CN104632924A - 一种汽车变速箱同步器的同步环 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种汽车变速箱同步器的同步环。在同步环的内锥面加工有数量众多的轴向油槽，所述每根轴向油槽的齿顶宽为0.30～0.45mm，油槽宽度为0.7～1.0mm。本发明的轴向密集油槽同步环的油槽截面积大于现有同步环螺纹槽的截面积，由此增加了油的分散间隙，油的扩散作用提高，排油性能得到提高，换挡性能随之提高，且不易磨损，有效地提高了同步环的换挡性能和使用寿命。

Description

一种汽车变速箱同步器的同步环

技术领域

本发明涉及汽车变速箱同步器，具体涉及同步器上的同步环。

背景技术

汽车变速箱应用同步器系统使得换档轻便无冲击，换档是离合不同减速比的齿轮实现不同的汽车行驶速度，同步器的作用是在换档过程中将被联接的齿轮达到同等转速时再进行啮合，避免不同转速齿轮直接啮合时产生冲击。同步器依靠摩擦系统实现同步，转速未达到同步时同步环阻止啮合过程。同步器是改善汽车换挡性能，使不同转速的主轴同步，传递发动机输出扭矩的主要零部件，对减轻驾驶员的劳动强度，使得换挡操纵轻便，提高齿轮及传动系统的平均寿命，提高汽车行驶安全性和乘坐舒适性、并改善汽车起步时的加速性和经济性起着极其重要的作用，而同步环是同步器上的重要部件。

现有技术一的同步环结构如图5、图7、图8所示。同步环1的内锥采用螺纹槽4加刮油槽5结构破坏油膜。

刮油槽数量为9～12根，刮油槽5的深度C较深，一般在0.8～1.2mm左右，槽宽B从1.5～3mm不等，槽两侧斜角θ为10°～15°的。对于一些壁厚较薄的同步环来说，在内锥面开9～12根轴向刮油槽，会大大降低同步环的强度。在使用过程中可能会由于较大的瞬间应力，产生巨大的倾覆力矩导致同步环断裂，酿成事故。

市面上绝大多数的内锥螺纹槽的齿顶宽度A在0.08～0.12mm之间，螺距D为0.6mm，螺纹深度C为0.35～0.4mm，常见的螺纹槽角度α有40°、45°、60°三种。螺纹的齿顶与结合齿锥面接触，破坏结合齿锥面上的油膜，以获得较高的平均摩擦系数，螺纹顶部越窄破油膜的效果越好，但是，尖锐的螺纹齿顶会使单位负荷增大，易于磨损，磨损后使同步环在锥齿的轴向距离缩短，同步环端面容易贴着结合齿端面，引起撞击而失效。

作为进一步的改进，市面上又出现了一种新型钼-钢摩擦副同步器，其油槽为纵向油槽，但是由于油槽的宽度较宽，一般在4.5-6.5mm，槽宽和槽深之比为10-15。致使该结构的锥面有效摩擦面(工作时与偶件的接触面积)占整个锥面的比例较低，一般在40-50％，使该结构的同步环与改进前的螺纹槽摩擦面相比，摩擦面的摩擦系数、摩擦性能(摩擦力矩)基本没有变化。

申请人自行研制的一种锁销式同步环，其锥面上具有窄、深的喷钼的纵向油槽，其油槽宽2.5～4.5mm，槽深0.7～1.1mm，该结构的同步环，由于排油散热性能更好，同步器摩擦副不易烧蚀，可靠性增加了。同时，由于增加了接触面积，锥面磨损较慢，提高了同步器使用寿命，更好的满足了重型载货汽车变速箱同步器的使用要求。但是对于应用于中轻型货车或者轿车的同步环，由于壁厚较薄，太深的纵向油槽会破坏其强度，反而影响了产品的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可提高同步环耐磨性能，大幅降低磨损，提高同步环使用寿命的汽车变速箱同步器的同步环。

为了实现上述目的，本发明在同步环内锥面设置有轴向油槽，每根轴向油槽的齿顶宽为0.30～0.45mm，油槽宽度为0.7～1.0mm。在同步环的内锥面形成上述形状和尺寸的轴向油槽，由于油槽的宽度缩小，从而在整个同步环的内锥面上形成数量众多的轴向油槽，如此众多的轴向密集油槽，使换挡时同步环内锥面与结合齿锥面有更多的接触，油膜破坏后，便于排油，换挡更迅速。且密集油槽齿顶宽度比螺纹槽齿顶宽度宽2倍以上，轴向密集油槽的单位负荷比螺纹槽小，不易磨损，提高了同步环的使用寿命。

进一步的改进是：所述同步环的每根油槽深度为0.3～0.45mm。由于本发明的同步环轴向密集油槽深度偏浅，在同步环内锥面与结合齿锥面的接触面积增加的同时，又不会对同步环的强度造成影响。

进一步的改进是：每根轴向油槽的两侧斜角为4°～6°。由于本发明同步环的油槽两侧斜角小于现有同步环螺纹槽两侧斜角，因而具有轴向密集油槽的同步环的油槽截面积大于现有同步环螺纹槽的截面积，由此增加了油的分散间隙，油的扩散作用提高，排油性能得到提高，换挡性能随之提高。

进一步的改进是：所述轴向油槽沿内锥面均匀分布。均匀分布的油槽便于加工，且使同步环内锥面与结合齿锥面具有较佳的接触面。

本发明的效果在于：由于对现有同步环的结构重新进行了设计改进，在保证同步环摩擦系数的情况下，增加了同步环内锥面与结合齿的接触面积，提高了同步环的换挡性能和耐磨性能，大幅降低了磨损，提高了同步环使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是图1的J向放大图。

图3是图1的H-H剖视图。

图4是图3的K向放大三维结构示意图。

图5是现有同步环的结构示意图。

图6是本发明的密集油槽的结构示意图。

图7是现有同步环的螺纹槽示意图。

图8是现有同步环的刮油槽示意图。

图中：1、同步环；2、同步环内锥面；3、轴向密集油槽；4、螺纹槽；5、刮油槽。R:油槽底部圆角半径；α：螺纹角；θ：油槽两侧斜角；A齿顶宽度；B槽宽；C槽深；D槽距。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

如图1-4所示，本发明的轴向密集油槽同步环是在同步环1的内锥面2上加工有均匀分布的多根轴向密集油槽3，轴向密集油槽3的数量需要根据具体同步环的内锥直径确定。本发明的轴向密集油槽的内锥直径为φ38～φ90mm，密集油槽3的数量为88～235根。内锥直径φ38mm的产品，油槽数量为77～114根；内锥直径φ57mm的产品，油槽数量为116～171根；内锥直径φ90mm的产品，油槽数量为183～270根；油槽深度C为0.30～0.45mm，宽度B为0.7～1.0mm，齿顶宽度A为0.30～0.45mm，两侧斜角θ4°～6°。

本发明实施例具有轴向密集油槽的汽车变速箱同步器的同步环，与现有的螺纹槽的同步环与结合齿锥面的接触面积对比数据(数据计算按照大小端内锥不倒角，内锥长度9.6mm,内锥角度6°30′)如下表1和表2：

表1

表2

在同步环的内锥面加工数量众多均匀分布的轴向油槽，每根油槽的深度和宽度都很小，可增加同步环内锥面与结合齿锥面的接触面积80％以上，又不会对同步环的强度造成影响。接触面积的增加能有效地提高换挡性能和同步环的使用寿命。换挡时，同步环内锥面与结合齿锥面接触，油膜破坏后，便于排油，换挡更迅速。提高了同步环的换挡性能和耐磨性能，大幅降低了磨损，提高了同步环使用寿命。

本发明的同步环与现有同步环相比，具有以下优势：

1、换挡性能提升

由图6与图7、图8对比可知，油槽尺寸参数上，轴向密集油槽的底部大于现有同步环螺纹槽的牙底宽，且轴向密集油槽的两侧斜角θ为4°～6°小于现有同步环刮油槽两侧斜角。采用本发明的轴向密集油槽同步环内锥面与结合齿的接触面积与现有同步环内锥面与结合齿的接触面积相比，本发明的同步环内锥面与结合齿的接触面积提高80％以上，当内锥面与结合齿的摩擦系数没有发生改变，增加接触面积能够产生更大的摩擦力矩，提高了换挡性能。轴向密集油槽的截面积大于现有同步环螺纹槽的截面积，由此增加了油的分散间隙，油的扩散作用提高，排油性能得到提高，换挡性能随之提高。螺纹槽同步环装配到变速箱后容易发生卡齿和空挡异响，而轴向密集油槽同步环能在很大程度上避免卡齿和空挡异响。

2、使用寿命提高

绝大多数螺纹槽的齿顶宽A在0.08～0.12mm之间，齿顶相对较窄，磨损速度快。而轴向密集油槽的齿顶宽A为0.7～1.0mm，比螺纹槽齿顶宽度宽2倍以上，轴向密集油槽的单位负荷比螺纹槽小，不易磨损，提高了同步环的使用寿命。

3、强度提升

现有结构的同步环具有9～12根轴向刮油槽，刮油槽的深度C在1.2mm左右，槽宽B为1.5～3mm。对于一些壁厚较薄的同步环来说，在内锥面开9～12根轴向刮油槽会大大降低同步环的强度。在使用过程中可能会由于较大的瞬间应力，产生巨大的倾覆力矩导致同步环断裂，酿成事故。而轴向密集油槽同步环，油槽深度C偏浅，为0.3～0.45mm，只有刮油槽深度的35％左右，宽度B为刮油槽的50％左右，不会对同步环的强度造成影响。

4、成本降低

内锥面从螺纹槽改变成轴向密集油槽，内锥面也就不用再加工螺纹。传统工艺加工一个螺纹走刀次数为5～6刀，外加半精车内锥面和精车内锥面，加工时间较长。本发明的轴向密集油槽同步环可以节约加工螺纹5～6刀的走刀时间，生产节拍也就明显缩短，人工成本降低。

现有使用螺纹刀加工螺纹槽同步环，刀具寿命1000件左右，刀具角度决定螺纹角度，磨损的刀具不便返修出合格的角度而报废，使得加工螺纹槽的成本较高。而本发明无需加工内锥螺纹槽，可采用多种刀具加工，而且返修磨损刀具容易，刀具费用得到大幅度降低，节约了人工和设备成本，市场前景良好。

本发明并不局限于上述具体实施方式。在不背离权利要求书中所阐述的本发明的情况下，可对具体实施方式做出变更和改变。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种汽车变速箱同步器的同步环，其特征在于：所述每根轴向油槽的齿顶宽为0.30～0.45mm，油槽宽度为0.7～1.0mm。

2.根据权利要求1所述的汽车变速箱同步器的同步环，其特征在于：所述每根轴向油槽的深度为0.30～0.45mm。

3.根据权利要求2所述的汽车变速箱同步器的同步环，其特征在于：所述每根轴向油槽两侧斜角为4°～6°。

4.根据权利要求1-4任一权利要求所述的汽车变速箱同步器的同步环，其特征在于：所述轴向油槽沿内锥面均匀分布。