专利名称：同步器预激发弹簧系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于变速器的销式同步装置，更具体地说，本发明涉及用于这种同步装置的一种改进的预激发弹簧装置。
在现有技术中，已经公开的一般形式的销式同步装置是众所周知的，参见美国专利2667955;3910390;4018319;4478331和4989706，由此公开的内容均可作为参考。
销式同步装置一般包括可以轴向滑动的离合轴套，轴套安装在一个轴的花键部分，一对轴向间隔布置的齿轮可旋转地安装在这个轴上。离合轴套上设有爪形离合齿，它可与成形在旋转齿轮上的附加爪形离合器啮合，可以选择地将一个齿轮刚性离合到轴上。离合轴套由一个径向延伸的凸缘构成，凸缘具有两组圆周分布的开口，开口轴向贯通并且平行于轴的旋转轴线。一组开口贯穿配置销子，销的端部被刚性地固定于摩擦环，摩擦用于接合摩擦表面，固定上述齿轮。通常称这种销子为阻止销。阻止销具有减小直径的中央部分并且轴肩被限定为径向向外延伸，在轴与一个选择的齿轮的非同步旋转过程中，阻止销的轴肩用于与开口的圆周边接合，阻止凸缘相对于摩擦环的轴向移动。另一组开口交叉分布在阻止销开口之间，开口销装置纵向配置在其中，开口销装置不受约束地被安装于摩擦环的相对的延伸凹槽内。每个开口销装置包括一对中央部位具有环槽部分的构件，通过夹在构件之间的弹簧的作用，构件的环槽部分被偏置，与相关联的开口销的开口的周边接合。众所周知，随着凸缘的初始的轴向移动，开口销装置使一个摩擦环与选择的一个齿轮的摩擦表面接合，因此在上述非同步工况下产生了凸缘与摩擦环之间的相对旋转，用于保证阻止销的阻止接合。
上述同步装置已经广泛使用了许多年，但是夹在开口销装置之间的弹簧所产生的问题也一直伴随存在。在整个操作过程中，弹簧的配置具有使弹簧局部从开口销件之间脱出的倾向，因此造成同步装置被卡住。
本发明的一个目的在于提供一种改进的同步器开口销弹簧装置。
按照本发明的一个特征，一个双作用式同步离合器包括两个可以轴向移动的摩擦环，摩擦环被刚性固定在一起，绕一旋转轴线旋转，轴向被分开布置于一个可以轴向移动，径向延伸的凸缘的两侧;多个圆周分布的开口轴向贯通在凸缘上;一个开口销装置包括一对组件和一个弹簧装置，开口销装置轴向延伸贯穿各自的开口并且介于摩擦环之间，用于响应凸缘从空档位置的初始轴向移动，完成摩擦环的轴向移动。每一对组件限定了一个具有一径向向外开口的环形销槽的大致呈圆柱形的外表面，用于容纳一个开口的圆周表面。每一对组件中的每一个件具有第一和第二端，它们分别设置靠近一个摩擦环。每个弹簧装置包括至少第一和第二相互对置的板簧，每个板簧在开口的轴线方向具有一个弯曲的长度和一个与横向方向相适应的宽度。板簧被夹在每对组件的相对的表面之间，每个板簧具有第一和第二端头部分，第一和第二端头部分具有彼此相互接触的第一和第二板簧的每一和第二端头部分和彼此相互接触的第一和第二弹簧的第二和第一端头部分。
本发明的特征在于通过在每一个板簧装置的板簧的第一和第二端头部分设置保持架，用于限制板簧在横向方向的相对移动。
本发明的同步装置如附图所示，其中
图1是一双作用式同步离合器的纵断面视图，较中粗略地示出开口销装置，其中图示时偏离其正确位置90℃;
图2是图1中示出的并将其从图1位置旋转90℃的开口销装置的细节视图;
图3是表示离合器从图1，2的空档位置被向右完全驱动时开口销装置的视图;
图4是沿图2中4-4剖面线看到的开口销装置的剖面图;
图5是图2，3中示出的弹簧的端部保持架的视图;
图6是当离合器处于空档位置，离合力作用于开口销装置时，沿图2中6-6剖面线看到的带有图5中示出的保持架的开口销的位置视图;
图7同图6，只是不带有保持架并且弹簧处于它们可以移动的几个位置之一上;
图8是当开口销装置处于图6，7的位置时，力作用于开口销弹簧的透视图;
图9是图2-4中的弹簧的一种改型;以及图10是沿9中10-10剖面线看到的图7中所示的弹簧的剖面图。
首先参见图1，其中给出一个齿轮和同步装置10的简图，其用于另一个未被示出的变速器，该变速器用于一陆路车辆，更确切地说是用于中型和重型的运输车辆。然而装置10能在其它应用中使用。该装置包括一个轴12，间隔地布置在轴上的两个变速齿轮14，16以及一个双作用销式同步离合机构22，其中，轴12可以未示出的方式绕一中心线12a旋转，两个变速齿轮14，16可旋转地支承在轴上并且通过以公知方式固定在轴上的环形推件18，20来防止轴向位移。装置10是一双副轴变速器的一部分时，如美国专利3648546和788889该专利在此被组合以作为参考，齿轮的齿部14a，16a将与副轴上的发动机驱动的齿轮15，17保持啮合，轴12被连接或者选择性地被连接于一个负载。如从现有技术中所了解的，轴12可以不受约束地沿径和称许移动。其中与齿轮16相比，齿轮14为较低速的变速齿轮，用两者可以进行升降速的换档。
同步装置22包括环形摩擦件或环22，26和固定到齿轮14，16上的环形爪式离合件14b，16b，一个爪式离合件或轴套28，一个径向延伸的换档凸缘32，环形摩擦件或环36，38，三个圆周分布的预激发或开口销装置42，其中爪式离合件28具有可与外花键齿12b滑动啮合的内花键齿28a，外花键齿12b可以与轴整体成形或者另外固定在轴上，凸缘32径向内延固定于爪式离合件28，环形摩擦件或环36，38通过三个圆周分布的阻止销40刚性地安装在一起，阻止销40从每个摩擦件轴向延伸并且贯穿凸缘的开口32b，预激发或开口销装置42在摩擦件之间轴向延伸并且贯穿开口32c，开口32c在开口32b之间交叉分布。阻止销40和开口销装置42的数量可以比在此公开的更多或者更少。
容易看出，在爪式离合器结合之前，摩擦件24，26和26，38配对限定用于使齿轮与轴同步的摩擦离合器最好选用锥形离合器，然而也可以采用其他形式的摩擦离合器。摩擦件24，26可以因任意一种公知的方法如焊接，固定在相关联的齿轮上或者如现有技术中已公知的，与齿轮整体成形。摩擦件24，26具有内锥形摩擦表面24a，26a，它们分别与外锥形摩擦表面36a，38a啮合。件24，26和36，38也被分别称为同步环和同步杯。可以使用的锥角范围较宽，此处考虑选用的锥角范围在12°和7.5°之间，然而，也可以选用其他的锥角，在某些应用中甚至成为平板。可以用几各公知的材料来限定摩擦表面36a，38a和/或24a，26a。
每个阻止销40包括主要直径部分40a，一个减小的直径或槽部分40b和圆锥形阻止轴肩或表面40c，40d，其中主要直径部分40a的直径尺寸略小于凸缘开口32b的直径尺寸，减小的直径或槽部分40b的配置在摩擦环36，38之间(此处指中间)，圆锥形阻止轴肩或表面40c，40d从阻止销的轴线径向向外延伸并且相对于与阻止销正交的线成角度地相互轴向相离。当槽部分分别置于相应的凸缘开口中时，允许刚性摩擦环和阻止销相对于凸缘有限的旋转，以使达到销的阻止轴肩与凸缘开口确定的倒棱阻止轴肩32d，32e啮合。啮合时，在获得同步之前，阻止轴肩一直提供阻止。
每个开口销装置42的正确旋转位置如图2，3，6和7所示，它包括一对半圆柱件44，半圆环槽44a和一个板簧装置46，其中件44在挤压到一起时具有一个小于开口32c直径尺寸的主要直径，半环槽44a具有倒棱端44b，板簧被夹在件44相互面对的内表面45之间，用于偏置环槽使环槽倒棱44b与凸缘倒棱32f接合，倒棱32f形成在开口32c的两端。件44的端部44c，44d邻近摩擦环36，38并且被置于长形的凸槽37，39内。
凸缘32位于空档位置时，锥形离合件的摩擦表面被分开布置。当需要将齿轮耦合到轴上时，一个适当的、未被示出的换档机构用公知的方法连接到凸缘32的外圆周上，沿轴12轴心线轴向移动凸缘，既能向左去耦合齿轮14，又能向右去耦合齿轮16。换档机构可以由车辆操作者通过杆系手动移动，也可以通过一个致动器可选择是移动，或者通过自动启动换档机构的动作移动并且还可以控制换档机构施加的作用力的大小。手动移动换档机构时，作用力与操作者施加到换档杆的力成正比。
通过换档机构使凸缘32向右的初始轴向移动，将凸缘的倒棱32f与预激发装置倒棱44b接合，使摩擦环表面38a移动与摩擦表面26a接合。当然，摩擦表面38a，26a的初始接合力是靠弹簧装置46和倒棱的角度的作用。初始的摩擦接合，提供了一种非同步工况，产生了一初始圆锥离合接合力和同步力矩，同步力矩确保凸缘32和接合的摩擦环之间的受限的相对旋转，所以阻止销的减小的直径部分40b相对于凸缘开口32b侧面的移动，使阻止销的阻止轴肩40c与凸缘的阻止轴肩32d接合，阻止轴肩被接合时，作用在凸缘32上的全部的操作换档力，通过阻止轴肩被传递到摩擦环38上，从而圆锥离合件靠操作换档力的全部作用力接合。由于阻止轴肩相对操作换档力的轴线方向成角度布置，它们产生了一反力或反阻止力矩，反阻止力矩与圆锥离合件产生的同步力矩相反，只有非同步工况下，小于同步力矩，当基本达到同步时，同步力矩减小到低于反阻止力矩，从而阻止轴肩移动阻止销，使阻止销与开口32b同轴，凸缘可以继续轴向移动，然后爪件28的外齿部28b与爪件16b的内齿部啮合。如现有技术中已公知的和由仅用于爪件16b的标记符号限定的爪件齿部的导向部分具有倾斜导向侧面16c，以便在进入啮合时减小齿部损伤，并且具有倒棱或楔面16d，旋转调整使齿部对正地啮合。具有这样的导向部分的爪件齿部，已经被美国专利4246993中更详细地公开，其与提供了一种斜角方法的美国专利3265173结合在一起在此引作参考。楔面可以不对称，防止由于毗邻6接触齿部导向面而使换档完成后滞。为了平稳、较省力地完成换档，在满足使用的前提下，爪件齿部在圆周方向最好细或小，从而使对正地啮合爪件齿部需要的旋转调整量最小。
现在参见图2-5，其中表述了开口销装置42的细节，更具体地说是开口销件44的两个对面45和弹簧装置46。开口销件的每一个表面45包括纵向延伸侧面45a，45b，凹下的平面45d，45e，其中侧面45a，45b被一条纵向延伸的槽45c横向隔开，凹下的平面45d，45e分别位于槽45c的端部和开口销件44的端部44c，44d之间。
每个弹簧装置46包括至少两个大体相同的板簧48，弹簧装置被夹在件44之间时，它们的端部相互接触，中央部分彼此向外弯曲。其中每个弹簧是一块弹簧薄板，当然也可以由几块组成，每块弹簧薄板包括一个中央部分48a，端头部分48b，48c，其中中央部分48a具有一个横和宽度，该宽度被开口销之一的槽45c的侧壁紧密包容，端头部分48b，48c与另一个弹簧的端头部分相接触。每一个板簧具有一个弯曲的轴向长度，该长度小于开口销件端部44c，44d之间的距离，因此，弹簧受压时，允许板簧的轴向长度增加，并且允许板簧的接触端彼此相对轴向移动。板簧的每个端头部分具有一个横向延伸的宽度，该宽度大于中央部分的宽度，但小于摩擦环延伸凹槽的小径37，39。
如上文所述，开口销件44和板簧48在现有技术中是公知的。板簧的中央部分48a提供有效的弹簧作用力，而横向延伸的端头部分的宽度，用于开口销件44之间保持弹簧在它们的正确位置。然而在某些变速操作工况下，板簧在开口销件之间，局部脱离开它们的正确位置，因此造成同步装置卡住而不起作用。一种变速操作工况确认了，只有当同步装置的换档凹缘32处在空档位置而且离合力作用于开口销44时，如图6，7所示，才会引起或允许板簧局部脱离正确位置，因此使开口销件的内表面张开呈合瓣状。如图7，8所示，件44的合瓣状张开，将力F施加到板簧48，偏置的力F使板簧趋于沿图8中箭头E的示方向彼此相对转动和彼此相对横向或宽度方向移动。参见图7，弹簧彼此之间的这样转动与移动趋式，确认了弹簧端头部分从件44之间以及从相关联的摩擦环凹槽中脱出的原因。例如，如图7所示当件44张开时，板簧端头部分从件44的相应端沿轴线最大程度地改变距离，比如端头部分48b，相于它们对置的板簧横向移动，即图7中径向向内，超出相应的摩擦环凹槽，因此，在它们的延伸位置上，卡住开口销并阻止凹缘32移出销槽44a。
图2-4中的弹簧具体实施例中，板簧端头部分的这种相对运动，可以通过保持架50来防止，图5中的透视图示出了一种保持架，每个保持架50是一个刚性的托架，具有间隔的壁部分50a，50b，50c，50d，它们限定了一个长方形开口，在每个开口销的两端，长方形开口容纳板簧的第一和第二端头部分，壁部分50a，50b限定了一个U型断面，U型断面具有一个封闭的底部50e，底部50e靠在延伸的凹槽37，39的轴向端面上。壁部分50a，50b被分开布置，足以允许板簧端头部分的相对轴向滑移。其中在板簧的变形过程中，它们只是充分的靠拢，去反抗力F的转动趋式，壁50a，50b也充分靠拢而不会影响开口销件凹下平面45d，45e的运动。壁部分50c，50d限定了刚性固定在一起的阻力板，其内表面可滑动地包围板簧端头部分的横向宽度，其外表面又可滑动地被延伸凹槽37，39的径向分开布置的侧壁37a，37b和39a，39b包围。现在参见图9和图10，其中一种改型的弹簧装置52包括两个板簧54和保持架55。
虽然保持架55的功能与保持架50相同，但是区别在于保持架55由每个板簧的一端的延伸部分整体成形。每个板簧包括一个中央部分54a和第一、第二端头部分54b，54c，其中端头部分54b，54c的横向宽度大于中央部分。每个保持架55由第一端头部分54b限定，反向弯曲一个轴向的延伸部分54d，可以形成一个U型断面壁，这个U型断面壁与保持架50的相同，其轴向沿伸的横向沿伸部分54e，54f或称第一端头部分被直角弯曲形成阻力板，这种阻力板与50c，50d构成的阻力板或保持架相同。
本发明揭示的两个具体实施，只是为了对本发明作出说明，肯定会有许多不违背本发明的已揭示的具体实施的改型或改进，所有这种包括在本发明范围内的改型和改进都包含在权利要求书的内容之中。
权利要求
1.一个双作用式同步离合器(22)包括两个可以轴向移动的摩擦环(36，38)，摩擦环被刚性固定在一起绕一旋转轴心线(12a)旋转，轴向被分开布置于一个可以轴向移动、径向延伸的凸缘(32)的两侧；多个圆周分布的开口(32c)轴向贯通在凸缘上；一个开口销装置(42)包括一对组件(44)和一个弹簧装置(46)，开口销装置(42)轴向延伸贯穿各自的开口(32c)并且介于摩擦环(36，38)之间，用于响应凸缘(32)从空档位置的初始轴向移动，完成摩擦环(36，38)的轴向移动，每一对组件(44)限定了一个具有一径向向外开口时环形销槽(44a)的大致呈圆柱形的外表面，用于容纳一个开口(32c)的圆周表面，每一对组件(44)中的每一个件具有第一和第二端(44c，44d)，它们分别被设置靠近摩擦环(36，38)中的一个；每个弹簧装置(46)包括至少第一和第二相互对置的板簧(48)，每个板簧在开口(32c)的轴线方向具有一个弯曲的长度和一个与横向方向相适应的宽度，板簧(48)被夹在每对组件(44)的相对的表面(45)之间，每个板簧(48)具有第一和第二端头部分(48c，48b)，第一和第二端头部分(48c，48b)具有彼此相互接触的第一和第二板簧(48)的第一和第二端头部分(48c，48b)和彼此相互接触的第一和第二弹簧(48)的第二和第一端头部分(48b，48c)，每一个第一端头部分(48c)轴向搭接于相互关联的第二端头部分(48b)，其特征在于保持架装置(50)设置在每个板簧(48)的第一和第二端头部分(48c，48b)，每个保持架(50)允许板簧端头部分(48c，48b)彼此接触地彼此间轴向移动件(50a，50b)反抗弹簧(48)相互间的趋于转动的转动力。
2.按照权利要求1的离合器，其中摩擦环(36，38)轴向相对的两个表面(36b，38b)的每一个包括多个盲孔凹槽(37，39)，相互间数量相等，圆周分布对应于凸缘(32)的圆周分布的开口(32c)并且圆周布置容纳开口销装置(42)的端部(44c，44d)，每一个凹槽(37，39)在圆周方向被拉长并且相对于转轴(12a)的径向方向具有足够的直径允许件(44)的端部在圆周方向滑动。
3.按照权利要求1或2的离合器，其中保持架装置(50)还包括分开布置的刚性地固定在一起的阻力壁(50c，50d)，包容至少第二端头部分(48b)的宽度，用于在横向方向限制板簧彼此间的横向移动。
4.按照权利要求2或3的离合器，其中包括一刚性托架(50)，它具有四个分开布置的壁(50a，50b，50c，50d)，限定了一个容纳第一和第二端头部分(48c，48b)的长方形开口，在横向方向分开布置的两个侧壁(50c，50d)限定阻力板，两个分开布置的侧壁(50a，50b)延伸在反抗转动力的阻力板之间。
5.按照权利要求1或2的离合器，其中每个第一端头部分(54b)包括一个容纳与此相关联的第二端头部分(54c)的U型断面，每个U型断面通过反向弯曲第一部分(54b)的一个轴向延伸部形成并由此反抗弹簧相互间趋于转动的转动力。
6.按照权利要求5的离合器，其中相对的侧面限定了彼此接触的每个第一和第二端头部分(54b，54c)的一个端头部分(54b)的宽度，包括以直角由此延伸的阻力板并包容另一端头部分(54c)的宽度。
7.一个双作用式同步离合器(22)包括两个可以轴向移动的摩擦环(36，38)，摩擦环被刚性固定在一起绕一旋转轴心线(12a)旋转，轴向被分开布置于一个可以轴向移动、径向延伸的凸缘(32c)的两侧;多个圆周分布的开口(32c)轴向贯通过在凸缘上;一个开口销装置(42)包括一对组件(44)和一个弹簧装置(46)开口锁装置(42)轴向延伸贯穿各自的开口(32c)并且介于摩擦环(36，38)之间，用于响应凸缘(32)从空档位置的初始轴向移动，完成摩擦环(36，38)的轴向移动，每一对组件(44)限定了一个具有一径向向外开口的环形销槽(44a)的大致呈圆柱形的外表面，用于容纳一个开口(32c)的圆周表面，每一对组件(44)中的每一个件具有第一和第二端(44c，44d)，它们分别被设置靠近摩擦环(36，38)中的一个;每个板簧装置(46)包括至少第一和第二相互对置的板簧(48)，每个板簧在开口(32c)的轴线方向具有一个弯曲的长度和一个与横向方向相适应的宽度，板簧(48)被夹在每对组件(44)的相对的表面(45)之间，每个板簧(48)具有第一和第二端头部分(48c，48b)，第一和第二端头部分(48c，48b)和彼此相互接触的第一和第二弹簧(48)的第二和第一端头部分(48b，48c)，其特征在于保持架装置(50)设置在每个弹簧装置(48)的板簧的第一和第二端头部分，用于限制在横向方向板簧的彼此间的相对移动。
8.按照权利要求7的离合器，其中摩擦环(36，38)轴向相对的两个表面(36b，38b)的每一个包括多个盲孔凹槽(37，38)，相互间数量相等、圆周分布对应于凸缘(32)的圆周分布的开口(32c)并且圆周布置容纳开口销装置(42)的端部(44c，44d)，每一个凹槽(37，39)在圆周方向被拉长并且相对于转轴(12a)的径向方向具有足够的直径允许件(44)的端部在圆周方向滑动。
9.按照权利要求7或8的离合器，其中保持架装置(50)包括分开布置的刚性地固定在一起的阻力板(50c，50d)，包容至少第二端头部分(48b)的宽度并且凹槽(37，39)具有足够的深度，可滑动地支承保持架装置(50)的分开布置的阻力壁(50c，50d)。
10.按照权利要求9的离合器，其中包括一刚性托架(50)，它具有四个分开布置的侧壁(50a，50b，50c，50d)，限定了一个容纳第一和第二端头部分(48c，48b)的长方形开口，在横向方向分开布置的两个侧壁(50c，50d)限定阻力板，两个分开布置的侧壁(50a，50b)延伸在反抗弹簧(48)相互间的趋于转动的转动力的阻力壁之间。
11.按照权利要求9或10，其中限定了彼此接触的每个第一和第二端头部分(54b，54c)的一个端头部分(54b)的宽度的相对的侧面，包括基本以直角由此延伸并包容另一端头部分(54c)的宽度的阻力板(54e，54f)。
12.按照权利要求11的离合器，其中每个第一端头部分(54b)包括一个容纳与此相关联的第二端头部分(54c)的U型断面，每个U型断面通过反向弯曲第一部分(54b)的一个轴向延伸部形成并由此反抗弹簧相互间趋于转动的转动力。
全文摘要
用改进的预激发弹簧装置(46或52)揭示出一种销式双作用同步离合器(10)。每个弹簧装置包括至少两个夹在开口销件(44)之间的板簧(48或54)，板簧两端的保持架(50或55)防止板簧从开口销之间脱出，一个具体实例中，保持架(50)与板簧分开成型，另一个具体实例中保持架(55)与板簧(54)通过每个弹簧的一端的延伸(54d，54e，54f)整体成型。
文档编号F16D23/06GK1104305SQ9410759
公开日1995年6月28日 申请日期1994年5月24日 优先权日1993年5月24日
发明者E·H·劳尔, J·L·马丁 申请人:易通公司