CN1236214C - 同步器 - Google Patents
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Abstract
一种具有改进的定位元件(41)和预增力元件(43)的同步器(10)。该同步器包括定位销(40)和开口销预增力元件(42)，其中，定位销轴向延伸穿过在一个径向延伸的换档接合套(32)中的定位销孔(41a)，开口销预增力元件具有成对地轴向延伸穿过接合套中的预增力元件销孔(43a)的元件(44)。该销孔(41a，43a)分别由设置在接合套的销孔(32a，32b)中的定位元件和预增力元件环(41，43)限定。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于变速器的锁销式同步器。更具体地，本发明涉及用于这样一种同步器的一种改进的定位和/或预增力装置(pre-energizer)。
背景技术
在此公开的这种一般类型的同步器在现有技术中是众所周知的，可以参照美国专利5339936和4018319和英国专利1473844，上述专利的公开内容结合于此作为参考。其中所公开的这种类型的同步器通常包括爪式离合器和定位销，该定位销从一个摩擦元件轴向延伸穿过在一个径向延伸的接合套中的第一销孔。该销包括与绕该销孔设置的带角度的定位锁合肩部相抵触的带角度的定位锁合肩部，以防止爪式离合器的异步接合。这种同步器可以作为如上述专利中所述的双作用式或单作用式。其中一些同步器包括所谓的开口销(锁销)类型的预增力元件以代替美国专利5092439中所述类型的预增力元件。多对这种开口销延伸通过接合套中并与第一销孔相互间隔分布的第二销孔。弹簧偏压该开口销对并使它们分开，以保证由该开口销限定的带角度的预增力元件锁合肩部和绕该第二销孔设置的带角度的预增力元件锁合肩部之间的抵触。该抵触的肩部响应于换档接合套的初始接合运动实现摩擦式离合器的接合。
当绕第一和/或第二销孔限定的带角度的锁合肩部发生磨损时，该换档接合套需要进行更换，以保证定位和/或预增力功能的正常执行。另外，当同一基本同步器用于一个变速器的不同位置或用于不同变速器时，可能需要不同的锁合肩部角度，从而需要仅锁合肩部角度不同的大量换档接合套。
发明内容概述
本发明的一个目的是提供一种同步器的改进的定位和/或预增力锁合肩部。
本发明的另一个目的是为一个同步器提供改进的预增力开口销。
根据本发明的一个特性，一种用于一个第一传动装置的同步器，第一传动装置被固定以防止相对一个第二传动装置的轴向运动，第二传动装置具有一个上述的传动装置围绕其转动的轴线。该同步器包括：一个第一爪形装置，该爪形装置可与第二传动装置一起转动，并可以轴向移动从而与一个第二爪形装置接合，用于确定地连接该传动装置。一个第一摩擦装置可轴向移动从而与一个第二摩擦装置接触，用于使传动装置同步。一径向延伸的接合套可与第二传动装置一起转动。定位销孔在圆周方向间隔分布并穿过接合套轴向延伸。在圆周上间隔分布的定位销刚性地从第一摩擦装置轴向延伸，并且每一个销可以滑动地接纳在一个相关联的定位销孔中。每一定位销具有一个可与一个绕相关联的定位销孔设置的定位锁合肩部相抵触的定位锁合肩部，用以防止第一和第二爪形装置的异步接合。
该改进包括定位环，每一个环具有一个限定一个定位销孔的内圆周部分，并具有一个轴向固定在一个轴向延伸穿过接合套的接合套销孔的内圆周部分之中的外圆周部分。
根据本发明的另一个特性，一个双作用同步离合器包括：第一和第二可轴向移动的摩擦装置，它们在一个可以轴向移动并径向延伸的接合套的两侧以轴向隔开的位置关系，绕一个旋转轴刚性地连接在一起。多个在圆周上间隔分布的预增力元件销孔穿过该接合套轴向延伸。一个开口销组件包括一对元件，这一对元件由一个弹簧组件偏压分开、穿过每一预增力元件销孔轴向延伸、并位于第一和第二摩擦装置之间、用于响应接合套从一个中性(空档)位置的初始轴向运动而实现该摩擦装置的轴向运动。每一对元件限定一个带一个径向朝外开口的环形锁止槽的基本为圆柱形的外表面，用于接纳在一个预增力元件销孔的一个内圆周部分内。
该改进包括预增力元件环，每一个环具有一个限定一个预增力元件销孔的内圆周部分，并具有一个轴向固定在一个穿过接合套轴向延伸的接合套销孔的一个内圆周部分之中的外圆周部分。
附图简介
本发明的同步器组件在附图中示出，其中：
图1是一个具有可置换的限定带角度的定位和预增力元件锁合肩部的环的双作用同步器的垂直剖视图；和
图2-5是所述环的放大视图。
发明的具体实施形式
现参照附图，其中简单地示出了一个用于地面车辆类型，特别是中型或重载卡车类型的其它未示出的变速器的一齿轮和轴组件10。然而，组件10还可用于其它用途。该组件包括一个安装用于以一个未示出的方式绕一个中心轴线12a旋转的传动装置或轴12；间隔开的传动装置或变速轮14、16，它们可旋转地支承在该轴上，并通过以已知方式安装到轴上的环形止推元件18、20安装以防止相对于轴的轴向运动；和一个双作用锁销式同步器22。当组件10是一个双中间轴变速器的一部分时，如结合在此作为参考的美国专利3648546和4788889中的所公开的，齿轮上的齿14a、16a将与在中间轴上的发动机驱动齿轮(engine driven gear)15、17恒定啮合，轴12将连接到或可选地与一个负荷连接，而且轴12将如现有技术中已知的自由地稍微径向移动。在这里，齿轮14表示一个速比比齿轮16低的变速齿轮；两者都可以升到高档和减到低档。在本发明的某些方面，同步器22可以是如上述专利GB1473844中所示的单作用类型。
同步器机构22包括环形摩擦元件或环24、26，和安装到齿轮14、16上的环形爪式离合器元件14b、16b，一个具有内花键齿28a的爪式离合器或轴环元件28，其中内花键齿28a可以滑动地与一体地形成于轴上或另外安装到轴上的外花键齿12b配合，一个具有安装到爪式离合器元件28的径向内延伸部的径向延伸换档接合套32，由三个在圆周上间隔分布的定位销40刚性地固定在一起的环状摩擦元件或环36、38，其中这三个定位销从每一摩擦元件轴向及刚性地延伸并穿过接合套中的定位销孔41a，和三个在圆周上间隔分布的预增力元件或开口销组件42，其中该组件42在摩擦元件之间轴向延伸并穿过位于定位销孔41a之间间隔分布的预增力元件销孔43a。爪式离合器元件28包括分别与爪式齿14b、16b啮合的外爪式齿28b、28c。定位销40和开口销组件42在数目上可以比这里所公开的更多或更少。定位销孔41a和预增力元件销孔43a由下文进一步说明的定位和预增力元件环41、43所限定。接合套32安装成如美国专利5769198中所述可以相对于轴12作有限的旋转。
可以容易地看出，摩擦元件24、36和26、38成对形成摩擦式离合器，以在爪式离合器接合之前使齿轮与轴同步。锥形(摩擦)离合器是所优选的；然而，也可以使用其它类型的摩擦式离合器。摩擦元件24、26可以通过多种已知方式中的任一种安装到关联的齿轮上。摩擦元件24、26具有分别与外锥摩擦表面36a、38a相配合的内锥摩擦表面24a、26a。元件24、26和36、38还分别被称作同步器锥盘和锥环。可使用一个大范围的圆锥角。摩擦表面36a、38a和/或24a、26a可以由多种已知材料中的任一种制成。
每个销40包括具有直径比定位销孔41a的直径稍小的主直径部分40a，一个位于摩擦环36、38之间(在这里为居中)的缩小直径或切槽部分40b，和从销轴线径向朝外延伸并以相对垂直于销轴线的线成一定的角度轴向彼此背离延伸的带角度的定位锁合肩部40c、40d。该切槽部分，当设置于它们各自的定位销孔41a之中时，允许刚性摩擦环和销组件相对于该接合套的有限的旋转，以实现销定位锁合肩部和绕环形销孔41a带角度的定位锁合肩部41b、41c之间的抵触。当抵触时，该定位锁合肩部防止爪式离合器元件的异步接合。
每一开口销组件42，包括当挤压在一起时具有比预增力元件销孔43a的直径小的主直径的一对开口销或半圆柱元件44，具有带角度的预增力元件锁合肩部44b的半环槽44a，和夹在元件44的互相面对的内表面之间的一片(弹)簧组件46，其中所述片簧组件46用于将环状槽偏压分开，以使锁合肩部44b和形成于销孔43a的两端部的带角度的预增力元件锁合肩部43b、43c相抵触。元件44的端部44c、44d与摩擦环36、38贴靠。
当接合套32位于中性位置时，锥形离合器的摩擦表面被分开。当希望将其中一个齿轮与轴啮合时，以已知的方式将连接到接合套32的外围的一个适当的且未示出的换档机构沿轴12的轴线将接合套轴向向左移动与齿轮14接合，或者向右移动与齿轮16接合。该换档机构可以由一车辆驾驶员通过一个连杆机构手动移动，也可以可选地由一个致动器移动，或者通过自动启动换档机构的运动并还控制由该换档机构所施加的力的大小的装置移动。当该换档机构由手动移动时，该力与驾驶员施加到变速杆的力的大小成正比。
换档机构造成的接合套32的向右的起始轴向运动使预增力元件锁合肩部43c与预增力元件锁合肩部44b啮合，以使摩擦环表面38a运动从而与摩擦表面26a接触。当然，摩擦表面38a和26a的初始啮合力是弹簧组件46的力和预增力元件锁合肩部43c、44b的角度的函数。假如存在一个异步条件，该初始摩擦接触产生一个初始锥形离合器接合力和一个同步转矩，该转矩保证在接合套32和接触的摩擦环之间有限的相对转动，并从而，保证了缩径销部分40b朝向定位销孔41a的适当侧的运动，以提供销锁合肩部40d和锁合肩部41c之间的抵触。当锁合肩部抵触后，驾驶员施加在接合套32上的全部换档力被通过锁合肩部传送到摩擦环38，从而该锥形离合器由驾驶员施加的全部换档力而接合。因为该锁合肩部相对驾驶员施加的换档力的轴线方向以一定角度设置，它们产生一个与锥形离合器的同步转矩相反但在异步条件下值较小的反作用力或解锁转矩。当达到基本同步时，该同步转矩降低到小于该解锁转矩，从而，该锁合肩部移动定位销使其与定位销孔41a对中，以允许接合套的连续轴向运动，以及爪形元件28的外爪形齿28b和爪形元件16b的内爪形齿的接合。
现主要参照图2-5，定位和预增力元件环41、43可以由任意具有足够强度和抗磨强度的材料，例如，金属、塑料、陶瓷等等制成。图2和3示出了由一种塑料材料制成的环41，图4和5示出了由金属制成的环43。环41、43包括限定在相对侧具有锁合肩部41b、41c和43b、43c的销孔41a、43a的内圆周部分，固定以防止在接合套销孔32a、32b中的轴向运动的外圆周部分41d、43d，和开口弧形部分41e、43e。环的外圆周部分包括由接纳从接合套销孔32a、32b径向朝内延伸的环形部分的凹槽所限定的环槽41f、43f。也可以用其它装置将环安装在销孔32a、32b中。通过弹性地减小环的外圆周部分的直径，开口弧形部分有利于环在销孔32a、32b中的安装。在环的外圆周轴向延伸的槽41g、43g可用于增加环的弹性。
环41、43提供了一种简单并且便宜的修理或者更换磨损的定位和/或预增力元件锁合肩部的方法，而无需更换该接合套。在有些情况下，修理可以仅通过将环旋转到未磨损的锁合肩部部分作用来实现。另外，开口销44可以用塑料或陶瓷材料制成，这在许多情况下质量更轻并且成本更低。还有，该环可以由多片形成以简化这些片的塑料或金属注射(成型)。
在这里，将该同步器实施例公开用于示例性目的。可以确信，该公开实施例的多种变型和改进仍属于本发明的思想之内。下文的权利要求用于覆盖该公开实施例和确认为属于本发明思想范围内的变型和改进的创造性的部分。
Claims (23)
1.一种用于一个第一传动装置(16)的同步器(22)，所述第一传动装置被固定以防止相对一个第二传动装置(12)的轴向运动，所述第二传动装置具有一个上述的传动装置围绕其旋转的轴线(12a)，所述同步器包括：
第一爪形装置(28c)，所述爪形装置可与第二传动装置(12)一起转动，并可以轴向移动从而与一个第二爪形装置(16b)接合，用于确定地连接所述传动装置；
第一摩擦装置(38)，所述摩擦装置可轴向移动从而与一个第二摩擦装置(26)接触，用于使所述传动装置同步运动；
一个可以与第二传动装置(12)一起转动的径向延伸的接合套(32)；
在圆周上间隔分布并穿过接合套(32)轴向延伸的定位销孔(41a)；和
在圆周上间隔分布的定位销(40)，所述销刚性地从第一摩擦装置(38)轴向延伸，并且每一个销(40)可以滑动地接纳在一个相关联的定位销孔(41a)中，每一定位销(40)具有一个可与一个绕相关联的定位销孔设置的定位锁合肩部(41c)相抵触的定位锁合肩部(40d)，用以防止第一和第二爪形装置(38、26)的异步接合；其特征在于：
定位环(41)各具有一个限定一个定位销孔(41a)的内圆周部分，并具有一个轴向固定在一个穿过接合套(32)轴向延伸的接合套销孔(32a)的内圆周部分的外圆周部分(41d)。
2.根据权利要求1所述的同步器，还包括一个第三传动装置(14)，它与第一传动装置(16)轴向隔开，并被不可相对于第二传动装置(12)轴向运动地固定以绕轴(12a)旋转；
第三爪形装置(28b)，可以与第二传动装置(12)一起旋转，并可以轴向移动从而与一个第四爪形装置(14b)接合，用于确定地连接第二和第三传动装置(12、14)；
第三摩擦装置(36)，可以轴向移动从而与第四摩擦装置(24)接触，用于使第二和第三传动装置(12、14)同步；和
定位销(40)，刚性地轴向延伸到第三摩擦装置(36)，并且，每一定位销(40)具有可与绕相关联的定位销孔(41a)设置的另一个定位锁合肩部(41c)相抵触的另一个定位锁合肩部(40d)，用于防止第三和第四爪形装置(28b、14b)的异步接合。
3.根据权利要求1所述的同步器，其中：
每一定位环(41)外圆周部分(41d)和每一接合套销孔(32a)内圆周部分具有可轴向接合的环槽(41f)，用于防止定位环(41)相对于接合套(32)的轴向运动；和
每一定位环(41)具有一个开口弧形部分(41e)，以便通过弹性地减小每一定位环(41)的外圆周部分(41d)的直径，有利于定位环(41)在接合套销孔(32a)中的安装。
4.根据权利要求2所述的同步器，其中：
每一定位环(41)外圆周部分(41d)和每一接合套销孔(32a)内圆周部分具有轴向可接合的环槽(41f)，用于防止定位环(41)相对于接合套(32)的轴向运动；和
每一定位环(41)具有一个开口弧形部分(41e)，以便通过弹性地减小每一定位环(41)的外圆周部分(41d)的直径，有利于定位环(41)在接合套销孔(31a)中的安装。
5.根据权利要求2所述的同步器，还包括：
在圆周上间隔分布的预增力元件销孔(43a)，所述销孔穿过接合套(32)轴向延伸并和定位销孔(41a)相互间隔分布；
一开口销组件(42)，包括一对由一个弹簧组件(46)偏压而分开的元件(44)，并且它们穿过每一个预增力元件销孔(43a)轴向延伸以及位于第一和第三摩擦装置(38、36)之间，用于响应从一个中性位置的接合套(32)的初始轴向运动而实现第一和第三摩擦装置的轴向运动，并且，每一对元件(44)限定一个通常为圆柱形的带有一个径向朝外开口的环形锁止槽(44a)的外表面，该锁止槽用于接纳在一个预增力元件销孔(43a)的内圆周部分内；和
预增力元件环(43)，限定每一个预增力元件销孔(43a)的内圆周部分，并具有一个轴向固定在一个穿过接合套(32)轴向延伸的第二接合套销孔(32b)的内圆周部分之中的外圆周部分(43d)。
6.根据权利要求1所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种金属材料制成。
7.根据权利要求1所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种塑料材料制成。
8.根据权利要求2所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种金属材料制成。
9.根据权利要求2所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种塑料材料制成。
10.根据权利要求3所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种金属材料制成。
11.根据权利要求3所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种塑料材料制成。
12.根据权利要求4所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种金属材料制成。
13.根据权利要求4所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种塑料材料制成。
14.根据权利要求5所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种金属材料制成。
15.根据权利要求5所述的同步器，其中：
每一个环(41、43)由一种塑料材料制成。
16.一种双作用同步器式离合器，它包括：
第一和第二可轴向移动的摩擦装置(36、38)，它们在一个可以轴向移动并径向延伸的接合套(32)的两侧绕一个旋转轴(12a)以轴向隔开的位置关系刚性地连接在一起；
多个在圆周上间隔分开并通过接合套(32)轴向延伸的预增力元件销孔(43a)；
一开口销组件(42)，包括一对由一个弹簧组件(46)偏压而分开的元件(44)，并且穿过每一个预增力元件销孔(43a)轴向延伸，和位于第一和第二摩擦装置(36、38)之间，用于响应接合套(32)从一个中性位置的初始轴向运动而实现摩擦装置的轴向运动，并且，每一对元件(44)限定一个带有一个径向朝外开口的环形锁止槽(44a)的基本上圆柱形的外表面，用于接纳在一个预增力元件销孔(43a)的内圆周部分内；其特征在于：
预增力元件环(43)各具有一个限定一预增力元件销孔(43a)的内圆周部分，和具有一个轴向固定在一个穿过接合套(32)轴向延伸的接合套销孔(32b)的内圆周部分之中的外圆周部分(43d)。
17.根据权利要求16所述的同步器，其中：
每一预增力元件环(43)外圆周部分(43d)和每一接合套销孔(32b)内圆周部分具有可轴向抵触的环槽(43f)，用于阻止预增力元件环(43)相对于接合套(32)的轴向运动；和
每一预增力元件环(43)具有一个开口弧形部分(43e)，以便通过弹性地减小每一预增力元件环(43)的外圆周部分(43d)的直径，有利于预增力元件环(43)在接合套销孔(32b)中的安装。
18.根据权利要求16所述的同步器，其中：
每一个环(43)由一种金属材料制成。
19.根据权利要求16所述的同步器，其中：
每一个环(43)由一种塑料材料制成。
20.根据权利要求17所述的同步器，其中：
每一个环(43)由一种金属材料制成。
21.根据权利要求17所述的同步器，其中：
每一个环(43)由一种塑料材料制成。
22.根据权利要求16所述的同步器，其中：
每一对元件(44)由一种塑料材料制成。
23.根据权利要求19所述的同步器，其中：
每一对元件(44)由一种塑料材料制成。
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