專利名稱：銷型同步離合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳動(dòng)裝置所用銷型同步離合器的改進(jìn)。
眾所周知，在多速比的傳動(dòng)裝置中，可以使用同步裝置來(lái)減少傳動(dòng)裝置中某些或全部齒輪傳動(dòng)比的換檔時(shí)間。人們還知道，使用自加力型的同步機(jī)構(gòu)可減小要求車輛駕駛員所提供的換檔作用，也就是施加到換檔桿上的力。由于駕駛員的換檔作用通常隨著車輛尺寸的增加而增加，因此自加力型的同步機(jī)構(gòu)對(duì)于重型卡車就尤為重要?，F(xiàn)有技術(shù)中與本發(fā)明同步離合器相關(guān)的一些實(shí)例可以參見(jiàn)美國(guó)專利US5078244，5092439和5339936，這些專利在此都引作參考。
本發(fā)明的目的是要提供一種具有改進(jìn)的爪件設(shè)置的自加力銷型同步離合器。
根據(jù)本發(fā)明，一種如美國(guó)專利US5092439所公開(kāi)的體現(xiàn)了如權(quán)利要求1前序部分所述的現(xiàn)有技術(shù)特征的銷型同步離合器，它與安裝在軸上并可圍繞著軸的軸線相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一和第二傳動(dòng)件中的任一個(gè)有選擇實(shí)現(xiàn)摩擦同步和剛性結(jié)合。該同步離合器包括第一和第二爪件。這兩個(gè)爪件分別固定在第一和第二傳動(dòng)件上，并且可分別與位于兩傳動(dòng)件之間的可軸向移動(dòng)的第三和第四爪件相互嚙合。第三和第四爪件具有內(nèi)花鍵，它用來(lái)與固定在軸上的外花鍵實(shí)現(xiàn)無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地滑動(dòng)配合。第一和第二錐形摩擦環(huán)分別固定在第一和第二傳動(dòng)件上，以便隨傳動(dòng)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。第三和第四錐形摩擦環(huán)與軸同心，并且可在兩傳動(dòng)件之間軸向移動(dòng)，以便分別與第一和第二摩擦環(huán)摩擦結(jié)合，為傳動(dòng)件與軸的同步提供同步扭矩。一個(gè)徑向延伸的法蘭盤具有軸向相背的兩側(cè)，它位于第三和第四爪件之間以及第三和第四摩擦環(huán)之間，用以根據(jù)施加在該法蘭盤上的雙向的軸向換檔力(Fo)，軸向驅(qū)動(dòng)爪件和摩擦環(huán)進(jìn)入所述的嚙合狀態(tài)。阻止元件在其結(jié)合后用以阻止諸爪件在同步之前的嚙合。阻止元件包括一些在周向上間隔開(kāi)的銷，這些銷在第三和第四摩擦環(huán)之間剛性地軸向延伸并且穿過(guò)法蘭盤上的第一組孔。每個(gè)銷都具有阻止突肩，能夠與圍繞著相應(yīng)法蘭孔所設(shè)置的阻止突肩相互結(jié)合。第一元件固定住了法蘭盤，以免它相對(duì)于第三和第四爪件有軸向運(yùn)動(dòng)。第二元件允許法蘭盤相對(duì)于第三和第四爪件以及軸存在有限的周向運(yùn)動(dòng)。第二元件包括第一和第二斜面，它們各自固定，相對(duì)于法蘭盤或軸沒(méi)有軸向和徑向運(yùn)動(dòng)。所述的第一和第二斜面可隨著同步扭矩而相互結(jié)合，以便在法蘭盤上產(chǎn)生出沿?fù)Q檔力(Fo)方向的附加軸向力(Fa)，以增加作用在摩擦環(huán)上的總作用力。
改進(jìn)的特征在于，軸包括轉(zhuǎn)動(dòng)支承著齒輪的第一和第二圓柱面，以及一個(gè)環(huán)形件，環(huán)形件外周面的直徑大于前述圓柱面的直徑；環(huán)形件還具有一定的軸向長(zhǎng)度，通過(guò)軸向相背的兩個(gè)突肩將齒輪隔開(kāi)，這兩個(gè)突肩限制了齒輪之間相互靠近的軸向運(yùn)動(dòng)。環(huán)形件相對(duì)于軸在軸向和徑向上都是固定的，并且在環(huán)形件的外周面上設(shè)有與軸相固定的外花鍵。第一和第二爪件是由固定在這兩個(gè)爪件上的外花鍵確定的。第三和第四爪件的內(nèi)花鍵與環(huán)形件的外花鍵保持嚙合。第三和第四爪件的內(nèi)花鍵可分別與第一的第二爪件的外花鍵相嚙合。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是要提供一種具有改進(jìn)的自加力結(jié)構(gòu)的銷型同步離合器。
根據(jù)本發(fā)明，一種如美國(guó)專利US5092439所公開(kāi)的體現(xiàn)了如權(quán)利要求3前序部分所述的現(xiàn)有技術(shù)特征的銷型同步離合器，它與安裝在軸上并可圍繞著軸的軸線相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一和第二傳動(dòng)件中的任一個(gè)有選擇地實(shí)現(xiàn)摩擦同步和剛性結(jié)合。該同步離合器包括第一和第二爪件，這兩個(gè)爪件分別固定在第一和第二傳動(dòng)件上，并且可分別與位于兩傳動(dòng)件之間的可軸向移動(dòng)的第三和第四爪件相互嚙合。第三和第四爪件具有內(nèi)花鍵，它用來(lái)與固定在軸上的外花鍵實(shí)現(xiàn)無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地滑動(dòng)配合。第一和第二錐形摩擦環(huán)分別固定在第一和第二傳動(dòng)件上，以隨傳動(dòng)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)。第三和第四錐形摩擦環(huán)與軸同心，并且可在兩傳動(dòng)件之間軸向移動(dòng)，以便分別與第一和第二摩擦環(huán)摩擦結(jié)合，為傳動(dòng)件與軸的同步提供同步扭矩。一個(gè)徑向延伸的法蘭盤具有軸向相背的兩側(cè)，它位于第三和第四爪件之間以及第三和第四摩擦環(huán)之間，用以根據(jù)施加在該法蘭盤上的雙向的軸向換檔力(Fo)，軸向驅(qū)動(dòng)爪件和摩擦環(huán)進(jìn)入所述的嚙合狀態(tài)。阻止元件在其相互結(jié)合后用以阻止諸爪件在同步之前的嚙合。阻止元件包括一些在周向上間隔開(kāi)的銷，這些銷在第三和第四摩擦環(huán)之間剛性地軸向延伸并且穿過(guò)法蘭盤上的第一組孔。每個(gè)銷都具有阻止突肩，能夠與圍繞著相應(yīng)法蘭孔所設(shè)置的阻止突肩相互結(jié)合。第一元件固定住了法蘭盤，以免它相對(duì)于第三和第四爪件有軸向運(yùn)動(dòng)。第二元件允許法蘭盤相對(duì)于第三和第四爪件以及軸存在有限的周向運(yùn)動(dòng)。第二元件包括第一和第二斜面它們是各自固定的，相對(duì)于法蘭盤或軸沒(méi)有軸向和徑向運(yùn)動(dòng)。所述的第一和第二斜面可隨著同步扭矩而相互結(jié)合，以便在法蘭盤上產(chǎn)生出沿?fù)Q檔力(Fo)方向的附加軸向力(Fa)，以增加作用在摩擦環(huán)上的總作用力。
改進(jìn)的特征在于，軸包括轉(zhuǎn)動(dòng)支承著傳動(dòng)件的第一和第二圓柱面，以及一個(gè)環(huán)形件。環(huán)形件外周面的直徑大于前述圓柱面的直徑；環(huán)形件還具有一定的軸向長(zhǎng)度，通過(guò)軸向相背的兩個(gè)突肩將傳動(dòng)件隔開(kāi)，這兩個(gè)突肩限制了傳動(dòng)件之間相互靠近的軸向運(yùn)動(dòng)。環(huán)形件相對(duì)于軸在軸向和徑向上都是固定的，并且在環(huán)形件的外周面上設(shè)有與軸相固定的外花鍵。環(huán)形件的外周面上包括至少一個(gè)凹部，它的軸向長(zhǎng)度與所述環(huán)形件的軸向長(zhǎng)度相等，該凹部完全去除掉了環(huán)形件上相鄰的幾個(gè)外花鍵齒。所述第二斜面設(shè)在該凹部中。
附圖表示了本發(fā)明的自加力同步離合器，其中

圖1是縱截面圖，示意性表示了處在空檔位置時(shí)的雙作用同步離合器。
圖2是右位嚙合時(shí)的圖1的同步離合器。
圖3是圖1所示同步離合器元件的詳細(xì)的分解圖。
圖4是圖1中的軸的局部詳細(xì)圖。
圖5是圖4的軸沿圖4中5-5線所示的橫截面圖。
圖6和圖7是圖4的軸沿圖4中6-6線所示的局部圖，并且加上了圖3的相配合的自加力斜面。以及，圖8是表示作用在離合器法蘭盤上的軸向力和扭矩的線圖。
這里使用術(shù)語(yǔ)“同步離合機(jī)構(gòu)”是指一種離合機(jī)構(gòu)，用來(lái)通過(guò)剛性離合器將選定傳動(dòng)比的齒輪無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到一個(gè)軸上，其中在尚未使剛性離合器的元件基本達(dá)到同步轉(zhuǎn)動(dòng)之前，與剛性離合器相配合的同步控制離合器，性阻止該剛性離合器的嚙合傾向。術(shù)語(yǔ)“自行加力”是指一種同步離合機(jī)構(gòu)，它包括斜面或凸輪等類似元件，以便與摩擦離合器的同步扭矩成比例地增大同步離合器的嚙合力。
現(xiàn)在參見(jiàn)附圖，圖中表示了齒輪與同步器的組件10，包括將要安裝在傳動(dòng)箱中圍繞軸線12a轉(zhuǎn)動(dòng)的軸12，軸向間隔開(kāi)的傳動(dòng)件，即齒輪14、16以及雙作用的同步器22。
軸12包括轉(zhuǎn)動(dòng)支承著齒輪的圓柱面12b、12c以及環(huán)形件12d，環(huán)形件12d的外周面的直徑大于圓柱面的直徑。環(huán)形件具有一定的軸向長(zhǎng)度，通過(guò)軸向相背的兩個(gè)突肩12e、12f將齒輪隔開(kāi)，這兩個(gè)突肩限制了齒輪之間相互靠近的軸向運(yùn)動(dòng)。齒輪之間相互遠(yuǎn)離的軸向運(yùn)動(dòng)由任何一些己知的方式加以限制。環(huán)形件可制成一個(gè)固定在軸上的環(huán)；或者象這里一樣，與軸制成一體。環(huán)形件的外周面上包括一些外花鍵12g，三個(gè)與環(huán)形件的軸向長(zhǎng)度相等的凹部18，以及下面將要解釋的自加力斜面20a、20b、20c、20d。凹部完全切削掉了相鄰的幾個(gè)花鍵齒12g，因而簡(jiǎn)化了自加力斜面的加工。
同步器22包括分別與齒輪14、16制成一體的摩擦環(huán)26、28和爪件30、32；帶有可與環(huán)形件12d外周面上的外花鍵齒12g滑動(dòng)配合的內(nèi)花鍵齒38、40的爪件34，36；具有軸向相背的兩側(cè)42a、42b并被夾在爪件34、36的軸向相對(duì)的兩表面34a，36a之間的、沿徑向延伸的換檔法蘭盤42；用于將法蘭盤和爪件固定在一起以防止它們相互軸向移動(dòng)的三個(gè)沿軸向延伸的保持件44；由沿圓周間隔開(kāi)的三個(gè)銷50牢牢固定在一起的環(huán)狀摩擦環(huán)46、48，所述的銷50自每個(gè)摩擦環(huán)沿軸向延伸并且穿過(guò)法蘭盤42上的孔42c；還包括三個(gè)預(yù)加載組件52，預(yù)加載組件52只在圖3中示出。
摩擦環(huán)分別帶有錐形的摩擦面26a、46a和28a、48a，這些摩擦面相互配合，以便在爪件嚙合之前使齒輪與軸摩擦同步。摩擦環(huán)46、48分別包括三個(gè)周向間隔開(kāi)的、軸向開(kāi)口的并且沿周向延展的凹口46b、48b；還包括六個(gè)周向間隔開(kāi)的、徑向向內(nèi)開(kāi)口的并且軸向延伸貫穿整個(gè)摩擦環(huán)46、48的凹槽46c、48c。多余的凹槽46c、48c有利于摩擦環(huán)46、48的互換性。如下文進(jìn)一步說(shuō)明的那樣，凹口46b、48b容納著預(yù)加載組件52的端部，而凹槽46c、48c容納著保持件44。可采用很大范圍的錐角，這里采用了7.5°的錐角。摩擦面46a、48a和/或26a、28a可由任何一些己知的固定到基件上的摩擦材料構(gòu)成，例如由美國(guó)專利4700823，4844218，和4778548所公開(kāi)的熱解碳摩擦材料是值得推薦的。這些專利在這里引作參考。
每個(gè)銷50包括主徑部分50a，其直徑略小于法蘭孔42c的直徑；以及位于摩擦環(huán)46、48之間(這里是在中間)的減徑部分或稱凹部50b；還包括與銷軸線的垂直成一定角度地自銷軸線沿徑向向外延伸并且軸向隔開(kāi)的錐形阻止突肩，或稱阻止表面50c、50d。當(dāng)減徑部分位于各自的法蘭孔當(dāng)中時(shí)，允許剛性的摩擦環(huán)/銷組件相對(duì)于法蘭盤作有限的轉(zhuǎn)動(dòng)，以使銷上的阻止突肩與圍著法蘭孔42c倒角制出的阻止突肩實(shí)現(xiàn)相互配合?？赏ㄟ^(guò)任何一些己知的方式將銷50固定到摩擦環(huán)46、48上。
預(yù)加載組件52是在上述的美國(guó)專利5339936中更加充分地展示和描述過(guò)的對(duì)開(kāi)銷類型的。每個(gè)預(yù)加載組件都在摩擦環(huán)46、48之間軸向延伸，并且穿過(guò)42d?？?2d與孔42c交替間隔，只在圖3中示出的各個(gè)預(yù)加載組件52包括相同的兩個(gè)半銷54；夾在兩個(gè)半銷之間并以彈性使它們分開(kāi)的至少兩個(gè)相同的片簧56；套在片簧端部56a上的兩個(gè)夾持器58；以及位于每個(gè)摩擦環(huán)46、48的橢圓凹口46b、48b中的橢圓形杯形件60。橢圓的杯形件60和凹口46b、48b沿著摩擦環(huán)的圓周方向延展，并且在摩擦環(huán)的徑向上具有充分長(zhǎng)的直徑，以使半銷54的相對(duì)的端部54a能夠滑動(dòng)。每一對(duì)半銷54當(dāng)被壓縮到一起時(shí)，其主徑小于相應(yīng)的孔42d的直徑。每一對(duì)半銷54還包括帶有倒角端面54c的半環(huán)形凹部54b，以及端部54a。正如己知的那樣，隨著法蘭盤42開(kāi)始嚙合運(yùn)動(dòng)，端部54a作用于摩擦環(huán)46、48，倒角面54C作用于圍繞法蘭盤42的法蘭孔42d的倒角面。杯形件60剛性地接合在摩擦環(huán)46、48和端部54a之間，在兩者之間提供了耐摩材料。例如，杯形件可由鋼制成，而摩擦環(huán)可由鋁或其它一些較軟的材料制成。
如前所述，爪件34、36包括一些可與固定在軸上的外花鍵齒12g滑動(dòng)配合的內(nèi)花鍵齒38、40。外花鍵齒的側(cè)面平行于軸的軸線。這些側(cè)面與爪件的花鍵側(cè)面相互配合，防止了兩者之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
法蘭盤42還包括從相背的兩側(cè)軸向延伸出去的環(huán)狀增強(qiáng)環(huán)42e，42f，以有徑向向內(nèi)實(shí)伸到軸的環(huán)形件12d外周面上的凹部18中的自加力齒62。每個(gè)齒62都包括自加力表面62a、62b、62c、62d，它們分別與自加力斜面20a、20b、20c、20d相配合，或者說(shuō)相互作用。每個(gè)增強(qiáng)環(huán)都包括徑向向內(nèi)的表面42h，它容納著爪件34、36的徑向向外的環(huán)形表面34c、36c。增強(qiáng)環(huán)減小了法蘭盤42在制造和使用過(guò)程中的軸向變形。自加力斜面允許法蘭盤相對(duì)于爪件34、36和軸12作有限的轉(zhuǎn)動(dòng)，并將同步扭矩作用于錐形離合器和軸之間，以提供附加的軸向自加力，以便增加由于在法蘭盤42上施加換檔力而使錐形離合器初始結(jié)合時(shí)的嚙合力，因此而增加由錐形離合器所提供的同步扭矩。如在升檔或降檔時(shí)所見(jiàn)到的那樣，可以為了增加某個(gè)齒輪或兩個(gè)齒輪的同步力而設(shè)置自加力斜面；和/或可以為了在任一扭矩方向上增加同步力而設(shè)置自加力斜面。
每個(gè)保持件44包括一個(gè)軸向延伸部分44a，它位于爪件34、36的徑向朝外部分34b、36b的附近；還包括兩上軸向間隔開(kāi)的并且徑向朝內(nèi)的延伸部分44b，它們包容住了爪件34、36的軸向相背的部分34b’、36b’。保持件松松地穿過(guò)法蘭盤42上的孔42e，以允許兩者之間存在有限的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。每個(gè)軸向延伸部分44a包括兩個(gè)軸向間隔開(kāi)的并且徑向朝外的部分44c，它們被容納在摩擦環(huán)的凹槽46c、48c中，并且與凹槽的徑向朝內(nèi)的部分處在較輕松的滑動(dòng)關(guān)系下。徑向朝外部分44c具有充分的長(zhǎng)度，以便與凹槽的徑向朝內(nèi)部分保持滑動(dòng)關(guān)系。齒輪14、16包括軸向延伸的凹槽14a、16a，以便在爪件嚙合時(shí)容納保持件的端部。參見(jiàn)圖2。凹槽46c、48c的徑向延伸側(cè)面抑制了保持件的周向空間。固定在軸12上的斜面20a、20b分別與法蘭齒62上的斜面62a、62b相互作用，以提供附加的軸向力，以便在任一扭矩方向上提高或改善齒輪16的同步速率和/或換檔質(zhì)量。斜面20c、20d分別與斜面62c、62d相互作用，以便在任一同步扭矩方向上為齒輪14提供附加的軸向力。為了在升、降檔時(shí)以及為了在高、低速時(shí)提供不同數(shù)值的附加軸向力，可以改變諸斜面的角度。而且，如果在某個(gè)齒輪或某些齒輪的某個(gè)方向上不希望有附加的軸向力，就可以讓斜面平行于軸線，也就是不設(shè)置有效的斜面。正如下面將進(jìn)一步解釋的那樣，附加軸向力的大小或數(shù)值還是摩擦離合器和自加力斜面的平均半徑比的函數(shù)。因此，對(duì)于由換檔撥叉施加于換檔法蘭盤42的給定的換檔力而言，通過(guò)改變斜面角和/或平均半徑比就可以改變附加軸向力的大小。
當(dāng)法蘭盤42處在圖1的空檔位置時(shí)，銷50的減徑部分50b都與相應(yīng)的法蘭孔42c徑向?qū)R，錐形離合器的諸摩擦面略微分離，并且由于在彈簧56的作用下，預(yù)加載組件52的倒角的(或稱斜角的)預(yù)載面54c作用在法蘭孔42d的倒角預(yù)載面上，從而保持著上述的分離關(guān)系。由預(yù)載表面所提供的軸向力最好足以抵消作用在法蘭盤42上的任何附加軸向力，這些附加軸向力是因?yàn)殄F形離合表面之間油膜的粘性剪切而由自加力斜面所產(chǎn)生的。當(dāng)需要將任何一個(gè)齒輪連接到軸上時(shí)，一個(gè)末示出的適當(dāng)?shù)膿Q檔機(jī)構(gòu)，例如由美國(guó)專利4920815所公開(kāi)的那種(在此引作參考)，通過(guò)己知的方式連接到法蘭盤42的外周上，使法蘭盤沿著軸12的軸線作軸向運(yùn)動(dòng)，向左運(yùn)動(dòng)與齒輪14接合，或向右運(yùn)動(dòng)與齒輪16接合。這個(gè)換檔機(jī)構(gòu)可以是由操作者通過(guò)連桿裝置而手動(dòng)的；也可以是通過(guò)致動(dòng)器而選擇性運(yùn)動(dòng)的；也可以通過(guò)某種裝置而運(yùn)動(dòng)，該裝置自動(dòng)地啟動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)并且還能控制由換檔機(jī)構(gòu)所施加的作用力的大小。當(dāng)換檔機(jī)構(gòu)是手動(dòng)的時(shí)，作用力正比于操作者施加在換檔桿上的力。無(wú)論手動(dòng)方式或自動(dòng)方式，作用力都沿軸向方向施加在法蘭盤42上，并且在圖8中以箭頭Fo的長(zhǎng)度表示。
由操作者的換檔力Fo產(chǎn)生的法蘭盤42最初的向右軸向運(yùn)動(dòng)，通過(guò)預(yù)載面54c傳到銷50，使錐面48a與錐面28a實(shí)現(xiàn)最初的摩擦結(jié)合。錐面的初始結(jié)合力當(dāng)然是彈簧56作用力以及預(yù)載面角度的函數(shù)。(假設(shè)有不同步情況，在暫時(shí)忽略自加力斜面作用的前提下)最初的摩擦結(jié)合，產(chǎn)生了錐形離合器的初始結(jié)合力和同步扭矩To，這保證了法蘭盤42與所結(jié)合的摩擦環(huán)之間的有限的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，銷的減徑部分50b朝著法蘭孔42c的適當(dāng)一側(cè)運(yùn)動(dòng)，使銷的阻止突肩50d與圍繞孔42c的阻止突肩相互結(jié)合。當(dāng)兩處的阻止突肩結(jié)合后，作用在法蘭盤42上的全部的操作者換檔力F。都通過(guò)阻止突肩傳到摩擦環(huán)48，因此，錐形離合器在全部的操作者換檔力Fo作用下結(jié)合，以提供相應(yīng)的操作者同步扭矩To。在圖8中，操作者同步扭矩To以箭頭To表示。由于阻止突肩相對(duì)于操作者換檔力Fo的軸向方向成角度地設(shè)置的，因此，這些阻止突肩產(chǎn)生了與錐形離合器的同步扭矩方向相反的反力，或稱開(kāi)放扭矩，只不過(guò)在趨于同步的期間，其數(shù)值較小。當(dāng)基本上達(dá)到同步時(shí)，同步扭矩降低到開(kāi)放扭矩之下，因而阻止突肩使諸個(gè)銷50轉(zhuǎn)動(dòng)到與法蘭孔42c同心的狀態(tài)，使得法蘭盤能夠繼續(xù)作軸向運(yùn)動(dòng)，以及使得爪件36的內(nèi)花鍵/爪齒40與爪件32的外花鍵/爪齒相互嚙合，正如圖2中所示。花鍵/爪齒可具有美國(guó)專利3265173或4246993中所示的形狀。這些專利在這里引作參考。
仍然忽略自加力斜面的作用，由作用力Fo所產(chǎn)生的錐形離合器的扭矩以公式(1)表示To＝FoRcμc/Sinα(1)這里，Rc為錐形摩擦面的平均半徑，μc為錐形摩擦面的摩擦系數(shù)，α為錐形摩擦面的角度。
現(xiàn)在考慮自加力斜面的影響，特別是參見(jiàn)圖6和7。由于操作者施加了軸向的換檔力Fo，其產(chǎn)生的同步扭矩To當(dāng)然通過(guò)銷50傳到了法蘭盤42，并經(jīng)過(guò)自加力斜面作用于軸12。當(dāng)自加力斜面被嚙合時(shí)，自加力斜面限制了法蘭盤相對(duì)于軸12和爪件34、36的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且產(chǎn)生出軸向分力或稱附加的軸向力Fa，它沿著與換檔力Fo相同的方向作用在法蘭盤上，這兩個(gè)力加在一起成為合力Ft，因而進(jìn)一步增加了錐形離合器的結(jié)合力，以提供附加的同步扭矩Ta，該同步扭矩Ta加在扭矩To上產(chǎn)生總扭矩Tt。圖6表示了換檔法蘭盤42處在圖1所示空檔位置時(shí)自加力斜面的位置。圖7表示了當(dāng)齒輪16通過(guò)錐面28a、48a的結(jié)合正在同步時(shí)，自加力斜面和花鍵的位置。相互結(jié)合的離合器錐面在一個(gè)方向上產(chǎn)生出同步扭矩，這使得法蘭盤的斜面62a與軸的斜面20a實(shí)現(xiàn)嚙合。因此，如圖8中的圖線所示，使錐形離合器結(jié)合的總的軸向力是Fo+Fa，由錐形離合器所產(chǎn)生的總的同步扭矩是To+Ta。對(duì)于給定的操作者換檔力Fo和操作者同步扭矩To，附加軸向力的數(shù)值最好是相互嚙合的自加力斜面的角度的函數(shù)。這個(gè)角度最好要足夠大，以便產(chǎn)生足夠大的附加力Fa，使得在操作者的適度的換檔動(dòng)作下就能明顯地增加同步扭矩和減少同步時(shí)間。然而，這個(gè)角度也不能過(guò)大，要使附加的軸向力Fa能得到控制，也就是軸向力Fa應(yīng)隨著軸向力Fo的增減而增減。如果斜面角過(guò)大，斜角就會(huì)自鎖而不是自加力。因此，一旦錐形離合器開(kāi)始結(jié)合，軸向力Fa將失控地迅速增大，并且與軸向力Fo無(wú)關(guān)，因而驅(qū)使錐形離合器失控鎖死。自鎖而不是自加力會(huì)有損換檔質(zhì)量或換檔感覺(jué)，可能會(huì)超出同步器元件的應(yīng)力范圍，可能造成離合器錐面的過(guò)熱和迅速摩損，甚至可能使操作者的換檔桿超出運(yùn)動(dòng)范圍。
用以計(jì)算自加力斜面角的主要參數(shù)和公式可參見(jiàn)上述的美國(guó)專利5092439號(hào)。
上面已經(jīng)描述了銷型同步離合器的較佳實(shí)施例，下面的權(quán)利要求書(shū)旨在概括所述同步離合器的所有發(fā)明特征并認(rèn)為各種變型和修改都將屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.銷型同步離合器(22)，它與安裝在軸(12)上并圍繞著軸(12)的軸線(12a)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一和第二傳動(dòng)件(14、16)中的任一個(gè)有選擇地實(shí)現(xiàn)摩擦同步和剛性結(jié)合；該同步離合器包括第一和第二爪件(30，32)，這兩個(gè)爪件分別固定在第一和第二傳動(dòng)件(14，16)上，并且可分別與位于兩傳動(dòng)件之間的可軸向移動(dòng)第三和第四爪件(34，36)相互嚙合，第三和第四爪件具有用來(lái)與固定在軸(12)上的外花鍵(12g)實(shí)現(xiàn)無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地滑動(dòng)配合的內(nèi)花鍵(38，40)；第一和第二錐形摩擦環(huán)(26、28)，它們分別固定在第一和第二傳動(dòng)件上以隨傳動(dòng)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)；第三和第四錐形摩擦環(huán)(46、48)，它們與軸同心并且可在兩傳動(dòng)件之間軸向移動(dòng)，以便分別與第一和第二摩擦環(huán)摩擦結(jié)合，為傳動(dòng)件與軸的同步提供同步扭矩；徑向延伸的法蘭盤(42)，它具有軸向相背的兩側(cè)(42a、42b)并且位于第三和第四爪件(34、36)之間以及第三和第四摩擦環(huán)(46、48)之間，用以根據(jù)施加在該法蘭盤上的雙向的軸向換檔力(Fo)，軸向驅(qū)動(dòng)爪件和摩擦環(huán)進(jìn)入所述的嚙合狀態(tài)；阻止元件(50c，50d)，在其相互結(jié)合后用以阻止諸爪件(30、38和32、40)在同步之前的嚙合，阻止元件包括一些在周向上間隔開(kāi)的銷(50)，這些銷在第三和第四摩擦環(huán)(46、48)之間剛性地軸向延伸并且穿過(guò)法蘭盤上的第一組孔(42c)，每個(gè)銷都具有阻止突肩(50c、50d)，能夠與圍繞著相應(yīng)法蘭孔(42c)所設(shè)置的阻止突肩相互結(jié)合；用以固定住法蘭盤(42)，以免它相對(duì)于第三和第四爪件有軸向運(yùn)動(dòng)的第一元件(44)；允許法蘭盤(42)相對(duì)于第三和第四爪件(34、36)和軸(12)存在有限的周向運(yùn)動(dòng)的第二元件(62、18)，第二元件包括第一和第二斜面(62a，20a)，它們是各自固定的，相對(duì)于法蘭盤(42)或軸(12)沒(méi)有軸向和徑向運(yùn)動(dòng)，所述的第一和第二斜面可隨著同步扭矩而相互結(jié)合，以便在法蘭盤上產(chǎn)生出沿?fù)Q檔力(Fo)方向的附加軸向力(Fa)，以增加使摩擦環(huán)結(jié)合的總作用力；其特征在于軸(12)包括轉(zhuǎn)動(dòng)地支承著傳動(dòng)件的第一和第二圓柱面(12b，12c)，以及一個(gè)環(huán)形件(12d)；環(huán)形件外周面的直徑大于前述圓柱面的直徑，環(huán)形件還具有一定的軸向長(zhǎng)度，通過(guò)軸向相背的兩個(gè)突肩(12e，12f)將兩個(gè)傳動(dòng)件隔開(kāi)，這兩個(gè)突肩限制了傳動(dòng)件之間相互靠近的軸向運(yùn)動(dòng)；環(huán)形件相對(duì)于軸在軸向和徑向上都是固定的，并且在環(huán)形件的外周面上設(shè)有與軸相固定的外花鍵(12g)；第一和第二爪件(30，32)是由固定在這兩個(gè)爪件上的外花鍵(30，32)確定的，第三和第四爪件的內(nèi)花鍵(38，40)與環(huán)形件(12d)的外花鍵(12g)保持嚙合，第三和第四爪件的內(nèi)花鍵(38，40)可分別與第一和第二爪件(30，32)的外花鍵相嚙合。
2.如權(quán)利要求1的同步離合器，其特征在于，環(huán)形件(12d)的外周面上包括至少一個(gè)凹部(18)，它的軸向長(zhǎng)度與所述環(huán)形件的軸向長(zhǎng)度相等，該凹部完全去除掉了環(huán)形件上相鄰的幾個(gè)外花鍵齒(12g)，以及所述第二斜面(20a)設(shè)在該凹部中。
3.銷型同步離合器(22)，它與安裝在軸(12)上并可圍繞著軸(12)的軸線(12a)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第一和第二傳動(dòng)件(14，16)中的任一個(gè)有選擇地實(shí)現(xiàn)摩擦同步和剛性結(jié)合；該同步離合器包括第一和第二爪件(30，32)，這兩個(gè)爪件分別固定在第一和第二傳動(dòng)件(14，16)上，并且可分別與位于兩傳動(dòng)件(14，16)之間的可軸向移動(dòng)的第三和第四爪件(34，36)相互嚙合，第三和第四爪件(34，36)具有用來(lái)與固定在軸(12)上的外花鍵(12g)實(shí)現(xiàn)無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地滑動(dòng)配合的內(nèi)花鍵(38，40)；第一和第二錐形摩擦環(huán)(26，28)，它們分別固定在第一和第二傳動(dòng)件(14，16)上以隨傳動(dòng)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)；第三和第四錐形摩擦環(huán)(46，48)，它們與軸同心并且可在兩傳動(dòng)件之間軸向移動(dòng)，以便分別與第一和第二摩擦環(huán)(26，28)摩擦結(jié)合，為傳動(dòng)件與軸的同步提供同步扭矩；徑向延伸的法蘭盤(42)，它具有軸向相背的兩側(cè)(42a、42b)并且位于第三和第四爪件(34、36)之間以及第三和第四摩擦環(huán)(46、48)之間，用以根據(jù)施加在該法蘭盤上的雙向的軸向換檔力(Fo)，軸向驅(qū)動(dòng)爪件和摩擦環(huán)進(jìn)入所述的嚙合狀態(tài)；阻止元件(50c，50d)，在其相互結(jié)合后用以阻止諸爪件(30，38和32，40)在同步之前的嚙合，阻止元件包括一些在周向上間隔開(kāi)的銷(50)，這些銷在第三和第四摩擦環(huán)(46，48)之間剛性地軸向延伸并且穿過(guò)法蘭盤上的第一組孔(42c)，每個(gè)銷都具有阻止突肩(50c，50d)，能夠與圍繞著相應(yīng)法蘭孔(42c)所設(shè)置的阻止突肩相互結(jié)合；用以固定位法蘭盤(42)，以免它相對(duì)于第三和第四爪件(34，36)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的第一元件(44)；允許法蘭盤(42)相對(duì)于第三和第四爪件(34，36)和軸(12)存在有限的周向運(yùn)動(dòng)的第二元件(62，18)，第二元件包括第一和第二斜面(62a，20a)，它們是各自固定的，相對(duì)于法蘭盤(42)或軸(12)沒(méi)有軸向和徑向運(yùn)動(dòng)，所述的第一和第二斜面可隨著同步扭矩而相互結(jié)合，以便在法蘭盤上產(chǎn)生出沿?fù)Q檔力(Fo)方向的附加軸向力(Fa)，以增加使摩擦環(huán)結(jié)合的總作用力；其特征在于軸(12)包括轉(zhuǎn)動(dòng)地支承著傳動(dòng)件的第一和第二圓柱面(12b，12c)，以及一個(gè)環(huán)形件(12d)；環(huán)形件外周面的直徑大于前述圓柱面(12b，12c)的直徑，環(huán)形件還具有一定的軸向長(zhǎng)度，通過(guò)軸向相背的兩個(gè)突肩(12e，12f)將兩個(gè)傳動(dòng)件隔開(kāi)，這兩個(gè)突肩限制了傳動(dòng)件之間相互靠近的軸向運(yùn)動(dòng)；環(huán)形件相對(duì)于軸在軸向和徑向上都是固定的，并且在環(huán)形件的外周面上設(shè)有與軸(12)相固定的外花鍵(12g)，環(huán)形件的外周面上包括至少一個(gè)凹部(18)，它的軸向長(zhǎng)度與所述環(huán)形件的軸向長(zhǎng)度相等，該凹部完全去除掉了環(huán)形件(12d)上相鄰的幾個(gè)外花鍵齒(12g)，以及所述第二斜面(20a)設(shè)在該凹部中。
全文摘要
雙作用的銷型同步離合機(jī)構(gòu)(10),包括摩擦環(huán)(26、46和28、48),由保持件(44)軸向固定到一起的爪件(30、38和32、40),三個(gè)周向間隔開(kāi)的銷(50),銷上帶有防止離合器爪非同步嚙合的阻止突肩,以及包括預(yù)加載組件(52),用以保證摩擦環(huán)和阻止突肩隨著換擋法蘭盤(42)的開(kāi)始運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)初始結(jié)合,還包括自加力斜面(20a～20d和62a～62d)。該同步離合機(jī)構(gòu)在爪件、自加力斜面、換擋法蘭盤、預(yù)載件、和爪件保持件方面均有改進(jìn)。
文檔編號(hào)F16D23/06GK1178295SQ97121379
公開(kāi)日1998年4月8日 申請(qǐng)日期1997年9月16日 優(yōu)先權(quán)日1996年9月16日
發(fā)明者J·D·格魯伊斯, T·S·史密斯 申請(qǐng)人:易通公司