CN104895950A - 一种同步器及变速器 - Google Patents

Abstract

为解决现有技术的换挡空行程较长和二次冲击等技术问题，本发明提供一种同步器及变速器，包括同步器齿套、同步器齿毂、同步环和结合齿，所述同步环包括圆环形本体，所述圆环形本体的外环面上设有锁止凸台，所述同步器齿毂的外周面上设有轴向贯通的让位槽，所述锁止凸台可在所述让位槽内沿轴向位移；靠近所述同步器齿毂一侧的所述锁止凸台一端设有两个成一夹角的第一锁止面，所述同步器齿套的内周面设有用于锁止所述锁止凸台的锁止对齿，所述锁止对齿的端面上设有与所述两个第一锁止面相对应的两个第二锁止面。本发明的同步器有利于成本控制，同时减小同步器的轴向布置空间，降低了换挡二次冲击和换挡噪声，有利于变速器整体布置结构的紧凑性。

Description

一种同步器及变速器

技术领域

本发明属于变速器领域，特别是涉及一种变速器的同步器。

背景技术

汽车同步器是汽车变速器中的重要组件，在实现汽车换挡过程中的平稳、轻便、迅速、无冲击、无噪音以及延长齿轮寿命等方面，起着非常重要的作用。

目前常用的惯性同步器包括齿套、齿毂、同步环和结合齿，当换挡时，齿套推动同步环向结合齿靠近，同步环和结合齿通过摩擦配合，使结合齿完成同步转动，进而使齿套能顺利进入结合齿传递动力，完成换挡动作。

现有同步器中，同步环包括圆环形基体，基体上设有内锥孔，位于内锥孔的大径端（即相邻结合齿的一端）带有法兰部分，法兰部分的外圆周边设有外花键齿，齿套在向结合齿滑动的过程中，齿套的内花键先与同步环的外花键锁止配合，避免同步器在未达到同步时齿套与结合齿啮合，实现同步后齿套内花键进而与结合齿啮合，实现动力传递。

但现有的同步器设计，汽车在换挡过程空行程较长，且具有二次冲击的顿挫现象，换挡舒适性有待提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的换挡空行程较长和二次冲击等缺陷，提供一种同步器。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种同步器，包括同步器齿套、同步器齿毂、同步环和结合齿，所述同步器齿套依次与所述同步器齿毂、同步环和结合齿相套接，其中，所述同步环包括圆环形本体，所述圆环形本体的内环面设有内摩擦锥面，所述结合齿设有与所述内摩擦锥面相配合的外摩擦锥面；所述圆环形本体的外环面上设有锁止凸台，所述同步器齿毂的外周面上设有轴向贯通的让位槽，所述锁止凸台可在所述让位槽内沿轴向位移；靠近所述同步器齿毂一侧的所述锁止凸台一端设有两个成一夹角的第一锁止面，所述同步器齿套的内周面设有用于锁止所述锁止凸台的锁止对齿，所述锁止对齿的端面上设有与所述两个第一锁止面相对应的两个第二锁止面。

进一步地，所述锁止凸台沿轴向贯穿于所述圆环形本体的外环面，所述锁止凸台的两端面与所述圆环形本体的两端面相平齐。这样，所述锁止凸台的轴向厚度就等于所述圆环形本体的轴向厚度，使得所述锁止凸台具有足够的、且大于现有技术中同步环的外花键齿的强度，以更加适用变速器的设计要求。

进一步地，所述锁止凸台为一梯形台，所述锁止凸台的两个第一锁止面分别垂直于所述圆环形本体的外环面，所述两个第一锁止面之间的夹角的范围为80°～130°。这样，因所述锁止凸台的两个第一锁止面之间设有夹角，同时所述锁止对齿的端面上设有与所述两个第一锁止面相对应的两个第二锁止面，可以在所述同步环的预同步过程中，同步环在摩擦力矩的作用下偏转一个角度，此时同步环的锁止凸台上的第一锁止面正好贴到同步器齿套的第二锁止面上，产生锁止作用；两个第一锁止面间的夹角设计，优选为80°～130°，更优选为95°～115°，若夹角过大将造成换挡力大，影响换挡舒适性，若夹角过小将造成同步器早期出现不同步打齿异响，影响同步器寿命。

进一步地，所述同步器齿套的内周面设有内花键，所述同步器齿毂的外周面设有与所述内花键相啮合的外花键，所述锁止对齿包括一对平行设置的等长的短齿，所述短齿的长度小于所述内花键的长度，所述短齿的高度与所述内花键的高度相等；所述锁止凸台远离所述圆环形本体的顶面与所述同步器齿毂的外花键的顶面相平齐。这样，所述同步器齿套与所述同步器齿毂通过花键配合，实现轴向滑动及旋转联动，所述锁止对齿的短齿与所述同步器齿套的内花键高度相等，所述锁止凸台与所述同步器齿毂的外花键高度相等，这样在满足上述轴向滑动、旋转联动以及同步锁止等功能的要求下，还具有结构设计及制造工艺简单，便于加工等优点；此外，因所述短齿的长度小于所述内花键的长度，在所述锁止凸台与所述锁止对齿锁止发生作用时，所述同步器齿套的内花键已经靠近结合齿，这样有利于缩短空行程。

进一步地，所述两个第二锁止面分别设于所述两个短齿的同一端且相对设置并成一夹角，所述两个第二锁止面之间的夹角与所述两个第一锁止面之间的夹角相一致；所述第二锁止面的面积大于所述短齿的正交横截面积（即垂直于短齿轴向的短齿横截面面积）。这样，因所述两个第二锁止面间的夹角和所述两个第一锁止面间的夹角相一致，可以使得所述锁止凸台和锁止对齿更加精准的贴合，顺畅的实现锁止同步功能；同时，因所述第二锁止面为一斜向贯穿所述短齿端部的横截面，则其面积大于所述短齿的正交横截面积，这样也更进一步加强了第二锁止面和所述第一锁止面之间的贴合关系，有效保障了贴合强度和顺畅程度。

进一步地，所述同步环圆环形本体的外环面上设有偏转凸台，所述同步器齿毂的外周面设有轴向贯通的滑块槽，所述滑块槽内设有可沿轴向推动所述偏转凸台的滑块；所述同步器齿套的内周面设有定位凹槽，所述滑块上设有与所述定位槽相配合的弹性顶针。这样，当执行换挡操作时，同步器齿套在换挡力的作用下向结合齿方向移动，此时滑块随同步器齿套一起移动并靠向同步环的偏转凸台，产生预同步作用。

进一步地，所述让位槽的侧壁与所述锁止凸台的侧壁之间的间隙为所述外花键的齿根圆上齿厚的一半，所述锁止凸台可在所述让位槽内沿圆周方向（即同步环的圆周方向）偏转。这样，在换挡操作时，即可以保证所述锁止凸台顺畅的在所述让位槽内沿轴向位移，又可以使得所述同步环与所述结合齿发生摩擦时，所述锁止凸台可沿着圆周方向发生少许偏转，不会妨碍所述锁止凸台和所述锁止对齿间的锁止功能。

进一步地，所述锁止凸台和所述偏转凸台间隔设置，所述锁止凸台和所述偏转凸台的数量均为3个，所述锁止凸台和所述偏转凸台沿所述圆环形本体的外环面均匀布置。这样，因所述锁止凸台和偏转凸台均为3个、间隔、均布，这样布置可以保证在换挡操作时所述同步环的各向受力均衡，使得同步过程保持顺畅。

进一步地，所述同步环和所述结合齿均为两个，分列于所述同步器齿毂的两侧。这样，可以满足所述同步器齿套在两个方向上对所述结合齿实现同步功能。

进一步地，所述内摩擦锥面和所述外摩擦锥面的锥角的范围均为6°～10°。因同步环和结合齿的设有摩擦锥面，通过摩擦锥面的摩擦力矩使同步器输入端和输出端的转速达到一致，配合本发明的同步环结构，摩擦锥面的锥角设计优选为6°～10°范围内，更优选为7°～9°，锥角过小将造成同步环与结合齿的锥面抱死，锥角过大将降低同步器的同步容量，影响换挡性能。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种包括上述同步器的变速器。

本发明的有益效果：因传统的同步环在圆环形本体外环面法兰上设有外花键齿结构，通过同步环的花键齿来避免同步器在未达到同步时同步器齿套与结合齿啮合，但传统的同步环其外花键齿的轴向厚度会直接影响到同步器齿套在同步后的空行程，本发明的发明人研究发现，虽然通过减小同步环外花键齿的轴向厚度能够减小空行程以降低换挡二次冲击，但将会影响到同步环外花键齿的强度。与传统技术相比，本发明取消了同步环的外花键齿结构，在缩短同步器轴向布置空间的同时，也降低了换挡二次冲击和换挡噪声，满足变速器紧凑性和换挡舒适性的设计要求；另一方面，取消了传统同步环的外花键齿结构，采用本发明的锁止凸台结构，降低了同步环锻压模具的制造难度，有利于同步环锻压模具的制造，并有利于成本控制，同时在不影响同步器性能的前提下减小同步器的轴向布置空间，有利于变速器整体布置结构的紧凑性；再一方面，在同步器齿套上增加的锁止对齿及其锁止面，与同步环的锁止凸台及其锁止面相对应，确保顺畅实现锁止功能的同时，有效地缩短了同步器齿套在同步后的空行程，降低了换挡二次冲击，大大提高了换挡舒适性。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的同步器示意图；

图2是本发明一实施例提供的同步器齿套示意图；

图3是本发明一实施例提供的同步器齿毂示意图；

图4是本发明一实施例提供的同步环示意图；

图5是本发明一实施例提供的结合齿示意图；

图6是图2的局部放大示意图；

图7是图4的局部放大示意图；

图8是本发明一实施例提供的同步器组件位置关系示意图；

图9是本发明一实施例提供的同步器工作过程示意图。

说明书附图中的附图标记如下：

1、同步器齿套；2、同步器齿毂；3、同步环；4、结合齿；5、滑块；11、锁止对齿；12、同步器齿套内花键；15、定位凹槽；21、让位槽；22、同步器齿毂外花键；23、同步器齿毂内花键；25、滑块槽；30、圆环形本体；31、锁止凸台；33、内摩擦锥面；35、偏转凸台；42、结合齿外花键；44、外摩擦锥面；51、弹性顶针；111、第二锁止面；311、第一锁止面。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”、“上”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于相应附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“布置”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明一实施例提供的一种同步器，包括同步器齿套1、同步器齿毂2、同步环3和结合齿4，所述同步器齿套1依次与所述同步器齿毂2、同步环3和结合齿4相套接，以推动所述同步环靠近结合齿，实现所述同步器齿套与所述结合齿的同步；换挡过程中，所述同步器齿套1在换挡拨叉（图中未示出）的拨动下，推动所述同步环3靠近结合齿4，实现所述同步器齿套1与所述结合齿4的同步。本实施例中，所述同步器齿套1是通过对与其配合的滑块5施加推动力，所述滑块5推动所述同步环3向结合齿4靠近，进而实现同步的。

如图4和图7所示，本实施例的所述同步环3包括圆环形本体30，所述圆环形本体30的内环面设有内摩擦锥面33，所述圆环形本体30的外环面上设有锁止凸台31和偏转凸台35，所述锁止凸台31沿轴向贯穿于所述圆环形本体30的外环面，所述锁止凸台31的两端面与所述圆环形本体30的两端面相平齐。这样，所述锁止凸台31的轴向厚度就等于所述圆环形本体30的轴向厚度，使得所述锁止凸台31具有足够的、且远大于现有技术中同步环3的外花键齿的强度，以更加适用变速器的设计要求。本实施例中，所述锁止凸台31为一梯形台，靠近所述同步器齿毂2一侧的所述锁止凸台31一端设有两个成一夹角的第一锁止面311，所述锁止凸台31的两个第一锁止面311分别垂直于所述圆环形本体30的外环面，所述两个第一锁止面311之间的夹角为80°～130°，更优选为95°～115°，若夹角过大将造成换挡力大，影响换挡舒适性，若夹角过小将造成同步器早期出现不同步打齿异响，影响同步器寿命。所述锁止凸台31和所述偏转凸台35间隔设置，所述锁止凸台和所述偏转凸台的数量均为3个，所述锁止凸台31和所述偏转凸台35沿所述圆环形本体的外环面均匀布置。这样，因所述锁止凸台31和偏转凸台35均为3个、间隔、均布，这样布置可以保证在换挡操作时所述同步环3的各向受力均衡，使得同步过程保持顺畅。

如图1和图3所示，本实施例中，所述同步器齿毂2的外周面上设有轴向贯通的让位槽21，所述锁止凸台31可在所述让位槽21内沿轴向位移；所述同步器齿毂2的外周面还设有外花键22，所述锁止凸台31远离所述圆环形本体的顶面与所述同步器齿毂2的外花键22的顶面相平齐；所述同步器齿毂2的外周面还设有轴向贯通的滑块槽25，所述滑块槽25内设有可沿轴向推动所述偏转凸台35的滑块5。所述同步器齿毂2的内周面还设有用于固定输入轴（或输出轴）的内花键23，这样，经本发明同步器同步后的动力就可以通过所述输入轴（或输出轴）进行传递。所述让位槽21的侧壁与所述锁止凸台31的侧壁之间的间隙为所述外花键22的齿根圆上齿厚的一半，所述锁止凸台可在所述让位槽内沿圆周方向（即同步环的圆周方向）偏转。这样，在换挡操作时，即可以保证所述锁止凸台31顺畅的在所述让位槽21内沿轴向位移，又可以使得所述同步环与所述结合齿发生摩擦时，所述锁止凸台可沿着圆周方向发生少许偏转，不会妨碍所述锁止凸台31和所述锁止对齿11间的锁止功能。

如图2和图6所示，本实施例中，所述同步器齿套1的内周面设有内花键12，所述内花键12与所述同步器齿毂2的外花键22相啮合，所述同步器齿套1的内周面还设有定位凹槽15，更具体的，所述定位凹槽15设置与所述内花键12上，所述滑块5上设有与所述定位槽相配合的弹性顶针51。这样，当执行换挡操作时，同步器齿套1在换挡力的作用下向结合齿4方向移动，此时滑块5随同步器齿套1一起移动并靠向同步环3的偏转凸台35，产生预同步作用。所述同步器齿套1的内周面还设有用于锁止所述锁止凸台31的锁止对齿11，所述锁止对齿11的端面上设有与所述两个第一锁止面311相对应的两个第二锁止面111。所述锁止对齿11包括一对平行设置的等长的短齿，所述短齿的长度小于所述内花键12的长度，所述短齿的高度与所述内花键12的高度相等。这样，因所述锁止凸台31的两个第一锁止面311之间设有夹角，同时所述锁止对齿11的端面上设有与所述两个第一锁止面311相对应的两个第二锁止面111，可以在所述同步环3的预同步过程中，同步环3在摩擦力矩的作用下偏转一个角度，此时同步环3的锁止凸台31上的第一锁止面311正好贴到同步器齿套1的第二锁止面111上，产生锁止作用；同时，所述同步器齿套1与所述同步器齿毂2通过花键配合，实现轴向滑动及旋转联动，所述锁止对齿11的短齿与所述同步器齿套1的内花键12高度相等，所述锁止凸台31远离所述圆环形本体的顶面与所述同步器齿毂2的外花键22的顶面相平齐，这样在满足上述轴向滑动、旋转联动以及同步锁止等功能的要求下，还具有结构设计及制造工艺简单，便于加工等优点；此外，因所述短齿的长度小于所述内花键的长度，在所述锁止凸台与所述锁止对齿锁止发生作用时，所述同步器齿套的内花键已经靠近结合齿，这样有利于缩短空行程。本实施例中，所述两个第二锁止面111分别设于所述两个短齿的同一端且相对设置并成一夹角，所述两个第二锁止面111之间的夹角与所述两个第一锁止面311之间的夹角相一致；所述第二锁止面111的面积大于所述短齿的正交横截面积（即垂直于短齿轴向的短齿横截面面积）。这样，因所述两个第二锁止面111间的夹角和所述两个第一锁止面311间的夹角相一致，可以使得所述锁止凸台31和锁止对齿11更加精准的贴合，顺畅的实现锁止同步功能；同时，因所述第二锁止面111为一斜向贯穿所述短齿端部的横截面，则其面积大于所述短齿的正交横截面积，这样也更进一步加强了第二锁止面111和所述第一锁止面311之间的贴合关系，有效保障了贴合强度和顺畅程度。

如图5所示，所示结合齿4包括一圆环状基体，所述圆环状基体一端的外周面设有外花键42，所述圆环状基体的一端与齿轮（图中未示出）固定，在所述同步环3齿套向所述结合齿4滑动的同步过程中，所述同步环3齿套的内花键12与所述结合齿4的外花键42相啮合，实现了齿轮上动力的输入或输出。所述结合齿4设有与所述内摩擦锥面33相配合的外摩擦锥面44；所述内摩擦锥面33和所述外摩擦锥面44的锥角的范围均为6°～10°。因同步环3和结合齿4的设有摩擦锥面，通过摩擦锥面的摩擦力矩使同步器输入端和输出端的转速达到一致，配合本发明的同步环3结构，摩擦锥面的锥角设计优选为6°～10°范围内，更优选为7°～9°，锥角过小将造成同步环3与结合齿4的锥面抱死，锥角过大将降低同步器的同步容量，影响换挡性能。

本发明的另一实施例中，所述同步环3和所述结合齿4均为两个，分列于所述同步器齿毂2的两侧（图中未示出）。这样，可以满足所述同步器齿套1在两个方向上的结合齿4实现同步功能。

本发明的实施例还提供了一种包括上述同步器的变速器，变速器的具体细节在此不详述。

如图8和图9所示，本发明实施例的同步器，是通过如下运作方式工作的：

进行换挡时，在换挡拨叉的作用下，同步器齿套1向结合齿4方向移动，由于滑块5的弹性顶针51和所述同步器齿套1的定位凹槽15的配合关系，此时所述滑块5随着所述同步器齿套1一起向所述结合齿4方向移动，当所述滑块5靠向所述同步环3的偏转凸台35时，产生预同步作用；所述同步环3在所述滑块5的推动下靠近所述结合齿4，所述同步环3的内摩擦锥面33与所述结合齿4的外摩擦锥面44发生摩擦，所述同步环3在摩擦力矩的作用下偏转一个角度，此时同步环3的锁止凸台31上的第一锁止面311正好贴到所述同步器齿套1上锁止对齿11的第二锁止面111上，产生锁止作用；所述同步环3与所述结合齿4的摩擦锥面产生的摩擦力矩使得同步器的输入端和输出端转速一致后，锁止作用消失，所述同步器齿套1上锁止对齿11的第二锁止面111拨开所述同步环3上锁止凸台31的第一锁止面311，所述同步器在换挡力的作用下继续向所述结合齿4方向移动；最后，所述同步器齿套1的内花键12与所述结合齿4的外花键42相啮合，同步过程结束，完成整个换挡动作，从而实现了与所述结合齿4相连的齿轮上的动力输入或输出。

本发明的同步器，因取消了同步环3的外花键齿结构，在缩短同步器轴向布置空间的同时，也降低了换挡二次冲击和换挡噪声，满足变速器紧凑性和换挡舒适性的设计要求；另一方面，取消了传统同步环3的外花键齿结构，采用本发明的锁止凸台31结构，降低了同步环3锻压模具的制造难度，有利于同步环3锻压模具的制造，并有利于成本控制，同时在不影响同步器性能的前提下减小同步器的轴向布置空间，有利于变速器整体布置结构的紧凑性；再一方面，在同步器齿套1上增加的锁止对齿11及其锁止面，与同步环3的锁止凸台31及其锁止面相对应，确保顺畅实现锁止功能的同时，有效地缩短了同步器齿套1在同步后的空行程，降低了换挡二次冲击，大大提高了换挡舒适性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (11)

1.一种同步器，包括同步器齿套、同步器齿毂、同步环和结合齿，所述同步器齿套依次与所述同步器齿毂、同步环和结合齿相套接，其特征在于，所述同步环包括圆环形本体，所述圆环形本体的内环面设有内摩擦锥面，所述结合齿设有与所述内摩擦锥面相配合的外摩擦锥面；所述圆环形本体的外环面上设有锁止凸台，所述同步器齿毂的外周面上设有轴向贯通的让位槽，所述锁止凸台可在所述让位槽内沿轴向位移；靠近所述同步器齿毂一侧的所述锁止凸台一端设有两个成一夹角的第一锁止面，所述同步器齿套的内周面设有用于锁止所述锁止凸台的锁止对齿，所述锁止对齿的端面上设有与所述两个第一锁止面相对应的两个第二锁止面。

2.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，所述锁止凸台沿轴向贯穿于所述圆环形本体的外环面，所述锁止凸台的两端面与所述圆环形本体的两端面相平齐。

3.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，所述锁止凸台的两个第一锁止面分别垂直于所述圆环形本体的外环面，所述两个第一锁止面之间的夹角的范围为80°～130°。

4.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，所述同步器齿套的内周面设有内花键，所述同步器齿毂的外周面设有与所述内花键相啮合的外花键，所述锁止对齿包括一对平行设置的等长的短齿，所述短齿的长度小于所述内花键的长度，所述短齿的高度与所述内花键的高度相等；所述锁止凸台远离所述圆环形本体的顶面与所述同步器齿毂的外花键的顶面相平齐。

5.根据权利要求4所述的同步器，其特征在于，所述两个第二锁止面分别设于所述两个短齿的同一端且相对设置并成一夹角，所述两个第二锁止面之间的夹角与所述两个第一锁止面之间的夹角相一致；所述第二锁止面的面积大于所述短齿的正交横截面积。

6.根据权利要求4所述的同步器，其特征在于，所述让位槽的侧壁与所述锁止凸台的侧壁之间的间隙为所述外花键的齿根圆上齿厚的一半，所述锁止凸台可在所述让位槽内沿圆周方向偏转。

7.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，所述同步环的圆环形本体的外环面上设有偏转凸台，所述同步器齿毂的外周面设有轴向贯通的滑块槽，所述滑块槽内设有可沿轴向推动所述偏转凸台的滑块；所述同步器齿套的内周面设有定位凹槽，所述滑块上设有与所述定位槽相配合的弹性顶针。

8.根据权利要求7所述的同步器，其特征在于，所述锁止凸台和所述偏转凸台间隔设置，所述锁止凸台和所述偏转凸台的数量均为3个，所述锁止凸台和所述偏转凸台沿所述圆环形本体的外环面均匀布置。

9.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，所述同步环和所述结合齿均为两个，分列于所述同步器齿毂的两侧。

10.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，所述内摩擦锥面和所述外摩擦锥面的锥角的范围均为6°～10°。

11.一种变速器，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的同步器。