CN205592296U - 短行程同步器 - Google Patents

Abstract

一种短行程同步器，包括齿毂，齿毂外套有齿套，齿毂的两侧分别布置有一个档位齿轮，两个档位齿轮的内端外壁上分别设有一个结合齿圈，两个结合齿圈外分别套有一个锁止齿圈，两个锁止齿圈外分别套装有一个同步环，同步环的外锥面与齿套的内锥面相配合，同步环的内表面上沿圆周方向设有花键齿，花键齿上分别设有齿侧面和锁止面，锁止齿圈的外表面上设有与花键齿相配合的花键齿槽，花键齿槽内端的侧面上从内向外依次设有花键齿槽限位面和花键齿槽锁止面，锁止齿圈的外表面上设有顶面为斜面的凸台，凸台与花键齿槽错位布置，锁止齿圈的外表面上对应同步环内侧的位置设有限位挡圈，锁止齿圈的外表面上对应同步环外侧的位置设有弹性压圈。适用于变速箱。

Description

短行程同步器

技术领域

本实用新型涉及同步器领域，特别是涉及一种短行程同步器。

背景技术

变速箱在换档时，两齿轮轮齿的转速时常会不同步，如果强制啮合，就会造成齿间强烈的冲击和刺耳的噪声，不但会阻碍挂档，而且还会加剧轮齿端部磨损。因此，换档时亟待解决的问题就是保证所选档位的一对待啮合齿轮轮齿的转速同歩，于是就产生了同步器。

同步器是汽车变速器的重要部件，它使同步器输入、输出部分同步以后再结合，从而减小了换档时的冲击和噪声，减轻换档力，使得换档平顺，轻便，减轻驾驶员的疲劳，延长变速器的寿命，提高汽车行驶安全性和乘坐舒适性、并改善汽车起步时的加速性和经济性起着极其重要的作用。同步器作为变速器的关键部件，其性能直接影响着换挡操纵机构的性能，变速器在挂挡时，如果同步性能不足，会产生挂挡冲击，影响换挡平顺性和驾驶舒适性。

随着人们对汽车节能环保和轻量化要求的提高，同时受变速器的尺寸和质量的限制，希望同步器仍能够快速可靠地进行同步啮合、平顺换档，同时具有更大的同步容量，这些都对同步器的设计提出了更高的要求。

目前，应用最广泛的为滑块式同步器，也称为惯性锁止式同步器，其结构和工作原理己在现有的技术手册中公开，例如《汽车工程手册》等，简单来说，此种同步器主要包括齿毂、同步环、齿套以及滑块，齿套套设于齿毂并通过花键与齿毂相连接，滑块通过弹簧等组件设置于齿毂上开设的花键槽内，齿套花键上凹设有滑块槽，滑块内嵌设有钢球，钢球可卡制于滑块槽，通过钢球能够使滑块卡制于滑块槽，常见的同步器，在其圆周上一般开设有三个花键槽，设置有三处上述的滑块与滑块槽配合结构，三个滑块与滑块槽配合结构均匀的分布于同步器的圆周上。同步环套设于档位齿轮的接合齿，其位于齿套内侧并能够通过花键与齿套连接，当换挡时，齿套带动滑块，由滑块推动同步环移动，同步环通过其锥面与档位齿轮接合齿的摩擦配合而能够与档位齿轮达到同步转动，此时齿套已经通过花键与同步环连接，从而使齿套能够顺利的与档位齿轮实现同步转动，完成挂档动作。

现有的滑块式同步器，在同步过程中齿套的内花键齿需要越过同步环的外花键才能与锥毂结合齿啮合，将扭矩传递给输出轴，这样，齿套的滑动距离较长，从而增加了换挡时间，进而造成换挡舒适性降低。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种换挡时间短的短行程同步器。

为了实现以上目的，本实用新型提供的一种短行程同步器，包括齿毂，所述齿毂外滑动套装有齿套，所述齿毂的两侧分别布置有一个档位齿轮，两个所述档位齿轮的内端外壁上分别固定设有一个结合齿圈，两个所述结合齿圈外分别套装有一个锁止齿圈，所述锁止齿圈的锁止内花键与所述结合齿圈的结合外花键槽相联结，两个锁止齿圈外分别套装有一个同步环，所述同步环的外锥面与所述齿套的内锥面相配合，所述同步环的内表面上沿圆周方向设有花键齿，所述花键齿上分别设有齿侧面和锁止面，所述锁止齿圈的外表面上沿圆周方向设有与所述花键齿相配合的花键齿槽，所述花键齿槽内端的侧面上从内向外依次设有花键齿槽限位面和花键齿槽锁止面，所述花键齿槽锁止面与所述锁止面相配合，所述花键齿槽限位面与所述齿侧面相配合，所述锁止齿圈的外表面上沿圆周方向设有顶面为斜面的凸台，所述凸台与所述花键齿槽错位布置，所述锁止齿圈的外表面上对应所述同步环内侧的位置设有用于防止所述同步环脱落的限位挡圈，所述锁止齿圈的外表面上对应所述同步环外侧的位置设有用于所述同步环复位的弹性压圈，空档时，所述花键齿位于所述花键齿槽的内端处，所述同步环的内侧端面与所述限位挡圈相抵，所述弹性压圈压紧在所述同步环的外侧端面上，所述弹性压圈位于所述凸台的斜面上。

通过在锁止齿圈的外表面上沿圆周方向设置与花键齿相配合的花键齿槽，花键齿槽内端的侧面上从内向外依次设置花键齿槽限位面和花键齿槽锁止面，在锁止齿圈的外表面上沿圆周方向设置顶面为斜面的凸台，这样在挂挡时，锁止齿圈与齿套转速一致后，齿套的内锥面与同步环的外锥面之间的摩擦力矩消失，齿套推动同步环在锁止齿圈上滑动，同时，齿套的齿套内花键滑入结合齿圈的结合外花键槽，从而使得齿套与齿毂的结合，实现传递扭矩的目的，相比较于传统的锁环式同步器，在转速同步之后齿套的齿套内花键需要越过同步环后才能进入结合齿圈的结合外花键槽，才能与齿毂结合，从而实现传递扭矩的目的，但本同步器在锁止齿圈与齿套转速同步之后即可马上进入结合状态，无需齿套的齿套内花键越过同步环，从而大大地缩短了齿套的滑动距离，减少了同步行程，缩短了换挡时间，进而提高了换挡舒适性；同时，由于本同步器的同步环的摩擦锥设置在同步环的外圆上，所以相比较于传统的锁环式同步器摩擦锥面位于同步环的内圆上，摩擦半径更大，在同等条件下能提供更大的同步容量，有效提高了同步器的换挡性能；而且，本同步器的锁止齿圈通过若干花键齿槽与同步环的花键齿啮合，相比较于传统锁环式同步器的外花键齿，结构更加简单，加工更方便。

在上述方案中，所述凸台的顶面轴向长度大于所述同步环的滑动行程。

在上述方案中，所述限位挡圈通过插装方式安装在所述锁止齿圈的外表面上。

在上述方案中，所述锁止齿圈的外表面上对应所述同步环内侧的位置沿圆周方向设有插口，所述插口与所述花键齿槽错位布置，所述限位挡圈插装在所述插口内。

在上述方案中，所述限位挡圈为开口结构的挡圈。

在上述方案中，所述限位挡圈的数量至少为一个。

在上述方案中，所述锁止齿圈的锁止内花键与所述结合齿圈的结合外花键槽之间为过盈配合状态。

在上述方案中，所述锁止齿圈的内端面上设有用于防止齿套滑移过多的定位凹面。

在上述方案中，所述档位齿轮与对应的所述结合齿圈通过花键方式或焊接方式固定连接。

在上述方案中，所述同步环的内表面上对应所述凸台的位置设有避让所述凸台的避让槽。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

1、通过在锁止齿圈的外表面上沿圆周方向设置与花键齿相配合的花键齿槽，花键齿槽内端的侧面上从内向外依次设置花键齿槽限位面和花键齿槽锁止面，在锁止齿圈的外表面上沿圆周方向设置顶面为斜面的凸台，这样在挂挡时，锁止齿圈与齿套转速一致后，齿套的内锥面与同步环的外锥面之间的摩擦力矩消失，齿套推动同步环在锁止齿圈上滑动，同时，齿套的齿套内花键滑入结合齿圈的结合外花键槽，从而使得齿套与齿毂的结合，实现传递扭矩的目的，相比较于传统的锁环式同步器，在转速同步之后齿套的齿套内花键需要越过同步环后才能进入结合齿圈的结合外花键槽，才能与齿毂结合，从而实现传递扭矩的目的，但本同步器在锁止齿圈与齿套转速同步之后即可马上进入结合状态，无需齿套的齿套内花键越过同步环，从而大大地缩短了齿套的滑动距离，减少了同步行程，缩短了换挡时间，进而提高了换挡舒适性；

2、由于本同步器的同步环的摩擦锥设置在同步环的外圆上，所以相比较于传统的锁环式同步器摩擦锥面位于同步环的内圆上，摩擦半径更大，在同等条件下能提供更大的同步容量，有效提高了同步器的换挡性能；

3、本同步器的锁止齿圈通过若干花键齿槽与同步环的花键齿啮合，相比较于传统锁环式同步器的外花键齿，结构更加简单，加工更方便。

本实用新型与现有技术对比，充分显示其优越性在于：结构简单，加工方便，换挡性能好且换挡时间短等。

附图说明

图1为本发明处于空挡状态时的结构示意图；

图2为空挡状态时，花键齿与花键齿槽的位置关系结构示意图；

图3为齿套的斜视结构示意图；

图4为同步环的斜视结构示意图；

图5为同步环的剖面结构示意图；

图6为锁止齿圈的斜视结构示意图；

图7为为本发明处于预同步阶段时的局部放大结构示意图；

图8为预同步阶段时，花键齿与花键齿槽的位置关系结构示意图；

图9为本发明处于锁止阶段时的局部放大结构示意图；

图10为锁止阶段时，花键齿与花键齿槽的位置关系结构示意图；

图11为本发明处于同步阶段时的局部放大结构示意图；

图12为同步阶段时，花键齿与花键齿槽的位置关系结构示意图；

图13为本发明处于结合阶段时的局部放大结构示意图；

图14为结合阶段时，花键齿与花键齿槽的位置关系结构示意图。

图中：齿毂1，齿套2，内锥面2a，齿套内花键外侧端面2b，档位齿轮3，结合齿圈4，结合外花键槽4a，锁止齿圈5，锁止内花键5a，花键齿槽5b，花键齿槽限位面5b1，花键齿槽锁止面5b2，凸台5c，插口5d，定位凹面5e，同步环6，外锥面6a，花键齿6b，齿侧面6b1，锁止面6b2，内侧端面6c，外侧端面6d，避让槽6e，限位挡圈7，弹性压圈8。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。

实施例：一种短行程同步器，包括齿毂1，所述齿毂1外滑动套装有齿套2，所述齿毂1的两侧分别布置有一个档位齿轮3，两个所述档位齿轮3的内端外壁上分别固定设有一个结合齿圈4，两个所述结合齿圈4外分别套装有一个锁止齿圈5，所述锁止齿圈5的锁止内花键5a与所述结合齿圈4的结合外花键槽4a相联结，两个锁止齿圈5外分别套装有一个同步环6，所述同步环6的外锥面6a与所述齿套2的内锥面2a相配合，所述同步环6的内表面上沿圆周方向设有花键齿6b，所述花键齿6b上分别设有齿侧面6b1和锁止面6b2，所述锁止齿圈5的外表面上沿圆周方向设有与所述花键齿6b相配合的花键齿槽5b，所述花键齿槽5b内端的侧面上从内向外依次设有花键齿槽限位面5b1和花键齿槽锁止面5b2，所述花键齿槽锁止面5b2与所述锁止面6b2相配合，所述花键齿槽限位面5b1与所述齿侧面6b1相配合，所述锁止齿圈5的外表面上沿圆周方向设有顶面为斜面的凸台5c，所述凸台5c与所述花键齿槽5b错位布置，所述锁止齿圈5的外表面上对应所述同步环6内侧的位置设有用于防止所述同步环6脱落的限位挡圈7，所述锁止齿圈5的外表面上对应所述同步环6外侧的位置设有用于所述同步环6复位的弹性压圈8，空档时，所述花键齿6b位于所述花键齿槽5b的内端处，所述同步环6的内侧端面6c与所述限位挡圈7相抵，所述弹性压圈8压紧在所述同步环6的外侧端面6d上，所述弹性压圈8位于所述凸台5c的斜面上。

通过在锁止齿圈5的外表面上沿圆周方向设置与花键齿6b相配合的花键齿槽5b，花键齿槽5b内端的侧面上从内向外依次设置花键齿槽限位面5b1和花键齿槽锁止面5b2，在锁止齿圈5的外表面上沿圆周方向设置顶面为斜面的凸台5c，这样在挂挡时，锁止齿圈5与齿套2转速一致后，齿套2的内锥面2a与同步环6的外锥面6a之间的摩擦力矩消失，齿套2推动同步环2在锁止齿圈5上滑动，同时，齿套2的齿套内花键滑入结合齿圈4的结合外花键槽4a，从而使得齿套2与齿毂1的结合，实现传递扭矩的目的，相比较于传统的锁环式同步器，在转速同步之后齿套2的齿套内花键需要越过同步环6后才能进入结合齿圈4的结合外花键槽4a，才能与齿毂1结合，从而实现传递扭矩的目的，但本同步器在锁止齿圈5与齿套2转速同步之后即可马上进入结合状态，无需齿套2的齿套内花键越过同步环6，从而大大地缩短了齿套2的滑动距离，减少了同步行程，缩短了换挡时间，进而提高了换挡舒适性；同时，由于本同步器的同步环6的摩擦锥设置在同步环6的外圆上，所以相比较于传统的锁环式同步器摩擦锥面位于同步环6的内圆上，摩擦半径更大，在同等条件下能提供更大的同步容量，有效提高了同步器的换挡性能；而且，本同步器的锁止齿圈5通过若干花键齿槽5b与同步环6的花键齿6b啮合，相比较于传统锁环式同步器的外花键齿，结构更加简单，加工更方便。

上述凸台5c的顶面轴向长度大于所述同步环6的滑动行程。所述凸台5c的数量至少为3个且凸台5c沿锁止齿圈5的圆周方向间隔均匀布置。

在上述方案中，所述限位挡圈7通过插装方式安装在所述锁止齿圈5的外表面上。所述锁止齿圈5的外表面上对应所述同步环6内侧的位置沿圆周方向设有插口5d，所述插口5d与所述花键齿槽5b错位布置，所述限位挡圈7插装在所述插口5d内。所述限位挡圈7为开口结构的挡圈。所述限位挡圈7的数量至少为一个。

上述锁止齿圈5的锁止内花键5a与所述结合齿圈4的结合外花键槽4a之间为过盈配合状态。

上述锁止齿圈5的内端面上设有用于防止齿套2滑移过多的定位凹面5e。

上述档位齿轮3与对应的所述结合齿圈4通过花键方式或焊接方式固定连接。

上述同步环6的内表面上对应所述凸台5c的位置设有避让所述凸台5c的避让槽6e。

本同步器的工作过程如下：

在空挡状态时，齿套2的齿套内花键与齿毂1的齿毂外花键啮合，齿套2的内锥面2a与同步环6的外锥面6a处于分离状态，同步环6的内侧端面6c与限位挡圈7接触，同步环6的外侧端面6d与弹性压圈8接触，弹性压圈8处于膨胀状态，其产生的弹性将同步环6向限位挡圈7压紧固定，锁止齿圈5的锁止内花键5a与结合齿圈4的结合外花键槽4a啮合且为过盈配合状态，以保证锁止齿圈5和结合齿圈4之间无轴向移动，结合齿圈4与档位齿轮3通过花键连接或焊接为一体。

预同步阶段，换挡拨叉拨动齿套2向外侧进行轴向移动，齿套2的内锥面2a逐渐靠上同步环6的外锥面6a，在轴向力作用下锥面之间产生摩擦，同步环6在摩擦扭矩的作用下产生旋转，同步环6的花键齿6b的齿侧面6b1与锁止齿圈5上花键齿槽5b的花键齿槽限位面5b1接触，旋转停止。

锁止阶段，同步环6在轴向力的作用下继续向外移动，直到花键齿6b的锁止面6b2靠上锁止齿圈5的花键齿槽锁止面5b2，同时对花键齿槽锁止面5b2施加一个正压力，该正压力可分解为一个轴向分力和一个周向分力，周向分力产生拨动同步环6转动的拨环力矩，由于摩擦扭矩的存在，拨环力矩无法使锁止齿圈5和同步环6产生相对转动，导致同步环6不能沿轴向向外滑动。

同步阶段，拨叉继续对齿套2施加轴向推力，在锥面的摩擦力作用下，齿套2与同步环6转速逐渐趋于同步，锥面之间的摩擦力逐渐减小，当拨环力矩大于摩擦力矩时，在拨环力矩的作用下同步环6和锁止齿圈5产生相对转动，锁止解除，在轴向力作用下，同步环6的花键齿6b滑入花键齿槽5b的外端即窄段。

结合阶段，锁止解除之后，齿套2在拨叉的作用下继续向外滑动，齿套2的齿套内花键与结合齿圈4的结合外花键槽4a啮合，当齿套2的齿套内花键外侧端面2b靠上锁止齿圈5的定位凹面5e时，轴向不能继续向外移动，结合齿啮合完成，挂挡结束。

在挂挡过程中，弹性压圈8随着同步环6的轴向移动被推着沿锁止齿圈5的凸台5c斜面向外侧滑动，在滑动过程中弹性挡圈8的内径被逐渐胀大，产生使内径恢复初始状态的弹力。

摘挡阶段，拨叉带动齿套2向内侧移动，直到齿套2的齿套内花键与结合齿圈4的结合外花键槽4a啮合脱开，齿套2到达空挡位置时停止，同时由于内径胀大产生的弹力使得弹性挡圈8内径逐渐收缩，并沿着凸台5c斜面向内滑动，产生的轴向分力推动同步环6向内滑动，直到同步环6的内侧端面6c靠上限位挡圈7并被压紧。

本实用新型通过在锁止齿圈5的外表面上沿圆周方向设置与花键齿6b相配合的花键齿槽5b，花键齿槽5b内端的侧面上从内向外依次设置花键齿槽限位面5b1和花键齿槽锁止面5b2，在锁止齿圈5的外表面上沿圆周方向设置顶面为斜面的凸台5c，这样在挂挡时，锁止齿圈5与齿套2转速一致后，齿套2的内锥面2a与同步环6的外锥面6a之间的摩擦力矩消失，齿套2推动同步环2在锁止齿圈5上滑动，同时，齿套2的齿套内花键滑入结合齿圈4的结合外花键槽4a，从而使得齿套2与齿毂1的结合，实现传递扭矩的目的，相比较于传统的锁环式同步器，在转速同步之后齿套2的齿套内花键需要越过同步环6后才能进入结合齿圈4的结合外花键槽4a，才能与齿毂1结合，从而实现传递扭矩的目的，但本同步器在锁止齿圈5与齿套2转速同步之后即可马上进入结合状态，无需齿套2的齿套内花键越过同步环6，从而大大地缩短了齿套2的滑动距离，减少了同步行程，缩短了换挡时间，进而提高了换挡舒适性；由于本同步器的同步环6的摩擦锥设置在同步环6的外圆上，所以相比较于传统的锁环式同步器摩擦锥面位于同步环6的内圆上，摩擦半径更大，在同等条件下能提供更大的同步容量，有效提高了同步器的换挡性能；本同步器的锁止齿圈5通过若干花键齿槽5b与同步环6的花键齿6b啮合，相比较于传统锁环式同步器的外花键齿，结构更加简单，加工更方便。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种短行程同步器，包括齿毂(1)，所述齿毂(1)外滑动套装有齿套(2)，所述齿毂(1)的两侧分别布置有一个档位齿轮(3)，两个所述档位齿轮(3)的内端外壁上分别固定设有一个结合齿圈(4)，两个所述结合齿圈(4)外分别套装有一个锁止齿圈(5)，所述锁止齿圈(5)的锁止内花键(5a)与所述结合齿圈(4)的结合外花键槽(4a)相联结，两个锁止齿圈(5)外分别套装有一个同步环(6)，所述同步环(6)的外锥面(6a)与所述齿套(2)的内锥面(2a)相配合，所述同步环(6)的内表面上沿圆周方向设有花键齿(6b)，所述花键齿(6b)上分别设有齿侧面(6b1)和锁止面(6b2)，其特征在于，所述锁止齿圈(5)的外表面上沿圆周方向设有与所述花键齿(6b)相配合的花键齿槽(5b)，所述花键齿槽(5b)内端的侧面上从内向外依次设有花键齿槽限位面(5b1)和花键齿槽锁止面(5b2)，所述花键齿槽锁止面(5b2)与所述锁止面(6b2)相配合，所述花键齿槽限位面(5b1)与所述齿侧面(6b1)相配合，所述锁止齿圈(5)的外表面上沿圆周方向设有顶面为斜面的凸台(5c)，所述凸台(5c)与所述花键齿槽(5b)错位布置，所述锁止齿圈(5)的外表面上对应所述同步环(6)内侧的位置设有用于防止所述同步环(6)脱落的限位挡圈(7)，所述锁止齿圈(5)的外表面上对应所述同步环(6)外侧的位置设有用于所述同步环(6)复位的弹性压圈(8)，空档时，所述花键齿(6b)位于所述花键齿槽(5b)的内端处，所述同步环(6)的内侧端面(6c)与所述限位挡圈(7)相抵，所述弹性压圈(8)压紧在所述同步环(6)的外侧端面(6d)上，所述弹性压圈(8)位于所述凸台(5c)的斜面上。

2.如权利要求1所述的短行程同步器，其特征在于，所述凸台(5c)的顶面轴向长度大于所述同步环(6)的滑动行程。

3.如权利要求1所述的短行程同步器，其特征在于，所述限位挡圈(7)通过插装方式安装在所述锁止齿圈(5)的外表面上。

4.如权利要求3所述的短行程同步器，其特征在于，所述锁止齿圈(5)的外表面上对应所述同步环(6)内侧的位置沿圆周方向设有插口(5d)，所述插口(5d)与所述花键齿槽(5b)错位布置，所述限位挡圈(7)插装在所述插口(5d)内。

5.如权利要求4所述的短行程同步器，其特征在于，所述限位挡圈(7)为开口结构的挡圈。

6.如权利要求4所述的短行程同步器，其特征在于，所述限位挡圈(7)的数量至少为一个。

7.如权利要求1所述的短行程同步器，其特征在于，所述锁止齿圈(5)的锁止内花键(5a)与所述结合齿圈(4)的结合外花键槽(4a)之间为过盈配合状态。

8.如权利要求1所述的短行程同步器，其特征在于，所述锁止齿圈(5)的内端面上设有用于防止齿套(2)滑移过多的定位凹面(5e)。

9.如权利要求1所述的短行程同步器，其特征在于，所述档位齿轮(3)与对应的所述结合齿圈(4)通过花键方式或焊接方式固定连接。

10.如权利要求1所述的短行程同步器，其特征在于，所述同步环(6)的内表面上对应所述凸台(5c)的位置设有避让所述凸台(5c)的避让槽(6e)。