CN201013886Y

CN201013886Y - 1.3升齿轮变速箱变速换档装置

Info

Publication number: CN201013886Y
Application number: CNU2007200489935U
Authority: CN
Inventors: 李东贵
Original assignee: ZHENXIN (TAISHAN)SPEED-CHANGING GEAR BOXES Co Ltd
Current assignee: ZHENXIN (TAISHAN)SPEED-CHANGING GEAR BOXES Co Ltd
Priority date: 2007-03-01
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-01-30
Anticipated expiration: 2017-03-01

Abstract

本实用新型公开了一种1.3升齿轮变速箱变速换档装置。其包括各挡级齿轮、副轴和锁环式惯性同步器，所述锁环式惯性同步器由带有定向槽的同步锁环、弹簧圈、滑块、花键毂及齿轮接合套组成，所述同步锁环外圆柱设有短花键齿，所述定向槽的槽宽为滑块的宽度与短花键齿的0～0.95倍齿宽之和；进一步，所述定向槽的槽宽为滑块的宽度与短花键齿的0.3～0.74倍齿宽之和。本实用新型提供了一种实现变速换档轻便、噪音小、灵敏度高的1.3升齿轮变速箱变速换档装置。

Description

1.3升齿轮变速箱变速换档装置

技术领域

本实用新型涉及一款小排量家用小汽车换挡装置，能大幅度提高汽车换挡灵敏度和换挡效率。

背景技术

目前，市场上生产的1.3升小排量家用小汽车中，变速器手动换挡都采用锁环式惯性同步器4，锁环式惯性同步器4构造如图1和2所示：它由同步锁环45、弹簧圈44、滑块43、花键毂42及齿轮接合套41等组成，其变速换档的工作原理如下(用一挡齿轮2、二挡齿轮5和上述同步器作简述)：

1).齿轮接合套41的外圆柱面加工有与换挡拨叉配合的环槽411，在换挡拨叉的拨动下，齿轮接合套41可以沿花键毂42(固定在副轴1上)作轴向移动。花键毂42的内孔和外圆柱面都加工有花键。外花键与齿轮接合套41的内花键412作滑动移动。花键毂42通过内花键与副轴1联接，花键毂42左端通过副轴1台肩、滚柱轴承6、定位挡圈7作轴向定位，花键毂42右端用二挡5、三挡、四挡、五挡齿轮及表速齿轮和螺母固紧(花键毂右端三、四、五挡、表速齿轮和螺母未画出)。花键毂42在这里作动力传递。花键毂42的两端与一、二挡齿轮(2、5)之间各有一个同步锁环45。同步锁环45的外圆柱上有短花键452齿圈，其表面轮廓与一、二挡齿轮(2、5)上的接合齿圈的外花键齿相同。同步锁环45的内孔为带螺纹槽的内圆锥面(螺纹槽在这里起切割油膜，增大摩擦力的作用)，内圆锥面与一、二挡接合齿圈的外圆锥面相配合组成锥面摩擦副。通过这对锥面摩擦副的摩擦，使转速不等的两轮齿在接合之前达到同步。

三个滑块43分别装在花键毂42的三个轴向槽421中，滑块43的中部有凸起部，在两个弹簧圈44的径向弹力作用下，将滑块43压在齿轮接合套41的内表面上，使滑块43中部凸起部正好嵌在齿轮接合套43中部的内环槽中。此外，滑块43的两端伸入同步锁环45的定向槽451中，当滑块43位于定向槽451的中央时，齿轮接合套穿过同步环挂挡。

2).同步器工作过程：用二挡挂入一挡说明过程。当齿轮接合套41刚从二挡退出到空挡位置时(图3所示)，一挡齿轮2、齿轮接合套41和同步锁环45在惯性作用下，继续沿原方向转动。设它们的转速分别为n2，n7、和n3，则此时n7＝n3，n2＜n7，即n2＜n3，同步锁环45在轴向自由，其内锥面与一挡齿轮2接合齿圈的外锥面并不接触。

若要挂入一挡，驾驶员通过操纵机构拨动齿轮接合套并带动滑块43一同向左移动。当滑块43左端面与同步锁环45的定向槽451的内端面接触时，便推动同步锁环45移向一挡齿轮2的接合齿圈，使具有转速差(n2＜n3)的两锥面一经接触便产生摩擦作用。一挡齿轮2便通过摩擦作用带动同步锁环45相对于齿轮接合套41落后一个角度，到同步锁环45的另一个侧面与滑块43接触时，同步锁环45便与齿轮接合套41同步转动。由于滑块43已紧靠同步锁环45的定向槽451的一侧，较位于定向槽451的中央时，齿轮接合套41的花键齿412相对于同步锁环45的花键齿错开了一定的位置，使齿轮接合套41的齿端倒角与同步锁环45相应的齿端倒角正好互相对碰抵触而不能接合(如图4所示)。

此时，要使齿轮接合套41的内花键齿圈与同步锁环45的花键齿圈接合，必须让同步锁环45相对于齿轮接合套41前进一个角度。由于驾驶员始终对齿轮接合套41施加一个轴向力，使齿轮接合套41齿端倒角始终与同步锁环45齿端倒角紧贴，由于倒角的斜面上作用有法向压力Fn(如图7和8所示受力分析图)。法向压力分解为两个分力即轴向分力F1和切向分力F2。切向分力F2形成的力矩使同步锁环相对于齿轮接合套向前转动，称作拨环力矩M2。轴向分力F1使同步锁环与一挡齿轮2接合齿圈之间产生锥面摩擦力矩M1，使两者转速迅速接近，由于同步锁环通过齿轮接合套41、花键毂42、副轴1与驱动轮相联系，因而转动惯量大，转速n3变化较慢，一挡齿轮转动惯量较小转速n2下降较快因而趋近于同步锁环45转速n3。因此，当同步锁环45与齿轮接合套41的内花键齿412倒角以及与一挡齿轮2配合锥面一定时，锥面摩擦作用使一挡齿轮2和同步锁环45的转速保持同步。此时，同步锁环45上作用着两个方向相反的力矩，一个是切向分力F2形成的使同步环相对于齿轮接合套41向前转动的拨环力矩M2。一个是摩擦锥面上轴向分力产生的阻止同步锁环45向前转动的摩擦力矩M1。如果M2＞M1，则同步锁环45就可能相对于齿轮接合套41向前转动一个角度，使二者进入啮合，此时切向分力F2所形成的力矩便使同步锁环45连同一挡齿轮2一起相对于齿轮接合套41向前转动一个角度，使滑块43移到同步锁环45的定向槽451中央，此时齿轮接合套41压下弹簧44继续左移与同步锁环45的花键齿452进入啮合(如图5所示)。

齿轮接合套41与同步锁环45接合后，如果继续左移与一挡齿轮2的接合齿圈的花键齿发生接触，与上述类似，作用在一挡齿轮2接合齿圈花键齿端斜面上切向分力F2形成的力矩M2使一挡齿轮2及其与相连的所有零件一起相对于齿轮接合套41向前转动一个角度，使齿轮接合套41与一挡齿轮2的花键齿圈进入啮合(图6所示)，最后完成换入一挡的全过程。

但是市场上现有的锁环式惯性同步器4中，在同步锁环45的定向槽451在导入滑块43后花键端齿与齿轮接合套41的内花键412端齿啮合后，由于定向槽451(缺口)过宽(原设计一、二挡定向槽451槽宽与滑块配合为11.4/7，10.4/7，三、四、五挡缺口与滑块配合为8.3/4，定向槽451间隙大滑块导入容易)，注：在这里同步锁环定向槽451与花键端452齿位置固定，这样定向槽451与滑块43的配合间隙约为11.4-7＝4.4、10.4-7＝3.4、8.3-4＝4.4，约为一个齿宽间隙。当滑块43一侧面与同步锁环定向槽451一侧面在差速的作用下接合后齿轮接合套继续向左轴向压紧时，同步锁环45上花键端452齿两倒角的交线与齿轮接合套41上的内花键端齿412两倒角交线基本上对正或错位很小(见图4所示)造成同步锁环花键端齿452倒角与齿轮接合套内花键412倒角的斜面基本没有啮合或者啮合面积很小。一方面没有形成斜面切向分力F2或斜面切向分力F2形成很小的转动力矩M2(斜面切向分力F2的大小与斜面接触面积成正比)。另一方面交线与交线之间相互接触，或交线与斜面接触，由于接触面积小产生较大的接触应力，接触表面产生弹性变形也会因此增大表面摩擦力，这个表面摩擦力形成的摩擦力矩与轴向摩擦分力F1形成的摩擦力矩M1方向相同。因此存在两种可能：

1)同步锁环45花键端齿452两倒角交线与齿轮接合套内花键端齿412两倒角交线直接接触(见图7所示)，没有形成斜面切向分力F2形成的转动力矩M2，不能使同步锁环45相对齿轮接合套41向前转动。

2)由于接触面积很小斜面切向分力F2形成很小的转动力矩M2很难克服由较大的轴向正压力产生的摩擦分力F1以及表面弹性变形力形成的摩擦力矩M1(见图8所示)，使同步锁环45相对于齿轮接合套41向前转动，让滑块43移到同步锁环45的定向槽451中央。同步锁环45的花键端齿452与齿轮接合套41的内花键端齿412因此难以啮合。所以驾驶员要用较大的操作力或反复的换挡操作来进行手动换挡，所以就存在换挡、噪音和灵敏度方面的缺陷。

由以上分析可知现有1.3升小排量家用小汽车换挡装置由于同步锁环的定向槽与滑块的配合间隙设计存在不合理因素而导致变速换挡困难、操作用力大、噪音大、灵敏度不高的问题。给整车厂带来选型的思考，给用户带来使用中的不便。

发明内容

本实用新型针对上述问题不足之处，提供一种实现变速换档轻便、噪音小、灵敏度高的1.3升齿轮变速箱变速换档装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种1.3升齿轮变速箱变速换档装置，包括各挡级齿轮、副轴和锁环式惯性同步器，所述锁环式惯性同步器由带有定向槽的同步锁环、弹簧圈、滑块、花键毂及齿轮接合套组成，所述同步锁环外圆柱设有短花键齿，所述定向槽的槽宽为滑块的宽度与短花键齿的0～0.95倍齿宽之和。

进一步，所述定向槽的槽宽为滑块的宽度与短花键齿的0.3～0.74倍齿宽之和；或者所述定向槽的槽宽为滑块的宽度与短花键齿的0.75～0.95倍齿宽之和；或者所述定向槽的槽宽为滑块的宽度与短花键齿的0～0.29倍齿宽之和。

本实用新型提供了一种实现变速换档轻便、噪音小、灵敏度高的1.3升齿轮变速箱变速换档装置。

附图说明

图1为锁环式惯性同步器的装配示意图；

图2为锁环式惯性同步器的分解示意图；

图3为现有锁环式惯性同步器挂挡步骤一示意图；

图4为现有锁环式惯性同步器挂挡步骤二示意图；

图5为现有锁环式惯性同步器挂挡步骤三示意图；

图6为现有锁环式惯性同步器挂挡步骤四示意图；

图7为现有接合套内花键端齿受力分析示意图一；

图8为现有接合套内花键端齿受力分析示意图二；

图9为本实用新型接合套内花键端齿受力分析示意图；

图10为同步锁环结构示意图；

图11为本实用新型的锁环式惯性同步器挂挡步骤一示意图；

图12为本实用新型的锁环式惯性同步器挂挡步骤二示意图；

图13为本实用新型的锁环式惯性同步器挂挡步骤三示意图；

图14为本实用新型的锁环式惯性同步器挂挡步骤四示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1和2所示，本实用新型所述的1.3升齿轮变速箱变速换档装置，包括各挡级齿轮、副轴1和锁环式惯性同步器4，所述锁环式惯性同步器4由带有定向槽451的同步锁环45、弹簧圈44、滑块43、花键毂42及齿轮接合套41组成，所述同步锁环45外圆柱设有短花键齿452，所述定向槽451为三个定向槽，其均匀分布(相邻两定向槽之间夹角为120度)在同步锁环45的小一级圆柱面上，且定向槽451的轴向中线与其中一短花键齿槽轴向中线对齐(同步锁环结构如图10所示)，为了使挂挡时接合套花键端齿412倒角斜面与同步锁环45的短花键齿452端倒角斜面正好较大部分面积都已啮合，所述定向槽的槽宽为滑块的宽度与短花键齿的0～0.95倍齿宽之和，进一步，其最佳方案为定向槽451的槽宽为滑块43的宽度与短花键齿452的0.3～0.74倍齿宽之和，假设定向槽451的槽宽为a，滑块43的宽度为b，短花键齿452的齿宽为c，定向槽451与滑块43之间的间隙为d，则有等式a＝b+(0.3～0.74)c，a＝b+d，d＝(0.3～0.74)c，(现有的同步锁环定向槽451与滑块43之间的间隙d＝c)，当挂挡时滑块43由与定向槽451一侧面接触时的位置运动到定向槽451的中间位置时偏移了0.5d，即(0.175～0.35)c，致使挂挡接合前期(即滑块43与定向槽451一侧面接触接合时)齿轮接合套41的内花键齿412端倒角斜面与同步锁环45的短花键齿452端斜面至少有大部分斜面的接触面积，挂挡时则更加轻便、噪音更小，灵敏度更高，其既可以保证滑块43与定向槽451的导入间隙，又可以保证使同步锁环45的短花键齿452端两倒角交线与齿轮接合套41的内花键齿412倒角交线错开(见图12所示)，从而在变速换挡中在轴向压紧时同步锁环45产生较大的斜面切向分力力矩M2来克服较小的轴向摩擦分力力矩M1使同步锁环45相对于齿轮接合套41向前易于转动(受力分析图如图9所示，本实用新型的锁环式惯性同步器挂挡过程如图11～14所示)。

实施例二

所述定向槽451的槽宽为滑块43的宽度与短花键齿452的0.75～0.95倍齿宽之和，则有等式a＝b+(0.75～0.95)c，a＝b+d，d＝(0.75～0.95)c，(现有的同步锁环定向槽451与滑块43之间的间隙d＝c)，这样设计的特点在于，当滑块43由与定向槽451一侧面接触时的位置运动到定向槽451的中间位置时偏移了0.5d，即(0.375～0.475)c致使挂挡接合前期(即滑块43与定向槽451一侧面接触接合时)，齿轮接合套41的内花键齿412端倒角斜面与同步锁环45的短花键齿452端斜面至少有1/5左右斜面的接触面积，挂挡较为轻便，噪音较小，灵敏度有所提高。其他如实施例一所述。

实施例三

由以上可知，挂挡接合前期(即滑块43与定向槽451一侧面接触接合时)，当齿轮接合套41的内花键齿412端倒角斜面与同步锁环45的短花键齿451端斜面的接触面积越大，则挂挡越轻便、噪音越小，灵敏度越高。

因此本实施例的定向槽451的槽宽为滑块43的宽度与短花键齿452的0～0.29倍齿宽之和，则有等式a＝b+(0～0.29)c，a＝b+d，d＝(0～0.29)c，(现有的同步锁环定向槽451与滑块43之间的间隙d＝c)，当滑块43由与定向槽451一侧面接触时的位置运动到定向槽的中间位置时偏移了0.5d，即(0～0.145)c，挂挡接合前期(即滑块43与定向槽451一侧面接触接合时)，齿轮接合套41的内花键齿412端倒角斜面与同步锁环45的短花键齿452端斜面之间接触面积的为趋近于整个斜面，挂挡时则应最轻便、灵敏度应最高。其他如实施例一所述。

为了实现上述技术方案要求，本实用新型采用这样的方法加工：保持现有同步锁环45的定向槽451位置和滑块43大小不变，缩小定向槽451的槽宽，使定向槽451与滑块43之间的间隙d＝(0.75～0.95)c，或d＝(0.3～0.74)c，或d＝(0～0.29)c，使滑块43在导入同步锁环45从一个侧面接合之位于定向槽451中间转动时，齿轮接合套41的内花键齿412端相对于同步锁环45的短花键齿452由原先转动错开约一个齿宽c，转为现在转动错开约半个齿宽c，经反复实验，当d＝(0.3～0.7)c时为最佳方案，其既可以保证滑块43与定向槽451的导入间隙，又可以保证使同步锁环45的短花键齿452端两倒角交线与齿轮接合套41的内花键齿412倒角交线错开(见图12所示)，从而在变速换挡中在轴向压紧时同步锁环45产生较大的斜面切向分力力矩M2来克服较小的轴向摩擦分力力矩M1使同步锁环45相对于齿轮接合套41向前易于转动(受力分析图如图9所示，本实用新型的锁环式惯性同步器挂挡过程如图11～14所示)。(仍旧以一、二挡换挡示例)三、四、五挡同例改进。经过测试，本实用新型的1.3升齿轮变速箱变速换档装置，使变速换挡变得轻便、灵巧，换挡不需用很大压力进行换挡、也不用多次拉动操作杆寻找挡位，换挡噪音反映减小。相对于现有配套的1.3升同类型变速箱在变速换挡性上大大上升了一步。

Claims

1.1.3升齿轮变速箱变速换档装置，包括各挡级齿轮、副轴(1)和锁环式惯性同步器(4)，所述锁环式惯性同步器(4)由带有定向槽(451)的同步锁环(45)、弹簧圈(44)、滑块(43)、花键毂(42)及齿轮接合套(41)组成，所述同步锁环(45)外圆柱设有短花键齿(452)，其特征在于：所述定向槽(451)的槽宽为滑块(43)的宽度与短花键齿(452)的0～0.95倍齿宽之和。

2.根据权利要求1所述的变速换档装置，其特征在于：所述定向槽(451)的槽宽为滑块(43)的宽度与短花键齿(452)的0.3～0.74倍齿宽之和。

3.根据权利要求1所述的变速换档装置，其特征在于：所述定向槽(451)的槽宽为滑块(43)的宽度与短花键齿(452)的0.75～0.95倍齿宽之和。

4.根据权利要求1所述的变速换档装置，其特征在于：所述定向槽(451)的槽宽为滑块(43)的宽度与短花键齿(452)的0～0.29倍齿宽之和。