PL193525B1 - Synchronizator do ciernego synchronizowania i bezpoślizgowego łączenia napędów - Google Patents

Abstract

1. Synchronizator do ciernego synchronizowania i bezposlizgowego laczenia napedów, obracalnych wzgledem siebie i wokól wspólnej osi, majacy pierw- szy czlon szczekowy ruchomy osiowo pod dziala- niem osiowo skierowanej pierwszej sily przelaczaja- cej do sprzezenia zdrugim czlonem szczekowym, pierwszy czlon cierny ruchomy osiowo do sprzezenia z drugim czlonem ciernym na skutek sprzegajacego przemieszczenia pierwszego czlonu szczekowego; pierwszy zespól blokujacy, majacy czlony sprzegalne na skutek sprzegajacego przemieszczenia pierw- szego czlonu szczekowego, pierwszy zespól samo- aktywujacy majacy czlony sprzegalne i wytwarzaja- cy, w stanie sprzegniecia, pierwsza dodatkowa sile osiowa skierowana zgodnie z kierunkiem pierwszej sily przelaczajacej oraz zespól ograniczajacy dodat- kowa sile osiowa, znamienny tym, ze zespól ogra- niczajacy dodatkowa sile osiowa (F a) ma sprezysty czlon (60) promieniowo przenoszacy synchronizuja- cy moment obrotowy (T o) pomiedzy czlonem rucho- mym (32) posiadajacym czesc blokujaca, a pierwszym napedem (12). PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest synchronizator do ciernego synchronizowania i bezpoślizgowego łączenia napędów.

Synchronizatory mogą być stosowane w przekładniach wielobiegowych do wspomagania przełączania wszystkich lub niektórych biegów przekładni. Wysiłek przy przełączaniu i/lub czas potrzebny na przeprowadzenie przełączenia można zmniejszyć przez zastosowanie synchronizatorów typu samoaktywującego lub wspomagającego. Ponieważ potrzebny wysiłek operatora przy przełączaniu zwykle wzrasta z wielkością pojazdu, synchronizatory typu samoaktywującego są szczególnie użyteczne w przekładniach do ciężkich samochodów ciężarowych i/lub w przekładniach, gdzie korzystny jest skrócony czas przełączania i/lub zmniejszony wysiłek przy przełączaniu. Przykłady rozwiązań synchronizatorów są przedstawione w opisach US 5 078 245 i 5 092 439, w japońskiej publikacji patentowej (Kokoku) 45-27483, w opisie DE 1 098 824 oraz w opisie GB 897 065.

Jest znany synchronizator do ciernego synchronizowania i bezpoślizgowego łączenia napędów, obracalnych względem siebie i wokół wspólnej osi, mający pierwszy człon szczękowy ruchomy osiowo pod działaniem osiowo skierowanej pierwszej siły przełączającej do sprzężenia z drugim członem szczękowym, pierwszy człon cierny ruchomy osiowo do sprzężenia z drugim członem ciernym na skutek sprzęgającego przemieszczenia pierwszego członu szczękowego, pierwszy zespół blokujący mający człony sprzęgalne na skutek sprzęgającego przemieszczenia pierwszego członu szczękowego, pierwszy zespół samoaktywujący mający człony sprzęgalne i wytwarzający w stanie sprzęgnięcia pierwszą dodatkową siłę osiową skierowaną zgodnie z kierunkiem pierwszej siły przełączającej oraz zespół ograniczający dodatkową siłę osiową.

Celem wynalazku jest opracowanie synchronizatora z ulepszonymi członami samoaktywującymi.

Synchronizator do ciernego synchronizowania i bezpoślizgowego łączenia napędów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że zespół ograniczający dodatkową siłę osiową ma sprężysty człon promieniowo przenoszący synchronizujący moment obrotowy pomiędzy członem ruchomym zawierającym część blokującą, a pierwszym napędem.

Korzystnie, synchronizator jest sprzęgalny z trzecim napędem zamontowanym obrotowo wokół osi pierwszego napędu oraz ma pierwszy człon szczękowy ruchomy osiowo pod działaniem osiowo skierowanej drugiej siły przełączającej do sprzężenia z trzecim członem szczękowym, trzeci człon cierny osiowo ruchomy do sprzężenia z czwartym członem ciernym na skutek sprzęgającego przemieszczenia pierwszego członu szczękowego, drugi zespół blokujący mający człony sprzęgalne na skutek sprzęgającego przemieszczenia pierwszego członu szczękowego, drugi zespół samoaktywujący mający człony sprzęgalne i wytwarzający w stanie sprzęgnięcia drugą dodatkową siłę osiową skierowaną zgodnie z kierunkiem drugiej siły przełączającej oraz zespół ograniczający drugą dodatkową siłę osiową.

W szczególności, pierwszy człon ruchomy ma postać promieniowo przebiegającego kołnierza koncentrycznego względem osi i przemieszczalnego osiowo pod działanie pierwszej siły przełączającej, przy czym kołnierz ma pierwszą krzywkę, a człony ustalające łączą kołnierz dla ruchu osiowego z pierwszym członem szczękowym, zaś pierwszy zespół blokujący ma co najmniej pierwszą i drugą powierzchnie blokujące, przy czym pierwsza powierzchnia blokująca jest utworzona przez kołkowy człon sztywno przebiegający osiowo od pierwszego członu ciernego w otwór w kołnierzu, a druga powierzchnia blokująca jest usytuowana wokół otworu, natomiast pierwszy człon szczękowy ma przebiegający promieniowo otwór posiadający sprężysty człon umieszczony w nim i pomiędzy pierwszą, a drugą krzywką.

Ewentualnie, człon ruchomy jest zamontowany z możliwością ograniczonego obrotu względem pierwszego napędu w odpowiedzi na synchronizujący moment obrotowy, natomiast zespół ograniczający dodatkową siłę osiową ma człony zderzakowe ograniczające względny obrót pomiędzy członem ruchomym a pierwszym napędem.

W szczególności, człony zderzakowe zawierają pierwszy i drugi zderzak zamocowane odpowiednio przed obrotem względem członu ruchomego i pierwszego napędu i sprzęgalne na skutek określonego stopnia względnego obrotu pomiędzy członem ruchomym, a pierwszym napędem.

Korzystnie, zespół samoaktywujący zawiera pierwszą i drugą krzywkę przymocowane odpowiednio do członu ruchomego i do pierwszego napędu, a sprężysty człon jest umieszczony promieniowo pomiędzy krzywkami w celu przenoszenia synchronizującego momentu obrotowego promieniowo pomiędzy pierwszą, a drugą krzywką.

PL193 525 B1

W szczególności, sprężysty człon stanowi sprężyna umieszczona w promieniowo przebiegającym otworze w pierwszym członie szczękowym.

Ewentualnie, sprężysty człon stanowi sprężynowa kapsuła umieszczona w promieniowo przebiegającym otworze, mająca pierwszy i drugi koniec spychane promieniowo w przeciwnych kierunkach przez sprężynę, przy czym ten pierwszy i drugi koniec mają odpowiednio pierwszą i drugą powierzchnię popychacza krzywkowego, odpowiednio działające na pierwszą i drugą krzywkę.

Synchronizator według wynalazku jest przedstawiony, w przykładach wykonania, na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia synchronizator dwustronnego działania w położeniu neutralnym i w przekroju wzdłuż linii 1-1 z fig. 2, fig. 2 - synchronizator z fig. 1 w przekroju wzdłuż linii 2-2 z fig. 1, fig. 3A i 3B -dwa powiększone widoki elementu składowego z fig. 1 i 2 odpowiednio prostopadle i równolegle do osi wału, fig. 4 - graficzną reprezentację sił osiowych i momentów obrotowych działających na kołnierz przełączający synchronizatora, a fig. 5 i 6 przedstawiają zmodyfikowany przykład wykonania zespołów samoaktywujących z fig. 1 i 2.

Użyte tu określenie „synchronizator” oznacza mechanizm sprzęgłowy wykorzystywany do nieobrotowego sprzęgania koła zębatego wybranego biegu z wałem za pomocą sprzęgła bezpoślizgowego, w którym usiłowanie włączenia sprzęgła bezpoślizgowego jest uniemożliwione dopóki człony sprzęgła bezpoślizgowego nie zostaną doprowadzone do zasadniczo synchronicznego obracania się przez synchronizujące sprzęgło cierne związane ze sprzęgłem bezpoślizgowym. Określenie „samoaktywujące” oznaczać będzie mechanizm sprzęgłowy synchronizatora, który zawiera skosy lub krzywki itp. przeznaczone do zwiększania siły sprzęgania synchronizującego sprzęgła ciernego w stosunku do synchronizującego momentu obrotowego sprzęgła ciernego.

Na fig. 1, 2, 3A i 3B przedstawiono koło zębate i zespół synchronizatora 10, zawierający wał napędowy 12 montowany obrotowo w przekładni wokół osi 12a, osiowo rozmieszczone w odstępach napędzające koła zębate 14, 16 oraz synchronizator 18 dwustronnego działania.

Wał 12 zawiera cylindryczne powierzchnie 12b, 12c wspierające obrotowo koła zębate poprzez łożyska 19 i pierścieniowy człon 20 posiadający obwód zewnętrzny o średnicy większej niż średnice powierzchni cylindrycznych. Ten pierścieniowy człon ma długość osiową rozdzielającą koła zębate poprzez osiowo przeciwnie skierowane odsadzenia 20a, 20b, które ograniczają ruch osiowy kół zębatych ku sobie. Osiowy ruch kół zębatych od siebie jest ograniczony dowolnym z kilku znanych sposobów. Pierścieniowy człon może być utworzony z pierścienia przymocowanego do wału lub, tak jak tu, może być wykonany integralnie z wałem. Zewnętrzny obwód pierścieniowego członu ma wykonane w nim zewnętrzne wypusty 20c i trzy zagłębienia 20d o długości osiowej równej długości osiowej pierścieniowego członu oraz samoaktywujące krzywki 20e, 20f, które zostaną objaśnione poniżej. Każde zagłębienie może być wykonane przez usunięcie wszystkich lub niektórych spośród wypustów 20c.

Mechanizm synchronizatora 18 zawiera pierścienie cierne 22, 24 i człony szczękowe 26, 28 przymocowane do kół zębatych 14, 16, osiowo ruchomy człon szczękowy 30, posiadający zęby 30a wewnętrznego wielowypustu, suwliwie dopasowane ciągle do zewnętrznych zębów 20c wielowypustu utworzonych na zewnętrznym obwodzie pierścieniowego członu 20, przebiegający promieniowo kołnierz przełączający 32, który ma osiowo przeciwnie zwrócone strony 32a, 32b umieszczone sandwiczowo pomiędzy osiowo zwróconymi stronami ustalaczy 34, umieszczonych w pierścieniowych rowkach 30b w członie szczękowym 30, osiowo ruchome pierścienie cierne 36, 38 sztywno połączone ze sobą przez trzy rozmieszczone w odstępach na obwodzie kołki 40 przebiegające osiowo od każdego z pierścieni ciernych i poprzez otwory 32c w kołnierzu oraz trzy zespoły 42 wstępnego uaktywniania przedstawione na fig. 1.

W przykładzie wykonania z fig. 1 i 2 ustalacze 34 uniemożliwiają ruch osiowy pomiędzy członem szczękowym 30,a kołnierzem 32 i umożliwiają względny obrót pomiędzy nimi.

Pierścienie cierne zawierają stożkowe powierzchnie cierne 22a, 36a i 24a, 38a, które sprzęgają się w celu ciernego synchronizowania kół zębatych z wałem przed sprzężeniem członów szczękowych. Można wykorzystać szeroki zakres kątów stożka. Dla synchronizacji można tu stosować kąty stożków od siedmiu i pół stopnia. Powierzchnie cierne 36a, 38a i/lub 22a, 24a mogą być utworzone przez jeden lub kilka znanych materiałów ciernych przymocowanych do członu podstawy. Korzystne są tu materiały cierne z węgla pirolitycznego, takie jak przedstawiono w opisach US 4 700 823, 4 844 218 oraz 4 778 548.

Każdy kołek 40 zawiera części 40a o większej średnicy, mające średnice nieco mniejsze niż średnica kołnierzowych otworów 32c, część 40b rowkową lub o zmniejszonej średnicy, umieszczoną w odstępie pomiędzy pierścieniami ciernymi 36, 38 (tu pośrodku) oraz stożkowe blokujące odsadzenia

PL193 525B1 lub powierzchnie 40c, 40d przebiegające promieniowo na zewnątrz od osi kołka i osiowo od siebie pod kątami względem płaszczyzny prostopadłej do osi kołka. Te rowkowane części, kiedy są usytuowane wewnątrz swych odpowiednich otworów kołnierzowych, umożliwiają ograniczony obrót zespołu złożonego ze sztywnego pierścienia ciernego i kołka względem kołnierza, by spowodować sprzężenie odsadzeń blokujących kołka ze skośnie ściętymi blokującymi odsadzeniami 32h, utworzonymi wokół otworów kołnierzowych 32c. Kołki mogą być sztywno mocowane do ciernych pierścieni 36, 38 w dowolny z kilku znanych sposobów.

Zespoły 42 aktywatorów wstępnych mogą być dowolnego z kilku typów, przy czym tu są one typu dzielonego kołka, który został dokładniej przedstawiony i opisany w opisie US 5 339 936. Każdy zespół wstępnego aktywatora rozciąga się osiowo pomiędzy ciernymi pierścieniami 36, 38 i poprzez jeden z otworów 32d w kołnierzu przełączającym. Otwory 32d są na przemian rozmieszczone pomiędzy otworami 32c. Tu wystarczy wspomnieć, że każdy zespół wstępnego aktywatora zawiera dwie skorupy 44 posiadające końce 44a oraz co najmniej dwie sprężyny płytkowe 46 umieszczone sandwiczowo pomiędzy tymi skorupami i odpychające je od siebie. Każda para skorup 44 ma większą średnicę mniejszą niż średnica przyporządkowanego sobie otworu 32d, gdy są ściśnięte razem, pierścieniowy rowek 44b ze skośnie ściętymi powierzchniami końcowymi 44c oraz końce 44a. Jak wiadomo, końce 44a działają na cierne pierścienie 36, 38, a skosy 44c działają na skosy wokół otworu 32d w kołnierzu 32 w odpowiedzi na początkowy ruch sprzęgania kołnierza 32, przez co powodowany jest początkowy ruch sprzęgania sprzęgieł ciernych i początkowy moment obrotowy w celu obrócenia kołków 40 względem kołnierza 32 i ustawienia odsadzeń blokujących do sprzężenia.

Jak już poprzednio wspomniano, człon szczękowy 30 zawiera wewnętrzne wielowypustowe zęby 30a, które suwliwie współpracują z zębami 20c zewnętrznego wielowypustu na członie 20 przymocowanym do wału. Zewnętrzne wypusty mają powierzchnie zboczy przebiegające równolegle do osi wału i dopasowane do nich, przy czym powierzchnie zboczy wypustów członu szczękowego uniemożliwiają względny obrót pomiędzy nimi. Człon szczękowy 30 zawiera ponadto trzy przebiegające promieniowo otwory 30c,z których każdy ma samoaktywujący łącznik 48 przebiegający suwliwie przez taki otwór oraz trzy występy 30d na swej zewnętrznej powierzchni przebiegające promieniowo na zewnątrz w zagłębienia 32e w wewnętrznym obwodzie kołnierza 32. Te występy i zagłębienia tworzą zderzaki służące do ograniczenia względnego obrotu pomiędzy kołnierzem 32, a członem szczękowym 30, który jest obrotowo przymocowany do wału 12. Łączniki 48 są pokazane w odciążeniu na wszystkich rysunkach. Każde zagłębienie ma długość obwodową większą niż obwodowa długość występu w nim, aby umożliwiać ograniczony względny obrót pomiędzy kołnierzem 32, a członem szczękowym, by powodować uruchomienie mechanizmu samoaktywującego.

Kołnierz 32 zawiera ponadto trzy pary powierzchni krzywkowych 32f, 32g w swym wewnętrznym obwodzie do poruszania łączników 48 promieniowo do wewnątrz, do powierzchni krzywkowej 20e lub 20f w celu spowodowania działania momentu synchronizującego pomiędzy sprzęgłami stożkowymi a wałem, by zapewnić dodatkową osiową siłę samoaktywacji w celu zwiększenia siły sprzężenia sprzęgieł stożkowych początkowo włączonych przez siłę przełączania przyłożoną do kołnierza 32, na skutek czego zwiększa się moment synchronizujący, zapewniany przez sprzęgła stożkowe. Powierzchnie 48a, 48b popychacza krzywkowego na łączniku 48 działają odpowiednio na powierzchnie krzywkowe 20f, 20e, aby zapewnić dodatkową siłę osiową w celu odpowiedniego zwiększenia momentu synchronizującego kół zębatych 16, 14 przy przełączaniu do góryi przy przełączaniu do dołu na skutek względnego obrotu kołnierza sprzęgającego powierzchnie krzywkowe 32f, 32g z cylindryczną powierzchnią 48c popychacza krzywkowego łącznika 48. Powierzchnie krzywkowe, jak tu pokazano, zapewniają zwiększającą się siłę synchronizacji dla obu kół zębatych i dla zwiększenia siły synchronizującej przy przełączeniach do góry i do dołu. Powierzchnie krzywkowe 20e, 20f mogą być wykonane tak, że pierwsza wyimaginowana linia w każdej ich powierzchni leży w wyimaginowanej płaszczyźnie równoległej do osi 12a wału, a druga wyimaginowana linia w każdej ich powierzchni tworzy kąt prosty zarówno z pierwszą wyimaginowaną linią, jak i z wyimaginowaną płaszczyzną równoległą do osi. Powierzchnie 48a, 48b popychacza krzywkowego mogą być ukształtowane zgodnie z takimi samymi prawidłami jak powierzchnie krzywkowe 20e, 20f. Powierzchnie krzywkowe 32f, 32g mogą być ukształtowane tak, że pierwsza wyimaginowana linia w ich powierzchni leży w wyimaginowanej płaszczyźnie prostopadłej do osi 12a wału, a druga wyimaginowana linia w ich powierzchni tworzy kąt prosty zarówno z pierwszą wyimaginowaną linią jak i z wyimaginowaną płaszczyzną prostopadłą do osi. Powierzchnia 48c popychacza krzywkowego może być ukształtowana zgodnie z takimi samymi prawidłami, jak powierzchnie krzywkowe 32f, 32g. Pierwsza wyimaginowana linia we wszystkich z tych

PL193 525 B1 powierzchni krzywkowych może być krzywa, jak pokazano w przypadku powierzchni 48c popychacza krzywkowego.

Kiedy kołnierz 32 jest w położeniu neutralnym pokazanym na fig. 1, mający zmniejszoną średnicę części 40b, kołków 40, które są usytuowane zgodnie z kołnierzowymi otworami 32c, powierzchnie cierne sprzęgieł stożkowych są nieco oddalone od siebie i są utrzymywane w takim oddalonym położeniu przez skośnie ścięte lub przebiegające pod kątem powierzchnie 44c aktywatora wstępnego 42, działając na te powierzchnie skośnie ścięte aktywatora wstępnego wokół kołnierzowych otworów 32d siłą sprężyn 46, a łączniki 48 są ustawione do styku z osiowo przebiegającymi spłaszczeniami 20g pomiędzy krzywkami 20e, 20f. Spłaszczenia 20g i siła osiowa zapewniana przez powierzchnie aktywatora wstępnego uniemożliwiają samoaktywację i mimowolne sprzężenie synchronizatora na skutek lepkiego ścinania oleju pomiędzy stożkowymi powierzchniami sprzęgła. Kiedy trzeba połączyć jakieś koło zębate z wałem, wówczas odpowiedni, nie pokazany mechanizm przełączający, taki jak przedstawiono w opisie US 4 920 815, zostaje dołączony do zewnętrznego obwodu kołnierza 32 w znany sposób, aby przemieścić ten kołnierz osiowo wzdłuż osi wału 12 albo w lewo, by dołączyć koło 14, albo w prawo, by połączyć koło 16. Mechanizm przełączający może być poruszany ręcznie przez operatora za pośrednictwem układu dźwigniowego, może być selektywnie poruszany przez serwomotor, albo może być poruszany przez elementy, które automatycznie inicjują ruch mechanizmu przełączania i które sterują również wartością siły przykładanej przez mechanizm przełączający. Kiedy mechanizm przełączający jest poruszany ręcznie, siła jest proporcjonalna do siły przyłożonej przez operatora do dźwigni przełączającej. Niezależnie od tego, czy siła jest przykładana ręcznie, czy automatycznie, jest ona przykładana do kołnierza 32 w kierunku osiowym i jest reprezentowana przez długość strzałki Fo na fig. 4.

Początkowy ruch osiowy w prawo kołnierza 32 powodowany przez operatora siłą Fo przełączania jest przekazywany na powierzchnie 44c wstępnego aktywatora, aby spowodować początkowe cierne sprzężenie stożkowej powierzchni 38a ze stożkową powierzchnią 24a. Początkowa siła sprzężenia na powierzchni stożkowej jest oczywiście funkcją siły sprężyn 46 i kątów powierzchni wstępnego aktywatora. Początkowe sprzęgnięcie cierne (pod warunkiem, że istnieje stan asynchroniczny i chwilowo ignorowany jest wpływ krzywek samoaktywujących) powoduje siłę sprzęgania sprzęgła stożkowego i początkowy moment synchronizujący, który zapewnia ograniczony względny obrót pomiędzy kołnierzem 32, a sprzężonym pierścieniem ciernym, a zatem ruch mających zmniejszoną średnicę części 40b kołka do odpowiednich stron kołnierzowych otworów 32c, aby zapewnić sprzężenie blokujących odsadzeń 40d kołków z blokującymi odsadzeniami 32h usytuowanymi wokół otworów 32c. Kiedy odsadzenia blokujące są sprzężone, pełna siła przełączająca Fo wywierana przez operatora na kołnierz 32c jest przenoszona na cierny pierścień 38 poprzez odsadzenia blokujące, przy czym sprzęgło stożkowe jest włączane przez pełną siłę przełączającą Fo wywieraną przez operatora, aby spowodować wynikowy moment synchronizujący To. Ten powodowany przez operatora moment synchronizujący To jest przedstawiony przez strzałkę To na fig. 4. Ponieważ odsadzenia blokujące są rozmieszczone pod pewnymi kątami względem kierunku osiowego powodowanej przez operatora siły przełączania Fo, wytwarzają one siłę reakcji lub moment obrotowy odblokowywania, który jest przeciwny względem momentu synchronizującego ze sprzęgła stożkowego, ale ma mniejszą wartość podczas warunków asynchronicznych. Po osiągnięciu zasadniczo synchroniczności moment synchronizujący maleje poniżej momentu odblokowania, na skutek czego odsadzenia blokujące przemieszczają kołki 40 do położenia koncentrycznego względem otworów 32c, aby umożliwić dalszy ruch osiowy kołnierza i sprzężenie wewnętrznego wielowypustu/szczękowych zębów 30a członu szczękowego 30 z zewnętrznym wielowypustem/zębami szczękowymi członu szczękowego 28 koła zębatego 16. Te zęby wielowypustu/szczęki mogą być ukształtowane tak, jak pokazano w opisach US nr 3 265 173 i 4246 993.

Ignorując jeszcze wpływ skosów sąmoaktywujących, moment obrotowy sprzęgła stożkowego wytwarzany przez siłę Fo jest wyrażany przez równanie (1).

_T = FR mc ¹0 sina gdzie:

Rc = średni promień stożkowej powierzchni ciernej, mc = współczynnik tarcia stożkowej powierzchni ciernej, zaś a = kąt stożkowych powierzchni ciernych.

PL193 525B1

Uwzględniając teraz wpływ krzywek samoaktywujących, synchronizujący moment obrotowy To spowodowany przez przyłożoną przez operatora osiową siłę przełączania Fo, jest oczywiście przekazywany na kołnierz 32 przez kołki 40 i następuje reakcja na wał 12, poprzez samoaktywujące powierzchnie krzywkowe za pośrednictwem łączników 48. Te samoaktywujące powierzchnie krzywkowe, kiedy są sprzężone, wytwarzają dodatkową osiową siłę Fa, działającą na kołnierz w takim samym kierunku jak siła przełączania Fo. Osiowa dodatkowa siła Fa jest przykładana do sprzęgniętych powierzchni ciernych poprzez powierzchnie blokujące za pośrednictwem drogi siły zabierającej łącznik 48, działający osiowo na otwór 30c sprzęgła kłowego, pierścień ustalający 34 i kołnierz 32. Siły Fo i Fa są przykładane do przełączającego kołnierza 32 równolegle i sumują się, aby dać całkowitą siłę Ft, przez co dodatkowo zwiększa się siłę sprzężenia sprzęgła stożkowego, aby uzyskać dodatkowy moment synchronizujący Ta, który dodaje się do momentu obrotowego To, aby dać całkowity moment obrotowy Tt. Suma sił osiowych do sprzężenia sprzęgła stożkowego wynosi Fo + Fa, a suma momentów synchronizujących wytwarzanych przez sprzęgło stożkowe wynosi To + Ta, jak to graficznie przedstawiono na fig. 4. Przy danej sile przełączania Fo wywieranej przez operatora i synchronizującym momencie obrotowym To powodowanym przez operatora, wartość osiowej siły dodatkowej jest korzystnie funkcją kątów sprzężonych samoaktywujących powierzchni skośnych ścięć. Kąty te są korzystnie wystarczająco duże, by wytworzyć dodatkową siłę Fa o wartości wystarczającej do wystarczającego zwiększenia momentu synchronizującego i skrócenia czasu synchronizacji w odpowiedzi na dany umiarkowany wysiłek operatora przy przełączaniu. Jednakże kąty te są również korzystnie wystarczająco małe, by wytworzyć kontrolowaną osiową dodatkową siłę Fa, to znaczy siła Fa powinna korzystnie zwiększać się lub zmniejszać w odpowiedzi na wzrost lub zmniejszenie siły Fo. Gdyby kąty pochylenia były zbyt duże, wówczas skośne ścięcia są raczej samoblokujące niż samoaktywujące. Po spowodowaniu już początkowego sprzężenia sprzęgła stożkowego siła Fa będzie szybko i w niekontrolowany sposób zwiększać się niezależnie od siły Fo, poruszając przez to sprzęgło stożkowe w kierunku do niekontrolowanego zablokowania. Samoblokowanie raczej, a nie samoaktywacja, zmniejsza jakość przełączania lub odczucie przełączania, może nadmiernie naprężać elementy składowe synchronizatora i może spowodować przegrzanie i szybkie zużycie powierzchni sprzęgła stożkowego.

Główne zmienne i równania do obliczania kątów samoaktywujących skosów podane są we wspomnianym poprzednio opisie US 5 092 439.

Na fig. 5 i 6 przedstawiono części synchronizatora z fig. 1 i 2 zmodyfikowane tak, aby zawierały ograniczanie siły przez sprężyny w celu ograniczenia maksymalnej wartości dodatkowej osiowej siły Fa, którą wytwarzają powierzchnie krzywkowe. Modyfikacja ta głównie dotyczy zastąpienia łączników 48 kapsułami sprężynowymi 60, które sprężyście przenoszą moment synchronizujący promieniowo z krzywkowych powierzchni 32f, 32g na krzywkowe powierzchnie 20e, 20f. Człon szczękowy 30 ma przebiegające promieniowo otwory 30c' o większej średnicy, które mają kapsułę sprężynową 60, umieszczoną w nich w sposób analogiczny, jak kołki 48.

Każda sprężynowa kapsuła zawiera kubkowe człony 62, 64, które mają końce 62a, 64a z cylindrycznymi płaszczami 62b, 64b, które przyjmują się wzajemnie suwliwie i tworzą wewnętrzną komorę posiadającą w niej sprężynę ściskaną 66 i spychającą człony 62, 64 promieniowo w przeciwnych kierunkach. Oddalenie tych członów poza pokazany wymiar jest uniemożliwione przez sprzężenie odsadzenia 64c z kołkami 68 wciskanymi w otwory przez płaszcz 62b. Końce 62a, 64a mogą mieć krzywoliniowe lub cylindryczne powierzchnie 62c, 64d popychaczy krzywkowych podobne do powierzchni 48c popychaczy krzywkowych łącznika 48. Zaletą krzywych powierzchni 62c i/lub 64d jest to, że mogą być one używane bez zmiany, kiedy kąty i/lub krzywizna powierzchni krzywkowych 20e, 20f, 32f, 32g są zmieniane w celu zmienienia wartości lub właściwości dodatkowej siły osiowej. Występy 30d i zagłębienia 32e ograniczają maksymalną wartość synchronizującego momentu obrotowego, jaki sprężyny 66 mogą przenieść z 32f, 32g na powierzchnie krzywkowe 20e, 20f i przez to maksymalną wartość dodatkowej siły osiowej, która może być wytworzona na powierzchniach krzywkowych 20e, 20f. Dodatkowa siła osiowa jest przykładana do sprzęgieł stożkowych poprzez drogę siły zawierającą człon 62, człon szczękowy 30 poprzez powierzchnie promieniowo przebiegających otworów 30c', ustalacze 34, kołnierz 32 poprzez pierścienie dystansowe 70 umieszczone pomiędzy kołnierzem a ustalaczami oraz powierzchnie blokujące.

Kapsuły sprężynowe mogą być skonfigurowane tak, aby uniemożliwić ustawienie krzywych powierzchni 62c i/lub 64d niezgodnie z powierzchniami krzywkowymi 20e, 20f, 32f i 32g.

PL193 525 B1

Przykładowo, końce 64a mogą mieć płaskie, zwrócone osiowo strony pomiędzy pierścieniami dystansowymi 70z końcami 62 unieruchomionymi przed obrotem względem końców 64, albo też powierzchnie 62c, 64d i 20e, 20f, 32f i 32g mogą mieć współpracujące wypukłe/wklęsłe powierzchnie w płaszczyźnie prostopadłej do linii ruchu.

Claims (8)

1. Synchronizator do ciernego synchronizowania i bezpoślizgowego łączenia napędów, obracalnych względem siebie i wokół wspólnej osi, mający pierwszy człon szczękowy ruchomy osiowo pod działaniem osiowo skierowanej pierwszej siły przełączającej do sprzężenia z drugim członem szczękowym, pierwszy człon cierny ruchomy osiowo do sprzężenia z drugim członem ciernym na skutek sprzęgającego przemieszczenia pierwszego członu szczękowego; pierwszy zespół blokujący, mający człony sprzęgalne na skutek sprzęgającego przemieszczenia pierwszego członu szczękowego, pierwszy zespół samoaktywujący mający człony sprzęgalne i wytwarzający, w stanie sprzęgnięcia, pierwszą dodatkową siłę osiową skierowaną zgodnie z kierunkiem pierwszej siły przełączającej oraz zespół ograniczający dodatkową siłę osiową, znamienny tym, że zespół ograniczający dodatkową siłę osiową (Fa) ma sprężysty człon (60) promieniowo przenoszący synchronizujący moment obrotowy (To) pomiędzy członem ruchomym (32) posiadającym część blokującą, a pierwszym napędem (12).

2. Synchronizator według zastrz. 1, znamienny tym, że jest sprzęgalny z trzecim napędem (16) zamontowanym obrotowo wokół osi (12a) pierwszego napędu (12) oraz ma pierwszy człon szczękowy (30) ruchomy osiowo pod działaniem osiowo skierowanej drugiej siły przełączającej (Fo) do sprzężenia z trzecim członem szczękowym (28), trzeci człon cierny (38) osiowo ruchomy do sprzężenia z czwartym członem ciernym (24) na skutek sprzęgającego przemieszczenia pierwszego członu szczękowego (30), drugi zespół blokujący mający człony (30d, 32h) sprzęgalne na skutek sprzęgającego przemieszczenia pierwszego członu szczękowego (30), drugi zespół samoaktywujący mający człony (32f, 20f) sprzęgalne i wytwarzający, w stanie sprzęgnięcia, drugą dodatkową siłę osiową (Fa) skierowaną zgodnie z kierunkiem drugiej siły przełączającej (Fo) oraz zespół (60, 30c. 32e) ograniczający drugą dodatkową siłę osiową (Fa).

3. Synchronizator według zastrz. 1, znamienny tym, że człon ruchomy (32) ma postać promieniowo przebiegającego kołnierza koncentrycznego względem osi (12a) i przemieszczalnego osiowo pod działaniem pierwszej siły przełączającej (Fo), przy czym kołnierz ma pierwszą krzywkę (32f) a człony ustalające (34) łączą kołnierz dla ruchu osiowego z pierwszym członem szczękowym (30), zaś pierwszy zespół blokujący ma co najmniej pierwszą i drugą powierzchnie blokujące (40c, 32h), przy czym pierwsza powierzchnia blokująca (40c) jest utworzona przez kołkowy człon (40) sztywno przebiegający osiowo od pierwszego członu ciernego (36) w otwór (32c) w kołnierzu, a druga powierzchnia blokująca (32h) jest usytuowana wokół otworu (32c), natomiast pierwszy człon szczękowy (30) ma przebiegający promieniowo otwór (30c') posiadający sprężysty człon (60) umieszczony w nim i pomiędzy pierwszą, a drugą krzywką (32f, 20e).

4. Synchronizator według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że człon ruchomy (32) jest zamontowany z możliwością ograniczonego obrotu względem pierwszego napędu (12) w odpowiedzi na synchronizujący moment obrotowy (To), natomiast zespół ograniczający dodatkową siłę osiową (Fa) ma człony zderzakowe (32e, 30d) ograniczające względny obrót pomiędzy członem ruchomym (32), a pierwszym napędem (12).

5. Synchronizator według zastrz. 4, znamienny tym, że człony zderzakowe (33e, 30d) zawierają pierwszy i drugi zderzak (32e, 30d) zamocowane odpowiednio przed obrotem względem członu ruchomego (32) i pierwszego napędu (12) oraz sprzęgalne na skutek określonego stopnia względnego obrotu pomiędzy członem ruchomym (32), a pierwszym napędem (12).

6. Synchronizator według zastrz. 1, znamienny tym, że zespół samoaktywujący zawiera pierwszą i drugą krzywkę (32f, 20e) przymocowane odpowiednio do członu ruchomego (32) i do pierwszego napędu (12), a sprężysty człon (60) jest umieszczony promieniowo pomiędzy krzywkami w celu przenoszenia synchronizującego momentu obrotowego (To) promieniowo pomiędzy pierwszą, a drugą krzywką.

7. Synchronizator według zastrz. 6, znamienny tym, że sprężysty człon (60) stanowi sprężyna (66) umieszczona w promieniowo przebiegającym otworze (30c') w pierwszym członie szczękowym (30).

PL193 525B1

8. Synchronizator (18) według zastrz. 6, znamienny tym, że sprężysty człon stanowi sprężynowa kapsuła umieszczona w promieniowo przebiegającym otworze, mająca pierwszy i drugi koniec (62a, 64a) spychane promieniowo w przeciwnych kierunkach przez sprężynę (66), przy czym ten pierwszy i drugi koniec mają odpowiednio pierwszą i drugą powierzchnię (64d, 62c) popychacza krzywkowego, odpowiednio działające na pierwszą i drugą krzywkę (32f, 20e).