同步器的套筒花键结构的制作方法

专利名称：同步器的套筒花键结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种同步器的套筒花键结构，更具体地涉及用在手动变 速器中的同步器的套筒结构。
背景技术：
传统地已经例如在日本专利公开No. 8-042596中公开了同步器的套 筒花键结构。

发明内容
日本专利公开No. 8-042596公开一种包括具有大倒角的同歩器专用 齿和具有小倒角的推入到齿轮件(gearpiece)专用的齿。
然而，根据传统技术，当为了确保啮合长度而使花键齿的厚度变小 时，花键倒角接触面积也变小，同步动作时的接触压力变高。
为了解决以上所述的问题进行本发明，本发明的目的是提供一种能 够降低同步动作时接触压力的同步器的套筒花键结构。
根据本发明的同步器的套筒花键结构设置在同歩器的毂套筒中，在 该同步器中，同步器锁环置于毂套筒和齿轮件之间。套筒花键结构包括 用于升档时同步的第一齿部分，用于降档时同步的第二齿部分和其形状 容易插入齿轮件的齿部分之间的第三齿部分。
在以上构造的套筒花键结构中，分开设置用于升档时同步的第一齿 部分、用于降档时同步的第二齿部分和容易插在齿轮件的齿部分之间的 第三齿部分，使得即使花键齿厚度变小，也能够确保花键倒角接触面 积，并能够降低同步动作时的接触压力。
优选地，第一齿部分包括第一长倾斜表面和第一短倾斜表面，第一 长倾斜表面在同步器锁环相对于毂套筒在第一方向上旋转时与同步器锁 环的齿部分进行表面接触，第一短倾斜表面具有沿着圆周方向的长度，
该长度比第一长倾斜表面的长度短。
优选地，第二齿部分包括第二长倾斜表面和第二短倾斜表面，第二 长倾斜表面在同步器锁环相对于毂套筒在第二方向上旋转时与同步器锁 环的齿部分进行表面接触，第二短倾斜表面具有沿着圆周方向的长度， 该长度比第二长倾斜表面的长度短。
优选地，第三齿部分具有尖端，尖端具有比第一和第二齿部分中的 每个的尖端的角度小的角度，且尖端的位置比第一和第二齿部分中的每 个的尖端的位置更靠近齿轮件。
优选地，第一和第二齿部分彼此相邻布置。
根据本发明的同步器的套筒花键结构设置在同步器的毂套筒中，在 该同步器中，同步器锁环置于毂套筒和齿轮件之间。套筒花键结构包括 第一至第三齿部分。第一齿部分包括第一长倾斜表面和第一短倾斜表 面，第一长倾斜表面在同步器锁环相对于毂套筒在第一方向上旋转时与 同步器锁环的齿部分进行表面接触，第一短倾斜表面具有沿着圆周方向 的长度，该长度比第一长倾斜表面的长度短。第二齿部分包括第二长倾 斜表面和第二短倾斜表面，第二长倾斜表面在同步器锁环相对于毂套筒 在第二方向上旋转时与同步器锁环的齿部分进行表面接触，第二短倾斜 表面具有沿着圆周方向的长度，该长度比第二长倾斜表面的长度短。第 三齿部分具有尖端，尖端具有比第一和第二齿部分中的每个的尖端的角 度小的角度，且尖端的位置比第一和第二齿部分中的每个的尖端的位置 更靠近齿轮件。
根据本发明，能够提供一种能够降低同步动作时的接触压力的同步 器的套筒花键结构。


图1是根据本发明同步器的手动变速器的剖视图。
图2是从图1中的箭头II所示的方向观察时同步器的平面视图。
图3是升档(加速)时同歩器的平面视图。
图4是降档(减速)时同步器的平面视图。
图5是推入之后同步器的平面视图。
图6是在换档完成之后手动变速器的剖视图。
图7是从图6中的箭头VII所示的方向观察时同步器的平面视图。 图8是示出同步器锁环的外齿的布置的平面视图。
图9是示出用于图示倒角接触降低的操作力的曲线图。
图io是示出同步器中第一至第三齿部分的结构的平面视图。
具体实施例方式
将参照附图描述本发明的实施例。相同或者相应的元件具有相同参 考标号，因而，将不再重复其详细描述。
参照图1，手动变速器100用作根据车辆的行驶状态对发动机速度和 旋转扭矩进行转换，并将其传递到驱动轮的动力传递装置。手动变速器 100可以构造成所谓的远距离控制式手动变速器100和所谓的直接控制式 手动变速器，在远距离控制式手动变速器100中，车辆的驾驶者操作的 换档杆设置在距手动变速器100 —定距离处，且两者彼此通过电缆、连 杆等连接，在直接控制式手动变速器中，换档杆直接安装到手动变速器 100。
对于远距离控制式变速器，没有具体限制换档杆的位置，可以采用 其中换档杆安装到转向柱部分的柱换档式手动变速器和其中换档杆安装 到地板的地板换档式手动变速器等。
图1示出了常啮合手动变速器。本发明也可应用到其中致动器等用 来移动选择杆以进行变速的半自动变速器和全自动变速器。
手动变速器100具有旋转轴10。旋转轴10能够绕旋转轴线3旋转， 来自发动机的旋转力传递到旋转轴10。
用于供应润滑油的润滑油通道11设置在旋转轴10中。润滑油通道 11沿着旋转轴13在一个方向上延伸，其分支朝着外周侧延伸。在箭头 12所示的方向上通过润滑油通道11供应润滑油。
齿轮70连接到旋转轴10，齿轮70和旋转轴IO—起旋转。离合器毂 50安装到旋转轴10。离合器毂50花键耦合到旋转轴10，使得其与旋转 轴10 —起旋转。此处，将离合器毂50固定到旋转轴10的方法不限于花 键耦合，也采用其它通常的方法。
在图1中，每个结构部件绕旋转轴线13对称布置。用作从动齿轮的 齿轮21、 22装配到旋转轴10，并且齿轮21、 22能够相对于旋转轴10旋 转。即，在图1所示的状态下，旋转轴10的旋转力不传递到齿轮21、
22，齿轮21、 22自由转动。齿轮21、 22的内周侧面向旋转轴10，并相 对于旋转轴IO滑动。为了降低滑动过程中的摩擦，如箭头12所示，润 滑油供应到旋转轴IO和齿轮21之间的摩擦表面。
齿轮件31、 32花键耦合到齿轮21、 22。齿轮31、 32是构成同步器 200的部件，并与齿轮21、 22—起旋转。在图l所示的状态下，齿轮件 31、 32不固定到离合器毂50。因而，齿轮件31、 32能够相对于离合器 毂50自由旋转。
齿轮件31、 32具有锥形部分33、 34，其分别构造成相对于旋转轴 13倾斜的锥形表面。同步器锁环41、 42是用于使齿轮件31、 32的旋转 与离合器毂50的旋转同步的装置，并具有分别构造成锥形表面的锥形部 分43、 44。同步器锁环41、 42的锥形部分43、 44分别与齿轮件31、 32 的锥形部分33、 34进行接触，并相对于齿轮件31、 32的锥形部分33、 34进行摩擦滑动。
毂套筒60装配到离合器毂50的外齿51。毂套筒60能够在旋转轴线 13延伸的方向上滑动。毂套筒60的内齿61与离合器毂50的外齿51啮 合，使得离合器毂50可滑动地保持毂套筒60。毂套筒60能够朝着齿轮 21 —侧和还朝着齿轮22 —侧滑动。
由于齿轮件31、 32经由锥形部分33、 34、 43、 44与同步器锁环 41、 42接触，齿轮件31、 32的旋转传递到同步器锁环41、 42。毂套筒 60设置有装配到换档叉的槽62，槽62位于毂套筒60的端面65、 66之 间。
参照图2，同步器200包括用在齿轮件中的外齿36、设置有毂套筒 60的内齿61和同步器锁环的外齿46。齿轮件的外齿36以规定的间隔排 列。外齿36具有锥形尖端，使得外齿与套筒的内齿配合。
同步器锁环的外齿46以距齿轮件的外齿36规定的距离设置在齿轮 件的外齿36和毂套筒的内齿61之间。外齿46具有尖端部分46c和第一 倾斜表面46a和第二倾斜表面46b。第一倾斜表面46a与第二倾斜表面 46b相交的脊部分用作尖端部分46c。第一倾斜表面46a和第二倾斜表面 46b相对于轴线方向(外齿36和内齿61延伸的方向)的倾斜角度大致相 等。尽管在图2中未示出，外齿46彼此相距一定的距离设置布置。
毂套筒的内齿61具有第一齿部分161、第二齿部分261和第三齿部 分361。第一齿部分161是用在加速时变速同步(升档)中的内齿轮。第 一齿部分161具有第一长倾斜表面161b、第一短倾斜表面161a和尖端部 分161c，其中尖端部分161c是第一长倾斜表面161b与第一短倾斜表面 161a相交的脊部分。尖端部分161c具有角度9 1。通过通过去除外齿具 有双点划线所示的尺寸的外齿的一部分构成第一齿部分161。
第二齿部分261具有第二长倾斜表面261b。第二短倾斜表面261a和 尖端部分261c，其中尖端部分261c是第二长倾斜表面261b与第二短倾 表面261a相交的脊部分。第二齿部分261的尖端部分具有相对于第一齿 部分161的尖端部分对称的形状。第二短倾斜表面261a具有与第一短倾 斜表面161a大致相同的倾斜度。第一长倾斜表面261b具有与第一长倾 斜表面161b大致相同的倾斜度。
此外，第一短倾斜表面161a具有与第二短倾斜表面261a大致相同 的长度，第一长倾斜表面161b也具有与与第二长倾斜表面261b大致相 同的长度。
尖端部分261c具有角度S2，其大致等于第一齿部分161的尖端部 分161c的角度ei。第二齿部分261用在减速时变速同步(降档)中。
第三齿部分361与第二齿部分261相邻设置。第三齿部分361具有 两个具有大致相同倾斜度的倾斜表面361a、 361b和尖端部分361c，其中 尖端部分361c是两个倾斜表面361a和361b彼此相交的脊部分。尖端部 分361c具有角度e 3，其小于以上所述的角度e 1和9 2。尖端部分361c 的位置比第一和第二齿部分161、 261的尖端部分161c、 261c更靠近齿 轮件。即，第三齿部分361构造成具有比第一和第二齿部分161、 261更 大的长度。
艮口，根据本发明的同步器200的套筒花键结构包括用于升档(加 速)时同步的第一齿部分161、用于降档(减速)时同步的第二齿部分 261和第三齿部分361，其中第三齿部分361的形状易于插在齿轮件的齿 部分之间。
此处套筒花键结构用于到齿轮22的换档。到齿轮22的换档包括表 示从低档进行换档的升档和从较高档进行换档的降档。
第一齿部分161包括第一长倾斜表面161b和第一短倾斜表面161a，
第一长倾斜表面161b当同步器锁环42相对于毂套筒60在箭头201所示 的第一方向上旋转时与同步器锁环42的外齿46进行表面接触，第一短 倾斜表面161a具有沿着圆周方向的长度，该长度短于第一长倾斜表面 161b。第二齿部分261包括第二长倾斜表面261b和第二短倾斜部分 261a，第二长倾斜表面261b当同步器锁环42相对于毂套筒60在箭头 202所示的第二方向上旋转时与同步器锁环42的外齿46进行表面接触， 第二短倾斜表面261a具有沿着圆周方向的长度，该长度短于第二长倾斜 表面261b。第三齿部分361具有尖端部分361c，尖端部分361c具有比 第一和第二齿部分161、 261的每个的尖端小的角度e3，且其位置比第 一和第二齿部分161、 261的每个的尖端更靠近齿轮件。第一和第二齿部 分161、 261彼此相邻布置。 现在将描述同步操作。
在同步之前，如图1和图2所示，毂套筒60在中性的位置，齿轮22 和齿轮件32相对于毂套筒60自由转动。
当毂套筒60的旋转与齿轮22的旋转同步时，毂套筒60从图1所示 的状态开始朝着齿轮22移动。同步器锁环42的外齿46因而与毂套筒60 的内齿61进行接触。具体地，在升档(加速同步)时，如图3所示，内 齿61的第一齿部分161的第一长倾斜表面与同步器锁环42的外齿46的 第一倾斜表面46a进行表面接触。由于第一长倾斜表面161b的倾斜角度 大致等于第一倾斜表面46a的倾斜角度，第一长倾斜表面161b比其它倾 斜表面长，第一长倾斜表面161b在宽的区域上与第一倾斜表面46a紧密 接触。此外，加速时，齿轮件的外齿36和同步器锁环的外齿46在箭头 201所示的方向上移动。因而，第一齿部分161从同步器锁环的外齿46 接收力，同步器锁环42的旋转与毂套筒60的内齿61的旋转同歩。
如图4所示，在降档(减速同步)时，齿轮件的外齿36和同步器锁 环的外齿46相对于毂套筒60的内齿61在箭头202所示的方向上移动。 第二齿部分261的第一长倾斜表面261b因而与设置在同步器锁环42的 外齿46中的第二倾斜表面46b进行接触。第二倾斜表面46b的倾斜度与 第二长倾斜表面261b的倾斜度大致相同。而且，由于第二长倾斜表面 261b比其它倾斜表面长，第二长倾斜表面261b在宽的区域上与第二倾斜 表面46b紧密接触。因而，毂套筒60的内齿61的旋转与同步器锁环42
的外齿46的旋转同步。
参照图5，当进一步进行同步操作时，毂套筒60朝着齿轮22—侧移 动。内齿61因而从图3和图4所示的位置移动到外齿36 —侧。此处， 同步器锁环42的外齿46插在多个齿部分之间。当从图3和图4中任一 者所示的状态进一步进行同步时，如图5所示同歩器锁环42的外齿46 插在第一齿部分161和第二齿部分261之间。
参照图6和图7，当毂套筒60进一步从图5所示的位置压向齿轮22 时，毂套筒60的内齿61如图6和图7所示插在齿轮件32的外齿36之 间。此处，毂套筒60的内齿61和齿轮件32的外齿36 —起旋转，动力 从毂套筒60传递到齿轮件32。因而换档操作完成了 。
参照图8，根据本发明的同步器中的同步器锁环42的外齿46的数量 小于其它齿部分的数量，即外齿变稀疏。不提供在图8中以虚线绘制的 外齿46。
如果外齿存在图8中点线所述的位置处，则外齿与第一和第二短倾 斜表面进行接触，这不是优选的。
根据以上构造的本发明的同步器，提供用于升档(加速)时同步的 齿和用于降档(减速)时同步的齿。因而，即使当模数(齿的厚度)变 小，容易确保同步时每个齿的倒角接触面积，并能够降低接触压力。具 体地，分别设置用于同歩的齿和用于推入齿轮件的齿，使得毂套筒60的 内齿61的花键倒角角度变窄，以在同步动作时降低接触压力和降低两级 同步力。此处，为了确保在换档之后齿轮件32和内齿61之间的啮合长 度(即，为了縮短变速总长度和换档行程)，模数(花键齿厚度)在许 多情况下同时变短。在这样的情况下，花键倒角接触面积也变小，同步 动作时接触压力趋于变高。然而，根据本发明，由于内齿61和外齿46 在宽的倾斜表面上彼此接触，能够降低接触压力。
此外，使用作推入专用的齿的第三齿部分361的尖端的角度S3变 小，以降低两级同步力。
如图7所示，在换档完成之后，所有的花键能够传递扭矩。
此外，根据本发明，能够消除了倒角接触降低(down chamfer contact)。此处，将描述倒角接触降低。参照图3和图4，当开始同步 时，毂套筒60的第一或者第二齿部分161、 261与同步器锁环42的外齿
46进行接触，毂套筒60试图相对于同步器锁环42旋转。因而，第一和 第二齿部分161、 261从齿部分46接收力，并当开始同步时确保了稳定 接触。然而，当在图3或者图4所示的状态下完成同步时，同步器锁环 42的外齿与毂套筒的内齿61—起旋转，以上所述的压力消失。于是，毂 套筒60相对于同步器锁环42旋转。具体地，进行轴向方向的旋转和移 动。于是，在相邻齿中再次进行同步，并且感觉到作为换档操作特性的 挂档感觉。
即使操作力一旦达到最大，并再次发生同步，当发生倒角接触降低 时再次发生附图所示的同步。结果，造成在操作中不舒适的感觉。
然而，根据本发明，第一和第二长倾斜表面161b、 261b与同步器锁 环42的外齿46的第一和第二倾斜表面46a、 46b在宽的区域上进行接 触。结果，即使当不再存在压力时，第一和第二长倾斜表面161b、 261b 以稳定的方式与外齿46的第一和第二倾斜表面46a、 46b进行接触，因 而能够防止倒角接触降低的发生。
参照图10，依次排列第一齿部分161、第二齿部分261和第三齿部 分361。尽管在图10中齿部分以第一齿部分、第二齿部分、第一齿部 分、第二齿部分和第三齿部分的顺序布置，但是本发明不限于此。基本 上，第一和第二齿部分161、 261交替布置，第三齿部分361周期性分 布。同时，每隔一定的位置设置外齿46。此处，然而，如果每隔一定的 位置简单地设置外齿，则外齿与第三齿部分361进行接触。因而，取决 于存在第三齿部分361，可以不设置外齿46。
在以上所述的实施例中，该结构设置有第三齿部分361。如果设置 具有适于推入的形状的第一和第二齿部分161、 261，则不必设置第三齿 部分361。
应该理解到，此处公开的实施例在每个方面是图示性的而非限制性 的。本发明的范围由权利要求项限定，而不是由以上描述限定，并意在 包括该范围和与权利要求项等同的意义内的任何修改。
工业应用性
本发明例如可应用到安装在车辆上的手动变速器的领域。
权利要求
1.一种同步器的套筒花键结构，其设置在所述同步器的毂套筒(60)中，在所述同步器中，同步器锁环(41、42)夹置于所述毂套筒(60)与齿轮件(31、32)之间，所述同步器的套筒花键结构包括第一齿部分(161)，用于升档时同步；第二齿部分(261)，用于降档时同步；以及第三齿部分(361)，其形状容易插在所述齿轮件的齿部分之间。
2. 根据权利要求1所述的同步器的套筒花键结构，其中， 所述第一齿部分(161)包括第一长倾斜表面(161b)和第一短倾斜表面(161a)，所述第一长倾斜表面(161b)在所述同步器锁环(41、 42)相对于所述毂套筒(60)在第一方向上旋转时与所述同步器锁环的 齿部分进行表面接触，所述第一短倾斜表面(161a)具有沿着圆周方向 的长度，所述长度比所述第一长倾斜表面(161b)的长度短。
3. 根据权利要求1所述的同步器的套筒花键结构，其中， 所述第二齿部分(261)包括第二长倾斜表面(261b)和第二短倾斜表面(261a)，所述第二长倾斜表面(261b)在所述同步器锁环(41、 42)相对于所述毂套筒(60)在第二方向上旋转时与所述同歩器锁环的 齿部分进行表面接触，所述第二短倾斜表面(261a)具有沿着圆周方向 的长度，所述长度比所述第二长倾斜表面(261b)的长度短。
4. 根据权利要求1所述的同步器的套筒花键结构，其中， 所述第三齿部分(361)具有尖端(361c)，所述尖端(361c)具有比所述第一和第二齿部分(161、 261)中的每个的尖端(161c、 261c) 的角度小的角度，且所述尖端(361c)的位置比所述第一和第二齿部分 (161、 261)中的每个的所述尖端(161c、 261c)的位置更靠近所述齿 轮件(31、 32)。
5. 根据权利要求1所述的同步器的套筒花键结构，其中，所述第一 和第二齿部分(161， 261)彼此相邻布置。
6. —种同步器的套筒花键结构，其设置在所述同步器的毂套筒 (60)中，在所述同步器中，同步器锁环(41、 42)置于所述毂套筒(60)和齿轮件(31、 32)之间，所述同步器的套筒花键结构包括第一 至第三齿部分(161， 261， 361);其中，所述第一齿部分(161)包括第一长倾斜表面(161b)和第一短倾斜 表面(161a)，所述第一长倾斜表面(161b)在所述同步器锁环(41、 42)相对于所述毂套筒(60)在第一方向上旋转时与所述同步器锁环的 齿部分进行表面接触，所述第一短倾斜表面(161a)具有沿着圆周方向 的长度，所述长度比所述第一长倾斜表面(161b)的长度短，所述第二齿部分(261)包括第二长倾斜表面(261b)和第二短倾斜 表面(261a)，所述第二长倾斜表面(261b)在所述同步器锁环(41、 42)相对于所述毂套筒(60)在第二方向上旋转时与所述同步器锁环的 齿部分进行表面接触，所述第二短倾斜表面(261a)具有沿着圆周方向 的长度，所述长度比所述第二长倾斜表面(261b)的长度短，以及所述第三齿部分(361)具有尖端(361c)，所述尖端G61c)具有 比所述第一和第二齿部分(161、 261)中的每个的尖端(161c、 261c) 的角度小的角度，且所述尖端(361c)的位置比所述第一和第二齿部分 (161、 261)中的每个的所述尖端U61c、 261c)的位置更靠近所述齿 轮件。
全文摘要
本发明提供一种能够降低同步动作时接触压力的套筒花键结构。同步器(200)的套筒花键具有用于加速时同步的第一齿部分(161)、用于减速时同步的第二齿部分(261)和其形状容易插在齿轮件的齿部分之间的第三齿部分(361)。
文档编号F16D23/06GK101189443SQ20068001955
公开日2008年5月28日 申请日期2006年5月29日 优先权日2005年6月2日
发明者内藤浩二, 小川真治, 桥本学 申请人:丰田自动车株式会社