CN110159671A - 一种封装式定位预锁止装置及同步器挂挡方法 - Google Patents

一种封装式定位预锁止装置及同步器挂挡方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种封装式定位预锁止装置及同步器挂挡方法，通过在滑块中封装定位装置和弹簧，并且使定位装置的顶部抵在同步器滑动齿套的齿厚上定位槽中，滑动齿套在移动的过程中即使与定位装置分离，由于定位装置封装在弹簧孔中，因此定位装置造成挂挡卡滞或挂不上挡的问题；同时，采用封装式结构，避免在齿毂的径向设置弹簧孔，提高齿毂的强度；其次采用封装式结构，结构紧凑，能够将滑槽的深度降至最低，进一步提高齿毂的强度，使其能够传递更大的扭矩，为大扭矩变速器开发奠定基础。

Description

一种封装式定位预锁止装置及同步器挂挡方法
技术领域
本发明涉及机动车同步器技术领域，具体为一种封装式定位预锁止装置及同步器挂挡方法。
背景技术
随着重卡汽车使用大马力发动机的快速发展，对变速器中同步器及齿轮强度要求也越来越高，前传统锁环式同步器的自锁机构由滑块、柱销、弹簧组成，装配时先将柱销装入滑块孔中，再将弹簧装入同步器齿毂孔中，最后用专用工具将弹簧压缩，把柱销和滑块的装配体装入齿毂槽内，松开专用工具，此时弹簧的另一端将顶着柱销端部，完成装配。弹簧布置在齿毂肋部径向孔中，一般有三、四或六个弹簧孔，齿毂在同步器中主要起传递扭矩和转速的作用，而弹簧孔的存在降低了齿毂肋部的强度，且弹簧孔越多，肋部强度越低，越容易发生断裂。
另外，随着轻卡、客车、中重卡对变速器轻便型的要求越来越高，同步器的挂挡行程也要求越来越短，短行程的锁环式同步器定位预锁止装置一般是分体式，即由摆销和弹簧构成，由于同步器的安装距小，挂挡行程较小，同步器挂上档后，摆销的头部顶到同步器滑套的内花键齿上，另一侧靠近外摩擦环的端面，这在售后使用的过程中存在摆销脱出的情况，脱出后造成挂挡卡滞甚至挂不上档。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种封装式定位预锁止装置，将定位装置和弹簧封装在滑块中，防止定位装置在挂挡的过程中脱离，解决挂挡卡滞或挂不上档的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种封装式定位预锁止装置，包括滑块、定位装置和弹簧；
其中，滑块安装在同步器的齿毂的滑槽中，并且能够沿同步器的轴向移动，滑块的中心设置有弹簧孔，弹簧和定位装置封装在弹簧孔中，定位装置设置在弹簧的顶部，且定位装置的上端能够伸出弹簧孔，并抵在同步器滑动齿套齿厚的定位槽中。
优选的，所述滑块的两侧设置还对称设置有导向块，齿毂滑槽的侧壁上设置有导向槽，导向块配装在导向槽中。
优选的，所述导向块的截面为矩形、弧槽形、梯形、三角形或半圆形，截面与同步器的径向截面平行。
优选的，所述齿毂上滑槽的深度大于滑块的高度。
优选的，所述定位装置为钢球。
优选的，所述弹簧孔的口部设置有环状的锁至环；
锁至环在未封装钢球前，锁至环的截面为锥形，其内壁的直径大于或等于与弹簧孔的直径；
当锁至环封装钢球后，锁至环的内壁贴在钢球的上半球的表面。
优选的，所述定位装置为柱销，包括定位柱、连接柱和定位板，定位柱的顶部为球面，连接柱的上端与定位柱的底面连接，弹簧孔的底部设置通孔，连接柱的下端穿过弹簧和弹簧孔底部的通孔与定位板连接，定位板的顶面与滑块的底面接触，所述定位板与连接柱通过螺纹连接、焊接连接或过盈连接。
优选的，所述定位柱的顶部嵌装有钢球，钢球能够在嵌装孔中转动。
优选的，所述定位装置包括钢球和顶销，顶销压装在弹簧的顶部，顶销的下端设置有定位柱，定位柱设置在弹簧的中心孔中，钢球设置在顶销的顶面。
本发明还提供了上述封装式定位预锁止装置的同步器的挂挡方法，挂档时，同步器的滑动齿套通过定位装置带动滑块同步移动，滑块的侧面与同步器的摩擦环端面接触并推动摩擦环轴向移动，摩擦环与结合齿圈进行同步，同步后滑动齿套继续轴向移动，滑动齿套的定位槽对定位装置施加向下的压力，定位装置与定位槽分离，定位装置的顶面抵在滑动齿套的齿顶处，滑动齿套继续移动与同步器的结合齿圈啮合，完成挂挡。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的一种封装式定位预锁止装置，通过在滑块中封装定位装置和弹簧，并且使定位装置的顶部抵在同步器滑动齿套的齿厚上定位槽中，滑动齿套在移动的过程中即使与定位装置分离，由于定位装置封装在弹簧孔中，因此定位装置造成挂挡卡滞或挂不上挡的问题；同时，采用封装式结构，避免在齿毂的径向设置弹簧孔，提高齿毂的强度；其次采用封装式结构，结构紧凑，能够将滑槽的深度降至最低，进一步提高齿毂的强度，使其能够传递更大的扭矩。
本发明提供的一种使用封装式定位预锁止装置的同步器的挂挡方法，滑动齿套带动滑块轴向移动，滑块的侧壁推动摩擦环移动，使摩擦环与结合齿圈同步，滑动齿套进一步移动与结合齿圈啮合，完成挂挡动作，挂挡过程更加顺畅轻便，解决了挂挡卡滞的问题。
附图说明
图1为本发明定位预锁止装置的剖视图1；
图2为本发明定位预锁止装置的剖视图2；
图3为本发明定位预锁止装置的俯视图；
图4为本发明定位预锁止装置与单锥面同步器的装配示意图1；
图5为本发明定位预锁止装置与单锥面同步器的剖视图；
图6为本发明实施例2定位预锁止装置的结构示意图；
图7为本发明实施例3定位预锁止装置的结构示意图；
图8为本发明实施例4定位预锁止装置的结构示意图；
图9为本发明实施例5定位预锁止装置的结构示意图；
图10为本发明实施例6的柱销结构示意图；
图11为本发明实施例6的定位预锁止装置的结构示意图；
图12为本发明实施例6的钢球和柱销的装配示意图；
图13为本发明实施例6的定位预锁止装置与双锥面同步器的装配图；
图14为本发明实施例7的定位预锁止装置与双锥面同步器的装配图。
图中：1滑动齿套；2、齿毂；3、第一结合齿圈；4、第二结合齿圈；5、摩擦环；6、柱销；7、弹簧；8、钢球；9、滑块；10、定位柱；11、连接柱；12、锁至环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
实施例1
参阅图1，一种封装式定位预锁止装置，包括滑块9、钢球8和弹簧7；
其中，滑块9的中心设置有弹簧孔，弹簧7和钢球8设置在弹簧孔中，钢球8设置在弹簧的顶部，滑块9的顶部设置有锁至环12，锁至环12的截面为锥形，锁至环10的顶端向弹簧孔的中心倾斜，锁至环的顶部与钢球上半球的球面紧贴，将钢球8的下半球锁定在滑块的弹簧孔中，钢球的上半球位于弹簧孔的顶部。
参阅图2和3，滑块9的两侧对称设置有导向块，所述导向块为矩形结构，滑块9通过导向块配装在齿毂2的滑槽中，并且能够沿齿毂2的轴向移动。
下面对封装式定位预锁止装置的制造方法进行说明。
首先在钢球的安装阶段，锁至环10的内侧壁处于垂直状态，内侧壁的直径与弹簧孔的直径相同，当弹簧7和钢球8依次安装在弹簧孔中后，将钢球8下压，使弹簧7处于预压状态，并且使钢球8的下半部分位于弹簧孔中，，最后对锁至环10施加抱紧力，使其向弹簧孔的中心倾斜，锁至环10的端部与钢球8的上半球的弧面贴合，完成定位预锁止装置的封装。
下面对封装式定位预锁止装置在同步器中的安装使用方法进行详细的说明。
参阅图4和5，同步器的齿毂2上设置有用于安装滑块的滑槽，滑槽沿齿毂2径向设置，滑槽的顶部齿毂2的顶面连通，滑槽并轴向贯穿齿毂2，滑槽的两个平行的内侧壁上对称设置有导向槽，滑块9的导向块配装在导向槽中，使滑块9能够沿滑槽移动，钢球8抵在滑动齿套1齿厚的定位槽中。
挂档时，拨叉推动同步器的滑动齿套1轴向移动，同时同步器的滑动齿套1的定位槽带动钢球移动，进而钢球8带动滑块9沿滑槽移动，滑块9的侧面与同步器摩擦环5的端面接触，并推动摩擦环5轴向移动，此时由于摩擦环5与第一结合齿圈3或第一结合齿圈4之间有转速差，摩擦环5周向转动一定角度处于锁止位置并开始同步，当同步过程结束后摩擦力矩消失，摩擦环5在拨环力矩的作用下反向转动一定的角度，滑动齿套1在拨叉的推力作用下，继续轴向移动，定位槽对钢球8施加向下的压力，弹簧7进一步被压缩，钢球8与定位槽分离，钢球8的顶面抵在滑动齿套1的齿顶处，滑动齿套1继续移动与同步器的结合齿圈结合，完成挂挡过程。
该封装式定位预锁止装置，将钢球和弹簧封装在滑块中，钢球不会从孔口脱出，钢球正下方布设弹簧，兼顾定位与预锁止功能。同时，滑块两侧伸出导向块，导向块在齿毂的导向槽中进行径向定位，挂挡时滑块的侧面可推动摩擦环向挂挡方向移动，摩擦环5的锥面贴合，实现同步转速差完成挂挡。
由于变速器要求同步器的安装距和挂挡行程越来越小，所以同步器的布置空间紧凑，采用封装式结构不需要齿毂开设弹簧孔，提高齿毂2的强度，使其能够传递更大的扭矩；与现有技术相比，弹簧孔的存在严重削弱了齿毂2强度，弹簧孔处为应力较大区域，且弹簧孔壁一般比较薄，在齿毂进行淬火热处理时会发生淬透，造成孔壁很脆很薄，经常从弹簧孔处发生断裂，经取消弹簧孔后，齿毂不会因此处强度过低而发生断裂，为大扭矩变速器开发奠定基础。
同时，封装式定位预锁止装置实现同步器定位和预锁止功能的同时，还能满足挂挡轻便性，满足变速器静态换挡力的要求，除此之外还具有一定的可靠性和耐久性，可以实现在标准规定的寿命次数内不发生疲劳断裂或损坏。
现有的摆销式锁环同步器装配时，先将弹簧装入同步器齿毂2的弹簧孔中，再将摆销装入弹簧内孔中，最后将摆销头部放入滑动齿套1的凹槽中，慢慢将弹簧7压缩，最后把摆销和弹簧装入齿毂槽内，完成装配，多个零件是独立进行安装，装配过程较为复杂且需要一定的技巧性。本发明的封装式定位预锁止装置作为一个整体，装配时只需要将滑块伸装入齿毂的导向槽中即可，不需要专用工具，装配更加简单容易，生产效率高，另外齿毂取消肋部弹簧安装孔，生产效率高成本低。
下面对实施例2-5的结构进行说明。
实施例2-5与实施例1的结构和工作原理相同，不同之处在于导向块的结构，具体如下；
参阅图6，实施例2滑块上导向块的结构为弧槽状结构，其顶面和底面的横截面为弧线，弧线的中心与齿毂2同心。
参阅图7，实施例3滑块上导向块的横截面为半圆形。
参阅图8，实施例4滑块上导向块的横截面为三角形。
参阅图9，实施例5滑块上导向块的横截面为梯形。
实施例6
实施例6与实施例1的结构和工作原理基本相同，不同之处在于采用柱销6代替钢珠，以及对滑块的进行了改进，具体改进结构如下；
参阅图10，该柱销6包括定位柱10和连接柱11，定位柱10的顶部为球面，连接柱11的上端与定位柱的底面连接，连接柱下端面设置锁至环12，锁至环12为圆环型结构，其内壁为斜面，外壁与连接柱的直径相同。
滑块9弹簧孔的底部设置有通孔，安装时，将弹簧7安装在滑块9的弹簧孔中，再将柱销6的连接柱11安装在弹簧的内孔中，连接柱11的下端伸出滑块9的底部，然后对锁至环12的内壁施加压力，使锁至环12直径变大，锁至环12卡在滑块9的底面，锁至环变形后的结构如图11所示。
该锁至环12也可采用定位板进行代替，在连接柱11的下端设置外螺纹，在定位板的中心设置螺纹孔，连接柱穿过滑块的底部，连接柱11通过螺纹与定位板连接，定位板位于滑块的底部；还可以将连接柱11与定位板进行焊接固定或过盈连接，但应保证过盈量足够大提供的力大于弹簧的最大力以免两者脱开。
参阅图12，为了进一步减低同步器挂挡时的摩擦力，在定位柱的顶部镶嵌钢球8，使滑动齿套1与柱销的滑动摩擦变为滚动摩擦，降低摩擦力，提高挂挡的舒适性，钢球的镶嵌方式与实施例1钢球的安装方式相同。
参阅图13，本实施例提供的封装式定位预锁止装置安装在双锥面同步器齿毂的滑槽中，在滑槽的底部还需设置避空槽，当柱销6受力向下移动时，柱销6的下端伸入至避空槽中。
实施例7
参阅图14，该实施例与实施例1的结构和工作原理基本相同，不中之处在于在钢球和弹簧之间增加一顶销，具体如下：
顶销的下端插装在弹簧的中心孔中，顶销的顶面设置球形凹槽，钢球设置在顶销的顶部，并未球形凹槽中，钢球在顶销顶面的球形槽中滚动跟家平稳，弹簧上端并与顶销接触，弹簧受力更加平稳不易偏斜，锁至环将钢球包覆在滑块中，钢球在滑块中能够上下移动。
顶销的底面也可以为平面。
本发明取消了现有同步器齿毂中安装弹簧的盲孔，弹簧孔的存在严重削弱了齿毂强度，此处为应力较大区域，且弹簧孔壁一般比较薄，在齿毂进行淬火热处理时会发生淬透，造成孔壁很脆很薄，经常从弹簧孔处发生断裂，经取消弹簧孔后，齿毂不会因此处强度过低而发生断裂，为大扭矩变速器开发奠定基础。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种封装式定位预锁止装置，其特征在于，包括滑块(9)、定位装置和弹簧(7)；
其中，滑块(9)安装在同步器的齿毂(2)的滑槽中，并且能够沿同步器的轴向移动，滑块(9)的中心设置有弹簧孔，弹簧(7)和定位装置封装在弹簧孔中，定位装置设置在弹簧的顶部，且定位装置的上端能够伸出弹簧孔，并抵在同步器滑动齿套(1)齿厚的定位槽中。
2.根据权利要求1所述封装式定位预锁止装置，其特征在于，所述滑块的两侧设置还对称设置有导向块，齿毂(2)滑槽的侧壁上设置有导向槽，导向块配装在导向槽中。
3.根据权利要求2所述封装式定位预锁止装置，其特征在于，所述导向块的截面为矩形、弧槽形、梯形、三角形或半圆形，截面与同步器的径向截面平行。
4.根据权利要求2所述封装式定位预锁止装置，其特征在于，所述齿毂(2)上滑槽的深度大于滑块(9)的高度。
5.根据权利要求1所述封装式定位预锁止装置，其特征在于，所述定位装置为钢球(8)。
6.根据权利要求5所述封装式定位预锁止装置，其特征在于，所述弹簧孔的口部设置有环状的锁至环(12)；
锁至环(12)在未封装钢球前，锁至环(12)的截面为锥形，其内壁的直径大于或等于与弹簧孔的直径；
当锁至环(12)封装钢球后，锁至环(12)的内壁贴在钢球的上半球的表面。
7.根据权利要求1所述封装式定位预锁止装置，其特征在于，所述定位装置为柱销(6)，包括定位柱(10)、连接柱(11)和定位板，定位柱(10)的顶部为球面，连接柱(11)的上端与定位柱(10)的底面连接，弹簧孔的底部设置通孔，连接柱(11)的下端穿过弹簧和弹簧孔底部的通孔与定位板连接，定位板的顶面与滑块的底面接触，所述定位板与连接柱(11)通过螺纹连接、焊接连接或过盈连接。
8.根据权利要求7所述封装式定位预锁止装置，其特征在于，所述定位柱的顶部嵌装有钢球(8)，钢球能够在嵌装孔中转动。
9.根据权利要求1所述封装式定位预锁止装置，其特征在于，所述定位装置包括钢球(8)和顶销，顶销压装在弹簧的顶部，顶销的下端设置有定位柱，定位柱设置在弹簧的中心孔中，钢球设置在顶销的顶面。
10.一种使用权利要求1-9任一项所述封装式定位预锁止装置的同步器的挂挡方法，其特征在于；
挂档时，同步器的滑动齿套(1)通过定位装置带动滑块(9)同步移动，滑块(9)的侧面与同步器的摩擦环(5)端面接触并推动摩擦环(5)轴向移动，摩擦环(5)与结合齿圈进行同步，同步后滑动齿套(1)继续轴向移动，滑动齿套(1)的定位槽对定位装置施加向下的压力，定位装置与定位槽分离，定位装置的顶面抵在滑动齿套(1)的齿顶处，滑动齿套(1)继续移动与同步器的结合齿圈啮合，完成挂挡。
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