专利名称：自激同步机的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有自激励的阻环型同步机。
用于多级传动比传动装置的阻环型同步机构已为众所周知，这种机构包括成对的摩擦元件和爪形元件，以便分别使齿轮和轴同步并使齿轮刚性连接到轴上，预激励组件为了跟随轴套的初始接合运动接合摩擦元件，一个轮毂可转动地固定到轴上，并具有滑动地配合轴套内花键齿的外花键齿，轴套经常限定一个爪形元件对，阻环带有锁定齿，以便在达到同步前阻止轴套的接合运动，同时为了由轴套传递转换力，以加大摩擦元件的接合力。
在多级传动比传动装置技术领域里业已熟知同步机构可用于减少传动齿轮速比的部分或全部转换时间。同时也已知通过采用自激型的同步机构可减小车辆操作者所需的转换力，即减小加到转换杆上的力。因为操作者的转换力通常是随着车辆的尺寸和重量而增加，对于卡车尤其是重型卡车来说，自激型同步机构特别重要。美国专利US,3,548,983中可看到自激类的阻环型同步机，该专利本文作为参考。美国专利US,5,092,439中可看到自激类的销形同步机，该专利也作为本文的参考文件。
本发明的目的是提供带有改进的自激类阻环型同步机。
按照本发明的特征，离合器摩擦式同步并刚性连接第一和第二驱动装置被设置，以便围绕公共轴线相对转动。离合器包括第一爪形装置，它可从空档位置轴向移动到与第二爪形装置接合的位置，用以跟随由于轴向转换力F。而产生的第一爪形装置的接合运动，刚性连接驱动装置。第一爪形装置包括带有轴向延伸的侧面内花键的一个中央孔口，该侧面与轴向延伸的外花键侧面连续滑动配合，以防止内、外花键之间产生相对旋转。外花键被固定，防止相对第一传动装置转动和轴向运动。根据第一爪形装置的接合运动，第一摩擦表面在轴向可运动去接合第二摩擦表面，用以产生同步扭矩。第一和第二锁定装置带有倾斜表面，随着第一爪形装置的接合运动，倾斜表面可运动产生接合，以将转换力(Fo)传递至第一摩擦表面而产生摩擦表面上的接合力，并且产生一个与同步扭矩相反的扭矩，当达到同步时使第一和第二锁定装置运动脱离接合。接合时第一和第二自激装置进行操作，施加同步扭矩，在转换力(Fo)方向产生附加轴向力(Fa)，用以在摩擦表面增加接合力。第一和第二自激装置包括为了通过锁定装置使附加轴向力(Fa)指向第一摩擦表面的装置。
离合器的特征是轮毂包括限定外花键的外圆周面。阻环包括第一摩擦表面和若干限定第二锁定装置的第二锁定表面。阻环可轴向移动离开轮毂朝向第二摩擦表面。转换套确定第一爪形装置中央孔口和内花键。第一自激装置包括若干在轮毂外圆周上设置的第一自激斜面。转换套上装有若干刚性元件，以限制相对转动，并基本固定阻止相对的轴向运动。各刚性元件包括一个侧面和另一侧面，一个侧面限定第二自激装置的第二倾斜自激表面，另一侧面限定第一锁定装置的锁定表面。每个刚性元件都设有一个第二锁定表面和一个第一自激表面，因此将轴向转换力(Fo)和附加轴向力(Fa)传递经过刚性元件。
附图表示本发明的同步机，其中
图1是双作用阻环型同步机的截面图，同步机处于空档位置，并围绕轴线旋转；图2和图3是从轴的轴向观察，将图1中部分零件取走时的轮廓图；图4是图1中同步机零件的轮廓图，其中零件相对图1转90度，相对图5-7转60度，并将图1和图6中的转换套拆卸；图5是图1，4和图7中阻环的轮廓图；图6是图1中同步机的转换套轮廓图；图7是相对图4转60度时的图4中组装零件和图8中的刚性元件；图8是图1和图7中刚性元件的立体图；图9A-9H简略表明图1-8中锁定和自激零件的替换实施例，以及应用于图1-8中实施例的零件操作的几个步骤；图10是用线图表示作用于同步机构锁定表面的轴向力和扭矩；和图11，12，13A和13B说明图9A-9H中同步机三个局部改型实例。
术语“同步离合机构”指的是借助刚性离合器，采用非旋转地连接选定的传动比齿轮到轴上，其中通过同步摩擦离合器连同刚性离合器使刚性离合器元件基本上同步转动时，刚性离合器停止啮合。术语“自激”指的是包含斜面或凸轮等的同步离合机构，以增加正比于摩擦离合器的同步扭矩的同步离合器啮合力。
现在观看图1-8，图中表示齿轮的同步组件10，组件10构成部分多级变速装置。组件10包括围绕中央轴线12a旋转安装的轴口，轴向相间隔的齿轮14、16和双作用同步机离合机构18，齿轮14、16支承在轴上，以便相对轴旋转和用公知方式相对轴固定轴向运动。
同步离合机构18包括用已知方式轴向转动地固定到齿轮14、16上的环形元件20、22，与元件20、22构成一体的齿轮摩擦表面24、26，和元件20、22形成一体的齿轮爪齿28、30，在轮毂32的中央孔32a处轴向旋转固定到轴12上的轮毂元件32，轴套34，内花键齿36，其限定在轴套34的中央孔上，并且与外花键齿38恒定接合，花键齿38设定在轮毂32的外圆周上，阻环40、42，锁定齿组44、46和与阻环40、42形成一体的摩擦表面48、50，预激励组件52，以及自激/锁定组件54。这里同步机包括三个圆周相间的自激/锁定组件54以及三个圆周相间的预激励组件，组件54结合各阻环上的锁定齿。各锁定齿44，46分别包括倾斜的锁定表面44a、44b、46a、46b。
容易看出，在爪形离合器元件啮合以前，摩擦表面24、48和26、50成对上升，以确定摩擦离合器与齿轮同步到达轴上。最优选的是锥形离合器，但其他型号的摩擦离合器也可采用。可用大范围的锥角。这里采用7度和1/2度的锥角。摩擦表面可以是固定到基体元件的已知几种摩擦材料中的任一种，例如在美国专利4,700,823，4,844,218和4,778,548中采用的热解碳摩擦材料。上述专利本文作为参考。
花键齿36、38具有轴向延伸的侧面36a、38a，该侧面以严密地滑动关系连续配合，因此在转换套34和轴12间没有相对的间隙。花键36的对置端确定爪形齿36b、36c，该齿分别配合齿轮齿28、30使刚性离合器齿至轴。参照图9，爪形齿36b、36c和齿轮爪形齿28、30的侧面具有无齿隙或锁定角的特性，用以防止齿偶然松脱，该特性的详细内容参照美国专利4,727,968，这份专利本文作为参考。如图9H所示，当爪形齿36c和30完全啮合时，侧面36a、38a基本上保持全长啮合，由传递的扭矩产生力，因此减小磨损。
现有技术中每个预激励组件52包括螺旋压缩弹簧58和柱塞60，柱塞安置在轮毂32内的径向延伸的盲孔中，并偏压滚子或滚珠(本文是一滚子)进入转换套花键36中的环形止动沟槽36d中。预激励组件52使转换套34弹性地定位于图1和图9A所示的空档位置。滚子62在若干翼片64、66的相邻表面64a、66a之间轴向间隔开(本文中的翼片是三个)，翼生与阻环40、42形成一体。翼片延伸至轮毂32的槽36b中，以限制阻环相对轮毂和轴产生转动。
当需要将任一齿连接轴时，一个适宜的而未示出的转换机构，如美国公开的本文作为参考的专利4,920,815中的机构，通过局部显示的转换叉件68沿轴12的轴线轴向移动转换套34，或者向左连接齿轮14，或者向右连接齿轮16。转换机构可以由操作者通过连杆系统手动，可以由致动器有选择地移动，或者采用装置移动，该装置自动起动转换机构，同时也可控制转换机构施加的力的大小。当用人工移动转换机构时，预激励组件施加一个与由操作者给予的力成比例的预激励力至转换套上。不管是人工还是自动施加的力，此力都以轴向方向加到转换套上，并且与图10中的力F成比例。依据由转换力(Fo)产生的使转换套运动的方向，预激励力或者移动摩擦表面48或者50进入初始接合其相连的摩擦表面，计时相连的阻环相对轮毂32的位置，以将自激/锁定组件54用下述的方法定位。
每个自激/锁定组件54包括自激装置70，自激装置包括与轮毂32转动平面倾斜延伸，在轮毂处圆周上确定的自激或助推斜面70a、70b、70c、70d，和垂直于转动平面延伸的非助推表面70e、70f，组件54还包括锁定齿44、46，刚性元件72，用以对锁定件和自激力重复作用。元件72包括圆周相隔离的端部74、76，通过圆周延伸部78刚性固定在一起，延伸部78安放在转换套34内的圆周延伸的切口34a中。切口34a限制元件72相对轴套产生圆周运动，并阻止相对轴套产生轴向运动。端部74包括自激斜面74a、74b，非助推表面74c和锁定表面74d、74e，当转换套34左、右轴向移动时，斜面74a、74b分别和表面70b、70a起作用，当同步机离合机构18处于图1和图7所示的空档位置时，非助推表面74c和表面70e起作用，锁定表面74d、74e分别以同样方式和表面44a、46a作用，端部76包括分别和70d、70c起作用的自激斜面76a、76b，和表面70f起作用的非助推表面76c以及分别和表面44b、46b起作用的锁定表面76d、76e。在有一定量的扭矩情况下，非助推表面的接合位置防止自激斜面产生不希望有的触发，扭矩是由一个锥形离合器产生的，例如锥形离合器摩擦面间的润滑油粘度剪切力可以产生触发斜面的扭矩。
现在观看图9A-9H中的自激/锁定组件80，该简图表明与上述不同的实施例，其中锁定齿44、46包括轴向延伸部44c、46c，放置在刚性元件端部74、76之间，端部74、76周向的间隔更大些，如同轮毂32所限定的自激斜面。延伸部44c、46c确保端部74、76之间的齿44、46的位置。
按图9A-9H描述两个自激/锁定组件的功能。该描述假定在上述接合表面的方向上轴12和齿轮16之间产生同步现象。从下述中应明显看出同步现象产生在另一方向上即对于齿轮14产生表面接合的方向上。图9A说明所有的同步机零件都处于“空档”位置。然而，开始转换时，延伸部44c、46c可以在周向处于端部74、76之间的任一位置。将由操作者的转换力Fo产生的使转换套34初始向右的轴向运动被预激励滚子62传递到阻环42，传递通过翼片邻近表面66a，以便实现可移动的锥形表面50同齿轮锥形表面26的初始摩擦接合。当然，锥形表面的初始接合力是弹簧58的弹力和止动沟槽36d壁面的角度的函数。图9B说明跟随转换套34朝向固定到齿轮16的爪形齿30的轴向运动，刚性元件72由空档位置进行初始移动。图9B中的零件可认为是处于“准备预激励位置”，其中预激励组件还没有使阻环42运动达到足以接合锥形离合器摩擦表面26、50。图9C中的零件是处在“预激励位置”，其中已接合摩擦表面，达到开始传递扭矩，开始使阻环42相对轮毂和转换套转动达到接合锁定表面74e、46a，但尚未达到使刚性元件72由其转换套切口34a中的圆周中间位置开始运动。参见图6，在图9D中的“锁定/自激位置”，扭矩使阻环42和刚性元件72转动，也达到接合自激表面70b、74a。因此，图9D中表面74e、74a夹持在阻环锁定表面46a和轮毂自激斜面70b之间。当这些表面被夹持并忽略自激斜面的作用时，把由转换套34施加到刚性元件72的全部操作者的转换力(Fo)，传递到锁定表面74e、46a上，因此接合摩擦表面26、50带有为产生同步扭矩To的力Fo。如果自激斜面70b、74a垂直于轮毂32的转动平面，那么将不产生自激力而仅有扭矩To作用到轴12上。同时，由于锁定表面74e、46a和转动平面倾斜，所以锁定表面除了防止爪形齿36a、30的同步接合以及把转换力Fo传递到摩擦表面26、50，此外，表面74e、46a也产生与同步扭矩相反的扭矩或非锁定扭矩，但在同步条件下数值较小。基本上达到同步时，同步扭矩减小至非锁定扭矩以下，于是锁定齿运动脱离接合，以使转换套产生连续的轴向运动，并使可运动的爪形齿36c接合齿轮爪形齿30。
忽略自激斜面的作用，由力Fo产生的锥形离合器扭矩由下列等式表示To＝FoRcMc/sinα式中Rc＝锥形摩擦表面的平均半径，Mc＝锥形摩擦表面的摩擦系数，和α＝锥形摩擦表面的角度。
现有考虑自激斜面的作用，由操作者施加的轴向转换力Fo而产生的同步扭矩To，自然作用到斜面上，该扭矩产生和操作者转换力Fo方向相同的轴向分力或轴向附加力Fa，并也同样传递到锁定表面上，因此又增大了摩擦表面的接合力，以提供加到扭矩To上的附加同步扭矩。图10线图表明接合离合器摩擦表面的轴向力Fo加Fa的总和，以及由离合器摩擦表面产生的同步扭矩To加Ta的总和。对于给定的操作者转换力F和操作者同步扭矩To，轴向附加力的大小最好是已接合的自激斜面角的函数。根据正常的操作者转换作业，这个角度大小最佳选择是大到产生的附加力Fa能增大同步扭矩并减少同步时间，但是，该角度也可小于达到产生可控制的轴向附加力Fa，即力Fa根据力Fo的增加或减小而增加或减小。若斜面角太大，斜面则自锁而不是自激了，因此，一旦锥形离合器达到初始接合，力Fa不受力Fo的影响将迅速并无控制地加大，于是驱动锥形离合器锁定。自锁而不是自激的情况，使转换质量或转换意识降低，使同步零件受压，造成锥形离合器表面过热和快速磨损，甚至超越转换杆的运动限度。
对齿轮上或下转换如果没有附加轴向力是最好的，那么上、下转换的斜面可以制作成与花键平行。例如，如果斜面70b、74a和花键38平行，则不产生附加力Fa(在该方向进行转换的力)。
用于计算自激斜面角θ和提供附加轴向力Fa的主要变量是锥形离合器角α，锥形离合器摩擦系数Mc，锥形离合器的平均半径Rc和自激斜面Rr，斜面摩擦系数Mr和自激斜面的角度，这些变量使操作者力Fo成比例地增加或减少。参照美国专利5,092,439(该专利本文作为参考文献)可更详细地得知计算和控制自激力或助推力。
图9E表示“助推/非锁定位置”，这种情况在锁定扭矩已离开锁定表面以后立即发生。产生在该位置的自激可以是由于阻环42的惯性和/或锥形离合器没有完全脱开的时候发生的。这种自激现象继续延迟到图9F中的“助推到齿轮位置”，并提供在转换力Fo方向的作用在转换套34上的辅助力，辅助力有助于使爪形齿36c接合爪形齿30的轴向接合运动重新开始，如同齿36a端部和齿30端部接合时，非锁定产生并帮助爪形齿运动到衔接位置。辅助力使熟知的转换槽孔减小，对操作者减低要求，当非锁定产生时，需用大力气移动转换杆以便完成转换。即辅助力有利于平稳而比较不费力的完成转换。图9G表示“助推位置末端”，图9H表示爪形齿36c、30的完全的“接合位置”。
延伸部44c、46c轴向的长度，达到当同步零件处于图9A的空档位置时，延伸部仍夹持在刚性元件端部74、76之间；同时锁定齿44、46的锁定表面与刚性元件端部74、76接合，如图9B-9E所示。但是，如图9F-9H所看到的，为表示转换，在非锁定时，延伸部46c则未被夹持或者不是固定保持在对准备刚性元件端部之间的圆周空间，于是使得或没有止阻延伸部46c随机地运动到端部76和自激装置70之间的位置。在这种情况下，同步机零件不能返回到空档位置，不能转换到齿轮14。
图11、12、13A和13B简图说明三个改型实施例，各实施例延伸部保持圆周定位在刚性元件72的端部74、76之间，因此保持对准刚性元件端部之间的圆周空间，并当开始改变转换时确保锁定表面的接合。图11中改进的延伸部是144c、146c，至少一对延伸部144c、146c包括加长孔144d、146d，孔中可滑动地安放销钉90，为了防止延伸部产生相对的圆周运动，也为了使延伸部产生相对的轴向运动。图12中改型的延伸部是244c、246c，其中至少有一个延伸部244c滑动地延长至延伸部246c中的圆周相隔开的部分。图13A和13B中改型的延伸部分别是344c、346c和444c、446c。图13A中至少有一对延伸部344c、346c轴向重叠，以防止在一个方向上产生相对圆周运动。图13B中至少有另一对延伸部444c、446e是颠倒的，以防止在另一方向上的相对圆周运动。
上面已阐述自激的同步机构的几个实施例。确信在本发明主题之内可有许多改变和变型的实施例。下面的权利要求复盖了本发明公开的机构，改变和变型应包括在本发明主题中。
权利要求
1.摩擦同步并刚性连接第一和第二驱动装置(12、16)的离合器(18)，驱动装置为了围绕公共轴(12a)相对转动，该离合器包括第一爪形装置(36c)，可从空档位置轴向运动到与第二爪形装置(30)接合的位置，跟随第一爪形装置(36c)利用轴向转换力(Fo)的接合运动刚性连接驱动装置，第一爪形装置(36c)包括具有带轴向延伸侧面(36a)的内花键(36)的中央孔口，侧面(36a)与外花键(38)的轴向延伸侧面(38a)连续配合以防止内、外花键之间产生相对转动，外花键(38)固定，防止相对第一驱动装置(12)产生转动和轴向运动；第一摩擦表面(50)，跟随第一爪形装置(36c)的接合运动，轴向移动接合第二摩擦表面(26)，用于产生同步扭矩(To)；第一和第二倾斜锁定表面(74e、46a)，跟随第一爪形装置(36c)的接合运动可移动进入接合，以防止爪形装置(36c、30)的同步接合，以将转换力(Fo)传递至第一摩擦表面(50)，目的是对摩擦表面(50，26)作用接合力，还为了产生与同步扭矩相反的扭矩，使第一第二锁定装置(74、76)达到同步时脱离接合；接合时第一和第二自激装置(70、74)进行操作施加同步扭矩，在转换力(Fo)方向产生附加轴向力(Fa)，用以在摩擦表面(50、26)上增加接合力，第一和第二自激装置包括为了通过锁定表面(74e，46a)使附加轴向力(Fa)指向第一摩擦表面(50)的装置(74)；其特征是轮毂(32)包括限定外花键(38)的外圆周面；第一阻环(42)包括第一摩擦表面(50)和若干第二锁定表面(46a)，阻环可轴向运动离开轮毂(32)朝向第二摩擦表面(26)；第一爪形装置(36c)中央孔口和内花键(36)由转换套(34)限定；第一自激装置(70)包括设置在轮毂(32)外圆周的若干第一自激斜面(70b)；若干刚性元件(72)安装在转换套(34)上，以限定相对转动和相对的非轴向运动，每个刚性元件(72)包括一个侧面(74a)和另一侧面(74e)，一个侧面(74a)限定第二自激装置(74)的第二倾斜自激斜面(74a)，另一侧面(74e)限定第一锁定表面(74e)，每个刚性元件(72)设有一个第二锁定表面(46a)和一个第一自激斜面(70b)，因此，将轴向转换力(Fo)和附加轴向力(Fa)传递经过刚性元件(72)。
2.按照权利要求1的离合器，其中轮毂(32)和至少一个刚性元件(72)，各自包括垂直于轮毂转动平面延伸的非助推表面(70e、74c)，当转换套(34)处于空档位置时产生接合。
3.按照权利要求1的离合器，其中当第一和第二锁定表面(74e、46a)移出脱离接合以后，自激斜面(70b、74a)仍在接合，为提供一个使第一爪形装置(36c)运动去接合第二爪形装置(30)的辅助力。
4.按照权利要求3的离合器，其中轮毂(32)和至少一个刚性元件(72)，各自包括垂直于轮毂转动平面延伸的非助推表面(70e、74c)，当转换套(34)处于空档位置时产生接合。
5.按照权利要求1的离合器，还包括设置的第三驱动装置(14)，为了相对第一和第二驱动装置(12、16)围绕公共轴线(12a)转动，并轴向隔离第二驱动装置(16)；转换套(34)内花键(36)确定第三爪形装置(36b)由空档位置轴向移动至与第四爪形装置(28)接合的位置，利用与第一转换力(Fo)方向相反的第二转换力(Fo)，根据转换套(34)的接合运动，使第一和第三驱动装置(12、14)刚性连接；第二阻环(40)包括第三摩擦表面(48)和若干第四锁定表面(44a)；阻环进行转向移动离开轮毂(32)朝向第四摩擦表面(24)；第一自激装置(70)包括若干在轮毂(32)外圆周上确定的第三自激斜面(70a)；各刚性元件(72)包括一侧面(74b)和另一侧面(74d)，侧面(74b)限定第二自激装置(74)的第四倾斜自激斜面(74b)，另一侧面(74d)限定第三锁定表面(74d)，各刚性元件(72)具有一个第四锁定表面(44a)和一个第三自激表面(70a)；因此两个轴向转换力(Fo)和附加轴向力(Fa)传递给刚性元件(72)到达第二阻环(40)。
6.按照权利要求5的离合器，其中各刚性元件包括限定第二和第四自激斜面(74a、74b)以及限定第一和第三锁定表面(74e、74d)的第一端部(74)，当第一驱动装置的初始转速高于第二和第三驱动装置时，与第一和第二自激斜面(70b、70a)以及第二和第四锁定表面(44a、46a)作用，以使第二和第三驱动装置与第一驱动装置实现同步。
7.按照权利要求6的离合器，其中各刚性元件包括第二端部(76)，它与第一端部(74)周向隔开并通过圆周延伸部(78)固定在一起，延伸部(78)可滑动地安放在转换套(34)中的切口(34a)里，以便相对套(34)产生有限制的相对转动和不产生轴向运动，第二端部包括自激斜面(76a、76b)和锁定表面(76e、76d)，分别作用由轮毂限定的附加自激斜面(70d、70c)和由第一和第二阻环限定的锁定表面(46b、44b)；当第一驱动装置的初始转速低于第一和第三驱动装置时，由第二端部确定的表面和附加表面(70d、70c)，使第二和第三驱动装置与第一驱动装置实现同步。
8.按照权利要求7的离合器，其中至少刚性元件(72)之一的第一和第二端部(74、76)，各自包括垂直于轮毂(32)转动平面延伸的非助推表面(74c、76c)，当转换套(34)处于空档位置时，轮毂包括垂直于转动平面延伸并与刚性元件的非助推表面接合的非助推表面(70e、70f)。
9.按照权利要求7的离合器，其中当自激斜面连带的锁定表面脱离接合以后，自激斜面仍然接合，以便提供使相连的转换套(34)的爪形装置运动与第二和第三驱动装置的爪形装置接合的辅助力。
10.按照权利要求9的离合器，其中至少刚性元件(72)之一的第一和第二端部(74、76)，各自包括垂直于轮毂(32)转动平面延伸的非助推表面(74c、76c)，当转换套(34)处于空档位置时，轮毂包括垂直于转动平面延伸并与刚性元件的非助推表面接合的非助推表面(70e、70f)。
11.按照权利要求7的离合器，包括使第一和第二阻环锁定表面(44a、44b和46a、46b)维持对准各刚性元件(72)端部(74、76)之间的圆周间隙的装置(90)。
12.有选择地同步和刚性连接带有轴向间隔开的第一和第二驱动装置(14、16)的中央装置(12)的离合器(18)，驱动装置为了围绕中央装置(12)的轴线(12a)相对转动，并相对其轴向固定，离合器包括轮毂(32)固定到中央装置(12)，与轴线同轴并在驱动装置(14、16)之间，轮毂外圆周带有外花键(38)；爪形齿(28、30)固定到各驱动装置(14、16)；摩擦表面(24、26)固定到各驱动装置(14、16)；转换套(34)具有与轮毂外花键(38)配合的内花键(36)，并具有爪形齿(36b、36c)，跟随套(34)利用操作者转换力Fo从空档位置的往返轴向接合运动，爪形齿(36b、36c)接合任一驱动装置(14、16)的爪形齿(28、30)；连同各驱动装置的阻环(40、42)，每个阻环安排在轮毂32和相连的驱动装置(14、16)之间，各阻环包括若干成对的锁定表面(44a、44b，和46a、46b)以及与相连驱动装置(14、16)的摩擦表面(24、26)接合的摩擦表面(48、50)，用以产生同步扭矩；锁定表面(74d、74e和76d、76e)轴向固定转换套(34)，分别跟随转换套(34)的往复运动，接合任一阻环(40、42)的锁定表面(44a、44b和46a、46b)，以防止爪形齿(36b、36c)的同步接合，用以传递操作者的转换力(Fo)通过接合锁定表面，为实现相连摩擦表面的接合，并为产生与同步扭矩相反的扭矩；接合时自激装置(70、74)操作，施加同步扭矩以产生方向指向接合锁定表面上并在转换力(Fo)方向上的附加轴向力(Fa)，用以增加已接合的摩擦表面的接合力；其特征是自激装置(70、74)包括轮毂外圆周上的若干周向间隔的沟槽和设置在各沟槽中的刚性元件(72)，各槽具有确定其圆周尺寸的周向间隔端部(70e、70f)，至少一个端部包括第一和第二自激斜面(70a、70b)，斜面在第一和第二驱动装置(14、16)方向上分别面对形成轴向角，每个刚性元件(72)包括第一和第二周向间隔的端部(74、76)，由周向延伸部(78)刚性固定在一起，延伸部(78)滑动地安放在转换套(34)的切口中，以便相对套产生有限的转动和非轴向运动，各个第一端部(74)包括分别接合第一和第二斜面(70a、70b)的第三和第四自激斜面(74b、74a)，各端部(74、76)包括轴向固定于套(34)的锁定表面(74d、74e和76d、76e)，产生同步时，每个第一端部(74)位于一个自激斜面(70a、70b)和一个阻环锁定表面(44a、46a)之间，因此，轴向转换力和附加轴向力都传递至刚性元件(72)上。
13.按照权利要求12的离合器，包括使每对锁定表面(44a、44b和46a、46b)保持对准各刚性元件(72)端部(74、76)之间的圆周间隙。
14.按照权利要求13的离合器，其中各阻环(40、42)包括锁定齿(44、46)；当转换套(34)处于空档位置，锁定齿确定每对锁定表面(44a、44b和46a、46b)，并在每个刚性元件(72)的圆周间隔开的端部(74、76)之间轴向延伸。
15.按照权利要求14的离合器，其中各阻环(40、42)的锁定齿(44、46)，在至少一个刚性元件(72)的圆周间隔开的端部(74、76)之间轴向延伸，为保持所述的对准，刚性元件包含轴向重叠的延伸部(244c、246c)。
16.摩擦同步和刚性连接第一和第二驱动装置(12、16)的离合器(18)，驱动装置安排为围绕公共轴线相对转动，离合器包括第一爪形装置(36c)可从空档位置轴向移动到与第二爪形装置(30)接合的位置，跟随第一爪形装置(36c)利用轴向转换力(Fo)的接合运动，刚性连接驱动装置；根据第一爪形装置(36c)的接合运动，第一摩擦表面(50)可轴向移动接合第二摩擦表面(26)，以产生同步扭矩(To)；轮毂(32)连接第一爪形装置(36c)，以使第一爪形装置(36c)随同轮毂(32)进行轴向运动，并阻止第一爪形装置(36c)相对轮毂(32)产生转动；第一阻环(42)包括第一摩擦表面(50)和若干第一锁定表面(46a)，阻环可轴向移动离开轮毂(32)朝向第二摩擦表面(26)；其特征是轮毂(32)包括若干第一倾斜的轮毂表面(70b)；和装设若干锁定元件(72)，以固定与第一爪形装置(36c)的轴向运动，并限制相对第一爪形装置(36c)和轮毂(32)的转动，锁定元件定位接触倾斜的轮毂表面(70b)和阻环(42)的锁定表面(46a)，为产生转换力(Fo)方向的附加轴向力(Fa)，这是由于传递到阻环(42)锁定表面(46a)的扭矩反作用于摩擦表面(50)的结果，因此与单独的转换力(Fo)相比摩擦表面(50)上的轴向力增加，并加大同步扭矩。
17.按照权利要求16的离合器，其中轮毂(32)和至少一个锁定元件(74)各自包括垂直于轮毂转动平面延伸的非助推表面(70e、74c)，当第一爪形装置处于空档位置时产生接合。
18.按照权利要求16的离合器，其中在锁定表面(46a)移动与元件脱离接触之后，倾斜的轮毂表面(70b)与元件(74)保持接触，为提供一个使第一爪形装置(36c)运动和第二爪形装置(30)接合的辅助力。
19.按照权利要求18的离合器，其中轮毂(32)和至少一个锁定元件(74)各自包括垂直于轮毂转动平面延伸的非助推表面(70e、74c)，当第一爪形装置(36c)处于空档位置时产生接合。
20.按照权利要求16的离合器，还包括第三驱动装置(14)，安置驱动装置是为了相对第一和第二驱动装置(12、16)围绕公共轴线(12a)转动，并轴向隔离第二驱动装置(16)；第三爪形装置(36b)从空档位置轴向移动与第四爪形装置(28)接合位置，以便跟随通过与第一转换力(Fo)方向相反的第二转换力(Fo)使第三爪形装置(36b)的接合运动，刚性连接第一和第三驱动装置(12、14)；跟随第三爪形装置(36b)的接合运动，第三摩擦表面(48)轴向移动与第四摩擦表面(24)接合，为产生同步扭矩(To)；第二阻环(40)包括第三摩擦表面(48)和若干第二锁定表面(44a)，阻环从轮毂(32)轴向移动朝向第四摩擦表面(24)；轮毂(32)包括若干第二倾斜的轮毂表面(70a)；和将元件定位接触第二倾斜的轮毂表面(70a)和第二阻环锁定表面(44a)，为在第二转换力方向上产生附加轴向力(Fa)，这是由于传递到第二阻环锁定表面(44a)的扭矩仅作用于摩擦表面(48)，因此与单独的第二转换力(Fo)相比，增大了第三摩擦表面(48)的轴向力和同步扭矩。
全文摘要
阻环型同步机(18)包括锥形离合器摩擦表面(24、48和26、50)和爪形离合器齿(36b、28和36c、30)，以便将齿轮(14、16)摩擦式同步和固定连接到轴(12)上。若干刚性元件(72)驱动装配在固定阻环(40、42)的锁定齿(44、46)和自激斜面(70a-70d)之间，自激斜面限定在固定到轴(12)上的轮毂(32)的外圆周。转换套(34)滑动地花键连接轮毂(32)，并利用操作者的转换力(Fo)和附加力(Fa)可移动，附加力是通过自激斜面提供的。力Fo和Fa反作用锁定齿，以接合摩擦表面。不产生锁定的情况下，自激斜面可加长，有助于达到完成转换。
文档编号F16D23/02GK1127855SQ9511631
公开日1996年7月31日 申请日期1995年8月15日 优先权日1994年8月15日
发明者E·R·布朗 申请人:易通公司