專利名稱：自激同步機的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有自激勵的阻環型同步機。
用于多級傳動比傳動裝置的阻環型同步機構已為眾所周知，這種機構包括成對的摩擦元件和爪形元件，以便分別使齒輪和軸同步并使齒輪剛性連接到軸上，預激勵組件為了跟隨軸套的初始接合運動接合摩擦元件，一個輪轂可轉動地固定到軸上，并具有滑動地配合軸套內花鍵齒的外花鍵齒，軸套經常限定一個爪形元件對，阻環帶有鎖定齒，以便在達到同步前阻止軸套的接合運動，同時為了由軸套傳遞轉換力，以加大摩擦元件的接合力。
在多級傳動比傳動裝置技術領域里業已熟知同步機構可用于減少傳動齒輪速比的部分或全部轉換時間。同時也已知通過采用自激型的同步機構可減小車輛操作者所需的轉換力，即減小加到轉換桿上的力。因為操作者的轉換力通常是隨著車輛的尺寸和重量而增加，對于卡車尤其是重型卡車來說，自激型同步機構特別重要。美國專利US,3,548,983中可看到自激類的阻環型同步機，該專利本文作為參考。美國專利US,5,092,439中可看到自激類的銷形同步機，該專利也作為本文的參考文件。
本發明的目的是提供帶有改進的自激類阻環型同步機。
按照本發明的特征，離合器摩擦式同步并剛性連接第一和第二驅動裝置被設置，以便圍繞公共軸線相對轉動。離合器包括第一爪形裝置，它可從空檔位置軸向移動到與第二爪形裝置接合的位置，用以跟隨由于軸向轉換力F。而產生的第一爪形裝置的接合運動，剛性連接驅動裝置。第一爪形裝置包括帶有軸向延伸的側面內花鍵的一個中央孔口，該側面與軸向延伸的外花鍵側面連續滑動配合，以防止內、外花鍵之間產生相對旋轉。外花鍵被固定，防止相對第一傳動裝置轉動和軸向運動。根據第一爪形裝置的接合運動，第一摩擦表面在軸向可運動去接合第二摩擦表面，用以產生同步扭矩。第一和第二鎖定裝置帶有傾斜表面，隨著第一爪形裝置的接合運動，傾斜表面可運動產生接合，以將轉換力(Fo)傳遞至第一摩擦表面而產生摩擦表面上的接合力，并且產生一個與同步扭矩相反的扭矩，當達到同步時使第一和第二鎖定裝置運動脫離接合。接合時第一和第二自激裝置進行操作，施加同步扭矩，在轉換力(Fo)方向產生附加軸向力(Fa)，用以在摩擦表面增加接合力。第一和第二自激裝置包括為了通過鎖定裝置使附加軸向力(Fa)指向第一摩擦表面的裝置。
離合器的特征是輪轂包括限定外花鍵的外圓周面。阻環包括第一摩擦表面和若干限定第二鎖定裝置的第二鎖定表面。阻環可軸向移動離開輪轂朝向第二摩擦表面。轉換套確定第一爪形裝置中央孔口和內花鍵。第一自激裝置包括若干在輪轂外圓周上設置的第一自激斜面。轉換套上裝有若干剛性元件，以限制相對轉動，并基本固定阻止相對的軸向運動。各剛性元件包括一個側面和另一側面，一個側面限定第二自激裝置的第二傾斜自激表面，另一側面限定第一鎖定裝置的鎖定表面。每個剛性元件都設有一個第二鎖定表面和一個第一自激表面，因此將軸向轉換力(Fo)和附加軸向力(Fa)傳遞經過剛性元件。
附圖表示本發明的同步機，其中
圖1是雙作用阻環型同步機的截面圖，同步機處于空檔位置，并圍繞軸線旋轉；圖2和圖3是從軸的軸向觀察，將圖1中部分零件取走時的輪廓圖；圖4是圖1中同步機零件的輪廓圖，其中零件相對圖1轉90度，相對圖5-7轉60度，并將圖1和圖6中的轉換套拆卸；圖5是圖1，4和圖7中阻環的輪廓圖；圖6是圖1中同步機的轉換套輪廓圖；圖7是相對圖4轉60度時的圖4中組裝零件和圖8中的剛性元件；圖8是圖1和圖7中剛性元件的立體圖；圖9A-9H簡略表明圖1-8中鎖定和自激零件的替換實施例，以及應用于圖1-8中實施例的零件操作的幾個步驟；圖10是用線圖表示作用于同步機構鎖定表面的軸向力和扭矩；和圖11，12，13A和13B說明圖9A-9H中同步機三個局部改型實例。
術語“同步離合機構”指的是借助剛性離合器，采用非旋轉地連接選定的傳動比齒輪到軸上，其中通過同步摩擦離合器連同剛性離合器使剛性離合器元件基本上同步轉動時，剛性離合器停止嚙合。術語“自激”指的是包含斜面或凸輪等的同步離合機構，以增加正比于摩擦離合器的同步扭矩的同步離合器嚙合力。
現在觀看圖1-8，圖中表示齒輪的同步組件10，組件10構成部分多級變速裝置。組件10包括圍繞中央軸線12a旋轉安裝的軸口，軸向相間隔的齒輪14、16和雙作用同步機離合機構18，齒輪14、16支承在軸上，以便相對軸旋轉和用公知方式相對軸固定軸向運動。
同步離合機構18包括用已知方式軸向轉動地固定到齒輪14、16上的環形元件20、22，與元件20、22構成一體的齒輪摩擦表面24、26，和元件20、22形成一體的齒輪爪齒28、30，在輪轂32的中央孔32a處軸向旋轉固定到軸12上的輪轂元件32，軸套34，內花鍵齒36，其限定在軸套34的中央孔上，并且與外花鍵齒38恒定接合，花鍵齒38設定在輪轂32的外圓周上，阻環40、42，鎖定齒組44、46和與阻環40、42形成一體的摩擦表面48、50，預激勵組件52，以及自激/鎖定組件54。這里同步機包括三個圓周相間的自激/鎖定組件54以及三個圓周相間的預激勵組件，組件54結合各阻環上的鎖定齒。各鎖定齒44，46分別包括傾斜的鎖定表面44a、44b、46a、46b。
容易看出，在爪形離合器元件嚙合以前，摩擦表面24、48和26、50成對上升，以確定摩擦離合器與齒輪同步到達軸上。最優選的是錐形離合器，但其他型號的摩擦離合器也可采用。可用大范圍的錐角。這里采用7度和1/2度的錐角。摩擦表面可以是固定到基體元件的已知幾種摩擦材料中的任一種，例如在美國專利4,700,823，4,844,218和4,778,548中采用的熱解碳摩擦材料。上述專利本文作為參考。
花鍵齒36、38具有軸向延伸的側面36a、38a，該側面以嚴密地滑動關系連續配合，因此在轉換套34和軸12間沒有相對的間隙。花鍵36的對置端確定爪形齒36b、36c，該齒分別配合齒輪齒28、30使剛性離合器齒至軸。參照圖9，爪形齒36b、36c和齒輪爪形齒28、30的側面具有無齒隙或鎖定角的特性，用以防止齒偶然松脫，該特性的詳細內容參照美國專利4,727,968，這份專利本文作為參考。如圖9H所示，當爪形齒36c和30完全嚙合時，側面36a、38a基本上保持全長嚙合，由傳遞的扭矩產生力，因此減小磨損。
現有技術中每個預激勵組件52包括螺旋壓縮彈簧58和柱塞60，柱塞安置在輪轂32內的徑向延伸的盲孔中，并偏壓滾子或滾珠(本文是一滾子)進入轉換套花鍵36中的環形止動溝槽36d中。預激勵組件52使轉換套34彈性地定位于圖1和圖9A所示的空檔位置。滾子62在若干翼片64、66的相鄰表面64a、66a之間軸向間隔開(本文中的翼片是三個)，翼生與阻環40、42形成一體。翼片延伸至輪轂32的槽36b中，以限制阻環相對輪轂和軸產生轉動。
當需要將任一齒連接軸時，一個適宜的而未示出的轉換機構，如美國公開的本文作為參考的專利4,920,815中的機構，通過局部顯示的轉換叉件68沿軸12的軸線軸向移動轉換套34，或者向左連接齒輪14，或者向右連接齒輪16。轉換機構可以由操作者通過連桿系統手動，可以由致動器有選擇地移動，或者采用裝置移動，該裝置自動起動轉換機構，同時也可控制轉換機構施加的力的大小。當用人工移動轉換機構時，預激勵組件施加一個與由操作者給予的力成比例的預激勵力至轉換套上。不管是人工還是自動施加的力，此力都以軸向方向加到轉換套上，并且與圖10中的力F成比例。依據由轉換力(Fo)產生的使轉換套運動的方向，預激勵力或者移動摩擦表面48或者50進入初始接合其相連的摩擦表面，計時相連的阻環相對輪轂32的位置，以將自激/鎖定組件54用下述的方法定位。
每個自激/鎖定組件54包括自激裝置70，自激裝置包括與輪轂32轉動平面傾斜延伸，在輪轂處圓周上確定的自激或助推斜面70a、70b、70c、70d，和垂直于轉動平面延伸的非助推表面70e、70f，組件54還包括鎖定齒44、46，剛性元件72，用以對鎖定件和自激力重復作用。元件72包括圓周相隔離的端部74、76，通過圓周延伸部78剛性固定在一起，延伸部78安放在轉換套34內的圓周延伸的切口34a中。切口34a限制元件72相對軸套產生圓周運動，并阻止相對軸套產生軸向運動。端部74包括自激斜面74a、74b，非助推表面74c和鎖定表面74d、74e，當轉換套34左、右軸向移動時，斜面74a、74b分別和表面70b、70a起作用，當同步機離合機構18處于圖1和圖7所示的空檔位置時，非助推表面74c和表面70e起作用，鎖定表面74d、74e分別以同樣方式和表面44a、46a作用，端部76包括分別和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以及分別和表面44b、46b起作用的鎖定表面76d、76e。在有一定量的扭矩情況下，非助推表面的接合位置防止自激斜面產生不希望有的觸發，扭矩是由一個錐形離合器產生的，例如錐形離合器摩擦面間的潤滑油粘度剪切力可以產生觸發斜面的扭矩。
現在觀看圖9A-9H中的自激/鎖定組件80，該簡圖表明與上述不同的實施例，其中鎖定齒44、46包括軸向延伸部44c、46c，放置在剛性元件端部74、76之間，端部74、76周向的間隔更大些，如同輪轂32所限定的自激斜面。延伸部44c、46c確保端部74、76之間的齒44、46的位置。
按圖9A-9H描述兩個自激/鎖定組件的功能。該描述假定在上述接合表面的方向上軸12和齒輪16之間產生同步現象。從下述中應明顯看出同步現象產生在另一方向上即對于齒輪14產生表面接合的方向上。圖9A說明所有的同步機零件都處于“空檔”位置。然而，開始轉換時，延伸部44c、46c可以在周向處于端部74、76之間的任一位置。將由操作者的轉換力Fo產生的使轉換套34初始向右的軸向運動被預激勵滾子62傳遞到阻環42，傳遞通過翼片鄰近表面66a，以便實現可移動的錐形表面50同齒輪錐形表面26的初始摩擦接合。當然，錐形表面的初始接合力是彈簧58的彈力和止動溝槽36d壁面的角度的函數。圖9B說明跟隨轉換套34朝向固定到齒輪16的爪形齒30的軸向運動，剛性元件72由空檔位置進行初始移動。圖9B中的零件可認為是處于“準備預激勵位置”，其中預激勵組件還沒有使阻環42運動達到足以接合錐形離合器摩擦表面26、50。圖9C中的零件是處在“預激勵位置”，其中已接合摩擦表面，達到開始傳遞扭矩，開始使阻環42相對輪轂和轉換套轉動達到接合鎖定表面74e、46a，但尚未達到使剛性元件72由其轉換套切口34a中的圓周中間位置開始運動。參見圖6，在圖9D中的“鎖定/自激位置”，扭矩使阻環42和剛性元件72轉動，也達到接合自激表面70b、74a。因此，圖9D中表面74e、74a夾持在阻環鎖定表面46a和輪轂自激斜面70b之間。當這些表面被夾持并忽略自激斜面的作用時，把由轉換套34施加到剛性元件72的全部操作者的轉換力(Fo)，傳遞到鎖定表面74e、46a上，因此接合摩擦表面26、50帶有為產生同步扭矩To的力Fo。如果自激斜面70b、74a垂直于輪轂32的轉動平面，那么將不產生自激力而僅有扭矩To作用到軸12上。同時，由于鎖定表面74e、46a和轉動平面傾斜，所以鎖定表面除了防止爪形齒36a、30的同步接合以及把轉換力Fo傳遞到摩擦表面26、50，此外，表面74e、46a也產生與同步扭矩相反的扭矩或非鎖定扭矩，但在同步條件下數值較小。基本上達到同步時，同步扭矩減小至非鎖定扭矩以下，于是鎖定齒運動脫離接合，以使轉換套產生連續的軸向運動，并使可運動的爪形齒36c接合齒輪爪形齒30。
忽略自激斜面的作用，由力Fo產生的錐形離合器扭矩由下列等式表示To＝FoRcMc/sinα式中Rc＝錐形摩擦表面的平均半徑，Mc＝錐形摩擦表面的摩擦系數，和α＝錐形摩擦表面的角度。
現有考慮自激斜面的作用，由操作者施加的軸向轉換力Fo而產生的同步扭矩To，自然作用到斜面上，該扭矩產生和操作者轉換力Fo方向相同的軸向分力或軸向附加力Fa，并也同樣傳遞到鎖定表面上，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。圖10線圖表明接合離合器摩擦表面的軸向力Fo加Fa的總和，以及由離合器摩擦表面產生的同步扭矩To加Ta的總和。對于給定的操作者轉換力F和操作者同步扭矩To，軸向附加力的大小最好是已接合的自激斜面角的函數。根據正常的操作者轉換作業，這個角度大小最佳選擇是大到產生的附加力Fa能增大同步扭矩并減少同步時間，但是，該角度也可小于達到產生可控制的軸向附加力Fa，即力Fa根據力Fo的增加或減小而增加或減小。若斜面角太大，斜面則自鎖而不是自激了，因此，一旦錐形離合器達到初始接合，力Fa不受力Fo的影響將迅速并無控制地加大，于是驅動錐形離合器鎖定。自鎖而不是自激的情況，使轉換質量或轉換意識降低，使同步零件受壓，造成錐形離合器表面過熱和快速磨損，甚至超越轉換桿的運動限度。
對齒輪上或下轉換如果沒有附加軸向力是最好的，那么上、下轉換的斜面可以制作成與花鍵平行。例如，如果斜面70b、74a和花鍵38平行，則不產生附加力Fa(在該方向進行轉換的力)。
用于計算自激斜面角θ和提供附加軸向力Fa的主要變量是錐形離合器角α，錐形離合器摩擦系數Mc，錐形離合器的平均半徑Rc和自激斜面Rr，斜面摩擦系數Mr和自激斜面的角度，這些變量使操作者力Fo成比例地增加或減少。參照美國專利5,092,439(該專利本文作為參考文獻)可更詳細地得知計算和控制自激力或助推力。
圖9E表示“助推/非鎖定位置”，這種情況在鎖定扭矩已離開鎖定表面以后立即發生。產生在該位置的自激可以是由于阻環42的慣性和/或錐形離合器沒有完全脫開的時候發生的。這種自激現象繼續延遲到圖9F中的“助推到齒輪位置”，并提供在轉換力Fo方向的作用在轉換套34上的輔助力，輔助力有助于使爪形齒36c接合爪形齒30的軸向接合運動重新開始，如同齒36a端部和齒30端部接合時，非鎖定產生并幫助爪形齒運動到銜接位置。輔助力使熟知的轉換槽孔減小，對操作者減低要求，當非鎖定產生時，需用大力氣移動轉換桿以便完成轉換。即輔助力有利于平穩而比較不費力的完成轉換。圖9G表示“助推位置末端”，圖9H表示爪形齒36c、30的完全的“接合位置”。
延伸部44c、46c軸向的長度，達到當同步零件處于圖9A的空檔位置時，延伸部仍夾持在剛性元件端部74、76之間；同時鎖定齒44、46的鎖定表面與剛性元件端部74、76接合，如圖9B-9E所示。但是，如圖9F-9H所看到的，為表示轉換，在非鎖定時，延伸部46c則未被夾持或者不是固定保持在對準備剛性元件端部之間的圓周空間，于是使得或沒有止阻延伸部46c隨機地運動到端部76和自激裝置70之間的位置。在這種情況下，同步機零件不能返回到空檔位置，不能轉換到齒輪14。
圖11、12、13A和13B簡圖說明三個改型實施例，各實施例延伸部保持圓周定位在剛性元件72的端部74、76之間，因此保持對準剛性元件端部之間的圓周空間，并當開始改變轉換時確保鎖定表面的接合。圖11中改進的延伸部是144c、146c，至少一對延伸部144c、146c包括加長孔144d、146d，孔中可滑動地安放銷釘90，為了防止延伸部產生相對的圓周運動，也為了使延伸部產生相對的軸向運動。圖12中改型的延伸部是244c、246c，其中至少有一個延伸部244c滑動地延長至延伸部246c中的圓周相隔開的部分。圖13A和13B中改型的延伸部分別是344c、346c和444c、446c。圖13A中至少有一對延伸部344c、346c軸向重疊，以防止在一個方向上產生相對圓周運動。圖13B中至少有另一對延伸部444c、446e是顛倒的，以防止在另一方向上的相對圓周運動。
上面已闡述自激的同步機構的幾個實施例。確信在本發明主題之內可有許多改變和變型的實施例。下面的權利要求復蓋了本發明公開的機構，改變和變型應包括在本發明主題中。
權利要求
1.摩擦同步并剛性連接第一和第二驅動裝置(12、16)的離合器(18)，驅動裝置為了圍繞公共軸(12a)相對轉動，該離合器包括第一爪形裝置(36c)，可從空檔位置軸向運動到與第二爪形裝置(30)接合的位置，跟隨第一爪形裝置(36c)利用軸向轉換力(Fo)的接合運動剛性連接驅動裝置，第一爪形裝置(36c)包括具有帶軸向延伸側面(36a)的內花鍵(36)的中央孔口，側面(36a)與外花鍵(38)的軸向延伸側面(38a)連續配合以防止內、外花鍵之間產生相對轉動，外花鍵(38)固定，防止相對第一驅動裝置(12)產生轉動和軸向運動；第一摩擦表面(50)，跟隨第一爪形裝置(36c)的接合運動，軸向移動接合第二摩擦表面(26)，用于產生同步扭矩(To)；第一和第二傾斜鎖定表面(74e、46a)，跟隨第一爪形裝置(36c)的接合運動可移動進入接合，以防止爪形裝置(36c、30)的同步接合，以將轉換力(Fo)傳遞至第一摩擦表面(50)，目的是對摩擦表面(50，26)作用接合力，還為了產生與同步扭矩相反的扭矩，使第一第二鎖定裝置(74、76)達到同步時脫離接合；接合時第一和第二自激裝置(70、74)進行操作施加同步扭矩，在轉換力(Fo)方向產生附加軸向力(Fa)，用以在摩擦表面(50、26)上增加接合力，第一和第二自激裝置包括為了通過鎖定表面(74e，46a)使附加軸向力(Fa)指向第一摩擦表面(50)的裝置(74)；其特征是輪轂(32)包括限定外花鍵(38)的外圓周面；第一阻環(42)包括第一摩擦表面(50)和若干第二鎖定表面(46a)，阻環可軸向運動離開輪轂(32)朝向第二摩擦表面(26)；第一爪形裝置(36c)中央孔口和內花鍵(36)由轉換套(34)限定；第一自激裝置(70)包括設置在輪轂(32)外圓周的若干第一自激斜面(70b)；若干剛性元件(72)安裝在轉換套(34)上，以限定相對轉動和相對的非軸向運動，每個剛性元件(72)包括一個側面(74a)和另一側面(74e)，一個側面(74a)限定第二自激裝置(74)的第二傾斜自激斜面(74a)，另一側面(74e)限定第一鎖定表面(74e)，每個剛性元件(72)設有一個第二鎖定表面(46a)和一個第一自激斜面(70b)，因此，將軸向轉換力(Fo)和附加軸向力(Fa)傳遞經過剛性元件(72)。
2.按照權利要求1的離合器，其中輪轂(32)和至少一個剛性元件(72)，各自包括垂直于輪轂轉動平面延伸的非助推表面(70e、74c)，當轉換套(34)處于空檔位置時產生接合。
3.按照權利要求1的離合器，其中當第一和第二鎖定表面(74e、46a)移出脫離接合以后，自激斜面(70b、74a)仍在接合，為提供一個使第一爪形裝置(36c)運動去接合第二爪形裝置(30)的輔助力。
4.按照權利要求3的離合器，其中輪轂(32)和至少一個剛性元件(72)，各自包括垂直于輪轂轉動平面延伸的非助推表面(70e、74c)，當轉換套(34)處于空檔位置時產生接合。
5.按照權利要求1的離合器，還包括設置的第三驅動裝置(14)，為了相對第一和第二驅動裝置(12、16)圍繞公共軸線(12a)轉動，并軸向隔離第二驅動裝置(16)；轉換套(34)內花鍵(36)確定第三爪形裝置(36b)由空檔位置軸向移動至與第四爪形裝置(28)接合的位置，利用與第一轉換力(Fo)方向相反的第二轉換力(Fo)，根據轉換套(34)的接合運動，使第一和第三驅動裝置(12、14)剛性連接；第二阻環(40)包括第三摩擦表面(48)和若干第四鎖定表面(44a)；阻環進行轉向移動離開輪轂(32)朝向第四摩擦表面(24)；第一自激裝置(70)包括若干在輪轂(32)外圓周上確定的第三自激斜面(70a)；各剛性元件(72)包括一側面(74b)和另一側面(74d)，側面(74b)限定第二自激裝置(74)的第四傾斜自激斜面(74b)，另一側面(74d)限定第三鎖定表面(74d)，各剛性元件(72)具有一個第四鎖定表面(44a)和一個第三自激表面(70a)；因此兩個軸向轉換力(Fo)和附加軸向力(Fa)傳遞給剛性元件(72)到達第二阻環(40)。
6.按照權利要求5的離合器，其中各剛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鎖定表面(74e、74d)的第一端部(74)，當第一驅動裝置的初始轉速高于第二和第三驅動裝置時，與第一和第二自激斜面(70b、70a)以及第二和第四鎖定表面(44a、46a)作用，以使第二和第三驅動裝置與第一驅動裝置實現同步。
7.按照權利要求6的離合器，其中各剛性元件包括第二端部(76)，它與第一端部(74)周向隔開并通過圓周延伸部(78)固定在一起，延伸部(78)可滑動地安放在轉換套(34)中的切口(34a)里，以便相對套(34)產生有限制的相對轉動和不產生軸向運動，第二端部包括自激斜面(76a、76b)和鎖定表面(76e、76d)，分別作用由輪轂限定的附加自激斜面(70d、70c)和由第一和第二阻環限定的鎖定表面(46b、44b)；當第一驅動裝置的初始轉速低于第一和第三驅動裝置時，由第二端部確定的表面和附加表面(70d、70c)，使第二和第三驅動裝置與第一驅動裝置實現同步。
8.按照權利要求7的離合器，其中至少剛性元件(72)之一的第一和第二端部(74、76)，各自包括垂直于輪轂(32)轉動平面延伸的非助推表面(74c、76c)，當轉換套(34)處于空檔位置時，輪轂包括垂直于轉動平面延伸并與剛性元件的非助推表面接合的非助推表面(70e、70f)。
9.按照權利要求7的離合器，其中當自激斜面連帶的鎖定表面脫離接合以后，自激斜面仍然接合，以便提供使相連的轉換套(34)的爪形裝置運動與第二和第三驅動裝置的爪形裝置接合的輔助力。
10.按照權利要求9的離合器，其中至少剛性元件(72)之一的第一和第二端部(74、76)，各自包括垂直于輪轂(32)轉動平面延伸的非助推表面(74c、76c)，當轉換套(34)處于空檔位置時，輪轂包括垂直于轉動平面延伸并與剛性元件的非助推表面接合的非助推表面(70e、70f)。
11.按照權利要求7的離合器，包括使第一和第二阻環鎖定表面(44a、44b和46a、46b)維持對準各剛性元件(72)端部(74、76)之間的圓周間隙的裝置(90)。
12.有選擇地同步和剛性連接帶有軸向間隔開的第一和第二驅動裝置(14、16)的中央裝置(12)的離合器(18)，驅動裝置為了圍繞中央裝置(12)的軸線(12a)相對轉動，并相對其軸向固定，離合器包括輪轂(32)固定到中央裝置(12)，與軸線同軸并在驅動裝置(14、16)之間，輪轂外圓周帶有外花鍵(38)；爪形齒(28、30)固定到各驅動裝置(14、16)；摩擦表面(24、26)固定到各驅動裝置(14、16)；轉換套(34)具有與輪轂外花鍵(38)配合的內花鍵(36)，并具有爪形齒(36b、36c)，跟隨套(34)利用操作者轉換力Fo從空檔位置的往返軸向接合運動，爪形齒(36b、36c)接合任一驅動裝置(14、16)的爪形齒(28、30)；連同各驅動裝置的阻環(40、42)，每個阻環安排在輪轂32和相連的驅動裝置(14、16)之間，各阻環包括若干成對的鎖定表面(44a、44b，和46a、46b)以及與相連驅動裝置(14、16)的摩擦表面(24、26)接合的摩擦表面(48、50)，用以產生同步扭矩；鎖定表面(74d、74e和76d、76e)軸向固定轉換套(34)，分別跟隨轉換套(34)的往復運動，接合任一阻環(40、42)的鎖定表面(44a、44b和46a、46b)，以防止爪形齒(36b、36c)的同步接合，用以傳遞操作者的轉換力(Fo)通過接合鎖定表面，為實現相連摩擦表面的接合，并為產生與同步扭矩相反的扭矩；接合時自激裝置(70、74)操作，施加同步扭矩以產生方向指向接合鎖定表面上并在轉換力(Fo)方向上的附加軸向力(Fa)，用以增加已接合的摩擦表面的接合力；其特征是自激裝置(70、74)包括輪轂外圓周上的若干周向間隔的溝槽和設置在各溝槽中的剛性元件(72)，各槽具有確定其圓周尺寸的周向間隔端部(70e、70f)，至少一個端部包括第一和第二自激斜面(70a、70b)，斜面在第一和第二驅動裝置(14、16)方向上分別面對形成軸向角，每個剛性元件(72)包括第一和第二周向間隔的端部(74、76)，由周向延伸部(78)剛性固定在一起，延伸部(78)滑動地安放在轉換套(34)的切口中，以便相對套產生有限的轉動和非軸向運動，各個第一端部(74)包括分別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)包括軸向固定于套(34)的鎖定表面(74d、74e和76d、76e)，產生同步時，每個第一端部(74)位于一個自激斜面(70a、70b)和一個阻環鎖定表面(44a、46a)之間，因此，軸向轉換力和附加軸向力都傳遞至剛性元件(72)上。
13.按照權利要求12的離合器，包括使每對鎖定表面(44a、44b和46a、46b)保持對準各剛性元件(72)端部(74、76)之間的圓周間隙。
14.按照權利要求13的離合器，其中各阻環(40、42)包括鎖定齒(44、46)；當轉換套(34)處于空檔位置，鎖定齒確定每對鎖定表面(44a、44b和46a、46b)，并在每個剛性元件(72)的圓周間隔開的端部(74、76)之間軸向延伸。
15.按照權利要求14的離合器，其中各阻環(40、42)的鎖定齒(44、46)，在至少一個剛性元件(72)的圓周間隔開的端部(74、76)之間軸向延伸，為保持所述的對準，剛性元件包含軸向重疊的延伸部(244c、246c)。
16.摩擦同步和剛性連接第一和第二驅動裝置(12、16)的離合器(18)，驅動裝置安排為圍繞公共軸線相對轉動，離合器包括第一爪形裝置(36c)可從空檔位置軸向移動到與第二爪形裝置(30)接合的位置，跟隨第一爪形裝置(36c)利用軸向轉換力(Fo)的接合運動，剛性連接驅動裝置；根據第一爪形裝置(36c)的接合運動，第一摩擦表面(50)可軸向移動接合第二摩擦表面(26)，以產生同步扭矩(To)；輪轂(32)連接第一爪形裝置(36c)，以使第一爪形裝置(36c)隨同輪轂(32)進行軸向運動，并阻止第一爪形裝置(36c)相對輪轂(32)產生轉動；第一阻環(42)包括第一摩擦表面(50)和若干第一鎖定表面(46a)，阻環可軸向移動離開輪轂(32)朝向第二摩擦表面(26)；其特征是輪轂(32)包括若干第一傾斜的輪轂表面(70b)；和裝設若干鎖定元件(72)，以固定與第一爪形裝置(36c)的軸向運動，并限制相對第一爪形裝置(36c)和輪轂(32)的轉動，鎖定元件定位接觸傾斜的輪轂表面(70b)和阻環(42)的鎖定表面(46a)，為產生轉換力(Fo)方向的附加軸向力(Fa)，這是由于傳遞到阻環(42)鎖定表面(46a)的扭矩反作用于摩擦表面(50)的結果，因此與單獨的轉換力(Fo)相比摩擦表面(50)上的軸向力增加，并加大同步扭矩。
17.按照權利要求16的離合器，其中輪轂(32)和至少一個鎖定元件(74)各自包括垂直于輪轂轉動平面延伸的非助推表面(70e、74c)，當第一爪形裝置處于空檔位置時產生接合。
18.按照權利要求16的離合器，其中在鎖定表面(46a)移動與元件脫離接觸之后，傾斜的輪轂表面(70b)與元件(74)保持接觸，為提供一個使第一爪形裝置(36c)運動和第二爪形裝置(30)接合的輔助力。
19.按照權利要求18的離合器，其中輪轂(32)和至少一個鎖定元件(74)各自包括垂直于輪轂轉動平面延伸的非助推表面(70e、74c)，當第一爪形裝置(36c)處于空檔位置時產生接合。
20.按照權利要求16的離合器，還包括第三驅動裝置(14)，安置驅動裝置是為了相對第一和第二驅動裝置(12、16)圍繞公共軸線(12a)轉動，并軸向隔離第二驅動裝置(16)；第三爪形裝置(36b)從空檔位置軸向移動與第四爪形裝置(28)接合位置，以便跟隨通過與第一轉換力(Fo)方向相反的第二轉換力(Fo)使第三爪形裝置(36b)的接合運動，剛性連接第一和第三驅動裝置(12、14)；跟隨第三爪形裝置(36b)的接合運動，第三摩擦表面(48)軸向移動與第四摩擦表面(24)接合，為產生同步扭矩(To)；第二阻環(40)包括第三摩擦表面(48)和若干第二鎖定表面(44a)，阻環從輪轂(32)軸向移動朝向第四摩擦表面(24)；輪轂(32)包括若干第二傾斜的輪轂表面(70a)；和將元件定位接觸第二傾斜的輪轂表面(70a)和第二阻環鎖定表面(44a)，為在第二轉換力方向上產生附加軸向力(Fa)，這是由于傳遞到第二阻環鎖定表面(44a)的扭矩僅作用于摩擦表面(48)，因此與單獨的第二轉換力(Fo)相比，增大了第三摩擦表面(48)的軸向力和同步扭矩。
全文摘要
阻環型同步機(18)包括錐形離合器摩擦表面(24、48和26、50)和爪形離合器齒(36b、28和36c、30)，以便將齒輪(14、16)摩擦式同步和固定連接到軸(12)上。若干剛性元件(72)驅動裝配在固定阻環(40、42)的鎖定齒(44、46)和自激斜面(70a-70d)之間，自激斜面限定在固定到軸(12)上的輪轂(32)的外圓周。轉換套(34)滑動地花鍵連接輪轂(32)，并利用操作者的轉換力(Fo)和附加力(Fa)可移動，附加力是通過自激斜面提供的。力Fo和Fa反作用鎖定齒，以接合摩擦表面。不產生鎖定的情況下，自激斜面可加長，有助于達到完成轉換。
文檔編號F16D23/02GK1127855SQ9511631
公開日1996年7月31日 申請日期1995年8月15日 優先權日1994年8月15日
發明者E·R·布朗 申請人:易通公司