CN112392868B - 一种车辆同步器总成以及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种车辆同步器总成以及车辆。该车辆同步器总成包括套设在车辆的工作轴外的齿毂、套设在齿毂外的齿套以及围绕齿套的拨叉槽周向布置且与拨叉槽之间具有间距的至少一个液压杆装置，每个液压杆装置均包括液压杆以及用于驱动液压杆在卡设于拨叉槽内的工作状态以及退出拨叉槽的非工作状态之间进行往复运动的驱动机构；驱动机构配置成：在工作轴的转速与齿套待接合的挡位齿轮的转速不同时，驱动液压杆使其处于工作状态，以阻止齿套与挡位齿轮接合，且在工作轴的转速与挡位齿轮的转速相同时，驱动液压杆使其处于非工作状态，以使齿套与挡位齿轮接合。本发明的方案，解决了齿套和接合齿的锁止角被磨损从而导致的挂挡后啮合不完全的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及车辆的变速器技术领域，尤其涉及一种车辆同步器总成以及车辆。
背景技术
变速器作为汽车产品中的重要零部件，可以保证发动机最佳的工作状态及实现汽车倒挡。同步器作为汽车变速器换档关键零部件，包括齿毂、齿套、滑块、同步环、接合齿等子零部件。齿套由拨叉带动进行轴向有动，穿过同步环，与接合齿啮合实现挂档传递扭矩。同步环通过锥面摩擦副将转速不等的齿轮和齿套在接合齿前迅速达到同步。
MT/AMT/DCT的车辆换档是通过离合器实现的。离合器分开，发动机的动力切断传输，然后进行换挡操作，待车速和发动机速度基本达到一致时，离合器接合，完成换档，发动机的动力又开始传输。在离合器分开的过程中，执行机构将高转速的齿轮和即将进入这个档位的齿轮同步。同步器的作用就是在换档动作发生时，将即将入档位的齿轮转速提升至和输出端齿轮速度同步的状态。
但是，若同步器的同步能力不足，或齿轮转速差超过同步器的最大同步能力，把一个慢速旋转的齿轮强行挂入一个高速旋转的齿轮中，就会发生打齿的现象。打齿实际上是两个金属质地的齿套和接合齿之间的硬碰硬，对同步器而言，最终的结果会造成齿套和接合齿的锁止角部分加快磨损。长时间的多次磨损会导致本来尖角的锁止角被磨成圆角，这会引起挂档后啮合不完全，从而轻微的振动就容易引起脱档现象，造成车辆故障。
发明内容
本发明的一个目的是解决同步器中齿套和接合齿的锁止角被磨损从而导致的挂挡后啮合不完全的技术问题。
本发明的一个进一步的目的是要在保证齿套和接合齿的锁止角不被磨损的前提下最大限度地简化结构，降低成本。
特别地，本发明提供了一种车辆同步器总成，包括套设在车辆的工作轴外的齿毂、套设在所述齿毂外的齿套以及围绕所述齿套的拨叉槽周向布置且与所述拨叉槽之间具有间距的至少一个液压杆装置，每个所述液压杆装置均包括液压杆以及用于驱动所述液压杆在卡设于所述拨叉槽内的工作状态以及退出所述拨叉槽的非工作状态之间进行往复运动的驱动机构；
所述驱动机构配置成：在所述工作轴的转速与所述齿套待接合的挡位齿轮的转速不同时，驱动所述液压杆使其处于所述工作状态，以阻止所述齿套与所述挡位齿轮接合，且在所述工作轴的转速与所述挡位齿轮的转速相同时，驱动所述液压杆使其处于非工作状态，以使所述齿套与所述挡位齿轮接合。
可选地，所述液压杆可伸缩地设置在所述液压杆装置上，且受控地在收缩于所述液压杆装置的收缩状态以及朝向所述拨叉槽伸出并卡设于所述拨叉槽内的伸出状态之间切换，以完成在所述非工作状态以及所述工作状态之间的往复运动。
可选地，所述液压杆设置成其轴线与所述拨叉槽的底面相交，且所述轴线上的任意一点在所述底面的投影点均为所述轴线与所述拨叉槽的相交点。
可选地，所述车辆同步器总成还包括：
第一转速传感器，设置在所述车辆的挡位齿轮上，用于检测所述挡位齿轮的转速；
第二转速传感器，设置在所述工作轴上，用于检测所述工作轴的转速；
处理器，与所述第一转速传感器和第二转速传感器均相连，用于将所述挡位齿轮的转速与所述工作轴的转速进行比较，以判断所述挡位齿轮的转速与所述工作轴的转速是否相同。
可选地，所述液压杆装置的数量为多个，且多个所述液压杆装置等间距布置。
可选地，所述液压杆装置还包括与所述液压杆连接的复位元件；
所述复位元件配置成：在所述工作轴的转速与所述挡位齿轮的转速不同时发生形变，并在所述工作轴的转速与所述挡位齿轮的转速相同时回位，以带动所述液压杆回位并处于所述非工作状态。
可选地，所述液压杆装置还包括控制器，与所述处理器相连，用于根据所述处理器的判断结果向所述驱动机构发送驱动指令。
可选地，所述控制器为电控器。
可选地，所述驱动机构为液压马达。
特别地，本发明还包括一种车辆，包括如前述的车辆同步器总成。
根据本发明的方案，由于在在车辆同步器总成中增加了至少一个液压杆装置，通过在工作轴的转速与挡位齿轮的转速不同时驱动所述液压杆工作，从而阻止所述齿套与所述挡位齿轮接合，且在所述工作轴的转速与所述挡位齿轮的转速相同时驱动所述液压杆使其处于非工作状态，从而使所述齿套与所述挡位齿轮接合。由此，可以在同步器转速与档位齿轮转速未达到同步时，有效锁止齿套向挡位齿轮的方向移动，避免打齿，进而避免齿套和接合齿的锁止角被磨损从而导致的挂挡后啮合不完全。
并且，该车辆同步器总成是在现有的同步器总成的基础上增加了液压杆装置、第一转速传感器以及第二转速传感器，增加的结构简单，且无需改变现有的同步器总成的结构，在实现齿套和接合齿的锁止角不被磨损的前提下以较小的成本换来好的效果，即在保证齿套和接合齿的锁止角不被磨损的前提下最大限度地简化结构，降低成本。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1示出了根据本发明一个实施例的车辆同步器总成的示意性结构图；
图2示出了根据本发明一个实施例的液压杆装置的示意性结构图；
图中：1-接合齿、2-同步环、3-弹簧、4-钢球、5-滑块、6-齿毂、7-齿套、8-液压杆装置、9-第一转速传感器、10-第二转速传感器、11-挡位齿轮，13-液压杆，14-复位元件，15-活塞连杆，16-同步锁止杆。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一个实施例的车辆同步器总成的示意性结构图。如图1所示，该车辆同步器总成一般性地包括齿毂6、齿套7、滑块5、同步环2、接合齿、弹簧3以及钢球4。该齿毂6套设在车辆的工作轴外，该齿套7套设在齿毂6外。齿套7由拨叉带动进行轴向移动，穿过同步环2，与挡位齿轮11啮合实现挂档传递扭矩。同步环2通过锥面摩擦副将转速不等的挡位齿轮11和齿套7在接合齿前迅速达到同步。为了解决同步器中齿套7和接合齿1的锁止角被磨损从而导致的挂挡后啮合不完全的技术问题，本申请创新性地在车辆同步器总成中增加了至少一个液压杆装置8。该至少一个液压杆装置8围绕齿套7的拨叉槽周向布置且与拨叉槽之间具有间距。可以理解的是，在液压杆装置8的数量为一个时，液压杆装置8位于拨叉槽周向方向，且与拨叉槽之间具有间距。在液压杆装置8的数量为多个时，多个液压杆装置8围绕齿套7的拨叉槽周向布置且与拨叉槽之间具有间距。
每个液压杆装置8均包括液压杆13以及用于驱动液压杆13在卡设于拨叉槽内的工作状态以及退出拨叉槽的非工作状态之间进行往复运动的驱动机构。该驱动机构配置成：在工作轴的转速与齿套7待接合的挡位齿轮11的转速不同时，驱动液压杆13使其处于图1虚线所示的工作状态，以阻止齿套7与挡位齿轮11接合，且在工作轴的转速与挡位齿轮11的转速相同时，驱动液压杆13使其处于非工作状态，以使齿套7与挡位齿轮11接合。
根据本发明的方案，由于在在车辆同步器总成中增加了至少一个液压杆装置8，通过在工作轴的转速与挡位齿轮11的转速不同时驱动液压杆13工作，从而阻止齿套7与挡位齿轮11接合，且在工作轴的转速与挡位齿轮11的转速相同时驱动液压杆13使其处于非工作状态，从而使齿套7与挡位齿轮11接合。由此，可以在同步器转速与档位齿轮转速未达到同步时，有效锁止齿套7向挡位齿轮11的方向移动，避免打齿，进而避免齿套7和接合齿1的锁止角被磨损从而导致的挂挡后啮合不完全。
在一个实施例中，该多个液压杆装置8等间距布置。可以理解的是，该拨叉槽为围绕齿套7一圈设置的槽，设置多个液压杆装置8，并使得该多个液压杆装置8等间距布置，这样可以避免出现在一个液压杆装置8出现故障时无法实现在同步器转速与档位齿轮转速未达到同步时阻止齿套7向挡位齿轮11的方向移动的情况，同时，利用多个液压杆装置8来共同阻止，效果更佳。可以从多个液压杆装置8中选择出至少一个作为备用的液压杆装置8，以在常用的液压杆装置8出现故障时使用。当然，也可以不设置备用的液压杆装置8，可以使得多个液压杆装置8同时工作，此时要保证多个液压杆装置8工作时的同步性。
在一个实施例中，该液压杆13可伸缩地设置在液压杆装置8上，且受控地在收缩于液压杆装置8的收缩状态以及朝向拨叉槽伸出并卡设于拨叉槽内的伸出状态之间切换，以完成在非工作状态以及工作状态之间的往复运动。非工作状态的情况包括完全收缩于液压杆装置8的收缩状态以及朝向拨叉槽伸出但还未触及拨叉槽内的伸出状态。工作状态的情况为朝向拨叉槽伸出并卡设于拨叉槽内的伸出状态。
在图1所示的实施例中，该液压杆13设置成其轴线与拨叉槽的底面相交，且轴线上的任意一点在底面的投影点均为轴线与拨叉槽的相交点。
为了获取工作轴以及挡位齿轮11的转速，该车辆同步器总成还可以包括第一转速传感器9和第二转速传感器10。该第一转速传感器9设置在车辆的挡位齿轮11上，用于检测挡位齿轮11的转速。该第二转速传感器10设置在工作轴上，用于检测工作轴的转速。该车辆同步器总成还可以处理器，该处理器与第一转速传感器9和第二转速传感器10均相连，用于将挡位齿轮11的转速与工作轴的转速进行比较，以判断挡位齿轮11的转速与工作轴的转速是否相同。由此，通过在挡位齿轮11上设置第一转速传感器9，在工作轴上设置第二转速传感器10，从而实现对挡位齿轮11以及工作轴的转速的检测。
图2示出了根据本发明一个实施例的液压杆装置8的示意性结构图。如图2所示，该液压杆装置8还包括与液压杆13连接的复位元件14。该复位元件14配置成：在工作轴的转速与挡位齿轮11的转速不同时发生形变，并在工作轴的转速与挡位齿轮11的转速相同时回位，以带动液压杆13回位并处于非工作状态。该液压杆装置8还包括与处理器相连的控制器，用于根据处理器的判断结果向驱动机构发送驱动指令。其中，该控制器为电控器，该驱动机构为液压马达，该复位元件14例如可以为弹簧。该液压杆13可以由活塞连杆以及同步锁止杆组成，在液压杆13卡设于拨叉槽时，是同步锁止杆的一端卡设于拨叉槽。
该车辆同步器总成在同步前的具体工作原理为：在齿套7与挡位齿轮11未达到同步之前，即转速不同时，液压弹簧3执行杆处在工作状态，其工作原理为，在控制器的电磁阀通电时，通过充油使液压杆13向工作方向移动，此时弹簧3处于压缩状态，直至移动至液压杆13卡在齿套7的拨叉槽内，齿套7无法进一步移向挡位齿轮11进行同步工作。
该车辆同步器总成在同步时及同步后的具体工作原理为：当齿套7与挡位齿轮11达到同步时或之后，即转速相同后，控制器的电磁阀断电，该液压杆装置8的液压缸放油，弹簧3回位，带动液压杆13回位至非工作状态，液压杆13退出齿套7的拨叉槽，齿套7可继续向挡位齿轮11移动，最终完全啮合并避免打齿，完成同步过程。
根据本发明的方案，该车辆同步器总成是在现有的同步器总成的基础上增加了液压杆装置8、第一转速传感器9以及第二转速传感器10，增加的结构简单，且无需改变现有的同步器总成的结构，在实现齿套7和接合齿1的锁止角不被磨损的前提下以较小的成本换来好的效果，即在保证齿套7和接合齿1的锁止角不被磨损的前提下最大限度地简化结构，降低成本。
特别地，本发明还提供了一种车辆，该车辆包括前述的车辆同步器总成。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种车辆同步器总成，其特征在于，包括套设在车辆的工作轴外的齿毂、套设在所述齿毂外的齿套以及围绕所述齿套的拨叉槽周向布置且与所述拨叉槽之间具有间距的至少一个液压杆装置，每个所述液压杆装置均包括液压杆以及用于驱动所述液压杆在卡设于所述拨叉槽内的工作状态以及退出所述拨叉槽的非工作状态之间进行往复运动的驱动机构；
所述驱动机构配置成：在所述工作轴的转速与所述齿套待接合的挡位齿轮的转速不同时，驱动所述液压杆使其处于所述工作状态，以阻止所述齿套与所述挡位齿轮接合，且在所述工作轴的转速与所述挡位齿轮的转速相同时，驱动所述液压杆使其处于非工作状态，以使所述齿套与所述挡位齿轮接合。
2.根据权利要求1所述的车辆同步器总成，其特征在于，所述液压杆可伸缩地设置在所述液压杆装置上，且受控地在收缩于所述液压杆装置的收缩状态以及朝向所述拨叉槽伸出并卡设于所述拨叉槽内的伸出状态之间切换，以完成在所述非工作状态以及所述工作状态之间的往复运动。
3.根据权利要求2所述的车辆同步器总成，其特征在于，所述液压杆设置成其轴线与所述拨叉槽的底面相交，且所述轴线上的任意一点在所述底面的投影点均为所述轴线与所述拨叉槽的相交点。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆同步器总成，其特征在于，还包括：
第一转速传感器，设置在所述车辆的挡位齿轮上，用于检测所述挡位齿轮的转速；
第二转速传感器，设置在所述工作轴上，用于检测所述工作轴的转速；
处理器，与所述第一转速传感器和第二转速传感器均相连，用于将所述挡位齿轮的转速与所述工作轴的转速进行比较，以判断所述挡位齿轮的转速与所述工作轴的转速是否相同。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆同步器总成，其特征在于，所述液压杆装置的数量为多个，且多个所述液压杆装置等间距布置。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的车辆同步器总成，其特征在于，所述液压杆装置还包括与所述液压杆连接的复位元件；
所述复位元件配置成：在所述工作轴的转速与所述挡位齿轮的转速不同时发生形变，并在所述工作轴的转速与所述挡位齿轮的转速相同时回位，以带动所述液压杆回位并处于所述非工作状态。
7.根据权利要求4所述的车辆同步器总成，其特征在于，所述液压杆装置还包括控制器，所述控制器与所述处理器相连，用于根据所述处理器的判断结果向所述驱动机构发送驱动指令。
8.根据权利要求7所述的车辆同步器总成，其特征在于，所述控制器为电控器。
9.根据权利要求1-3、7-8中任一项所述的车辆同步器总成，其特征在于，所述驱动机构为液压马达。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的车辆同步器总成。
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