CN103148116B - 单边同步器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单边同步器，包括：齿毂，所述齿毂的花键部开设有齿毂花键槽；滑块，所述滑块内嵌设有钢球，所述滑块及钢球通过弹簧组件设置于所述齿毂花键槽内；同步环，套设于接合齿，与所述接合齿为锥面配合；齿套，所述齿套的花键部凹设有滑块槽及限位槽，所述限位槽位于所述滑块槽远离所述接合齿的一侧，所述钢球在挂档和未挂档状态能够分别卡制于所述限位槽和所述滑块槽，本发明的单边同步器利用齿套上开设的限位槽进行换挡限位，准确可靠，不受档位齿轮外径的影响和限制。

Description

单边同步器

技术领域

本发明涉及车辆变速器的同步器技术领域，特别是涉及一种单边同步器。

背景技术

随着汽车制造技术的不断发展，人们对汽车操作的舒适性、稳定性和便捷性的追求也越来越高，汽车在驾驶过程中需要频繁的进行换挡操作，因此换挡的舒适性将直接影响到整车的舒适性，这也就对车辆的变速器提出了更高的要求，而同步器作为变速器的的主要部件，其性能对变速器有很大影响。

同步器利用摩擦原理，使同步器一侧的旋转零件与另一侧的旋转零件能够同步接合，保证齿轮啮合不受冲击，平稳迅速的实现换档，这样既可以消除噪声，也可以削弱或者避免冲击损耗，延长零部件的使用寿命，有利于提高汽车的舒适性、稳定性，降低成本。

目前应用最广泛的为滑块式同步器，也称为惯性锁止式同步器，其结构和工作原理已在现有的技术手册中公开，例如《汽车工程手册》等，简单来说，此种同步器主要包括齿毂、同步环、齿套以及滑块，齿套套设于齿毂并通过花键与齿毂相连接，滑块通过弹簧等组件设置于齿毂上开设的花键槽内，齿套花键上凹设有滑块槽，滑块内嵌设有钢球，钢球可卡制于滑块槽，通过钢球能够使滑块卡制于滑块槽，常见的同步器，在其圆周上一般开设有三个花键槽，设置有三处上述的滑块与滑块槽配合结构，三个滑块与滑块槽配合结构均匀的分布于同步器的圆周上。同步环套设于档位齿轮的接合齿，其位于齿套内侧并能够通过花键与齿套连接，当换挡时，齿套带动滑块，由滑块推动同步环移动，同步环通过其锥面与档位齿轮接合齿的摩擦配合而能够与档位齿轮达到同步转动，此时齿套已经通过花键与同步环连接，从而使齿套能够顺利的与档位齿轮实现同步转动，完成挂档动作。

上述现有的同步器其换档限位方式通常是采用同步器齿套端面和档位齿轮端面进行限位，这种限位方式虽然简单，但是却受到档位齿轮外径的限制，在档位齿轮外径小于接合齿外径时，上述换档限位方式将无法使用。并且，现有的限位结构及限位方式无法有效的避免脱档现象，并有可能出现钢球脱落而造成同步器故障。另外，类似传统的这种利用端面限位的方式势必会造成部件之间的磨损，降低了部件的使用寿命。

鉴于上述情况，本设计人借其多年相关领域的技术经验以及丰富的专业知识，不断研发改进，并经大量的实践验证，提出了本发明的动态冲击试验设备的技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单边同步器，利用齿套上开设的限位槽进行换挡限位，准确可靠，不受档位齿轮外径的影响和限制。

为了实现上述目的，本发明提供了一种单边同步器，包括：齿毂，所述齿毂的花键部开设有齿毂花键槽；滑块，所述滑块内嵌设有钢球，所述滑块及钢球通过弹簧组件设置于所述齿毂花键槽内；同步环，套设于接合齿，与所述接合齿为锥面配合；齿套，所述齿套的花键部凹设有滑块槽及限位槽，所述限位槽位于所述滑块槽远离所述接合齿的一侧，所述钢球在挂档和未挂档状态能够分别卡制于所述限位槽和所述滑块槽。

优选的，上述的单边同步器，其中，所述限位槽与所述滑块槽的距离等于挂档行程。

优选的，上述的单边同步器，其中，所述齿毂花键槽在远离所述接合齿的一侧设有挡板，所述滑块位于所述挡板和所述同步环之间，所述滑块能够顶抵于所述挡板以及所述同步环的端面。

优选的，上述的单边同步器，其中，所述挡板顶端设有花键齿，能够与所述齿套花键连接。

优选的，上述的单边同步器，其中，所述齿毂花键槽设有三个，三个所述齿毂花键槽均匀的分布于所述齿毂的圆周上，每一个所述齿毂花键槽中均设有所述挡板；所述齿套设有三个所述滑块槽及限位槽，每一个所述齿毂花键槽对位于一个所述滑块槽及限位槽。

优选的，上述的单边同步器，其中，所述齿套外周面上凸设有限位凸起，所述限位凸起在挂档状态能够卡抵于档位齿轮的齿轮端面。

优选的，上述的单边同步器，其中，所述滑块槽和所述限位槽设于所述齿套的花键齿上。

优选的，上述的单边同步器，其中，所述限位槽的形状和大小与所述滑块槽相同。

本发明的单边同步器至少具有以下优点及特点：

1、本发明的单边同步器在齿套花键上开设限位槽，挂档状态时，钢球卡制于限位槽中进行限位，使换挡限位准确可靠，利用限位槽替代了传统的端面限位的方式，消除了传统端面限位的方式的各种条件限制，例如不受档位齿轮外径的影响和限制，在档位齿轮外径小于接合齿外径时依然能够正常的挂档限位，使得同步器的适用范围更广，同时设计能够更加灵活，性能更加优越。

2、本发明的单边同步器利用齿套上开设的限位槽进行换挡限位，在挂档状态，钢球不会因为各零部件的轴向传动而脱离限位槽，产生脱档现象，保证同步器及变速器正常运行。同时取消了现有同步器齿套内花键及接合齿上的倒锥结构，提高了同步器齿套以及接合齿的强度和寿命。

3、本发明的单边同步器在齿毂花键槽的一侧设置挡板，在摘挡过程中，滑块可受到挡板的限位作用，从而可避免滑块移动过度而出现钢球脱落，引发同步器故障。

4、本发明的单边同步器利用限位槽限位方式代替了传统的利用零部件端面限位的方式，可避免由此而引发的部件之间的磨损，延长零部件的使用寿命。

5、本发明的单边同步器结构简单，是在现有的单边同步器的基础上进行的改进设计，成本低，适于推广应用。

附图说明

图1为本发明单边同步器未挂档状态结构示意图；

图2为本发明单边同步器挂档状态结构示意图；

图3为本发明单边同步器齿套结构示意图；

图4为本发明单边同步器齿毂结构示意图。

主要元件标号说明：

10档位齿轮

101齿轮端面

20接合齿

1齿毂

11齿毂花键槽

12挡板

2滑块

21钢球

22弹簧组件

3齿套

32滑块槽

33限位槽

34限位凸起

4同步环

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对具体实施例进行详细描述。

请结合参考图1、图2、图3及图4，其中图1为本发明单边同步器未挂档状态结构示意图，图2为本发明单边同步器挂档状态结构示意图，图3为本发明单边同步器齿套结构示意图，图4为本发明单边同步器齿毂结构示意图，如图所示，本发明的单边同步器主要包括：齿毂1，齿毂1的花键部开设有齿毂花键槽11；滑块2，其内嵌设有钢球21，滑块2及钢球21通过弹簧组件22设置于齿毂花键槽11内；同步环4，套设于档位齿轮10的接合齿20，与接合齿20锥面配合；齿套3，套设于齿毂1并与其花键连接，齿套3的花键部凹设有滑块槽32以及限位槽33，限位槽33位于滑块槽32远离接合齿20和档位齿轮10的一侧，未挂档状态下钢球21卡制于滑块槽32，挂档状态下钢球21能够卡制于限位槽33，齿套3能够与同步环4花键连接。

本发明单边同步器的结构是在现有的单边同步器基础上进行改进设计而成，其中齿毂1和齿套2的花键配合连接结构，齿毂1开设花键槽设置滑块2、钢球21和弹簧组件22的结构，以及同步环4与接合齿20、滑块2和齿套3的配合及连接结构等均与现有的单边同步器结构相同，故不再重复具体说明。

请结合参考图1、图2及图3，本发明的单边同步器中，齿套3的花键部内凹设有滑块槽32和限位槽33，未挂档状态下钢球21卡制于滑块槽32，而限位槽33用于在同步器挂档状态时卡制钢球21，从而定位滑块2。限位槽33位于滑块槽32远离档位齿轮10的一侧，也就是图1中的左侧，挂档时齿套3右移，最终挂档状态下钢球21卡制于限位槽33。限位槽33与滑块槽32的距离优选的应等于挂档过程中齿套3移动的距离，也就是挂档行程，以便在挂档结束时，钢球21恰好能够卡制于限位槽33。或者，限位槽33与滑块槽32的距离也可以稍大于挂档行程，由于零部件在加工生产以及装配的过程中，可能会存在一些误差，并且随着设备的使用，各部件之间会出现一些老化间隙，这种情况下，限位槽33与滑块槽32的间距稍大可确保钢球21仍能够卡制于限位槽33，使同步器正常工作。

限位槽33的形状和大小等可与滑块槽32相同，只要能够实现钢球21的卡制和良好限位即可。滑块槽32和限位槽33优选的可设于花键齿上，如图3中所示。

请结合参考图1、图2及图4，本发明的单边同步器中，齿毂1的齿毂花键槽11在远离接合齿20的一侧可设有挡板12，挡板12竖直设置，滑块2位于挡板12和同步环4之间，向左移动滑块2可顶抵于挡板12，向右移动滑块2可顶抵于同步环4的端面。设置挡板12，在摘挡过程中，齿套3开始左移，此时钢球21卡制于限位槽33内，齿套3带动钢球21左移，滑块2将顶抵于挡板12，从而挡板12对滑块2起到了限位的作用，避免滑块移动过度而出现钢球脱落，引发同步器故障。

进一步优选的，挡板12的顶端设有花键齿，从而挡板顶端的花键齿也能够与齿套3进行花键配合连接，使的齿毂1和齿套3之间的扭矩传递更加稳定，保证同步器正常工作。

如上所述，现有的同步器齿毂在圆周上一般设有三个花键槽，三个花键槽在圆周上均匀分布，齿套设有三个滑块槽，三个滑块槽分别与三个花键槽位置相对，图中所示的本发明的单边同步器，齿毂花键槽11也设有三个，均匀的分布于圆周上，齿套3设有三个滑块槽32及限位槽33，三个限位槽33分别对应的位于三个滑块槽32的一侧，每一个滑块槽32及限位槽33的组合对位于一个齿毂花键槽11，相对应的，每一个齿毂花键槽11也均设置有挡板12，以使同步器具有稳定、可靠的工作性能。当然，同步器中开设花键槽的数量并没有具体限制，当齿毂开设有三个以上的花键槽时，每一个花键槽均可应用本发明的配合结构，也可选取其中的部分花键槽应用本发明的配合结构，本领域的技术人员可根据上述公开的实施例轻易推知，不再赘述。

另外，为了获得更加理想的同步器工作可靠性，本发明单边同步器的齿套3的外周面上还可凸设有限位凸起34，当挂档状态时，限位凸起34卡抵于档位齿轮10的齿轮端面101，在实际工作中，齿套3受外界挂档力的作用而向右移动，特殊情况下外界挂档力可能会比较大，仅依靠限位槽33和钢球21的卡制力有可能会产生限位不稳定的情况，设置了限位凸起34，在齿轮端面101的限位作用下，可防止齿套3过度的向右移动，避免钢球脱落现象的发生，在限位槽33和钢球21的卡制力配合作用下，又可防止齿套3向左移动而发生脱档现象，从而使齿套稳定的保持在挂档位置，使同步器可靠运行。

以上即为本发明单边同步器的结构组成，下面结合附图说明本发明单边同步器的的工作原理，首先，在同步器处于未挂档状态时，如图1所示，钢球21位于滑块槽32中，定位滑块2使其不与同步环4或者挡板12接触；在开始挂档时，齿套3在外界挂档力的作用下向右移动，钢球21在弹簧组件22的作用下将继续卡制于滑块槽32中，因此，齿套3将带动钢球21以及滑块2向右移动，滑块2将接触同步环4的左端面并顶抵于同步环4，对同步环4施加右向的作用力，同步环4与接合齿20的锥面配合结构产生摩擦力矩，使得同步环4和接合齿20最终达到同步转动，此时齿套3已经与同步环4通过花键连接，齿套3、同步环4以及接合齿20三者同步转动，此时齿套3继续向右移动，将顺利的与接合齿20啮合，实现挂档。与此同时，滑块2受同步环4的限位作用无法继续向右移动，钢球21从滑块槽32中移出，弹簧组件22被压缩，随着齿套3的继续右移，钢球21在弹簧组件22的作用下将卡制于限位槽33中，此时，齿套3已经与接合齿20啮合，完成挂档，钢球21卡制于限位槽33中可避免零部件的轴向窜动而引发脱档。同时，限位凸起34和齿轮端面101相互卡制，将齿套3可靠的限位于档位状态，如图2所示。

在摘挡过程中，与上述挂档过程相反的，齿套3在在外界摘档力的作用下向左移动，钢球21卡制于限位槽33中，滑块2被带动向左移动而卡抵于挡板12，滑块2被限位无法继续向左移动，钢球21从限位槽33中移出，齿套3在外界摘档力的作用下继续向左移动，最终钢球21将再次卡制于滑块槽32中，同步器回到未挂档状态。

由上述可知，本发明的单边同步器不受档位齿轮外径的影响和限制，在档位齿轮外径小于接合齿外径时依然能够正常的挂档限位，使得同步器的适用范围更广，同时稳定性和可靠性更强，使用寿命长。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种单边同步器，其特征在于，包括：

齿毂(1)，所述齿毂的花键部开设有齿毂花键槽(11)；

滑块(2)，所述滑块内嵌设有钢球(21)，所述滑块及钢球通过弹簧组件(22)设置于所述齿毂花键槽内；

同步环(4)，套设于接合齿(20)，与所述接合齿为锥面配合；

齿套(3)，所述齿套的花键部凹设有滑块槽(32)及限位槽(33)，所述限位槽位于所述滑块槽远离所述接合齿的一侧，所述钢球在挂档和未挂档状态能够分别卡制于所述限位槽和所述滑块槽；

所述齿毂花键槽在远离所述接合齿的一侧设有挡板(12)，所述滑块位于所述挡板和所述同步环之间，所述滑块能够顶抵于所述挡板以及所述同步环的端面。

2.根据权利要求1所述的单边同步器，其特征在于，所述限位槽与所述滑块槽的距离等于挂档行程。

3.根据权利要求1所述的单边同步器，其特征在于，所述挡板顶端设有花键齿，能够与所述齿套花键连接。

4.根据权利要求1所述的单边同步器，其特征在于，所述齿毂花键槽设有三个，三个所述齿毂花键槽均匀的分布于所述齿毂的圆周上，每一个所述齿毂花键槽中均设有所述挡板；所述齿套设有三个所述滑块槽及限位槽，每一个所述齿毂花键槽对位于一个所述滑块槽及限位槽。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的单边同步器，其特征在于，所述齿套外周面上凸设有限位凸起(34)，所述限位凸起在挂档状态能够卡抵于档位齿轮(10)的齿轮端面(101)。

6.根据权利要求1所述的单边同步器，其特征在于，所述滑块槽和所述限位槽设于所述齿套的花键齿上。

7.根据权利要求1所述的单边同步器，其特征在于，所述限位槽的形状和大小与所述滑块槽相同。