专利名称：同步器的制作方法
本申请是同一受让人和发明人于96年9月16日提出的申请序号为08/715,262申请的后续申请。
本申请涉及一种改进的用于传动装置的同步器。
众所周知，在多速比传动技术领域，同步机构通常用来减少所有的或某些传动齿轮比的换档时间。而且，可用自增力式的同步机构来减小车辆驾驶员所需的换档力，即驾驶员施加在变速杆上的力。由于随着车辆大小的增加，通常驾驶员所需的换档力也随之增加，因此，自增力式同步机构对于重型卡车显得尤其重要。与本发明同步器相关的原先技术的同步器请参见美国专利5,078,244、5,092,439和5,339,936，这些都是本申请所参考引用的。
本发明的目的是提供一种具有改进的齿爪件花键啮合结构的同步器。
根据本发明的一种同步器和齿轮组件，如US5,092,439所披露的和在本申请权利要求1前序部分所描述的，其包括绕具有一个轴线的轴转动的第一和第二齿轮。所述第一齿轮比第二齿轮对轴产生一个较大的驱动力矩。一个轮毂被固定在轴上，并与轴具有同一轴线，并位于所述第一和第二齿轮之间，所述轮毂沿轴向的长度由其轴向相背且分别面向所述第一和第二齿轮的第一和第二端部所确定。所述轮毂的外圆周面上设有外花键齿，该外花键齿的轴向长度与所述轮毂的轴向长度大致相等。所述每个第一和第二齿轮上分别固定有第一和第二齿爪齿以及第一和第二摩擦环。根据一个双向作用的轴向换档力(F0)，第三和第四摩擦环根据双向轴向换档力(F0)分别移动与上述第一和第二摩擦环啮合，以产生一个同步转矩。轴向可动的换档装置包括与所述轮毂外花键齿啮合的内花键齿以及第三和第四齿爪齿，上述第三和第四齿爪齿根据所述换档力(F0)从所述换档装置的空挡位置连接移动而分别与所述齿轮的第一和第二齿爪齿相啮合。阻挡装置可随着所述换档装置的连接移动而移动并进入啮合状态，以防止所述齿爪齿的不同步啮合，并将所述换档力(F0)传递给所述摩擦环。第一和第二自增力装置分别固定在所述换档装置的一个部件和所述轮毂上，并设有工作斜面，当其相互啮合时，产生同步转矩以便在所述换档力(F0)的方向上形成一个附加轴向力(Fa)，以增加所述相啮合的摩擦环的啮合力。所述第一自增力装置包括第一中间部分以及第一和第二斜面，上述第一和第二斜面分别从上述中间部分出发沿与轴向成一定夹角而面向第一和第二齿轮的方向伸展。所述第二自增力装置包括第二中间部分以及第三和第四斜面，上述第三和第四斜面分别沿背离上述中间部分的方向伸展，并分别平行于所述第一和第二斜面。在所述换档装置处于空挡位置过程中，上述中间部分在周向相互匹配对中。
本发明的改进之处是所述第二自增力装置的第二中间部分位于轴向更靠近所述轮毂端面并面向所述第二齿轮的位置，以便在所述齿爪齿将所述第一齿轮与所述轴相联接并相互啮合时，提供较大的所述内、外花键齿的啮合长度。
本发明的同步器和齿轮组件由如下的附图示出
图1是双向作用的同步器和齿轮组件位于空档位置时的剖面简图；图2是图1所示同步器与右边挂档时的视图；图3是图1所示同步器部件的详细分解图；图4是图1中轴的局部详图；图5是图4所示轴沿5-5线的剖面图；图6和图7是图4所示轴沿6-6线所示的，并与图3中自增力斜面啮合时的局部视图；图8是作用在同步器换档法兰上的轴向力和力矩的图解图；图9-11是本发明同步器和齿轮组件的另一种实施方式，在其分别位于空档位置、右边挂档位置以及左边挂档位置时的轴线竖直面下半部剖面图；图12是本发明另一个实施例的轮毂局部视图。
这里所用的术语“同步器”是指一个通过采用一个刚性离合器不旋转地将一个选定速比的齿轮与轴相联接的离合机构，与该刚性离合器相联的同步摩擦离合器未使该刚性离合器的结合件基本上进入同步转动之前，该刚性离合器不进行结合。术语“自增力的”是指包括斜台或凸轮或其它类似物在内的同步器，用来与摩擦离合器的同步力矩成比例地增加同步器的结合力。
如图所示，同步器与齿轮组件10包括一根装在传动装置中绕轴线12a转动的轴12；沿轴线彼此间隔设置的两个传动件或齿轮14、16；以及一个双向作用的同步器22。
轴12包括支撑齿轮的圆柱面12b、12c和一个圆周外径大于上述圆柱面直径的环形件12d。该环形件沿轴向通过其两个轴向相背的轴肩12e、12f将两个齿轮分隔开，并限制齿轮轴向彼此相近的移动。当然，还可通过其它的方法来限制齿轮轴向彼此相分离移动。所述环形件可以是固定在轴上的一个环，或者，象本发明一样与所述轴做成一体。环形件的外圆周面设有外花键齿12g、三个轴向长度与该环形件轴向长度相等的凹槽18以及自增力斜面20a、20b、20c和20d，后面将进一步说明。所述凹槽将几个相邻的花键齿12g完全剔除，以便于自增力斜面的加工。
同步器22包括摩擦环26、28，与齿轮14、16做成一体的齿爪30、32，齿爪组件34、36；一个沿径向伸出的换档法兰42，三个沿轴向伸展的定位器44，环向摩擦环46、48以及三个预增力组件52。所述齿爪组件34、36设有与所述环形件12d的外圆周面上的外花键齿12g滑动啮合的内花键齿38、40。所述换档法兰42有两个沼轴向相背的侧面42a、42b，其位于齿爪组件34、36的沿轴向相向的两个表面34a、36a之间。所述定位器44用于固定换档法兰和齿爪组件，以防止其轴向相对移动。所述环向摩擦环46、48由三个沿轴向穿过每一个摩擦环和换档法兰上的通孔42c，并在周向间隔分布的销50固结在一起。所述预增力组件52仅在图3中示出。
摩擦环上设有锥形摩擦面26a、46a和28a、48a，在齿爪组件啮合之前，它们相互摩擦啮合使齿轮与轴同步转动。摩擦环46、48包括三个周向间隔分布并沿周向延伸的轴向孔槽46b、48b，以及六个周向间隔分布并沿轴向穿透摩擦环46、48的沿径向向内开口的开口凹槽46c、48c。附加开口凹槽46c、48c是便于摩擦环46、48之间的相互更换。后面将进一步说明，孔槽46b、48b用于安装预增力组件的端部，开口凹槽46c、48c用于安装定位器44。可采用较宽范围的锥形角，在此选用7.5°的锥形角。摩擦面46a、48a和/或26a、28a可通过将任意熟知的摩擦材料固结在基体上的方式来得到，在此，选用US4,700,823、US4,844,218和US4,778,548所披露的热解碳摩擦材料，以上专利作为参考引入。
每一个销50设有大直径段50a、一个缩小的直径段或凹槽部分50b以及锥形挡肩或挡面50c、50d，上述大直径段50a的直径略小于换档法兰通孔42c的直径，上述缩小的直径段或凹槽部分50b置于摩擦环46、48之间(在此是中部)，上述锥形挡肩或挡面50c、50d从销的轴线沿径向向外，在轴向彼此相背，并与垂直于销的轴线的平面成一定角度。在装到相应的换档法兰通孔中时，凹槽部分可允许刚性摩擦环和销组件相对于换档法兰有限地转动，以使销的锥形挡肩与换档法兰通孔42c上的倒角相贴合。可通过任意熟知的方式将销与摩擦环46、48固结在一起。
预增力组件52是以一种开口销的形式出现的，在前面所提到的US5,339,936中有更全面的描述。每一个预增力组件均位于摩擦环46、48之间，并沿轴向延伸，穿过与换档法兰通孔42c交替间隔的孔42d。如图3所示，每个预增力组件包括两个相同的管身54、至少两个相同的片簧56、两个压紧片簧端部56a的挡块58以及长椭圆形的杯状件60，上述片簧56插在两个管身之间并使管身偏置分隔开来，上述长椭圆形的杯状件60放置在每个摩擦环46、48上长椭圆形的凹槽46b、48b中。长椭圆形的杯状件60和凹槽46b、48b沿摩擦环的周向伸展，并且，其在摩擦环径向方向的直径尺寸足以使管身54的两个相对的端部54a滑动穿过。每对管身54含有一个最大直径、带倒角端面54c的半环槽54b以及端部54a，每对管身54压紧在一起时，其最大直径小于其相对应的孔42d的直径。众所周知，随着换档法兰42的初始啮合运动，管身端部54a抵住摩擦环46、48，倒角54c抵住换档法兰42的孔42d周边的倒角。杯状件60刚性地连接在摩擦环46、48与管身端部54a之间，在上述两者之间起抗磨材料的作用。例如，杯状件可由钢制成，而摩擦环可由铝或其它相应的软材料制成。
如前面所提到的，齿爪组件34、36设有内花键齿38、40，与固定在轴上的外花键齿12d滑动啮合。所述外花键齿上与轴线平行伸展的齿腹面与齿爪组件内花键齿的齿腹面相啮合，以防止其相对转动。
换档法兰42还设有加强环42e、42f和自增力齿62，所述加强环42e、42f从换档法兰的两个相背的侧面沿轴向伸展，所述自增力齿62沿径向向内伸入到轴上环形件12d的外圆周面上的凹槽18中。每个自增力齿62包括自增力面62a、62b、62c和62d，它们分别与自增力斜面20a、20b、20c和20d相咬合或贴合。每个加强环包括一个内园支撑面42h，以支撑齿爪组件34、36上的外园表面34c和36c。加强环可在换档法兰42的制造和使用过程中减小其轴向变形。自增力斜面可允许换档法兰相对于齿爪组件34、36和轴12之间有限转动，并在锥形离合器与轴之间作用同步转矩以产生一个附加轴向自增力，以便增加锥形离合器啮合力，该啮合力是初始啮合阶段作用于换档法兰42上的换档力，从而增加锥形离合器的同步转矩。设置自增力斜面是为了增加一个或两个齿轮的同步力和/或根据高低换档时作用于相应方向的转矩而增加同步力。
每个定位器44包括一个沿轴向伸展的部分44a和在轴向彼此间隔开的而沿径向向内伸展的部分44b，沿轴向伸展的部分44a用于配置齿爪组件34、36上沿径向向外的部分34b、36b，沿径向向内伸展的部分44b用于包容齿爪组件34、36上沿轴向相背的部分34b’和36b’。定位器宽松地穿过换档法兰42上的孔42g，允许其有限地相对转动。每个沿轴向伸展的部分设有在轴向彼此间隔开来而沿径向面向外的部分44c，且置于摩擦环凹口46c、48c中并可相对于上述凹口的沿径向面向内的部分贴紧滑动。上述部分44c的长度足以保证其相对于凹口的沿径向面向内的部分贴紧滑动。齿轮14、16设有沿轴向伸展的凹槽14a和16a，在齿爪组件相互啮合时，用来容纳定位器的端部。如图2所示，所述凹口46c、48c沿径向伸展的侧面仍保持与定位器的周向间隔一致。固定在轴12上的自增力斜面20a、20b分别与换档法兰上的自增力齿62的斜面62a和62b相咬合，从而根据作用于任一方向的转矩，产生附加轴向力来提高或促进齿轮16的同步率和/或换档精度。自增力斜面20c、20d分别与斜面62c和62d相咬合，从而根据作用于任一方向的同步转矩，对齿轮14产生附加轴向力。斜面的角度可以变化以便为高低换档以及高低速比提供不同量值的附加轴向力。另外，如果对于一个或多个齿轮在某一方向上没有附加轴向力作用为最好的话，那么斜面可做成与轴线相平行，也就是，设置的不是一个有效的真正斜面。后面将进一步说明，附加轴向力的大小和数量也是摩擦离合器和自增力斜面两者平均半径比的函数。因此，对于一个用拨叉作用在换档法兰42上的给定换档力所需的附加轴向力的大小，可以通过改变斜面倾角和/或平均半径比来改变。
当换档法兰42位于图1所示的空档位置时，销50缩小的直径段50b在径向与其相对应的换档法兰通孔42c相配合，锥形离合器的摩擦面略微分离，并通过片簧56的弹力使预增力组件52上的预增力倒角或倾角面与换档法兰孔42d周边的预增力倒角面相作用，来保持这种分离状态。预增力面所提供的轴向力最好足以抵消由于锥形离合器摩擦面之间油的粘性剪切而产生的自增力斜面作用于换档法兰42上的任何附加轴向力。当要将任一齿轮与轴耦合时，象这里引用的US4,920,815所披露的那样，可将一个图中未示出的适当换档机构与换档法兰42的外边缘以熟知的方式联接，并沿轴12的轴线方向移动换档法兰，或者向左与齿轮14耦合或者向右与齿轮16耦合。换档机构可由操作者用手通过连杆系统移动，也可由一个传动装置有选择地移动，或者用一个能够自动地启动换档机构并能控制其施加力大小的装置来操作。当换档机构手工操作时，换档力与操作者作用于变速杆上的力成正比。不论是手动还是自动操作，力都是沿轴向对换档法兰施加的，在图7中由矢量F0的长度来表征。
当操作者最初使换档法兰42沿轴向向右移动时，换档力F0通过预增力面54c传递给销50，使锥形摩擦面48a与锥形摩擦面28a相互初始摩擦接合。当然，锥形摩擦面的初始摩擦接合力是一个与片簧56弹力和预增力面倾角有关的函数。初始摩擦接合力(假设存在着不同步的情况并且暂时不考虑自增力斜面的作用)产生一个初始的锥形离合器啮合力以及保证能在换档法兰42，和与其相啮合的摩擦环之间可进行有限地相对转动的同步转矩T0，因此，将销的缩小的直径段50b移动到换档法兰通孔42c的适当部位，使销的挡肩50d与通孔42c周边的挡肩相贴合。当这两个挡肩相贴合时，操作者作用在换档法兰42上的全部换档力通过挡肩传递给摩擦环48，从而操作者作用的全部换档力F0使锥形离合器相啮合以产生一个总的操作者同步转矩T0。操作者同步转矩T0在图8中由矢量T0表示。由于挡肩相对于操作者换档力F0的轴线方向成一定角度，它们可产生一个反力或与锥形离合器同步转矩相反的开启力矩，但是，在不同步的情况下，该开启力矩较小。如图2所示，当基本上达到同步时，同步转矩会降到低于开启力矩，从而挡肩移动所述销与通孔42c同轴，换档法兰继续沿轴向移动并使齿爪组件36的内花键齿/齿爪齿40与齿爪组件32的外花键齿/齿爪齿啮合。上述花键/齿爪齿的加工成型请参见本申请参考引入的US3,265,173和US4,246,993。
仍然不考虑自增力斜面的作用，换档力F0提供的锥形离合器转矩可由下列方程表示T0=F0Rcμc/SINα其中Rc=锥形摩擦面的平均半径，μc=锥形摩擦面的摩擦系数，α=锥形摩擦面的倾角。
现在来看自增力斜面的作用，特别请参阅图6和图7，由操作者施加的轴向换档力F0所产生的同步转矩T0，当然是由销50传递给换档法兰42并经过自增力斜面作用到轴12上。自增力斜面在啮合时，可限制换档法兰相对于轴12和齿爪组件34、36相对转动，并产生轴向分力或轴向附加力Fa，该力以与换档力F0相同的方向作用于换档法兰，两者之和就是合力Ft，从而进一步增加了锥形离合器的啮合力并产生一个附加同步转矩Ta，附加同步转矩Ta与同步转矩T0之和就是合力矩Tt。当换档法兰42是处于图1所示的空挡位置时，自增力斜面的位置如图6所示。当锥形摩擦面28a、48a相啮合齿轮16达到同步时，自增力斜面与花键的位置如图7所示。锥形摩擦面啮合产生一个使换档法兰自增力斜面62a与轴上的自增力斜面20a相咬合的同一方向的同步转矩。因此，如图8所示，使锥形离合器啮合的轴向力之和为F0加Fa，而锥形离合器产生的同步转矩之和为T0加Ta。对于一个给定的操作者换档力F0和操作者同步转矩T0，轴向附加力的大小最好是相啮合的自增力斜面倾角的函数。该倾角最好足够大以便产生一个附加力Fa，其大小足以根据操作者所施加的适度的换档力，而显著地增加同步转矩和减少同步所需的时间。但是，该倾角最好也足够小以便产生一个可控制的轴向附加力Fa，也就是说，附加力Fa应当随着换档力F0的增减而增减。如果该倾角过大，斜面将自锁而不是自增力的，因此，一旦锥形离合器实现初始啮合，附加力Fa将不管F0的大小而迅速并无控制地增大，从而驱使锥形离合器无控制地锁闭。上述自锁而不是自增会降低换档精度或操作者换档的感觉，可使同步器零件产生过度应力，并可引起锥形离合器摩擦面过热和快速磨损，甚至防碍操作者拨动变速杆。
计算自增力斜面倾角的主要变量和方程可参见前面所提到的US5,092,439。
现在来看图9-12所示的本发明的另外一个实施例，图9-11所示是一种同步器和齿轮组件110的竖直剖视图轴线下半部分，图12所示环形件/轮毂112d与前一实施例所述环形件/轮毂12d的不同之处在于它的自增力装置120的轴线位置是不对称的。轮毂112d与轮毂12d的长度大致相等，它们的自增力斜面倾角可以相等也可以不相等。关于前一个实施例的同步器和齿轮组件10与本实施例同步器和齿轮组件110的本质区别，主要考虑轮毂112d的不对称特点，以便于保持同步器部件的对称性，后面将进一步加以说明。
同步器与齿轮组件110包括一根装在传动装置中绕轴线112a转动的轴12；以及沿轴向彼此间隔设置的两个传动件或齿轮114、116。轴112包括通过图中未示出的轴承而支撑齿轮内圆柱支承面114b、116b的圆柱面112b和112c和一个圆周外径大于上述轴圆柱面直径的环形件或轮毂112d。该轮毂沿轴向通过其两个轴向相背的轴肩112e、112f将两个齿轮分隔开，并限制齿轮的轴向靠近移动。当然，还可通过其它的方法来限制齿轮的轴向分离移动。所述轮毂可以是固定在轴上的一个环，或者，象此处与所述轴做成一体。轮毂的外圆周面设有外花键齿112g、三个轴向长度与该轮毂轴向长度相等的凹槽118以及自增力装置120，自增力装置120上设有斜面120a、120b、120c和120d，斜面120a、120d设置在每个凹槽的一个侧面，并分别从中间部分120e出发与轴线方向成一定夹角而面向齿轮116和114的方向伸展。斜面120b、120c设置在每个凹槽的另一个侧面，并分别从中间部分120f出发与轴线方向成一定夹角而面向齿轮116和114的方向伸展。在同步器与齿轮组件110中，加工成型的每个凹槽代替了几个相邻的花键齿112g，以便于自增力斜面的加工。
在此，摩擦环126、128和齿爪130、132与齿轮114、116做成一体，齿爪组件134、136设有内花键齿138、140，与所述轮毂112d的外圆周面上的外花键齿112g相互滑动啮合，一个沿径向伸展的换档法兰142有两个沿轴向相背的侧面142a和142b，其位于齿爪组件134、136的沿轴向相向的两个表面134a和136a之间。图9-11是局部剖视图，图1和图2中所示的几个零件未在图9-11中表示出来。这些未表示出的零件包括固定换档法兰和齿爪组件以防止其轴向相对移动的定位器；三个沿轴向穿过换档法兰上的通孔，并将摩擦环146、148固结在一起，以及周向间隔分布的销；三个预增力组件等零件。
如前面所提到的，齿爪组件134、136设有内花键齿138和140，其与固定在轴112上的外花键齿112d滑动啮合。所述外花键齿上与轴线平行伸展的齿腹面与齿爪组件内花键齿的齿腹面相啮合，以防止其相对转动。
换档法兰142还设有加强环142e、142f和自增力齿162，所述加强环142e、142f从换档法兰的两个相背的侧面沿轴向伸展，所述自增力齿162沿径向向内伸入到轮毂112d的外圆周面上的凹槽118中。每个自增力齿162包括自增力斜面162a、162b、162c和162d，它们分别与自增力斜面120a、120b、120c和120d相咬合或贴合。斜面162a、162d分别从自增力齿的中间或断开部分162e出发沿平行于自增力斜面120a、120d的方向伸展。斜面162b、162c分别从自增力齿的中间或断开部分162f出发沿平行于自增力斜面120b、120c的方向伸展。自增力斜面可允许换档法兰相对于齿爪组件134、136和轴112之间有限转动，并在锥形离合器与轴之间作用同步转矩以产生一个附加轴向自增力，以便通过作用于换档法兰142上的换档力，增加初始施加的锥形离合器啮合力，从而增加锥形离合器的同步转矩。设置自增力斜面是为了根据高低换档时作用于任一方向的转矩而增加同步力。
固定在轮毂112d上的自增力斜面120a、120b分别与换档法兰上的自增力齿162的斜面162a和162b相咬合，从而根据作用于任一方向的转矩，产生附加轴向力来提高或促进齿轮116的同步率和/或换档精度。自增力斜面120c、120d分别与斜面162c和162d相咬合，从而根据作用于任一方向的同步转矩，对齿轮114产生附加轴向力。
当换档法兰142位于图9所示的空档位置时，如图12所示，中间部分120e、120f、162e和162f在周向相互匹配并啮合。这种啮合可防止由于摩擦面之间的速度变化或粘滞阻力而引起的自增力斜面偶然的啮合。当要将任一齿轮与轴耦合时，象前面所提到的那样，可将一个图中未示出的适当换档机构与换档法兰142的外边缘以熟知的方式联接，并沿轴112的轴线方向移动换档法兰，或者向左与齿轮114耦合或者向右与齿轮116耦合。
如图10和11所示的离合器啮合位置，当齿轮与轴相联接耦合时，轮毂上的自增力装置120所处的不对称或偏离轴线位置，可使内、外花键齿138、112g相对于花键齿140、112g有较强的轴向啮合。这种较强的轴向啮合并不是在增加轮毂112d相对于轮毂12d的轴向长度；以及增加换档法兰142相对于换档法兰42的轴向换档行程和减小内、外花键齿140、112g相对于花键齿40、12g的轴向啮合长度的情况下来实现的。
上述改进可通过等同地增加齿爪组件134、136及它们的内花键齿138、140相对于同步器和齿轮组件10中相类似的齿爪组件及花键齿的轴向长度，以及沿轴向背离轮毂端部112e移动第二齿轮齿爪齿132，并在齿爪齿132和端部112e间保持一个完整的环形部分的方式来实现。环形部分116c可保持齿轮支承面116b与齿轮16类似的支承面相同，从而在相对于齿轮16而不增加齿轮116的轴向长度的情况下，提供相同的支撑力。
随后的权利要求意在覆盖所公开的同步器的发明点以及在本发明实质范围内的各种变型和改进。
权利要求
1．一种同步器和齿轮组件(110)包括绕具有一个轴线(112a)的轴(112)转动的第一和第二齿轮(114、116)，所述第一齿轮比第二齿轮对轴产生一个较大的驱动力矩；一个轮毂(112d)固定在轴(112)上，其与轴(112)具有同一轴线(112a)，并位于所述齿轮(114、116)之间，所述轮毂沿轴向的长度由其轴向相背且分别面向所述第一和第二齿轮的第一和第二端部(112e、112f)所确定，所述轮毂的外圆周面上设有外花键齿(112g)，该外花键齿的轴向长度与所述轮毂的轴向长度大致相等；第一和第二齿爪齿(130、132)分别固定在所述第一和第二齿轮(114、116)上；第一和第二摩擦环(126、128)分别固定在所述第一和第二齿轮(114、116)上，根据一个双向作用的轴向换档力(F0)，第三和第四摩擦环(146、148)分别移动与上述第一和第二摩擦环啮合，以产生一个同步转矩；轴向可动的换档装置(142)包括与所述轮毂外花键齿(112g)相啮合的内花键齿(138、140)以及第三和第四齿爪齿(138、140)，上述第三和第四齿爪齿可随着由所述换档力(F0)所产生的所述换档装置从空挡位置的连接移动而分别与所述齿轮(114、116)的第一和第二齿爪齿(130、132)相啮合；阻挡装置(50c、50d、42c)可随着所述换档装置(142)的连接移动而移动并进入啮合状态，以防止所述齿爪齿的不同步啮合，以及将所述换档力(F0)传递给所述摩擦环；第一和第二自增力装置(162、120)分别固定在所述换档装置(142)的一个部件和所述轮毂(112d)上，并设有工作斜面，当其相互啮合时，产生同步转矩以便在所述换档力(F0)的方向上形成一个附加轴向力(Fa)，以增加所述相啮合的摩擦环的啮合力，所述第一自增力装置(162)包括第一中间部分(162f)以及第一和第二斜面(162c、162b)，上述第一和第二斜面分别从上述中间部分出发沿与轴线方向成一定夹角而面向第一和第二齿轮(114、116)的方向伸展，所述第二自增力装置(120)包括第二中间部分(120f)以及第三和第四斜面(120c、120b)，上述第三和第四斜面分别沿背离上述中间部分的方向伸展，并分别平行于所述第一和第二斜面(162c、162b)，在所述换档装置处于空挡位置过程中，上述中间部分在周向相互匹配对中；其特征在于所述第二自增力装置(120)的第二中间部分(120f)位于轴向更靠近所述轮毂第二端面(112f)并面向所述第二齿轮(116)的位置，以便在所述齿爪齿将所述第一齿轮(114)与所述轴(112)相联接并相互啮合时，提供较大的所述内、外花键齿(136、112g)的啮合长度。
2．根据权利要求1所述的同步器和齿轮组件，其特征在于所述第三和第四齿爪齿(138、140)设有分别面向所述第一和第二齿轮(114、116)而轴向相背的端部，当所述换档装置(142)处于空挡位置时，所述第三齿爪齿端部位于所述轮毂的第一和第二端部(112e、112f)之间，所述第四齿爪齿端部位于所述轮毂第二端部(112f)与固定在所述第二齿轮(116)上的所述齿爪齿(132)之间。
3．根据权利要求1或2所述的同步器和齿轮组件，其特征在于安装的所述第一自增力装置(162)可相对于所述轮毂(112d)有限转动；但相对于所述第三和第四齿爪齿(138、140)不许有轴向移动，并通过所述阻挡装置将所述附加轴向力(Fa)传递给所述摩擦环。
4．根据权利要求1所述的同步器和齿轮组件，其特征在于所述换档装置(142)包括一个沿径向伸展的法兰(142)，所设的该法兰可避免其相对于所述第三和第四齿爪齿(138、140)轴向移动；所述阻挡装置(50c、50d、40c)包括多个周向间隔设置的销(50)，上述销在所述第三和第四摩擦环(146、148)之间刚性地延伸并穿过所述法兰上的通孔(146c)，每个销上设有与毗邻的孔(42c)周边的挡肩相贴合的挡肩(50c、50d)；所述第一自增力装置(162)固定在所述法兰(142)上，并允许所述法兰相对于所述轮毂(112d)有限转动。
5．根据权利要求1或4所述的同步器和齿轮组件，其特征在于所述轮毂(112d)的外圆周面上设有至少一个凹槽(118)，上述凹槽的轴向长度与所述轮毂(112d)的轴向长度相等；并且所述第二自增力装置(120)设定在上述凹槽中。
6．根据权利要求5所述的同步器和齿轮组件，其特征在于固定在所述轮毂(112d)上的外花键齿(112g)有一个齿根园；且所述第二中间部分(120f)以及第三和第四斜面(120c、120d)有沿径向的外半径和内半径，该沿径向的外半径小于或等于所述外花键齿(112g)的齿根园半径。
7．根据权利要求6所述的同步器和齿轮组件，其特征在于所述第一自增力装置(162)包括第三中间部分(162e)以及第五和第六斜面(162a、162d)，上述第五和第六斜面分别从第三中间部分出发沿与轴向成一定夹角而面向所述第一和第二齿轮(114、116)的方向伸展；所述第二自增力装置(120)包括第四中间部分(120e)以及第七和第八斜面(120d、120a)，上述第七和第八斜面分别沿背离上述第四中间部分的方向伸展，并分别平行于所述第五和第六斜面，在所述法兰(142)处于空挡位置过程中，上述第三和第四中间部分在周向相互匹配对中。
全文摘要
一种销型、双向作用的同步器和齿轮组件(10),其包括摩擦环(26、46和28、48)、齿爪组件(30、38和32、40)、三个在周向间隔分布的销(50)、预增力组件(52)以及自增力斜面(20a～20d和62a～62d),所述齿爪组件由定位器(44)沿轴向固结在一起,所述销上设有挡肩以防止齿爪离合器的不同步啮合,所述预增力组件随着换档法兰(42)的初始连接移动而保证所述摩擦环与挡肩的初始咬合。所述同步器和齿轮组件(10)包括改进的齿爪组件、自增力斜面、一个改进的换档法兰、改进的预增力组件以及改进的齿爪组件定位器。第二个同步器和齿轮组件实施例(110)的改进之处包括上述改进,以及当齿轮(116)与轴(112)相联接耦合时,减小花键齿(112g、140)的过度应力。
文档编号F16H3/083GK1225426SQ9910076
公开日1999年8月11日 申请日期1999年2月3日 优先权日1998年2月3日
发明者J·D·格鲁伊斯, T·S·史密斯 申请人:易通公司