專利名稱：用于同步器的中間位置的鎖定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于多變速比傳動(dòng)的同步器機(jī)構(gòu)。此外本發(fā)明還涉及自加力型的同步器機(jī)構(gòu)。
用于多變速比傳動(dòng)的銷型同步器機(jī)構(gòu)是公知的。這種機(jī)構(gòu)包括分別用于使齒輪與軸同步和剛性離合的摩擦元件和牙嵌元件;許多銷從至少一個(gè)摩擦元件起剛性延伸并通過(guò)在徑向上延伸的法蘭中的各開(kāi)孔;預(yù)加力組件，用于響應(yīng)于使法蘭的初始接合的移動(dòng)而接合摩擦元件;以及由在銷上和圍繞法蘭開(kāi)孔的各臺(tái)肩所限定的各阻滯件，用于防止牙嵌元件的非同步嚙合。
在多變速比傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域中這一點(diǎn)也是公知的，即同步器機(jī)構(gòu)可以用于減小所有或某些傳動(dòng)齒輪變速比的換擋時(shí)間。還知道，通過(guò)利用自加力型的同步器機(jī)構(gòu)可以降低需要由車輛操作者所提供的換檔操作力即加到換檔控制桿的力。因?yàn)椴僮髡咛峁┑膿Q檔操作力一般隨車輛尺寸和重量的增加而增加，對(duì)于重載卡車自加力型的同步器機(jī)構(gòu)是特別重要的。美國(guó)專利5092439號(hào)公開(kāi)了一種銷型自加力同步器，結(jié)合本文可供參考。
本發(fā)明的一個(gè)目的是改進(jìn)同步器的中間定位。
本發(fā)明的另一目的是改進(jìn)具有自加力裝置的同步器的中間定位。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，裝有一個(gè)用于第一和第二在軸向上間隔開(kāi)的齒輪的銷型同步器機(jī)構(gòu)，用于使齒輪在一個(gè)軸裝置上可旋轉(zhuǎn)而軸向上被固定防止軸向移動(dòng)，該軸裝置具有一個(gè)軸而各齒輪和軸裝置繞該軸旋轉(zhuǎn)。該機(jī)構(gòu)包括彼此固定的齒輪摩擦裝置和齒輪牙嵌裝置。齒輪摩擦裝置可以與第一和第二軸向上間隔開(kāi)的和軸向上可動(dòng)的摩擦裝置相接合，用于分別使第一和第二齒輪與軸裝置相同步。齒輪牙嵌裝置可以與一個(gè)組合裝置的、軸向上可移動(dòng)的牙嵌裝置相嚙合，該組合裝置包括在第一和第二摩擦裝置之間的一個(gè)沿徑向延伸的法蘭和軸向上與法蘭連接的裝置，以便軸向上可轉(zhuǎn)動(dòng)牙嵌裝置。法蘭用于響應(yīng)于加到該法蘭上的一個(gè)軸向上雙方向的移動(dòng)力(Fo)，沿軸向?qū)⑤S向上可移動(dòng)的摩擦裝置和牙嵌裝置從中間位置移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)所述的接(嚙)合。軸向上可移動(dòng)的牙嵌裝置包括具有齒側(cè)表面的、軸向延伸的內(nèi)花鍵齒，該表面連續(xù)地配置在各間隔中，該間隔介于固定在軸裝置上的外花鍵齒的各對(duì)一般相對(duì)面向的、軸向上延伸的齒側(cè)表面之間。當(dāng)被嚙合時(shí)，阻滯裝置是操作的，用于防止在實(shí)現(xiàn)同步之前的牙嵌裝置的嚙合。阻滯裝置包括若干沿圓周方向隔開(kāi)的銷，該銷剛性地延伸從第一和第二摩擦裝置進(jìn)入法蘭的銷開(kāi)孔。每一個(gè)銷具有軸向上隔開(kāi)的各阻滯臺(tái)肩，該臺(tái)肩與在法蘭上的各相反的對(duì)側(cè)所限定的并圍繞有關(guān)開(kāi)孔的阻滯臺(tái)肩可相互嚙合。響應(yīng)于由于移動(dòng)力(Fo)作用使法蘭從中間位置朝向一個(gè)齒輪的初始軸向運(yùn)動(dòng)，預(yù)加力裝置與第一和第二摩擦裝置中的任一個(gè)相接合。對(duì)于接合的阻滯裝置，響應(yīng)于摩擦裝置的接合，產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)各銷傳遞到法蘭上的同步扭矩(To)，并用于將移動(dòng)力(Fo)經(jīng)過(guò)已嚙合的阻滯裝置傳遞到已接合的摩擦裝置，增加接合的摩擦裝置的接合力。改進(jìn)的特征在于，利用鎖定裝置在組合裝置和軸裝置之間彈性地起作用，使組合裝置定位在中間位置。
本發(fā)明的同步器機(jī)構(gòu)表示各附圖中，其中

圖1是沿圖2的線1-1看的雙作用的同步器機(jī)構(gòu)的斷面圖;
圖2是沿圖1的線2-2看的機(jī)構(gòu)的局部斷面圖;
圖3是沿圖2的線3-3看的，圖1所示機(jī)構(gòu)的局部視圖;
圖4是沿圖1的線4-4看的部分機(jī)構(gòu)的斷面圖;
圖5是圖1和圖2中的一個(gè)零件的透視圖;
圖6是圖1和圖2中的一個(gè)銷形零件的詳圖;
圖7和圖8是圖1和圖3中的機(jī)構(gòu)的局部視圖，該機(jī)構(gòu)處于嚙合位置，其上具有一牙嵌離合器;
圖9和圖10是沿圖1的線9-9看的機(jī)構(gòu)的齒牙部分的斷面圖;以及圖11是表示作用在同步裝置的換檔法蘭上的軸向力和轉(zhuǎn)矩的附圖。
術(shù)語(yǔ)“同步器離合器機(jī)構(gòu)”將指利用一個(gè)剛性離合器將所選擇的變速比齒輪以非可旋轉(zhuǎn)的方式耦接到一個(gè)軸上所使用的一種離合器機(jī)構(gòu)，其中通過(guò)使與剛性離合器相關(guān)連的摩擦離合器實(shí)現(xiàn)同步，直到剛性離合器的各元件實(shí)際上達(dá)到同步旋轉(zhuǎn)之前，阻止了剛性離合器的試圖嚙合。術(shù)語(yǔ)“自加力”將指將包括斜坡或凸輪之類型式的同步器離合器機(jī)構(gòu)以與摩擦離合器的同步扭矩成比例的方式增加同步的離合器的咬合力。
現(xiàn)在主要參閱圖1-3，詳細(xì)示有一個(gè)齒輪和同步器組件86，其包含一個(gè)安裝用于繞中心軸線28a旋轉(zhuǎn)的軸28;軸向上間隔開(kāi)的齒輪52、54，它們以可旋轉(zhuǎn)的方式支承在軸上并利用環(huán)狀止推件80、90固定阻止產(chǎn)生相對(duì)軸的軸向移動(dòng);以及雙作用的同步器離合器機(jī)構(gòu)62。止推件80、90被軸向夾持在軸的環(huán)形槽28b、28c中、在花鍵齒29中，并且利用一個(gè)配置在兩個(gè)齒29之間的間隔中的止動(dòng)銷92(圖2)固定阻止產(chǎn)生相對(duì)于軸的旋轉(zhuǎn)。
同步器機(jī)構(gòu)62包括環(huán)狀齒輪摩擦元件部分94、96和齒輪牙嵌離合器元件部分98、100其與齒輪52、54整體形成、牙嵌離合器元件102、104，每一個(gè)都包含一個(gè)中央開(kāi)孔，具有內(nèi)花鍵齒106、108，它們與軸28整體形成或固定到軸上的外花鍵齒29以可滑動(dòng)的方式相嚙合，一個(gè)徑向擴(kuò)展的換檔法蘭110，它被軸28以可滑動(dòng)的方式所支持，具有軸向上相對(duì)的端面110a、110b和中央開(kāi)孔111e，端面110a、110b夾在牙嵌元件102、104的軸向端面102a、104a之間、三個(gè)H形止動(dòng)元件112(其中之一以透視圖表示在圖5)，用于將法蘭和牙嵌元件固定，阻止軸向相對(duì)移動(dòng)、環(huán)狀摩擦元件或環(huán)114、116，利用三個(gè)沿圓周相隔開(kāi)的銷118剛性地整體固定，銷118從每個(gè)摩擦元件軸向延伸并貫穿法蘭中的開(kāi)孔110c、和三個(gè)預(yù)加力器以及中間的定中組件120，每一個(gè)都包含一個(gè)分別置于預(yù)加力器柱塞124和一個(gè)中間位置柱塞126之間的彈簧122，該定中組件120分別在由銷118所限定的界面和在軸28的外表面中形成的鍵槽128之間起作用，止動(dòng)件112、銷118和組件120的數(shù)量可以多于或少于這里所公開(kāi)的。此外，預(yù)加力器柱塞和中間位置柱塞可以配置在法蘭110中的各個(gè)槽中或者在一個(gè)或兩個(gè)牙嵌元件102、104中的凹槽中。
正如易于看到的，摩擦元件94、114對(duì)和96、116對(duì)表示為摩擦離合器，它們用于在牙嵌離合器嚙合之前使齒輪與軸同步。圓錐形離合器是優(yōu)選的，但是其它形狀的離合器也是可采用的。摩擦元件94、96可以利用幾種已知的方式固定到相關(guān)的齒輪上。摩擦元件94、96具有分別與外圓錐摩擦面114a、116a相配合的內(nèi)圓錐摩擦面94a、96a。元件94、96和114、116還分別被稱為同步器圈和環(huán)。
圓錐角的范圍可以用得很寬，在這里，采用71/2度的圓錐角。摩擦面114a、116a和/或94a、96a可以用固定到基本元件上的幾種已知摩擦材料中的任何一種來(lái)構(gòu)成，例如公開(kāi)在美國(guó)4700823、4844218和4778548號(hào)專利中的是優(yōu)選的。這些專利結(jié)合本文可供參考。
銷118非常詳細(xì)地表示在圖6上。每一個(gè)銷包括直徑主體部分118a、縮徑或槽形部分118b、圓錐形阻滯臺(tái)肩或表面118c、118d、獨(dú)立的預(yù)加力器表面118e、118f和擴(kuò)展的二次定中表面118g、118h;部分118a具有的直徑稍小于法蘭開(kāi)口110c的直徑，部分118b位于在摩擦環(huán)114、116之間(這里在正中間)，表面118c、118d從銷軸線徑向向外延伸，軸向上彼此分開(kāi)，在這里最好而不是必須，相對(duì)于與銷軸線相垂直的一條直線成大約40°角。當(dāng)銷配置在它們各自和法蘭開(kāi)孔中時(shí)，槽形部分允許剛性摩擦環(huán)和銷的組件能夠相對(duì)于法蘭產(chǎn)生有限的旋轉(zhuǎn)，以便使帶圍繞法蘭開(kāi)孔所限定的、斜切阻滯臺(tái)肩110d、110e的銷的阻滯臺(tái)肩與法蘭進(jìn)行有效的銜接。預(yù)加力器表面118e、118f接弦向插入或遠(yuǎn)離圓錐阻滯臺(tái)肩118c、118d的一部分，它們最好(但不是必須)呈平的表面并且相對(duì)于銷軸線所形成的角度稍小于阻滯面形成的角度。定中表面118g、118h也是呈平的表面，由圖中很容易看到，它們相對(duì)于銷軸線所形成的角度明顯地小于該阻滯和預(yù)加力表面的角度。正如這里所公開(kāi)的，平的表面的斜切程度是按與銷軸線和軸的軸線同心的各圓的切線。另一方面，表面118e、118h可以被省掉，那么預(yù)加力柱塞124就相對(duì)阻滯表面118c、118d起作用。
配置在法蘭槽110f中的螺旋壓縮彈簧122對(duì)柱塞124沿徑向向外朝著銷型預(yù)加力器表面產(chǎn)生偏置作用，并對(duì)柱塞126沿徑向向內(nèi)朝著中間位置的鎖鍵128產(chǎn)生偏置作用。槽的主要長(zhǎng)度最好相對(duì)于軸的軸線徑向延伸。該槽還沿軸向延伸經(jīng)過(guò)法蘭側(cè)面110a、110b進(jìn)入法蘭開(kāi)口110c和進(jìn)入中心開(kāi)口111e或法蘭110的內(nèi)徑。柱塞124、126可以由片狀金屬材料構(gòu)成，但是最好由一種鑄造成模壓的材料例如鋼制成，以便提供足夠的剛性和表面硬度。柱塞124、126中的每一個(gè)具有似U形的斷面，帶有一個(gè)限定作為頭部的封閉端，該端具有球形的或平緩角度的表面，用于與鎖定裝置或預(yù)加力表面相配合。每個(gè)柱塞的側(cè)壁表面用于以可滑動(dòng)方式與槽110f的徑向延伸的側(cè)壁表面相配合，以便沿圓周方向夾持該柱塞。柱塞側(cè)壁還具有與牙嵌元件102、104的軸向上相對(duì)而徑向延伸的端面102a、104a滑動(dòng)配合的表面，以便沿軸向夾持該柱塞。
如前所述，牙嵌元件102、104包含有內(nèi)花鍵齒106、108，它們與固定到軸上的外花鍵齒29可滑動(dòng)地配合。各外花鍵具有漸開(kāi)線形的側(cè)面29，與軸的軸線相平行，并且利用它與牙嵌元件花鍵的側(cè)面相配合，以防止其間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。H形元件112每一個(gè)都包括端部部分112a、112b和中心部分112c，端部112a、112b相對(duì)于牙嵌元件表面102b、104b起作用。中心部分112c連接各端部部分。該中心部分整齊地延伸通過(guò)在牙嵌元件中軸向延伸的槽102c、104c，并自由地通過(guò)具有徑向延伸的止動(dòng)表面110n、110m的開(kāi)口110h，表面110n、110m與中心部分112c相配合，以便限制由于下文所述的原因所產(chǎn)生的、法蘭相對(duì)于牙嵌元件和軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
如在圖1-3和7-10中所清楚表示的，軸的某些外齒29的部分，從圖3和圖8所示的法蘭110的中間位置沿軸線的雙方向被改進(jìn)是通過(guò)提供一個(gè)或多個(gè)由反作用裝置或外齒111所形成的相同數(shù)量的坡面相配合的坡面，該外齒111從法蘭110沿徑向向內(nèi)延伸并進(jìn)入在軸花鍵29之間的軸向延伸的間隔。坡面允許法蘭相對(duì)于牙嵌元件102、104和軸28產(chǎn)生有限的旋轉(zhuǎn)，并且反作用于在圓錐形離合器和軸28之間的同步扭矩，從而產(chǎn)生一個(gè)附加的軸向自加力，用來(lái)增加由于向法蘭110提供一個(gè)換檔移位的作用力使圓錐形離合器初始嚙合的咬合力，以此增加由圓錐形離合器所提供的同步扭矩。如在向上和向下變速換檔所遇到的，坡面可以提供用來(lái)對(duì)一個(gè)或兩個(gè)齒輪增加同步作用力和/或沿任一個(gè)方向響應(yīng)于扭矩而增加同步作用力。更具體地說(shuō)，沿圓周方向介于在每一個(gè)H形止動(dòng)中心部分112c之間的每一個(gè)齒29，具有軸向上隔開(kāi)的第一和第二凹槽、軸向上相對(duì)的端面29b、29c以及最小外徑29d，兩個(gè)凹槽限定了環(huán)形槽，該環(huán)形槽具有由柱形部分29所限定的第一端部。該最小外徑29d大于花鍵29的根部直徑并大于牙嵌離合器花鍵106、108的內(nèi)徑106a、108a、此外，最小外徑29d小于法蘭110的內(nèi)徑，即內(nèi)齒111的內(nèi)徑111e。柱形部分29a通過(guò)沿它的軸線的雙方向每個(gè)齒除去一些部分而形成斜方形。軸向和徑向延伸的除去部分是要選擇的，以便于使在柱形部分29a上的各個(gè)增壓坡面29e、29f、29g、29h的機(jī)加工簡(jiǎn)化，并且降低由于除去的部分對(duì)齒強(qiáng)度的影響。此外，花鍵齒29還具有足夠的徑向深度，以保證坡面具有足夠的表面積，降低由于作用在其上的力所產(chǎn)生的磨損。在柱形部分29a的軸向端面29m、29n和齒29的軸向端面29b、29c之間的除去的部分的軸向范圍或凹槽通過(guò)對(duì)在該齒中的環(huán)形槽簡(jiǎn)單地機(jī)加工就可形成。除去的部分的軸向長(zhǎng)度要足夠，以便于為了形成坡面時(shí)插入機(jī)加工的工具。坡面29e、29f分別相對(duì)于法蘭齒111上的坡面111a、111b起反作用，以便提供附加的軸向力，得以響應(yīng)于沿任一方向的扭矩，增加或有助于提高齒輪54的同步速度。坡面29g、29h分別相對(duì)于坡面111c、111d起反作用，以便響應(yīng)于沿任一方向的同步扭矩提供用于齒輪52的軸向力。坡面的角度可以改變，以便對(duì)向上和向下變速換檔和對(duì)于高和低變速比，提供不同大小的附加軸向力。此外，假如對(duì)一個(gè)或多個(gè)齒輪沿一個(gè)方向最好沒(méi)有附加軸向力，該坡面可以平行于花鍵即不提供有效的坡面。如下文進(jìn)一步介紹的，軸向附加力的數(shù)值或大小還是各摩擦離合器的平均半徑比率和自加工斜坡的函數(shù)。因此，通過(guò)改變斜坡角度和/或平均半徑比率利用換檔又可以改變對(duì)于一個(gè)施加到換檔法蘭110的一給定的移動(dòng)作用力所產(chǎn)生的附加力的大小。
通過(guò)參閱圖1和圖8，當(dāng)法蘭110處于中間位置時(shí)，銷118的減少直徑的部分118b在徑向上與它們相應(yīng)的法蘭開(kāi)孔110c對(duì)準(zhǔn)，各圓錐形離合器的摩擦面被稍微隔開(kāi)并利用柱塞124的成一定角度的預(yù)加力器表面124a、124b來(lái)維持這種間隔的相互關(guān)系，柱塞124利用彈簧122的彈力作用在銷118的預(yù)加力器表面118e、118f，并利用彈簧122將中間位置的柱塞偏置進(jìn)入凹槽128。當(dāng)希望將任一個(gè)齒輪耦接到軸上時(shí)，如在US4920815美國(guó)專利中所公開(kāi)的，結(jié)合本文可參考的一種適當(dāng)?shù)奈从璞硎镜膿Q檔機(jī)構(gòu)以公知的方式連接到法蘭110的外周，用于將法蘭沿軸28的軸線軸向移動(dòng)，或者向左到耦接齒輪52或者向右耦接齒輪54。可以由操作者手動(dòng)通過(guò)一個(gè)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)移動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)，可以選擇性地用一個(gè)傳動(dòng)裝置來(lái)移動(dòng)，或者利用能自動(dòng)地起動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)使之移動(dòng)的裝置來(lái)移動(dòng)，該裝置還控制由換檔機(jī)構(gòu)施加的作用力的大小。當(dāng)用手動(dòng)方式移動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)時(shí)，該力與由操作者向換檔操作桿施加的力成比例。無(wú)論是手動(dòng)還是自動(dòng)提供，加到法蘭110上的沿軸線方向的作用力在圖11上用箭頭Fo的長(zhǎng)度來(lái)表示。
相對(duì)于固定在齒輪52、54的摩擦面94a、96a和相對(duì)于在軸28的柱形部分29a的增壓斜坡，中間位置凹槽在軸上都是固定的。因此，相對(duì)于環(huán)狀的圓錐形摩擦面114a、116a的表面94a、98a的中間位置的間隔被精確地控制。同樣，在法蘭的齒111的圓周上相對(duì)的兩側(cè)處的非增壓表面或平面111f，相對(duì)于在柱狀部分29a上的非增壓表面29b被精確地定位。各摩擦面的精確間隔降低了摩擦表面的磨損和在摩擦面之間由于表面接觸和/或表面之間的油的粘性剪力所產(chǎn)生的寄生熱量。此外，非增壓表面的精確定位防止了各自加力斜坡的反作用，即使在其它情況下在摩擦面之間的油的粘性剪力產(chǎn)生的扭矩能夠使各斜坡起反作用。再者，在這種情況下，不采用非增壓表面，各摩擦面的精確間隔應(yīng)當(dāng)防止足以使斜坡起反作用的粘性剪力扭矩。
由于操作機(jī)構(gòu)的移動(dòng)力Fo使法蘭110向右的起始軸向移動(dòng)，利用預(yù)加力器柱塞124傳遞到各銷，利用預(yù)加力器表面118f進(jìn)行圓錐形表面116a與圓錐形表面96a的初始摩擦接合。當(dāng)然，圓錐形表面的起始接合力是彈簧122的彈力和預(yù)加力器表面的角度的函數(shù)。該初始的摩擦接合(倘若存在異步狀態(tài)，忽略自加力斜坡的影響)產(chǎn)生一個(gè)起始的圓錐形離合器接合力和同步扭矩To，該扭矩保證在法蘭110和被結(jié)合的摩擦環(huán)之間產(chǎn)生有限的相對(duì)旋轉(zhuǎn)，并且因此，該減小直徑的銷部分118b運(yùn)動(dòng)到法蘭開(kāi)口110e的適當(dāng)?shù)膫?cè)面，以實(shí)現(xiàn)銷阻滯臺(tái)肩118c與法蘭阻滯臺(tái)肩110d的嚙合。當(dāng)各阻滯臺(tái)肩嚙合時(shí)，作用在法蘭110上的全部的操作移動(dòng)力Fo經(jīng)過(guò)各阻滯臺(tái)肩傳遞到摩擦環(huán)116，借此，由于操作的移動(dòng)力Fo的全部作用力的作用，圓錐形離合器實(shí)現(xiàn)結(jié)合，以便提供合成的操作的同步扭矩To。這個(gè)操作同步轉(zhuǎn)矩To在圖11中用箭頭To表示。由于各阻滯臺(tái)肩按相對(duì)于操作的軸向移動(dòng)力Fo所成的某些角度配置，它們產(chǎn)生一個(gè)反作用力或反阻滯的扭矩，該扭矩與來(lái)自圓錐形離合器的同步扭矩相反，但是在異步狀態(tài)下數(shù)值更小。當(dāng)實(shí)際同步達(dá)到時(shí)，同步扭矩下降到反阻滯扭矩之下，借此，各阻滯臺(tái)肩將各銷移動(dòng)到與開(kāi)孔110c同心狀態(tài)，使法蘭能夠繼續(xù)軸向移動(dòng)以及牙嵌元件104的外齒牙104d與牙嵌元件100的齒牙100a相嚙合，如圖7和圖8所示。正如在本技術(shù)領(lǐng)域所公知的，如在圖7中僅對(duì)牙嵌元件98的齒牙98用各參照數(shù)字所表示的，齒牙的前沿部分具有傾斜的前沿98b，以便在初始接觸的過(guò)程中減少齒的損害，并具有斜切面或楔形面98c，以便將齒停在配對(duì)的對(duì)準(zhǔn)位置。具有這種前沿部分的齒牙詳細(xì)公開(kāi)在美國(guó)專利US4246993號(hào)中，在此結(jié)合該專利以供參考，同時(shí)美國(guó)專利US3265173號(hào)提供了對(duì)于適當(dāng)?shù)男鼻薪堑恼撌?。楔形面可以是不?duì)稱的，由于齒的前沿的貼靠接觸可以防止換檔完成過(guò)程的滯后。為了易于平滑和相對(duì)容易地完成換檔，齒牙在實(shí)際可能的情況下沿圓周方向最好做得細(xì)小，借此降低為了配對(duì)對(duì)準(zhǔn)齒牙所需要的數(shù)目或旋轉(zhuǎn)同步的程度。另外，齒牙最好在實(shí)際可行的情況下，圍繞一個(gè)大直徑部位配置。
還要忽略自加力斜坡的影響，由力Fo提供的圓錐形離合器扭矩由如下等式表示To＝Fo·Rc·μc/sinα其中 Ro＝圓錐形摩擦面的平均半徑，μc＝圓錐形摩擦面的摩擦系數(shù)，α＝圓錐形摩擦面的角度。
現(xiàn)在具體涉及圖9和圖10，分析自加力斜坡的影響，由于操作機(jī)構(gòu)施加的軸向移動(dòng)力Fo所產(chǎn)生的同步扭矩To當(dāng)然要由銷10傳遞給法蘭110，并對(duì)橫過(guò)自加力坡面處的軸28起反作用。當(dāng)嚙合時(shí)，該自加力坡面限制了法蘭相對(duì)于軸28和牙嵌元件102、104的旋轉(zhuǎn)，并且降低了沿移動(dòng)力Fo相同的方向作用在法蘭上的軸向力分量或軸向附加力Fa，借此進(jìn)一步增加了圓錐形離合器的接合力，以便提供一個(gè)疊加到扭矩To上的附加同步扭矩Ta。圖9表示了自加力坡面的位置以及牙嵌元件花鍵106、108對(duì)軸花鍵29的位置，而同時(shí)法蘭110處于與圖3所示位置相對(duì)應(yīng)的中間位置。圖10表示斜坡和花鍵的位置，而同時(shí)齒輪54利用結(jié)合的圓錐面96a、116a而被同步，接合的圓錐面沿著已使法蘭元件坡面111d與軸坡面29f進(jìn)行接合的方向提供同步扭矩。因此，如在圖11中所示，用于使圓錐形離合器接合的軸向力的和是Fo加Fa，并且由圓錐形離合器所產(chǎn)生的同步扭矩的和是To+Ta。對(duì)于一個(gè)給定的傳動(dòng)的移動(dòng)力Fo和傳動(dòng)的同步扭矩To，軸向附加力的幅值最好是接合的自加力坡面角度的函數(shù)。這個(gè)角度最好大到足以產(chǎn)生一個(gè)幅值能夠足以明顯增加同步扭矩的，并且對(duì)應(yīng)于由操作者提供的適中的移動(dòng)力而能降低同步時(shí)間的附加力Fa。然而，這個(gè)角度最好也足夠低以便產(chǎn)生一個(gè)可控的軸向附加力Fa，即力Fa應(yīng)當(dāng)隨著力Fo的增加或降低而增加或降低。假如斜坡角度太大，該斜坡是自鎖而不是自加力，因此，一旦實(shí)現(xiàn)圓錐形離合器的初始接合，力Fa將獨(dú)立于力Fo而快速、不可控地增加，借此，向鎖住狀態(tài)驅(qū)動(dòng)圓錐形離合器。利用自鎖而不是自加力降低了圓錐形離合器表面的過(guò)熱和快速磨損，甚至還可以取代換檔操縱桿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
用于計(jì)算自加力斜坡角度θ和用于產(chǎn)生軸向附加力Fa的主要變量是圓錐形離合器角度α、圓錐形離合器的摩擦系數(shù)μc，圓錐形離合器的平均半徑Rc和自加力斜坡的平均半徑Rr的比率，斜坡的摩擦系數(shù)μr，以及自加力斜坡的壓力角φ。該壓力角φ可以是零。這里，斜坡具有的壓力角為20°。此外對(duì)于計(jì)算和控制自加力或增壓力，通過(guò)參考US5092439號(hào)美國(guó)專利可以得到細(xì)節(jié)，在此結(jié)合該專利以供參考。
上面已經(jīng)對(duì)具有自加力的和改進(jìn)中間定位的同步器機(jī)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例做了介紹。對(duì)該優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行很多變化和改進(jìn)可以認(rèn)為是在本發(fā)明構(gòu)思的范圍內(nèi)。如下的權(quán)利要求試圖覆蓋所公開(kāi)機(jī)構(gòu)的發(fā)明部分以及被認(rèn)為是在本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種銷型同步器機(jī)構(gòu)(62)，其用于第一和第二軸向上間隔開(kāi)的齒輪(52、54)，齒輪(52、54)安裝在軸裝置(28)上，以便旋轉(zhuǎn)并可靠地防止軸向移動(dòng)，軸裝置(28)具有一個(gè)軸(28a)，圍繞該軸，兩齒輪和軸裝置旋轉(zhuǎn)，該機(jī)構(gòu)包括固定在每個(gè)齒輪上的齒輪摩擦裝置(94、96)和齒輪牙嵌裝置(98、100)，該齒輪摩擦裝置可與軸向上相隔開(kāi)的、軸向上可移動(dòng)的第一和第二摩擦裝置相結(jié)合，用以分別使第一和第二齒輪(52、54)與軸裝置(28)同步，該齒輪牙嵌裝置(98、100)可與包含一個(gè)法蘭(100)的組合裝置的軸向可動(dòng)的牙嵌裝置(102、104)相嚙合，該法蘭(110)徑向延伸在第一和第二摩擦裝置(114、116)之間以及裝置(112)軸向連接到法蘭(110)上，以便沿軸向可推動(dòng)牙嵌裝置(102、104)，法蘭(110)用于響應(yīng)加到法蘭(110)上的一個(gè)雙向的軸向移動(dòng)力(Fo)，將軸向上可動(dòng)的摩擦裝置(114、116)和牙嵌裝置(102、104)從一個(gè)中間位置軸向移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)所述嚙合，該軸向可動(dòng)的牙嵌裝置(102、104)包括軸向延伸的內(nèi)花鍵齒(106，108)，該各內(nèi)花鍵齒(106、108)具有連續(xù)地配置在一些間隔中的側(cè)表面，該間隔介于在固定在軸裝置(28)上的外花鍵齒(29)的一般為面對(duì)的軸向延伸的成對(duì)側(cè)表面(29′)之間，當(dāng)接合時(shí)可控制的阻滯裝置(110d、118c和110e、118d)，用于在達(dá)到同步之前，防止牙嵌裝置的嚙合，該阻滯裝置包括若干沿圓周隔開(kāi)的銷(118)，該銷從第一和第二摩擦裝置(114、116)剛性軸向延伸到法蘭(110)的銷孔(110c)中，每一個(gè)銷(118)都具有軸向上隔開(kāi)的阻滯臺(tái)肩(118c、118d)，兩臺(tái)肩(118c、118d)可與在法蘭(110)的對(duì)置側(cè)所限定的并環(huán)繞相關(guān)的開(kāi)孔的阻滯臺(tái)肩(110d、110e)相嚙合，預(yù)加力器裝置(124、122、118e、110f)，用于響應(yīng)于由于移動(dòng)力(Fo)使法蘭(110)從中間位置朝向其中一個(gè)齒輪的初始軸向移動(dòng)，而與第一和第二摩擦裝置(114、116)相結(jié)合，由于嚙合阻滯裝置，響應(yīng)于摩擦裝置的結(jié)合，產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)過(guò)銷(118)傳遞到法蘭(110)的同步扭矩(To)，以及為了將移動(dòng)力(Fo)經(jīng)過(guò)嚙合的阻滯裝置傳遞到接合的摩擦裝置，以便增加已接合的摩擦裝置的接合力，其特征在于鎖定裝置(128、126、122)在組合裝置(110、102、104)和軸裝置(28)之間彈性地起作用，用來(lái)將組合裝置定位于相對(duì)于軸裝置(28)的中間位置。
2.如權(quán)利要求1所述的同步器機(jī)構(gòu)，包括第一自加力裝置(111、29a)，它包括響應(yīng)于沿一個(gè)方向的同步扭矩(To)而能夠相互嚙合的第一和第二斜坡裝置(29f、111b)，用于對(duì)在摩擦裝置(96、116)和軸裝置(28)之間的同步扭矩起作用并用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)附加的軸向力(Fa)，以便進(jìn)一步增加與第一摩擦裝置的接合力。
3.如權(quán)利要求1所述的同步器機(jī)構(gòu)，其中鎖定位置(128、126、122)包括一個(gè)凹槽(128)，它限定了中間位置并形成在軸裝置(28)的外圓周表面，用于一個(gè)由組合裝置(110、102、104)所帶的徑向上可動(dòng)的中間位置柱塞(126)以及利用一個(gè)彈簧(122)對(duì)該柱塞徑向上向內(nèi)偏置。
4.如權(quán)利要求3所述的同步器機(jī)構(gòu)，其中法蘭(110)包括中央開(kāi)孔(111e)，可滑動(dòng)地接納軸裝置(28)，以及一個(gè)從中央開(kāi)孔(111e)徑向上向外延伸的長(zhǎng)槽(110f)，還有在其間配置的中間柱塞(126)和彈簧(122)。
5.如權(quán)利要求4所述的同步器機(jī)構(gòu)，其中由第一和第二牙嵌元件(102、104)所限定的軸向可動(dòng)的牙嵌裝置(102、104)，該牙嵌元件具有軸向上相對(duì)而徑向上延伸的端面(102a、104a)，它們將徑向上延伸的法蘭(110)的一部分夾在其間，裝置(112)，連接到法蘭(110)，能使法蘭(110)相對(duì)于第一和第二牙嵌裝置(102、104)和軸裝置(28)作圓周運(yùn)動(dòng)，在各外花鍵齒(29)之間的至少其中的一個(gè)間隔，該外花鍵齒(29)有一個(gè)形成在其上的至少一對(duì)的側(cè)表面中的第一坡面(29f)，該第一坡面(29f)相對(duì)于一個(gè)與軸的軸線(28a)和側(cè)表面(29′)相垂直的平面所成角度小于90°，并且反作用裝置(111)，它徑向上向內(nèi)延伸從法蘭(110)進(jìn)入一個(gè)空間間隔，該反作用裝置(111)包括一個(gè)第二坡面(111b)，該第二坡面(111b)實(shí)際上平行于第一坡面(29f)并響應(yīng)于沿一個(gè)方向的同步扭矩并與之可嚙合，用于沿移動(dòng)力(Fo)的方向在法蘭(110)上產(chǎn)生一個(gè)附加軸向力(Fa)，增加摩擦裝置(116、96)的接合力。
6.如權(quán)利要求1所述的同步器機(jī)構(gòu)，其中該軸向上可移動(dòng)的牙嵌裝置(102、104)被第一和第二牙嵌元件(102、104)所限定，該二元件具有軸向上相對(duì)而徑向上延伸的端面(102a、104a)，該二端面(102a、104a)將徑向上延伸的法蘭(110)的軸向上相反面向的兩表面的一些部分夾在中間，法蘭(110)包括一個(gè)中央開(kāi)孔(111e)和一些徑向上延伸的槽(110f)，其數(shù)量等于法蘭開(kāi)孔(110c)的數(shù)量，每一個(gè)槽(110f)在其中配置有一個(gè)中間位置的柱塞(126)和一個(gè)分別鄰近中心和銷開(kāi)孔(11e、110c)的預(yù)加力柱塞(124)，并且每一槽(110f)其中配置有的一個(gè)彈簧(122)沿徑向上相反的方向?qū)芍峁┢米饔?，每一個(gè)預(yù)加力器柱塞(124)具有一個(gè)前沿部分，該部分被銷(118)的減小直徑的部分(118b)所接納，兩銷(118)配置在與處在中間位置的法蘭(110)的有關(guān)開(kāi)孔中，以及鎖定裝置(128、126、122)包括中間位置的柱塞(126)、彈簧(122)和限定該中間位置的和形成在的軸裝置(28)的外圓周表面中的凹槽(128)，該凹槽(128)限定了接納中間位置的柱塞(126)的中間位置。
7.如權(quán)利要求6所述的同步器機(jī)構(gòu)，其中裝置(112)，連接法蘭(110)，使得法蘭(110)能相對(duì)于第一和第二牙嵌裝置(102、104)和軸(28)能沿圓周運(yùn)動(dòng)，在各外花鍵齒(29)之間的至少一個(gè)空間間隔，該外花鍵齒29具有第一坡面(29f)，該第一坡面形成在外花鍵齒上的至少一對(duì)側(cè)表面(29′)中，該第一坡面(29f)相對(duì)于與軸的軸線(28a)和側(cè)面(29′)相垂直的一個(gè)平面所成的角度小于90°;以及反作用裝置(111)，它從法蘭(110)徑向上向內(nèi)延伸并進(jìn)入一個(gè)空間間隔，該反作用裝置(111)包括一個(gè)第二坡面(111b)，該第二坡面實(shí)際上平行于第一坡面(29f)響應(yīng)于沿一個(gè)方向的同步扭矩，可以與第一坡面相接合，用于沿移動(dòng)力(Fo)的方向，在法蘭(110)上產(chǎn)生一個(gè)附加的軸向力(Fa)，增加摩擦裝置(116、96)的接合力。
全文摘要
一種銷型同步器機(jī)構(gòu)(86)具有自加力斜坡，其構(gòu)成提供了自加力，用于減少操作者施加的換擋移動(dòng)力(Fo)和/或換擋移動(dòng)時(shí)間。通過(guò)分別利用自加力坡面(29e、29f、29g、29h)和(111a、111b、111c、111d)來(lái)提供該自加力，各坡面分別形成在軸28的外花鍵齒(29)中和在從換擋法蘭(110)徑向上向內(nèi)延伸的內(nèi)齒(111)中。各坡面提供的附加軸向力(Fa)經(jīng)過(guò)換擋法蘭上的阻滯表面(110d、110e)加到摩擦環(huán)(114、116)上，該表面(110d、110e)加到摩擦環(huán)(114、116)上，該表面(110d、110e)分別相對(duì)于銷阻滯表面(118c、118d)起作用。
文檔編號(hào)F16H3/38GK1112206SQ9411933
公開(kāi)日1995年11月22日 申請(qǐng)日期1994年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月29日
發(fā)明者D·I·科斯 申請(qǐng)人:易通公司