CN102644723B - 一种锁环式同步装置及其同步方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锁环式同步装置及其同步方法，所述同步装置包括滑套、第一摩擦环、第二摩擦环、结合齿圈和齿毂；齿毂上镶嵌有若干能够轴向移动的止动块；滑套设置于齿毂外周，滑套周向上分布有若干与止动块相配合的锁止槽；第一摩擦环随齿毂一起转动；第二摩擦环和结合齿圈一起旋转；第一摩擦环设置于第二摩擦环外周，第一摩擦环与第二摩擦环相对的面为一对相互配合的斜面；第一摩擦环上开设有具有第一斜面的槽，止动块的侧翼设有与第一斜面相配合的第二斜面；滑套的锁止槽具有第三斜面，止动块的顶部两侧设有与第三斜面相配合的第四斜面。第一摩擦环没有锁止齿，降低了加工精度要求和成本，换档噪声小，可靠性高。

Description

一种锁环式同步装置及其同步方法

【技术领域】

本发明涉及机动车传动及控制领域，特别涉及一种锁环式同步装置及其同步方法。

【背景技术】

请参阅图3所示，锁环式同步装置被广泛的应用于汽车变速器及其他领域，其基本构成中摩擦环3’大都有周向分布的锁止齿，这种结构的摩擦环加工制造成本高、成品率低。

带有锁止齿的同步器在锁止时，在锁止面上产生撞击和摩擦，从而产生换档噪声。

随着原材料成本和加工成本的上升以及人们对噪声要求的提高，如何降低同步器摩擦环的生产成本，提高其性能已经变得越来越紧迫。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种锁环式同步装置及其同步方法，以解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锁环式同步装置，其特征在于，包括滑套、第一摩擦环、第二摩擦环、结合齿圈和齿毂；齿毂上镶嵌有若干能够轴向移动的止动块；滑套设置于齿毂外周，滑套周向上分布有若干与止动块相配合的锁止槽；第一摩擦环镶嵌在齿毂的槽内，随齿毂一起转动；第二摩擦环上设有的凸起与结合齿圈上的凹槽或孔相配合或第二摩擦环与结合齿圈固定为一体，使第二摩擦环和结合齿圈一起旋转；第一摩擦环设置于第二摩擦环外周，第一摩擦环与第二摩擦环相对的面为一对相互配合的斜面；第一摩擦环上设有第一斜面，止动块的侧翼设有与第一斜面相配合的第二斜面；滑套的锁止槽具有第三斜面，止动块的顶部两侧设有与第三斜面相配合的第四斜面。

本发明进一步的改进在于：第一摩擦环与第二摩擦环相对的面为一对相互配合的斜面，该对斜面组成一对摩擦副。

本发明进一步的改进在于：止动块通过弹簧固定于齿毂对应的槽中；齿毂的槽限制止动块只能轴向移动。

本发明进一步的改进在于：止动块的横截面呈T形，止动块通过T形凸起镶嵌在齿毂的凹槽内，止动块和齿毂之间连接有一弹簧；齿毂通过凹槽限制止动块在弹簧的弹簧力的作用下沿径向向外移动；齿毂的凹槽对止动块的轴向移动进行导向。

本发明进一步的改进在于：止动块具有第二斜面的侧翼伸入第一摩擦环中，第一斜面与第二斜面位置相对但未接触；止动块的端面未接触第一摩擦环；第一斜面为第一摩擦环上的槽中的一个面，第二斜面为止动块侧翼与第一摩擦环上的槽相配合的凸起的一个面；或者第一斜面为第一摩擦环上的凸起的一个面，第二斜面为止动块侧翼与第一摩擦环上的凸起相配合的槽的一个面。

本发明进一步的改进在于：第一斜面接触第二斜面时，第一斜面与第二斜面间产生一个使止动块沿齿毂径向向外运动的第一正压力；第三斜面接触第四斜面时，在第三斜面和第四斜面间产生一个使止动块沿齿毂径向向内运动的第二正压力；第一斜面刚开始接触第二斜面时产生的第一正压力阻止止动块被第三斜面和第四斜面间产生的第二正压力压下。

本发明进一步的改进在于：齿毂与结合齿圈之间的转速差消失时，摩擦副间的摩擦扭矩为0后，第一斜面与第二斜面间的第一正压力为0，止动块被第三斜面和第四斜面间产生的第二正压力压下。

本发明进一步的改进在于：所述锁环式同步装置还包括第三摩擦环，第三摩擦环随齿毂一起旋转；第三摩擦环设置于第二摩擦环内侧，第三摩擦环与第二摩擦环构成一对摩擦副。

本发明进一步的改进在于：第一摩擦环上开设有3至9个具有第一斜面的槽；第一摩擦环为钢坯锻造成型或粉末冶金直接成型制成。

为了实现上述目的，本发明同步方法采用如下技术方案：

基于锁环式同步装置的同步方法，包括：

1)换档时，换档机构推动滑套向左脱离与第一档齿轮相啮合的第一结合齿圈，直至其到空档位置；

2)换档机构继续推动滑套向左移动，此时，滑套的第三斜面与止动块上的第四斜面相贴合，推动止动块移动，止动块的左侧端面推动第一摩擦环使第一摩擦环和第二摩擦环间的摩擦副压紧；由于左侧与第二档齿轮相啮合的结合齿圈和第二摩擦环与第一摩擦环和齿毂的转速不同，此时第一摩擦环转过一个角度，使得第一摩擦环上的第一斜面与止动块上的第二斜面贴紧，从而在斜面上产生一定的正压力；

3)第一斜面与第二斜面上的正压力阻止止动块被滑套压下，直至齿毂与左侧结合齿圈之间的转速差消失，摩擦副间的摩擦扭矩为0后，第一斜面与第二斜面之间的正压力为0；

4)当第一斜面与第二斜面之间的正压力为0后，滑套压下止动块继续向左移动；由于此时转速差已经为0，滑套结合左侧结合齿圈时，不会发生打齿，实现平稳换档。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明对现有锁环式同步器的结构进行了优化设计，取消了锁止齿，创造出一种性价比更高的同步装置；本同步装置的摩擦环没有锁止齿，只是在圆周方向上设置了若干斜面，起到与锁止齿相同的效果；该摩擦环较现有产品具有体积尺寸更小，加工制造容易，成本低等诸多优点；由于摩擦环取消了锁止齿，因而也降低了对滑套加工的精度要求，从而可以更加低的成本生产；本同步装置通过设计了一种具有两组斜面的止动块，减少了同步装置的零件数量，并取消了同步装置中齿毂和滑套的若干加工步骤，降低了其制造成本；由于同步装置中，零部件数量的减少，使得同步装置的可靠性和性能都有较大提高；本发明同步装置既可以应用于变速器的主箱，也可以应用在副箱(包括前副箱和后副箱)，稍加改动可以应用在其他需要同步的的场合；本发明由于取消了锁止齿，故而能够降低同步装置的重量和换档噪声，提高了换档性能。

【附图说明】

图1为本发明同步装置的结构示意图；

图2为沿图1中H-H线的剖视图；

图3为现有同步装置的结构示意图；

图4为沿图1中Z-Z线的剖视图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

图1给出了本发明的一个典型实施方案。该同步装置包括滑套1、止动块2、摩擦环3、中间环4、内摩擦环5、弹簧6、结合齿圈7和齿毂8。

本发明的滑套1上有周向分布的若干锁止槽，此锁止槽与止动块2相配合，同时止动块2镶嵌在齿毂8上的若干槽中，由槽的形状和尺寸保证止动块2能够轴向移动。滑套1的锁止槽具有斜面A’，止动块2的顶部两侧设有与斜面A’相配合的斜面A。止动块2上同时还有另一组斜面B，该斜面B与摩擦环3上的斜面B’相配合。摩擦环3也镶嵌在齿毂8的槽内，随齿毂8一起转动。同时摩擦环3与中间环4、内摩擦环5组成两对摩擦副，起到摩擦同步的作用。其中中间环4上设有的凸起与结合齿圈7上的凹槽或孔相配合，一起旋转，内摩擦环5上的凸起与齿毂8上的凹槽或孔相配合，一起旋转。

假设图1所示同步装置的右侧为低档，左侧为高档。下面以低档升高档为例来阐述其工作过程：

1)换档时，换档机构推动滑套1脱离与低速档齿轮相啮合的结合齿圈7，直至其到达图1所示的空档位置；

2)换档机构继续推动滑套1向左移动，此时，滑套1的斜面A’与止动块2上的斜面A相贴合，推动止动块2向左移动，止动块2的左侧端面推动摩擦环3使摩擦副压紧。由于左侧与高速档齿轮相啮合的结合齿圈7和中间环4的转速高于摩擦环3和齿毂8，此时摩擦环3转过一个角度，使得摩擦环3上的斜面B’与止动块2上的斜面B贴紧，从而在斜面上产生一定的正压力；

3)滑套1要继续向左移动，必须压下锁止槽中的止动块2。通过对两组斜面的角度进行优化设计，可以使斜面B/B’上的正压力阻止止动块2被压下，直至齿毂8与左侧结合齿圈7之间的转速差消失，摩擦副间的摩擦扭矩为0后，斜面B/B’之间的正压力为0；

4)当斜面B/B’之间的正压力为0后，滑套1压下止动块2继续向左移动。由于此时转速差已经为0，滑套1结合左侧结合齿圈7时，不会发生打齿，实现平稳换档。

高档降低档时的过程与上述分析相似。

该同步装置的摩擦副数量可以是1个、2个或者3个；该摩擦环上的锁止斜面数量可以是3到9个，且该摩擦环可以是钢坯锻造成型，也可以由粉末冶金直接成型。

请参阅图4所示，止动块2的横截面呈T形，安装时，止动块2通过T形凸起镶嵌在齿毂8的凹槽内，齿毂8通过凹槽两侧的凸起F限制止动块2在弹簧6的弹簧力的作用下向外移动，从而有利于同步器摩擦环和滑套等零件的装配，提高了装配效率；止动块2和齿毂8分别通过侧面C和C’的配合进行轴向导向，从而保证锁止块在工作时处于最优工作状态。

Claims (6)

1.一种锁环式同步装置，其特征在于，包括滑套(1)、第一摩擦环(3)、第二摩擦环(4)、结合齿圈(7)和齿毂(8)；

齿毂(8)上镶嵌有若干能够轴向移动的止动块(2)；

滑套(1)设置于齿毂(8)外周，滑套(1)周向上分布有若干与止动块(2)相配合的锁止槽；

第一摩擦环(3)镶嵌在齿毂(8)的槽内，随齿毂(8)一起转动；

第二摩擦环(4)上设有的凸起与结合齿圈(7)上的凹槽或孔相配合或第二摩擦环(4)与结合齿圈(7)固定为一体，使第二摩擦环(4)和结合齿圈(7)一起旋转；

第一摩擦环(3)设置于第二摩擦环(4)外周，第一摩擦环(3)与第二摩擦环(4)相对的面为一对相互配合的斜面，该对斜面组成一对摩擦副；

第一摩擦环(3)上设有第一斜面(B’)，止动块(2)的侧翼设有与第一斜面(B’)相配合的第二斜面(B)；第一斜面(B’)和第二斜面(B)与齿毂(8)的轴线平行；

滑套(1)的锁止槽具有第三斜面(A’)，止动块(2)的顶部两侧设有与第三斜面(A’)相配合的第四斜面(A)；

止动块(2)通过弹簧(6)固定于齿毂(8)对应的槽中；齿毂(8)的槽限制止动块(2)只能轴向移动；

止动块(2)的横截面呈T形，止动块(2)通过T形凸起镶嵌在齿毂(8)的凹槽内，止动块(2)和齿毂(8)之间连接有一弹簧(6)；齿毂(8)通过凹槽限制止动块(2)在弹簧(6)的弹簧力的作用下沿径向向外移动；齿毂(8)的凹槽对止动块(2)的轴向移动进行导向；

所述锁环式同步装置进行同步时，包括以下步骤：

1)换档时，换档机构推动滑套(1)向左脱离与第一档齿轮相啮合的第一结合齿圈，直至其到空档位置；

2)换档机构继续推动滑套(1)向左移动，此时，滑套(1)的第三斜面(A’)与止动块(2)上的第四斜面(A)相贴合，推动止动块(2)移动，止动块(2)的左侧端面推动第一摩擦环(3)使第一摩擦环(3)和第二摩擦环(4)间的摩擦副压紧；由于左侧与第二档齿轮相啮合的结合齿圈和第二摩擦环(4)与第一摩擦环(3)和齿毂(8)的转速不同，此时第一摩擦环(3)转过一个角度，使得第一摩擦环(3)上的第一斜面(B’)与止动块(2)上的第二斜面(B)贴紧，从而在斜面上产生一定的正压力；

3)第一斜面(B’)与第二斜面(B)上的正压力阻止止动块(2)被滑套(1)压下，直至齿毂(8)与左侧结合齿圈之间的转速差消失，摩擦副间的摩擦扭矩为0后，第一斜面(B’)与第二斜面(B)之间的正压力为0；

4)当第一斜面(B’)与第二斜面(B)之间的正压力为0后，滑套(1)压下止动块(2)继续向左移动；由于此时转速差已经为0，滑套(1)结合左侧结合齿圈时，不会发生打齿，实现平稳换档。

2.根据权利要求1所述的一种锁环式同步装置，其特征在于，止动块(2)具有的第二斜面(B)的侧翼伸入第一摩擦环(3)中，第一斜面(B’)与第二斜面(B)位置相对但未接触；止动块(2)的端面未接触第一摩擦环(3)；

第一斜面(B’)为第一摩擦环(3)上的槽中的一个面，第二斜面(B)为止动块(2)侧翼与第一摩擦环(3)上的槽相配合的凸起的一个面；或者第一斜面(B’)为第一摩擦环(3)上的凸起的一个面，第二斜面(B)为止动块(2)侧翼与第一摩擦环(3)上的凸起相配合的槽的一个面。

3.根据权利要求1所述的一种锁环式同步装置，其特征在于，第一斜面(B’)接触第二斜面(B)时，第一斜面(B’)与第二斜面(B)间产生一个使止动块(2)沿齿毂(8)径向向外运动的第一正压力；第三斜面(A’)接触第四斜面(A)时，在第三斜面(A’)和第四斜面(A)间产生一个使止动块(2)沿齿毂(8)径向向内运动的第二正压力；第一斜面(B’)刚开始接触第二斜面(B)时产生的第一正压力阻止止动块(2)被第三斜面(A’)和第四斜面(A)间产生的第二正压力压下。

4.根据权利要求3所述的一种锁环式同步装置，其特征在于，齿毂(8)与结合齿圈(7)之间的转速差消失时，摩擦副间的摩擦扭矩为0后，第一斜面(B’)与第二斜面(B)间的第一正压力为0，止动块(2)被第三斜面(A’)和第四斜面(A)间产生的第二正压力压下。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种锁环式同步装置，其特征在于，所述锁环式同步装置还包括第三摩擦环(5)，第三摩擦环(5)随齿毂(8)一起旋转；第三摩擦环(5)设置于第二摩擦环(4)内侧，第三摩擦环(5)与第二摩擦环(4)构成一对摩擦副。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的一种锁环式同步装置，其特征在于，第一摩擦环(3)上开设有3至9个具有第一斜面(B’)的槽；第一摩擦环(3)为钢坯锻造成型或粉末冶金直接成型制成。