CN111156264B - 一种双排齿同步器及变速箱 - Google Patents

一种双排齿同步器及变速箱 Download PDF

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Abstract

本发明属于同步器技术领域，公开了一种双排齿同步器及变速箱，双排齿同步器包括齿座、滑动齿套、两个同步锥和两个同步环，齿座固接于转轴上，滑动齿套套设于齿座外侧，滑动齿套的内壁上设置有两个第一内齿圈和设置于两个第一内齿圈中间的第二内齿圈，第一内齿圈的直径大于第二内齿圈的直径，第二内齿圈与齿座相啮合，两个同步锥一一对应分别套接于齿座两侧的两个齿轮上，同步锥上设置有第一外齿圈，第一外齿圈能够与第一内齿圈相啮合，两个同步环一一对应分别套设于两个同步锥上，同步环上设置有第二外齿圈，第二外齿圈能够与第二内齿圈相啮合，变速箱包括上述双排齿同步器。本发明能够在挡位切换时有效减小同步到接合之间的间隔。

Description

一种双排齿同步器及变速箱
技术领域
本发明涉及同步器技术领域，尤其涉及一种双排齿同步器及变速箱。
背景技术
变速箱是汽车的关键传动部件，通过变速箱实现扭矩和转速的调整使得发动机能够适应汽车的使用工况。变速箱内扭矩和转速的变换是通过设置不同的挡位实现的，为了实现快速平顺换挡，在变速箱内相应的齿轮侧设计有同步装置，负责将空转的齿轮和轴联接，实现动力传递路径的平稳切换。同步装置用得最广的是锁环式、锁销式惯式同步器，它们虽结构有差别，但工作原理无异，都由摩擦元件、锁止元件和弹性元件构成。摩擦元件中同步环和同步锥通过摩擦制动使得被同步侧和同步侧的转速相同，锁止元件中滑动齿套和同步锥类似于同步锥离合器，通过齿间的啮合实现动力从齿座所在的轴传递到相应的齿轮上。
在车辆实际使用中，换挡过程中经常会出现明显的两段性，即在换挡过程中有二次冲击，影响换挡品质。出现二次冲击的主要原因是在摩擦制动元件使得同步侧和被同步侧同步后，滑动齿套和同步锥之间并没有即时接合，即滑动齿套和同步锥的接合在同步后产生了延时，在此段时间内由于变速箱内的搅油摩擦和机械摩擦使得被同步侧和同步侧之间重新产生了新的较大转速差，致使滑动齿套和同步锥在有转速差的状态下接合，因此产生了换挡过程中的二次冲击。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双排齿同步器及变速箱，能够在挡位切换时有效减小同步到接合之间的间隔，降低换挡过程中的二次冲击力。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种双排齿同步器，包括：
齿座，固接于转轴上；
滑动齿套，套设于所述齿座外侧，所述滑动齿套的内壁上设置有两个第一内齿圈和设置于两个所述第一内齿圈中间的第二内齿圈，所述第一内齿圈的直径大于所述第二内齿圈的直径，所述第二内齿圈与所述齿座相啮合；
两个同步锥，一一对应分别套接于所述齿座两侧的两个齿轮上，所述同步锥上设置有第一外齿圈，所述第一外齿圈能够与所述第一内齿圈相啮合；
两个同步环，一一对应分别套设于两个所述同步锥上，所述同步环上设置有第二外齿圈，所述第二外齿圈能够与所述第二内齿圈相啮合，所述滑动齿套相对于所述齿座轴向移动，所述第二内齿圈与一个所述同步环相抵接时，所述第一内齿圈凸出所述同步环朝向所述同步锥一侧的端面。
作为优选，所述齿座包括：
齿毂，固连于所述转轴，所述齿毂的外周面上设置有轴向贯通的滑槽；
滑块，滑动设置于所述滑槽内；
弹性定位销，设置于所述齿毂上，所述弹性定位销穿过所述滑块上的支撑孔抵靠于所述滑动齿套内壁上的定位槽中。
作为优选，所述定位槽为开设于所述第二内齿圈的条形齿纹上的缺口。
作为优选，所述弹性定位销包括：
支撑座，设置于所述齿毂和所述滑块之间；
弹簧，一端抵接于所述齿毂，另一端抵接于所述支撑座，使得所述支撑座抵靠于所述滑块朝向所述齿毂的内侧；
球头部，连接于所述支撑座，穿设于所述支撑孔中，部分从所述支撑孔中伸出，抵靠于所述定位槽中。
作为优选，还包括拨叉，所述滑动齿套的外周面上开设有环形凹槽，所述拨叉伸入所述环形凹槽内，能够通过所述环形凹槽带动所述滑动齿套相对于所述齿座滑动。
作为优选，两个所述第一内齿圈分别位于所述滑动齿套内壁轴向的两端。
作为优选，所述第二内齿圈位于所述滑动齿套内壁轴向的中间位置处。
作为优选，两个所述第一内齿圈相对于所述第二内齿圈对称设置。
作为优选，所述第二内齿圈的条形齿纹沿延伸方向分为位于中间的中间部和位于两端的端头部，所述中间部的宽度大于所述端头部，所述第二内齿圈通过所述中间部与所述齿座相啮合，通过所述端头部与所述同步环相啮合。
一种变速箱，包括上述的双排齿同步器。
本发明的有益效果：
滑动齿套上第一内齿圈和第二内齿圈的配合设置，能够在挡位切换，第二内齿圈与一个同步环相抵接时，第一内齿圈已经越过同步环，有效减小了第一内齿圈与同步锥之间的位移量，使得被同步侧和同步侧同步后新建立的转速差较小，进而达到减小二次冲击力的幅度和频率，提升换挡品质的目的。
附图说明
图1是本发明实施例所述的双排齿同步器的剖面结构示意图；
图2是本发明实施例所述的滑动齿套的剖面结构示意图；
图3是本发明实施例所述的滑动齿套上第二内齿圈的条形齿纹的结构示意图。
图中：
100、转轴；200、齿轮；
1、齿座；11、齿毂；12、滑块；13、弹性定位销；131、支撑座；132、弹簧；133、球头部；
2、滑动齿套；21、第一内齿圈；22、第二内齿圈；221、中间部；222、端头部；23、定位槽；24、环形凹槽；
3、同步锥；
4、同步环；
5、拨叉。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-图3所示，本发明提供了一种双排齿同步器，包括齿座1、滑动齿套2、两个同步锥3和两个同步环4。其中，齿座1固接于转轴100上，滑动齿套2套设于齿座1外侧，滑动齿套2的内壁上设置有两个第一内齿圈21和设置于两个第一内齿圈21中间的第二内齿圈22，第一内齿圈21的直径大于第二内齿圈22的直径，第二内齿圈22与齿座1相啮合，两个同步锥3一一对应分别套接于齿座1两侧的两个齿轮200上，同步锥3上设置有第一外齿圈，第一外齿圈能够与第一内齿圈21相啮合，两个同步环4一一对应分别套设于两个同步锥3上，同步环4上设置有第二外齿圈，第二外齿圈能够与第二内齿圈22相啮合，滑动齿套2相对于齿座1轴向移动，第二内齿圈22与一个同步环4相抵接时，第一内齿圈21凸出同步环4朝向同步锥3一侧的端面。
本发明中，滑动齿套2上第一内齿圈21和第二内齿圈22的配合设置，能够在挡位切换，第二内齿圈22与一个同步环4相抵接时，第一内齿圈21已经越过同步环4，有效减小了第一内齿圈21与同步锥3之间的位移量，使得被同步侧和同步侧同步后新建立的转速差较小，进而达到减小二次冲击力的幅度和频率，提升换挡品质的目的。
具体地，上述转轴100上固接有齿座1和两个齿轮200，两个齿轮200分别位于齿座1的两侧，分别通过轴承设置于转轴100上，两个齿轮200的结构尺寸不同，分别为低速齿轮和高速齿轮。
在本实施例的双排齿同步器在换挡过程中，参照图1，以向左移动为例，滑动齿套2的第二内齿圈22滑动离开中间位置向左作轴向移动，推动同步环4移向同步锥3，使具有转速差的两锥面一经接触，破坏油膜，同步环4的结合面卸油后产生摩擦作用。由于滑块12已经紧靠同步环4缺口的一侧，滑动齿套2的第二内齿圈22相对于同步环4错开了约半个齿纹厚。滑动齿套2的第二内齿圈22的齿端倒角压紧同步环4齿端倒角(即锁止角)，亦即在同步环4上作用着两个方向相反的力矩，惯性作用产生的摩擦力矩Tf，同步环4的锁止角处相对于滑动齿套2向后退转的拨环力矩(或称锁止力矩)Td。摩擦作用迅速使被同步侧的转速降到与同步环4转速相同，而后二者保持同步旋转，即被同步侧相对于同步环4的转速为零，此时摩擦力矩消失，同步环4的锁止作用即行消失。拨环力矩使同步环4连同被同步侧齿轮200与之相连的所有零件一起相对于滑动齿套2向后退转一个角度，滑动齿套2才可继续向左移动。在同步后滑动齿套2第一内齿圈21与齿轮200侧的同步锥3的距离相对常规单排齿的同步器结构要短一个同步环4的厚度，滑动齿套2运动到与同步锥3接合时间大幅度缩短，在此间隔时间内同步侧与被同步侧二者之间重新产生的转速差要比常规单排齿机构小约70％以上，在小转速差内第一内齿圈21与齿轮200侧的同步锥3接合将产生很小二次冲击力，进而提升了手动换挡的换挡品质，对于自动换挡同样会产生很小的冲击和振动，延长了同步器的使用寿命，降低了同步器的换挡噪声。
具体地，齿座1包括齿毂11、滑块12和弹性定位销13。其中，齿毂11固连于转轴100，滑动齿套2通过第二内齿圈22与齿毂11相啮合，齿毂11的外周面上设置有轴向贯通的滑槽，滑块12滑动设置于滑槽内，弹性定位销13设置于齿毂11上，弹性定位销13穿过滑块12上的支撑孔抵靠于滑动齿套2内壁上的定位槽23中。
更为具体地，定位槽23为开设于第二内齿圈22的条形齿纹上的缺口。
更为具体地，弹性定位销13包括支撑座131、弹簧132和球头部133。其中，支撑座131设置于齿毂11和滑块12之间，弹簧132的一端抵接于齿毂11，另一端抵接于支撑座131，使得支撑座131抵靠于滑块12朝向齿毂11的内侧，球头部133连接于支撑座131，穿设于支撑孔中，部分从支撑孔中伸出，抵靠于定位槽23中。
本发明的双排齿同步器还包括拨叉5，滑动齿套2的外周面上开设有环形凹槽24，拨叉5伸入环形凹槽24内，能够通过环形凹槽24带动滑动齿套2相对于齿座1滑动。
具体地，两个第一内齿圈21分别位于滑动齿套2内壁轴向的两端。
更为具体地，第二内齿圈22位于滑动齿套2内壁轴向的中间位置处。
更为具体地，两个第一内齿圈21相对于第二内齿圈22对称设置。
在本实施例中，第二内齿圈22的条形齿纹沿延伸方向分为位于中间的中间部221和位于两端的端头部222，中间部221的宽度大于端头部222，第二内齿圈22通过中间部221与齿座1相啮合，通过端头部222与同步环4相啮合。上述设置，使得齿座1与中间部221相啮合时，不与端头部222产生接触和摩擦，有效地保护了端头部222的结构，提高了端头部222与同步环4相啮合的准确性和可靠性。
本发明还提供了一种变速箱，包括上述的双排齿同步器。
本发明的变速箱中，滑动齿套2上第一内齿圈21和第二内齿圈22的配合设置，能够在挡位切换，第二内齿圈22与一个同步环4相抵接时，第一内齿圈21已经越过同步环4，有效减小了第一内齿圈21与同步锥3之间的位移量，使得被同步侧和同步侧同步后新建立的转速差较小，进而达到减小二次冲击力的幅度和频率，提升换挡品质的目的。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双排齿同步器，其特征在于，包括：
齿座(1)，固接于转轴(100)上；
滑动齿套(2)，套设于所述齿座(1)外侧，所述滑动齿套(2)的内壁上设置有两个第一内齿圈(21)和设置于两个所述第一内齿圈(21)中间的第二内齿圈(22)，所述第一内齿圈(21)的直径大于所述第二内齿圈(22)的直径，所述第二内齿圈(22)与所述齿座(1)相啮合；
两个同步锥(3)，一一对应分别套接于所述齿座(1)两侧的两个齿轮(200)上，所述同步锥(3)上设置有第一外齿圈，所述第一外齿圈能够与所述第一内齿圈(21)相啮合；
两个同步环(4)，一一对应分别套设于两个所述同步锥(3)上，所述同步环(4)上设置有第二外齿圈，所述第二外齿圈能够与所述第二内齿圈(22)相啮合，所述滑动齿套(2)相对于所述齿座(1)轴向移动，所述第二内齿圈(22)与一个所述同步环(4)相抵接时，所述第一内齿圈(21)凸出所述同步环(4)朝向所述同步锥(3)一侧的端面；
所述第二内齿圈(22)的条形齿纹沿延伸方向分为位于中间的中间部(221)和位于两端的端头部(222)，所述中间部(221)的宽度大于所述端头部(222)，所述第二内齿圈(22)通过所述中间部(221)与所述齿座(1)相啮合，通过所述端头部(222)与所述同步环(4)相啮合。
2.根据权利要求1所述的双排齿同步器，其特征在于，所述齿座(1)包括：
齿毂(11)，固连于所述转轴(100)，所述齿毂(11)的外周面上设置有轴向贯通的滑槽；
滑块(12)，滑动设置于所述滑槽内；
弹性定位销(13)，设置于所述齿毂(11)上，所述弹性定位销(13)穿过所述滑块(12)上的支撑孔抵靠于所述滑动齿套(2)内壁上的定位槽(23)中。
3.根据权利要求2所述的双排齿同步器，其特征在于，所述定位槽(23)为开设于所述第二内齿圈(22)的条形齿纹上的缺口。
4.根据权利要求2所述的双排齿同步器，其特征在于，所述弹性定位销(13)包括：
支撑座(131)，设置于所述齿毂(11)和所述滑块(12)之间；
弹簧(132)，一端抵接于所述齿毂(11)，另一端抵接于所述支撑座(131)，使得所述支撑座(131)抵靠于所述滑块(12)朝向所述齿毂(11)的内侧；
球头部(133)，连接于所述支撑座(131)，穿设于所述支撑孔中，部分从所述支撑孔中伸出，抵靠于所述定位槽(23)中。
5.根据权利要求1所述的双排齿同步器，其特征在于，还包括拨叉(5)，所述滑动齿套(2)的外周面上开设有环形凹槽(24)，所述拨叉(5)伸入所述环形凹槽(24)内，能够通过所述环形凹槽(24)带动所述滑动齿套(2)相对于所述齿座(1)滑动。
6.根据权利要求1所述的双排齿同步器，其特征在于，两个所述第一内齿圈(21)分别位于所述滑动齿套(2)内壁轴向的两端。
7.根据权利要求6所述的双排齿同步器，其特征在于，所述第二内齿圈(22)位于所述滑动齿套(2)内壁轴向的中间位置处。
8.根据权利要求6所述的双排齿同步器，其特征在于，两个所述第一内齿圈(21)相对于所述第二内齿圈(22)对称设置。
9.一种变速箱，其特征在于，包括权利要求1-8任一所述的双排齿同步器。
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