CN102498309A - 自由轮同步器 - Google Patents

Abstract

一种用于动力传输装置的自由轮同步器，包括旋转地可固定到该动力传输装置的一个部件上的离合器座圈、以及在该离合器座圈的径向上被向外安置并且相对于该离合器座圈是单向可旋转的一个同步器毂。该离合器座圈与同步器毂是彼此相对可自由旋转的。

Description

自由轮同步器

技术领域

本披露总体上涉及的领域包括机械动力传输装置以及相关部件。

背景技术

某些类型的机械动力传输装置包括多个同步器以便将一个可旋转的部件连接到另一个之上。例如，一种汽车双离合器变速器典型地包括两个输入轴，这两个输入轴通过两个输入离合器从发动机飞轮中接收动力输入，这就选择性地将飞轮偶联到这两个输入轴中的一个或另一个上。这两个输入轴通过这些轴所携带的不同对的啮合齿轮偶联到一个副轴上。

在任何给定的时刻，双离合器变速器通过一种同步的形式来传输动力，其中这两个输入离合器中的仅一个被完全应用以便使发动机飞轮与这两个输入轴中的仅一个相偶联。因此，动力从飞轮仅流经通过一个完全应用的离合器及其对应的输入轴、并且仅通过这些对啮合齿轮中的一对。这一个输入轴是通过应用其对应的输入离合器来选定的，而这一对啮合齿轮是通过一个同步器来选择以便将这对啮合的齿轮中的一个或另一个与其对应的轴相偶联。

发明内容

根据一个说明性实施方案，一种用于动力传输装置的自由轮同步器包括旋转地可固定到该动力传输装置的一个部件上的一个离合器座圈、以及在该离合器座圈的径向上被向外安置并且相对于该离合器座圈是单向可旋转的一个同步器毂。该离合器座圈与同步器毂是彼此相对可自由旋转的。

根据另一个说明性实施方案，一种动力传输装置包括一个轴、在该轴上自由地可旋转的一个齿轮、以及一个自由轮同步器，该自由轮同步器具有偶联到该轴上的一个离合器座圈、选择性地可连接到该齿轮上的一个同步器毂、以及置于该离合器座圈与该同步器毂之间的至少一个单向离合元件。

根据另一个说明性实施方案，一种双离合器变速器包括被偶联到一个第一输入离合器上的一个第一输入轴、被偶联到一个第二输入离合器上的一个第二输入轴、以及被偶联到该第一输入轴上的一个输入齿轮。一个副轴与这些输入轴是相偏置的，并且一个副轴齿轮在该副轴上是自由地可旋转的并且与该输入齿轮处于恒定的啮合。这种变速器进一步包括一个自由轮同步器，该自由轮同步器包括被偶联到该副轴上的一个离合器座圈、选择性地可连接到该副轴齿轮上的一个同步器毂、以及置于该离合器座圈与该同步器毂之间的至少一个单向离合元件。在变速器升档的过程中，该副轴与该离合器座圈相对于该同步器毂是自由可旋转的，以便允许这两个输入离合器同时完全应用。

其他说明性实施方案将从以下提供的详细说明中变得清楚。应该理解，虽然这些详细的说明和具体的实例披露了本披露的多个示例性实施方案，但它们是旨在用于说明的目的而并非旨在限定本发明的范围。

附图说明

从详细的说明以及附图中将更全面地理解本发明的说明性实施方案，在附图中：

图1是包括说明性自由轮同步器的一个说明性动力传输装置的一个断片截面图；

图2是图1的自由轮同步器的一个部分的端视图；

图3是另一个说明性自由轮同步器的一个部分的示意图；并且

图4是图1同步器的一个放大视图。

具体实施方式

以下对这些实施方案的说明在本质上仅仅是说明性的，并且绝非旨在对本发明、其应用或用途进行限制。

通常，本披露包括一个同步器，该同步器具有自由轮离合器的功能性，例如，能够异步或重叠的应用双离合器类型的副轴变速器中的双离合器。本领域的普通技术人员将认识到，这样一种自由轮同步器能够应用在任何其他类型的变速器中、或者希望使用一个同步器将一个部件选择性地可旋转地偶联到另一个上的任何其他适合的动力传输装置中。例如，本披露的自由轮同步器可以与自动变速器、手动变速器、连续可变的变速器、混合动力或电动变速器、汽车分动箱、或类似物一起使用。

如在此使用的，术语同步器包括一种装置，以便在两个可旋转的部件由同步器彼此强制性地偶联之前使得这些部件的速度相等、或者实现共同旋转。如同样在此使用的，术语自由轮离合器是与超越离合器以及单向离合器同义的，并且包括一种装置，该装置在从动部件旋转快于驱动部件时使得驱动部件与从动部件脱离接合。

现在参见图1，一个说明性的自由轮同步器10被展示为连同具有一个副轴S以及齿轮G1、G3的说明性双离合器变速器T的一个部分。如图2所示，自由轮同步器10包括一个整合的自由轮离合器12。自由轮离合器12可以包括一个离合器座圈14，该离合器座圈可以包括一个内部花键直径16用于强制性的偶联到另一个部件(例如，输入轴S(图1))的对应花键上，并且还可以包括限定了多个凹口20的一个外部棘齿直径18。自由轮离合器12还可以包括一个或多个单向离合元件，例如，用于与离合器座圈14的这些凹口20相接合的多个棘爪以及用于推动这些棘爪22进入这种接合的多个对应的弹簧24。自由轮离合器12可以进一步包括一个同步器毂26的部分，同步器毂的这个部分在离合器座圈14的径向上被向外安置并且相对于其是单向可旋转的。同步器毂26可以包括用于容纳这些棘爪22的多个棘爪凹座28以及用于容纳这些弹簧24的多个弹簧凹陷30。美国专利6,745,881中说明并展示了一种说明性的自由轮离合器，这个美国专利被转让给其受让人并且依照在此的传授内容以其全部通过引用结合于此。

虽然所展示的自由轮离合器12是一种棘爪与棘齿驱动机构，但可以使用任何适合类型的自由轮离合器机构。例如，如图3中所示的，一个属类的自由轮离合器112可以包括一个离合器座圈114、一个同步器毂126、以及在它们之间的任何适合类型的一个或多个单向离合元件122。例如，这个或这些元件122可以包括枢转式棘爪，可滑动式棘爪，滚珠或滚子、楔式棘爪或块，两点式握紧器、弹簧、凸轮、卡块或其他类似装置，以及相关部件，例如，弹簧、笼架、引导件或类似部件。

除了自由轮离合器12外，这个自由轮同步器10还可以包括同步器毂26的其余部分，该同步器毂的其余部分还可以包括一个轴向花键外部直径32、以及被径向置于其中的多个支柱凹座34。自由轮同步器10可以进一步包括一个轴向可移动的套筒36，该套筒包括用于与轮毂26的花键外部直径32可滑动地花键接合的一个轴向花键内部直径38、以及一个圆周凹槽外部直径40以便接受一个换档拨叉(未示出)从而使套筒36轴向移动。齿轮的选择可以通过一个执行器(未示出)来完成的，该执行器使换档拨叉移动从而使自由轮同步器10的套筒36移动。自由轮同步器10还可以包括一个止动机构，该止动机构可以包括一个环式弹簧42，该环式弹簧被放在毂26与套筒36之间用于与套筒36的一个弹簧槽43的可屈服的接合。自由轮同步器10还可以包括被固定到对应的齿轮G1、G3上的反作用环46、被定位在这些反作用环46与毂26以及套筒36之间的阻挡器环48、以及被放在这些环46、48的对应的圆锥形表面之间的摩擦材料50。美国专利5,269,400中说明并展示了一个说明性同步器，该美国专利被转让给其受让人并且依据此处的传授内容以其全部通过引用结合于此。

如同该毂26，反作用环以及阻挡器环46、48包括花键外部直径52、54，这些花键外部直径被适配用于在套筒36轴向移动时与套筒36的花键内部直径38合作。但是在这些花键直径38、52、54能够接合之前，套筒36的轴向运动引起反作用环与阻挡器环46、48的对应的这些圆锥形表面之间的摩擦接触从而将齿轮G1或G3与轴S的速度带到一起。例如，可以将多个支柱44置于这些支柱凹座34中用于在套筒36轴向运动时轴向接合这些阻挡器环48。一旦这些速度基本上同步，套筒36可以通过阻挡器环48和反作用环46。因此，套筒的花键内部直径38与这些环的花键外部直径54、52相互接合，同时仍然与毂的花键外部直径32部分地接合，从而通过自由轮同步器10使轴S强制性地偶联到齿轮G1或G3上。

自由轮离合器12可以在一个方向上将自由轮同步器10的其余部分锁定到轴S上，并且可以允许自由轮同步器10相对于轴S的自由旋转并且反之亦然。更确切地说，自由轮离合器12可以使离合器座圈16以及同步器毂26能够彼此相对是可自由旋转的。换言之，使用这个自由轮离合器12，轴S可以旋转得快于自由轮同步器10的这个毂26，例如，以便在某一其他同步器(未示出)接合到某一其他齿轮(未示出)上来增加该轴S的转速的同时允许自由轮同步器10与其对应的齿轮G1或G3保持接合。

在锁定操作中，齿轮G1或G3的旋转被传输经过反作用环46的花键直径52、经过花键套筒36、经过花键同步器毂26、经过这个或这些棘爪22、经过花键离合器座圈14而进入花键轴S中。在自由旋转操作中，轴S以及离合器座圈14可以旋转得快于毂26，这样使得这些棘爪22与离合器座圈14的这些凹口20脱离接合。因此，当轴S旋转得快于同步器毂26时，与自由轮同步器10以及齿轮G1或G3相关联的双输入离合器(未示出)中的一个对应离合器不会打滑并且其负载被自动释放或者至少被减小。

总体上说，一个多输入离合器变速器可以从发动机飞轮经过对应地偶联到多输入轴上的多输入离合器来接收动力输入。例如，一个双离合器变速器可以包括从飞轮接收动力的两个输入离合器并且可以包括被偶联到一个中间轴(lay shaft)或副轴(counter shaft)上，在它们中间具有几对啮合齿轮。美国专利7,219,571中说明并展示了一个说明性双离合器变速器，该美国专利被转让给其受让人并且依据此处这些传授内容以其全部通过引用结合于此。

在任何给定时刻下，该双离合器变速器使用这些对啮合齿轮中的一对齿轮使得所接收的动力在这两个输入轴中的一个或另一个与副轴之间得以倍增。该双离合器变速器可以把这种倍增的动力从副轴传输到输出轴上，该输出轴可以偶联到一些下游装置上，如一个车桥。

每个输入轴在其上通过固定的方式或者通过选择性可固定的方式来承载不同的齿轮。在一个实例中，该第一输入轴可以承载奇数档齿轮而该第二输入轴可以承载偶数档齿轮。更具体地说，在一个6速双离合器变速器中，一个输入轴可以包括前进档齿轮1、3和5，而另一个输入轴可以包括前进档齿轮2、4和6以及一个倒档齿轮。

类似于这些输入轴，副轴可以承载不同的固定的和/或选择性可固定的齿轮以便与这些输入轴上的对应的输入轴齿轮的啮合接合。因此，这种变速器在这些输入轴与副轴之间包括了几对不同的啮合齿轮以便限定不同的传动比。

这些同步器承载在这些输入轴上和/或毗邻多个对应齿轮的副轴上，这样使得这些同步器能够将一个选择性地可固定的齿轮选择性地固定到其对应的轴上。这些同步器确保了所选定齿轮的旋转速度与其对应轴的速度接近地相匹配以便使得这些不同对的啮合齿轮间的传动比切换平滑。

独特的是，这些同步器被承载在它们对应的轴上的方式使得它们能够在一个方向上围绕这些轴自由旋转。通过使得这些输入离合器中的一个即将结束的离合器在另一个即将开始的输入离合器获得转矩能力并且接合时能够平滑地脱开，这种构形能够产生特别好的换档感觉以及换档正时。换言之，在即将开始的输入离合器被完全接合时，即将结束的输入离合器不必是完全脱离接合的。

事实上，两个输入离合器可能被同时完全接合。在一个具体的实例中，这些同步器可以被安排为在第一输入离合器正在传输动力时，第二输入离合器的动力路径是自由的以便允许同步地选择一个具有不同传动比的齿轮。然后，通过逐渐解脱第一输入离合器并且逐渐接合第二输入离合器，动力路径被从该第一输入轴改变到第二输入轴并且经过这个所选择的齿轮。

参见所结合的美国专利7,319,571的图1，该自由轮同步器10可以替换在该美国专利中所披露的这些同步器74、76、78、80。例如，自由轮同步器10可以替换副轴18上的这些同步器78、80，这样使得副轴18可以相对于自由轮同步器毂26自由旋转。

例如，如果自由轮同步器10替换了第一/第三档齿轮同步器78，这个结果同步器10/78以及第一输入离合器32就可以在从第一档到第二档的升档过程中以及甚至升档之后保持接合。在这个情景中，当倒挡/第二档齿轮同步器80与其可选择的第二齿轮54相接合时，副轴18将增加速度并且将相对于接合的自由轮同步器10/78而自由旋转。

类似的是，如果自由轮同步器10替换了倒挡/第二档齿轮同步器80，这个结果同步器10/80以及第二输入离合器34就可以在从第二档到第三档的升档过程中以及甚至升档之后保持接合。在这个情景中，当第三/第五档齿轮同步器76与其可选择的第三档齿轮42相接合时，副轴18将增加速度并且将相对于接合的自由轮同步器10/80而自由旋转。

因此，副轴18以及同步器10/78、10/80的多个离合器座圈14在变速器升档的过程中相对于它们的这些同步器毂26是可自由旋转的，以便允许两个输入离合器同时完全应用。因此，不必同步这些输入离合器的接合与脱离接合就实现了升档。更确切地，两个输入离合器可以在一个重叠的时间段上是完全应用的。

自由轮同步器10还可以替换输入轴16、14上的这些同步器74、76，这样使得这些自由轮同步器毂26可以相对于这些轴16、14而自由旋转。

在任何情况中，使用自由轮同步器10可以使换档能够更快，因为可以对既有奇数档位又有偶数档位的多个范围进行选择而对***拖曳力有小的影响至没有任何影响。相比之下，常规***中对既有奇数档位又有偶数档位的多个范围的选择必将至少在既有奇数又有偶数的多个范围被选定的那个时间上导致更高的***拖曳力。常规***中的这种拖曳力可以是为了选择一个既有奇数档位又有偶数档位的范围而贯穿一个或多个打开的离合器的强迫滑动所引起的。而使用这种自由轮同步器就减小或消除了对于贯穿这个或这些离合器的强迫滑动的需要，由此减小或消除了拖曳力。

本发明的实施方案的以上说明在本质上仅仅是说明性的，并且因此其多种变体不得被认为是脱离了本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种用于动力传输装置的自由轮同步器，该自由轮同步器包括：

一个离合器座圈，该离合器座圈旋转地可固定到该动力传输装置的一个部件上；以及

一个同步器毂，该同步器毂在该离合器座圈的径向上被向外安置并且相对于该离合器座圈是单向可旋转的；

其中，该离合器座圈与同步器毂是彼此相对可自由旋转的。

2.如权利要求1所述的自由轮同步器，其中，该离合器座圈包括一个花键内部直径、以及限定多个凹口的一个外部棘齿直径。

3.如权利要求2所述的自由轮同步器，进一步包括至少一个棘爪，该至少一个棘爪被置于该离合器座圈与该同步器毂之间用于与该离合器座圈的这些凹口相接合。

4.如权利要求3所述的自由轮同步器，进一步包括至少一个弹簧，以便将该至少一个棘爪推动进入与该离合器座圈的这些凹口的接合中。

5.如权利要求1所述的自由轮同步器，并且包括一个棘爪与棘齿式离合器、一个楔块式离合器、或一个滚子式离合器中的至少一个。

6.一种动力传输装置，包括：

一个轴；

一个在该轴上自由地可旋转的齿轮；以及

一个自由轮同步器，该自由轮同步器具有偶联到该轴上的一个离合器座圈、选择性地可连接到该齿轮上的一个同步器毂、以及置于该离合器座圈与该同步器毂之间的至少一个单向离合元件。

7.如权利要求6所述的动力传输装置，其中，该离合器座圈包括一个花键内部直径、以及限定多个凹口的一个外部棘齿直径。

8.如权利要求7所述的动力传输装置，其中，该至少一个单向离合元件包括至少一个棘爪，该至少一个棘爪被置于该离合器座圈与该同步器毂之间用于与该离合器座圈的这些凹口相接合。

9.如权利要求8所述的动力传输装置，进一步包括至少一个弹簧，以便将该至少一个棘爪推动进入与该离合器座圈的这些凹口的接合中。

10.如权利要求6所述的动力传输装置，并且包括一个棘爪与棘齿式离合器。

11.如权利要求6所述的动力传输装置，其中，该装置是一个双离合器变速器，并且该轴是一个副轴。

12.一种双离合器变速器，包括：

被偶联到一个第一输入离合器上的一个第一输入轴；

被偶联到一个第二输入离合器上的一个第二输入轴；

被偶联到该第一输入轴上的一个输入齿轮；

与这些输入轴相偏置的一个副轴；

一个副轴齿轮，该副轴齿轮在该副轴上是自由地可旋转的并且与该输入齿轮处于恒定的啮合；以及

一个自由轮同步器，该自由轮同步器包括被偶联到该副轴上的一个离合器座圈、选择性地可连接到该副轴齿轮上的一个同步器毂、以及置于该离合器座圈与该同步器毂之间的至少一个单向离合元件；

其中，在一个变速器升档过程中，该副轴与离合器座圈相对于该同步器毂是可自由旋转的，以便允许两个输入离合器同时完全应用。

13.如权利要求12所述的双离合器变速器，其中，该离合器座圈包括一个花键内部直径、以及限定多个凹口的一个外部棘齿直径。

14.如权利要求13所述的双离合器变速器，其中，该至少一个单向离合元件包括至少一个棘爪，该至少一个棘爪被置于该离合器座圈与该同步器毂之间用于与该离合器座圈的这些凹口相接合。

15.如权利要求14所述的双离合器变速器，进一步包括至少一个弹簧，以便将该至少一个棘爪推动进入与该离合器座圈的这些凹口的接合中。

16.如权利要求12所述的双离合器变速器，并且包括一个棘爪与棘齿式离合器。

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