CN102422041A - 双动式离合器 - Google Patents

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Abstract

双动式同步器包括：轴(31)，旋转地安装于所述轴(31)上的第一和第二齿轮(29、30)，套管(11)，该套管可沿所述轴(31)在它锁定第一齿轮(30)至轴(31)的位置与它锁定第二齿轮(29)至轴(31)的位置之间轴向移动。单一的圆锥形摩擦面(24)在第一阻挡环17与第一齿轮(30)之间形成，且多个嵌套的圆锥形摩擦面在第二阻挡环(16)与第二齿轮(29)之间形成。

Description

双动式离合器
技术领域
本发明涉及双动式同步器及变速器，该变速器特别是用于其中使用该同步器的机动车辆。
背景技术
双动式同步器一般具有毂盘，其被用花键链接至轴，该轴还包含同步器被连接至其的两个齿轮。套管可沿轴在空档位置与位移位置之间轴向移动，在位移位置中，套管锁定两个齿轮之一至轴。只要这些齿轮的旋转速度与轴的旋转速度明显不同的话，套管的接合齿(dog teeth)不能与齿轮接合。阻挡环被设置在毂盘与每个齿轮之间以阻止接合齿在齿轮上研磨。如果套管确定在其空挡位置，它就可以位移阻挡环，通过摩擦使所连接的齿轮同步至轴。只有当同步被获得时，阻挡环假定在一个位置，在该位置处，套管的接合齿可通过阻挡环的间隙且与齿轮接合。
根据同步器的第一传统类型，阻挡环具有中空的锥体，其与所连接的齿轮的实体锥体紧密配合，从而摩擦直接发生在阻挡环和齿轮的配合锥面上。摩擦面的磨损与其尺寸有关。齿轮与阻挡环之间的接触面越小，在同步过程中需要被加热的就越多，磨损就越厉害。接触面的尺寸可通过增加锥体的轴向和/或径向尺寸而被增加，但是包装尺寸的需求对这些尺寸施加了严格的限制。
如果摩擦面能被嵌套(nested)，则在受尺寸限制的同步器中可设置更大的接触面。一种同步器被熟知，其中，嵌套环布置在同步器毂盘与齿轮之间。两个环中的内部的一个必须被旋转锁定至(be locked in rotation to)同步器毂盘，而另一个环被锁定至齿轮，以分配摩擦力。在每个摩擦环和其被锁定的部件之间的分度机构占据轴向方向的空间，从而如果这种类型的同步器要被安装在与套管和齿轮间具有直接接触的同步器相同的空间中的话，接触面的轴向尺寸将被减少以适应分度机构，从而实现了接触的总面积只有较小的增加或根本不增加。
因此，两种类型的同步器对于设计非常紧凑的变速器来说都不是理想的解决办法。
发明内容
本发明的目的是提供一种同步器，其其能使得设计非常紧凑的变速器，和使用这样的同步器的紧凑的变速器。
根据本发明的第一方面，这个问题可以通过双动式同步器(double-actingsynchronizer)解决，该同步器包括轴，旋转地安装于所述轴的第一和第二齿轮，套管，其可沿所述轴在其锁定第一齿轮至轴的位置与其锁定第二齿轮至轴的位置之间轴向移动，其中，单一圆锥形摩擦面形成在第一阻挡环与第一齿轮之间，且多个同轴线的圆锥形摩擦面形成在第二阻挡环与第二齿轮之间。
一般地，阻挡环可具有接合齿，该接合齿具有面向套管的倾斜面，从而当套管被移动时，它将与该倾斜面接触，且当同步到达时，套管的在倾斜面上的压力使得阻挡环转动至套管可经过(pass by)它且与齿轮接合的位置中。
阻挡环和齿轮之间的摩擦必须被克服以旋转阻挡环。如果在阻挡环和其相关联的齿轮之间存在多个摩擦面，这个摩擦将比阻挡环与其相关联的齿轮之间直接接触的摩擦要大。这可使得换档力依据套管被移动的方向而不同，这对驾驶员来说是个麻烦事。更优选地是，第二阻挡环的面比第一阻挡环的面更陡峭，以使在两个方向都具有完全相同的换档力。
相反地或另外地，套管的接合齿可具有面向阻挡环的倾斜面，且这些面向第二阻挡环的面比这些面向第一阻挡环的面更陡峭。
如果致动器被设置以驱动同步器套管的位移，比手动换档变速器情况下更高的换档力是可以接受的。
因此，阻挡环的和/或换档套管的面可被制作的更平，由此同步器的轴向尺寸可被进一步减少。
优选地，相对于套管的位移的方向，面形成至少50°的顶角(roofangle)，更优选的在55°和60°之间，
如果第一和第二阻挡环的顶角是相同的，对称的套管可以被使用，便于变速器的装配。最终，相同类型的阻挡环可被使用在同步器的任一边，这样装配进一步简单化。
第二阻挡环及同轴线地锁定于第二阻挡环的摩擦环可形成有角凹槽。在那种情况下，凹槽的侧壁可形成两个所述同轴线圆锥形摩擦面。摩擦面也可形成在摩擦环的内表面处。
如果摩擦环与同步器的毂盘是直接形状配合接合(in direct form-fittingengagement)，则同步器的轴向尺寸与摩擦环与第二阻挡环接合的同步器的相比可减小。
本发明的目的还通过包括至少一个上述类型的同步器的变速器获得。在这样的变速器内，关联至第二齿轮的档位优选地比关联至第一齿轮的档位要低。由于对于低档位，惯性常常较高，在第二齿轮处的摩擦力比第一齿轮处的摩擦力更高。通过在第二齿轮处提供多个摩擦面，摩擦磨损被减少，然而，在高档位，惯性较低，通过不使用多个嵌套摩擦面，同步器可被制作的十分紧凑。
附图说明
本发明的进一步的特征和优点从参考随后所附示图的实施例的描述将变的明显。
图1是根据本发明的同步器的分解图；
图2是使用如图1所示的同步器的变速器的局部剖视图；
图3是同一变速器的局部剖视图，该剖面相对于图2的剖面被旋转；
图4是根据本发明的第二实施例的同步器的接合齿的剖面；
图5是使用根据本发明的第三实施例的同步器的变速器的局部剖视图；
图6是图5的变速器的局部剖视图，该剖面相对于图5的剖面进行了旋转。
具体实施方式
图1是根据本发明的双动式同步器的分解图。该同步器包括毂盘1，其适于被非转动地花键连接至轴(未示出)，该轴延伸通过毂盘1的中心孔2。毂盘的中央部分是圆盘3的形式，且管状部分4具有接合齿5，其沿圆盘3的圆周延伸。靠近圆盘3的周边处，环形槽6形成在圆盘3中，且在槽6中形成3个浅的凹部7。在图1中，只能看见三个凹部7中的一个。
三个切口8形成在管状部分4中且很好地延伸至圆盘3的环形槽6中。增压块9位于切口8内，每个增压块包括球10，其被弹簧(未示出)径向朝外偏压。
管状套管11在其圆周具有两个环形的筋板12，其形成凹槽13以被拨叉(未示出)接合。拨叉由从驾驶员操纵的变速杆机械地传递的力所驱动，或设置致动器用于动力辅助或自动换档。
套管11的朝向里的接合齿14与毂盘1的朝向外的接合齿5相匹配，不可旋转地沿轴向引导套管11。面对用弹簧加载的球10之一的接合齿14具有中心槽口(在图1中未示)，球10被弹簧偏压入该槽口中，从而当套管11沿轴向移位时，增压块9将跟随至一定程度。
在毂盘1的每一侧处，阻挡环16、17被设置。两个阻挡环16、17每个都有短的管状部分18，其在毂盘1的每一边与中央腔接合。以环16为例，径向向内筋板19形成在管状部分18的与毂盘1的腔室接合的一端处。筋板19在匹配平的凹陷7的位置上具有三个切口20。在管状部分18的另一端，接合齿21沿径向向外延伸。接合齿21具有三角形的横截面，在面对毂盘1的一侧有两个斜面22。阻挡环16、17的三个弯钩部23在增压块9的任一侧与切口8接合，限定了阻挡环16、17相对于毂盘1的受限旋转自由。
如图1的后部的阻挡环17具有圆锥形的内部摩擦面以直接与齿轮接触，而阻挡环16的圆锥形的内部摩擦面24环绕第一摩擦环25。摩擦环25具有三个分度指(indexing finger)26用于锁定与齿轮(未示出)的接合。第二摩擦环27嵌套于摩擦环25内部，其分度指28延伸通过阻挡环16的切口20且被锁定地接收于毂盘1的凹陷7中。切口20比凹陷7稍大，以致当摩擦环27受到外部扭矩时，该扭矩通过压靠于凹陷7的侧壁上的分度指28而被直接传递到毂盘1。因为筋板19对于从摩擦环27接收扭矩来说不是必须的，所以它可以稍薄一些，或者完全没有，如在后部摩擦环17中所示的那样。
图1所示的双动式同步器及关联于其的齿轮29、30的横截面在图2及图3中示出。在图2中，剖面从同步器的旋转轴线通过轴1的切口8之一延伸，且增压块9安装在那里，在图3中，剖面从旋转轴通过切口20和分度指28之一延伸。参考数字31指示机动车辆变速器的副轴，同步器和齿轮29、30被安装于其上。如图2中所示，用弹簧加载的球10保持套管11于空挡位置。
如果套管11被移动至右侧，它将摩擦环17朝向齿轮30促动，这样摩擦环17的内表面24能与摩擦衬片32接触于齿轮30的圆锥形表面33处。环17被旋转直至它的弯钩部23抵靠毂盘1的切口8的侧面。在这种构造中，接合齿21、14的饰面22、15彼此接触，且环17的接合齿21阻碍套管11的更进一步的位移。当齿轮30被同步且不再施加扭矩至阻挡环17，阻挡环17可在来自套管11的轴向压力下自由的旋转。与接合齿14、21类似，接合齿35也可具有面向毂盘1的斜面36。
在图2及图3的左手侧，剖面中示出两个摩擦环25、27位于阻挡环16及齿轮29之间。如果套管11被从空挡位置向左移动，沿增压快9拖拉，使得这些增压块抵靠阻挡环16的弯钩部23，且由此移动阻挡环16至左侧。然后，摩擦不是发生在一对而是发生在位于阻挡环16、摩擦环25、27及齿轮29之间的三对匹配圆锥面上。该摩擦致使阻挡环16相对于毂盘1旋转，直至弯钩部23的侧面紧靠在环状部分4中形成的间隙的侧面。以该取向，套管11与阻挡环16的接合齿14和21重叠，这样，当套管11进一步移动时，接合齿14和21之间的接触将促使阻挡环16，摩擦环25及齿轮29更加彼此紧靠，直至同步达到。
由于阻挡环16，摩擦环25、27及齿轮29之间的摩擦比阻挡环17与齿轮30之间的摩擦大的多，面15、22且最终齿轮16的接合齿34的面36被制作的在毂盘1的左手侧比其右手侧要陡峭的多，这增加了同步器的左手侧部分的轴向长度。
在同步器的左手部分，这个额外的宽度是值得的，由于具有较大直径的齿轮29被关联至变速器的低速档，它的同步包括克服相当高的惯性，而具有较小直径的齿轮30被关联至变速器的高速档，其惯性低，且因此，当同步器起作用时，摩擦力低。如果在同步器的左手部分没有摩擦环25、26，则环16与齿轮29之间的摩擦面将必须是非常宽的，且空间通过借助环25、27提供多对摩擦面而被节省。另一方面，如果摩擦环也已经在同步器的左手部分被设置，额外的空间将会需要以供给在那种情况下所必须的陡峭面，从而这里环17与齿轮30之间的直接的接触是最紧凑的解决方案。
本发明的第二实施例与上面参考图1至图3描述的实施例不同之处在于套管11被联接至促动器，且在于套管11、阻挡环16、17和齿轮29、30的相互作用的接合齿14、21、34、35的形状。在这个实施例中，比手动换档的例子中可确定在套管11有更高要求的换档力。
在这些条件下，如图4示意剖面中所示的接合齿的配置是优选的，因为它的简单和减小的轴向尺寸。在此，套管11、两个阻挡环16、17和齿轮29、30的接合齿14、21、35具有同样的面与轴向之间的顶角α。顶角α是58.5°，其对于具有嵌套摩擦环的同步器来说是非常大的。由于大的顶角α，阻挡环可被制造的比常规用于嵌套装置的更窄。类似地，在齿轮的接合齿的顶端的面的轴向尺寸可以制作的稍小。
由于两个阻挡环16、17和两个齿轮29、30的顶角相同，同步齿轮29比同步齿轮30需要更高的换档力。致动器的电子控制器考虑了这个事实，控制致动器根据位移的方向产生不同的换档力，从而对两个齿轮29、30来说同步耗费大致相同的时间。
如上所指出的，圆形筋板19可在阻挡环16中省略。图5和图6是变速器的剖面，类似于于图2和图3，其中阻挡环16没有这样的筋板。这种变速器的其他细节与图1和图3中描述的一样，在此将不再重复。以前被筋板19占有的空间现在被摩擦环25和27占有，从而摩擦表面比第一实施例中的大的多。毂盘1与齿轮30之间的距离可被减少而不是使得摩擦环更宽，使同步器更紧凑，或毂盘1的盘3的宽度被增加。当然，图5和图6的同步器也可具有图4中描述的接合齿。
在变速器的实际的实施例中，图1至图6中所示类型的一个或多个同步器可被设置，且他们可与双动式同步器结合，该双动式同步器可在毂盘的两侧具有摩擦环或根本不具有摩擦环，或与合适的单动式同步器结合。

Claims (11)

1.一种双动式同步器，包括：轴(31)，旋转地安装于所述轴(31)上的第一和第二齿轮(29、30)，套管(11)，该套管能沿所述轴(31)在其锁定第一齿轮(30)至轴(31)的位置与其锁定第二齿轮(29)至轴(31)的位置之间轴向移动，其中，单一的圆锥形摩擦面(24)形成在第一阻挡环(17)与第一齿轮(30)之间，且多个嵌套的圆锥形摩擦面形成在第二阻挡环(16)与第二齿轮(29)之间。
2.如权利要求1所述的同步器，其中，阻挡环(16、17)具有接合齿(21)，该接合齿具有面向套管(11)的倾斜面(22)，且第二阻挡环(16)的面(22)比第一阻挡环(17)的面更陡峭。
3.如权利要求1所述的同步器，其中，套管(11)具有接合齿(14)，该接合齿具有面向阻挡环(16、17)的倾斜面(15)，且面向第二阻挡环(16)的面(15)比面向第一阻挡环(17)的面更陡峭。
4.如权利要求1所述的同步器，其中，阻挡环(16、17)具有接合齿(21)，该接合齿具有面向套管(11)的倾斜面(22)，第一和第二阻挡环(16、17)的面具有相同的顶角(α)。
5.如前述任一权利要求所述的同步器，其中，至少第二阻挡环(16)的接合齿(21)具有至少50°的顶角(α)。
6.如权利要求5所述的同步器，其中，顶角(α)在55°至60°之间。
7.如前述任一权利要求所述的同步器，包括用于移动套管(11)的致动器。
8.如前述任一权利要求所述的同步器，其中，嵌套于第二阻挡环(16)中的摩擦环(27)与同步器的毂盘(1)是直接形状配合接合。
9.如前述任一权利要求所述的同步器，其中，第二阻挡环(16)和同轴线地锁定至所述第二阻挡环(16)的摩擦环(27)形成环形槽，环形槽的侧壁形成两个所述同轴线锥形摩擦面。
10.如前述任一权利要求所述的同步器，其中，第二阻挡环(16)和同轴线地锁定至所述第二阻挡环(16)的摩擦环(27)形成环形槽，所述摩擦环(27)的内表面形成所述多个同轴线锥形摩擦面之一。
11.一种变速器，其包括至少一个如前述任一权利要求所述的同步器，其中，第一和第二齿轮(29，30)每个都具有与其关联的档位，且关联至第二齿轮(29)的档位比关联至第一齿轮(30)的档位低。
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