CN1164622A - 同步装置机构 - Google Patents

Abstract

一个摩擦环形同步装置(18)包括第一和第二摩擦离合器(75，76)为了摩擦地使一个齿轮(14)与轴(12)同步，还包括第二和第四摩擦离合器(77，78)来使一个齿轮(16)与轴(12)同步。第一和第二摩擦离合器直接给齿轮(14)传送同步扭矩，第三和第四摩擦离合器直接给齿轮(16)传送同步扭矩。

Description

同步装置机构

本发明涉及一种摩擦环型同步装置，它具有经改进的同步性能。

用在多传动比传动中的摩擦环型同步装置机构是众所周知的，正象可以在一些先有技术专利中见到的那样，例如美国A-4413715。这样的机构包括成对的摩擦和夹爪零件，以便分别同步和可靠地离合一个齿轮与一个轴，预紧装置为了随着一个爪型联轴节的最初的接合运动来接合摩擦元件，一个可旋转地安装于轴上的轮毂，并且轮毂具有外花键齿，它与滑动地接收爪型联轴节的内花键齿，它经常构成夹爪元件副中的一个，一个具有阻塞器齿的摩擦环是为了在达到同步之前制动爪型联轴节的接合运动，并且传送来自爪型联轴节的变速力来增加摩擦元件的接合力。

在多传动比传动技术中，同步装置机构可以降低传动齿轮传动比的全部或部分的变速时间也是公知的，通过上述提到过的专利已知，驾驶员要求的变速力即加到变速杆上的力，通过采用具有预紧装置的同步装置，可以降低。然而，这种自预紧装置通常增加同步装置机构的整个轴向宽度，要求增加轴的行程并且增如成本和复杂程度。

本发明的目的是提供一种改进性能的摩擦环型同步装置机构。

根据本发明，一个同步装置机构摩擦地同步并且然后可靠地连接绕轴线旋转设置的第一和第二驱动。这种同步装置机构在前面提到过的US-A-4413715中被披露并且它代表了权利要求1的已有特征的一部分，它包括一个第一夹爪元件通过变速力可从一个与第二夹爪元件的非接合的中间位置向接合位置轴向移动，以便可靠地连接驱动部分。第一夹爪元件包括一个内花键可滑动地与一个外花键配合，外花键相对于第一驱动轴向旋转化固定。第二夹爪元件相对于第二驱动轴向旋转地固定。第一和第二摩擦离合器是通过变速力随着第一夹爪元件的运动向接合位置分别接合并且当接合产生同步扭矩时各自运转。第一摩擦离合器包括一个径向向里的第一环和一个径向向外第二环它们与轴线共心。第一装置为了相对于轴线轴向运动并旋转分别使第一环、第二环与第一、第二驱动连接，第一环具有径向向外的相对锥型摩擦表面，它与第二环的径向向里的相对锥型摩擦表面摩擦地相互连接，第二摩擦离合器包括第一和第二径向延伸、相互面对的摩擦表面，在二者之间夹持一摩擦盘。第三装置为了与第二驱动一起旋转连接相互面对的摩擦表面，并且为了与第一驱动一起旋转连接摩擦盘。第一和第二阻塞器表面随着第一夹爪元件向第二夹爪元件的运动可以移动地接合，是为了避免夹爪元件的非同步接合，以便传送变速力给第一和第二摩擦离合器来引起接合，并且产生一个扭矩，它与同步扭矩相反，以便当达到同步时，使阻塞表面移出接合位置。

改进的特点在于第一装置非旋转地直接连接第一环与第二驱动并且提供了一个扭矩路线反映由第一摩擦离合器直接对于第二驱动产生的同步扭矩，并且通过第二装置非旋转地直接连接摩擦盘与第二环并且可相对轴线轴向运动，提供了一个扭矩路线反映在第二环与第二驱动之间的第二摩擦离合器直接产生的同步扭矩。

本发明的同步装置如附图所示，其中

图1是一个双动摩擦环型同步装置在中间位置的一半剖视图，它是绕所示部分轴的轴线旋转而布置的；并且

图2是拿走图1中的部分轮毂元件并相对于轴从轴向看过去的后视图。

术语“同步离合器装置”表示一个离合器装置用来将一选定传动比的齿轮通过一可靠离合器非旋转地与一轴相连接，在这一过程中，直到这个可靠地离合器元件通过一个与之相联的同步摩擦离合器引起实际上的同步旋转时，这个可靠地离合器的接合才允许。

现在看图1和图2，表示了一个齿轮和同步装置组件10，构成了多传动比变速传动的一部分。组件10包括轴12或绕轴线12a旋转安装的第一驱动。轴向间隔开的齿轮14，16或者支持在轴上并绕它旋转的第二和第三驱动，其确保以已知形式固定于轴上没有轴向运动，以及一个双动同步离合器装置18。

同步装置机构18包括环状的第二和第四夹爪元件20，22，它有夹爪齿20a，22a，轴向可旋转地与齿轮14，16固定通过焊接将各元件与齿轮相联，还包括第一和第三内环24、26，第二和第四外环28，30，轮毂32，爪型联轴节34，第一和第二摩擦盘36，38，和3个圆周上错开分布的预紧装置39。轮毂32借助于花键32a可旋转地与轴12固定并且以已知的方式相对于轴12轴向安装，爪型联轴节34包括在中心有孔的内花键齿40，花键齿40与在轮毂32外圆周上的外花键齿42不变的紧滑动配合。外环28，30经常指的是摩擦环，它包括径向向里的相对着的锥形摩擦表面44，46和阻塞器齿座48，50，每一个具有角度的阻塞器表面在圆周的相反方向上相对设置，这里只表示了同一圆周上面相对的角度阻塞器表面48a，50a。内环24，26包括径向向外的相对称的锥形摩擦表面52，54。它通过摩擦材料55与表面44，46摩擦配合5可与任一轴向延伸的内花键56，58与齿轮14，16的轴向延伸的轮毂部分14a，16a上的外花键60，62以紧滑动关系配合，并且轴向相对、径向延伸的第一和第三摩擦表面64，66在齿轮14，16的轴向相对端面与轴向相对，径向延伸的第二和第四摩擦表面68，70分别相互面对，带有摩擦材料71的摩擦盘38，36夹持在轴向相对着的内环和齿轮的摩擦表面之间。这个盘包括轴向延伸的外花键72，74与外环52，54上的内花键形成紧滑动配合关系。轮毂、轮套、内环和摩擦盘的配合花键实际上不允许它们之间相对的转动。

摩擦表面44，52，带有盘38的摩擦表面64，68，摩擦表面46，54及带有盘36的摩擦表面66，70分别表示第一74，第二75，第三77、第四76摩擦离合器，以便在夹爪离合器元件接合之前使齿轮与轴同步。分界表面上的摩擦材料可以由几种已知材料填充或与表面或盘连接。

花键40，42有轴向延伸的齿侧面，它们连续地以紧滑动关系配合，因此在爪型联轴节34与轴12之间相对地没有自由间隙。花键40的两端形成第一和第二夹爪元件的夹爪齿，它们分别与元件20，22上的夹爪齿20a，22a配合来可靠地离合齿轮与轴。花键40的两端向端部包含成角度的阻塞器表面40a，40b，它们与阻塞器表面48a，50a接合来防止夹爪元件的异步接合，这将在下文中进一步解释。

每一个预紧装置39在先有技术中是已知的。它包括一个螺旋压缩弹簧80和柱塞82，其设置在轮毂32里的径向延伸的盲孔32b内，爪型联轴节花键40的环形键槽40c内压入的一个滚柱或球84(这里是滚柱)。预紧装置39弹性地设置爪型联轴节34在如图1所示的中间位置，滚柱84轴向放置在与外环28，30形成一体并从那里轴向延伸的多个(这里是3个)薄片86，88的邻接表面86a，88a之间，薄片延伸到轮毂32内的凹槽32c内，凹槽32c，正象我们所知，相对于薄片86，88的周向宽度有足够周向宽度以便允许足以限定相对旋转，为了分别在异步和同步状态下使阻塞器表面48a，50a从与爪型联轴节花键40的阻塞器表面40a，40b成轴向共线位置处移开。

当希望任一齿轮与轴连接时，一个合适的未表示的变速装置，象在美国专利4920815中披露的，借助于一个未表示的变速叉沿着轴12的轴线轴向移动爪型联轴节34，向左连接齿轮14或向右连接齿轮16。这个变速装置可以是操作者用一个连杆系统人工操纵，也可以选择马达控制，或者由自动触发变速装置控制，并且可以控制由变速装置供给力的大小，当变速装置是人工控制时，预紧装置供给一个预紧力，它与由操作者供给爪型联轴节的变速力成正比。

预紧力的方向取决于通过变速力的爪型联轴节的运动方向，轴向移动外环和内环28，24向左使第一离合器的表面44、52和第二离合器表面64，88接合，或者轴向移动外环、内环30，26。向右使第二离合器的表面46，54和第四离合器表面66，70接合。

预紧装置，阻塞器表面和摩擦离合器的运转假设在轴12与齿轮14，16之间存在着异步情况。因为同步运转和正向连接两齿轮是一样的，所以只描述对齿轮14的操作。预紧力与弹簧80的力和键槽40c的角度成正比，它引起外环和内环28，24的最初的轴向运动来接合第一摩擦离合器75的表面44，52，并且随着爪型联轴节34向齿轮14的向左轴向运动第二摩擦离合器的表面64，88接合。轴套的运动借助于滚柱84传送给外环28，滚柱84作用于邻接表面81a，借助于接合锥形摩擦表面44，52传送给内环来接合摩擦表面64，68。内环24和摩擦盘38由于它们分别与齿轮14和外环28花键连接，因此都可以轴向自由移动，第一和第二摩擦离合器的最初接合是充分的来产生足够的扭矩使外环28相对于轮毂和爪型联轴节旋转，以便使阻塞器表面48a与40a接合，当它们接合时，作用于爪型联轴节34的全部变速力是通过阻塞器表面来传送以使通过第一、第二摩擦离合器来产生足够的同步扭矩。因为阻塞器表面对于旋转平面是有角度的或倾斜的。他们还产生(除了禁止夹爪元件的异步接合和传送变速力)一个相反的扭矩或非阻止扭矩与同步扭矩相反，在异步情况中具有较小的数值。当实际同步到来时，同步扭矩降低于非阻止扭矩之下，从而使阻塞器表面移出接合位置，允许爪型联轴节继续轴向运动，并且可移动的夹爪元件齿40与固定于齿轮14上的夹爪元件齿20a接合。

第一摩擦离合器75提供了一个同步扭矩，通过摩擦表面44，52借助于花键56直接与第二驱动的齿轮14相连。第二摩擦离合器76提供了一个第二同步扭矩，通过摩擦表面64，68借助于表面68直接与齿轮14相连。

对于本实施例许多变化和改进都不偏离本发明的宗旨，下面的权利要求意图覆盖所披露装置的发明部分以及任何变化与改进在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1、一个同步装置机构，用来摩擦地同步和可靠地连接绕轴线(12a)旋转设置的第一驱动(12)和第二驱动(14)；这个装置的组成是：

一个第一夹爪(34)通过变速力从一个非接合的中间位置向一个与第二夹爪元件(20)接合位置轴向移动，以便可靠连接驱动部分，第一夹爪元件包括内花键(40)与相对于第一驱动(12)轴向固定并旋转的外花键(42)滑动地配合，第二夹爪元件(20)相对于第二驱动(14)轴向固定并旋转；

第一和第二摩擦离合器(75，76)通过变速力随着第一夹爪元件(34)的移动向着接合位置分别接合并且当接合产生同步扭矩时分别运转；

第一摩擦离合器(75)包括一个径向向里的第一环(24)和一个径向向外的第二环(28)它们与轴线共心，第一装置(56，60和86，32c)把第一环和第二环分别与第一和第二驱动(12，14)连接起来，以便旋转并作相对轴向移动，第一环(24)具有一个径向向外的锥形摩擦表面(52)与第二环(28)的一个径向向内的锥形摩擦表面(44)摩擦地相互连接；

第二摩擦离合器(76)包括第一和第二径向延伸和相互面对的摩擦表面(64，68)，在它们之间夹持一摩擦盘(38)，第一装置(64，68，56，60，72)连接相互面对的摩擦表面与第二驱动一起旋转，并且连接摩擦盘(38)与第一驱动(12)一起旋转；

第一和第二阻塞器表面(40a，48a)随着第一夹爪元件(34)的移动向着第二夹爪元件(20)移动进入接合位置，用来防止夹爪元件的异步接合。以便传送变速力给第一、第二摩擦离合器(75，76)来引起接合，并且产生一个与同步扭矩相反的扭矩是为了当同步到来时将阻塞器表面移出接合位置，其特征是：

第一装置(56，60和86，32c)直接连接第一环(24)与第二驱动以便不相对旋转，并且提供了一个扭矩路线反应通过第一摩擦离合器直接与第二驱动连接产生的同步扭矩；并且

第二装置(64，68，56，60，72)直接连接摩擦盘(38)与第二环(28)以便相对不旋转但可轴向移动，并且提供了一个扭矩路线反应同步扭矩，它由直接处于第二环(28)与第二驱动(14)之间的第二摩擦离合器(76)产生。

2、如权利要求1所述的同步装置机构，其特征在于：

第二装置(64，68，56，60，72)直接连接摩擦盘与第二环(28)并且包括紧密接合的轴向延伸的内花键与外花键(72)，它们分别形成在第二环(28)和摩擦盘(38)上。

3、如权利要求1或2所述的同步装置机构，其特征在于：

第一装置(56，60和86，32c)连接第一环(24)与第一驱动(12)并且包括紧密接触轴向延伸的内外花键(56，60)，它们分别形成在第一环(24)和第二驱动(14)上。

4、如权利要求3所述的同步装置机构，其特征在于：

第二驱动(14)包括一个轴向延伸的轮毂部分(14a)，它具有外部圆周，形成第一装置(56，60和86，32c)的外花键(56)。

5、如前面的权利要求所述的同步装置机构，其特征在于“

第二摩擦离合器(76)的第一和第二摩擦表面(64，68)相对于第一环(24)与第二驱动(14)的相反旋转方向固定，并且第二摩擦表面(68)相对于第二驱动(14)相反的轴向移动方向固定。

6、如前面的权利要求所述的同步装置机构，包括：

一个第三驱动(16)轴向上与第二驱动(14)间隔开以便相对于第一和第二驱动绕轴线(12a)旋转。

第三夹爪元件(34)通过变速力可从一个与第四夹爪元件(22)非接合的中间位置向一个接合位置轴向移动，从而可靠地连接第一和第二驱动(12，16)，第三夹爪元件包括内花键(40)可与外花键(42)滑动地配合，花键(42)轴向可旋转地相对于第一驱动(12)固定，并且第四夹爪元件轴向可旋转地相对于第三驱动固定；

第三和第四摩擦离合器(77，78)通过变速力随着第三夹爪元件(34)的移动向着与第四夹爪元件的接合位置分别接合并且当接合产生同步扭矩时分别运转；

第三摩擦离合器(77)包括一个径向向内的第三环(26)和一个径向向外的第四环(30)它们与轴线(12)共心，第三装置(58，62和88，32c)连接第三环(26)与第四环(30)分别相对于第一和第三驱动旋转并轴向移动，第三环具有一个径向向外相对的锥形摩擦表面(54)与第四环的径向向内相对的锥形摩擦表面(46)摩擦地相互连接；

第四摩擦离合器(78)包括径向延伸、相互面对的第三和第四摩擦表面(66，70)，在它们之间夹持一个第二摩擦盘(36)，第四装置(66，70，58，62，74)连接第三和第四摩擦表面与第三驱动(16)一起旋转并且连接第二摩擦盘(36)与第一驱动(12)一起旋转；

第三和第四阻塞器表面(40b，50a)可随着第三夹爪元件(34)的移动向第四夹爪元件(22)移动并接合，是为了防止第三和第四夹爪元件(34，22)的异步接合，以便传送变速力给第三和第四摩擦离合器(77、78)引起接合，并且产生一个与同步扭矩相反的扭矩是为了当第一和第三驱动达到同步时，使第三和第四阻塞器表面移出接合位置；

第三装置(58，62和88，32c)直接连接第三环(26)与第三驱动(16)以便相对于轴线不旋转并且提供一个扭矩路线反应由第三摩擦离合器直接与第三驱动(16)相连产生的同步扭矩；并且

第四装置(58，62，66，70，74)直接连接第二摩擦盘(36)与第四环(30)以便相对于轴线不旋转但可轴向移动，并且提供了一个扭矩路线来反应直接处于第四环(30)和第三驱动(16)之间的第四摩擦离合器产生的同步扭矩。

7、如权利要求6所述的同步装置机构，其特征在于：

第四装置(66，70，58，60，74)直接连接第二摩擦盘(36)与第四环(30)并且包括紧密地接合的轴向延伸的内花键与外花键(74)，分别在第四环(30)和第二摩擦盘(36)上形成。

8、如权利要求6或7所述的同步装置机构，其特征在于：

第三装置(58，70，86，32c)连接第三环(26)与第三驱动(16)并且包括紧密接合的轴向的内外花键(58，70)分别在第三环(26)和第二驱动(16)上形成。

9、如权利要求8所述的同步装置机构，其特征在于：

第三驱动(16)包括一个轴向延伸的轮毂部分(16a)，它具有外圆周形成第三装置(58，70)的外花键(62)。

10、如前面权利要求所述的同步装置机构，其特征在于：

第四摩擦离合器(78)的第三和第四摩擦表面(66，70)是固定的，不相对于第三驱动(16)旋转，并且第四摩擦表面(70)是固定的，不相对于第三驱动(16)作轴向运动。

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