CN109667844A - 变速器的同步器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变速器的同步器，可以包括：下键，可滑动地设置在轮毂的径向方向上；上键，沿径向方向设置在下键的外侧，以能够在轮毂的轴向方向上滑动；套筒，其设置在轮毂的外侧，以使在其轴向方向上滑动同时使上键在轴向方向上滑动，将上键朝向同步器环按压；键簧，设置在下键和轮毂之间，以将下键和上键朝向套筒的内表面按压；以及位移转换装置，其将在上键与下键之间的轮毂的圆周方向上产生的相对位移转换成上键在轴向方向上相对于下键的朝向同步器环的相对位移。

Description

变速器的同步器

技术领域

本公开涉及一种变速器的同步器，更具体地，一种可以用在同步啮合式变速机构中的同步器的结构。

背景技术

同步啮合式变速机构配置为，当通过以花键连接至轮毂的套筒在轴向方向上的运动而以键按压同步器环时，轮毂和套筒以及离合器齿轮的速度通过同步器环与离合器齿轮的离合器锥体之间产生的摩擦力而彼此同步，使得套筒连接至离合器齿轮，从而在与离合器齿轮一体地连接的变速级齿轮和轮毂之间传递动力。

在如上所述的，由致动器执行使套筒在轴向方向上的运动的情况下，致动器的容量可以随套筒的运动所需的力的变小而减小。

此外，可以充分确保构成如上所述的同步啮合式变速机构的各个部件的耐久性。

在本背景技术部分中公开的信息仅用于加强对本发明总体背景的理解，而不可视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明的各方面旨在提供一种变速器的同步器，其中可以提高构成同步啮合式变速机构的部件的耐久性，可以减小同步动作所需的套筒的操作力，以减小致动套筒的致动器的容量，并且可以执行双向同步以减少在轮毂中使用的键的数量。

根据本发明的示例性实施例，这里提供一种变速器的同步器，包括：下键，设置成在轮毂的径向方向上能够相对于所述轮毂滑动；上键，设置在所述径向方向上的所述下键的外侧，以能够在所述轮毂的轴向方向上滑动；套筒，其设置在所述轮毂的外侧，以在所述轴向方向上滑动的同时使所述上键在轴向方向上滑动，将所述上键压向同步器环；键簧，设置在所述下键和所述轮毂之间，以将所述下键和所述上键压向所述套筒的内表面；以及位移转换装置，将在所述上键与所述下键之间的所述轮毂的圆周方向上产生的相对位移转换成所述上键在所述轴向方向上相对于所述下键去往所述同步器环的相对位移，其中使所述上键能够在所述轴向方向上滑动的容纳槽设置在所述径向方向上的所述下键的外侧，所述容纳槽包括：第一容纳槽，第一容纳槽在第一侧壁和第二侧壁的中心部形成容纳槽倾斜面；以及多个第二容纳槽，形成在所述轴向方向上的所述第一容纳槽的第一侧和第二侧处，在所述上键的四个角上设置有多个上键倒角，所述多个上键倒角突出以与所述容纳槽倾斜面接触，并且由所述容纳槽倾斜面和所述上键倒角实现所述位移转换装置。

形成在所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述上键倒角(chamfer)可以与形成在所述轴向方向上的所述第一容纳槽的第一侧的所述容纳槽倾斜面接触，并且形成在所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述上键倒角与形成在所述轴向方向上的所述第一容纳槽的第二侧的所述容纳槽倾斜面接触。

当形成在所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述上键倒角和所述容纳槽倾斜面彼此接触时，可以产生去往面向所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述同步环的相对位移，以及当形成在所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述上键倒角和所述容纳槽倾斜面彼此接触时，可以产生去往面向所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述同步环的相对位移。

当形成在所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述上键倒角进入所述第一容纳槽时，形成在所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述上键倒角可以进入所述第二容纳槽，以及当形成在所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述上键倒角进入所述第一容纳槽时，形成在所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述上键倒角可以进入所述第二容纳槽。

在所述下键与所述轮毂之间、在所述圆周方向上的所述下键的第一端部和第二端部可以形成有相互凹凸结构，使得所述下键能够相对于所述轮毂在所述径向方向上滑动。

在所述圆周方向上的所述下键的第一端部和第二端部可以形成有径向槽，以及在所述轮毂上可以形成有插入到所述下键的径向槽中的径向突起，使得由所述径向槽和所述径向突起形成所述相互凹凸结构。

所述同步器环可以设有围绕所述圆周方向上的所述上键的第一侧和第二侧的上键旋转槽，使得在所述上键通过所述套筒按压所述同步器环时发生相对于所述轮毂的相对旋转时，通过使所述上键相对于所述轮毂和所述下键旋转，所述上键倒角与所述容纳槽倾斜面接触。

所述上键的上表面可以形成为在所述轴向方向上的横截面朝向其上方变窄的梯形，以通过所述套筒在所述轴向方向上的滑动，压向内径方向。

所述下键的第一侧和第二侧可以设置有所述圆周方向上的第一端部和第二端部朝向内径方向变窄的下键倒角，以及同步器倾斜面可以设置在所述同步环上以与所述下键倒角接触。

所述键簧可以是从所述轮毂插入所述下键的下凹槽中的螺旋弹簧。

与所述第一容纳槽和所述第二容纳槽在所述轴向方向上彼此间隔开的距离相对应的第一长度可以小于与中立状态下的所述上键和所述同步器环之间的距离相对应的第二长度，以及与所述第一长度和所述容纳槽倾斜面在所述轴向方向上的长度的总和相对应的第三长度可以小于与所述多个上键倒角在所述轴向方向上彼此间隔开的距离相对应的第四长度。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点从结合在本文中的附图和以下具体实施方式中将会显而易见或在其中得以更详细地阐明，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是示出根据本发明示例性实施例的变速器的同步器的结构，并且示出当从轮毂沿其轴向方向观察时的同步器环的示意图。

图2是示出从图1中去除套筒和离合器齿轮的状态的示意图。

图3是示出当从图2的相反方向观察图1的下键、上键以及键簧时的示意图。

图4是示出当从另一个角度观察图2的下键、上键以及键簧时的示意图。

图5是示出当从轮毂沿其径向方向外侧观察下键和上键时的示意图。

图6、图7、图8、图9、图10以及图11是顺序地描述根据本发明示例性实施例的同步器的动作的示意图。

可以理解的是，附图不一定按比例绘制，而是呈现出说明本发明的基本原理的各种特征的有所简化的表示。如本文所公开的包括例如具体尺寸、方向、位置和形状的本发明的具体设计特征，将部分地由特定预期的应用和使用环境来确定。

在附图中，贯穿附图的多幅图形附图标记表示本发明的相同或等效的部件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在以下予以说明。虽然将结合示例性实施例说明本发明，但是应当理解的是，本说明并非旨在将本发明限制于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖这些示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求所限定的本发明的思想和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其他实施例下面，将参照附图描述根据本发明示例性实施例的一种变速器的同步器。

在下文中，将参照附图说明根据本发明示例性实施例的一种变速器的同步器。

图1是示出根据本发明示例性实施例的变速器的同步器的结构，并且示出当从轮毂沿其轴向方向观察时的同步器环的示意图，图2是示出从图1中去除套筒和离合器齿轮的状态的示意图，图3是示出当从图2的相反方向观察图1的下键、上键以及键簧时的示意图，图4是示出当从另一个角度观察图2的下键、上键以及键簧时的示意图，图5是示出当从轮毂沿其径向方向外侧观察下键和上键时的示意图，以及图6、图7、图8、图9、图10以及图11是顺序地描述根据本发明示例性实施例的同步器的动作的示意图。

参照图1至图11，根据本发明示例性实施例的变速器的同步器配置为包括：下键3，设置在轮毂1的径向方向上，可相对于轮毂1滑动；上键5，沿径向方向设置在下键3的外侧，以能够在轮毂1的轴向方向上滑动；套筒9，其设置在轮毂1的外侧，以使在其轴向方向上滑动同时使上键5在其轴向方向上滑动，将上键5朝向同步器环7按压；键簧11，设置在下键3和轮毂1之间，以将下键3和上键5向套筒9的内表面按压；以及位移转换装置，其将在上键5与下键3之间的轮毂1的圆周方向上产生的相对位移转换成上键5在轴向方向上相对于下键3的朝向同步器环7的相对位移。

换言之，在本发明的示例性实施例中，在进行变速时，当套筒9在轴向方向上通过致动器从中立(neutral)状态滑动时，上键5朝向同步环7滑动，或类似地，上键5进一步由位移转换装置朝向同步器环7按压，使得轮毂1和套筒9与同步器环7和离合器齿轮同步。因此，下键3在其内径方向上移动，使进行转位。在本例中，套筒9与离合器齿轮啮合，从而执行变速。

相互凹凸结构在下键3与轮毂1之间的下键3的圆周方向上的两端部形成，使得下键3可相对于轮毂在径向方向上滑动。

在本发明的示例性实施例中，径向槽13在下键3的圆周方向的两端部形成，以及插入到下键3的径向槽13中的径向突起15在轮毂1上形成，使得相互凹凸结构通过径向槽13和径向突起15而形成。

在相互凹凸结构中，在下键3上形成有突起并且在轮毂1上形成凹槽的构造也是可能的，并且突起和凹槽的数量彼此不相同的构造是也是可能的。

根据本发明示例性实施例的变速器的同步器中，使得上键5可在轴向方向上滑动的容纳槽17设置在下键3的径向方向的外侧，容纳槽17包括：第一容纳槽17-1，第一容纳槽17-1在两侧壁的中心部形成容纳槽倾斜面17-3；以及多个第二容纳槽17-2，在第一容纳槽17-1的轴向方向的两侧形成，在上键5的四个角上设置有多个突出以与容纳槽倾斜面17-3面接触的上键倒角19，并且位移转换装置由容纳槽倾斜面17-3和上键倒角19实现。

换言之，上键5设置为在轴向方向上相对于下键3可相对地移动，并且设计为可在轻微的范围内沿圆周方向相对地移动。

此外，在上键5的四个角处形成上键倒角19，使得在上键5通过套筒9在轴向方向上向一侧或另一侧移动的所有情况下，上键倒角19和容纳凹槽倾斜面17-3可以通过彼此面接触而执行位移转换。

同时，同步器环7具有围绕上键5的圆周方向上的两侧的上键旋转槽21，使得上键倒角19通过相对于轮毂1相对地旋转上键5而与容纳槽倾斜面17-3面接触，并且当上键5通过套筒9按压同步器环7时，下键3相对于轮毂1相对地旋转。

因此，当上键5通过套筒9在其轴向方向上的滑动而按压同步器环7时，使得上键旋转槽21朝向其圆周方向的一侧旋转上键5，上键倒角19与容纳槽倾斜面17-3面接触，并且在这种面接触时产生的上键5在圆周方向上相对于下键3的位移转换成在轴向方向上将上键5进一步按压至同步器环7的相对位移。其结果是，产生由比致动器作用在套筒9上的力大的力按压上键5至同步器环7的效果。因此，即使使用具有相对小的电容器的致动器，也可以进行变速所需的充分的同步动作。

这里，在上键5的轴向方向上的一侧形成的上键倒角19与在第一容纳槽17-1的轴向方向上的一侧形成的容纳槽倾斜面17-3面接触，并且上键5的轴向方向上的另一侧形成的上键倒角19与在第一容纳槽17-1的轴向方向上的另一侧形成的容纳槽倾斜面17-3面接触。

在上键5的轴向方向上的一侧形成的上键倒角19和容纳槽倾斜面17-3彼此面接触的情况下，朝向面对上键5的轴向方向上的另一侧的同步器环7产生相对位移，并且在上键5的轴向方向上的另一侧形成的上键倒角19和容纳槽倾斜面17-3彼此面接触的情况下，朝向面对上键5的轴向方向上的一侧的同步器环7产生相对位移。

此外，当在上键5的轴向方向上的一侧形成的上键倒角19进入第一容纳槽17-1时，在上键5的轴向方向上的另一侧形成的上键倒角19进入第二容纳槽17-2，并且当在上键5的轴向方向上的另一侧形成的上键倒角19进入第一容纳槽17-1时，在上键5的轴向方向上的一侧形成的上键倒角19进入第二容纳槽17-2。

第二容纳槽17-2形成为仅使上键倒角19可以进入的结构，而不会对上键倒角19产生其它作用力。

上键5的上表面形成为在轴向方向上的横截面朝向其上方变窄的梯形，以通过套筒9在其轴向方向上的滑动而向内径方向按压。

这是为了在套筒9从其轴向方向的中性状态移动的早期状态下，使套筒9在轴向方向上按压和滑动上键5，并且使得在同步后，上键5在内径方向移动的同时套筒9可容易地连接至离合器齿轮。

作为参考，中立状态表示，当在套筒9和轮毂1的两侧分别存在单独的变速级齿轮时，套筒9与轮毂1对齐而不偏向任何变速级齿轮的状态，并且与现有技术中的一般概念使用相同的含义。

下键倒角23设置在下键的两侧，其两端部朝内径方向上变窄，并且同步器倾斜面25设置在同步器环7上，以与下键倒角23面接触。

因此，当轮毂1和套筒9与同步器环7和离合器齿轮19同步时，下键3由套筒9通过上键5施加于轮毂1的内径方向的压力在内径方向上移动，从而使下键倒角23相对于同步器倾斜面25滑动。因此，可以进行转位以使套筒9越过同步器环7与离合器齿轮19啮合。

键簧11是从轮毂1插入下键3的下凹槽27中的螺旋弹簧。

由于在如上所述的套筒9、上键5和下键3的移动期间，仅有下键3在径向方向上相对于轮毂1滑动的力施加于螺旋弹簧，所以未在螺旋弹簧中产生弯曲或弯折，并且根据设计意图仅进行螺旋弹簧在纵向方向上的伸展和收缩动作，从而充分确保螺旋弹簧的耐久性。

将参照图6、图7、图8、图9、图10以及图11说明根据本发明示例性实施例的变速器的同步器的动作的示意图。

图6示出初始状态，其中套筒在其轴向方向上滑动的同时，开始朝向同步器环7移动上键5。

图7示出上键5在其轴向方向上按压同步器环7，使得离合器齿轮19的离合器锥体和同步器环7彼此接触以产生相对于轮毂1旋转同步器环7的转矩，并从而开始同步动作。

图8示出同步器环7通过作用于同步器环7的转矩而开始在圆周方向上将上键5向上键旋转槽21移动的状态。

图9示出上键5的上键倒角19与容纳槽倾斜面17-3面接触的状态，使得上键5在圆周方向上的位移转换成其轴向方向上的位移，进一步按压同步器环7。

如上所述，当上键5按压同步器环7以使同步器环7与离合器齿轮19同步时，套筒9在其内径方向逐渐移动上键5，如图10和图11所示。因此，当下键3沿其内径方向移动时，下键倒角23相对于同步器倾斜面25滑动，导致同步器环7相对于套筒9和轮毂1对齐。因此，使得套筒9越过上键5接近离合器齿轮19的转位转矩作用在同步器环7上，进行转位，并且套筒9继续前进以最终与离合器齿轮19接啮合，从而完成变速动作。

参照图6，根据本发明示例性实施例的变速器的同步器，与第一容纳槽17-1和第二容纳槽17-2在轴向方向彼此间隔开的距离相对应的第一长度a小于与中立状态下的上键5和同步器环7之间的距离相对应的第二长度b(a<b)。

此外，与第一长度a和容纳槽倾斜面17-3在轴向方向上的长度的总和相对应的第三长度c小于与多个上键倒角19在轴向方向上彼此间隔开的距离相对应的第四长度d(c<d)。

这里，当上键5处于中立状态中，多个上键倒角19定位于与下键3的第一容纳槽17-1和第二容纳槽17-2之间的突出形状相对应。

因此，由于第二长度b大于第一长度a，所以上键5从中立状态向其轴向方向的一侧滑动，使得在上键5一侧形成的上键倒角19可以位于在上键5与同步器环7接触之前，它们可以进入第二容纳槽17-2的位置。

此外，由于第四长度d大于第三长度c，所以上键5从中立状态向其轴向方向的另一侧滑动，使得在上键5的一侧形成的上键倒角19的倾斜面与第一容纳槽17-1的容纳槽倾斜面17-3接触之前，在上键5的另一侧形成的上键倒角19可以位于使它们可以进入第二容纳槽17-2的位置。

根据如上述的结构形成的变速器的同步器，可以提高构成同步啮合式变速机构的部件的耐久性，并且可以减小同步动作所需的套筒的操作力，以减小致动套筒的致动器的容量。

此外，构成同步啮合式变速机构的部件可以设计为执行双向同步操作以减少在轮毂中使用的键的数量，减少变速器的同步器的重量、成本和体积。

为了在所附权利要求中方便说明和准确定义，使用术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“后方”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部的”、“外部的”、“内部”、“外部”、“向前”和“向后”等，参照示例性实施例的特征在附图中所示的位置来描述这些特征。

为了例示和说明的目的，已经给出了本发明的具体示例性实施例的前述说明。该说明并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的确切形式，并且鉴于上述教导，显然多种改型和变形是可能的。选择和说明示例性实施例是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够实施和利用本发明的各种示例性实施例及其各种替代形式和改型。旨在由所附权利要求及其等效形式来限定本发明的范围。

Claims (11)

1.一种变速器的同步器，包括：

下键，设置成在轮毂的径向方向上能够相对于所述轮毂滑动；

上键，设置在所述径向方向上的所述下键的外侧，以能够在所述轮毂的轴向方向上滑动；

套筒，其设置在所述轮毂的外侧，以在所述轴向方向上滑动的同时使所述上键在轴向方向上滑动，将所述上键压向同步器环；

键簧，设置在所述下键和所述轮毂之间，以将所述下键和所述上键压向所述套筒的内表面；以及

位移转换装置，将在所述上键与所述下键之间的所述轮毂的圆周方向上产生的相对位移转换成所述上键在所述轴向方向上相对于所述下键去往所述同步器环的相对位移，

其中使所述上键能够在所述轴向方向上滑动的容纳槽设置在所述径向方向上的所述下键的外侧，

所述容纳槽包括：第一容纳槽，第一容纳槽在第一侧壁和第二侧壁的中心部形成容纳槽倾斜面；以及多个第二容纳槽，形成在所述轴向方向上的所述第一容纳槽的第一侧和第二侧处，

在所述上键的四个角上设置有多个上键倒角，所述多个上键倒角突出以与所述容纳槽倾斜面接触，并且

由所述容纳槽倾斜面和所述上键倒角实现所述位移转换装置。

2.如权利要求1所述的变速器的同步器，其中形成在所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述上键倒角与形成在所述轴向方向上的所述第一容纳槽的第一侧的所述容纳槽倾斜面接触，并且形成在所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述上键倒角与形成在所述轴向方向上的所述第一容纳槽的第二侧的所述容纳槽倾斜面接触。

3.如权利要求2所述的变速器的同步器，其中当形成在所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述上键倒角和所述容纳槽倾斜面彼此接触时，产生去往面向所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述同步环的相对位移，以及

当形成在所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述上键倒角和所述容纳槽倾斜面彼此接触时，产生去往面向所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述同步环的相对位移。

4.如权利要求2所述的变速器的同步器，其中当形成在所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述上键倒角进入所述第一容纳槽时，形成在所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述上键倒角进入所述第二容纳槽，以及

当形成在所述轴向方向上的所述上键的第二侧的所述上键倒角进入所述第一容纳槽时，形成在所述轴向方向上的所述上键的第一侧的所述上键倒角进入所述第二容纳槽。

5.如权利要求1所述的变速器的同步器，其中在所述下键与所述轮毂之间、在所述圆周方向上的所述下键的第一端部和第二端部形成有相互凹凸结构，使得所述下键能够相对于所述轮毂在所述径向方向上滑动。

6.如权利要求5所述的变速器的同步器，其中在所述圆周方向上的所述下键的第一端部和第二端部形成有径向槽，以及

在所述轮毂上形成有插入到所述下键的径向槽中的径向突起，并且由所述径向槽和所述径向突起形成所述相互凹凸结构。

7.如权利要求1所述的变速器的同步器，其中所述同步器环设有围绕所述圆周方向上的所述上键的第一侧和第二侧的上键旋转槽，其中在所述上键通过所述套筒按压所述同步器环时发生相对于所述轮毂的相对旋转时，通过使所述上键相对于所述轮毂和所述下键旋转，所述上键倒角与所述容纳槽倾斜面接触。

8.如权利要求7所述的变速器的同步器，其中所述上键的上表面形成为在所述轴向方向上的横截面朝向其上方变窄的梯形，以通过所述套筒在所述轴向方向上的滑动，压向内径方向。

9.如权利要求7所述的变速器的同步器，其中所述下键的第一侧和第二侧设置有所述圆周方向上的第一端部和第二端部朝向内径方向变窄的下键倒角，以及

同步器倾斜面设置在所述同步环上以与所述下键倒角接触。

10.如权利要求1所述的变速器的同步器，其中所述键簧是从所述轮毂插入所述下键的下凹槽中的螺旋弹簧。

11.如权利要求3所述的变速器的同步器，其中与所述第一容纳槽和所述第二容纳槽在所述轴向方向上彼此间隔开的距离相对应的第一长度小于与中立状态下的所述上键和所述同步器环之间的距离相对应的第二长度，以及

与所述第一长度和所述容纳槽倾斜面在所述轴向方向上的长度的总和相对应的第三长度小于与所述多个上键倒角在所述轴向方向上彼此间隔开的距离相对应的第四长度。