專利名稱：雙動式離合器的制作方法
技術領域：
本發明涉及雙動式同步器及變速器，該變速器特別是用于其中使用該同步器的機動車輛。
背景技術：
雙動式同步器一般具有轂盤，其被用花鍵鏈接至軸，該軸還包含同步器被連接至其的兩個齒輪。套管可沿軸在空檔位置與位移位置之間軸向移動，在位移位置中，套管鎖定兩個齒輪之一至軸。只要這些齒輪的旋轉速度與軸的旋轉速度明顯不同的話，套管的接合齒(dog teeth)不能與齒輪接合。阻擋環被設置在轂盤與每個齒輪之間以阻止接合齒在齒輪上研磨。如果套管確定在其空擋位置，它就可以位移阻擋環，通過摩擦使所連接的齒輪同步至軸。只有當同步被獲得時，阻擋環假定在一個位置，在該位置處，套管的接合齒可通過阻擋環的間隙且與齒輪接合。根據同步器的第一傳統類型，阻擋環具有中空的錐體，其與所連接的齒輪的實體錐體緊密配合，從而摩擦直接發生在阻擋環和齒輪的配合錐面上。摩擦面的磨損與其尺寸有關。齒輪與阻擋環之間的接觸面越小，在同步過程中需要被加熱的就越多，磨損就越厲害。接觸面的尺寸可通過增加錐體的軸向和/或徑向尺寸而被增加，但是包裝尺寸的需求對這些尺寸施加了嚴格的限制。如果摩擦面能被嵌套(nested)，則在受尺寸限制的同步器中可設置更大的接觸面。一種同步器被熟知，其中，嵌套環布置在同步器轂盤與齒輪之間。兩個環中的內部的一個必須被旋轉鎖定至(be locked in rotation to)同步器轂盤，而另一個環被鎖定至齒輪，以分配摩擦力。在每個摩擦環和其被鎖定的部件之間的分度機構占據軸向方向的空間， 從而如果這種類型的同步器要被安裝在與套管和齒輪間具有直接接觸的同步器相同的空間中的話，接觸面的軸向尺寸將被減少以適應分度機構，從而實現了接觸的總面積只有較小的增加或根本不增加。因此，兩種類型的同步器對于設計非常緊湊的變速器來說都不是理想的解決辦法。
發明內容
本發明的目的是提供一種同步器，其其能使得設計非常緊湊的變速器，和使用這樣的同步器的緊湊的變速器。根據本發明的第一方面，這個問題可以通過雙動式同步器(double-acting synchronizer)解決，該同步器包括軸，旋轉地安裝于所述軸的第一和第二齒輪，套管，其可沿所述軸在其鎖定第一齒輪至軸的位置與其鎖定第二齒輪至軸的位置之間軸向移動，其中，單一圓錐形摩擦面形成在第一阻擋環與第一齒輪之間，且多個同軸線的圓錐形摩擦面形成在第二阻擋環與第二齒輪之間。一般地，阻擋環可具有接合齒，該接合齒具有面向套管的傾斜面，從而當套管被移動時，它將與該傾斜面接觸，且當同步到達時，套管的在傾斜面上的壓力使得阻擋環轉動至套管可經過(pass by)它且與齒輪接合的位置中。阻擋環和齒輪之間的摩擦必須被克服以旋轉阻擋環。如果在阻擋環和其相關聯的齒輪之間存在多個摩擦面，這個摩擦將比阻擋環與其相關聯的齒輪之間直接接觸的摩擦要大。這可使得換檔力依據套管被移動的方向而不同，這對駕駛員來說是個麻煩事。更優選地是，第二阻擋環的面比第一阻擋環的面更陡峭，以使在兩個方向都具有完全相同的換檔力。相反地或另外地，套管的接合齒可具有面向阻擋環的傾斜面，且這些面向第二阻擋環的面比這些面向第一阻擋環的面更陡峭。如果致動器被設置以驅動同步器套管的位移，比手動換檔變速器情況下更高的換檔力是可以接受的。因此，阻擋環的和/或換檔套管的面可被制作的更平，由此同步器的軸向尺寸可被進一步減少。優選地，相對于套管的位移的方向，面形成至少50°的頂角(roof angle)，更優選的在55°和60°之間，如果第一和第二阻擋環的頂角是相同的，對稱的套管可以被使用，便于變速器的裝配。最終，相同類型的阻擋環可被使用在同步器的任一邊，這樣裝配進一步簡單化。第二阻擋環及同軸線地鎖定于第二阻擋環的摩擦環可形成有角凹槽。在那種情況下，凹槽的側壁可形成兩個所述同軸線圓錐形摩擦面。摩擦面也可形成在摩擦環的內表面處。如果摩擦環與同步器的轂盤是直接形狀配合接合(in direct form-fitting engagement)，則同步器的軸向尺寸與摩擦環與第二阻擋環接合的同步器的相比可減小。本發明的目的還通過包括至少一個上述類型的同步器的變速器獲得。在這樣的變速器內，關聯至第二齒輪的檔位優選地比關聯至第一齒輪的檔位要低。由于對于低檔位，慣性常常較高，在第二齒輪處的摩擦力比第一齒輪處的摩擦力更高。通過在第二齒輪處提供多個摩擦面，摩擦磨損被減少，然而，在高檔位，慣性較低，通過不使用多個嵌套摩擦面，同步器可被制作的十分緊湊。
本發明的進一步的特征和優點從參考隨后所附示圖的實施例的描述將變的明顯。圖1是根據本發明的同步器的分解圖；圖2是使用如圖1所示的同步器的變速器的局部剖視圖；圖3是同一變速器的局部剖視圖，該剖面相對于圖2的剖面被旋轉；圖4是根據本發明的第二實施例的同步器的接合齒的剖面；圖5是使用根據本發明的第三實施例的同步器的變速器的局部剖視圖；圖6是圖5的變速器的局部剖視圖，該剖面相對于圖5的剖面進行了旋轉。
具體實施例方式圖1是根據本發明的雙動式同步器的分解圖。該同步器包括轂盤1，其適于被非轉動地花鍵連接至軸(未示出)，該軸延伸通過轂盤1的中心孔2。轂盤的中央部分是圓盤3的形式，且管狀部分4具有接合齒5，其沿圓盤3的圓周延伸。靠近圓盤3的周邊處，環形槽6形成在圓盤3中，且在槽6中形成3個淺的凹部7。在圖1中，只能看見三個凹部7中的一個。三個切口 8形成在管狀部分4中且很好地延伸至圓盤3的環形槽6中。增壓塊9 位于切口 8內，每個增壓塊包括球10，其被彈簧(未示出)徑向朝外偏壓。管狀套管11在其圓周具有兩個環形的筋板12，其形成凹槽13以被撥叉(未示出) 接合。撥叉由從駕駛員操縱的變速桿機械地傳遞的力所驅動，或設置致動器用于動力輔助或自動換檔。套管11的朝向里的接合齒14與轂盤1的朝向外的接合齒5相匹配，不可旋轉地沿軸向引導套管11。面對用彈簧加載的球10之一的接合齒14具有中心槽口(在圖1中未示)，球10被彈簧偏壓入該槽口中，從而當套管11沿軸向移位時，增壓塊9將跟隨至一定程度。在轂盤1的每一側處，阻擋環16、17被設置。兩個阻擋環16、17每個都有短的管狀部分18，其在轂盤1的每一邊與中央腔接合。以環16為例，徑向向內筋板19形成在管狀部分18的與轂盤1的腔室接合的一端處。筋板19在匹配平的凹陷7的位置上具有三個切口 20。在管狀部分18的另一端，接合齒21沿徑向向外延伸。接合齒21具有三角形的橫截面，在面對轂盤1的一側有兩個斜面22。阻擋環16、17的三個彎鉤部23在增壓塊9的任一側與切口 8接合，限定了阻擋環16、17相對于轂盤1的受限旋轉自由。如圖1的后部的阻擋環17具有圓錐形的內部摩擦面以直接與齒輪接觸，而阻擋環 16的圓錐形的內部摩擦面M環繞第一摩擦環25。摩擦環25具有三個分度指(indexing finger)沈用于鎖定與齒輪(未示出)的接合。第二摩擦環27嵌套于摩擦環25內部，其分度指28延伸通過阻擋環16的切口 20且被鎖定地接收于轂盤1的凹陷7中。切口 20比凹陷7稍大，以致當摩擦環27受到外部扭矩時，該扭矩通過壓靠于凹陷7的側壁上的分度指 28而被直接傳遞到轂盤1。因為筋板19對于從摩擦環27接收扭矩來說不是必須的，所以它可以稍薄一些，或者完全沒有，如在后部摩擦環17中所示的那樣。圖1所示的雙動式同步器及關聯于其的齒輪四、30的橫截面在圖2及圖3中示出。 在圖2中，剖面從同步器的旋轉軸線通過軸1的切口 8之一延伸，且增壓塊9安裝在那里， 在圖3中，剖面從旋轉軸通過切口 20和分度指觀之一延伸。參考數字31指示機動車輛變速器的副軸，同步器和齒輪四、30被安裝于其上。如圖2中所示，用彈簧加載的球10保持套管11于空擋位置。如果套管11被移動至右側，它將摩擦環17朝向齒輪30促動，這樣摩擦環17的內表面M能與摩擦襯片32接觸于齒輪30的圓錐形表面33處。環17被旋轉直至它的彎鉤部23抵靠轂盤1的切口 8的側面。在這種構造中，接合齒21、14的飾面22、15彼此接觸， 且環17的接合齒21阻礙套管11的更進一步的位移。當齒輪30被同步且不再施加扭矩至阻擋環17，阻擋環17可在來自套管11的軸向壓力下自由的旋轉。與接合齒14、21類似，接合齒35也可具有面向轂盤1的斜面36。在圖2及圖3的左手側，剖面中示出兩個摩擦環25、27位于阻擋環16及齒輪四之間。如果套管11被從空擋位置向左移動，沿增壓快9拖拉，使得這些增壓塊抵靠阻擋環16 的彎鉤部23，且由此移動阻擋環16至左側。然后，摩擦不是發生在一對而是發生在位于阻擋環16、摩擦環25、27及齒輪四之間的三對匹配圓錐面上。該摩擦致使阻擋環16相對于轂盤1旋轉，直至彎鉤部23的側面緊靠在環狀部分4中形成的間隙的側面。以該取向，套管11與阻擋環16的接合齒14和21重疊，這樣，當套管11進一步移動時，接合齒14和21 之間的接觸將促使阻擋環16，摩擦環25及齒輪四更加彼此緊靠，直至同步達到。由于阻擋環16，摩擦環25、27及齒輪四之間的摩擦比阻擋環17與齒輪30之間的摩擦大的多，面15、22且最終齒輪16的接合齒34的面36被制作的在轂盤1的左手側比其右手側要陡峭的多，這增加了同步器的左手側部分的軸向長度。在同步器的左手部分，這個額外的寬度是值得的，由于具有較大直徑的齒輪四被關聯至變速器的低速檔，它的同步包括克服相當高的慣性，而具有較小直徑的齒輪30被關聯至變速器的高速檔，其慣性低，且因此，當同步器起作用時，摩擦力低。如果在同步器的左手部分沒有摩擦環25、26，則環16與齒輪四之間的摩擦面將必須是非常寬的，且空間通過借助環25、27提供多對摩擦面而被節省。另一方面，如果摩擦環也已經在同步器的左手部分被設置，額外的空間將會需要以供給在那種情況下所必須的陡峭面，從而這里環17與齒輪30之間的直接的接觸是最緊湊的解決方案。本發明的第二實施例與上面參考圖1至圖3描述的實施例不同之處在于套管11 被聯接至促動器，且在于套管11、阻擋環16、17和齒輪四、30的相互作用的接合齒14、21、 34,35的形狀。在這個實施例中，比手動換檔的例子中可確定在套管11有更高要求的換檔力。在這些條件下，如圖4示意剖面中所示的接合齒的配置是優選的，因為它的簡單和減小的軸向尺寸。在此，套管11、兩個阻擋環16、17和齒輪四、30的接合齒14、21、35具有同樣的面與軸向之間的頂角α。頂角α是58.5°，其對于具有嵌套摩擦環的同步器來說是非常大的。由于大的頂角α，阻擋環可被制造的比常規用于嵌套裝置的更窄。類似地， 在齒輪的接合齒的頂端的面的軸向尺寸可以制作的稍小。由于兩個阻擋環16、17和兩個齒輪四、30的頂角相同，同步齒輪四比同步齒輪30 需要更高的換檔力。致動器的電子控制器考慮了這個事實，控制致動器根據位移的方向產生不同的換檔力，從而對兩個齒輪四、30來說同步耗費大致相同的時間。如上所指出的，圓形筋板19可在阻擋環16中省略。圖5和圖6是變速器的剖面， 類似于于圖2和圖3，其中阻擋環16沒有這樣的筋板。這種變速器的其他細節與圖1和圖 3中描述的一樣，在此將不再重復。以前被筋板19占有的空間現在被摩擦環25和27占有， 從而摩擦表面比第一實施例中的大的多。轂盤1與齒輪30之間的距離可被減少而不是使得摩擦環更寬，使同步器更緊湊，或轂盤1的盤3的寬度被增加。當然，圖5和圖6的同步器也可具有圖4中描述的接合齒。在變速器的實際的實施例中，圖1至圖6中所示類型的一個或多個同步器可被設置，且他們可與雙動式同步器結合，該雙動式同步器可在轂盤的兩側具有摩擦環或根本不具有摩擦環，或與合適的單動式同步器結合。
權利要求
1.一種雙動式同步器，包括軸(31)，旋轉地安裝于所述軸(31)上的第一和第二齒輪 09、30)，套管(11)，該套管能沿所述軸(31)在其鎖定第一齒輪(30)至軸(31)的位置與其鎖定第二齒輪09)至軸(31)的位置之間軸向移動，其中，單一的圓錐形摩擦面04)形成在第一阻擋環(17)與第一齒輪(30)之間，且多個嵌套的圓錐形摩擦面形成在第二阻擋環 (16)與第二齒輪(29)之間。
2.如權利要求1所述的同步器，其中，阻擋環(16、17)具有接合齒(21)，該接合齒具有面向套管(11)的傾斜面(22)，且第二阻擋環(16)的面02)比第一阻擋環(17)的面更陡峭。
3.如權利要求1所述的同步器，其中，套管(11)具有接合齒(14)，該接合齒具有面向阻擋環(16、17)的傾斜面(15)，且面向第二阻擋環(16)的面(15)比面向第一阻擋環(17) 的面更陡峭。
4.如權利要求1所述的同步器，其中，阻擋環(16、17)具有接合齒(21)，該接合齒具有面向套管(11)的傾斜面(22)，第一和第二阻擋環(16、17)的面具有相同的頂角(α)。
5.如前述任一權利要求所述的同步器，其中，至少第二阻擋環(16)的接合齒具有至少50°的頂角(α)。
6.如權利要求5所述的同步器，其中，頂角(α)在55°至60°之間。
7.如前述任一權利要求所述的同步器，包括用于移動套管(11)的致動器。
8.如前述任一權利要求所述的同步器，其中，嵌套于第二阻擋環(16)中的摩擦環(XT) 與同步器的轂盤(1)是直接形狀配合接合。
9.如前述任一權利要求所述的同步器，其中，第二阻擋環(16)和同軸線地鎖定至所述第二阻擋環(16)的摩擦環07)形成環形槽，環形槽的側壁形成兩個所述同軸線錐形摩擦
10.如前述任一權利要求所述的同步器，其中，第二阻擋環(16)和同軸線地鎖定至所述第二阻擋環(16)的摩擦環(XT)形成環形槽，所述摩擦環(XT)的內表面形成所述多個同軸線錐形摩擦面之一。
11.一種變速器，其包括至少一個如前述任一權利要求所述的同步器，其中，第一和第二齒輪( ，30)每個都具有與其關聯的檔位，且關聯至第二齒輪09)的檔位比關聯至第一齒輪(30)的檔位低。
全文摘要
雙動式同步器包括軸(31)，旋轉地安裝于所述軸(31)上的第一和第二齒輪(29、30)，套管(11)，該套管可沿所述軸(31)在它鎖定第一齒輪(30)至軸(31)的位置與它鎖定第二齒輪(29)至軸(31)的位置之間軸向移動。單一的圓錐形摩擦面(24)在第一阻擋環17與第一齒輪(30)之間形成，且多個嵌套的圓錐形摩擦面在第二阻擋環(16)與第二齒輪(29)之間形成。
文檔編號F16D23/06GK102422041SQ201080019916
公開日2012年4月18日 申請日期2010年1月22日 優先權日2009年3月6日
發明者H-J.扎克, J.斯波爾德, J.阿佩爾肖瑟, T.科克斯 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司