CN1046340C - 车辆齿轮箱中的同步装置 - Google Patents

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Abstract

在车辆发动机齿轮箱中的同步装置，包括内外同步环(12，13)和力矩传送件(20)，力矩传送件以啮合套筒被加以沿啮合方向的额外的力的方式把力矩从内同步环传到啮合套筒(4)。

Description

车辆齿轮箱中的同步装置
本发明涉及在车辆齿轮箱中的同步装置，包括一个不可转动地与齿轮箱中的轴连接的导向套筒，一个不可转动但可轴向位移地装在导向套筒上的啮合套筒，一个啮合环，设有外啮合齿，所述的环设计成与可转动地装在所述轴上的齿轮作不可转动的连接，并可通过啮合套筒从中间位置到啮合位置的轴向位移相对导向套筒锁住，其中在啮合套筒上的内啮合齿与啮合环上的外齿，以及与啮合套筒及啮合环配合的同步装置啮合，同步装置具有至少两个同心的同步环的形式，各环具有锥形摩擦面，所述的同步环在与在相对啮合环可转动地固定的并且位于所述的同步环之间的一套筒元件上相应的锥形摩擦表面啮合时是可位移的。
称为双重同步器的上述的同步装置用于例如卡车的齿轮箱中以增加同步力矩及减小换挡功以及变速杆有比较短的变速位移。双重同步作用与相应的单一同步作用比，使变速杆上的变速力减小约30％，在许多情形下，在单一同步作用的齿轮箱的变速杆上的变速力可超过200N，这意味即使用双重同步作用，变速力将很高。因此要求附加的减少以消除对卡车司机的背及肩的与磨损有关的伤害。
一个方法是增加变速杆位移距离以提供更大的机械优点，但是前提是要有空间使得司机不会产生其关节碰撞汽车中的零件，但是长的位移距离引起卡车中发动机及齿轮箱放在可倾斜的座舱下面。另一个方法是使用压缩空气伺服装置，但是这是一种较贵的技术方案。
本发明的目的是提供一种说明书开头部分所述的双重同步装置，它在保持变速杆的短的位移距离的同时，使必须加到变速杆的力减小到为对用上述类型双重同步装置的已知齿轮箱中变速所要求的力的一个分数，而不采用伺服装置。
本发明的目的通过下面措施达到，按照本发明提供的装置中，一个同步环相对力矩传送件可转动地固定，该力矩传送件具有与啮合套筒上的凸轮面配合的凸轮面，基于力矩传送件和啮合套筒之间的由同步装置的摩擦面之间的摩擦接合引起的相对转动，所述凸轮面会产生沿着啮合套筒的啮合方向的作用力。
本发明基于这样一个想法把齿轮箱本身的转动能的一部分传给变速机构，并且以这种方式产生一种集成的伺服系统，它有助于手动开始及终了变速程序。原则上，在手动开始同步程序后，变速可全部在所产生的伺服系统影响下进行。但是，在许多情形下，它会不合要求，因为它会导致非故意的变速。
在按照本发明的同步装置的进一步发展中，力矩传送件是轴向可位移地与所述的同步环连接，并可抵抗弹簧力的作用移离同步环，在一个最佳实施例中，弹簧力由设在力矩传送件的套筒上的贴合面与导向套筒上相关的面之间的环形弹簧组件提供。因此压缩弹簧组件的力，和凸轮面的角度决定沿啮合方向作用的在啮合套筒上的力，该力可选择成使它不足以完成变速，但是足够使得要求的附加的手动力仅仅防止非故意的变速。
下面参照附图详细说明本发明，附图中：
图1示出本发明同步装置的局部端视图；
图2a和2b分别示出图1装置的纵剖面图及顶视图，其中元件处在中间位置；
图3a和3b示出相应于图2a和2b的视图，其中元件处在闭锁阶段；
图4a和4b示出相应于图2a和2b的视图，其中元件处在同步阶段；
图5示出在同步阶段元件的局部端视图；
图6和7分别示出在松开及啮合阶段的元件。
本发明的同步装置基于已知的称为双重同步装置，它包括一个导向套筒1，它是不可转动地固定在齿轮箱中的轴(未示出)上，所述导向套筒1有外齿2，啮合在啮合套筒4的内齿3的间隙中。具有外啮合齿6的啮合环5与可转动地装在轴上的一个齿轮(未示出)作刚性连接。同步锥7分别具有外内锥形摩擦面8、9，并设有销10，延伸入啮合环5的孔11中，使得同步锥7可转动地固定着，但是轴向相对啮合环5作有限的运动。外内同步环12、13分别设在同步锥7的两侧，并分别设有摩擦面14、15，它们分别面对同步锥7的摩擦面8、9。在所述实施例中，外同步环12设有键16，它们以已知的方式与啮合套筒4上的一对斜面17配合。除上述元件外，该双重同步装置还包括已知的弹簧加载键(未示出)。
按照本发明，内同步环13的力矩通过力矩传送件(总的标号为20)传送给啮合套筒4，该力矩传送件20包括一环21，具有多个(例如三个)指臂22，它们夹在导向套筒1的槽23中，在它们端部具有键24，键24具有成V字形方向的凸轮面25，与斜面17上的凸轮面26配合。在所示实例中，凸轮面25,26与轴向夹角a为60°，但是该角度可在40°-75°范围内变化。
环21设有多个均匀分布的齿27，它们与内同步环13中的槽28啮合，环具有一径向凸缘29，及一杯形弹簧组件，该组件包括两个杯形弹簧30，设在凸缘29和在导向套筒1上的相对面31之间。
按照本发明的同步装置的作用如下：
在图2a和2b中示出元件在中间位置。当齿轮啮合时，即将连到啮合环5的齿轮(未示出)锁住到图中右边，啮合套筒4位移到右边。在键(未示出)的影响下，外同步环12位移到右边，摩擦面14与摩擦面8摩擦接合，这导致同步锥7向右边位移一短的距离，使得同步锥7的内摩擦面9被压与内同步环13的摩擦面啮合。这使得同步环13及力矩传送件20转动(见图3a,3b)，使得键24的凸轮面25与斜面17的凸轮面26开始接触(图3a,3b)。力矩传送件20将顺序相对啮合套筒4转动，配合的凸轮面25,26使力矩传送件20被压回，压缩杯形弹簧30，元件将保持在图4a,4b所示的位置。弹簧30的尺寸设计使得在压缩状态时，它们沿啮合方向施加近似1500N的力。
在完全同步(如图4a,4b)后，进行松开及啮合(如图6,7)，是在弹簧组件30的力的影响下，该力与凸轮面角度结合决定了驱动器必须施加多大的力在变速杆上以完成换挡程序。
在上述程序中，通过斜面17靠近同步环12的凸轮面26与外同步环的闭锁键16上的相应的凸轮面接触，以一般的方式进行同步操作。
已示出凸轮面的角度α为60°，及沿轴向有约1500N的力的弹簧组件对于一定的齿轮箱减小该力和齿轮杆到在没用本发明所述的同步装置时提供的力的约25％。
已参照导向套筒1右侧的元件说明了本发明。当然，当把啮合环5锁到导向套筒1的左边的换挡会得到相应的作用。左边力矩传送件的环21具有指(未示出)，这些指相对右手件20上的指22作角度位移。

Claims (6)

1．在车辆齿轮箱中的同步装置，包括一个不可转动地与齿轮箱中的轴连接的导向套筒，一个不可转动但可轴向位移地装在导向套筒上的啮合套筒(4)，一个啮合环，设有外啮合齿，所述的环设计成与可转动地装在所述轴上的齿轮作不可转动的连接，并可通过啮合套筒从中间位置到啮合位置的轴向位移相对导向套筒锁住，其中在啮合套筒上的内啮合齿与啮合环上的外齿，以及与啮合套筒及啮合环配合的同步装置啮合，同步装置具有至少两个同心的同步环，各环具有锥形摩擦面，所述的同步环在与在相对啮合环可转动地固定的并且位于所述的同步环之间的一套筒元件上的相应的锥形摩擦表面啮合时是可位移的，其特征在于一个同步环(13)相对力矩传送传(20)可转动地固定，该力矩传送件(20)具有与啮合套筒(4)上的凸轮面(26)配合的凸轮面(25)，基于力矩传送件(20)和啮合套筒(4)之间的由同步装置(7,12,13)的摩擦面(8,9,14,15)之间的摩擦接合引起的相对转动，所述凸轮面会产生沿着啮合套筒的啮合方向作用的力。
2．按照权利要求1的装置，其特征在于，所述的力矩传送件(20)是轴向可位移地与所述的同步环(13)连接，并可抵抗弹簧力的作用移离同步环。
3．按照权利要求1或2的装置，其特征在于，所述的同步装置具有外内同步环(12,13)，它们是同心的，其中内环与力矩传送件(20)连接。
4．按照权利要求3的装置，其特征在于，所述力矩传送件(20)包括一套筒(21)，设有与内同步环(13)中的槽(28)啮合的外啮合齿(27)，与所述套筒连接的径向指(22)插入导向套筒(21)的缝槽(23)中，所述的凸轮面(25)设在所述的指的外端。
5．按照权利要求4的装置，其特征在于，各指(22)在外端具有一键(24)，它设有一对设成V形且面向同步环(12,13)的凸轮面(24)，啮合套筒(4)对各键具有一对凸轮件(17)，在中间位置时，凸轮件(17)位于相配合的键的任一侧，对键上各相对的凸轮面(25)，有一互补的凸轮面(26)。
6．按照权利要求4或5的装置，其特征在于，成杯形弹簧(30)的所述的压缩弹簧设在力矩传送件(20)的套筒上的贴合面与导向套筒(1)上相关的面之间。
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