CN104343842A - 变速器用同步装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变速器用同步装置。该变速器用同步装置通过自伺服作用提高同步性能，减少阻碍同步性能提高的主要因素、即推动件摆动时的阻力。在毂(18)的缺口(18f)的轴向端部四角形成有能够将旋转方向上的力转换成轴向上的力的斜面(18h、18i、18j、18k)，在该缺口(18f)和套筒(24)的内侧设有在四角形成有斜面(28e、28d)的推动件(28)，自同步环(16)接受摩擦转矩的推动件(28)在毂(18)与推动件(28)的斜面之间将转矩转换成轴向上的力并推压同步环(16)。推动件(28)的径向内侧的内表面(28k)与位于毂(18)的缺口(18f)的引导面(18m)接触并被该引导面(18m)引导。

Description

变速器用同步装置

技术领域

本发明涉及一种能够在车辆用变速器的变速操作(齿轮切换)时利用由同步环产生的摩擦转矩增大自套筒向同步环的推压力来提高同步能力的变速器用同步装置。

背景技术

以往，已知有这样的变速器用同步装置：通过使产生于同步环的摩擦转矩的一部分摩擦转矩经由大致H字形的推动件作用于毂的斜面来确保自伺服(日文：自己サーボ)作用，并且在套筒位于中立位置的情况下推动件与毂的斜面彼此不接触(例如，参照专利文献1)。

另外，还已知有以如下这样的方式构成的同步装置：插入到形成于推动件的中央部的沿径向贯通的孔内的球形体与形成于套筒的内表面的凹部卡合，在套筒沿轴向移动时使球形体和推动件一起沿轴向移动而推压同步环(例如，参照专利文献2)。

上述两个以往例中的推动件始终与环状的套筒的内表面(花键、槽部)接触并一边被套筒的内表面引导一边相对于该套筒进行摆动。因此，推动件被设置为将圆筒沿该轴向分割而成的形状。即，在专利文献1的变速器用同步装置中，利用C状的弹簧向套筒的内表面对推动件施力，另外在专利文献2的同步装置中，用于收纳球形体的保持件的径向内侧的底面与毂的缺口的底部接触，在中央的孔内插入有保持件的推动件利用止挡件以能够相对位移的方式安装于保持件，并在随着轴的旋转所产生的离心力的作用下被按压于套筒的内表面，无论在上述哪种情况下，均成为推动件的外表面被按压于套筒的内表面而与套筒的内表面接触的状态。

其结果是，存在这样的问题：在换档时进行摆动时，由于推动件轴线与套筒的轴线发生错位，所以在推动件的外表面与套筒的内表面(花键的侧端等)之间产生阻力，由此，该阻力成为同步作用的摩擦转矩向毂的斜面传递时的阻力，而无法充分提高利用推动件所获得的同步性能。

专利文献1：日本特许第4609796号公报

专利文献2：日本特开2007-285400号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明要解决的问题在于，由于推动件为圆弧状，因此这成为该推动件摆动时的阻力而阻碍同步性能的提高。

本发明的目的在于，提供一种使阻碍通过自伺服作用提高同步能力的作用的主要因素减少而具有更高性能的同步装置。

用于解决问题的方案

本发明的变速器用同步装置的主要特征在于，使推动件的径向内侧的内表面与形成于毂的引导面接触，以使阻碍通过自伺服作用提高同步能力的作用的主要原因减少。

即，本发明的变速器用同步装置包括：轴，其用于传递动力；毂，其在自固定于该轴的毂部向径向外侧延伸的凸缘部的外周上形成有多个缺口和花键，且在上述缺口的轴向端部四角分别形成有能够将旋转方向上的力转换成轴向上的力的斜面；套筒，在其内周形成有花键，在该花键的内侧形成有具有斜面的槽部，该套筒以能够沿轴向滑动的方式支承于上述毂的上述花键；变速齿轮，在该变速齿轮的靠上述毂侧的部分一体地设有摩擦面以及能够供该套筒嵌合的花键，该变速齿轮分别配置在上述毂的轴向两侧；同步环，其形成有能够压接于该变速齿轮的上述摩擦面的摩擦面，且在外周形成有突起和具有倒角的花键，该同步环与各上述变速齿轮相对应地配置在上述毂的轴向两侧的该毂与各上述变速齿轮之间；推动件，其位于上述套筒的上述花键的内侧，能够在上述毂的缺口内在上述毂的轴向两侧的同步环之间沿轴向移动，并且与上述同步环的上述突起卡合，在沿径向进行观察时在四角形成有突起部，在该突起部形成有与上述毂的斜面相对应的斜面，在沿径向进行观察时在中央部形成有孔；球形体，其插入到该推动件的上述孔内；以及弹簧，其插入到该推动件的上述孔内，用于对该球形体施力以使该球形体与上述套筒的上述槽部卡合，该变速器用同步装置的特征在于，在上述毂的缺口的周向两侧且在上述毂的斜面之间设有引导面，上述弹簧向径向内侧对上述推动件施力，上述推动件的径向外表面与上述套筒的径向内表面之间设有间隙而为非接触状态，并且设置成为在上述推动件向上述毂的斜面摆动时，上述推动件的径向内侧的内表面与上述引导面接触并被该引导面引导。

发明的效果

本发明的变速器用同步装置提供一种这样的同步装置：使阻碍通过自伺服作用提高同步能力的作用的主要因素、即在推动件摆动时在推动件与套筒之间产生的阻力降低，由此能够使通过自伺服作用提高同步能力的作用的主要阻碍因素减少。

附图说明

图1是本发明的实施例1的一档、二档用同步装置的主要部分的剖视图。

图2是在图1中将一档齿轮、二档齿轮、同步环去掉之后从一档齿轮侧看到的局部放大外观图。

图3是图1的局部放大图。

图4是实施例1的毂的正面部分外观图。

图5是自图4中的上方看到的展开外观图。

图6是实施例1的套筒的正面部分外观图。

图7是自图6中的套筒内径观察上方而得到的局部放大展开外观图。

图8是实施例1的同步环的剖视图。

图9是自图8中的左侧看到的外观图。

图10是从图9中的上方看到的局部放大展开外观图。

图11是实施例1的推动件的放大剖视图。

图12是自图11中的上方看到的外观图。

图13是表示位于中立位置的实施例1的同步装置的图。

图14是说明在自中立位置朝向一档齿轮侧去的中途的实施例1的动作的图。

图15是说明在自中立位置朝向一档齿轮侧去的中途、在利用推动件进行自伺服作用的状态下的实施例1的动作的图。

图16是说明在实施例1中自中立位置向一档齿轮侧的换档操作结束的状态的图。

具体实施方式

以下，根据各实施例与附图一起说明本发明的实施方式的变速器用同步装置。

实施例1

图1是本发明的1实施例的变速器用同步装置的主要部分的剖视图，表示与沿图2中的A-A线剖切的剖面相当的部分。图2是在图1中将中间轴10、一档齿轮12、二档齿轮14以及两侧的同步环16去掉之后从图1中右侧(一档齿轮12侧)看到的图1的上侧的主要部分的放大外观图。另外，图3是将图1的上侧的主要部分放大并标有详细的附图标记的图。

中间轴10以与未图示的输入轴平行的方式配置，借助未图示的差动装置等与车辆的车轮连结。中间轴10和毂18利用形成于中间轴10的花键10a和形成于毂18的花键18a在旋转方向上结合为一体，并且衬套20自该图中左侧压入在中间轴10上。因而，毂18以被中间轴10的大径部10b和衬套20夹持的状态沿轴向固定于中间轴10。

毂18具有毂部18b、自该毂部18b向径向外侧延伸的凸缘部18c以及设于该凸缘部18c的外周的环状部18d。在毂18的外周侧配置有套筒24，毂18和套筒24利用形成于毂18的花键18e和形成于套筒24的花键24a以在旋转方向上成为一体且能够沿轴向相对移动的方式卡合。

另外，在中间轴10上借助轴承26a配置有一档齿轮12，另外，在衬套20的外侧借助轴承26b配置有二档齿轮14，一档齿轮12和二档齿轮14以夹持毂18的方式配置，且以旋转自如的方式支承于该中间轴10。

另外，一档齿轮12和二档齿轮14构成本发明的变速齿轮，分别与输入轴侧的对方齿轮啮合，能够借助未图示的离合器与发动机连结。

如图3所示，在一档齿轮12的靠毂18侧的部分形成有能够与形成于套筒24的内表面的花键24a啮合的花键12a以及圆锥状的摩擦面12b，并且在二档齿轮14的靠毂18侧的部分形成有能够与形成于套筒24的内表面的花键24a啮合的花键14a以及圆锥状的摩擦面14b。

在套筒24的外周形成有拨叉槽24b，在此未图示的换档拨叉以能够滑动的方式与该拨叉槽24b嵌合，能够利用来自未图示的换档杆的手动或致动器的输出，借助与该换档杆连动的换档拨叉使套筒24沿轴向移动。

以如下方式设定套筒24的长度以及位置关系，使套筒24能够处于如下位置：该套筒24的花键24a如图1的状态那样仅与毂18的花键18e啮合而不与花键12a、14a啮合的中立位置；套筒24自图1的状态向右侧移动规定量，在套筒24的花键24a的左侧部分与毂18的花键18e保持啮合的状态下该花键24a的右侧部分与一档齿轮12的花键12a啮合的一档位置；套筒24自图1的状态向左侧移动规定量，在套筒24的花键24a的右侧部分与毂18的花键18e保持啮合的状态下该花键24a的左侧部分与二档齿轮14的花键14a啮合的二档位置。

在一档齿轮12与毂18之间以及二档齿轮14与毂18之间配置有彼此为相同形状的同步环16，该同步环16彼此在轴向上朝向相反的方向配置。

在上述的同步环16上分别形成有与摩擦面12b、14b相对应的摩擦面16a，如后述那样，摩擦面12b、16a彼此以及摩擦面14b、16a彼此构成为在被压接时分别起到同步作用。

如图4所示，在毂18上，自凸缘部18c到环状部18d，在圆周上以隔开等间隔的状态形成有3处缺口18f，在上述的缺口18f中的各缺口18f内，如图1～图3所示，在两同步环16、16、毂18与套筒24之间共配置有三个推动件28。

如以上那样配置了主要的各构成零件，以下包含其他的构成零件在内地详细说明它们的形状与各构成零件之间的关系。

毂18如图4、图5所示，图4是与图2相对应的毂18的外观图，图5是自图4的上方看到的毂18的展开形状的外观图。

由上述的图可知，在缺口18f的轴向两端的4处形成有斜面18h、18i、18j、18k。

上述的斜面18h、18i、18j、18k在如后述那样与推动件28抵接而被施加旋转方向上的力时、将该力转换成轴向上的力并推压推动件28。另外，分别在该斜面18h与斜面18i之间以及斜面18j与斜面18k之间以夹着缺口18f的方式形成有被做成平面的引导面18m，该引导面18m用于与推动件28的内表面28k面接触，具有引导推动件28与斜面18h、18i、18j、18k抵接时的摆动运动的功能。

图6、图7表示套筒24的形状，图6是套筒24的正面部分外观图，图7是从图6的内径观察上方而得到的局部放大展开外观图。如图2、图3、图6、图7所看到的那样，在花键24a的轴向两端部分别形成有倒角24c、24d，并且在花键24a中的与毂18的缺口18f相对应的3个花键24a的轴向中央部的内侧还形成有具有斜面24e、24f的槽24g(相当于本发明的槽部)。

其中，槽24g如后述那样用于与球形体30卡合。

同步环16在图8、图9、图10示出，图8是与图1相对应的剖视图，图9是从左侧观察图8而得到的外观图。

另外，图10是在图9中自上方观察同步环16的展开形状而得到的局部放大外观图。

如上述那样，同步环16的内表面为圆锥状的摩擦面16a，设置为分别与一档齿轮12的摩擦面12b和二档齿轮14的摩擦面14b相面对。

在同步环16的外周具有与套筒24的花键24a相对应的花键16b，在花键16b的靠毂18侧的端部形成有倒角面16c、16d。

另外，在同步环16的与一档齿轮12、二档齿轮14相面对的一侧的外周的3处设有沿径向和轴向延伸的长方体状的突起16e，在上述的突起16e的靠毂18侧的部分形成有端面16f、沿旋转方向形成有侧面16g、16h。

该突起16e用于与后述的推动件28卡合。

推动件28在后述的球形体30、弹簧32、保持件36组装在一起的状态下，在图11、图12中均放大示出。

图11是与图2相对应的对推动件28等进一步放大了的剖视图，在此，以截面表示推动件28、弹簧32、保持件36、球形体30。

图12是自上侧(径向外侧)观察图11而得到的外观图。

如图12所示，推动件28在自毂18的径向外侧进行观察时呈大致H字形，在对称的两处具有凹部28a、28a，各凹部28a、28a分别形成有底面28b、侧面28c。

如图12所示，在推动件28的四角的相对于中央的孔28h对称的位置(4处)形成有具有斜面28d、28e的突起部28f、28g。两侧的斜面28d、28e分别与毂18的斜面18h、18i、18j、18k相对应，但从严格的角度而言为大致圆弧状。

如图11所示，推动件28的径向外侧的外表面28j和内侧的内表面28k为平面，如图2所示，内表面28k与设于毂18的缺口18f的引导平面18m(参照图4)接触。另外，在本实施例中，推动件28的外表面也做成为平面，但并不限定于此。

另外，后述的图13是图3中的B-B部的周向展开截面以及在外观上向右旋转90°而描画出的局部放大图。在此，为了便于理解，被遮挡处的线条也利用实线标记，花键24a利用细线描画。

另外，推动件28在周向上配置有3处，如图13所示那样与毂18的缺口18f卡合，并且凹部28a分别与两个同步环16的突起16e卡合。

此外，进一步向插入到孔28h中的保持件36之中插入的球形体30如图1～图3所示那样与套筒24的槽24g卡合，而进行推动件28相对于套筒24在轴向上的定位。

另外，本实施例与专利文献2不同，在图2的状态下，设定为：套筒24的花键与推动件的外表面不直接接触而是隔有间隙。并且，设定为：保持件36的径向最内侧的底面36x与毂18的缺口18f的径向最内侧的底面18x之间产生有间隙。

球形体30在弹簧32的弹性力的作用下被向径向外侧施力，球形体30和弹簧32利用保持件36保持。保持件36被压入到孔28h中、即插入到孔28h中并固定于推动件28。

因此，弹簧32利用其弹性力将球形体30向径向外侧方向施力而将该球形体30推压至套筒24的槽24g，并且作为反作用，与保持件36一体的推动件28被向径向内侧施力。结果，变成推动件28的径向内表面与毂18的引导面18m接触。另一方面，推动件28的径向外表面与套筒24的内表面(花键、槽部)之间得以确保间隙，而成为非接触的状态。

另外，由图11可知，保持件36的上部的顶端部部分36b以直径小于球形体30的外径的方式随着朝向图11中的上方去而变小，以用来进行该保持件36与推动件28之间的在径向上的定位以及包入球形体30。因此，如图11那样，在组装有球形体30、弹簧32的状态下，球形体30被顶端部部分36b按压，在图11所示的推动件28、球形体30、弹簧32、保持件36为一体的状态下，球形体30不会因弹簧32的弹性力而弹出。另外，顶端部部分36b的顶端向周向外侧张开，并与推动件28的上表面28j卡定。

如图2和图3所示，在将推动件28以及球形体30、弹簧32、保持件36组装在毂18与套筒24之间的情况下，球形体30与套筒24的槽24g的斜面24e、24f抵接，弹簧32的弹性力由毂的缺口的引导平面18m和斜面24e、24f承担。因而，在图11的状态下，球形体30位于自保持件36弹出最远的位置，但在如上述那样向毂18与套筒24之间安装后的情况下，球形体30被向径向内按入，弹簧32成为相对压缩的状态。

接着，说明实施例1的同步装置的动作。

基于图3以及图13～图16所示的各展开图说明动作。

图13如上述那样表示图3中的B-B剖面，是相对于图3旋转90°而描画出的图。

图3和图13表示套筒24位于中立位置的状态，在该状态下球形体30被弹簧32向径向外侧推起而与套筒24的槽24g卡合。

因而，推动件28与球形体30一起在轴向上与套筒24成为一体。

说明套筒24自该中立位置向一档齿轮12侧移动的情况。

在图3中，在同步环16的端面16f与推动件28的底面28b之间具有轴向间隙Z。

在套筒24向一档齿轮12侧移动时，推动件28也与套筒24一起移动，结果，间隙Z消失，推动件28的底面28b与同步环的端面16f抵接而沿轴向推压该同步环。

在该推压力的作用下，同步环16的摩擦面16a被压接于一档齿轮12的摩擦面12b。

此时，在中间轴10与一档齿轮12之间存在转速差时，则在两摩擦面16a、12b之间发生摩擦，在该摩擦力的作用下同步环16以其转速被向比毂18的转速大的趋势带动的方式进行相对旋转。

因此，与同步环16的突起16e卡合的推动件28也被带动而如后述的图14所看到的那样相对于毂18略微摆动。

在使套筒24继续向一档齿轮12侧移动时，如图15所示，推动件28的凹部28a的底面28b继续与同步环16的端面16f抵接，并且套筒24的倒角24c、24d中的任意一者与同步环16的倒角16c、16d中的一者抵接，而沿轴向推压该同步环16。

在套筒24利用倒角24c推压同步环16的倒角16c时，力的关系为以下那样。

即，与通常的博格华纳型(日文：ボーグワーナー型)同步装置同样地，在因倒角24c推压倒角16c而产生的摩擦面16a、12b之间的摩擦转矩Tf同在倒角24c、16c之间产生的推开转矩Ts之间的关系中，以始终Tf较大的方式设定倒角24c、16c的角度。

因而，只要在摩擦面16a、12b之间产生摩擦转矩Tf，则套筒24就无法推开同步环16而向一档齿轮12侧行进，而是利用倒角24c、16c继续推压同步环16。

此时，摩擦转矩Tf与推开转矩Ts的转矩差自同步环16的突起16e作用于推动件28的侧面28c，最终自斜面28d作用于毂18的斜面18i。

结果，作用在斜面28d、18i之间的上述转矩差转变成轴向上的力并向一档齿轮12侧推压推动件28，变为该力自底面28b推压同步环16的端面16f。

因而，摩擦面16a、12b之间的摩擦转矩由自套筒24推压同步环16的力和在斜面28d、18i之间产生的轴向的力之和生成。

即，与仅利用自套筒24推压同步环16的力的通常的锁环式同步装置相比，本实施例的摩擦转矩增大了与在斜面28d、18i之间产生的轴向上的力相对应的部分，使所谓的同步性能(摩擦转矩)得到提高。

另外，在推动件28进行上述摆动时，其做成平面的内表面28k与毂18的做成平面的引导面18m面接触从而引导面18m引导推动件28，由此能够抑制摆动中的推动件28相对于摆动平面发生倾动。结果，能够抑制推动件28的外表面与套筒24的内表面接触从而在推动件28的外表面与套筒24的内表面之间产生阻力。通过这样的摆动，引导面18m引导推动件28，从而使得推动件28与毂18的斜面18i抵接，因此能够抑制推动件28与毂18之间的阻力而确保稳定的动作，并且能够可靠地发挥期望的自伺服作用。

在中间轴10侧与一档齿轮12侧的转速差消失时，在摩擦面16a、12b之间不产生摩擦转矩，套筒24的倒角24c推开同步环16的倒角16c而向一档齿轮12侧行进。

此时，球形体30脱离槽24g，套筒24以克服弹簧32的弹性力的方式向径向内侧推入球形体30并行进。

此时，同步环16的旋转方向位置被推回到图13的状态。

图16表示在套筒24进一步移动而与一档齿轮12的花键12a啮合的状态、即向一档换档的操作结束的状态下的推动件28的状态。

另外，向二档齿轮14换档的操作也以与上述向一档齿轮12换档的操作的情况相同的方式进行，但移动方向相反。

由以上的说明可知，与通常的锁环式同步装置相比，为了得到相同的同步容量(摩擦转矩)，套筒24推压同步环16的负荷更小，因此与此相对应地能够提高同步性能。

与以往例相比，本发明的同步装置具有以下那样的优点。

即，推动件28的内表面28k为平面且与形成于毂的引导面接触，由此不易成为阻碍推动件28摆动的主要因素，与以往例相比，同步性能得到提高。在该情况下，对于使引导面形成为能够以较小的阻力平滑地引导推动件28摆动的形状，即使难以在套筒24的花键24a、槽24g的内表面形成这样的引导面，也能够容易且廉价地在毂18上形成这样的引导面。

另外，除此之外，推动件28只要为平面的板即可，所以容易制作，因此还具有这样的优点：能够削减制造成本，而且容易控制尺寸精度。

另外，本发明的同步装置不需要专利文献2的装置所使用的止挡件，并且还能够使保持件的形状进一步简化。

另外，推动件28的内表面和毂18的引导面18k均为平面，但并不限定于此，只要为这样的面即可、即：通过彼此接触并引导推动件而能够抑制推动件的不期望的倾动。

另外，在实施例1中，对在中间轴10侧配置同步装置的情况进行了说明，不言而喻，在输入轴侧配置同步装置的情况也能够发挥同样的作用。

另外，对毂18的斜面18h、18i、18j、18k以及推动件28的与该斜面18h、18i、18j、18k相对应的斜面28d、28e为倾斜面的情况进行了说明，但也可以为螺旋面。另外，应用本发明的同步装置的变速齿轮并不限定于一档和二档，也可以为三档、四档。

本发明的变速器用同步装置能够以这样的方式实施，即基于本领域技术人员的一般的知识，为了提高摩擦面的摩擦系数而施加了在同步环的摩擦面形成螺纹、油槽等的变更的方式，并且，本发明的变速器用同步装置能够应用于将适当的材料用作摩擦面而得到更高的同步性能、包括多个被称作多锥的摩擦面的同步装置。

产业上的可利用性

由于能够更加提高同步性能，因此能够应用于需要更高性能的同步装置的小汽车用变速器，并且还能够应用于包括利用致动器进行变速操作的同步装置的变速器等，能够应用于要求降低制造成本的变速器，从而发挥优点。

附图标记说明

10、中间轴(轴)；12、一档齿轮(变速齿轮)；14、二档齿轮(变速齿轮)；16、同步环；18、毂；20、衬套；24、套筒；26、轴承；28、推动件；30、球形体；32、弹簧；36、保持件。

Claims (3)

1.一种变速器用同步装置，其包括：

轴，其用于传递动力；

毂，其在自固定于该轴的毂部向径向外侧延伸的凸缘部的外周上形成有多个缺口和花键，且在上述缺口的轴向端部四角分别形成有能够将旋转方向上的力转换成轴向上的力的斜面；

套筒，在其内周形成有花键，在该花键的内侧形成有具有斜面的槽部，该套筒以能够沿轴向滑动的方式支承于上述毂的上述花键；

变速齿轮，在该变速齿轮的靠上述毂侧的部分一体地设有摩擦面以及能够供该套筒嵌合的花键，该变速齿轮分别配置在上述毂的轴向两侧；

同步环，其形成有能够压接于该变速齿轮的上述摩擦面的摩擦面，且在外周形成有突起和具有倒角的花键，该同步环与各上述变速齿轮相对应地配置在上述毂的轴向两侧的该毂与各上述变速齿轮之间；

推动件，其位于上述套筒的上述花键的内侧，能够在上述毂的缺口内在上述毂的轴向两侧的同步环之间沿轴向移动，并且与上述同步环的上述突起卡合，在沿径向进行观察时在四角形成有突起部，在该突起部形成有与上述毂的斜面相对应的斜面，在沿径向进行观察时在中央部形成有孔；

球形体，其插入到该推动件的上述孔内；以及

弹簧，其插入到该推动件的上述孔内，用于对该球形体施力以使该球形体与上述套筒的上述槽部卡合，该变速器用同步装置的特征在于，

在上述毂的缺口的周向两侧且在上述毂的斜面之间设有引导面，

上述弹簧向径向内侧对上述推动件施力，

上述推动件的径向外表面与上述套筒的径向内表面之间设有间隙而为非接触状态，并且设置成为在上述推动件向上述毂的斜面摆动时，上述推动件的径向内侧的内表面与上述引导面接触并被该引导面引导。

2.根据权利要求1所述的变速器用同步装置，其特征在于，

上述推动件的上述内表面和上述毂的上述引导面为平面。

3.根据权利要求1或2所述的变速器用同步装置，其特征在于，

上述球形体与上述弹簧一起被插入到筒状的保持件中，将该保持件插入到上述推动件的上述孔内并将该保持件固定于该推动件，由此设置成上述球形体不会自上述保持件出来。