用于机械变速器的同步器

摘要

同步器(10)包括：毂(18)，设置有外齿(22)；致动套筒(24)，设有与毂(18)的外齿(22)啮合的内齿(26)；至少一个同步环(28)，该同步环设有外齿(30)，该外齿布置成与致动套筒(24)的内齿(26)啮合，并且在它的径向内侧上具有布置成与相应的齿轮(14、16)相关的摩擦表面(40)协配的摩擦表面(32)，以允许在同步环(28)和相关的齿轮(14、16)之间产生摩擦力矩；预同步系统，包括多个可操作地放置在毂(18)和致动套筒(24)之间的阻挡元件(42)；以及定相系统(60、62；70、72、74)，布置成确保同步环(28)相对于毂(18)围绕纵向轴线(x)的给定角度定位。定相系统(60、62；70、72、74)包括多个第一腔(62；74)，第一腔设置在毂(18)的、形成毂(18)的外齿(22)的齿圈(68)的内圆柱表面(66)上，所述第一腔(62；74)的每个具有弧形或圆形横截面，特别是半圆形横截面。

权利要求

1.用于机械变速器的同步器(10)，所述同步器(10)布置成安装在沿纵向轴线(x)延伸的变速器轴(12)上，以选择性地连接所述变速器轴(12)而与空转地安装在所述轴(12)上的至少一个齿轮(14、16)一起旋转，所述同步器(10)包括：毂(18)，所述毂(18)布置成与所述变速器轴(12)扭转地连接，并设有外齿(22)，致动套筒(24)，所述致动套筒(24)能在所述变速器轴(12)的纵向轴线(x)的方向上滑动，并设有与所述毂(18)的所述外齿(22)啮合的内齿(26)，至少一个同步环(28)，所述至少一个同步环(28)设有外齿(30)，所述外齿(30)布置成与所述致动套筒(24)的所述内齿(26)啮合，并且在所述至少一个同步环(28)的径向内侧上具有布置成与相应的齿轮(14、16)相关的摩擦表面(40)协配的摩擦表面(32)，以允许在所述同步环(28)和所述相关的齿轮(14、16)之间产生摩擦力矩，预同步系统，所述预同步系统包括多个可操作地放置在所述毂(18)和所述致动套筒(24)之间的阻挡元件(42)，以及

定相系统(60、62；70、72、74)，所述定相系统(60、62；70、72、74)布置成确保所述至少一个同步环(28)相对于所述毂(18)围绕所述纵向轴线(x)的给定角度定位，所述定相系统(60、62；70、72、74)包括多个第一腔(62；74)，所述多个第一腔(62；74)设置在所述毂(18)的、形成所述毂(18)的所述外齿(22)的齿圈(68)的内圆柱表面(66)上；

其特征在于，所述第一腔(62；74)具有弧形或圆形横截面。

2.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，所述第一腔(62；74)具有半圆形横截面。

3.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，对于每个所述第一腔(62)，所述定相系统(60、62；70、72、74)包括从所述至少一个同步环(28)的外圆柱表面(64)径向突出并与所述第一腔(62)啮合的相应齿(60)，所述齿(60)具有与所述第一腔(62)的横截面中的一个相配合的形状的横截面。

4.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，对于每个所述第一腔(74)，所述定相系统(60、62；70、72、74)包括相应的连接销(70)，所述连接销(70)接合在所述第一腔(74)中和相应的第二腔(72)中，相应的第二腔(72)设置在所述至少一个同步环(28)的外圆柱表面(64)上并具有与所述第一腔(74)中的一个相同形状的横截面。

5.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，每个阻挡元件(42)包括本体(46)、接合构件(48)和弹性构件(50)，所述本体(46)安装于设置在所述毂(18)上的相应座部(44)中，所述接合构件(48)能相对于所述本体(46)在第一操作位置和第二操作位置之间移动，在所述第一操作位置中，所述接合构件(48)部分地从所述本体(46)突出以接合所述致动套筒(24)，在所述第二操作位置中，所述接合构件(48)容纳在所述本体(46)内部并且因此从所述致动套筒(24)脱离，所述弹性构件(50)作用在所述接合构件(48)上，以弹性地将其推向所述第一操作位置，并且其中每个阻挡元件(42)构造成，使得所述接合构件(48)能在基本上切线方向上在所述第一操作位置和所述第二操作位置之间移动。

6.根据权利要求5所述的同步器，其特征在于，每个阻挡元件(42)的本体(46)具有径向尺寸(LR)，使得所述径向尺寸(LR)与所述毂(18)的所述外齿(22)的节圆半径的比率小于1/

6。

7.根据权利要求6所述的同步器，其特征在于，所述径向尺寸(LR)与所述毂(18)的所述外齿(22)的节圆半径的比率小于1/10。

8.根据权利要求6所述的同步器，其特征在于，每个阻挡元件(42)的所述本体(46)的所述径向尺寸(LR)不大于所述毂(18)的所述外齿(22)的深度。

9.根据权利要求5所述的同步器，其特征在于，每个阻挡元件(42)的所述本体(46)具有径向内部面(46a)、径向外部面(46b)和平行于所述纵向轴线(x)彼此平行延伸的成对第一侧面(46c)，其中当处于所述第一操作位置时，所述接合构件(48)从所述本体(46)的所述第一侧面(46c)中的一个突出。

10.根据权利要求5所述的同步器，其特征在于，每个阻挡元件(42)的所述本体(46)包括形成径向外部面(46b)的第一本体部件(46')和与所述第一本体部件(46')分开的、形成径向内部面(46a)的第二本体部件(46")，所述第一本体部件(46')和所述第二本体部件(46")牢固地连接至彼此。

11.根据权利要求5所述的同步器，其特征在于，每个阻挡元件(42)的所述本体(46)由塑料材料制成。

12.根据权利要求5所述的同步器，其特征在于，每个阻挡元件(42)的所述接合构件(48)是盘形构件。

13.根据权利要求5所述的同步器，其特征在于，每个阻挡元件(42)的所述弹性构件(50)是S形的线弹簧或带弹簧。

说明书

用于机械变速器的同步器

技术领域

[0001] 本发明总地涉及用于诸如像车辆变速器的机械变速器的同步器，并且更具体地涉及设有预同步系统和定相系统的同步器。

背景技术

[0002] 上述类型的同步器通常旨在选择性地将车辆齿轮箱的轴与空转地安装在所述轴上的成对齿轮中的一个或另一个扭转地连接，或者替代地，在所谓的单个同步器的情况下，
将车辆齿轮箱的轴与空转地安装在所述轴上的齿轮扭转地连接或断开。

[0003] 用于机械变速器的同步器是已知的，其基本上包括：

[0004] 毂，该毂与变速器的轴扭转地连接，

[0005] 致动套筒，该致动套筒在控制构件(例如叉状控制构件)的控制下，沿轴向方向(即，平行于轴的纵向轴线)可滑动，

[0006] 成对同步环，每个同步环具有外齿，该外齿布置成与致动套筒的相应内部接合齿啮合，并且在径向内侧上具有摩擦表面(特别是锥形表面)，该摩擦表面布置成与和相应的
齿轮相关联的对应摩擦表面接合，以允许在同步环和齿轮之间产生摩擦扭矩，

[0007] 定相(phasing)系统，该定相系统布置成确保每个同步环相对于毂围绕纵向轴线适当成角度定位，以及

[0008] 预同步系统，该预同步系统径向放置在毂和致动套筒之间。

[0009] 在已知的同步器中，对于每个同步环，定相系统通常包括从同步环的外圆柱表面径向突出的多个齿，并且每个齿接合在设置在毂中的相应腔中。齿以及因此相应的腔也具
有近似矩形的横截面，具有成对直的侧面，这些直的侧面在径向方向上延伸并且因此大致
彼此平行。定相系统的这种构造需要对用于制成腔的毂和用于制成齿的同步环进行专用机
加工，这使得同步器的制造过程更加复杂。此外，考虑到定相系统的腔的构型，如何确保毂
所需的机械强度是一个问题。

[0010] 在已知的同步器中，预同步系统包括多个阻挡元件，特别是三个彼此成角度地间隔开120度的阻挡元件，每个阻挡元件容纳在毂的相应轴向通腔中以与同步环协配。每个阻
挡元件包括中空本体、容纳在中空本体中并且其轴线在径向方向上延伸的螺旋弹簧、以及
由弹簧径向向外推压的球形接合构件，使得接合构件通过设置在中空本体的径向外壁上的
径向通孔而部分地从中空本体突出，并且接合在设置在致动套筒的内圆柱表面上的相应座
部中。中空本体、接合构件和弹簧较佳地形成集成的组件，其可作为单个部件安装在同步器
的毂上。

[0011] 当致动套筒在给定方向上轴向移动以使轴与和其相关联的给定空转齿轮扭转连接时，在接合操作的第一阶段中，通过相应的弹簧保持在致动套筒的相应的腔内的阻挡元
件的球与致动套筒一起轴向移动，从而使相应的本体与它们一起携带。阻挡元件的本体反
过来推压待连接的齿轮的同步环，以使同步环的摩擦表面与齿轮的对应摩擦表面接触。由
于同步环和齿轮的摩擦表面的接合，同步环相对于致动套筒旋转这样的角度使得同步环的
齿防止致动套筒朝向齿轮的接合齿进一步轴向移动。一旦同步环的(即毂和致动套筒的)角
速度和齿轮的角速度同步，致动套筒可进一步朝向齿轮轴向移动，使其接合齿与齿轮的接
合齿啮合。随着通过致动套筒的腔的轮廓径向向内推压球，致动套筒的这种进一步的轴向
移动致使球移出腔。

[0012] 预同步系统的这种构造的缺点是阻挡元件的显著尺寸，特别是在径向方向上，其需要为毂提供特别深的腔。这一方面降低了毂的机械强度，而另一方面在致动套筒的直径
保持不变的情况下，减小了可以安装同步器的毂的轴的最大直径。

发明内容

[0013] 本发明的目的是提供一种用于机械变速器的同步器，其具有相对于上述现有技术的改进的定相系统，特别是不使同步器的制造过程过于复杂的定相系统，并且不会对其部
件的紧凑尺寸和机械强度、特别是毂的机械强度产生不利影响。

[0014] 根据本发明，借助于用于机械变速器的同步器完全实现了这个和其它目的，该机械变速器具有定相系统，该定相系统在毂的、形成毂的外齿的边缘的内圆柱表面上包括多
个第一腔，并且，对于所述第一腔的每个，或者用齿从所述至少一个同步环的外圆柱表面径
向突出并且布置成接合在所述第一腔中，或者用连接销布置成接合在所述第一腔的一侧
上，并且接合在所述外圆柱表面上的另一个相应的第二腔中，其中所述第一腔具有弧形或
圆形横截面，特别是半圆形横截面。

[0015] 由于毂中的第一腔的特定形状允许通过简单的钻削操作来制作这种腔，所以毂更简单，因此制造成本也更低。此外，第一腔的这种形状允许减小尖锐边缘，从而减小切口效
应，从而增加毂的机械强度。

[0016] 在定相系统的第一实施例中，借助于将同步环的径向齿接合在毂的第一腔中，获得每个同步环相对于毂的适当角度定位。这样的径向齿将因此具有与第一腔中的一个配合
的形状的横截面，特别是半圆形横截面。

[0017] 在定相系统的第二实施例中，借助于将销接合在由毂的第一腔和设置在同步环中的第二腔(也具有弧形横截面，特别是半圆形横截面)形成的圆柱形座部中，获得每个同步
环相对于毂的适当角度定位。

[0018] 较佳地，预同步系统包括多个阻挡元件，这些阻挡元件构造成使得其接合构件在基本上切向的方向上而不是径向方向上从阻挡元件的本体突出，并且在基本上切向的方向
上而不是径向方向上相对于所述本体移动。由于这种构造，阻挡元件具有比现有技术显著
更小的径向尺寸。因此，不再需要在毂中设置专用腔以接纳阻挡元件的本体，因此毂具有比
现有技术更高的机械强度。此外，致动套筒的直径保持不变，可以制作具有比现有技术更大
内直径的毂，并因此能在具有比现有技术更大直径的轴上使用该同步器。

[0019] 根据一实施例，每个阻挡元件的接合构件是盘形构件并且延伸穿过设置在本体的侧面中的贯通开口。

[0020] 每个阻挡元件的弹簧可以制成为S形线弹簧或带弹簧。

[0021] 较佳地，每个阻挡元件的本体由塑料材料制成，这允许相对于现有技术进一步减轻同步器的重量和总成本。

附图说明

[0022] 从仅借助参考附图的非限制性示例给出的下面的详细描述中，本发明的其他特征和优点将变得明显，附图中：

[0023] 图1是根据本发明的一实施例的用于机械变速器的同步器的分解图；

[0024] 图2是安装在成对齿轮之间的变速器轴上的图1的同步器的轴向剖视图；

[0025] 图3详细示出了在图1的同步器的组装状态下预同步系统的阻挡元件；

[0026] 图4是图1的同步器的预同步系统的阻挡元件的立体图；

[0027] 图5示出了图4的阻挡元件的剖视图；

[0028] 图6是图4的阻挡元件的分解图；

[0029] 图7和8分别示出了两个同步环之一的细节和图1的同步器的毂的细节；以及

[0030] 图9和10分别示出了根据本发明另一实施例的两个同步环之一的细节和用于机械变速器的同步器的毂的细节。

具体实施方式

[0031] 首先参考图1至3，根据本发明的实施例的用于车辆变速器的同步器总地用10表示。

[0032] 在所示的实施例中，同步器10是所谓的双同步器，即，旨在安装在成对齿轮14和16之间的变速器轴12上、以选择性地连接用于与变速器轴12一起旋转的所述齿轮14和16中的
一个或另一个的同步器。然而，本发明不限于双同步器，而是也可以应用于所谓的单同步
器，即，与单个齿轮相关联以选择性地连接用于与轴一起旋转的所述齿轮的同步器。

[0033] 同步器10基本上包括：

[0034] -毂18，其布置成例如通过花键联接器20扭转地连接到变速器轴12，并设有外齿22；

[0035] -致动套筒24，其在例如叉状控制构件的控制构件(未示出)的控制下可轴向滑动(即，在平行于变速器轴12的纵向轴线的方向上，在图2中用x表示)，并且设置有与毂18的外
齿22啮合的内齿26；

[0036] -成对同步环28，每个同步环28设有外齿30，外齿30设置成与致动套筒24的内齿26啮合，并且在其径向内侧上具有摩擦表面32，特别是锥形表面；

[0037] -成对接合齿圈34，其布置成例如通过花键联接器36各自与两个齿轮14和16中的一个扭转地连接，每个接合齿圈34设有外齿38，旨在与致动套筒24的内齿26啮合，以允许经
由同步器10在变速器轴12和空转齿轮14或16之间传递扭矩，并且具有例如锥形表面的摩擦
表面40，摩擦表面40布置成与相应的同步环28的摩擦表面32协配，以允许在同步环28和相
应的接合齿圈34之间产生摩擦力矩，并且因此在同步环28和相应的齿轮14或16之间产生摩
擦力矩；

[0038] -预同步系统，其包括径向放置在毂18和致动套筒24之间的多个开关元件42(例如，布置成彼此成角度地间隔开120度的三个开关元件42)；以及

[0039] -定相系统，其布置成确保每个同步环28相对于毂18围绕纵向轴线x适当成角度定位。

[0040] 每个阻挡元件42通过中断外齿22而容纳于在毂18的外周缘上制成的相应座部44中。较佳地，如在本文所示的实施例中，座部44的深度基本上与毂18的外齿22的深度相同。
换言之，座部44的内直径较佳地基本上等于毂18的外齿22的齿根圆直径。因此，座部44的存
在不会显著地减小了毂18的径向厚度(与现有技术中提供的座部不同)。显然，这具有使毂
18比现有技术更耐用的优点。此外，减少了毂在热处理期间经受的变形。此外，毂18的外直
径保持不变，即，致动套筒24的内直径保持不变，毂18可具有较大直径的花键部分20，因此
安装在与现有技术相比具有较大直径的变速器轴上。

[0041] 现在具体参考图2至图6，每个阻挡元件42基本上包括安装在座部44中的本体46、接合构件48和容纳在本体46的内腔52中的弹性构件50。

[0042] 根据一实施例，本体46具有基本上平行六面体的总体形状，具有底面46a(即，径向内部面)、顶面46b(即，径向外部面)、平行于彼此延伸的成对第一侧面46c和平行于彼此延
伸的成对第二侧面46d。底面46a较佳地具有弧形横截面，其曲率半径对应于座部44的底表
面的半径，以便适应所述表面的形状。第一侧面46c平行于纵向轴线x延伸。第二侧面46d垂
直于纵向轴线x、在相对于垂直于纵向轴线x并且穿过毂18的中心的平面的相对侧上延伸。

[0043] 在同步器10的组装状态下，如图3所示，本体46利用其第一侧面46c中的一个接触抵靠致动套筒24的一个内齿26的侧面，并且利用另一个侧面46c接触抵靠致动套筒24的一
个内齿26的侧面(如图3所示的示例中)，或者替代地，抵靠毂18的一个外齿22的侧面。

[0044] 本体46较佳地由两个彼此分开的本体部件46'和46"形成，即分别为顶部部件(即，径向外部部件)和底部部件(即，径向内部部件)，它们例如通过焊接彼此刚性连接，并分别
形成本体46的外部面46b和内部面46a。

[0045] 本体46可以由塑料材料制成，以减轻同步器的重量和总成本。

[0046] 无论如何，本体46可具有不同于本文提出的形状的其他形状。

[0047] 在本文提出的实施例中，接合构件48由盘形构件形成。接合构件48被弹性构件50推压到第一操作位置(如图3至5所示)，其中它通过设置在本体46中的狭缝54从两个第一侧
面46c中的一个在基本上切向的方向上部分地突出。较佳地，接合构件48例如借助设置在狭
缝54的面向所述面46c的部分中的小扩口56固定到本体46，以便不会超出所述第一操作位
置突出到本体46之外。如图3所示，在第一操作位置，接合构件48接合在腔58中，腔58设置在
与本体46的两个第一侧面46c中的一个(见图3)接触的、致动套筒24的内齿26的侧面中，使
得本体46轴向约束到致动套筒24，即，它与致动套筒24在纵向轴线x的方向上驱动地连接以
便平移。

[0048] 弹性构件50例如制成为S形的线弹簧或带弹簧，在一侧上坚持抵靠接合构件48并且在另一侧抵靠本体46的与设置有狭缝54的壁相对的壁，以便将接合构件48正交地推到以
上限定的第一操作位置中并且当接合构件48被推向本体46的内部时，能够弹性变形而在接
合构件48上施加弹性反作用力，以便允许将接合构件48位移到第二操作位置中，其中接合
构件48完全容纳在本体46内部，即，它不会相对于本体46的设置有狭缝54的面46c向外突
出。然而，弹性构件50可具有不同于附图中所示的形状。

[0049] 借助于阻挡元件42的这种构造，每个阻挡元件42的接合构件48在基本切向方向上而不是径向方向上从本体46突出，并且在基本切向方向上而不是径向方向上相对于本体46
移动。因此，每个阻挡元件42的本体46具有比现有技术显著更小的径向尺寸(在图2中表示
为LR)。本体46的径向尺寸LR与同步器10的操作半径(即，毂18的外齿22的节圆半径)之比小
于1/6，较佳地小于1/10。有利地，本体46的径向尺寸LR不大于毂18的外齿22的齿的深度。

[0050] 参考图1、7和8，根据第一实施例，对于两个同步环28中的每一个，定相系统包括多个齿60(例如，彼此间隔开120度三个齿60)，每个齿60布置成接合在毂18的对应腔62中。

[0051] 齿60在面向毂18的侧部上从每个同步环28的外圆柱表面64径向向外突出。

[0052] 毂18的腔62较佳地具有弧形或圆形横截面，特别是半圆形横截面，这允许减小切口效应并因此使毂18更耐用。腔62在毂18的、形成外齿22的齿圈68的内圆柱表面66上获得。
腔62的这种布置和形状允许以非常简单的方式(例如，通过简单的钻削操作)制作所述腔，
而不会对毂18的机械强度产生不利影响。

[0053] 因此，同步环28的齿60也具有弧形或圆形横截面，与腔62的横截面的形状相配合。

[0054] 图9和10示出了定相系统的替代实施例，其中每个同步环28和毂18之间的旋转联接是借助多个连接销70获得的，连接销70较佳地具有圆形横截面，每个连接销70部分地插
入设置在同步环28的上述外圆柱表面64中的腔72中，并且部分地插入设置在毂18的上述内
圆柱表面66中的相对的腔74中。

[0055] 同步环28的腔72和毂18的腔74都具有圆弧形横截面，特别是圆形横截面。因此，每个腔72和每个对应的腔74共同限定座部，特别是具有圆形横截面的座部，相应的连接销70
插入该座部中。

[0056] 利用这种定相系统，由于外圆柱表面64上的腔72的弧形或圆形横截面导致的切口效应的减小，获得了具有更紧凑构造和更高机械强度的同步环。此外，腔72和74非常易于制
作(例如通过钻削操作)，这使得同步器的制造过程更简单，因此也更便宜。

[0057] 本发明的同步器10的操作与设置有已知的预同步装置的同步器之一基本上相同，因此此处不再描述。

[0058] 如上所述，由于上述定相系统的特定结构，根据本发明的同步器的毂和同步环制造起来更简单且更便宜，因为不再需要用于制作定相系统的部件的专用铣削操作，而只需
要简单的钻削操作。另外，定相系统的部件、特别是毂，在它们通常必须进行的热处理期间
更耐受并且更少经受变形。

[0059] 此外，由于阻挡元件的特定形状的缘故，与现有技术不同，可以制作没有旨在容纳阻挡元件本体的腔的毂。因此，毂在机械上比现有技术更耐用。此外，毂可以更容易地进行
热处理，因为它在热处理期间更不易于变形。另外，致动套筒的直径保持不变，毂可以具有
比现有技术更大的内花键部分直径，因此能在具有大于现有技术的直径的变速器轴上使
用。此外，阻挡元件比现有技术更简单、更便宜和更轻。毂本身制造成本更低，因为它没有像
现有技术那样的腔，因此可以使用比制造用于根据现有技术的同步器的毂所需的技术更便
宜的技术来制造。

[0060] 当然，本发明的原理保持不变，实施例和结构细节可以从纯粹借助非限制性示例描述和说明的那些广泛地变化，而不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围。