CN1309253A - 双动阻尼环型同步器 - Google Patents

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Abstract

一种阻尼环型同步器(18)包括:锥型离合器摩擦面(24,48及26,50),可通过摩擦使齿轮(14,16)与轴(12)同步;爪形离合器(28,30);可传动地插在阻尼环(40,42)上的止动齿(44,46)之间的多个刚性自激活元件(62),且自激活斜面(60a－60d)形成于固定到轴上的轮毂(32)外圆周上;可移动地由花键连接到轮毂(32)的变速套(34);多个C形刚性元件(74)可移动到使变速套爪形齿与另一传动装置的爪形齿接合的位置,使阻尼环摩擦面脱开。

Description

双动阻尼环型同步器
本发明涉及双动阻尼环型同步器。
用于多档变速器的阻尼环型同步器众所周知。该同步器包括：摩擦和爪形元件对，分别用以使轴向间隔开的变速齿轮与轴同步和刚性离合；轮毂，可转动地固定到轴上，并有可滑动地接纳变速套的内花键齿的外花键齿；阻尼环，有止动齿，用以阻止变速套的接合直至达到同步，并将换档作用力从套上传递给摩擦元件。该同步器常包括：预激活组件，用以响应轴套的初始接合运动，使摩擦元件的初始接合生效。驾驶者所要求的换挡时间及/或换档时要做的工作，即施加到变速杆上的力，可以通过使用自激活型同步器机构来减少，这也是众所周知的。自激活阻尼环型同步器可以参照美国专利5,544,727，该专利在此用作参考。
当双动阻尼环型同步器，从与一个变速齿轮接合的位置，向另一个变速齿轮移动时，在要接合的齿轮的摩擦离合器已经接合之后，脱开的变速齿轮的摩擦离合器可能仍保持足够的接合继续传递扭矩。因此，有带着破坏力使阻尼环彼此相对转动的倾向。
本发明的目的之一是，提供摩擦离合器的脱开已改善的阻尼环型同步器。
根据本发明的特征，双动同步器有选择地，使轴与任一轴向间隔的第一或第二传动装置同步及刚性连接，传动装置放置成绕轴的中心轴相对旋转并关于轴轴向固定。同步器包括固定在与中心轴同心的轴上并位于传动装置之间的第一元件。爪形齿固定到各传动装置上。摩擦面固定到各传动装置上。第二元件安装成与第一元件一起旋转，并相对第一元件轴向移动。第二元件有爪形齿，响应换档作用力使第二元件从空档位置来或往的轴向接合运动，能够与任一传动装置的爪形齿接合。阻尼环与各传动装置相关连，并在轴向可彼此相对移动。各阻尼环放置在第一元件和相关连的传动装置之间，且各阻尼环包括多个止动面对和一个摩擦面，该摩擦面可与相关连传动装置的摩擦面相接合以产生同步扭矩。止动面轴向固定到第二元件上，并分别响应第二元件的来或往移动，与各阻尼环的止动面相接合，以防止可接合爪形齿的异步接合；并用以经接合的止动面传递驾驶者的换档作用力，使相关连摩擦面的接合生效；以及用以产生与同步扭矩相反的扭矩。
该同步器的特征在于刚性元件装置，该装置响应第二元件由换档作用力，从第二元件的爪形齿与固定在传动装置之一上的爪形齿接合的位置，移动到使第二元件的爪形齿与固定到另一传动装置上的爪形齿接合的位置，先于另一阻尼环摩擦面的接合，使阻尼环之一的摩擦面脱离接合。
本发明的同步器如附图所示，其中：
图1为双动阻尼环型同步器的横截面图，该同步器位于空档位置并设置成绕轴的中心轴旋转。
图2为图1同步器各部分的分解透视图。
图3和图4为图1和图2同步器的放大的自激活元件的平面图。
图5和图6为图1同步器两放大的脱开部分的平面图。
图7为同步器自激活部分的简图：
术语“同步器”是指一种离合器机构，该离合器机构用于，依靠刚性离合器使所选定的变速齿轮或传动机构与轴不可转动地接合；其中刚性离合器的企图接合被限制，直到刚性离合器的各元件由同步摩擦离合器带入基本同步旋转状态；同步摩擦离合器与刚性离合器相关连。术语“自激活”是指同步器包括斜面或凸轮或类似结构，以按照摩擦离合器同步扭矩的大小按比例增加同步离合器的接合力。
现参照图1-7，所示为形成多档变速器一部分的齿轮和同步器组件10。组件10包括：轴12，用点划线表示并安装成绕中心轴12a旋转；轴向分开的齿轮或传动装置14,16，也用点划线表示并支承在轴上以相对轴旋转；以及双动同步离合器机构18。齿轮以众所周知的方式固定，以防止相对于轴的轴向移动。
同步离合器机构18包括：环形传动装置20,22，以众所周知的方式轴向并可转动地固定到齿轮14,16上；齿轮摩擦面24,26，在此为以众所周知的方式固定到传动装置20,22上的环；花键或爪形齿28,30，在此与驱动装置20,22做成整体结构；轮毂32，在其中心开口32a处轴向并可转动地固定到轴12上；变速套34；内部花键齿36，界定在套34的中心开口上，与外部花键齿38(见图2)长久啮合，外部花键齿38界定在轮毂32的外圆周上；阻尼环40,42；止动齿组44，46；以及在此与阻尼环40,42做成整体的磨擦面48,50；预激活组件52；以及自激活/止动组件54。其中，同步器包括三个在圆周方向间隔开的自激活/止动组件54，组件54在各阻尼环上有与其协作的数量相同的止动齿。各止动齿组44,46分别包括，成一定角度的止动面44a,44b,46a,46b。
容易看到，摩擦面24,48和26,50组成对，形成在爪形元件接合之前，使齿轮与轴同步的摩擦离合器。锥形离合器是最好的，但也可采用其它类型的离合器，可以采用的圆锥角范围很广。摩擦面可以用固定到基座元件上的许多已知的摩擦材料的任一种来制成，例如，可以采用诸如美国专利4,700,823；4,844,218和4,778,548中公布的热解碳摩擦材料。这些专利在此用作参考。
花键齿36,38有轴向伸展的侧面，各侧面持续地以紧密滑动关系配合，从而在变速套34和轮毂32之间相对无自由间隙。花键36相对的两端形成与爪形齿28,30配对的爪形齿，以使齿轮与轴刚性离合。参照图2，花键爪形齿36及爪形齿28,30的侧面带有防脱开或锁定角特征结构，以防止齿的无意中脱开。该特征结构的细节可以参照美国专利4,727,968，该专利在此用作参考。
在该技术领域中众所周知的预激活组件52包括三个垫块56，垫块56放置在轮毂32中的轴向延伸的槽32a中，两个c形弹簧58在各垫块的抬升部56a上置偏压，将其压入花键36上的止动凹槽36a中。如图1所示预激活元件52有弹性地将变速套34置于空档位置。垫块的各端部56b，轴向放置在多个凸舌40a，42a(在此为三个)的相邻表面之间，凸舌40a,42a与阻尼环40,42做成整体。
当需要将任一齿轮与轴接合时，使用了一种未示出的适当的变速机构。该机构的一例如美国专利4,920,815中所公布，该专利在此用作参考。该变速机构包括：容纳在环形凹槽34b中的未示出的变速叉，变速叉有效地沿轴12的中心轴，轴向移动变速套34，向左与齿轮14接合或向右与齿轮16接合。变速机构可以通过连杆系统由操作者手动操纵，或可选择由致动器操纵，或由自动使变速机构开始移动的装置来操纵，该装置还控制变速叉施加的作用力的大小。当变速叉移动，预激活组件52按施加到变速套上的换档作用力，施加一定比例的预激活作用力。不管是手动还是自动施加的，施加到变速套上的换档作用力为朝着要接合的齿轮的轴向力。预激活作用力，视由换档作用力引起的变速套的移动方向而定，将任一摩擦面48或50移动到与其相关连的摩擦面的初始接合位置，以将相关连的阻尼环拨到轮毂32的有关位置上，将自激活/止动组件54置于以下将要解释的状态。
自激活/止动组件54各包括自激活装置60，该装置包括自激活或激发斜面60a,60b,60c,60d，各斜面的伸展方向相对于轮毂32的回转面倾斜，并界定在轮毂元件外圆周上的凹进部分的相对两端上；止动齿组44,46以及刚性元件62用以形成止动及自激活作用力的反作用力。在此，展示了三个凹进部分，且每个凹进部分可以包括激发斜面60a,60b,60c,60d。但只有一个凹进部分展示了倾斜表面。倾斜面60a,60b以及60c,60d分别由非激发面60e,60f分开，表面60e,60f沿垂直于轮毂32回转面的方向伸展。元件62包括，在圆周方向间隔开的自激活/止动端64,66，由在圆周方向伸展的部分68刚性地固定在一起，部分68容纳在变速套34中的圆周方向伸展的槽34a中。弧形凸缘70,72从部分68上轴向伸展。槽34a允许元件62在其中相对套元件作有限的圆周移动，并防止在其中相对套元件做轴向运动。凸缘70,72可滑动地承靠着变速套34的接合面，并对圆周方向伸展部分68和槽34a的抗磨损提供附加的帮助。端部64包括自激活斜面64a,64b，非激发表面64c，止动面64d,64e；当变速套34轴向向左或向右移动时，斜面64a,64b分别作用在表面60b,60a上；当同步器离合机构18位于图1的空档位置时，非激发表面64c作用到面60e上；且止动面64d,64e分别作用在止动齿组44，46的止动面44a,46a上。类似地，端部66包括自激活斜面66a,66b，非激发表面66c，止动面66d,66e；斜面66a,66b分别作用在表面60d,60c上；非激发表面66c作用到面60f上；且止动面66d,66e分别作用在止动面44b,46b上。非激发表面60e,60f,64c,66c的接合位置，在锥形离合器的其中之一产生一定大小的扭短的情况下，即，在锥形离合器摩擦面之间的润滑油的粘性剪切可能产生力矩，从而在另一方面激活斜面的情况下，防止了自激活斜面的意外激活。
各止动齿组44,46分别有分别有轴向伸展的槽44c,46c以及径向伸展的槽44d,46d，槽44d,46d由斜壁形成，当斜壁从连在一起的44c，46c径向向内伸展时，其在圆周方向上的间距增大。槽46d的斜壁如图6所示。各阻尼环的槽容纳刚性c型元件74，元件74有轴向伸展部分74a及径向伸展端74b和74c。轴向伸展部分74a在元件62的端部64,66之间伸展，并保持各止动齿组相对于自激活/止动组件54在圆周方向的位置。径向伸展的端部74b,74c，在变速套由换档作用力，从变速套爪形齿与固定于传动机构之一上的爪形齿接合的位置，移动到使变速套爪形齿与另一传动机构的爪形齿接合的位置时，先于另一阻尼环的摩擦面的接合，使阻尼环之一的摩擦面脱开。先于另一摩擦离合器的接合的该摩擦离合器的刚性脱开，防止了两离合器同时的扭矩传递，两离合器同时传递扭矩有使阻尼环带着破坏力彼此相对旋转的倾向。径向伸展槽44d,46d的斜面，使c形元件74径向伸展的端部74b,74c能径向移入槽内而无任何约束。在变回空档时，或从一接合传动位置到另一接合传动位置时，常发生这样的径向移动；且该径向运动是由于c形元件的端部径向向外运动而产生，c形元件离开脱开的传动装置。
在从空档开始的换档之始，齿组44,46可以在圆周方向上位于端部64,66之间的任何位置。由换档作用力产生的变速套34最初的向右移动，经凸舌邻靠表面42a，由预激活组件垫块56传递到阻尼环42上，从而使可动锥面50与齿轮锥面26的初始摩擦接合生效。锥面的初始接合力，理所当然为弹簧58的力的作用和止动凹槽36a壁的角度的作用。假设存在异步条件，锥面50最初的接合，使初始同步力矩经锥面50,26传递。初始力矩使阻尼环42相对于轮毂元件和变速套转动，直到足以使止动面64e,46a接合，由此使变速作用力能直接经接合的止动面传递。当这些止动面相接合时，从变速套34上施加到自激活元件62上的变速作用力传递到阻尼环42上，由此以全部的变速作用力使摩擦面26,50接合，以产生同步力矩。
现参照图7中的简图，可以看到变速套34的向右的移动以及由接合面26,50产生的同步力矩，使激发斜面60b,64a接合，并反作用于同步力矩，由此产生了向右的附加的轴向力，该力经接合的止动面64e,46a传递给阻尼环42，由此增加了摩擦面26,50的接合力。其它止动面和激发斜面的运作类似于止动面64e,46a和激发斜面60b,64a的运作。参照前面提到的美国专利5,544,727，可以得到止动面和激发斜面操作的更详细的描述。如果自激活斜面60b,64a垂直于轮毂32的回转面，则不会产生自激活作用力。再者，由于止动面64e,46a相对于回转面倾斜，故还防止了花键爪形齿36的异步接合，并将变速作用力传递给摩擦面26,50，还产生与同步力矩相反的反向力矩或反止动力矩，但在异步情况下反止动力矩更小。当达到基本同步时，同步力矩小于反止动力矩，由此止动齿脱离接合，使变速套能继续轴向移动，并使花键36的爪形齿与传动装置爪形齿30接合。
在此公布了一种带锥形摩擦面的刚性脱开的双动同步器。该同步器可包括自激活。所述权利要求意在覆盖所公布的同步器的创造性部分。

Claims (14)

1．一种双动阻尼环型同步器(18)，用以有选择地使轴(12)与任一轴向间隔的第一或第二传动装置(14,16)同步及刚性连接，传动装置(14,16)放置成绕轴(12)的中心轴(12a)相对旋转并关于轴轴向固定；同步器包括：
第一元件(32)，固定在与中心轴(12a)同心的轴(12)上并位于传动装置(14,16)之间；
爪形齿(28,30)，固定到各传动装置(14,16)上；
摩擦面(24,26)，固定到各传动装置上(14,16)上；
第二元件(34)，安装成与第一元件(32)一起旋转并相对第一元件(32)轴向传动，第二元件有爪形齿(36)，响应换档作用力使第二元件(34)从空档位置来或往的轴向接合运动，能够与任一传动装置(14,16)的爪形齿(28,30)接合；
阻尼环(40,42)，与各传动装置相关连，并在轴上彼此可相对移，各阻尼环放置在第一元件(32)和相关连的传动装置(14,16)之间，且各阻尼环包括多个止动面对(44a,44b和46a,46b)和一个摩擦面(48,50)，该摩擦面(48,50)可与每一传动装置(14,16)上固定的摩擦面(24,26)相接合，以产生同步扭矩；
止动面(64d,64e和66d,66e)轴向固定到第二元件(34)上，并分别响应第二元件(34)的来或往移动，与各阻尼环(40,42)的止动面(44a,44b和46a,46b)相接合，以防止可接合爪形齿的异步接合，并用以经接合的止动面传递驾驶者的换档作用力，使相关连止动面的接合生效，以及用以产生与同步扭矩相反的扭矩；其特征在于：
刚性元件装置(74)，该装置响应第二元件(34)由换档作用力，从第二元件的爪形齿(36)与固定到传动装置之一上的爪形齿(28或30)接合的位置，移动到将第二元件的爪形齿(36)与固定到另一传动装置上的爪形齿(30或28)接合的位置，先于另一阻尼环摩擦面(50或48)的接合，使阻尼环之一的摩擦面(48或50)脱离接合。
2．权利要求1的同步器，其特征在于：
刚性元件装置(74)包括，多个在圆周方向间隔开的刚性元件(74)，刚性元件(74)各有轴向伸展部分(74a)及第一和第二端部(74b,74c)，以限制阻尼环(40,42)在轴向分开。
3．权利要求2的同步器，其特征在于：
各阻尼环(40,42)的外圆周包括轴向伸展槽(44c,46c)，且刚性元件轴向部分(74a)之一，放置在各阻尼环的轴向伸展槽的之一内，以限制阻尼环彼此间的相对转动。
4．权利要求2或3的同步器，其特征在于：
第一和第二端部(74b,74c)径向向内伸展。
5．权利要求4的同步器，其特征在于：
各阻尼环(40,42)有径向槽(44d,46d)，径向槽从各轴向槽(44c,46c)处径向向内伸展并接纳端部(74b,74c)之一。
6．权利要求5的同步器，其特征在于：
各径向向内伸展的槽(44d,46d)有倾斜侧壁，当倾斜侧壁从轴向伸展槽(44c,46c)处向内径向伸展时，其在圆周方向上的间距增大。
7．前述权利要求的同步器，其特征在于：
还包括：自激活装置(60,64)，当接合时起作用，反作用于同步扭矩，以产生附加的轴向力增加接合摩擦面(24,48或26,50)的接合力。
8．权利要求7的同步器，其特征在于：
自激活装置(60,64)包括经接合止动面(46a,64e等)将附加轴向力引导到接合摩擦面(24,48或26,50)上的装置。
9．权利要求8的同步器，其特征在于：
自激活装置(60,64)包括：在轮毂外圆周上的多个在圆周方向上间隔开的凹进部分，以及放置在各凹进部分中的自激活元件(62)；各凹进部分有在第一和第二传动装置(14,16)的方向，以一定角定分别轴向相对的第一和第二自激活斜面(60a,60b)；各自激活元件(62)包括：由在圆周方向伸展部分(68)刚性地固定在一起的圆周方向间隔开的第一和第二端(64,66)，部分(68)可滑动地容纳在套(34)的槽(34a)中，以使其能相对套做有限的转动，并不可相对套轴向移动；各第一端(64)包括分别能与第一和第二斜面(60a,60b)接合的第三和第四自激活斜面(64b,64a)；且各第一和第二在圆周方向上间隔开的端部(64,66)包括，轴向固定到变速套(34)上的止动面(64d,64e和66d,66e)；且各第一和第二在圆周方向上间隔开的端部(64,66)，有在其间伸展的刚性元件的轴向伸展部分之一。
10．一种双动阻尼环型同步器(18)，用以有选择地使轴(12)与任一轴向间隔的第一或第二传动装置(14,16)同步及刚性连接，传动装置(14,16)放置成绕轴(12)的中心轴(12a)相对旋转并关于轴轴向固定；同步器包括：
轮毂(32)，固定在与中心轴(12a)同心的轴(12)上并位于传动装置(14,16)之间，轮毂的外圆周有外花键(38)；
爪形齿(28,30)，固定到各传动装置(14,16)上；
摩擦面(24,26)，固定到各传动装置上(14,16)上；
变速套(34)，有与轮毂外花键(38)配对的内花键(36)，有限定爪形齿的端部，该爪形齿响应换档作用力使套(34)从空档位置来或往的轴向运动，能够与任一传动装置(14,16)的爪形齿(28,30)接合；
阻尼环(40,42)，与各传动装置相关连，各阻尼环放置在轮毂(32)和相关连的传动装置(14,16)之间，且各阻尼环包括多个止动面对(44a,44b和46a,46b)和摩擦面(48,50)，该摩擦面(48,50)可与固定到传动装置(14,16)上的摩擦面(24,26)相接合，以产生同步扭矩；
止动面(64d,64e和66d,66e)轴向固定到套(34)上，并分别响应套(34)的来或往移动，与任一阻尼环(40,42)的止动面(44a,44b和46a,46b)相接合，以防止可接合爪形齿的异步接合，并用以经接合的止动面传递驾驶者的换档作用力，使相关连摩擦面的接合生效，以及用以产生与同步扭矩相反的扭矩；
自激活装置(60,64)当接合时有效，反作用于同步扭矩以产生指向接合止动面的附加的轴向力，且该附加轴向力在换档作用力的方向上，以增加接合摩擦面之间的接合力；自激活装置(60,64)包括：在轮毂外圆周上的多个在圆周方向上间隔开的凹进部分，以及放置在各凹进部分中的刚性元件(62)；各凹进部分有在圆周方向上间隔开的端部(60e,60f)，端部(60e,60f)限定其圆周范围；至少端部之一包括，在第一和第二传动装置(14,16)的方向，以一定角定分别轴向相对的第一和第二自激活斜面(60a,60b)；各刚性元件(62)包括：由在圆周方向伸展部分(68)刚性地固定在一起的圆周方向间隔开的第一和第二端(64,66)，部分(68)可滑动地容纳在套(34)的槽(34a)中，以使其能相对套做有限的转动并不可轴向移动；各第一端(64)包括分别能与第一和第二斜面(60a,60b)接合的第三和第四自激活斜面(64b,64a)；且各第一和第二在圆周方向上间隔开的端部(64,66)包括，轴向固定到变速套(34)上的止动面(64d,64e和66d,66e)；且在同步过程中，各第一端(64)位于凹进自激活斜面(60a,60b)之一和阻尼环止动面(44a,46a)之一之间，从而轴向换档作用力和附加的轴向力均经刚性元件(62)传递；其特征在于：
多个在圆周方向间隔开的刚性元件装置(74)，该装置响应变速套(34)由换档作用力，从变速套的爪形齿(36)与固定到传动装置之一(20或22)上的爪形齿(28或30)接合的位置，移动到将变速套的爪形齿与固定到另一传动装置上的爪形齿接合的位置，先于另一阻尼环摩擦面的接合，使阻尼环之一的摩擦面(48或50)脱离接合。
11．权利要求10的同步器，其特征在于：
刚性元件装置(74)各有轴向伸展部分(74a)及第一和第二端部(74b,74c)，以限制阻尼环(40,42)在轴向分开。
12．权利要求11的同步器，其特征在于：
各阻尼环(40,42)的外圆周包括轴向伸展槽(44c,46c)，且刚性元件(74a)之一，放置在各阻尼环的轴向伸展槽的之一内，以限制阻尼环(40,42)彼此间的相对转动。
13．权利要求12的同步器，其特征在于：
各阻尼环(40,42)有径向槽(44d,46d)，径向槽从各轴向槽(44c,46c)处径向向内伸展并接纳端部(74b,74c)之一。
14．权利要求13的同步器，其特征在于：
各径向向内伸展的槽(44d,46d)有倾斜侧壁，当倾斜侧壁从轴向伸展槽(44c,46c)处向内径向伸展时，其在圆周方向上的间距增大。
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