同步器的防粘连结构的制作方法

本发明涉及一种防止同步环与齿轮相粘连的同步器的防粘连结构。

背景技术：

在汽车变速器中，为了避免换挡时发生齿轮打齿现象，使用同步器进行扭矩的传递。该同步器具有同步环，在换挡时，同步器的同步环先与齿轮接触，通过摩擦力传递扭矩，使齿轮与同步环以及设置在转动轴上的接合套逐渐实现同步旋转，在齿轮与同步环同步后，拨开同步环，使其相对于齿轮转动一个角度，从而能够使接合套的锁定齿移动到与齿轮的锁定齿相啮合的位置，最终实现换挡(专利文献1～3)。

近年来，随着汽车引擎输出功率、转动速度的提高，对手动变速器进行换挡操作时使同步器实现同步所需的载荷也升高。为了应对这一问题，可以考虑增大同步器的径向尺寸，但是这会导致重量增加、制造成本上升以及投资增大等问题。因而，在现有技术中提出了如下这样一种技术方案，即，在齿轮与同步环的摩擦接合面间设置摩擦系数较高的树脂材料，由该摩擦系数较高的树脂材料在二者间传递扭矩，从而，与之前使用黄铜材料传递扭矩的方式相比，能够在不增大同步器尺寸的情况下，使同步器具有较大容量(能够产生较大的扭矩)，并且还能够提高耐磨耗性(专利文献4)。

然而，由于所使用的树脂材料的摩擦系数较高，其粘连性也较高，因而，特别是在新产品的同步器还没有磨合好的状态下，在齿轮和同步环同步后，齿轮和同步环间容易粘连在一起(即，发生所谓的自锁现象)，难以拨开同步环使接合套的锁定齿移动到与齿轮 的锁定齿相啮合的位置，不能完成换挡操作。

现有技术文献

专利文献1：日本发明专利公开公报特开2014-163468号

专利文献2：国际专利公开公报wo2013/161697号

专利文献3：国际专利公开公报wo2013/161698号

专利文献4：日本发明专利公开公报特开2009-1715号

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种可以防止同步环与齿轮相粘连并且可以确保同步器的容量的同步器的防粘连结构。

为达到上述目的，本发明一个方案的同步器的防粘连结构为：所述同步器具有同步环，该同步环通过与变速齿轮的摩擦接触，使变速齿轮与接合套同步转动，所述接合套以能够与转动轴共同转动且能够在轴向上移动的方式与该转动轴连接，所述防粘连结构包括在所述变速齿轮上形成的第1锥形部和在所述同步环上形成的第2锥形部，所述第1锥形部具有位于大径侧的第1齿轮锥面与位于小径侧的第2齿轮锥面，所述第1齿轮锥面的相对于所述转动轴的轴线的倾斜度大于所述第2齿轮锥面的倾斜度，所述第2锥形部的形状与所述变速齿轮的第1锥形部的形状相匹配，二者能够进行摩擦接触。

采用上述方案，由于变速齿轮具有倾斜度较大的第1齿轮锥面，因而，在同步环与变速齿轮同步后使同步环脱离变速齿轮时，同步环与变速齿轮之间在第1齿轮锥面处容易先产生剥离，从而逐渐使同步环与变速齿轮的接触部完全相剥离，二者能够产生相对转动，避免了二者在同步后粘连在一起发生自锁现象。

另外，由于变速齿轮具有倾斜度较小的第2齿轮锥面，因而，在通过摩擦接触传递转动力时，可以由该倾斜度较小的第2齿 轮锥面与同步环的对应部位的摩擦接触提供较大的扭矩，保证了同步器的容量。

另外，为达到上述目的，本发明另一方案的同步器的防粘连结构为：所述同步器具有同步环，该同步环通过与变速齿轮的摩擦接触，使变速齿轮与接合套同步转动，以能够与转动轴共同转动且能够在轴向上移动的方式与该转动轴连接，所述变速齿轮的外周部形成有锥形部，该锥形部具有位于大径侧的第1外锥面与位于小径侧的第2外锥面，所述第1外锥面相对于所述转动轴的轴线的倾斜度为第1倾斜度，所述第2外锥面相对于所述轴线的倾斜度为小于所述第1倾斜度的第2倾斜度，所述同步环的内周部形成有锥形部，该锥形部具有位于大径侧的第1内锥面与位于小径侧的第2内锥面，所述第1内锥面相对于所述轴线的倾斜度为所述第1倾斜度，所述第2内锥面相对于所述轴线的倾斜度为所述第2倾斜度，所述第1外锥面能够与所述第1内锥面摩擦接触，所述第2外锥面能够与所述第2内锥面摩擦接触，所述第1、第2倾斜度以及所述第1内锥面与所述第2内锥面在轴向上的长度比设定为，使所述同步器具有规定的容量并且防止所述同步环与所述变速齿轮在同步后相粘连。

本发明中的倾斜度可以由各锥面与上述转动轴的轴线的夹角表示。

采用上述方案，由于设有倾斜度较大的第1内锥面与第1外锥面，因而，在同步后使同步环脱离变速齿轮时，同步环与变速齿轮之间在该第1内锥面与第1外锥面的接触处容易产生剥离，从而逐渐使同步环与变速齿轮的接触部完全相剥离，使二者能够产生相对转动，避免了二者在同步后粘连在一起产生自锁现象。

另外，由于设有倾斜度较小的第2外锥面与第2内锥面，因而，如后述的实施例中所详细说明的，可以保证同步器的容量。

即，采用本发明的上述结构，在使所述同步器具有规定的容量的基础上，防止了所述同步环与所述变速齿轮在同步后相粘连。

本发明优选，所述第1外锥面在轴向上的长度小于所述第2外锥面在轴向上的长度，所述第1内锥面在轴向上的长度小于所述第2内锥面在轴向上的长度。

如此，由于倾斜度较小的第2外锥面、第2内锥面在轴向上的尺寸较大，因而，能够容易保证同步器的容量。

本发明优选，在所述第1内锥面与所述第2内锥面上设有摩擦系数较高的树脂材料层。

采用本发明，能够防止由于树脂材料层的摩擦系数较高造成的同步环与变速齿轮在同步后的相粘连。

本发明优选，在所述第2外锥面上设有与所述转动轴内的油路连通的油路。

采用本发明，由于第2外锥面的倾斜度较小，因而，能够容易保存油路中的润滑油，从而能够有效地对变速齿轮与同步环的接触部进行润滑与冷却。

本发明优选，所述第1、第2倾斜度以及所述第1内锥面与所述第2内锥面在轴向上的长度比的设定满足如下算式：

tcall＞tc

其中，tcall为由所述第1、第2内锥面与所述第1、第2外锥面的摩擦接触能够传递的扭矩，tc为由单一的锥面构成的摩擦接触结构能够传递的扭矩，

并且，tc＝f·μ·rc/sinθ

tcall＝(a/(a+b))·f·μ·rc1/sinθ1+(b/(a+b))·f·μ·rc2/sinθ2)

其中，f为同步环受到的将其推向变速齿轮的轴向力，μ为同步环与变速齿轮间的摩擦系数，rc为所述单一锥面的有效半径，θ为单一锥面的倾斜度，

a、rc1分别为所述第1内锥面的轴向长度与有效半径，b、rc2分别为所述第2内锥面的轴向长度与有效半径，θ1为第1倾斜度，θ2为第2倾斜度。

采用本发明的技术方案，在使所述同步器具有规定的容量的基础上，防止了所述同步环与所述变速齿轮在同步后相粘连。

本发明优选，所述变速齿轮以能够转动的方式支承在所述转动轴上，并且其外周形成有齿轮花键齿，在所述转动轴上固定有同步毂，该同步毂的外周形成有同步毂花键齿，所述同步环的外周形成有同步环花键齿，在所述同步毂的外周设有接合套，该接合套的内周部形成有接合套花键齿，该接合套花键齿与所述同步毂花键齿啮合，所述接合套能够相对于所述同步毂在轴向上移动至，使所述接合套花键齿与所述同步环花键齿啮合的位置以及使所述接合套花键齿与齿轮花键齿啮合的位置。

采用本发明的技术方案，在使所述同步器具有规定的容量的基础上，防止了所述同步环与所述变速齿轮在同步后相粘连，避免同步后接合套不能移动到与变速齿轮啮合的位置造成换挡操作不能完成。

附图说明

图1图1是用于说明本实施方式中的同步器的基本结构与动作的剖视图；

图2为用于表示具体实施方式中的变速齿轮与同步环的结构的剖视图，其中，(a)为变速齿轮与同步环装配在一起状态下的剖视图，(b)为变速齿轮的剖视图，(c)为同步环的剖视图；

图3为用于表示现有技术中的变速齿轮与同步环的剖视图；

图4为用于说明本发明的效果的变速齿轮与同步环的局部剖视图。

附图标记说明

100、同步器；1、变速齿轮；11、花键齿(变速齿轮花键齿)；12、凸缘部(锥形部、第1锥形部)；12a、外周面(第1外锥面、第1齿轮锥面)；12b、外周面(第2外锥面、第2齿轮锥面)；2、同步毂；21、花键齿(同步毂花键齿)；3、接合套；31、花键齿(接 合套花键齿)；4、切换柄；5、同步环；51、花键齿(同步环花键齿)；52a、内周面(第1内锥面、第1同步环锥面)；52b、内周面(第2内锥面、第2同步环锥面)；8、弹簧。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方式进行说明。

图1是用于说明本实施方式中的同步器的基本结构与动作的剖视图。本实施方式中的同步器的基本动作原理与现有的同步器相同，例如在上述的专利文献1～3中有公开，因而，在此参照图1对其仅作简略的说明。

如图1所示，同步器100用于在车辆变速器的变速齿轮1、6与转动轴(未图示)之间传递扭矩(转动)。变速齿轮1、6以能够相对于转动轴转动的方式安装在该转动轴的外周，对应于变速齿轮1、6分别设置有同步环5、7，变速齿轮1、同步环5与变速齿轮6、同步环7左右对称设置，变速齿轮1与6分别对应不同的档位。下面仅以位于左侧的变速齿轮1、同步环5为例进行说明。

在变速齿轮1的外周形成有沿着轴向延伸的花键齿11，该花键齿11能够与下述的接合套3的花键齿31相啮合(配合)。另外，在该变速齿轮1上还形成有凸缘部12(锥形部)，凸缘12具有圆锥形的外周面12a、12b。

同步环5具有圆锥形的内周面52a、52b(同步环5的形成内周面52a、52b的锥孔部对应于本发明中的“同步环的锥形部、第2锥形部”)，该内周面52a、52b能够与变速齿轮1的凸缘部12的外周面12a、12b摩擦接触。另外，该同步环5的外周形成有沿着轴向延伸的花键齿51，该花键齿51能够与下述的接合套3的花键齿31相啮合。

另外，在转动轴上固定有同步毂2，该同步毂2的外周形成有沿着轴向延伸的花键齿21(图中虚线所示)。

在同步毂2的外周设有接合套3，该接合套3的内周 部形成有沿着轴向延伸的花键齿31，该花键齿31与同步毂2外周的花键齿21滑动配合，接合套3可轴向移动。由于同步毂2固定在上述转动轴上，因而也可以说接合套3以能够与转动轴共同转动且能够在轴向上移动的方式连接。另外，在接合套3的外周侧连接着切换柄4，该切换柄4被未图示的液压驱动机构驱动，带动接合套3在轴向(图1中左右方向)上相对于同步毂2(以及转动轴)移动，从而使接合套3(花键齿31)能够到达与同步环5(花键齿51)啮合的位置以及与变速齿轮1(花键齿11)啮合的位置。

另外，在接合套3的左右两侧设有弹簧8，在接合套3移动时能够接触该弹簧8，通过该弹簧8对同步环5向变速齿轮1的方向施力。

下面对换挡时同步器100的动作进行简略的说明。

在换挡时，液压驱动机构驱动切换柄4，带动接合套3向图中左侧移动，接合套3通过弹簧8对同步环5施力，使同步环5的内周面52a、52b与变速齿轮1的凸缘部12的外周面12a、12b摩擦接触，通过该摩擦接触传递扭矩，使变速齿轮1与同步环5逐渐实现同步转动，在变速齿轮1与同步环5同步后，使同步环5相对于变速齿轮1产生转动，实现同步环5的拨开(使同步环5的花键齿51不会阻挡接合套3的移动)，接合套3移动到使其上的花键齿31与同步环5的花键齿51啮合的位置，之后，接合套3进一步移动，最终移动至使其上的花键齿31与变速齿轮1的花键齿11啮合的位置，完成换挡操作。

由上可知，在同步环5与变速齿轮1同步后，需要进行同步环5与变速齿轮1相脱离，然而，在摩擦锥面的锥面角设定得较小、摩擦锥面的摩擦系数较大等情况下，同步环5与变速齿轮1在同步后有可能难以相脱离，产生自锁现象。特别是，在本实施方式中，在同步环5的内周面52a、52b由摩擦系数较高的树脂层52(图1中省略，参见图2、图4)形成，因而，在同步环5与变速齿轮1同步后，同步环5(树脂层52)与变速齿轮1间容易产生自锁现象。如果 产生这样的自锁现象，则接合套3难以移动到与变速齿轮1相啮合的位置，从而造成换挡操作不能完成。

为了解决这一问题，在本实施方式中，如图1、2所示，同步环5(树脂层52)的内周面形成两个倾斜角度不同的内圆锥面，包括位于大径侧且倾斜度较大的内周面52a(第1内锥面、第1同步环锥面)以及位于小径侧且倾斜度较小的内周面52b(第2内锥面、第2同步环锥面)；与此相应，变速齿轮1的凸缘部12的外周面形成两个倾斜角度不同的外圆锥面，包括位于大径侧且倾斜度较大的外周面12a(第1外锥面、第1齿轮锥面)以及位于小径侧且倾斜度较小的外周面12b(第2外锥面、第2齿轮锥面)。

由于设有倾斜度较大的内周面52a与外周面12a，因而，在同步后使同步环5与变速齿轮1相脱离时，同步环5与变速齿轮1之间在该内周面52a与外周面12a的接合处容易产生剥离，从而逐渐使同步环5与变速齿轮1的接合部完全相剥离，二者能够产生相对转动。即，在换挡操作中，在同步环5与变速齿轮1同步后，能够容易地拨开同步环5，使接合套3能够最终移动至与变速齿轮1啮合的位置。

再者，由于设有倾斜度较小的内周面52b与外周面12b，因而，如后面所详细说明的，能够由二者的摩擦接触提供较大的作用力(扭矩)，保证同步器100的容量。

在本实施方式中，倾斜度较小的外周面12b(第2齿轮锥面)、内周面52b(第2同步环锥面)在轴向上的尺寸大于倾斜度较大的外周面12a(第1同步环锥面)、内周面52a(第1同步环锥面)的尺寸，如此，能够易于提供较大的扭矩，更加容易保证同步器的容量。

另外，在本实施方式中，在上述转动轴内设有油路(未图示)，在变速齿轮1的外周面12a、12b上设有与该油路连通的油路(未图示)，从而能够由该油路对变速齿轮1的外周面12a、12b与同步环5的内周面52a、52b之间提供润滑油，以达成润滑与冷却 的效果。

由于外周面12b(第2齿轮锥面)的倾斜角度较小，因而，能够容易保存润滑油，对变速齿轮1与同步环5之间进行有效的润滑与冷却。

在加工变速齿轮1的凸缘部12时，可以在粗加工时在外周面12a与12b(毛坯面)的交界处开设凹槽，如此，能够由一个形状对应于外周面12a与12b整体形状的研磨砂轮在一个工序中完成精加工，不会增加加工工序。

下面结合图3、图4对本实施方式进行更加详细的说明。

参照图3，对于现有的单一锥面方式的同步器(同步环的锥面由单一锥面构成，变速齿轮的锥面由单一锥面构成)而言，在变速齿轮与同步环之间通过摩擦接合传递动力时，该摩擦接合能够提供的扭矩tc如下式(1)所示。

tc＝f·μ·rc/sinθ(1)

其中，f为同步环5受到的在轴向上将其推向变速齿轮1一侧的作用力；μ为摩擦系数；rc为摩擦接触面(对应于上述外、内周面12a、12b、52a、52b)的有效半径；θ为摩擦接触面的倾斜角(与转动轴轴线的夹角)。

上述有效半径rc如下式(2)所示。

rc＝(2/3)(γ13－γ23)/(γ12－γ22)(2)

其中，γ1为同一段锥面的左侧最大半径侧，γ2为该段锥面的右侧最小半径。

由于本实施方式中的摩擦接合面分为两个倾斜角度不同的锥形部分(外周面12a、内周面52a与外周面12b、内周面52b)，因而，本实施方式中的扭矩tcall为：

tcall＝(f/2·μ·rc1/sinθ1)+(f/2·μ·rc2/sinθ2)(3)

其中，rc1、θ1分别为位于大径侧的外周面12a、内 周面52a的有效半径与倾斜角度(第1倾斜度)；rc2、θ2分别为位于小径侧的外周面12b、内周面52b的有效半径与倾斜角度(第2倾斜度)。

由上式(1)、(3)可知，θ、θ1、θ2越小，则tc、tcall越大。因而，在本实施方式中，可以由倾斜度较小的外周面12b、内周面52b保证同步器100的容量。

另外，上式(3)是以外周面12a、内周面52a在轴向上的长度与外周面12b、内周面52b在轴向上的长度相等为条件得出的。

而如上所述，为了容易保证同步器100的容量，最好是使外周面12b、内周面52b在轴向上的尺寸大于外周面12a、内周面52a的尺寸。下面假设外周面12b、内周面52b在轴向上的尺寸a与外周面12a、内周面52a在轴向上的尺寸b之比为1/2，即，a＝(a+b)/3，b＝2(a+b)/3，则上式(3)变为：

tcall＝(f/3·μ·rc1/sinθ1)+(2f/3·μ·rc2/sinθ2)(4)

下面以具体的倾斜角度数值为例进行说明，即，第1倾斜度θ1＝8°、第2倾斜度θ2＝6°、现有单一锥面结构的锥面倾斜度θ＝7°，则，

tc＝f·μ·rc/sin7°＝fμrc/0.122＝8.197rc·f·μ

tcall＝(f/3·μ·rc1/sin8°)+(2f/3·μ·rc2/sin6°)

＝(1000/417)fμrc1+(2000/315)fμrc2

＝(2.398·rc1+6.349·rc2)f·μ

下面以本实施方式的锥面最小半径与仅有一段锥面的现有结构的锥面最小半径相同的情况为例进行比较说明，此时，假设该锥面最小半径为20mm，上述a＝3mm，则，

rc＝20.557，rc1＝20.894，rc2＝20.317，

tc＝168.506f·μ

tcall＝179.190f·μ

可见，tcall＞tc。即，采用本实施方式，在轴向尺寸相同的情况下，可以获得比现有技术更大的同步器容量，或者说，在具有相同容量的情况下，本实施方式的同步器100的轴向尺寸可以较小。上面对本发明的具体实施方式进行了详细的说明，然而，这并非对本发明的限制，本领域的技术人员可以在本发明的主旨精神的范围内，对上述实施方式进行各种变更，这些变更当然也涵盖在本发明的保护范围内。

例如，在上述实施方式中，以同步环5的锥孔中设有高摩擦系数的树脂层52为例进行了说明，然而，不言而喻，本发明对于不具有树脂层的结构或者设有其他材料层(例如黄铜)的结构同样适用。