WO2015106597A1 - 内置式同步器及其换挡操纵机构 - Google Patents

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Abstract

一种内置式同步器，包括安装轴、齿轮（3，8），所述齿轮（3，8）套在安装轴上，还包括花键毂（10）、拨杆（11）、双向同步环（6）。所述花键毂（10）与安装轴连接，齿轮（3，8）上设置凹腔，所述凹腔侧壁设有内接合齿圈（2），安装轴内设置有空心的轴套，在轴套上设槽孔，所述拨杆（11）一端嵌插在花键毂（10）上，另一端穿过所述轴套的槽孔并插入到轴套内腔，所述花键毂（10）的外齿圈与齿轮（3，8）的内接合齿圈相适配，所述双向同步环（6）设置在花键毂（10）与齿轮（3，8）的凹腔侧壁之间。

Description

内置式同步器及其换挡操纵机构 技术领域
本发明涉及汽车变速器技术领域，具体地说是涉及平行轴式变速器的一种新型同步器及换挡操纵机构。
背景技术
汽车平行轴式变速器同步器是位于一个档位齿轮或两个档位齿轮之间的动力接合或中断的装置。目前应用的同步器会占据一部分轴向空间，使得变速器的轴向尺寸较大，影响发动机及变速器的布置，特别是发动机横置前轮驱动的汽车。如果在不增加变速器轴的数量的情况下增加档位数，会导致变速器轴向尺寸加大；如果在增加变速器轴的数量的情况下来增加档位数，会导致变速器径向尺寸加大，这两种结果都会增加变速器体积和重量，因此目前发动机横置前轮驱动的汽车的变速器档位数不是较多，使得汽车的动力性、经济型都不是很理想，变速器换挡平顺性较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种通过全新布置的内置式同步器及其换挡操纵机构，结构更为紧凑，零件数更少，减小了变速器的轴向及径向尺寸，在现有的变速器尺寸的基础上，可获得更多的档位数，以克服现有技术的不足。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种内置式同步器，包括安装轴，齿轮，所述齿轮套在安装轴上，还包括花键毂、拨杆、双向同步环；所述花键毂与安装轴连接，所述齿轮上设置凹腔，所述凹腔侧壁设有内接合齿圈，安装轴内设置有空心的轴套，在轴套上设槽孔，所述拨杆一端嵌插在花键毂上，另一端穿过所述轴套的槽孔并插入到轴套内腔，所述花键毂的外齿圈与齿轮的内接合齿圈相适配，所述双向同步环设置在花键毂与齿轮的凹腔侧壁之间。
所述齿轮的凹腔侧壁设内摩擦锥面，所述双向同步环对应设有外锥面，所述双向同步环与花键毂之间周向均匀布置有若干滑块，所述双向同步环内设置滑块槽，在滑块槽内设置弹簧，所述弹簧的一端抵靠在所述滑块上。
所述花键毂的外圆设置定位槽，所述滑块外壁设有用于伸入所述定位槽内定 位的突起。
一种内置式同步器的换挡操纵机构，包括上述的内置式同步器，还包括换挡操纵机构，所述换挡操纵机构设置在安装轴的外部，所述换挡轴连接所述换挡操纵机构及所述拨杆端部。
一种内置式同步器的换挡操纵机构，包括上述的内置式同步器，还包括换挡控制活塞及液压缸，所述换挡控制活塞设置在所述轴套内，所述换挡控制活塞连接所述拨杆端部。
一种内置式同步器的换挡操纵机构，包括上述的内置式同步器，还包括设置在所述轴套内部的驱动电机，所述驱动电机的电机输出轴连接所述拨杆端部。
需要某个档位传递动力时，通过操纵力推动拨杆左右移动，从而推动花键毂左右移动，花键毂移动使得压紧在花键毂定位槽中的滑块推动双向同步环，双向同步环的外锥面齿轮的内摩擦锥面接触产生摩擦力，在摩擦力的作用下，齿轮与同步环转速差逐渐减小，当齿轮与双向同步环转速相等时，花键毂与齿轮的内接合齿圈接合，实现相应档位的动力传递。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明是在现有的平行轴式齿轮变速器的基础上采用内置式同步器及其换挡操纵机构，使得变速器的齿轮布置的比较紧密，在档位相同情况下大幅度减少变速器的轴向尺寸；操作机构全部或部分设置在轴的内部，减少变速器的轴向尺寸，从而减少了变速器体积和重量，也降低了制造成本。本发明可以在不改变变速器的轴向尺寸情况下，可增加更多的传动齿轮对数，使变速器档位数增加，使汽车的动力性、经济型更好，同时换挡平顺性得到提高。
附图说明
图1(a)为本发明内置式同步器结构图.
图1(b)为图1(a)的A-A剖视图。
图2为在低速档时的内置式同步器结构示意图。
图3为在高速档时的内置式同步器结构示意图。
图4为内置式同步器及其换挡操纵机构第一实施例应用示意图。
图5为内置式同步器及其换挡操纵机构第二实施例应用示意图。
图6为电机驱动的内置式同步器示意图。
具体实施方式
本发明是把同步器放置在变速器齿轮与齿轮轴之间及换挡操纵机构部分或全部放置在齿轮轴内部，且所有类型的同步器及变速器操纵方式均可用于本发明。
下面，结合说明书附图，以安装在输出轴上的锁环式同步器为例，对本发明的技术方案出说明。
内置式同步器，包括安装轴，齿轮，所述齿轮3套在安装轴(包括输出轴、中间轴等)上，还包括花键毂10、拨杆11、双向同步环6；所述花键毂10与安装轴连接，所述齿轮上设置凹腔，所述凹腔侧壁设有内接合齿圈2，安装轴内设置有空心的轴套，在轴套上设槽孔，所述拨杆11一端嵌插在花键毂10上，另一端穿过所述轴套的槽孔并插入到轴套内腔，所述花键毂的外齿圈与齿轮的内接合齿圈2相适配，所述双向同步环6设置在花键毂10与齿轮的凹腔侧壁之间。齿轮的凹腔侧壁设内摩擦锥面4，双向同步环对应设有外锥面5，所述双向同步环与花键毂之间周向均匀布置有若干滑块9，所述双向同步环内设置滑块槽，在滑块槽内设置弹簧7，所述弹簧7的一端抵靠在所述滑块9上。
如图1(a)、图1(b)所示，齿轮包括有低速档从动齿轮3及高速档从动齿轮8，它们空套在输出轴1上，齿轮内圈加工有内接合齿圈2及内摩擦锥面4。低速档从动齿轮3与低速档主动齿轮13啮合，高速档从动齿轮8高速档主动齿轮12啮合。
花键毂10通过内花键与输出轴1连接，双向同步环6通过内花键与花键毂10连接，花键毂10可相对于输出轴1及双向同步环6做轴向左右移动、以使得花键毂10的外齿圈与两侧的齿轮的内接合齿圈2啮合连接。
双向同步环6与花键毂10之间有三个滑块9，沿周向均匀布置，滑块9朝向花键毂10一面的中间有突起，在弹簧7的作用下，压紧在花键毂10的定位槽中，起定位作用。双向同步环6的外表面加工有两个外锥面5，外锥面5与齿轮的内摩擦锥面4相对。
拨杆11安装在花键毂10上，一端伸出带有槽孔的输出轴1，可通过操纵力推动拨杆11左右移动，使相应的齿轮接合齿圈与花键毂10接合，从而实现不同档位动力传递。
在空档位置时，花键毂10在中间位置，滑块9的中间有突起在花键毂10的定位槽中，花键毂10与左右高低速齿轮的内接合齿圈2没有接合，没有动力 传递。
如图2所示，要挂入低速档时，拨杆11在操纵力推动下左移，由于滑块9在弹簧7的作用下压紧在花键毂10的定位槽中，滑块9以及双向同步环6一起左移，使双向同步环6得左侧外锥面与低速档从动齿轮3的内摩擦锥面相接触，由于变速器换挡时，要接合的档位齿轮与同步环有转速差，由外锥面与内摩擦锥面产生摩擦，在摩擦力的作用下，齿轮与同步环转速差逐渐减小，当齿轮与同步环转速相等时，花键毂10与低速档从动齿轮3的内接合齿圈2接合，此时动力由低速档主动齿轮13到低速档从动齿轮3，并通过花键毂10再传递到输出轴，实现低速档的动力传递。
当挂入低速档花键毂10与内接合齿圈2接合后，操纵力消除，此时由于滑块9在弹簧7的压紧作用下使滑块9得中间有突起顶住花键毂10的右侧，使得花键毂10不会向右移动而造成脱档。
如图3所示，要挂入高速速档时，其过程与挂入高速速档一致，不同之处在于花键毂10向右移动。动力传递由高速速档主动齿轮12到低速档从动齿轮8，并通过花键毂10再传递到输出轴，实现高速档的动力传递。
下面以具体实施例进行应用分析。特别说明，本发明可以应用于档位数量在二档以上的手动变速器、机械自动变速器(简称AMT)及双离合变速器的齿轮变速机构中，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不构成对本发明的限制。
第一实施例：
如图4所示是将内置式同步器安装在五速手动变速器或有极式机械自动变速器(简称AMT)齿轮变速机构中的实例示意图。该实例由三条轴(输入轴26、输出轴20及倒档轴25)、三个同步器(倒档及一档同步器21、二档三档同步器22及四档五档同步器24)及换挡操纵机构23组成。
倒档及一档同步器21和二档三档同步器22设置在输出轴20上，四档及五档同步器24设置在输入轴26上。换挡操纵机构23部分设置在输入轴及输出轴外面。
当需要某个档位传递动力时，换挡操纵机构将相应档位的同步器接合实现该档位的动力传递。以二档为例，需要二档动力传递时，在驾驶员操纵力作用下，推动二档三档换挡轴82及花键毂81左移，使花键毂81与二档从动齿轮80的接 合齿接合，动力传递由输入轴26——二档主动齿轮83——二档从动齿轮80——花键毂81——输出轴20，实现二档动力输出。
第二实施例：
如图5所示是将内置式同步器安装在八档双离合自动变速器齿轮变速机构中的实例。该实例由液压力来提供同步器的操纵力。由四条轴(第一输入轴40、第二输入轴43、输出轴31及倒档轴35)、五个同步器(一档三档同步器36、二档四档同步器32、五档七档同步器38、六档八档同步器41及倒档同步器34)及五个换挡控制活塞(一档三档换挡控制活塞37、二档四档换挡控制活塞30、五档七档换挡控制活塞39、六档八档换挡控制活塞42及倒档换挡控制活塞33)组成。
一档三档同步器36、二档四档同步器32和倒档同步器34设置在输出轴31上，其中倒档同步器34属于单边同步器。五档七档同步器38设置在第一输入轴40上，六档八档同步器41设置在第二输入轴43上。第二输入轴43套在第一输入轴40上，第一输入轴40与第二输入轴43动力来至双离合器。一档三档换挡控制活塞37、二档四档换挡控制活塞30及倒档换挡控制活塞33设置在输出轴31的内部，五档七档换挡控制活塞39设置在第一输入轴40的内部，六档八档换挡控制活塞42设置在第二输入轴43的内部。
当需要某个档位传递动力时，换挡控制活塞在液压力作用下推动拨杆将相应档位的同步器接合实现该档位的动力传递。
另外，换挡操纵力推动同步器除了采用人力、液压力外，也可以采用电机等外力驱动，如图6所示以第二实施例中一三档控制为例，采用电机驱动，驱动电机71可直接安装与轴的内部，减少变速器体积。

Claims (6)

  1. 一种内置式同步器，包括安装轴，齿轮，所述齿轮套在安装轴上，其特征在于：还包括花键毂、拨杆、双向同步环；所述花键毂与安装轴连接，所述齿轮上设置凹腔，所述凹腔侧壁设有内接合齿圈，安装轴内设置有空心的轴套，在轴套上设槽孔，所述拨杆一端嵌插在花键毂上，另一端穿过所述轴套的槽孔并插入到轴套内腔，所述花键毂的外齿圈与齿轮的内接合齿圈相适配，所述双向同步环设置在花键毂与齿轮的凹腔侧壁之问。
  2. 根据权利要求1所述的内置式同步器，其特征在于：所述齿轮的凹腔侧壁设内摩擦锥面，所述双向同步环对应设有外锥面，所述双向同步环与花键毂之问周向均匀布置有若干滑块，所述双向同步环内设置滑块槽，在滑块槽内设置弹簧，所述弹簧的一端抵靠在所述滑块上。
  3. 根据权利要求1所述的内置式同步器，其特征在于：所述花键毂的外圆设置定位槽，所述滑块外壁设有用于伸入所述定化槽内定化的突起。
  4. 一种内置式同步器的换档操纵机构，其特征在于：包括如权利要求1-3任一所述的内置式同步器，还包括换档操纵机构，所述换档操纵机构设置在安装轴的外部，所述换档轴连接所述换档操纵机构及所述拨杆端部。
  5. 一种内置式同步器的换档操纵机构，其特征在于：包括如权利要求1-3任一所述的内置式同步器，还包括换档控制活塞及液压缸，所述换档控制活塞设置在所述轴套内，所述换档控制活塞连接所述拨杆端部。
  6. 一种内置式同步器的换档操纵机构，其特征在于：包括如权利要求1-3任一所述的内置式同步器，还包括设置在所述轴套内部的驱动电机，所述驱动电机的电机输出轴连接所述拨杆端部。
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