CN104279307A - 具有速度敏感倒档锁定的手动变速器同步器离合器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于机动车辆手动变速器的、速度敏感的倒档齿轮锁定机构，其包括具有多个周向延伸的重量块的同步器离合器，所述重量块枢转地装配在同步器离合器毂中，离心力和由同样多个弹簧产生的反向力作用在所述重量块上。当布置同步器离合器的变速器轴的转速上升时，重量块产生的离心力克服弹簧产生的反向力，重量块径向向外移动并被接收在同步器离合器的换档套筒中的互补的周向槽或沟槽中，由此防止其轴向移动以及与倒档齿轮接合或试图接合。

Description

具有速度敏感倒档锁定的手动变速器同步器离合器

技术领域

本公开涉及用于手动变速器的倒档锁定机构，更尤其地涉及速度敏感的同步器离合器，所述同步器离合器抑制机动车辆手动变速器中的倒档齿轮的接合。

背景技术

本部分的内容只是提供关于本公开的背景信息，可以构成或可以不构成现有技术。

虽然机动车尤其是跑车发烧友仍总体上偏爱由手动变速器所提供的增强车辆控制，这种手动变速器的虽小却重要的问题涉及在车辆正向前运动时（特别是在升档或降档的快速序列期间）倒档齿轮错误地或无意地接合的可能性。这类动作能够引起倒档齿轮同步器的过早失灵。

已经开发了多种装置和机构以应对和消除这种问题。许多包括了相对简单的装置，例如，该装置需要驾驶员执行附加的动作以进行倒档接合，如推下换档杆或者在换档杆上包含必须被抬起或以其他方式移出休息位置以进行倒档接合的环或其他部件。

另外，更为精密、复杂和昂贵的装置也被用来避免意外的倒档接合。由于通过车辆的电子系统和电路，车辆的速度可容易获得，所以，能够并且已经结合电子阈值或比较器电路以及螺线管被用来在高于一定预定前向速度时而机械地防止和锁定倒档齿轮的接合。由于紧接换档机构的螺线管的增加，这类装置往往昂贵并且能够引起变速器包装的问题。

从前述的回顾显然可见，用于抑制无意的倒档接合的复杂性较低的当前装置和机构，对于驾驶员而言可能意味着麻烦，而更为精密的装置和机构包括了附加的部件、重量以及花费，并且可能产生包装问题。因此，本领域需要一种倒档齿轮抑制机构，所述倒档齿轮抑制机构无需驾驶员干预而工作，不会影响变速器及其部件的包装并且相对不贵。

发明内容

本发明提供一种用于机动车辆手动变速器的速度敏感的倒档齿轮锁定机构。该机构存在于同步器离合器中并包括多个周向延伸的重量块，其可枢转地装配在同步器离合器毂中，离心力和由同样多个弹簧所产生的反向力作用在所述重量块上。当布置同步器离合器的变速器轴的转速上升时，重量块产生的离心力克服弹簧产生的反向力，重量块径向向外移动并被接收在同步器离合器的换档套筒中的互补的周向槽或沟槽中，由此防止其轴向移动以及与倒档齿轮接合或试图接合。

重量块向外移动并抑制换档到倒档的阈值速度可以通过例如调节弹簧的强度（弹簧刚度）来调节以适用于具体的车辆和应用。基于目前所采取的动作以及日常驾驶实践的评估，已经发现，5英里每小时（8.3 KpH）的倒档齿轮换档抑制阈值是既合适又满意的。也公开了如下的实施例，在其中，本发明的倒档锁定机构被布置在具有第一位置、空档的中间位置以及第二位置的双重或双同步器离合器中，在第一位置中，同步器离合器与前向齿轮（或前进档齿轮）同步并接合，在第二位置中，同步器离合器仅当车辆在以低于阈值速度的速度行进时才允许与倒档齿轮同步和接合。

这样，将理解的是，根据本发明的用于机动车辆手动变速器的倒档齿轮锁定或换档抑制机构自动地工作，也即不用驾驶员任何的干预或注意；简单；使用单个或双同步器离合器运行；并且使用无需改变典型手动变速器的设计和包装的同步器离合器的附加部件而被实现。

这样，本发明的一个方面是提供用于机动车辆手动变速器的倒档齿轮锁定机构。

本发明进一步的方面是提供手动变速器的倒档齿轮锁定机构，其用于单同步器离合器和双同步器离合器两者。

本发明更进一步的方面是提供用于机动车辆手动变速器的倒档齿轮锁定机构，其包括具有多个可枢转地布置的重量块的同步器离合器。

本发明更进一步的方面是提供用于机动车辆手动变速器的倒档齿轮锁定机构，所述倒档齿轮锁定机构包括具有多个可枢转地布置的重量块的同步器离合器，所述重量块在离合器转速上升时径向向外移动。

本发明更进一步的方面是提供用于机动车辆手动变速器的倒档齿轮锁定机构，其包括具有多个可枢转地布置的重量块的同步器离合器，所述重量块在离合器转速上升时径向向外移动，并阻塞或防止换档套筒的轴向平移。

方案1. 一种用于手动变速器的同步器离合器，所述同步器离合器具有倒档齿轮抑制部件，组合地包括：

变速器轴，

与所述变速器轴花键接合的齿式离合器本体，

邻近所述齿式离合器本体可自由转动地布置在所述变速器轴上的倒档齿轮，

邻近所述齿式离合器本体紧固于所述倒档齿轮的离合器毂，所述离合器毂包括多个重量块和弹簧，所述重量块适用于在所述毂以高于阈值速度的速度转动时从所述毂径向向外伸出，所述弹簧作用在所述重量块上以径向向内地偏压所述重量块，

布置在所述离合器毂周围并限定出沟道的换档项圈，所述沟道适用于在所述重量块径向伸出时接收所述重量块，

由此，当所述毂以高于所述阈值速度的所述速度转动时，抑制所述换档项圈轴向平移以接合倒档。

方案2. 如方案1所述的同步器离合器，其中，所述变速器轴是输出轴。

方案3. 如方案1所述的同步器离合器，还包括与所述换档项圈接合的换档叉。

方案4. 如方案1所述的同步器离合器，其中，所述换档项圈包括与所述离合器毂和所述齿式离合器本体上的花键和齿轮齿之一互补且可与其接合的花键和齿轮齿之一。

方案5. 如方案1所述的同步器离合器，还包括布置在所述齿式离合器本体和所述离合器毂之间的阻隔环。

方案6. 如方案5所述的同步器离合器，其中，所述阻隔环包括具有摩擦离合器材料的表面。

方案7. 如方案1所述的同步器离合器，还包括邻近所述离合器毂布置的前向齿轮，其中，在所述换档项圈中的所述沟道向允许接合所述前向齿轮的一侧敞开，并且限定出肩部，所述肩部在所述重量块径向向外地伸出时抑制所述换档项圈轴向平移以接合倒档。

方案8. 一种用于手动变速器的同步器离合器，所述同步器离合器具有倒档齿轮抑制部件，组合地包括：

变速器输出轴，

与所述变速器输出轴花键接合的齿式离合器本体，

邻近所述齿式离合器本体可自由转动地布置在所述变速器输出轴上的倒档齿轮，

邻近所述齿式离合器本体并随所述倒档齿轮转动的离合器毂，所述离合器毂包括多个枢转的重量块和弹簧，所述重量块适用于在所述毂以高于阈值速度的速度转动时从所述毂径向向外伸出，所述弹簧作用在所述重量块上以径向向内地偏压所述重量块，

布置在所述离合器毂周围并限定出沟道的换档项圈，所述沟道适用于在所述重量块径向伸出时接收所述重量块，

由此，当所述毂以高于所述阈值速度的所述速度转动时，抑制所述换档项圈轴向平移以接合倒档。

方案9. 如方案8所述的同步器离合器，其中，所述换档项圈包括外围沟道，所述同步器离合器还包括布置在所述外围沟道中适用于轴向平移所述换档项圈的换档叉。

方案10. 如方案8所述的同步器离合器，其中，所述换档项圈包括与所述离合器毂和所述齿式离合器本体上的花键和齿轮齿之一互补且可与其接合的花键和齿轮齿之一。

方案11. 如方案8所述的同步器离合器，还包括布置在所述齿式离合器本体和所述离合器毂之间的阻隔环。

方案12. 如方案11所述的同步器离合器，其中，所述阻隔环包括具有摩擦离合器材料的表面。

方案13. 如方案8所述的同步器离合器，其中，所述弹簧是压缩弹簧。

方案14. 如方案1所述的同步器离合器，还包括邻近所述离合器毂布置的前向齿轮，其中，在所述换档项圈中的所述沟道向允许接合所述前向齿轮的一侧敞开，并且限定出肩部，所述肩部在所述重量块径向向外地伸出时抑制所述换档项圈轴向平移以接合倒档。

方案15. 一种具有倒档齿轮抑制部件的同步器离合器组件，组合地包括：

变速器输出轴，

与所述变速器输出轴花键接合的齿式离合器，

邻近所述齿式离合器可自由转动地布置在所述变速器输出轴上的倒档齿轮，

邻近所述齿式离合器并随所述倒档齿轮转动的离合器毂，所述离合器毂包括多个枢转的重量块和弹簧，所述重量块适用于在所述毂以高于阈值速度的速度转动时从所述毂径向向外伸出，所述弹簧作用在所述重量块上以径向向内地偏压所述重量块；

布置在所述离合器毂周围并限定出第一沟道和第二外围沟道的换档项圈，所述第一沟道面向所述离合器毂并适用于接收所述重量块，所述第二外围沟道适用于接收换档叉，

由此，当所述毂以高于所述阈值速度的所述速度转动时，抑制所述换档项圈轴向平移以接合所述倒档齿轮。

方案16. 如方案15所述的同步器离合器组件，其中，所述弹簧是压缩弹簧。

方案17. 如方案15所述的同步器离合器组件，还包括也邻近所述离合器毂布置的前向齿轮，其中，在所述换档项圈中的所述第一沟道向允许接合所述前向齿轮的一侧敞开，并且限定出肩部，所述肩部在所述重量块径向向外地伸出时抑制所述换档项圈轴向平移以接合倒档。

方案18. 如方案15所述的同步器离合器组件，还包括布置在所述齿式离合器和所述离合器毂之间的阻隔环。

由此处所提供的说明可清楚进一步的方面、优势以及应用领域。应当理解，说明和具体示例仅旨在解释之目的，并非旨在限定本公开的范围。

附图说明

此处说明的附图仅仅是为了解释的目的，并非旨在以任何方式限定本公开范围。

图1是结合本发明的手动变速器的部分透视图；

图2是结合本发明的倒档齿轮手动变速器同步器离合器的放大截面透视图；

图3是沿图2中线3-3截取的结合本发明的倒档齿轮手动变速器同步器离合器的全截面图；

图4是结合本发明的倒档齿轮手动变速器同步器离合器的全截面图；

图5是结合本发明提供前向和倒档齿轮的手动变速器双重同步器离合器的放大部分图。

具体实施方式

如下的说明本质上只是示例性的，而非旨在限定本公开、应用或者使用。

参照图1，机动车辆手动变速器的后部被图示并且总体上用附图标记10来表示。手动变速器10包括铸造壳体12，所述铸造壳体12具有多种表面、开口以及支承、定位并保护变速器10的各种部件的特征部件（或称为部件）。在这些部件之间是副轴（lay shaft）或中间轴14，其被支承在例如球轴承组件16（其中的一个在图1中被图示）的抗摩擦装置上。中间轴14支承多个齿轮，所述多个齿轮中的一个18在图1中被图示，其与倒档齿轮关联。其他的齿轮（未图示）与变速器10的前向齿轮关联。平行于副轴或中间轴14并且在该变速器10中在副轴或中间轴12之上布置的是输出轴20，所述输出轴20也被支承在例如球轴承组件22的抗摩擦装置上。端接输出轴20的是轭状物或法兰24，所述轭状物或法兰24通过互相接合的花键副26联接到输出轴20并且通过螺纹紧固件28或者类似部件被保持在输出轴20上。轭状物或法兰24继而联接到传动轴，所述传动轴为最终传动组件（未图示）的一部分。

现在参照图1和2，根据本发明的倒档齿轮同步器离合器组件40总体上邻近后部球轴承组件22被布置在输出轴20上。倒档齿轮同步器组件40包括齿式离合器本体或轮42，所述齿式离合器本体或轮42具有外围的螺旋阳花键、齿轮或离合器齿44。齿式离合器本体42通过互相接合的花键副46而回转地联接到输出轴20并由此随其一起转动。垫圈48维持齿式离合器本体42在输出轴20上的合适轴向位置。为了将组件40的部件维持紧接、已知和运行关系，齿式离合器本体42包括肩部52和径向面54，从动倒档齿轮60的环形法兰58抵靠其接合。倒档齿轮60在经向轴承61上而被可自由转动地布置在输出轴20上，并且包括螺旋齿62，所述螺旋齿62与倒档惰轮（未图示）上的互补齿接合，所述倒档惰轮继而被倒档驱动齿轮所驱动。

离合器毂64（优选地其通过焊接被紧固于倒档齿轮60并由此确实随其转动）包括围绕其外围的多个螺旋阳花键或齿轮齿66，所述多个螺旋阳花键或齿轮齿66与离合器换档套筒或项圈70的内表面上的多个螺旋阴花键或齿轮齿68互补并接合。离合器套筒或项圈70的多个螺旋阴花键或齿轮齿68也与齿式离合器本体42上的螺旋阳花键、齿轮或离合器齿44互补、与其对准并由此能与其接合。离合器套筒或项圈70包括接收换档叉74的外部周向沟道或沟槽72。根据惯例，换档叉74联接至可轴向平移的换档联动装置76，其可以被车辆操作者在第一向前的非接合位置或状态和第二向后的接合位置或状态之间进行平移。

布置在齿式离合器本体42和离合器毂64之间的是阻隔环80，其也具有互补的螺旋阳花键或齿轮齿82，所述互补的螺旋阳花键或齿轮齿82与套筒或项圈70上的螺旋阴花键或齿轮齿68对准并可被接合。阻隔环80的内部面包括惯用的摩擦材料84，该摩擦材料84在阻隔环80和齿式离合器本体42之间提供对力敏感的摩擦连接。

现在参照图2、图3和图4，倒档锁定机构90被图示。倒档锁定机构90总体上布置在离合器毂64中并且包括三个周向延伸的曲线重量块92，所述曲线重量块92在轴向延伸的被束缚的枢转销94上并被所述枢转销94保持在毂64中。将理解的是：重量块的设置必须平衡，由此最少可以使用两块直径方向上对置的曲线重量块92；如果需要，例如可以在离合器毂64周围等距地设置多于三个重量块92，即四个、五个、六个或者更多个。曲线重量块92的质量在第一径向的较厚端96处较大，他们每一个都包括第二较薄端98，该第二较薄端98在其内侧表面上与压缩弹簧100接合。

这样压缩弹簧100在径向向内的方向上偏压较厚端96（在枢转销94的相对侧上），当同步器组件40转动时对抗离心力。将理解的是，本发明本部分的重要方面是曲线重量块92的第一较厚端96被径向向内地偏压。这样，作用在第二较薄端98的外部面上以相似地径向向内地偏压较厚端96的拉伸弹簧，以及其他的弹簧配置和设置，例如作用在重量块92的较薄端98的内部面上的片簧或者作用在较厚端96的内部面上的拉伸弹簧，都在本发明的范围之内。

如最优在图2和图4中所示的，套筒或项圈70包括内或内部的径向向外延伸的槽、沟道或沟槽106，其在套筒或项圈70处在第一非接合（空档）位置时对准枢转地布置在离合器毂64中的重量块92。槽、沟道或沟槽106可以围绕套筒或项圈70连续，也可以是非连续的，并且仅在与曲线重量块92的较厚端96对准的区域中形成以允许在围绕离合器毂64的中间位置中安装棘爪或其他部件（未图示）。

如果同步器组件40以对应于小于预定车辆阈值速度（其锁定或抑制倒档齿轮的选择）的速度在转动，例如为5英里每小时（8.3 KpH），那么曲线重量块92的较厚端96所产生的离心力将不足以克服由压缩弹簧100所产生的（偏压）力，曲线重量块92将保持在图3所示的位置中。如果车辆操作者需要接合倒档齿轮，套筒或项圈70可以被移动到第二倒档齿轮接合位置。

这个动作包括套筒或项圈70在图2和图4中向右的平移、套筒或项圈70上的螺旋阴花键或齿轮齿68与阻隔环80上的螺旋阳花键或齿轮齿82的接触，以使阻隔环80上的摩擦材料84被迫抵靠并接触齿式离合器本体42，并开始与其同步。当齿式离合器本体42与套筒或项圈70（以及倒档齿轮60）的同步性处于初始阶段时，螺旋阴花键或齿轮齿68与螺旋阳花键或齿轮齿82接合（在螺旋齿配置的辅助之下的动作），套筒或项圈70的螺旋阴花键或齿轮齿68进一步向右平移以接合齿式离合器本体42上的螺旋阳花键或齿轮齿44，由此完成换档到倒档。允许换档到倒档的初始条件或状态在图4的上半部分中示出。

另一方面，如果同步器组件40正以对应于高于预定车辆阈值速度（其锁定或抑制倒档齿轮的选择）之车辆速度的速度在转动，那么曲线重量块92所产生的离心力将足以克服压缩弹簧100的反向偏压力，曲线重量块92的较厚端96将径向向外地移动，进入沟道或沟槽106，抑制套筒或项圈70的平移并防止倒档齿轮的接合。这种条件或状态在图4的下半部中示出。

将理解的是，所述每小时5公里的倒档齿轮抑制阈值仅仅是解释性和示例性的，并且其可以通过例如调整弹簧100的弹簧刚度、改变枢转销94沿曲线重量块92长度的位置或增减重量块92的较厚端94的质量而对于不同的动力系、车辆以及应用被降低或升高。

现在参照图5，同步器离合器组件的另一个实施例的一部分被示出并以附图标记120来标明。同步器离合器组件120被设计旨在用于手动变速器中，在所述手动变速器中倒档齿轮同步器离合器是双或双重同步器离合器，该同步器离合器与一个前向齿轮和一个倒档齿轮关联并同步。在该应用中，双或双重同步器离合器组件必须提供前向齿轮的常规的不受限或未被抑制的操作者接近和如上所述的倒档齿轮的速度敏感抑制两者。

同步器离合器组件120包括与前向齿轮（例如第六档齿轮）相关联的第一齿式离合器本体122以及与倒档齿轮相关联的第二齿式离合器本体132。第一阻隔环124邻近第一齿式离合器本体122布置，在其之间布置摩擦或离合器衬面材料126。第二阻隔环134邻近第二齿式离合器本体132布置，在其之间布置摩擦或离合器衬面材料136。离合器毂140在齿式离合器本体122和132之间以及在阻隔环124和134之间居中。离合器毂140包括多个曲线的枢转重量块142（其中一个在图5中示出），所述多个曲线的枢转重量块142全部与图3中图示的重量块92相同，并由此被同样多个弹簧144（其中的一个在图5中示出）径向向内地偏压以抵抗由同步器离合器组件120的转动所产生的离心力。

离合器换档套筒或项圈150包围离合器毂140并与其联接（通过互相接合的螺旋花键或齿轮齿副152）。换档套筒或项圈150包括外部的周向沟道或沟槽156，其接收图1中所示的换档叉74。在离合器套筒或项圈150的内部面或表面上是底切的沟道或沟槽160，其向与倒档齿轮关联的第二齿式离合器本体132以及第二阻隔环134的那一侧敞开。周向延伸的肩部162与沟道或沟槽160相交并限定沟道或沟槽160的端部，在图5中可见的左端部。

曲线的枢转重量块142功能如上所述。在图5中，假定同步器离合器组件120正以对应于高于预定车辆阈值速度（其抑制换档到倒档）之车辆速度的速度在转动。这样，重量块142所产生的离心力足以克服压缩弹簧144的反向偏压力，重量块142已经径向向外地移动到其倒档齿轮抑制位置中。

由此，将理解的是，换档套筒或项圈150不能在图5中被向右移动以接合倒档齿轮，因为这种动作被重量块142与换档套筒或项圈150的肩部162之间的干涉抑制。然而，由于沟道或沟槽160向右侧敞开，离心地径向伸出的重量块142不能干涉换档套筒或项圈150向左轴向平移，前向齿轮（例如第六档齿轮）可以容易地被车辆操作者接合。当然，如果同步器离合器组件120的转速下降到对应于车辆阈值速度（其用于抑制倒档齿轮的换档）的速度之下，重量块142将缩回，也就是径向向内移动，操作者开始换档到倒档齿轮中是可以实现的。

本发明的说明本质上仅仅是示例性的，没有脱离本发明要点的变形也在本发明的范围之内。这种变形不被认为脱离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于手动变速器的同步器离合器，所述同步器离合器具有倒档齿轮抑制部件，组合地包括：

变速器轴，

与所述变速器轴花键接合的齿式离合器本体，

邻近所述齿式离合器本体可自由转动地布置在所述变速器轴上的倒档齿轮，

邻近所述齿式离合器本体紧固于所述倒档齿轮的离合器毂，所述离合器毂包括多个重量块和弹簧，所述重量块适用于在所述毂以高于阈值速度的速度转动时从所述毂径向向外伸出，所述弹簧作用在所述重量块上以径向向内地偏压所述重量块，

布置在所述离合器毂周围并限定出沟道的换档项圈，所述沟道适用于在所述重量块径向伸出时接收所述重量块，

由此，当所述毂以高于所述阈值速度的所述速度转动时，抑制所述换档项圈轴向平移以接合倒档。

2.如权利要求1所述的同步器离合器，其中，所述变速器轴是输出轴。

3.如权利要求1所述的同步器离合器，还包括与所述换档项圈接合的换档叉。

4.如权利要求1所述的同步器离合器，其中，所述换档项圈包括与所述离合器毂和所述齿式离合器本体上的花键和齿轮齿之一互补且可与其接合的花键和齿轮齿之一。

5.如权利要求1所述的同步器离合器，还包括布置在所述齿式离合器本体和所述离合器毂之间的阻隔环。

6.如权利要求5所述的同步器离合器，其中，所述阻隔环包括具有摩擦离合器材料的表面。

7.如权利要求1所述的同步器离合器，还包括邻近所述离合器毂布置的前向齿轮，其中，在所述换档项圈中的所述沟道向允许接合所述前向齿轮的一侧敞开，并且限定出肩部，所述肩部在所述重量块径向向外地伸出时抑制所述换档项圈轴向平移以接合倒档。

8.一种用于手动变速器的同步器离合器，所述同步器离合器具有倒档齿轮抑制部件，组合地包括：

变速器输出轴，

与所述变速器输出轴花键接合的齿式离合器本体，

邻近所述齿式离合器本体可自由转动地布置在所述变速器输出轴上的倒档齿轮，

邻近所述齿式离合器本体并随所述倒档齿轮转动的离合器毂，所述离合器毂包括多个枢转的重量块和弹簧，所述重量块适用于在所述毂以高于阈值速度的速度转动时从所述毂径向向外伸出，所述弹簧作用在所述重量块上以径向向内地偏压所述重量块，

布置在所述离合器毂周围并限定出沟道的换档项圈，所述沟道适用于在所述重量块径向伸出时接收所述重量块，

由此，当所述毂以高于所述阈值速度的所述速度转动时，抑制所述换档项圈轴向平移以接合倒档。

9.如权利要求8所述的同步器离合器，其中，所述换档项圈包括外围沟道，所述同步器离合器还包括布置在所述外围沟道中适用于轴向平移所述换档项圈的换档叉。

10.一种具有倒档齿轮抑制部件的同步器离合器组件，组合地包括：

变速器输出轴，

与所述变速器输出轴花键接合的齿式离合器，

邻近所述齿式离合器可自由转动地布置在所述变速器输出轴上的倒档齿轮，

邻近所述齿式离合器并随所述倒档齿轮转动的离合器毂，所述离合器毂包括多个枢转的重量块和弹簧，所述重量块适用于在所述毂以高于阈值速度的速度转动时从所述毂径向向外伸出，所述弹簧作用在所述重量块上以径向向内地偏压所述重量块；

布置在所述离合器毂周围并限定出第一沟道和第二外围沟道的换档项圈，所述第一沟道面向所述离合器毂并适用于接收所述重量块，所述第二外围沟道适用于接收换档叉，

由此，当所述毂以高于所述阈值速度的所述速度转动时，抑制所述换档项圈轴向平移以接合所述倒档齿轮。