RU2137956C1 - Дисковый синхронизатор - Google Patents

Abstract

Синхронизатор предназначен для передающих крутящий момент деталей автоматической коробки передач, в частности для соединения вала коробки передач с установленным на нем с возможностью вращения зубчатым колесом. Дисковая муфта содержит внешний дискодержатель, соединенный с включающим устройством, и внутренний дискодержатель. Между дискодержателями предусмотрен пакет дисков. При равенстве частот вращения внешнего и внутреннего дискодержателей с помощью дисков достигается синхронизирующий момент. Для этого внешний дискодержатель содержит устройство для его соединения с геометрическим замыканием с устройством на зубчатом колесе. В результате использования достигается высокий синхронизирующий момент при небольшом усилии включения, исключающим рывки и шумы при переключении передач. 16 з.п.ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к дисковому синхронизатору, согласно ограничительной части п.1 формулы изобретения.

Для передачи мощности привода и согласования крутящего момента двигателя с потребностью транспортного средства в силе тяги сегодня используются практически исключительно многоступенчатые зубчатые коробки передач.

Переключение передач можно значительно упростить с помощью синхронизатора. При синхронизации автоматически или посредством управления происходит согласование частоты вращения соединяемых между собой элементов коробки передач, с тем чтобы избежать, тем самым, двойного сцепления при переключении на высшую передачу или двойного сцепления с неполным закрытием дроссельной заслонки при переключении на низшую передачу. Безопасность движения заметно повышается, поскольку переключение передач возможно также в критических ситуациях быстро, надежно и бесшумно; например, правая нога водителя при движении под уклон во время переключения на низшую передачу может оставаться на тормозе.

Синхронизация должна выполнять следующие задачи:
- согласование разных частот вращения двух элементов коробки передач и соединенных с ними деталей так, чтобы они могли соединяться между собой с геометрическим замыканием без треска;
- блокировка соединения с геометрическим замыканием вплоть до синхронного вращения соединяемых элементов коробки передач, с тем чтобы исключить треск и повреждения обеспечивающих геометрическое замыкание включающих элементов;
- прекращение блокировки в момент синхронного вращения;
- согласование частоты вращения в течение кратчайшего времени и по возможности с небольшими усилиями включения;
- надежность работы также в неблагоприятных условиях, например, при холодном, вязком трансмиссионном масле или при экстремально быстром переключении передач.

В современных синхронизированных коробках передач транспортных средств используются преимущественно синхронизаторы для каждой отдельной передачи.

Широкое распространение нашла при этом инерционная синхронизация с конусом. В этой системе используются фрикционные конуса для согласования с силовым замыканием частот вращения соединяемых элементов коробки передач. Этот вид синхронизации находит применение как в легковых, так и в грузовых автомобилях.

Зубчатое колесо и соответствующее тело сцепления прочно соединены между собой. Тело сцепления содержит фрикционный конус и несет снаружи включающий зубчатый венец. Скользящая муфта установлена жестко, однако с возможностью осевого перемещения на ступице синхронизатора, прочно посаженной на главный вал коробки передач. В пазах ступицы синхронизатора находятся по одной пружине сжатия, по одному пальцу с шаровой головкой и одному ползуну. Пружины вдавливают пальцы с шаровой головкой в среднем положении скользящей муфты через расточку в ползуне в V-образную выемку муфты. Между телом сцепления и ступицей синхронизатора расположено блокировочное кольцо синхронизатора, которое может совершать относительно ступицы ограниченное упорами движение вращения. Блокировочное кольцо также содержит фрикционный конус и несет на наружном диаметре так называемый блокировочный зубчатый венец.

На холостом ходу скользящая муфта находится в осевом среднем положении. Зубчатые колеса могут свободно вращаться на главном валу коробки передач. При передвижении муфты блокировочное кольцо прижимается пальцами с шаровой головкой и ползунами к фрикционному конусу тела сцепления. За счет разности частот вращения соединяемых деталей блокировочное кольцо вращается относительно муфты до упора. Блокировочный зубчатый венец препятствует в этом положении дальнейшему передвижению муфты.

Действующее на муфту осевое усилие включения передается через скошенный зубчатый венец на фрикционные конуса блокировочного кольца и тела сцепления, усиливается на фрикционном конусе, преобразуется в крутящий момент и вызывает таким образом уменьшение разности частот вращения, а именно тем быстрее, чем выше усилие включения и, тем самым, синхронизирующий крутящий момент. Скос блокировочного зубчатого венца выполнен так, что крутящий момент, созданный посредством усилия включения муфты на блокировочном кольце, меньше, чем противодействующий ему момент трения на конусе. По достижении синхронного вращения блокировочное кольцо вращается назад посредством длительного усилия включения муфты до тех пор, пока зубья муфты не остановятся перед впадинами между зубьями блокировочного кольца и не станет возможным прохождение через блокировочный зубчатый венец для бесшумного включения передачи.

Такой инерционный синхронизатор известен, например, из публикации "ЦФ-Б- Шперрзюнкронизирунг" N 42290/R 2964-367 от марта 1967 г.

Описанный в ней инерционный синхронизатор выполнен так, что снабженное внешним зубчатым венцом блокировочное кольцо синхронизатора при прижатии к фрикционному конусу тела сцепления совершает вращательное движение, ограниченное упорами на ступице синхронизатора. Следствием этого вращения является то, что скошенные торцовые поверхности зубьев блокировочного кольца прижимаются к скошенным торцовым поверхностям муфты и препятствуют, тем самым, ее дальнейшему передвижению. Лишь после того, как поверхности трения конуса создадут синхронное вращение соединяемых деталей, длительный нажим муфты вызовет обратное вращение блокировочного кольца. Блокировка, тем самым, прекращается, и муфта входит в зубчатый венец тела сцепления.

На холостом ходу муфта находится в осевом среднем положении. Фиксирующие пальцы вдавливаются пружинами в фиксаторы муфты. Плавающие колеса могут свободно вращаться на своем валу. Разность частот вращения блокировочного кольца и тела сцепления и момент ведения между их поверхностями трения вызывает прилегание блокировочного кольца к препятствующему его вращению упору ступицы синхронизатора. Скошенные торцовые поверхности зубьев муфты и блокировочного кольца расположены друг против друга.

В положении блокировки муфта сначала посредством фиксирующих пальцев и ползунов смещает блокировочное кольцо к телам сцепления. Торцовые поверхности зубьев передают, тем самым, усилие включения с муфты непосредственно на блокировочное кольцо. Пока между частотами вращения блокировочного кольца и тела сцепления существует разность, момент трения на поверхностях трения конуса и тела сцепления больше, чем восстанавливающий момент за счет скошенных торцовых поверхностей-зубьев. Муфта поэтому блокирована в теле сцепления от включения.

Лишь после выравнивания разности частот вращения блокировочного кольца синхронизатора и тела сцепления и, тем самым, устранения момента трения муфта вращает блокировочное кольцо в положение "зуб во впадине между зубьями". По блокировочному зубчатому венцу блокировочного кольца муфта входит затем в также скошенный на торце зубчатый венец тела сцепления.

У этого известного синхронизатора существует значительная потребность усовершенствования в отношении улучшения функционирования и снижения стоимости изготовления. Необходимо, в частности, также уменьшить усилие включения на низших ступенях коробки передач и устранить неудовлетворительное чувство, возникающее при включении, выражающееся в определенном затруднении процесса включения, неудовлетворительном замедлении после деблокирования и в пиках усилия при введении в зацепление. Существуют пики усилия после синхронизации, называемые, в целом, как "2-я точка" и вызванные разностью частот вращения на "фазе свободного полета" или ударом при вхождении зубчатых венцов в зацепление в сочетании с большим моментом инерции. Они проявляются в виде ускорений на рычаге переключения. Синхронизатор известной конструкции требует также много места. Он не отвечает больше требованиям, предъявляемым к уменьшению габаритов, массы и более высокой комплексности.

Распространенные синхронизаторы обеспечивают три основные функции синхронизации:
- произвольно частое соединение и разъединение двух вращающихся вокруг общей оси деталей;
- передачу энергии на вращающуюся деталь или отвод энергии с нее (ускорение, затормаживание);
- регулирование разности частот вращения двух вращающихся вокруг общей оси деталей до одинакового или близкого к нулю значения.

Если рассмотреть процесс включения известного синхронизатора в отношении негативного влияния на возникающее при включении чувство, то в глаза бросаются, в частности, фазы после достижения синхронного вращения.

Устранение блокированного положения возможно только при приложении усилия к рычагу переключения за счет проворачивания свободных вращающихся масс на половину шага зубьев включающего зубчатого венца. За счет выбора угла конуса и геометрии блокировочного зубчатого венца блокировочное кольцо синхронизатора обеспечивает надежную блокировку. Деблокирующему моменту на блокировочном зубчатом венце через фрикционный конус противодействует равный по величине реактивный момент инерционных вращающихся масс, препятствуя, тем самым, отдельному вращению кольца относительно свободных вращающихся масс. Лишь на "фазе свободного полета" между деблокированием и вхождением включающего зубчатого венца в зацепление блокировочное кольцо должно отделяться от фрикционного конуса. Сцепление кольца при вхождении включающего зубчатого венца в зацепление вызвало бы отрыв кольца и, тем самым, потребность в дополнительном усилии.

Недостатки возникают при высоких моментах ведения на свободных вращающихся массах коробки передач за счет отсутствия передачи момента на "фазе свободного полета". В течение короткого промежутка времени без передачи момента между частотами вращения соединяемых вращающихся масс снова возникает разность. Соответственно высокие ударные и, тем самым, отводящие усилия неприятно проявляются на рычаге переключения при вхождении включающего зубчатого венца в зацепление. Эта проблема усиливается в используемых сегодня синхронизаторах из-за обусловленной конструкцией необходимости выдерживания, по меньшей мере, одинаковых значений угла заострения блокировочного и включающего зубчатых венцов.

У синхронизаторов с фрикционными дисками конические фрикционные тела заменены дисками, трущимися друг о друга во время выравнивания частот вращения. При этом аксиально прилегающие друг к другу в определенном порядке диски либо соединены с блокировочным кольцом синхронизатора или валом коробки передач, либо с телом сцепления на зубчатом колесе или с самим зубчатым колесом. Такой синхронизатор, который может быть оборудован, например, также усилителем синхронизирующего усилия, известен из заявки ФРГ N 3208945 A1.

Синхронизатор с фрикционными дисками известен также из патента США N 1777012. Установленный с возможностью осевого перемещения элемент для соединения вала коробки передач с зубчатым колесом состоит из внешнего дискодержателя с зубчатым венцом и внутреннего дискодержателя с зубчатым венцом сцепления. Между обоими кольцеобразными дискодержателями расположены фрикционные диски, которые в соответствующей аксиальной последовательности соединены с обоими дискодержателями. Каждый дискодержатель несет при этом набор фрикционных дисков, которые прилегают друг к другу, не прижимаясь под действием заданного усилия. Лишь за счет введенного водителем усилия включения, которое сначала аксиально перемещает только первый дискодержатель с его набором фрикционных дисков, оба набора фрикционных дисков прижимаются друг к другу. Внутренний дискодержатель имеет на своих аксиально противоположных концах кулачки сцепления, которые во включенном состоянии входят в зацепление с зубьями включаемого зубчатого колеса. Внутренний дискодержатель имеет также внутренний зубчатый венец, которым он может аксиально перемешаться по валу между его зубьями.

Внешний дискодержатель имеет улавливающий зубчатый венец, зубья которого выступают, однако, аксиально дальше, чем зубья зубчатого венца сцепления внутреннего дискодержателя, так что внешний дискодержатель достигает включаемого зубчатого колеса раньше. Наборы фрикционных дисков расположены между обоими дискодержателями так, что на одной стороне внешний диск прилегает к упору, а на другой стороне фиксирован стопорными кольцами. В выключенном состоянии внутренний дискодержатель посредством кольцевой пружины прилегает на участке без зубьев к валу коробки передач. Когда вилка переключения передач выдвигает дискодержатели аксиально из нейтрального положения, это движение передается от внешнего дискодержателя, в который входит вилка, через наборы дисков на внутренний дискодержатель. Сначала внутренний дискодержатель может аксиально перемещаться беспрепятственно, однако затем кольцевая пружина попадает на скосы зубьев вала коробки передач и создает там трение, препятствующее осевому перемещению. За счет этого усиливается трение между наборами дисков, и достигается уравнивание частот вращения.

Недостаток при этом состоит в том, что для создания синхронизирующего момента необходимо приложить усилие включения. Без его приложения и без созданного осевым перемещением трения между кольцевой пружиной и кулачками синхронизирующий момент между фрикционными дисками не создается. При этом не подпружиниваются ни улавливающий зубчатый венец, ни зубчатый венец сцепления.

Исходя из этого уровня техники, задачей настоящего изобретения является создание синхронизатора, который создает высокий синхронизирующий момент при небольшом требуемом усилии включения, исключая рывки и шумы при переключении передач.

Эта задача решается за счет синхронизатора с признаками п.1 формулы изобретения. Варианты являются объектом зависимых пунктов формулы.

Синхронизатор, согласно изобретению, содержит зубчатый венец сцепления, подпружиненный относительно включаемого зубчатого колеса. Для этого, например, между ступицей синхронизатора и зубчатым колесом, предусмотрены тела сцепления, например, в виде дисков сцепления, которые внутренним зубчатым венцом могут входить в зацепление с соответствующим наружным зубчатым венцом зубчатого колеса или вала коробки передач. Тела сцепления установлены с возможностью ограниченного осевого перемещения, причем осевые ограничители образованы, с одной стороны, ступицей синхронизатора, а, с другой стороны, расположенным между телом сцепления и зубчатым колесом пружинящим устройством, например, волнистой пружиной. Тело сцепления установлено при этом с возможностью минимального осевого перемещения в направлении зубчатого колеса до тех пор, пока волнистая пружина не будет лежать плашмя между телом сцепления и зубчатым колесом. Тела сцепления имеют минимальную массу. Синхронизатор включает в себя пакет дисков, предусмотренный для обоих включаемых зубчатых колес. Пакет дисков расположен между двумя деталями скользящей муфты с возможностью осевого натяжения посредством пружинящего устройства, например, тарельчатой пружины. Также другие пружинящие устройства, например, разрезные кольца, упругие зубчатые шайбы, упругие фасонные зубчатые шайбы, пружинные шайбы или также шайбы или кольца из резины или резиноподобных материалов, могут за счет соответствующего выполнения обеспечить очень точно рассчитанное натяжение. Натяжение может быть также достигнуто за счет пружинящего устройства, повторяющего форму фрикционных дисков. Так, могут использоваться фрикционные диски, которые выполнены в виде волнистых пружин в ненапряженном состоянии и при монтаже сжимаются таким образом, что сжатый пакет содержит плоские или почти плоские диски, причем натяжение является следствием стремления принять исходную форму. За счет выбора формы и материала можно оказать на натяжение точно рассчитанное воздействие. Это натяжение вызывает вращение пакета дисков в невключенном состоянии синхронизатора без трения отдельных дисков друг о друга вместе со ступицей синхронизатора и валом коробки передач, на котором установлен синхронизатор.

Скользящая муфта имеет радиально внешний улавливающий зубчатый венец, взаимодействующий с улавливающими зубчатыми венцами соответствующих включаемых зубчатых колес. Улавливающие зубчатые венцы зубчатых колес могут быть предусмотрены на отдельных деталях, которые могут быть подпружинены относительно зубчатого колеса и соединены с зубчатыми колесами, например, посредством зубчатого венца. За счет расположения улавливающего зубчатого венца на отдельных деталях зубчатых колес можно уменьшить массу улавливающих зубчатых венцов.

Скользящая муфта имеет также радиально внутренний зубчатый венец сцепления. В этом месте ширина зубчатого венца сцепления в осевом направлении меньше, чем в зоне улавливающего зубчатого венца, так что улавливающий зубчатый венец скользящей муфты может войти в зацепление с улавливающим зубчатым венцом зубчатых колес прежде, чем зубчатые венцы сцепления скользящей муфты и тел сцепления.

Улавливающий зубчатый венец и зубчатый венец сцепления могут быть подпружинены посредством пружинящих устройств, например, волнистых пружин, тарельчатых пружин, разрезных колец, упругих зубчатых шайб, упругих фасонных зубчатых шайб, пружинных шайб или также шайб или колец из резины или резиноподобных материалов.

Изобретение более подробно поясняется с помощью фигур, изображающих:
- фиг. 1: синхронизатор в разрезе;
- фиг. 2: фрагмент улавливающего зубчатого венца.

На фиг. 1 изображен синхронизатор 2, согласно изобретению. На вал 4 коробки передач аксиально неподвижно, однако с возможностью свободного вращения насажены два зубчатых колеса 6,8. Для этого зубчатые колеса 6,8 установлены на подшипниках, например, игольчатых подшипниках 10, так что они могут вращаться вокруг вала 4 почти без трения. Между зубчатыми колесами 6,8 на вал 4 насажена ступица 12 синхронизатора, жестко соединенная с валом 4 посредством зубчатого венца 14. Между ступицей 12 синхронизатора и зубчатым колесом 6 предусмотрены тело 16 сцепления и пружинящее устройство 18. Пружинящее устройство 18 выполнено, например, в виде волнистой пружины и подпружинивает тело 16 сцепления в направлении ступицы 12 синхронизатора. Между ступицей 12 синхронизатора и зубчатым колесом 8 предусмотрены тело 20 сцепления и пружинящее устройство 22. Пружинящее устройство 22 выполнено также, например, в виде волнистой пружины и подпружинивает тело 20 сцепления в направлении ступицы 12 синхронизатора.

Тело 16 сцепления имеет в качестве наружного зубчатого венца зубчатый венец 24 сцепления. Точно так же тело 20 сцепления имеет в качестве наружного зубчатого венца зубчатый венец 26 сцепления. Ступица 12 синхронизатора имеет наружный зубчатый венец 28, в зацепление с которым с возможностью осевого перемещения в нем внутренним зубчатым венцом входит скользящая муфта 30- Внутренний зубчатый венец скользящей муфты 30 в качестве зубчатого венца 32 сцепления взаимодействует с зубчатыми венцами 24,26 сцепления тел 16,20 сцепления соответственно. Зубчатые венцы 24,26,32 сцепления могут быть выполнены тупыми, т.е. без заострений. Концы зубьев зубчатых венцов 24,26,32 сцепления могут быть при этом снабжены на концах отклоняющими скосами, позволяющими предотвратить включение при недопустимо высоких частотах вращения. Кроме того, предпочтительной оказывается подкатка зубьев зубчатых венцов 24,26,32 сцепления, поскольку за счет этого достигается самостопорящее соединение между зубчатым венцом 32 сцепления скользящей муфты 30 и телами 16,20 сцепления, препятствующее нежелательному самовыключению передач.

Скользящая муфта 30 имеет также на своей внешней периферии наружный зубчатый венец, выполненный в виде улавливающего зубчатого венца 62, более подробно поясняемого на фиг. 2. На внешней периферии может быть предусмотрен паз, в который предпочтительным образом может входить вилка 64 механизма переключения передач. Скользящая муфта 30 имеет внутренний 34 и внешний 36 дискодержатели. Дискодержатель 34 входит, например, наружным зубчатым венцом 38 в зацепление с соответствующими зубчатыми венцами отдельных дисков пакета 40. Дискодержатель 36 входит, в свою очередь, например, внутренним зубчатым венцом 43 в зацепление с соответствующими зубчатыми венцами других дисков пакета 40. При этом в осевой последовательности каждый диск, соединенный с дискодержателем 34, следует за диском, соединенным с дискодержателем 36, за счет чего при вращении дискодержателей 34,36 по отношению друг к другу диски пакета 40 трутся друг о друга. Поверхность трения дисков состоит преимущественно из бумаги, однако могут применяться и другие материалы с оптимальными фрикционными свойствами, например, молибденовые или металлокерамические фрикционные накладки. Для уменьшения осевой длины скользящей муфты число дисков должно быть ограниченным, например, до трех дисков на каждый из дискодержателей 34,36. Пружинящее устройство, например, тарельчатая пружина 42, придает пакету 40 дисков в осевом направлении определенное натяжение, причем пакет 40 дисков прижат тарельчатой пружиной 42 к первой детали 44, соединенной с внутренним дискодержателем 34. Тарельчатая пружина 42 прилегает другой стороной ко второй детали 46 и аксиально опирается на нее. Вторая деталь 46 также соединена с внутренним дискодержателем 34, например, в виде схематично изображенного здесь заклепочного соединения 80. Могут использоваться также резьбовые соединения или устройства со штифтами и предохранительными кольцами. Детали 44,46, которые могут быть выполнены, например, в виде листов, установлены с возможностью свободного вращения относительно внешнего дискодержателя 36.

На зубчатом колесе 6 предусмотрено улавливающее устройство 50, которое внутренним зубчатым венцом 52 жестко соединено с зубчатым колесом 6 при помощи наружного зубчатого венца 54 на нем. Улавливающее устройство 50 выполнено с возможностью ограниченного осевого перемещения в наружном зубчатом венце 54 своим внутренним зубчатым венцом 52. При этом улавливающее устройство 50 аксиально ограничено, с одной стороны, упором на зубчатом колесе 6, а, с другой стороны, предохранительным устройством, например, предохранительным кольцом 56. Между улавливающим устройством 50 и упором на зубчатом колесе 6 может быть предусмотрено пружинящее устройство, например, волнистая пружина 58, посредством которой улавливающее устройство 50 аксиально подпружинено относительно скользящей муфты 30. Улавливающее устройство 50 имеет направленный аксиально к скользящей муфте 30 улавливающий зубчатый венец 60, более подробно поясняемый на фиг. 2. Улавливающий зубчатый венец 60 предназначен для вхождения в зацепление с улавливающим зубчатым венцом 62 скользящей муфты 30.

На зубчатом колесе 8 предусмотрено улавливающее устройство 66, которое внутренним зубчатым венцом 68 жестко соединено с зубчатым колесом 8 при помощи наружного зубчатого венца 70 на нем. Улавливающее устройство 66 выполнено с возможностью ограниченного осевого перемещения в наружном зубчатом венце 70 своим внутренним зубчатым венцом 68. При этом улавливающее устройство 66 аксиально ограничено, с одной стороны, упором на зубчатом колесе 8, а, с другой стороны, предохранительным устройством, например, предохранительным кольцом 72. Между улавливающим устройством 66 и упором на зубчатом колесе 8 может быть предусмотрено пружинящее устройство, например, волнистая пружина 74, посредством которой улавливающее устройство 66 аксиально подпружинено относительно скользящей муфты 30. Улавливающее устройство 66 имеет направленный аксиально к скользящей муфте 30 улавливающий зубчатый венец 76, более подробно поясняемый на фиг. 2. Улавливающий зубчатый венец 76 предназначен для вхождения в зацепление с улавливающим зубчатым венцом 62 скользящей муфты 30.

Дискодержатели 34,36 с пакетом 40 дисков, а также детали 44,46 и тарельчатая пружина 42 образуют единый пакет включения, установленный с возможностью совместного осевого перемещения. Для перемещения этого пакета включения исполнительный элемент, например, вилка 64 переключения передач, входит во вращающуюся снаружи выемку во внешнем дискодержателе 36 скользящей муфты 30.

При необходимости соединения одного из свободно вращающихся зубчатых колес 6 или 8 с валом 4 коробки передач, имеющим другую частоту вращения, единый пакет включения перемещают в направлении присоединяемого зубчатого колеса.

За счет перемещения внешний лискодержатель 36 входит в контакт с улавливающим устройством 50. Подпружиненное волнистой пружиной 58 улавливающее устройство 50 может аксиально отклоняться от дискодержателя 36. В зонах соприкосновения дискодержателя 36 и улавливающего устройства 50 оба элемента имеют улавливающие венцы 60, 62 соответственно. За счет небольшой массы улавливающего устройства 50 и под осевым воздействием усилия волнистой пружины 58 улавливающее устройство 50 своим улавливающим зубчатым венцом 60 в нужный момент, т.е. при прохождении впадины между зубьями, войдет в зацепление с улавливающим зубчатым венцом 62 дискодержателя 36. За счет зацепления улавливающее устройство 50 может передавать крутящий момент от внешнего дискодержателя 36 на зубчатое колесо 6 или наоборот. Если этот крутящий момент превышает предельное значение, устанавливаемое числом дисков и расчетом или натяжением тарельчатой пружины, то пакет дисков начинает проскальзывать. Здесь целесообразным является использование бумажных дисков, поскольку различие между трением покоя и трением скольжения может быть небольшим.

Причиной момента, вызывающего вращение фрикционных дисков по отношению друг к другу, является наличие разности частот вращения зубчатого колеса 6, соединенных с ним инерционных вращающихся масс и вала 4 коробки передач. Динамический удар за счет резкого ускорения инерционных вращающихся масс устраняется многодисковой муфтой и ограничивается лишь резким ускорением внешнего дискодержателя 36 и соединенных с ним фрикционных дисков. Благодаря конструкции, согласно изобретению, эти инерционные массы могут быть очень малыми. Содержащаяся в свободно вращающихся инерционных массах энергия вращения при затормаживании или отсутствующая энергия при ускорении передается через проскальзывающую многодисковую муфту, выполняющую на этой фазе синхронизации функцию уравнивания частот вращения.

На этой фазе синхронизации весь пакет включения перемещается дальше в направлении зубчатого колеса 6. Направляется при этом пакет включения в зубчатых венцах 28,32 между внутренним дискодержателем 34 и ступицей 12 синхронизатора. После прохождения определенного пути перемещения зубчатый венец 32 сцепления внутреннего дискодержателя 34 входит в контакт с внешним зубчатым венцом 24 сцепления тела 16 сцепления. Тело 16 сцепления за счет подпружинивания волнистой пружиной 18 может аксиально отклониться от внутреннего дискодержателя 34.

У выполненных с тупыми концами зубьев зубчатых венцов 24,32 сцепления тупые торцовые поверхности с большой вероятностью прилегают друг к другу под натяжением пружины. Если случайно уже произошло зацепление, то процесс включения, в целом, закончен. В противном случае в состоянии напряженного прилегания друг к другу зубчатых венцов сцепление транспортного средства включено, и возникающий крутящий момент вращает зубчатые венцы по отношению друг к другу. Происходит зацепление зубчатых венцов, и включение закончено. Также за счет моментов ведения на наборе зубчатых колес коробки передач возможно преждевременное вращение зубчатых венцов по отношению друг к другу и последующее зацепление.

Если включение не производится, например, водителем вручную через систему тяг и рычагов, то возможна также альтернатива автоматического включения за счет средств включения, дистанционно управляемых водителем. При этом дистанционное управление может осуществляться также через логическую управляющую схему, оказывающую влияние на включаемые ступени коробки передач. Без участия водителя весь процесс переключения автоматической коробки передач может осуществляться автоматическим устройством, причем переключение происходит всегда в оптимальных диапазонах.

В качестве средств включения используются преимущественно средства включения с пневмо- или электроприводом. Применимы также средства включения с гидроприводом.

Благодаря отсутствию скосов включения на зубчатых венцах сцепления достигается короткий ход включения. Этот выигрыш хода может быть использован для увеличения передаточного отношения между рычагом включения и скользящей муфтой. За счет' этого заметно уменьшаются ходы включения и управления рычага при небольших усилиях включения.

Подпружиненное прилегание зубчатых венцов сцепления скользящей муфты и тела сцепления другу к другу придает водителю чувство уверенности при включении и обеспечивает высокие частоты вращения при включении.

У автоматических синхронизаторов с управлением от двигателя, при котором синхронизация включаемых частей коробки передач достигается за счет вмешательства в управление двигателем, предложенная синхронизация может использоваться особенно предпочтительно. При этом всегда имеется определенная разность частот вращения. В частности, надежная синхронизация включаемых ступеней коробки передач может быть достигнута с большим сокращением затрат. Передающие момент зубчатые венцы имеют минимальный боковой зазор.

Достаточно долгая синхронизация в пакете 40 дисков необходима, прежде чем предусмотренные для передачи крутящего момента зубчатые венцы 24, 26, 32 сцепления переведут свободные вращающиеся массы из фрикционного замыкания многодисковой муфты в геометрическое замыкание зубчатых венцов сцепления. Это достигается разными путями:
1. Отрезок времени между зацеплением улавливающего зубчатого венца 62 внешнего дискодержателя 36 за улавливающий зубчатый венец 60, 76 улавливающего устройства 50, 66 соответственно и попаданием зубчатого венца 32 сцепления внутреннего дискодержателя 34 на зубчатый венец 24, 26 сцепления тела 16, 20 сцепления соответственно рассчитан так, чтобы достичь синхронного вращения или небольшой допустимой остаточной разности частот вращения.

2. Из фиг. 2 видно, что улавливающий зубчатый венец 60 улавливающего устройства 50 содержит стопорные устройства в виде стопорных боковых поверхностей 78, к которым могут прилегать концы зубьев улавливающего зубчатого венца 62 внешнего дискодержателя 36. Зацепление улавливающих зубчатых венцов 62, 60 между собой при ограниченном усилии включения невозможно, пока не будет достигнуто синхронное вращение и не будет устранен крутящий момент сдвига между дисками пакета 40. После деблокирования, т.е. после обратного вращения свободных вращающихся масс коробки передач, весь пакет включения может быть перемещен дальше, и зубчатые венцы сцепления входят в зацепление между собой.

3. Пакет включения входит в контакт при любой разности частот вращения с зубчатым венцом 24, 26 сцепления тела 16, 20 сцепления соответственно. Парное зацепление зубчатых венцов 24, 26 и зубчатого венца 32 внутреннего дискодержателя 34 выполнено так, что происходит отклонение тела 16, 20 сцепления соответственно, пока максимально допустимая разность частот вращения для ограничения рывка включения не уменьшится.

Решения 1 и 3 целесообразны, в частности, для автоматических коробок передач, поскольку необходим контроль скорости включения или момента замыкания главного фрикциона. Это достигается электронным управлением кинематической цепи. В этих решениях отсутствует блокировка процесса последовательного включения ступеней коробки передач. Во всех описанных решениях отсутствует так называемая фаза свободного полета между устранением функции блокирования и жестким соединением зубчатых венцов сцепления. За счет этого можно одновременно управлять несколькими синхронизаторами в одной коробке передач.

Решение 2 следует предпочесть в выполнении в качестве синхронизатора с ручным включением, поскольку водитель получает сообщение о завершении процесса синхронизации или выборе неправильной передачи. При использовании в качестве ручного включающего устройства аксиальное подпружинивание позволяет дополнительно избежать неприятного удара по механизму переключения. На включаемую разность частот вращения можно воздействовать за счет выполнения улавливающих зубчатых венцов 60, 76. Небольшое число зубьев с большим боковым зазором обеспечивают зацепление при большой разности частот вращения. В отдельных случаях можно также отказаться от подпружинивания улавливающих устройств.

Минимально возможная масса улавливающих зубчатых венцов и тел сцепления предпочтительно с подпружиненным расположением создает динамически оптимальную механику улавливания и зацепления, с тем чтобы при минимальном износе зубчатых венцов достичь улавливания зубчатых колес при высокой разности частот вращения и надежное зацепление за соответствующий ответный зубчатый венец. Вращательно-упругое в окружном направлении расположение улавливающего зубчатого венца может представлять собой дальнейшее улучшение амортизации при вхождении улавливающего зубчатого венца в зацепление.

Улавливающие зубчатые венцы могут быть расположены на зубчатых колесах с возможностью вращения на них при превышении высокого заданного момента сил трения, который выше момента сил трения в пакете дисков. За счет вращения можно амортизировать высокие пики удара улавливающего зубчатого венца.

Использование фрикционных дисков с бумажными накладками, которые, будучи объединены в пакет, используются сообща для двух ступеней коробки передач, дают преимущество сокращения затрат. Они также наносят гораздо меньший вред окружающей среде, чем, например, диски с молибденовыми фрикционными покрытиями. Оптимальным решением является диск, коэффициент трения покоя которого меньше коэффициента трения скольжения.

Отсутствие блокировочного устройства также удешевляет синхронизатор, не говоря уже об устранении всех часто возникающих проблем с блокировкой.

Claims (17)

1. Синхронизатор (2) для передающих крутящий момент деталей автоматической коробки передач, в частности для соединения вала (4) коробки передач с установленным на нем с возможностью вращения зубчатым колесом (6, 8), содержащий дисковую муфту (30), имеющую внешний дискодержатель (36), соединенный с включающим устройством (64), и внутренний дискодержатель (34), причем между дискодержателями (34, 36) предусмотрен пакет (40) дисков, у которого прилегающие друг к другу диски соединены попеременно либо с внутренним дискодержателем (34), либо с внешним дискодержателем (36), и при равенстве частот вращения внешнего (36) и внутреннего (34) дискодержателей с помощью дисков достигается синхронизирующий момент, внешний дискодержатель (36) содержит устройство (62) для соединения с устройством (60, 76) на зубчатом колесе (6, 8) после осевого перемещения внешнего дискодержателя (36) в направлении зубчатого колеса (6, 8), причем это соединение достигается прежде, чем передающие крутящий момент зубчатые венцы (24, 26, 32) сцепления войдут в зацепление между внутренним дискодержателем (34) и зубчатым колесом (6, 8), отличающийся тем, что внутренний дискодержатель (34) постоянно жестко соединен с валом (4) коробки передач и предусмотрен пружинящий элемент (42), предназначенный для создания постоянно действующего на пакет (40) дисков усилия с целью достижения синхронизирующего момента при вращении дисков.

2. Синхронизатор по п.1, отличающийся тем, что он соединен с автоматическим включающим устройством.

3. Синхронизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что устройство (60, 62, 76) для соединения внешнего дискодержателя (36) и зубчатого колесо (6, 8) содержит блокировочное устройство (78), которое при разности частот вращения зубчатого венца (32) сцепления на дисковой муфте (30), с одной стороны, и зубчатого венца (24, 26) сцепления на теле (16, 20) сцепления, с другой стороны, выше задаваемого значения препятствует зацеплению зубчатых венцов (24, 26, 32) сцепления.

4. Синхронизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что разность по времени между зацеплением устройства (60, 62, 76) для соединения внешнего дискодержателя (36) и зубчатого колеса (6, 8) и зацеплением зубчатых венцов (24, 26, 325) сцепления задана таким образом, что при разности частот вращения зубчатого венца (32) сцепления на дисковой муфте (30), с одной стороны, и зубчатого венца (24, 26) сцепления на теле (16, 20) сцепления, с другой стороны, выше задаваемого значения это также препятствует зацеплению зубчатых венцов (24, 26, 32) сцепления.

5. Синхронизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что предусмотрен зубчатый венец (24, 26, 32) сцепления, выполненный для ограничения рывка при включении таким образом, что при разности частот вращения зубчатого венца (32) сцепления на дисковой муфте (30), с одной стороны, и зубчатого венца (24, 26) сцепления на теле (16, 20) сцепления, с другой стороны, выше задаваемого значения процесс отклонения зубчатых венцов (24, 26, 32) сцепления препятствует их зацеплению.

6. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 5, отличающийся тем, что зубья зубчатых венцов (24, 26, 32) сцепления имеют тупые концы.

7. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 6, отличающийся тем, что зубчатый венец (24, 26, 32) сцепления аксиально подпружинен пружинящим элементом (18, 22).

8. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что устройство (60, 62, 76) для соединения внешнего дискодержателя (36) и зубчатого колеса (6, 8) жестко расположено с зубчатыми венцами (52, 54, 68, 70) на зубчатом колесе (6, 8).

9. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 7, отличающийся тем, что устройство (60, 62, 76) для соединения внешнего дискодержателя (36) и зубчатого колеса (6, 8) расположено на зубчатом колесе (6, 8) с возможностью вращения с определенным моментом трения.

10. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 9, отличающийся тем, что устройство (60, 62, 76) для соединения внешнего дискодержателя (36) и зубчатого колеса (6, 8) снабжено тупыми концами.

11. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 10, отличающийся тем, что устройство (60, 62, 76) для соединения внешнего дискодержателя (36) и зубчатого колеса (6, 8) аксиально подпружинено пружинящим элементом (58, 74).

12. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 11, отличающийся тем, что устройство (60, 62, 76) для соединения внешнего дискодержателя (36) и зубчатого колеса (6, 8) выполнено в окружном направлении вращательно-упругим.

13. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 12, отличающийся тем, что пружинящий элемент (18, 22, 58, 74) выполнен в виде волнистой пружины.

14. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 13, отличающийся тем, что пружинящий элемент (42) выполнен в виде тарельчатой пружины.

15. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 13, отличающийся тем, что пружинящий элемент, предназначенный для создания постоянно действующего на пакет (40) дисков усилия, представляет собой фрикционный диск, выполненный в виде волнистой пружины.

16. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 13, отличающийся тем, что пакет (40) состоит из дисков с бумажными накладками.

17. Синхронизатор по меньшей мере по одному из пп.1 - 16, отличающийся тем, что пакет (40) состоит из дисков, коэффициент трения покоя накладок которых меньше их коэффициента трения скольжения.

Images