CN204921752U - 一种自增力式同步器及变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自增力式同步器及变速器，包括：齿毂；齿套，套设于所述齿毂；同步环，包括第一同步环和第二同步环，分列于所述齿毂两侧；滑块总成，位于所述齿毂与齿套之间，其安装于所述齿毂的滑块槽中，所述齿套上设有与之相对应的定位凹槽，所述同步环上设有对应于所述滑块槽的凸台；所述滑块槽与所述凸台具有能够将两者间的作用力分解为周向力和轴向力的接触部位。该同步器在不改动同步器自身结构的情况下，增大同步器同步容量，降低换挡力，提升换挡舒适感的目的，而且在提供同等同步容量的情况下，可简化同步器结构，降低加工工艺难度。此外，采用上述结构之后，使用低摩擦性能材料即可实现高同步容量，从而有助于降低成本。

Description

一种自增力式同步器及变速器

技术领域

本实用新型涉及汽车变速技术领域，特别是汽车变速器中的同步器。本实用新型还涉及设有所述同步器的变速器。

背景技术

同步器是保证变速器进行正常换挡的重要构件，目前广泛采用的同步器有惯性同步器，这种惯性同步器利用摩擦原理，在齿套与待啮合的齿轮接触之前，通过同步环与齿轮的同步锥面提前进行摩擦，依靠摩擦力使齿轮转速提高或降低，待齿轮与齿套的转速同步之后，齿套再穿过同步环与齿轮正式啮合，从而完整换挡操作，其从结构上保证了齿套与待啮合的齿轮在达到同步之前不会接触，从而避免齿间冲击和噪音。

请参考图1、图2，图1为一种传统的惯性同步器的截面示意图；图2为图1所示惯性同步器的分解示意图。

如图所示，这种传统的惯性同步器在传动轴上设有齿毂1及位于其两侧的同步环3，齿毂1上套设有与之同轴的齿套2，齿毂1与齿套2之间安装有与齿套2的定位凹槽相接触的滑块总成4，各滑块总成4均由可轴向移动地安装于齿毂滑块槽中的滑块，以及设于滑块上由径向弹簧支撑的弹性元件(如钢球)组成，在弹簧的弹力作用下，弹性元件与齿套2的定位槽相接触，滑块总成4的数量通常为三个，在周向上均匀分布。

变速器换挡时，换挡杆通过拨叉拨动齿套2，齿套2通过定位槽带动滑块一起轴向移动，推动相应一侧的同步环3压向齿轮的同步锥面，当同步环3与齿轮的同步锥面接触后，两者间产生摩擦力矩，带动同步环偏转一个角度(此角度由同步环3与齿套2的配合结构限定)，齿套2花键齿与同步环3外齿锁止面锁止，随着施加的换挡力不断增大，两者同步锥面上的摩擦力矩不断增加，在施加在换挡手球处的换挡力的作用下，依靠摩擦力使齿轮转速提高或降低，待齿轮与齿套2的转速同步之后，摩擦力矩为零，在换挡力的继续作用下，所产生的拨环力矩将使同步环3转动一角度，从而使两者的锁止斜面脱开，此时齿套2即可自由地穿过同步环3而与齿轮上的结合齿啮合，完成换挡操作。

上述惯性同步器结构，当齿套2和同步环3锁止后，同步环3和齿轮只能通过驾驶员施加的换挡力在同步锥面上产生的摩擦力达到同步，且同步过程中摩擦力矩提供锁止力矩后剩余的力矩直接损失掉了，导致现有惯性同步器存在以下缺点：

首先，同步容量小，需求的换挡力较大，换挡时间较长，换挡舒适性差。

其次，为了增大同步容量，只能增加同步锥面，而增加同步锥面会使同步器结构复杂，加工工艺难度增加，加工成本增长。

因此，如何进一步增大惯性同步器的同步容量，改善其同步性能，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自增力式同步器。该同步器能够将过剩的摩擦力矩能量转化为推动同步环移动的轴向力，从而在不增加换挡力和同步锥面的条件下，就可以增大同步器的同步容量，提升其同步性能。

本实用新型的另一目的是提供一种设有所述自增力式同步器的变速器。

为实现上述目的，本实用新型提供一种自增力式同步器，包括：

齿毂；

齿套，套设于所述齿毂；

同步环，包括第一同步环和第二同步环，分列于所述齿毂两侧；

滑块总成，位于所述齿毂与齿套之间，其安装于所述齿毂的滑块槽中，所述齿套上设有与之相对应的定位凹槽，所述同步环上设有对应于所述滑块槽的凸台；

所述滑块槽与所述凸台具有能够将两者间的作用力分解为周向力和轴向力的接触部位。

优选地，所述滑块槽和/或所述凸台的接触部位为斜面。

优选地，所述斜面为所述滑块槽和/或所述凸台的径向棱边部位经倒角后形成的斜面。

优选地，所述滑块槽和所述凸台的接触部位均为斜面，其中，所述滑块槽的斜面相对于其内侧面倾斜的角度小于所述凸台的斜面相对于其端面倾斜的角度。

优选地，所述滑块槽的斜面相对于其内侧面倾斜的角度范围在10°～20°之间，所述凸台的斜面相对于其端面倾斜的角度范围在20°～35°之间。

优选地，所述滑块槽和/或所述凸台在换挡过程中的接触部位为弧面。

优选地，所述弧面为所述滑块槽和/或所述凸台的径向棱边部位经倒角后形成的弧面。

优选地，所述第一同步环和第二同步环与所述齿毂之间分别设有能够使其连接于所述齿毂侧面的连接件。

优选地，所述连接件为磁性件或弹性件。

为实现上述另一目的，本实用新型提供一种变速器，包括传动轴及设于所述传动轴的同步器，所述同步器为上述任一项所述的自增力式同步器。

本实用新型针对现有惯性同步器存在的缺陷，将齿毂的滑块槽与同步环的凸台在换挡过程中相接触的部位，设计成能够将两者间的作用力分解为周向力和轴向力的形式。这样，可以使同步环和齿轮同步锥面处的摩擦力矩在提供锁止力矩后剩余的力矩转化为轴向推动同步环远离齿毂的轴向力，即在同步环和齿套锁止后，同步器自身产生一个增大摩擦力矩的同步环推动力，从而达到在不改动同步器自身结构的情况下，增大同步器同步容量，降低换挡力，提升换挡舒适感的目的，在提供同等同步容量的情况下，可简化同步器结构，降低加工工艺难度。此外，采用上述结构之后，使用低摩擦性能材料即可实现高同步容量，从而有助于降低成本。

本实用新型所提供的变速器设有所述同步器，由于所述同步器具有上述技术效果，设有该同步器的变速器也应具有相应的技术效果。

附图说明

图1为一种传统的惯性同步器的截面示意图；

图2为图1所示惯性同步器的分解示意图；

图3为本实用新型所提供自增力式同步器的一种具体实施方式中，其齿毂的端面示意图；

图4为图3中滑块槽的A向视图；

图5为本实用新型所提供自增力式同步器的一种具体实施方式中，其同步环的端面示意图；

图6为图5中凸台的B向视图；

图7为换挡开始前齿毂和同步环的相对位置示意图；

图8为换挡时齿毂和同步环的接触部位相接触的示意图；

图9为图8中I部位的局部放大图；

图10为滑块槽与凸台相接触的前半段行程内，两者间作用力的分解示意图；

图11为滑块槽与凸台相接触的后半段行程内，两者间作用力的分解示意图；

图12为仅滑块槽的接触部位为斜面时，其与凸台相接触的示意图；

图13为仅凸台的接触部位为斜面时，其与滑块槽相接触的示意图；

图14为滑块槽和凸台的接触部位为弧面时的两者相接触的示意图。

图中：

1.齿毂2.齿套3.同步环4.滑块总成11.滑块槽31.凸台111.滑块槽的斜面311.凸台的斜面

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图3至图6，图3为本实用新型所提供自增力式同步器的一种具体实施方式中，其齿毂的端面示意图；图4为图3中滑块槽的A向视图；图5为本实用新型所提供自增力式同步器的一种具体实施方式中，其同步环的端面示意图；图6为图5中凸台的B向视图。

如图所示，在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的自增力式同步器，主要由齿毂1、齿套2、同步环3及滑块总成4等部件构成，其中，齿套2同轴套设齿毂1上，同步环3的数量为两个，对称分布于齿毂1两侧，分别为位于齿毂1左侧的第一同步环和位于齿毂右侧的第二同步环。

齿套2和滑块总成4的结构可参见图1、图2，滑块总成4的数量为三个，沿周向均匀分布在齿毂与齿套之间，各滑块总成4均由滑块，以及设于滑块上由径向弹簧支撑的钢球组成，在弹簧的弹力作用下，钢球与齿套内部的定位槽相接触。

滑块总成4可轴向移动地安装于齿毂1的滑块槽11中，同步环3上设有对应于滑块槽11并伸入滑块槽一定距离的凸台31，为了能够将滑块槽11与凸台31之间的作用力分解为周向力和轴向力，这里将滑块槽11的接触部位和凸台31的接触部位均设计为斜面，其中滑块槽的斜面111通过在其径向棱边部位进行倒角形成，凸台的斜面311也通过在其径向棱边部位进行倒角形成，两者的倒角宽度均为L，而且，滑块槽的斜面111相对于其内侧面倾斜的角度α小于凸台的斜面311相对于其端面倾斜的角度β。

具体地，滑块槽的斜面111相对于其内侧面倾斜的角度α在10°～20°之间，凸台的斜面311相对于其端面倾斜的角度β在20°～35°之间，图中所示的α取值为15°、β取值为27°。

这里的“径向棱边”指滑块槽11和凸台31上大体处于径向方向上的最外侧棱边，其并未严格指向齿毂和同步环的圆心，将其定位为“径向棱边”仅是为了便于表述，不应将其理解为对保护范围的绝对限定。

请参考图7、图8、图9，图7为换挡开始前齿毂和同步环的相对位置示意图；图8为换挡时齿毂和同步环的接触部位相接触的示意图；图9为图8中I部位的局部放大图。

如图所示，变速器换挡时，换挡杆通过拨叉拨动同步器齿套2，同步器齿套2通过定位槽带动滑块总成4一起轴向移动，推动同步环3压向齿轮的同步锥面，当同步环3与齿轮同步锥面接触后，两者间产生摩擦力矩，带动同步环3偏转一个角度，齿套2的花键齿与同步环3外齿锁止面锁止。此时，齿毂滑块槽的斜面111与同步环凸台的斜面311相接触，由于滑块槽的斜面111和凸台的斜面311能够将两者间的作用力F分解为作用于同步环3的周向力F₁和轴向力F₂(见图10、图11)，因此，能够使同步环3和齿轮锥面处的摩擦力矩在提供锁止力矩后剩余的力矩转化为轴向推动同步环3远离齿毂的轴向力，使同步环3压向齿轮锥面的压力增大，齿轮与同步环3之间的摩擦力矩随之增大，在驾驶员施加的换挡力及此轴向力的共同作用下，齿毂1、齿套2与被同步齿轮达到转速同步，摩擦力矩为零，在换挡力的继续作用下，所产生的拨环力矩将使同步环3转动一角度，从而使两锁止斜面脱开，此时同步器齿套2即可自由地经过同步环3而与齿轮上的结合齿啮合，完成换挡操作。

为了保证在不换挡时滑块槽的斜面111与凸台的斜面311不会接触，可以在第一同步环和第二同步环与齿毂1之间分别设置连接件(图中未示出)，通过连接件使同步环3能够连接在齿毂1的侧面上，此连接件具体可以是磁性件或弹性件。如此，当同步环3在换挡力作用下远离齿毂1时，在磁性件的吸力或弹性件的拉力作用下，始终具有向齿毂方向运动的趋势，当换挡力消失后，也就是换挡结束后或者不换挡时，换挡侧同步环3便能够重新紧贴在齿毂1的侧面上。

上述自增力式同步器的滑块槽11和凸台31的接触部位均为斜面，除此之外，还可以有其他形式。

请参考图12、图13，图12为仅滑块槽的接触部位为斜面时，其与凸台相接触的示意图；图13为仅凸台的接触部位为斜面时，其与滑块槽相接触的示意图。

如图所示，作为一种简化，滑块槽11和凸台31的接触部位可以仅一者为斜面，而另一者仍保持棱边形状。例如，滑块槽11的接触部位为斜面，凸31台的接触部位为直角部位，或者，凸台31的接触部位为斜面，而滑块槽11的接触部位为直角部位。

请参考图14，图14为滑块槽和凸台的接触部位为弧面时的两者相接触的示意图。

当然，除了斜面，滑块槽11和凸台31的接触部位还可以设计成弧面，其通过在滑块槽11和凸台31的径向棱边部位进行倒圆角形成，同样能够将同步环和齿轮锥面处的摩擦力矩在提供锁止力矩后剩余的力矩转化为轴向推动同步环远离齿毂的轴向力，显然，此倒角有别于常规的工艺倒角。

这里需要说明的是，上述同步器能够实现自增力，实质上仍为惯性同步器，这一点与需要通过增力部件进行增力来实现同步功能的自行增力式同步器并不相同。但是，在自行增力式同步器上也可以采用此结构来改善其同步性能。

除了上述自增力式同步器，本实用新型还提供一种变速器，其包括传动轴及安装在传动轴上的同步器，其中，同步器为上文中的自增力式同步器，其余结构请参考现有技术，不再赘述。

以上对本实用新型所提供的自增力式同步器及变速器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自增力式同步器，包括：

齿毂(1)；

齿套(2)，套设于所述齿毂(1)；

同步环(3)，包括第一同步环和第二同步环，分列于所述齿毂(1)两侧；

滑块总成(4)，位于所述齿毂(1)与齿套(2)之间，其安装于所述齿毂(1)的滑块槽(11)中，所述齿套(2)上设有与之相对应的定位凹槽，所述同步环(3)上设有对应于所述滑块槽(11)的凸台(31)；

其特征在于，所述滑块槽(11)与所述凸台(31)具有能够将两者间的作用力分解为周向力和轴向力的接触部位。

2.根据权利要求1所述的自增力式同步器，其特征在于，所述滑块槽(11)和/或所述凸台(31)的接触部位为斜面。

3.根据权利要求2所述的自增力式同步器，其特征在于，所述斜面为所述滑块槽(11)和/或所述凸台(31)的径向棱边部位经倒角后形成的斜面。

4.根据权利要求3所述的自增力式同步器，其特征在于，所述滑块槽(11)和所述凸台(31)的接触部位均为斜面，其中，所述滑块槽的斜面(111)相对于其内侧面倾斜的角度小于所述凸台的斜面(311)相对于其端面倾斜的角度。

5.根据权利要求4所述的自增力式同步器，其特征在于，所述滑块槽的斜面(111)相对于其内侧面倾斜的角度范围在10°～20°之间，所述凸台的斜面(311)相对于其端面倾斜的角度范围在20°～35°之间。

6.根据权利要求1所述的自增力式同步器，其特征在于，所述滑块槽(11)和/或所述凸台(31)在换挡过程中的接触部位为弧面。

7.根据权利要求6所述的自增力式同步器，其特征在于，所述弧面为所述滑块槽(11)和/或所述凸台(31)的径向棱边部位经倒角后形成的弧面。

8.根据权利要求1至7任一项所述的自增力式同步器，其特征在于，所述第一同步环和第二同步环与所述齿毂(1)之间分别设有能够使其连接于所述齿毂(1)侧面的连接件。

9.根据权利要求8所述的自增力式同步器，其特征在于，所述连接件为磁性件或弹性件。

10.一种变速器，包括传动轴及设于所述传动轴的同步器，其特征在于，所述同步器为上述权利要求1至9任一项所述的自增力式同步器。