CN111212987B

CN111212987B - 同步环

Info

Publication number: CN111212987B
Application number: CN201880066814.1A
Authority: CN
Inventors: E·巴里恩托斯·布兰克; H·布达克斯
Original assignee: Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
Current assignee: Ningbo Geely Automobile Research and Development Co Ltd
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2038-10-11
Also published as: CN111212987A; EP3473879A1; EP3473879B1; WO2019076239A1; US20200224734A1; US11248664B2

Abstract

本发明涉及一种用于同步器(9)的同步环(19；26)，该同步器具有内环(18；15)。同步环设计为布置在内环的外侧并抵接内环，以便在同步过程中实现内环(18；15)的外表面(21；28)与同步环的内表面(22；29)之间的摩擦。同步环(19；26)具有多个通孔(23a；23b)，这些通孔从同步环的内表面(22；29)延伸至外表面(24；30)，以从内环与同步环之间的交界面(25；31)排出油。

Description

同步环

技术领域

本发明涉及一种用于同步器的同步环，以及一种包括此类同步环的车辆传动装置用同步器。

背景技术

车辆传动装置通常具有用于换档的同步器。例如，以轴颈方式安装在输出轴上并与布置在输入轴上的齿轮接合的惰齿轮可以通过同步器连接至输出轴。同步器具有套筒，该套筒与惰齿轮的例如接合齿圈(dog ring)接合。套筒通过花键接头连接至毂。毂继而相对于输出轴旋转锁定。因此，当套筒与接合齿圈接合时，惰齿轮和输出轴通过同步器相对于彼此旋转锁定，并且扭矩能够从输入轴经由齿轮传递至输出轴。

然而，当换档时，在套筒移位以与接合齿圈接合之前，惰齿轮与套筒的转速必须同步。为此，可以使用同步环或摩擦环。使速度同步的第一步是增加同步环之间的摩擦力。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种能够改进同步的同步环。

该目的通过一种用于具有内环的同步器的同步环来实现，其中，同步环设计为布置在内环的外侧并抵接内环，以便在同步过程中实现内环的外表面与同步环的内表面之间的摩擦，并且同步环具有多个通孔，这些通孔从同步环的内表面延伸至外表面，以从内环与同步环之间的交界面排出油。

本发明是基于以下构思：通过这种同步环，油可以因离心力而经由通孔非常快速地从摩擦表面去除。在同步阶段，可以减少达到最大摩擦系数的时间，并且可以使摩擦系数保持更恒定。这进而将改进同步性能并减少切换时间。

根据一个实施例，当沿平行于同步环的纵向轴线的方向观察同步环时，多个通孔中每个通孔的纵向延伸方向与穿过同步环中心的径向方向偏离角度α，其中，0<α<90°，优选在5-45°的范围内，并且优选地，同步环在操作中具有预期旋转方向，并且当沿平行于同步环的纵向轴线的方向观察同步环时，多个通孔中每个通孔的纵向延伸方向相对于穿过同步环中心的径向方向沿与预期旋转方向相反的方向枢转角度α。因此，可以进一步改善摩擦表面的油排出。

根据另一实施例，同步环具有沿同步环的圆周布置的第一排多个通孔，以及沿同步环的圆周布置的第二排多个通孔的，并且第一排和第二排布置为在平行于同步环的纵向轴线的方向上彼此隔开，并且优选地，第一排多个通孔和第二排多个通孔沿同步环的圆周交替布置。因此，相当多数量的通孔可以布置在同步环中，同时保持同步环的足够强度。

通孔的数量优选在10-100个的区间内，更优选在15-60个的区间内，通常在20-50个的区间内。每个通孔的尺寸优选地在直径0.5-6mm的范围内，并且通常直径为2-4mm。通孔的数量和每个通孔的尺寸在一定程度上取决于同步环的尺寸。

根据另一实施例，由多个通孔覆盖的同步环的内表面面积为同步环的内表面总面积的3-30％，且优选为5-15％。由此可以实现油的改进排出，同时可以保持足够的摩擦表面面积。

根据本发明的另一方面，进一步的目的在于提供一种能够实现改进同步的用于车辆传动装置的同步器。

该目的通过一种用于车辆传动装置的同步器实现，其中，该同步器包括同步环和内环，并且同步环布置在内环的外侧并抵接内环，以便在同步过程中实现内环的外表面与同步环的内表面之间的摩擦，并且同步环具有多个通孔，这些通孔从同步环的内表面延伸至外表面，以从内环与同步环之间的交界面排出油。

该同步器的优点与上文参照同步环的不同实施例讨论的优点类似。

本发明的其它优点和有利特征在以下描述和从属权利要求中公开。

附图说明

下面将参照附图对作为示例引用的本发明的实施例进行更详细的描述。

在附图中：

图1是车辆传动装置的示意图，

图2是车辆传动装置的同步器的剖视图，

图2b是图2所示同步器的双锥同步环的放大视图，

图2c是图2所示同步器的单锥同步环的放大视图，

图3是根据本发明的同步环的一个实施例的透视图，

图4是图3中的同步环的局部剖视图，

图4b是图3中的同步环的侧视图，

图5是根据本发明的同步环的另一实施例的透视图，

图6是图5中的同步环的局部剖视图，

图6b是图5中的同步环的侧视图，

图7是图3中的同步环的变型的局部剖视图，

图7b是图7所示同步环的侧视图，

图8是图3中的同步环的另一变型的局部剖视图，

图8b是图8中的同步环的侧视图，以及

图9是图3中的同步环的另一变型的侧视图。

具体实施方式

图1是车辆传动装置1的示意图。这是根据本发明的同步环和同步器可以应用的传动装置的示例。从本文的描述中可以明显看出，本发明可以应用于具有同步器的任何传动装置，该同步器具有用于使第一和第二旋转构件相对于彼此同步的摩擦环。这种同步器可以如下文所述布置在输出轴上，或者布置在设置有惰齿轮的输入轴上。同步通常在换档时执行，并且套筒将与齿轮接合以将扭矩从传动装置的输入轴传递至输出轴(或反之亦然)。

图1中示出的传动装置具有输入轴2和第一输出轴3和第二输出轴4。输入轴2被驱动并且可以经由离合器连接至任意种类的马达。第一和第二输出轴3、4连接至差速器5，该差速器继而连接至车辆的从动轮。齿轮6布置在输入轴2上。每个齿轮6连接至第一输出轴3的齿轮7或第二输出轴4的齿轮8a、8b。输出轴齿轮7、8a、8b是惰齿轮，即每个齿轮以轴颈方式安装在相应的输出轴上，并且可以通过同步器9相对于输出轴旋转锁定。

图2以剖视图示出此类同步器9的示例。同步器9具有套筒10，套筒10可移位(在图2中向左)至与第一惰齿轮8a接合。套筒10具有内齿11，并且第一惰齿轮8a设置有具有对应外齿12的接合齿圈14，使得套筒10与第一惰齿轮8a能够相对于彼此旋转锁定。第一惰齿轮8a与布置在输入轴2上的另一齿轮(图2中未示出)接合。套筒10还通过花键接头连接至毂13。毂13继而相对于输出轴4旋转锁定。因此，当套筒10与第一惰齿轮8a接合时，第一惰齿轮8a和输出轴4经由同步器9相对于彼此旋转锁定，并且扭矩能够从输入轴2传递至输出轴4。

以类似的方式，套筒10可移位(在图2中向右)至与第二惰齿轮8b接合。第二惰齿轮8b设置有离合器锥环15，离合器锥环15具有与套筒10的内齿11对应的外齿16，从而使套筒10和离合器锥环15可以接合。离合器锥环15被旋转锁定至第二惰齿轮8b。由此，第二惰齿轮8b和套筒10可相对于彼此旋转锁定。第二齿轮8b与布置在输入轴上的另一齿轮(图2中未示出)啮合。因此，当套筒10与第二惰齿轮8b接合时，第二惰齿轮8b和输出轴4经由同步器9相对于彼此旋转锁定，并且扭矩能够从输入轴2传递至输出轴4。

为了执行同步，同步器9包括摩擦环。对于第一惰齿轮8a的同步，同步器具有双锥设计。同步器9包括内部环17、中间环18和第一阻挡环19。这些环在图2b的放大图中进一步示出。

阻挡环有齿，用于阻挡布置在阻挡环外部的同步器套筒的滑动。在图2中，当套筒10朝第一惰齿轮8a移位时，套筒10的运动被第一阻挡环19阻挡。套筒10因套筒10的齿11与第一阻挡环19的齿20之间的顶对顶接触而被阻挡，直到转速同步。此后，套筒10可进一步移位以与第一惰齿轮8a接合。

在图2b中，第一阻挡环是根据本发明的同步环19的示例性实施例。第一阻挡环(以下称第一同步环19)设计为布置在中间环(以下称第一内环18)的外侧并抵接中间环，以便在同步过程中实现第一内环18的外表面21与第一同步环19的内表面22之间的摩擦。第一同步环具19有多个通孔23a，这些通孔从第一同步环19的内表面22延伸至外表面24，以从第一内环18与第一同步环19之间的交界面25排出油。这些通孔23a中的一个在图2b中示出。

对于第二惰齿轮8b的同步，同步器具9具有单锥设计。同步器包括内离合器锥环15和第二阻挡环26。这些环在图2c的放大图中进一步示出。

如前所述，阻挡环有齿，用于阻挡布置在阻挡环外部的同步器套筒的滑动。在图2中，当套筒10朝第二惰齿轮8b移位时，套筒10的运动被第二阻挡环26阻挡。套筒10因套筒10的齿11与第二阻挡环26的齿27之间的顶对顶接触而被阻挡，直到转速同步。此后，套筒10可进一步移位以与第二惰齿轮8b接合。

在图2c中，第二阻挡环是根据本发明的同步环26的另一示例性实施例。第二阻挡环(以下称第二同步环26)设计为布置在离合器锥环(以下称第二内环15)的外侧并抵接离合器锥环，以便在同步过程中实现第二内环15的外表面28与第二同步环26的内表面29之间的摩擦。第二同步环具26有多个通孔23b，这些通孔从第二同步环26的内表面29延伸至外表面30，以从第二内环15与第二同步环26之间的交界面31排出油。这些通孔23b中的一个在图2c中示出。

图3以透视图示出第一同步环19。通孔23a沿同步环19的圆周分布。在图3中所示的示例性实施例中，同步环具有沿同步环的圆周布置的多个通孔23a的第一排40，以及沿同步环的圆周布置的多个通孔23a的第二排41。第一排40和第二排41布置为在平行于同步环的纵向轴线33的方向上彼此隔开。该方向在下文中也称同步环的纵向方向33。此外，第一排40的多个通孔23a和第二排41的多个通孔23a沿同步环19的圆周交替布置。还示出了布置在同步环的一端的阻挡齿20。

这种通孔通过适当地钻孔得到，并且具有圆形形状。替代地，可以使用任何其它适当方法获得通孔。所有通孔可以具有相同尺寸，或者不同通孔的尺寸可以不同。通孔的数量优选在10-100个的区间内，更优选在15-60个的区间内，通常在20-50个的区间内。每个通孔的尺寸优选地在直径0.5-6mm的范围内，并且通常直径为2-4mm。通孔的数量和每个通孔的尺寸适当地适配同步环的尺寸。

由多个通孔覆盖的同步环的内表面22的面积适当地占同步环19的内表面22的总面积的3-30％，且优选占5-15％。换句话说，同步环内表面处的通孔开口的总面积可以占内表面的总面积的3-30％，优选占5-15％，内表面的总面积包括通孔开口和没有通孔开口的表面部分。

图4是图3中的同步环的平面图，图4b是同步环的侧视图。图4沿同样在图4b中示出的A-A截取，以示出一些通孔23a。

从图4可以看出，当沿平行于同步环19的纵向轴线33的方向观察同步环时，多个通孔23a中每个通孔的纵向延伸方向50优选与穿过同步环19的中心32的径向方向51偏离角度α，其中，0<α<90°。角度α适当地在5-45°的范围内，优选在10-40°的范围内，并且更优选在15-35°的范围内。所有通孔可以具有相同的角度α，或者不同通孔的角度可以不同。

同步环19在操作中具有预期旋转方向34。沿同步环19的纵向方向33观察同步环，多个通孔23a中每个通孔适当地具有纵向延伸方向50，该方向50相对于穿过同步环19的中心32的径向方向51沿与预期旋转方向34相反的方向枢转或倾斜角度α。这意味着当同步环19旋转时，同步环的内表面22上的相应通孔23a的油入口35朝向前方，并且同步环的外表面24上的相应通孔23a的油出口36朝向后方。

图5以透视图示出第二同步环26。图6和6b以局部剖视图和侧视图示出同步环26。该同步环是与图2c所示的单锥设计中的离合器锥环15一起使用的阻挡环，而图3、4和4b所示的第一同步环19是与图2b所示的双锥设计中的中间环18一起使用的阻挡环。第一同步环19和第二同步环26两者均具有用于与套筒10相互作用的所谓的阻挡齿20、27。对于图5、6和6b所示的第二同步环26的进一步细节，可以参照以上对第一同步环的描述，因为两个同步环中的这些特征都是相似的。

同步环19、26在操作时可以具有第一预期旋转方向34和第二预期旋转方向34'。第一同步环19的这两个预期旋转方向在图7和8中进一步示出。在这种情况下，沿平行于同步环的纵向轴线33的方向观察同步环，多个通孔23a的第一集合60中每个通孔的纵向延伸方向50优选相对于穿过同步环的中心32的径向方向51沿与第一预期旋转方向34相反的方向枢转角度α，并且多个通孔23a'的第二集合61中每个通孔的纵向延伸方向50'优选相对于穿过同步环的中心32的径向方向51'沿与第二预期旋转方向34'相反的方向枢转角度α。换句话说，一些通孔23a的纵向延伸方向可以适应第一预期旋转方向34，并且其它通孔23a'的纵向延伸方向可以适应相反的第二旋转方向34'。

图7和7b示出图3所示的第一同步环的变型。该同步环19具有一排通孔23a、23a'。同步环19具有适应第一旋转方向34的通孔第一集合60和适应相反的第二旋转方向34'的通孔23a'的第二集合61。如图所示，每个其它通孔23a的纵向延伸方向可以适应第一旋转方向34，并且每个其它通孔23a'的纵向延伸方向可以适应第二旋转方向34'。

图8和8b示出图3所示的第一同步环的另一变型。该同步环19具有两排通孔23a、23a'。同步环19具有适应第一旋转方向34的通孔23a的第一集合60和适应相反的第二旋转方向34'的通孔23a'的第二集合61。第一集合60可以沿同步环19的圆周布置在第一排40中，第二集合61可以沿同步环19的圆周布置在第二排41中。第一排40和第二排41布置为沿同步环19的纵向方向33彼此隔开。如图所示，第一排40中每个通孔23a的纵向延伸方向可以适应第一旋转方向34，并且第二排41中每个通孔23a'的纵向延伸方向可以适应第二旋转方向34'。

图9示出图3所示的同步环的另一变型。除了存在于通孔的纵向延伸方向与经过同步环中心的径向方向之间的角度α(例如上文所述的第一同步环和第二同步环的实施例)，如图9中针对一个通孔23a″所示，外表面24上的出口36和通孔23a″的内表面22上的入口35可以沿同步环的纵向方向33相对于彼此移位(同样参见图3和4中的内表面22和外表面24)。因此，当沿径向方向朝中心32观察同步环时，通孔23a″的纵向延伸方向50″相对于同步环的纵向方向33成角度β，其中，30°＜β＜90°。角度β优选在40-85°的范围内，并且通常在60-80°的范围内。

应当理解的是，本发明不限于上述和附图中所示的实施例；相反，本领域技术人员将认识到，在权利要求书的范围内可以进行许多改变和修改。例如，本发明可以应用于具有三锥设计的同步器。

Claims

1.一种用于车辆传动装置(1)的同步器(9)，所述同步器包括同步环(19；26)和内环(18；15)，所述同步环布置在所述内环的外侧并抵接所述内环，以便在同步过程中实现所述内环的外表面(21；28)与所述同步环的内表面(22；29)之间的摩擦，所述同步环具有多个通孔(23a；23b)，所述多个通孔从所述同步环的内表面(22；29)延伸至所述同步环的外表面(24；30)，以从所述内环与所述同步环之间的交界面(25；31)排出油，其特征在于，当沿平行于所述同步环的纵向轴线(33)的方向观察所述同步环时，所述多个通孔中每个通孔的纵向延伸方向(50)相对于穿过所述同步环的中心(32)的径向方向(51)偏离角度α，其中，0°<α<90°，并且，所述α在5°至45°的范围内，其中，所述同步环(19)在操作中具有第一预期旋转方向(34)和第二预期旋转方向(34')，并且当沿平行于所述同步环的纵向轴线(33)的方向观察所述同步环时，所述多个通孔(23a)的第一集合(60)中每个通孔的纵向延伸方向(50)相对于穿过所述同步环的中心(32)的径向方向(51)沿与所述第一预期旋转方向(34)相反的方向枢转角度α，并且所述多个通孔(23a')的第二集合(61)中每个通孔的纵向延伸方向(50')相对于穿过所述同步环的中心(32)的径向方向(51')沿与所述第二预期旋转方向(34')相反的方向枢转角度α。

2.根据权利要求1所述的同步器，其特征在于，所述同步器(9)包括套筒(10)，套筒(10)用于将轴(4)和以轴颈方式安装在所述轴上的齿轮(8a；8b)连接至彼此，所述同步环(19；26)是具有齿(20；27)的阻挡环，所述齿用于阻挡布置在所述阻挡环外部的所述同步器套筒(10)的滑动。

3.根据权利要求1或2所述的同步器，其特征在于，所述内环(15)是离合器锥环。

4.根据权利要求1或2所述的同步器，其特征在于，所述同步器包括内部环(17)，并且所述内环(18)是布置在所述内部环外侧的中间环。