明的范围内也可以在同步毂2的圆周上分布地、尤其对称地在传动装置-同步装置1中设置多个这样的弹簧部件12,尤其每个换挡方向或同步方向设置两个或三个弹簧部件。
本发明的核心是助力部件11。通过这个助力部件将施加在助力部件11上的由于摩擦片组6上的摩擦力矩在同步过程时产生的圆周力转换成附加的轴向力并由此实现助力。这个助力部件11的主要特征是与磨损无关的放大机构,即,由于磨损在摩擦片组6中产生的较大的轴向行程对放大机构没有影响。也不是例如在由现有技术已知的H形顶压体中那样,存在联锁齿部/滑动套筒的位置变化,其中接触点向外偏移并由此使同步位置逐渐地在圆周方向上移动。在本发明中这通过同步环10在容纳助力部件11的同步毂2中的空隙18中的固定止挡实现。
如同由附图中清楚地看到的那样,助力部件11按照本发明不是沿轴向在同步毂2的整个宽度上延伸。优选这样设计助力部件11的尺寸,即其沿轴向的宽度,使助力部件11只向同步毂中延伸到同步毂2宽度的约50%,尤其直到同步毂2的中心板条的区域,如下面还要详细说明的那样。
如同能较好地由图3和4或7和8看到的那样,同步环10具有至少一个空隙19,在该实施方案中具有三个空隙19,助力部件11在同步环10的圆周方向上以较小的间隙部分容纳在所述空隙中。这尤其意味着,同步环10与在中性位置的助力部件11之间距离在两侧由下限为0.5mm且上限为10mm的范围中选择,或由下限为1mm且上限为5mm的范围中选择。
通过按照本发明的助力部件11或由此实现的传动装置-同步装置1的结构可以在其几何形状方面将同步环10构造得较为简单,因为同步环不必具有联锁齿部,尤其如由图7和8看到的那样。
在同步环10的这个实施方案中,同步环由同步环体20构成,同步环体除了三个用于部分容纳助力部件11的空隙19以外在内圆周21的区域中没有其它空隙或凸起,例如带动部件,因此除了空隙19以外没有其他中断。在同步环体20的沿轴向与空隙19对置的一侧上构成环板条201。内圆周21通过另一个环板条202形成,它只由空隙19中断。由于同步环10的几何形状简单,与由现有技术已知的同步环相比在其制造上具有显著的优点。所述同步环10特别是可以构造成烧结部件。
该第一实施方案的助力部件11可以较好地由图9至13看出,它们以不同的视图示出助力部件11。
如图9所示,在这个实施方案中,在正视图中观察,即在安装位置在轴向上观察,助力部件11具有接近u形的横截面。弹簧部件12如上面所述那样(例如图3)居中地、即在(u形的)横截面轮廓的两个侧边之间设置。在助力部件11的上侧上的中间突起15旁边的两个边缘区域、即在安装状态与滑动套筒5对置设置的侧面向下倾斜地构成,如图9所示的那样。在这些边缘区域与中间突起之间构成一个角,优选是钝角(在图9的正视图中观察),该角尤其可以具有一个值,该值选自下限为20°且上限为140°的范围,优选选自下限为95°且上限为140°的范围。
所述助力部件11具有基体22,它具有高度23、纵向延伸24和宽度延伸25。在此纵向延伸24在助力部件11的安装状态下沿同步毂2的圆周方向(图2)定向,宽度延伸25沿传动装置-同步装置1的轴向定向(图2),其中纵向延伸24大于宽度延伸25,由此使助力部件11只在同步毂2的宽度的约接近40%至60%之间、尤其45%至50%之间的范围内在同步毂中延伸,即与由现有技术已知的通常接近在同步毂的整个宽度上延伸的顶压体相比,在传动装置-同步装置1的方向上具有明显较小的延伸长度。在沿纵向延伸24的方向上相互对置的、远端的端部区域26内分别这样构成倾斜的功能面27、即伺服同步倾斜面,使它垂直于通过纵向延伸24和宽度延伸25限定的横截平面。按照本发明各功能面27在相反的方向上、优选反向相等(在本发明的范围内在角度方面也可以采用不对称的结构)朝/相对于纵向延伸24倾斜地构成,其中功能面27分别与基体22的最大纵向延伸24成锐角28地取向。在此基体22的最大纵向延伸24在该实施例中在助力部件11的背面上构成,所述背面部分地在同步环10的空隙19中贴靠在同步环上,如图3所示的那样。换言之,功能面27相对于同步环10的旋转平面倾斜。
所述功能面27相对于助力部件11的最大纵向延伸24以锐角28延伸,该锐角在助力部件11的该实施方案中具有60°的绝对值。但是这个角度在本发明的范围内一般也可以从前面所述的范围中选择。
但是所述功能面27中的至少一个不是一定要垂直于所述的横截平面,而是也可以相对于所述平面以一定的角度设置,即倾斜于所述平面。在此该角度可以选自下限为1°且上限为75°的范围、或选自下限为10°且上限为65°的范围或选自下限为15°且上限为55°的范围。
所述功能面27约38mm2的尺寸。但是该尺寸在本发明的范围内也可以一般性由前面所述的范围中选择。
特别是如图11所示,助力部件11的该方案具有大致分成三等分,即,中间突起15(图9)和两个边缘区域或端部区域26,它们大约从到中间突起的过渡部(图9中的钝角)开始分别占据纵向延伸24的约三分之一。也可以这样设定这种划分,即两个端部区域26分别占据纵向延伸24的25%至40%、尤其是28%至35%而其余部分通过中间突起形成。
但是也可以设定,用于降挡功能的端部区域26(图11中的右端部区域26)比用于升挡功能的第二端部区域26长。
所述助力部件11作用在同步环10的空隙19中的端面上,该端面指向同步毂2的方向。通过助力部件11在同步环10区域中的缺口29,助力部件11具有两个在同步环10上的支承面30、31。这尤其是有这样的优点,即,当同步毂2的圆周上存在多个助力部件11时能够实现更好的力分布。例如在有三个助力部件11时得到六个作用面或功能面。所述作用面30、31至少接近位于相同的高度上或相同的平面中,在该高度上或该平面中顶压力施加在倾斜的平面上或同步毂2中的斜面上,由此不传递附加的力矩并因此可以防止倾翻。
所述同步环10可以具有在轴向上突出于环板条201的凸块形的凸起32(图4),它与同步毂2的固定止挡共同作用,如前面说明的那样,并因此限制了其在圆周方向上的可运动性。不必一定存在所述凸起32,如按照图7和8的同步环10的实施方案所示的那样。
所述同步毂2在其外圆周上、即在套筒齿部4的区域内在圆周上分布地具有多个空隙18,同步环10的凸块形的凸起32可以嵌入这些空隙中,由此也可以使助力部件11至少部分地设置在这些空隙18中。
在该实施例中助力部件11的中间突起15在横截面中观察构成为梯形的,具有特别是反向相等地在朝远端功能面27的方向上倾斜下降的斜面33。但也存在这样的可能性,即,在本发明的范围内改变中间突起15的横截面形状,例如通过板条状的突起构成中间突起。这样设计所述中间突起15在纵向延伸24上的宽度,使得助力部件11连同中间突起15能够布置在同步毂2的空隙19中。通过中间突起15具有梯形横截面的构型,简化了助力部件11相对于同步毂2的相对可调整性,即简化了助力部件11在空隙19中的布置。所述中间突起15的高度至少接近等于同步毂2的齿部高度。
此外,所述中间突起15具有至少一个另外的功能面34,它在宽度延伸25的方向上倾斜。优选在中间突起15上构成两个这样反向相等地倾斜的另外的功能面34,由此中间凸起在纵向延伸24的方向上观察也具有至少接近梯形的横截面。就是说,在这个实施方案中,中间突起15总体上构造成截棱锥形的。在此功能面34同样构成梯形的,优选等腰梯形。助力部件11通过所述另外的功能面34顶靠在滑动套筒槽17中,为此该滑动套筒槽17优选具有互补地倾斜的支承面,如图1所示的那样。
所述另外的功能面34相对于中间突起15倾斜的角度35的绝对值优选可以选自下限为10°且上限为80°的范围、尤其是下限为20°且上限为60°的范围。对于两个另外的功能面34也可以采用彼此不同的倾斜角。
此外优选的是,功能面27的锐角28的至少一个棱边在远端的端部区域26中在形成附加的功能面36的情况下至少部分地中断,如图12和13所示的那样。所述另外的功能面36用于贴靠在同步环10的空隙19中的壁面37上(图3和8)。所述附加的功能面36构成为至少接近三角形、例如为直角三角形或等腰三角形。通过设置所述附加的功能面36使功能面27与没有所述附加的功能面相比具有更明显的梯形的形状(不对称或任意的梯形),其中平行的侧边中较短的侧边在附加的功能面36的区域中构成。功能面27也可以具有不规则的四边形形状。
在此要指出,功能面27、34和36形状的描述涉及在它们的俯视图。
对于功能面27,下底边的长度与相应的面的高度的比例可以选自下限为1:3且上限为1:6的范围,对于功能面34,可以选自下限为1:5且上限为1:20的范围,分别是指以mm为单位的尺寸。在此底边是四边形的最长边。与底边垂直地确定所述高度。
三角形的功能面36的高度可以选择下限为2mm且上限为10mm的范围。
对于功能面27、34、36尺寸的所有说明都涉及相应的面本身,即,与相应的倾斜角度无关。
在中间突起15的旁边在两侧,基体22在朝中间突起15的方向上具有突出的凸块形凸起,所述凸起在俯视图(图11)中观察具有至少接近梯形的横截面。这些凸起在朝向基体11的远端的端部区域的方向上倾斜地构成(图9),其中靠近中间突起15设置的凸起区域与设置在远端的端部区域2的范围中的各区域相比具有较小的斜度。这里,这些斜度之间的过渡部沿助力部件11的背面大约在缺口29开始的高度上构成。
通常要注意,助力部件的多个或所有棱边可能是中断的或尤其可以设有圆角。
在一个特殊的实施方案中,所述附加的功能面36在纵向延伸24的方向上倾斜地构成,其中角度38的绝对值可以选自下限为20°且上限为90°的范围或者选择下限为50°且上限为85°的范围中选择。这些附加的功能面36特别是也反向相等地倾斜地,其中斜度是这样的,即,使得基体22的长度在朝中间突起15的方向上变大。
同步环10的空隙19的、能与这些附加的功能面36发生作用连接的壁面37优选具有与附加的功能面36的斜度互补的斜度,如图3或图8所示。
所述附加的功能面36和/或另外的功能面34和/或能与它们贴靠的同步环10或滑动套筒5的面也可以不同地构成,例如没有斜度或具有多个分级的斜度。
尽管功能面27面式地贴靠在同步毂2的相应斜面上是优选的结构,但是在本发明的范围内也存在功能面27点状或线状地贴靠在斜面上的可能性。为此,同步毂2中的斜面或功能面27构成为弯曲的。
这些功能面27不必一定构成为正方形或矩形的,尤其在倾斜向下定向的附加的功能面36的结构中。
所述助力部件11的指向前面的端面39、即在功能面27的假想延长部方向上指向通过各功能面构成的切边/交线的端面圆形地构成。在其一个变型中也存在这样的可能性,即,所述端面39基本上平面地构成并且必要时为此给到与其邻接的面的过渡区域设有圆角。
通过所述突出的端面39,中间突起15可以在改进助力部件11的稳定性的同时无中心地构成,如特别是图11或12所示的那样。
同步毂2在套筒齿部4的下方和插接齿部3的上方在空隙18中与功能面27至少接近互补地、即以助力部件11的远端的端部区域的锐角30的补角延伸的倾斜的功能面40(图2)、即已经提及的斜面,所述斜面必要时可以倒圆地构成,其中套筒齿部4可以在所述倾斜的功能面40上在圆周方向上延伸。为此同步毂2可以具有在圆周方向上延伸的环形的板条,所述功能面40在所述板条上构成。这里这样设计在两个功能面40之间的在圆周方向上的距离的尺寸,即,助力部件11可以以功能面27与功能面40之间一定的间隙设置,即它能够在空隙中轴向移动,或者助力部件11在中性位置中贴靠在功能面40上并且在同步期间在所述功能面上滑动。通过助力部件11的由于滑动套筒5的移动和与内部锥环8的耦联引起的轴向移动,附加于由于通过嵌入到滑动套筒5中的换挡拨叉产生的换挡力导致的轴向力,通过倾斜的功能面27产生伺服力并由此引起助力作用。在此所述助力作用与摩擦片组6中的磨损无关,如前面所述的那样。
在按照本发明的传动装置-同步装置1中内部锥环8、即摩擦环不与同步环10耦联,而是与助力部件11耦联,由此同步环10在结构上可以较简单地构成。与例如按DE 694 06 413 T2或博格华纳同步的同步装置的同步环不同,该同步环10也可以构成为没有沿轴向或沿径向向下凸起的耦联部件或凸台作为用于弹簧部件的止挡面。同步环指向同步毂2的端面可以至少基本上平面形地构成。
通过滑动套筒5的轴向移动启动,例如通过司机的开关过程触发,在摩擦片组6中,经由锥环7、8通过助力部件11在轴向上的移动通过功能面27沿同步毂2的斜面/功能面40的滑动产生摩擦力矩。该摩擦力矩通过内部的锥环8作用在助力部件11上,由此助力部件轴向移动,并由此产生放大的伺服力。同步环10通过助力部件11同样在换挡方向上朝希望的挡位齿轮(空转齿轮)轴向移动并且旋转,直到同步环达到其同步位置并且滑动套筒5在弹簧部件11的弹簧力过压的条件下可以与所期望的挡位齿轮建立功能连接。同时通过外部锥环7的凸起9使附属于挡位齿轮的离合器体并由此使挡位齿轮一直旋转到在离合器侧耦联到同步位置中。
所述助力部件11在传动装置-同步装置1中按照本发明在轴向和径向上运动并且可旋转运动地支承。而助力部件11不可倾翻运动地支承。
图14和15示出传动装置-同步装置1的一个实施方案的细节。这里相同的部件具有相同的附图标记,因此对此请参阅针对图1至13的描述。
要再次指出的是,在附图中为了清楚起见没有示出多挡为变速器的整个传动装置-同步装置1,而是只示出该装置的对于本发明重要的部件,用于理解其工作原理。对此请参阅所引用的文献,例如参考博格华纳型。所述助力作用通常也可以用于单侧的同步。
和在前面所述的实施方案中相同,在这里离合器体41也具有用于嵌接摩擦片组6的内部锥环7的带动部件43的空隙42。
可以较好地由图21至24看到的助力部件11也构造成具有U形的横截面,用于和前面所述的方案中相同地实现摩擦片组6的内部锥环8的带动部件44的嵌入。
此外所述助力部件11具有两个反向相等地倾斜的功能面27,为了实现助力,它们可以贴靠在互补地倾斜的斜面上、即同步毂2的功能面40上,而功能面34贴靠在中间突起15上。
特别是如图21至24所示,助力部件11构造成在远端的端部区域26中在锐角28区域内没有两个功能面36(图9),这些棱边仅设有倒圆。
在功能面27和34的几何设计方面参考前面对第一实施方案的助力部件11的描述,其中远端的功能面27在这种情况下也可以构造成至少接近正方形或至少接近矩形。
与按照图9至13的助力部件11的主要区别是,在助力部件11的背面上在缺口29与中间突起15之间或者直到伸入中间突起15中地设有在基体22中向后敞开的空隙45,该空隙用于容纳同步环10的带动部件46,这些带动部件沿轴向突出于同步环体20,如图16至19较好地示出的那样。换言之,同步环10在这个变型中通过带动部件46“悬挂”到助力部件11中,而在第一变型中助力部件11“悬挂”到同步环10的空隙19中。通过空隙45实现了助力部件11与同步环10之间的固定连接。在前面所述的实施方式中,通过同步环10中的空隙19实现助力部件11与同步环10的连接。
空隙45具有至少两个相互对置的、至少部分地倾斜向上且相向延伸的侧壁47。在助力部件11的按照图21至24的变型方案中,背面也倾斜向上延伸地构成,但是是以朝向中间突起15的方向上的斜度倾斜。同步环10上的带动部件46同样具有倾斜的侧面48,特别是如只示出同步环10的图20所示的那样,所述侧面的斜度尤其构成为与倾斜的侧壁的斜度是互补的,由此这些面能较好地在彼此上滑动。
为了避免重复,对于第二变型方案的助力部件11的其它细节可参见对第一变型方案的描述。
按该实施方案,助力部件11除了功能面27以外还具有另外的功能面49、50(图9、11或图21、22),即用于同步环10的在两个远端的端部区域26上与功能面27邻接的作用面(功能面49),它们与各功能面(27)或只与其中一个功能面形成锐角28,并且是由于在端部区域26的与弹簧部件12对置的内表面上的弹簧部件12。在功能面49之间还在助力部件11中构成前面所述的用于同步环10的缺口29。功能面50在助力部件11复位时起作用。
最后图25仅示出滑动套筒5。如清楚地示出的那样,在构成套筒齿部51的各部段之间设置用于嵌入助力部件11的中间突起15的滑动套筒槽17。所述槽只在滑动套筒5的内表面的部分区域上延伸。给每个助力部件分别构成一个滑动套筒槽17。理论上所述滑动套筒槽17可以在滑动套筒5的整个圆周上延伸,但是这有这样的缺点,即,套筒齿部51会由此中断。
通过滑动套筒槽17一方面实现助力部件11的对准。另一方面,由此,如果有转矩施加在助力部件11上,则锁定滑动套筒5的移动。如果所述转矩下降到零,助力部件11可以被向下朝同步毂2的方向顶压,由此使滑动套筒解锁。随着助力部件11向下运动,其功能面27在同步环10的功能面、即壁面37上滑动,由此同步环10旋转。因为锁定通过助力部件11实现,因此在同步环10上不需要联锁齿部。如果产生的摩擦力矩重新变更,则实现复位。
通过在同步毂2的套筒齿部4的下方的板条上构成倾斜的功能面40,助力部件11更深地装入同步毂2中,由此可以降低传动装置-同步装置的结构高度。
特别是,助力部件11和/或同步环10优选由烧结材料制成,其中传动装置-同步装置1的其他组成部分或传动装置-同步装置整体也可以由烧结材料组成。
除了前面所述的和在附图中示出的、尤其是对称的、助力部件1的构型以外,也存在这样的可能性,即,当仅在一个方向上需要或希望有助力作用时,助力部件构成为只具有一个功能面27和/或只具有一个功能面34和/或只具有一个功能面36。前面的说明可以相应地转用。在这种情况下,同步毂2例如也可以对于每个空隙18只具有一个功能面。代替成锐角设置的第二功能面27例如可以构成一个与基体22的纵向延伸24成直角设置(在俯视图中观察)的面。
在图26至29中示出助力部件11构型的不同的、不应理解为限制性的变型方案。这些变型方案同时更好地示出了本发明的基本原理。一方面楔功能用于构成用于降挡控制功能的伺服同步倾斜面、即远端的端部区域26中的功能面27,其中要注意,和助力部件11的其它实施方案中相同,也可以在远端的第二端部区域中构成用于升挡功能的第二倾斜面、即第二功能面27。
与其它变型方案相同,功能面27朝空转齿轮定向。
这些助力部件11也向同步毂(未示出)中延伸到最多大约同步毂2的一半,其中前面所述的构型也可以在这里应用。在几何尺寸方面,在俯视图中观察,在这些变型方案中,为了嵌入滑动套筒5的滑动套筒槽17(图25)中,带有功能面34的中间突起15占据纵向延伸24的约40%至50%,其余部分由倾斜的远端的端部区域26构成。
如上所述,第二远端的端部区域26可以构成为平直的、即垂直于纵向延伸24,其中也可以采用其它形状,例如具有圆角或小的倾斜面,或者具有倾斜或中断的棱边等。
同样还示出,助力部件11的中间突起15不是一定要至少接近在助力部件整个宽度上在传动装置-同步装置1(图1)的轴向上延伸,而是例如只设置在在前面所述的构型中设有倒圆的前部区域中,并且此后通过台阶过渡到助力部件11的基体22的其余部分,尽管在这里也可以设置倒圆,如图26所示的那样。
此外也可以在中间突起15区域中在基体22和中间突起15的下侧上对置地构成凸起,如图29所示,例如以便能够更好地将助力部件11结合到同步环10或同步毂2(两者都未示出)中,其中在第二远端的端部区域中这个凸起可以设有倾斜面(在图29中示出),它在纵向延伸24的方向上倾斜,由此也使该端部区域26至少接近楔形地构成,但具有与功能面27不同的取向。
所述变型方案的助力部件11与前面所述的每个端部区域26分别具有一个功能面27的实施方式的助力部件11相比可以具有至少接近一半的纵向延伸24。
在本发明的所有实施方案中,助力部件11没有凹入(阴)成形的伺服功能倾斜面(功能面27),如在现有技术中,例如在EP 1 900 956 A中那样,而是所述伺服功能倾斜面凸形(阳)地指向外面。此外中间突起15的功能面34优选相对于远端的端部区域26中的功能面27成角度地设置。尤其是在俯视图中观察,这些功能面之间的角度具有选自下限为3°且上限为89°的范围中的绝对值。
此外在所有的实施方案中助力部件11可以具有小的表面弯曲,其半径特别是至少接近对应于同步环10的弯曲半径,用于实现更好的结合。
各实施例示出助力部件11的可能的结构变化,在此要指出,本发明不限于本发明的特别示出的实施方案,而是也可以采用各单个实施方案的各种组合方案,并且由于本发明的用于技术处理的教导,这些变型方案是本技术领域技术人员的能理解掌握的。
最后,出于规则要指出,为了更好地理解助力部件11的结构,部分地不符合比例和/或放大和/或缩小地示出助力部件或其组成部分。
附图标记清单
1    传动装置-同步装置               7     锥环
2    同步毂                          8     锥环
3    插接齿部                        9     带动部件
4    套筒齿部                        10    同步环
5    滑动套筒                        11    助力部件
6    摩擦片组                        12    弹簧部件
13    空隙                         32     凸起
14    空隙                         33     斜面
15    中间突起                     34     功能面
16    下侧                         35     角度
17    滑动套筒槽                   36     功能面
18    空隙                         37     壁面
19    空隙                         38     角度
20    同步环体                     39     端面
201   板条                         40     功能面
202   板条                         41     离合器体
21    圆周                         42     空隙
22    基体                         43     带动部件
23    高度                         44     带动部件
24    纵向延伸                     45     空隙
25    宽度延伸                     46     带动部件
26    端部区域                     47     侧壁
27    功能面                       48     侧面
28    角度                         49     功能面
29    缺口                         50     功能面
30    支承面                       51     套筒齿部
31    支承面

Claims (18)

1.传动装置-同步装置(1),具有:至少一个能设置在轴上的同步毂(2),在所述同步毂上在轴向上对置地设置至少一个同步环(10);至少一个能设置在轴上的挡位齿轮;至少一个摩擦片组(6),所述摩擦片组设置在同步环(10)下方并设置成与同步环处于作用连接;以及,至少一个设置在同步毂(2)上的滑动套筒(5),所述同步毂(2)具有内部的插接齿部(3)和外部的套筒齿部(4),内部的插接齿部用于抗旋转地与轴连接,其中在挡位齿轮与同步环(10)之间设置一个离合器体(41),并且同步毂(2)具有至少一个空隙(18),在同步毂的所述空隙中设置至少一个弹簧加载的助力部件(11),所述助力部件具有基体(22),该基体具有高度(23)和在俯视图上观察的纵向延伸(24)和宽度延伸(25),其中纵向延伸(24)在安装状态在同步毂(2)的圆周方向上构成或设置,并且宽度延伸(25)在同步毂(2)的宽度方向上在轴向上构成或设置,该基体在纵向延伸(24)方向上具有两个相互对置的、远端的端部区域(26),其中在至少一个端部区域(26)中构成第一功能面(27),所述第一功能面在安装状态与同步毂(2)共同作用,在远端的端部区域(26)中的所述第一功能面(27)与基体(22)的最大的纵向延伸(24)成锐角(28)并相对于纵向延伸(24)倾斜地定向,其中在基体(22)上在两个远端的端部区域(26)之间构成中间突起(15),用于嵌入到滑动套筒(5)下侧(16)上的滑动套筒槽(17)中,所述中间突起(15)具有至少一个另外的第二功能面(34),所述另外的第二功能面能与滑动套筒(5)进入作用连接,其特征在于,所述中间突起(15)的所述至少一个另外的第二功能面(34)在宽度延伸(25)的方向上倾斜,滑动套筒槽(17)具有与所述第二功能面(34)互补地倾斜的支承面,所述至少一个另外的第二功能面(34)贴靠在所述支承面上,此外所述同步毂(2)在套筒齿部(4)的下方以及在插接齿部(3)的上方在同步毂(2)的空隙(18)中具有至少接近以助力部件(11)的远端的端部区域(26)的锐角(28)的补角朝第一功能面(27)延伸的倾斜的功能面(40),为此,同步毂(2)具有沿圆周方向延伸的环形的板条,所述同步毂(2)的倾斜的功能面(40)在所述板条上构成,在圆周方向上、在同步毂(2)的倾斜的两个功能面(40)之间的距离的尺寸设计成,使得助力部件(11)以在远端的端部区域(26)的第一功能面(27)和同步毂(2)的空隙(18)中的、同步毂(2)的倾斜的功能面(40)之间带有一定间隙的方式设置,即,助力部件能在同步毂(2)的空隙(18)中轴向移动,或在中性位置中贴靠在同步毂(2)的倾斜的功能面(40)上并且在同步期间通过轴向移动在其上滑动。
2.如权利要求1所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,助力部件(11)的第一功能面(27)与最大的纵向延伸(24)的所述锐角(28)具有选自下限为3°且上限为89°的范围中的绝对值。
3.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,助力部件(11)的第一功能面(27)和/或另外的第二功能面(34)具有选自下限为5mm2且上限为60mm2的范围中的尺寸。
4.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,助力部件(11)的基体(22)的横截面在高度(23)的方向上至少接近u形地构成。
5.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,助力部件(11)的第一功能面(27)的至少一个棱边在远端的端部区域(26)中在高度(23)的方向上中断。
6.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,助力部件(11)的中间突起(15)在纵向延伸(24)的方向上观察具有至少接近梯形的横截面,具有两个反向相等地倾斜的另外的第二功能面(34)。
7.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,助力部件(11)的第一功能面(27)的锐角(28)棱边在形成附加的第三功能面(36)的情况下至少部分地中断。
8.如权利要求7所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,助力部件(11)的所述附加的第三功能面(36)相对于通过纵向延伸(24)和宽度延伸(25)限定的横截平面这样倾斜地构成,使得基体(22)的长度朝中间突起(15)的方向变大。
9.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,在助力部件(11)的至少一个远端的端部区域(26)与中间突起(15)之间在基体(22)的上侧上设置隆起形的凸起。
10.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,在助力部件(11)的基体(22)中设置用于嵌入同步环(10)的空隙(45)。
11.如权利要求10所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,基体(22)的一个限定用于嵌入同步环(10)的空隙(45)的侧壁(47)至少部分地倾斜。
12.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,所述同步环(10)具有自己的至少一个空隙(19),所述至少一个助力部件(11)嵌入同步环的所述空隙中。
13.如权利要求10所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,所述同步环(10)具有至少一个在轴向上突出的带动部件(46),所述带动部件嵌入助力部件(11)的用于嵌入同步环(10)的空隙(45)中。
14.如权利要求13所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,所述同步环(10)的带动部件(46)设有至少一个倾斜的侧面(48),所述侧面具有与限定助力部件(11)的基体(22)中的空隙(45)的倾斜的侧壁互补的斜度。
15.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,同步环(10)具有无联锁齿部的同步环体(20),所述同步环体具有用于部分地容纳助力部件(11)的至少一个空隙(19),并且内圆周(21)只通过同步环体(20)的所述至少一个空隙(19)中断,或者无联锁齿部的同步环体(20)具有至少一个在轴向上突出于同步环体的带动部件(46)并且没有沿径向指向下面的凸起,其中所述同步环体(20)的空隙(19)的侧向的壁部或所述至少一个带动部件(46)的侧向的壁部具有至少部分地倾斜的功能面,用于贴靠在助力部件(11)上。
16.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,在两个端部区域(26)中构成第一功能面(27)。
17.如权利要求1或2所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,各第一功能面(27)在相反的方向上倾斜。
18.如权利要求17所述的传动装置-同步装置(1),其特征在于,各第一功能面(27)在相反的方向上反向相等地倾斜。
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