CN1089149C - 变速装置的同步器 - Google Patents

Abstract

装在Warner式同步器的轴套与同步环之间的一种增压机构，它使得因联接套筒移动而致的压力被增大并传递到变速齿轮一侧。除了进档变速齿轮的增压机构外，还提出了一种用来使驱动轴停转的倒档同步机构，其工作方式如下：在倒档同步机构受到因套筒的倒档运动作而致的压力时，它可将该压力反向传递给起同步作用的同步环。

Description

变速装置的同步器

本发明涉及用于自动变速装置的同步器，本发明尤其涉及可使同步性能获得改进的Warner式同步器。

Warner式同步器是用于自动变速装置的一种常见的同步器。Warner式同步器的工作原理已知如下：同步环外缘上的斜面受到套筒花键上的斜面的压迫，这样，同步环内缘锥面与变速齿上外缘锥面之间的摩擦力便使得同步作用得以实现，从而消除了套筒与变速齿轮之间的转速差。同步作用可以使套筒花键平稳地与变速齿轮的齿轮离合器相啮合。也就是说，在Warner式同步器中，通过操纵变速叉而移动套筒，某一键销便会随着套筒的移动而靠压在同步环的凹槽中。接着，同步环被压在变速齿轮上的外缘锥面上，变速齿轮因其外缘锥面的摩擦力而开始同步。在键销的凸出部分从套筒内表面的凹槽中移开时(此时套筒继续移动)，套筒内侧花键端部的斜面会靠在同步环花键的端部，因而同步环对套筒有止推作用。这样，同步环在套筒的重压下会因其锥形内表面受压而产生比较大的摩擦力。以上动作就是套筒与变速齿轮的同步过程。在上述同步过程结束且套筒与变速齿轮间不存在相对速度差之后，摩擦力矩将会消失，同步环仍可转动，套筒会越过同步环而与变速齿轮的齿轮离合器相啮合，从而完成变速过程。

然而，在具有如上工作原理的传统同步器中，将同步环压在变速齿轮外缘锥面上的力与操纵机构变速叉作用在套筒上的力是相等的。因此就存在这样的问题：同步容量的增加伴随着结构复杂性的增加，亦即需要增大锥面，增加锥面数目，等等，因此，用简单的结构是难以增大同步容量的。此外，对于进五档/倒一档的变速装置来说，在第五档齿轮的套筒向着与第五档齿轮相反的方向(倒车档齿轮方向)移动时，如果驱动轴可以与第五档齿轮同步停转，那么倒车档齿轮在换档时就不会发出噪声。然而，传统同步器的问题在于：在套筒被反向移动时，同步作用很难实现。

如本发明所述用于变速装置的同步器可以以简单的结构改动实现同步容量的显著增加。

本发明变速装置的同步器包括以下部分：用以输出回转动力的输出轴；外缘开有花键且固紧在输出轴上的轴套；可作轴向滑动的套筒，其内缘上的花键可插在轴套的外缘花键中；以输出轴为回转枢轴的变速齿轮，在其靠近轴套一侧设有外缘锥面和齿轮离合器，齿轮离合器从变速齿轮本体延伸而成并与外缘锥面相连续，它可通过轴向运动而与套筒的内缘花键相啮合；介于套筒与上述外缘锥面之间的同步环，其内缘锥面与变速齿轮的外缘锥面相对。就以上所述的同步环结构来说，本发明的特征在于：介于轴套与同步环之间的增压机构承受了由套筒向变速齿轮移动所产生的作用力并且使该作用力增益并传递给同步环。

增压机构含有一对作为支点的突状支点，支点是在同步环靠轴套一侧端面上的至少两处对称位置突出而成的。一对在周向被分为至少两节的杠杆位于突状支点的两侧并与之相隔一定的间距。两个杠杆在压力作用下沿径向扩张。杠杆头在杠杆对外缘的中心部位伸出。每个杠杆头上设有斜切边缘，斜切边缘承受由套筒运动所产生的轴向压力并可将该压力分解为向心经向分力及轴向分力。此外，每个杠杆上还设有作为施力点的凸出部分，该施力点的作用在于使压迫杠杆头承载面所产生的轴向分力被增大并传递到同步环端面上的预定位置。增压机构对同步环的压力可增至套筒施加压力的(L₁/L₂)倍，此时，从突状支点到施力点的距离L₂应小于从突状支点到承载面的距离L₁。在同步环内缘锥面与变速齿轮外缘锥面发生摩擦接触时，突状支点对杠杆端面的反作用力应该能够克服对力偶臂杠杆头的斜切边缘施压而形成的经向分力，为此，增压机构上斜切边缘的倾角应合理地选取。这样，杠杆的支点既使处于受压状态也不会发生经向移动，从而可以将增益的压力可靠地传递给同步环。作为增压机构的一种改进型，在同步环靠近轴套一侧端面上的若干个对称位置处设置了若个干外伸的三角形突状支点，且三角形的顶点朝向外缘，同时，若干个开有三角形孔并沿环形布置的杠杆分别与相应的突状支点相嵌合。同步环可采用双锥体结构，其中所含的某一锥体介于外同步环与内同步环之间。这种结构的增压机构含有若干个作为支点的突状支点，这些支点是在内、外同步环靠近轴套一侧端面上的至少两个对称位置处凸出而成的，每一杠杆单元都含有一个作为施力点的凸出部分，施力点的作用是使压迫杠杆头承载面所形成的轴向分力被增益并传递到外同步环端面上的预定位置。

对于如本发明所述一种用于进五档/倒一档变速装置的同步环来说，虽然套筒在倒档操作中是向着背离第五档齿轮的方向运动的，但第五档齿轮可以获得同步，因而避免了倒档操作时的噪声。

在这一场合中，本发明的主旨依然是变速装置的同步器，该同步器包括；接收回转动力的驱动轴；固紧在驱动轴上且外缘开有花键的轴套；可通过滑动而使其内缘花键***轴套外缘花键中的套筒；以输出轴为安装枢轴并位于轴套某一侧的前进档变速齿轮，其上靠近轴套一侧具有外缘锥面以及从本体伸出并与外缘锥面连续的齿轮离合器，该离合器可通过套筒的轴向移动而与套筒的内缘花键相啮合；介于套筒上述外缘锥面之间的同步环，其内缘锥面与正转变速齿轮的外缘锥面相对。

在具有上述结构的同步器中，如本发明所述的增压机构介于轴套与同步环之间，该增压机构承受了因套筒向前进档变速齿轮运动而致的压力并且将这一压力增大并传递给同步环。此外，作为一种倒档同步机构，该增压机构还通过同步作用而使驱动轴停转，其作用原理是：在倒档同步机构受到因套筒背离前进档变速齿轮运动而致的压力时，该倒档同步机构可将压力反向传递给同步环。

增压机构含有作为第一支点的一对第一突状支点，支点是在同步环靠轴套一侧端面上的至少两处对称位置突出而成的。一对在周向被分为至少两节的杠杆以环状排列在第一突状支点的两侧并与之相隔一定间距。这对杠杆因受一个弹簧的压力而沿经向膨胀。杠杆头从这对杠杆外缘的中心部位伸出。各杠杆具有作为第一承载面的第一斜切边缘，它可承受因套筒向前进档变速齿轮运动而致的轴向压力并可将该压力分解为经向向心分为和轴向分力。此外、每个杠杆上还设有作为施力点的第一凸起部分，该第一施力点的作用是使压迫杠杆头第一承载面的轴向分力被增大并传递到同步环端面上的预定位置。增压机构对同步环的压力可增至套筒施加压力的(L₁/L₂)倍，此时，从第一突状支点到第一施力点的距离L₂应小于从第一突状支点到第一承载面的距离L₁。在同步环内缘锥面与变速齿轮外缘锥面发生摩擦接触时，第一突状支点对杠杆端面的反作用力应该能够克服对力偶臂杠杆头的第一斜切边缘施压而形成的经向分力，为此，增压机构上斜切边缘的锥角应合理地选取。这样，杠杆的第一突状支点既使受到经向压力也不会移动，从而使增益的压力可靠地传递给同步环。倒档同步机构含有第二斜切边缘，该斜切边缘是在杠杆头上靠近前进档变速齿轮一侧的边缘上形成的，作为第二承载面，它承受了因套筒背离前进档变速齿轮运动而致的压力。此外，倒档同步机构含有位于轴套端面的第二突状支点，在压力从每个杠杆端部的第二施力点作用到第二斜切边缘的第二承载面时，上述第二突状支点充当了将上述压力反向传递给同步环的第二支点。在倒档同步机构中，从第二支点到第二承载面的距离L₃大致等于从第二支点到第二施力点的距离L₄。

以下结合附图所作的详细说明将更为明确地介绍上文述及和未加述及的本发明目的、特征及优点。

附图简介

图1是如本发明所述配有增压机构的同步器剖视图，该图以低速档及第二档变速齿轮为范例。

图2是如本发明所述的同步器剖视图，该图略去了图1中第二档变速齿轮一侧的部分。

图3是沿图2中III-IV线所做的剖视图，该图略去了套筒部分。

图4是沿图1中IV-IV线所做的剖面展开图，该图为外侧视图且不含轴套部分。

图5是对同步环与杠杆之间关系的图解。

图6是如本发明所述配有增压机构及倒档同步机构的同步器剖视图。

图7是沿图6中VII-VII线所做的略去套筒部分的剖视图。

图8是沿图6中VIII-VIII线所做的略去轴套外侧视图部分的剖面展开图。

图9是对图6中同步环与杠杆之间关系的图解。

图10图解了五档变速装置中变速杆的变速模式。

图11描绘了如本发明另一实施例所述配有增压机构的同步器的主要部分。

图12是如本发明又一个实施例所述配有增压机构的同步器剖视图。

图13是如本发明另一实施例所述采用双锥体结构的同步器剖视图。

图14是沿图13中XIV-XIV线所做的不含套筒部分的剖视图。

优选实施例说明

图1是如本发明所述配有增压机构的同步器剖视图。图中的低速档齿轮140和第二档变速齿轮14通过轴承120、12安装在回转输出枢轴10上，两个变速齿轮之间设有同步器100。回转动力是从发动机开始，通过离合器，经由惰轮(图中未示)而传递给低速档变速齿轮140及第二档变速齿轮14的。同步器的轴套22通过其内缘花键而啮合并固紧在介于第二档变速齿轮和低速档变速齿轮之间的花键轴10-1上。轴套22的外缘具有外缘花键26。套筒28的内缘花键30与轴套22的外缘花键保持可轴向滑动的啮合，套筒28的外缘具有叉形槽38。齿轮离合器16从第二档变速齿轮14上靠近套筒28的一侧自然延伸而成，其作用是使套筒28内缘的内缘花键30与齿轮离合器16相啮合。在与齿轮离合器16相连处还设有外缘锥面18。在同步环40上与外缘锥面18相对的部分高有内缘锥面42。此外，齿轮离合器160从低速档变速齿轮140上靠近套筒28的一侧自然延伸而成，它与套筒28内缘的内缘花键30相啮合。在与齿轮离合器160相连处还设有外缘锥面180。在同步环400上与外缘锥面180相对的部分设有内缘锥面420。此外，在本发明中，增压机构位于同步环40、400与轴套22之间。

图2是仅含图1中第二档变速齿轮部分的同步器。尽管在下文作为范例介绍的是第二档变速齿轮14，但低速档变速齿轮140部分在结构上与第二档变速齿轮14部分是相似的。构成增压机构的一对杠杆50-1和50-2介于同步环40与轴套22之间。图3清楚地表示了构成增压机构的杠杆50-1和50-2在轴套22上的装配形式，该图是沿图2中III-III线所做的剖视图。需要指出，图3中不含套筒28部分。

在图3中，因在周向被分为两节而分别呈马蹄形的杠杆50-1和50-2是安装在轴套22毂缘与外缘花键26之间的轮幅凹部的。杠杆50-1和50-2之外缘中心部位具有自然延伸而成的杠杆头52-1和52-2。两个杠杆50-1、50-2的端部彼此相隔一定间距，间距中是从同步环40靠近第二档变速齿轮一侧端面上伸出的块形突状支点44-1、44-2。某局部切除的环形弹簧60被装在杠杆50-1、50-2内侧，以使杠杆50-1、50-2在径向受压并膨胀。如此安装的弹簧60可使突状支点44-1，44-2与两个杠杆50-1，50-2的端部之间形成一定的间隙45-1，45-2。

图2的剖视图清楚地显示出：杠杆50-1，50-2的杠杆头52-1、52-2具有L形截面，其一末端指向第二档变速齿轮14一侧且其上靠近套筒28一侧边缘设有斜切边缘54-1，54-2。套筒28内缘花键30左侧的斜切面36与斜切边缘54-1，54-2相接触。沿图2中IV-IV线所做的剖面展开图图4清楚地表示了套筒28内缘花键30，配对齿轮的齿轮离合器16以及同步环40三者相对于杠杆头52-1的关系。

在图4中，套筒28内缘花键30上相应于杠杆50-1的杠杆头52-1突出部分是被切除的，同时也形成了与杠杆头52-1的斜切位置54-1相对的斜切面。这样，在套筒20受变速叉作用而向齿轮离合器16一侧移动时，杠杆头52-1的斜切部分54-1将受到内缘花键30切除部分(见图2)的斜切面36的压迫。因此，杠杆头52-1构成为套筒28移动所致压力的承载体。

图5是图2所示轴套22，套筒28以及第二档变速齿轮14一侧同步环40的局部剖视图(其中同步环40为外观视图)。突状支点44-1从同步环40上靠近轴套22一侧的端面上伸出。由图3易见，突状支点44-2位于与突状支点44-1方位相对的另一侧。突状支点44-1上下两侧的杠杆50-1，50-2在其内侧的弹簧60压迫下沿径向膨胀。杠杆50-1、50-2的杠杆头52-1、52-2具有与套筒28内缘花键30的斜切面36相对的斜切边缘54-1，54-2。此外，杠杆50-1，50-2的端面设有与同步环40相对的突状支点58-1，58-2，杠杆50-1，50-2可通过突状支点58-1，58-2而靠在同步环40的端面上。突状支点58-1，58-2构成了杠杆50-1，50-2对同步环40的施力点。在杠杆50-1，50-2的斜切部分54-1，54-2和突状施力点58-1，58-2分别被假定为承载面和施力点的条件下，杠杆50-1，50-2将处于与同步环的突状支点44-1，44-2相接触的位置。也就是说，同步环40因套筒28的运动而受到作为增压机构的杠杆50-1，50-2的压迫，由此产生的接触摩擦力将启动同步过程，在因同步环40内缘锥面42压迫第二档变速齿轮14外缘锥面18而致的接触摩擦力作用下，上侧杠杆50-1的左下端(可能的情形之一)会靠在图3中的突状支点44-1。同时，下侧杠杆50-2的右上端也会靠在支点44-2上，因此，杠杆支点的构成是通过杠杆50-1，50-2的相应端部靠在突状支点44-1，44-2上而实现的。

以下的介绍仍结合图5围绕杠杆50-1进行。设杠杆50-1端部靠在同步环40突状支点44-1上时的支点位置为O，因套筒28运动而作用在杠杆头52-1斜切边缘54-1上的压力的作用位置为P，且杠杆50-1端面突状施力点58-1的位置为Q，则令支点O至承载面P的距离为L₁，且施力点Q至支点O的距离(较短)为L₂。假定作用在承载面P上的轴向压力为F_in，由施力点Q作用在同步环40上的轴向压力为F_out，则可由支点O、承载面P及施力点Q三者在杠杆50-1上的关系出发推导出如下关系式

F_in×L₁＝F_out×L₂      (1)

因此，作用在施力点Q上的力F_out可表为下式：

F_out＝F_in×(L₁/L₂)     (2)

因L₁＞L₂，故(L₁/L₂)大于1，因此，同步环40所受的力F_out是将套筒20运动所产生的压力F_in放大到(L₁/L2)倍后的结果。

另一方面，因套筒28运动而作用在杠杆头52-1承载面P上的轴向压力F_in被同步地分解为轴向力和径向向心力。这样，杠杆50-1的端部便会压迫同步环40的突状支点44-1。此时，如果同步环40因杠杆50-1压力作用而移动，那么作用在斜切边缘54-1处的轴向分力将会大大降低，从而使增压机构功能失效。因此，同步环40摩擦接触表面上产生的反作用力必须能克服因套筒28运动而作用在杠杆50-1突状支点44-1上的压力。为此，本发明中斜切边缘52-1的倾角应按如下原则选取：因同步作用所致接触摩擦力对同步环40突状支点44-1的反作用力必须能够克服因套筒28运动而压迫杠杆50-1的径向分力。

以下介绍图2-图5所示实施例的运作。在图2中，一个未绘出的变速叉插在套筒28外缘上的叉形槽38中，在变速操作中，通过变速叉的动作而将套筒28压向左侧，从而实现向着第二档变速齿轮的速度转换。随着套筒28的左移，套筒28内缘花键30的斜切面36首先靠在杠杆50-1，50-2的斜切边缘54-1，54-2上，而向左侧压迫杠杆50-1，50-2又会接着使同步环40受压。因此，同步环40内缘锥面42会与第二档变速齿轮的外缘锥面发生接触，此时，与轴套22间存在转速差的第二档变速齿轮14会由于与同步环40保持接触而进入同步过程。在第二档变速齿轮14因摩擦接触而开始进入同步过程时，同步环40会相对于杠杆50-1，50-2转动(在图2所示初始状态下，杠杆50-1，50-2与突状支点44-1，44-2间存在间隙45-1，45-2)且突状支点44-1，44-2会受压。在这种状态下，由杠杆(如图4所示的杠杆50-1)上的支点O，承载面P及施力点Q三者可建立起具有杠杆效应的关系。同步环40也因上述公式(2)所体现的增压效应而受到较大压力的作用。同时，因同步环40摩擦接触而产生的反作用力(力矩)克服了套筒28压力对杠杆50-1的径向向心压力，这样，突状支点44-1便不会发生移动。因此，套筒28的压力是经对原值放大后传递给同步环40的。在同步环40因增压作用受压而且其转速与第二档变速齿轮14一致时，由于摩擦力矩消失，杠杆50-1，50-2不再受到由同步环40突状支点44-1，44-2传来的压力及恢复力。因此，套筒28的斜面36将克服弹簧60的反力而将杠杆50-1，50-2强制向内侧压迫，进而平稳地与齿轮离合器16啮合。内缘花键30斜切面36对杠杆50-1，50-2的强制向内压迫作用可使同步环向其初始位置(以图2所示初始状态下的间隙45-1，45-2表示)转动，因此，在变速操作完成之后，同步环40会再次回到其初始状态。

图6是关于进五档/倒一档变速装置的本发明另一实施例，它包含配有增压机构的第五档变速齿轮同步器以及倒档同步机构，在向倒档变速齿轮进行变速操作时(此时套筒移动方向背离第五档变速齿轮)，倒档同步机构可使套筒与第五档变速齿轮同步。

在图6中，第五档变速齿轮14-1通过轴承12安装在驱动枢轴102上。与第五档变速齿轮14-1相接的同步器轴套22通过花键20啮合并固紧在花键轴102-1上，轴套22由扣环24提供止推。发动机动力通过离合器传递给驱动轴102，而第五档变速齿轮14-1又与第五档驱动齿轮(装在某一未加图示的输出轴上)啮合。此外，一倒档驱动齿轮与上述未加图示的输出轴相连，该倒档驱动齿轮与其从动齿轮之间设有某一倒档惰轮(由倒档操作移动并锁定)。在倒档变速操作逆着第五档操作进行时，倒档惰轮被送到倒档驱动齿轮与倒档从动齿轮之间使二者相互啮合，因而反转运动便被传递给输出轴。例如，Nissan Motor Co生产的F50A型变速装置就采用了上述方法，即倒档操作与第五档操作反向。

第五档变速齿轮14-1的同步机构与图2所示实施例中的情形基本机同。亦即，套筒28(配有叉形槽38)的内缘花键36与轴套22的外缘花键26之间保持轴向滑动嵌合。齿轮离合器16在第五档变速齿轮本体上形成并且与某一外缘锥面18相邻。具有内缘锥面42的同步环40与上述外缘锥面18相对。介于同步环40与轴套22之间的一对马蹄形杠杆50-1，50-2因其内侧弹簧60的作用而在径向受压并膨胀。杠杆50-1，50-2外缘的中心部位具有外伸的杠杆头54-12，54-22。以杠杆头54-12为例，其面向及背离第五档变速齿轮14-1的两侧分别有第二和第一斜切边缘54-12，54-11。套筒28内缘花键36上具有与斜切边缘54-11，54-12相对应的斜边矩形托架形态，其斜切面36-11对应于斜切边缘54-11，斜切面36-12对应于斜切边缘54-12，图中下侧杠杆50-2的杠杆头52-2具有与上述杠杆50-1的杠杆头52-1相同的结构。

图7是沿图6中VII-VII线所做的不含套筒28的剖视图。由图7易见，半圆形杠杆50-1，50-2装在轴套22轮毂部分与外缘花键26之间的环形凹槽内。从同步环40端面伸出的突状支点44-1，44-2位于两个杠杆50-1，50-2的端部之间，由于弹簧60使杠杆在径向受压并膨胀，两个杠杆的端部之间形成了一定的间隙45-1，45-2。

图8是沿图6中VIII-VIII线所做的剖面展开图，该图揭示了套筒28内缘花键30与杠杆50-1杠杆头52-1之间的关系。亦即，由于套筒28内缘花键30上相应于杠杆50-1外伸杠杆头52-1的部分被切除，所以在杠杆头52-1的右、右两侧便分别形成了与第一斜切边缘54-11相对应的第一斜切面36-11和与第二斜切边缘54-12相对应的第二斜切面36-12。

图9是相对于同步环40外观视图的套筒28及轴套22局部剖视图。以杠杆50-1为例，靠在套筒28内缘花键36斜切面36-11上的第一斜切边缘54-11构成了第五档变速齿轮同步器增压机构的第一承面。在启动同步过程时，杠杆50-1上因摩擦接触而靠在突状支点44-1上的某一端部便是第一支点的位置。此外，位于杠杆50-1靠近同步环40一例端面上的某一凸出体58-1构成了施力点。由于下侧杠杆50-2同样具有上述结构，因此压迫套筒28斜切面36-11的第一承载面是由杠杆头52-2右侧的第一斜切边缘54-2构成的，而第一支点位于与突状支点44-2(位于与突状支点44-1相对的另一侧，参见图6)相靠的杠杆某一端部，另外，第一施力点位于与同步环40端面相靠的某一凸出体58-2处。在此假定杠杆50-1的第一支点、承载面、施力点三者的位置分别由O1、P1、Q1表示，则可得到类似于上述关系式(2)的如下增压作用表达式

F_out1＝F_in1×(L₁/L₂)           (3)

以下结合图6介绍在变速齿***作逆着第五档变速齿轮14-1方向而进行时所采用的倒档同步机构。倒档同步机构与第五档变速齿轮14-1同步器的增压机构是一体的。首先以杠杆50-1为例，其倒档同步作用如下：在逆着第五档变速齿轮14-1的方向进行变速操作时，通过使驱动轴10与第五档变速齿轮14-1同步而使驱动轴10停转，为此，杠杆头52-1上靠近第五档变速齿轮的一侧设有第二斜切边缘54-12，同时套筒28上设有与第二斜切边缘54-12相对的斜切面36-12。因此，在套筒28逆着第五档变速齿轮14-1方向移动时，杠杆头52-1的第二斜切边缘54-12会受到斜切面36-12的压力，杠杆50-1使这一背离第五档变速齿轮14-1的压力转换为朝向第五档变速齿轮14-1并使之作用于同步环40。作为压力反向机构而为杠杆50-1所设的伸出部分64-1，64-2是从轴套22端面上与轴结合的位置伸出的，杠杆50-2也相应地设有伸出部分64-3，64-4，如图7所示。由图9所示轴套22剖视图易见，伸出部分64-1至64-4大体靠在杠杆50-1，50-2的中点，其边缘部分构成了杠杆50-1，50-2的支点O2。此外，杠杆头52-1的第二斜切边缘54-12构成了相对于第二支点O2的第二施力点P2。另外，位于支点O2下侧的杠杆50-1端部侧边构成了对同步环40的第二施力点Q2。第二支点Q2是在同步环40端面外伸突状支点44-1两侧形成的梯形伸出部分46-1，46-2。

将套筒逆着第五档变速齿轮14-1移动时所产生的对杠杆50-1第二斜切边缘的压力表示为F_in2，将作用在同步环40梯形伸出部分46-1施力点Q2的反向压力表示为F_out2，用L₄表示支点O2到第二承载面P2的距离，用L₃表示支点O2到第二施力点Q2的距离，则可得到如下关系式

F_in4×L₄＝F_out2×L₃           (4)

因此，作用在同步环40上的反向压力F_out2可由下式表示

F_out2＝F_in2×(L₄/L₃)          (5)

令L₃与L₄大致相等，则作用在同步环40上的反向压力F_out2将与套筒28运动所产生的压力F_in2相等。在同步环40受到上述反向压力时，其内缘锥面42将压在第五档变速齿轮14-1的外缘锥面18上并与之实现摩擦接触。因此，当离合器在倒档操作中脱开时，既使驱动轴10因惯性而旋转，它还是能够因同步环40与静止的第五档变速齿轮14-1保持摩擦接触而停转，这样，图中未示的倒转惰轮可在不产生噪声的情况下嵌进倒转驱动齿轮与倒转从动齿轮之间。

以下介绍图6至图9所示实施例的运行状况。首先，对图5所示前进档第五档变速齿轮14-1的变速操作与图1所示前进档第五档变速操作与图1所示实施例具相同的，亦即，在变速杆调向第五档变速齿轮时，套筒28在在未加图示的变速叉作用下左移。因此，杠杆50-1，50-2杠杆头52-1，52-2右侧的第一斜切边缘54-11，54-21便受到套筒28内缘花键36斜切部分36-11的轴向压力，这样，因同步环40内缘锥面42压在第五档变速齿轮14-1外缘锥面18上而导致的摩擦接触便促成了同步过程，在同步过程结束时，套筒28的花键36将与齿轮离合器16啮合，进而完成变速操作。

以下介绍倒档时逆着第五档变速齿轮14-1方向的变速操作。在一般的进五档/倒一档变速装置中，司机对变速杆的操作模式如图10所示。第五档档位90与倒档档位92通常位于同一列并且分立于中间档位两侧。此外，在车辆停止但发动机仍工作的条件下，如果进行离合器脱开的变档操作，那么即使靠近驱动轴一侧的变速装置输出轴停转，但靠近发机机一侧的驱动轴仍会因惯性而与离合器盘一同旋转。因此，如果输入端驱动轴在变档时不停转，那么在变速齿轮换档时出现的所谓齿轮噪声现象将导致不适的齿轮啮合噪声。一般情况下，进档变速齿轮都配有同步器，而倒档变速齿轮却没有。因此，在使车辆倒行而进行的向倒档齿轮的齿轮换档中，产生齿轮噪声的可能性是相当大的，无齿轮噪声的倒档方法一般如下：在通过脱开离合器进行倒档操作之前，先朝进五档变速齿轮做变档操作，其后，由于输入端驱动轴在进五档变速齿轮同步器的作用下停转，因此倒档操作便可在离合器脱开的条件下完成。也就是说，如果在倒档操作中设法用进档变速齿轮同步器的动作实现输入端驱动轴的停转，那么倒档操作便不会导致齿轮噪声。在图6至图9所示的实施例中，为第五档变速齿轮14-1而设的同步器可以被用在倒档操作中并起到防止倒档时齿轮噪声的作用。

在图6中，当变速杆从图10所示的中间档位94转换到倒档档位时，配有变档机构的变速叉会使套筒28背离第五档变速齿轮14-1移动。套筒28的运动会使内缘花键30的斜切面36-12，36-22沿轴向压迫杠杆50-1，50-2(位于轴套侧边)的第二斜切边缘54-12，54-22。以图9中50-1一侧的杠杆为例，也就是说，随着套筒28背离第五档变速齿轮14-1移动，轴向压力F_in2会作用在作为杠杆头52-1左侧第二斜切边缘36-12的第二施力点P2上，这样，杠杆50-1便会以轴套22端面伸出部分64-1的边缘(作为第二支点O2)为轴线作顺时针转动。因此，同步环40的梯形伸出部分46-1会在杠杆分节端施力点Q2压力F_out2的作用下向左移动。同样，下侧杠杆50-2也将同步环40向左侧压迫。这样，同步环40便被压向第五档变速齿轮14-1一侧，而且其内缘锥面42被压在齿轮的外缘锥面18上，从而形成图5所示的摩擦接触。如果驱动轴10在离合器脱开时仍因惯性而与离合器盘一同旋转，那么同步环40与静止的第五档变速齿轮14-1外缘锥面之间的摩擦接触将会使驱动轴10停转。在套筒28被继续压向第五档变速齿轮14-1一侧时，杠杆50-1，50-2将克服弹簧60的反力而被强制压向其内侧的心轴方向，因此，未加图示的倒档惰轮将可平稳地嵌进倒档驱动齿轮与倒档从动齿轮之间。

图11是如本发明所述用于图2所示变速装置的增压机构的另一实施例。图11表示了同步装置的增压机构和同步环40，其中的增压机构部分取代了图2中的杠杆50-1，50-2。首先，在同步环40的面沿周向的三个位置设置了三角形突状支点48-1，48-2和48-3，各突状支点的顶端朝向外缘方向。沿周向分成三段的杠杆50-11至50-13分别对应着相应的突状支点48-1至48-3。各杠杆50-11至50-13上均设有三角形孔66-1，66-2，66-3，这些三角形孔的两边分别对应着同步环40上相应三角形突状支点48-1至48-3的两条顶角边并与之保持一定的间距。这些孔66-1至66-3与同步环40上相应的突状支点48-1至48-3相嵌合。此外，杠杆50-11至50-13受一个局部切除的环形弹簧的作用而在径向受压并膨胀，这样，在图11所示的杠杆初始状态下，突状支点48-1至48-3与孔66-1至66-3的两顶角边之间便形成了一定的间距。另外，每个杠杆50-11至50-13具有从其外缘中心部位伸出的杠杆头52-11，52-12，52-13。这些杠杆头52-11至52-13与图1所示杠杆50-1，50-2的杠杆头52-1，52-2相同，它们所含的斜切边缘54-11，54-12，54-13可承受来自内缘花键30斜切面36的压力。

如果用图11所示的同步环40和杠杆50-11至50-13取代图2中的同步环40及杠杆50-1至50-2，那么变速动作将与图2所示实施例相同，亦即：随着套筒28向第二档变速齿轮的移动，作用在斜切边缘52-11至52-13上的压力将被增大并传递给同步环40。此外，与图6所示实施例中杠杆50-1，50-2的杠杆头52-1，52-2类似，图11所示杠杆50-11至50-13上杠杆头52-11至52-13的两边也都设有斜切边缘，因此，向第五档变速齿轮14-1作齿轮换档时的增压作用以及向倒档齿轮70作齿轮换档时的倒档同步作用都同样可以实现。

图12是本发明同步器的另一个实施例。在图12中，杠杆50-11，50-21位于轴套22轮毂(轴套由此而安装在输出轴上)与外缘花键26之间轮幅的左侧凹槽内，而杠杆50-12，50-22位于右侧凹槽内。虽然杠杆50-11，50-12和杠杆50-21，50-22与图3中的杠杆50-1，50-2一样因在周向分段而呈马蹄形，但图3中的斜切边缘54-1，54-2被图12中的楔块80-1，80-2所取代。下面以楔块80-1为例介绍楔块80-1和80-2，楔块80-1含有与套筒28内缘花键36的斜切边缘36-11，36-12相对应的斜切边缘82-11，82-12。同样，与下侧杠杆50-21，50-22相配合的楔块80-2也具有与套筒28内缘花键36斜切面36-21，36-22相对应的斜切边缘82-21，82-22。与图3所示实施例类似，杠杆50-11，50-12，50-21，50-22与同步环40的装配关系如下：杠杆位于突状支点44-1，44-2的两侧并且因受弹簧60所致径向压力的作用而与突状支点保护一定的间距45-1，45-2。此外，与图5中的凸状施力点58-1类似，杠杆50-11，50-12，50-21，50-22靠近变速齿轮一侧的端面(亦即与相应变速齿轮一侧同步环相对的端面)上设有作为施力点Q的凸出体(图中未表示其位置)。在上述具有图12所示第六种结构的同步器中，无论套筒28移向左侧还是右侧变速齿轮，因变速杆运动而增大的压力都会作用在同步器的同步环上，这样便增强了同步性能。

图13是本发明另一实施例中的同步器，其特征在于采用了双锥体结构。在图13所示双锥体结构中，某一锥体84位于与第二档变速齿轮14离合器16相邻的同步环处并且介于外同步环40-1与内同步环40-2之间。锥体84左侧设有多个沿周向外伸的爪杆85，它们与齿轮离合器16端面的孔88-1，88-2相嵌合。因此，锥体84可作轴向移动，而且其回转运动受到变速齿轮14的限制。

图14是沿图13中XIV-XIV线所做的不包括套筒28的剖视图。在内同步环40-2端面上沿径向彼此相对的位置设置了突状支点44-11，44-12，如图中虚线所示的内同步环40-2位于锥体84内侧。外同步环40-1上也同样设有突状支点44-21，44-22。在杠杆因其内侧弹簧作用而在径向受压并膨胀的条件下，杠杆端部与突状支点之间存在一定的间隙，半圆形杠杆50-1，50-2便通过该间隙而装配在突状支点44-11，44-12，44-21，44-22上。杠杆50-1和50-2象图3所示实施例一样具有杠杆头52-1，52-2，而且在其与套筒28内缘花键相靠的部位设有斜切边缘54-1，54-2。

下面介绍图13所示实施例的操作情况，在换档操作使得套筒28向第二档变速齿轮一侧移动时，杠杆50-1，50-2的斜切边缘54-1，54-2会受到内缘花键30斜切面36的轴向压力。该压力因杠杆50-1的放大作用而增大，外同步环40-1因此而被压向左侧。这样，外同步环40-1的内缘锥面便因受压而与锥体84的外缘锥面相接触，从而产生摩擦力，锥体84的内缘锥面会随之压在同步环40-2的外缘锥面上并因摩擦接触而产生力矩。在这些动作中，第二档变速齿轮14会随着轴套22绕输出轴10的转动而转动，在它们的转动彼此一致时，套筒28会将杠杆50-1，50-2向下压迫并平稳地与齿轮离合器16相啮合。

需要指出，作为同步器的增压机构，套筒28内缘花键的斜切面和杠杆顶部的斜切边缘在上述实施例中暂被设为平斜切面，但它们还可以是具有一定曲率半径的曲面。用于增压机构和倒档同步机构中的杠杆数目在上述实施例中虽然被暂定为两个或三个，但该数目还可根据需要加以适当修改。此外，对本发明的增压机构及倒档同步机构还可能在不损害其性能的前提下做出适当的改进。例如，为增大同步器的摩擦力矩，可在有关的锥面上设置螺纹和油槽，此外，弹簧60可采用除环形以外的其它形状，其安装位置也可取其它形式。

Claims (4)

1.用于变速装置的同步器，其包括：

用于输出旋转动力的输出轴(10)；

固紧在上述输出轴(10)上的轴套(22)，在所述轴套(22)的外缘面设有花键(26)；

具有一个花键(30)的套筒(28)，所述花键(30)形成在所述轴套的内缘面上，所述套筒在将所述套筒花键(30)***所述轴套的外缘面花键(26)中时可以在轴向上滑动；

可枢轴转动地安装在所述输出轴(10)上的变速齿轮(14)，其在轴套一侧上具有外缘锥面(18)和与该外缘锥面相邻且成一体的齿轮离合器(16)，该齿轮离合器从所述外缘锥面上延伸而成，它可通过所述套筒的轴向移动而与该套筒(28)的内缘花键(30)相啮合；

介于所述套筒(28)和所述变速齿轮(14)的外缘锥面(18)之间的同步环(40)，所述同步环(40)具有与所述变速齿轮(14)的外缘锥面(18)相对的内缘锥面(42)；

介于所述轴套(22)与所述同步环(40)之间的增压机构，它设置成承受因所述套筒(28)向所述变速齿轮(14)移动而产生的压力并将该压力增大并传递给所述同步环(40)，所述增压机构包括：一对在周向上被分为至少两节的杠杆(50-1，50-2)，从所述每个杠杆外缘的中心部分外伸而成的杠杆头，由所述成对杠杆(50-1，50-2)和所述同步环(40)之间的接触点提供的用作施力点的部分(58-1，58-2)，所述部分提供一个施力点(Q)，在该施力点轴向分力被放大并作用在所述同步环(40)端面上的一个预定位置；

其特征在于，所述增压机构还包括：

一对作为支点的凸出体(44-1，44-2)，其从所述轴套一侧的所述同步环(40)端面上的至少两个对称位置上外伸而成，

由形成作为施力点的杠杆支点的所述杠杆(50-1，50-2)和所述轴套(22)端面之间的接触点提供的多个支点部分，

所述成对杠杆(50-1，50-2)的两个部分设置在所述同步环(40)的所述成对凸出体(44-1，44-2)的两侧并在周向上具有一定的间隙(45-1，45-2)，所述杠杆(50-1，50-2)利用所述同步环(40)的相对转动与所述凸出体(44-1，44-2)的一侧相接触，在所述套筒(28)的运动引起变速齿轮(14)产生摩擦接触时使得所述杠杆被推动并在径向上被加宽，

所述多个杠杆头(50-1，50-2)具有一个斜切边缘(36)，形成一个施力位置(P)用于承受轴向压力，轴向压力是由接收与所述套筒(28)运动相关联的直接摩擦而产生的，并将所述所述压力分解成指向中心的径向分力和轴向分力，

当设在所述套筒(28)的内缘花键(30)上的斜切边缘(36)压靠在所述杠杆头(52-1，52-2)的所述斜切边缘(54-1，54-2)上时产生所述轴向分力，

其中，从所述支点(O)到所述施力点(Q)的距离L₂设定成小于从所述支点(O)到所述施力点(P)位置的距离L₁，

所述斜切边缘(54-1，54-2)的角度设定成，当所述同步环(40)的内缘锥面(42)与所述变速齿轮(14)的所述外缘锥面(18)实现摩擦接触时，由所述凸出体作用到所述所述各个杠杆头(52-1，52-2)端面上的反作用力必须克服因压迫设有所述杠杆(50-1，50-2)的上述杠杆头(52-1，52-2)的斜切边缘(54-1，54-2)所致的径向分力，直到完成同步后，所述每个杠杆在径向上的压力下降被抑制，并且，所述套筒(28)的运动被阻塞。

2.根据权利要求1的同步器，其特征在于，

代替所述成对凸出体设有多个在所述同步环(40)端面上等间距间隔开的三角形凸出体(48-1，48-2，…)，每个所述三角形凸出体(48-1，48-2，…)具有在所述轴套上外周向上的顶状凸出体，

代替所述一对杠杆设有多个在周向上被分割成多个部分的杠杆(50-11，50-12，…)，每个杠杆(50-11，50-12，…)具有通过一定间隙而设置的三角形孔(66-1，66-2，…)，所述三角形孔(66-1，66-2，…)相对于所述多个三角形凸出体(48-1，48-2，…)而设置。

3.根据权利要求1或2所述的同步器，其特征在于，

所述同步环(40)具有双锥体结构，其中一个锥体(84)***在外同步环(40-2)和内同步环(40-1)之间，

多个凸出体(44-12，44-22)延伸到每个同步环(40-2)的端面和所述轴套侧的内同步环(40-1)和施力点部分(58)的至少两个对称位置，所述凸出体产生一个施力点，此处所述轴向分力被放大并传送到所述外同步环(40-2)端面的一个预定位置。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的同步器，其特征在于，

还包括一个倒档同步机构，利用如下方式实现的同步作用来停止所述轴(10；102)的转动，即当所述增压机构受到由所述套筒(28)背离所述变速齿轮(14；14-1)一侧的运动引起的压力，所述倒档同步机构将所述压力反向并输送到所述同步环(40)，

所述倒档同步机构包括：

在所述变速齿轮一侧的所述杠杆头(52-1，52-2)边缘上形成的第二斜切边缘(54-11，54-22)，并形成一个用于承受压力的第二施力位置，所述压力是由承受与所述套筒(28)向所述变速齿轮(14；14-1)相对一侧运动相关的直接接触引起的，

在所述轴套(22)上形成的用于产生第二支点的支点凸出体(46-1，46-2，64-1…)，所述第二支点将轴向压力反向并将施加到所述第二斜切边缘(54-12，54-22；54-12，54-22…)第二施加位置的轴向压力从所述杠杆(50-1，50-2；50-11，50-12…)端部的第二施力位置作用到所述同步环(40)。

Images