RU2729873C1 - Gearbox synchronizer - Google Patents
Gearbox synchronizer Download PDFInfo
- Publication number
- RU2729873C1 RU2729873C1 RU2019120178A RU2019120178A RU2729873C1 RU 2729873 C1 RU2729873 C1 RU 2729873C1 RU 2019120178 A RU2019120178 A RU 2019120178A RU 2019120178 A RU2019120178 A RU 2019120178A RU 2729873 C1 RU2729873 C1 RU 2729873C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coupling
- locking
- conical
- fingers
- clutch
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
- F16D23/02—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches
- F16D23/04—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch
- F16D23/06—Arrangements for synchronisation, also for power-operated clutches with an additional friction clutch and a blocking mechanism preventing the engagement of the main clutch prior to synchronisation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mechanical Operated Clutches (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для использования в различных модификациях трансмиссий с разнообразными схемами коробок передач, раздаточных коробок.The invention relates to the field of transport engineering and is intended for use in various modifications of transmissions with various schemes of gearboxes, transfer cases.
Известны инерционные синхронизаторы, имеющие подвижную в осевом направлении шлицевую муфту, расположенные в отверстиях муфты параллельно ее оси пальцы с блокирующими коническими фасками, блокирующие кольца, жестко связанные с пальцами, ограниченно подвижные в окружном направлении относительно муфты и имеющие конические фрикционные поверхности, соединяемые с муфтой шестерни с конической поверхностью, соответствующей конической поверхности блокирующего кольца, упругое устройство для начального прижатия блокирующего кольца к конусу шестерни. Примером выполнения являются конструкции по авторскому свидетельству SU 313456, патенту US 3804218, конструкции, представленные в книге «Автомобили КАМАЗ» - В.Н. Барун, Р.А. Азаматов и др., Москва, «Транспорт», 1984 г., с. 109 рис. 111, с. 112 рис. 115. Особенностью этого типа синхронизатора является то, что блокирующие поверхности, выполненные на муфте синхронизатора и пальцах, являются автономными - предназначены лишь для функции блокирования в процессе синхронизации и не работают в других стадиях включения передачи. Характерно также меньшее значение радиуса расположения блокирующих поверхностей по отношению к радиусу поверхностей трения. Эти особенности являются положительными, поскольку позволяют оптимизировать геометрию блокирующих поверхностей. Вместе с тем, шлицевый венец муфты имеет существенно меньший радиус, чем средний радиус конических поверхностей трения, и, как следствие, малое число зубьев шлицев. Эта особенность является недостатком, поскольку может приводить к повышенным усилиям на заключительной стадии включения передачи.Known inertial synchronizers having a spline clutch movable in the axial direction, fingers with locking conical chamfers located in the holes of the clutch parallel to its axis, locking rings rigidly connected to the fingers, limitedly movable in the circumferential direction relative to the clutch and having conical friction surfaces connected to the gear clutch with a tapered surface corresponding to the tapered surface of the locking ring, an elastic device for the initial pressing of the locking ring against the pinion cone. An example of implementation are designs according to the inventor's certificate SU 313456, patent US 3804218, designs presented in the book "KAMAZ Automobiles" - V.N. Barun, R.A. Azamatov et al., Moscow, "Transport", 1984, p. 109 images 111, p. 112 images 115. A feature of this type of synchronizer is that the blocking surfaces made on the synchronizer clutch and pins are autonomous - they are intended only for the blocking function during the synchronization process and do not work in other stages of the gear engagement. A smaller value of the radius of the location of the blocking surfaces in relation to the radius of the friction surfaces is also characteristic. These features are positive because they allow you to optimize the geometry of the blocking surfaces. At the same time, the spline ring of the coupling has a significantly smaller radius than the average radius of the tapered friction surfaces, and, as a consequence, a small number of teeth of the splines. This feature is a disadvantage, since it can lead to increased efforts in the final stage of the gear engagement.
Известны конструкции синхронизаторов, в которых конические поверхности трения выполнены на муфте и блокирующих кольцах. Блокирующими поверхностями являются скосы торцев зубьев соответствующих шлицевых венцов шестерни и блокирующего кольца. Радиус расположения блокирующих поверхностей соответствует радиусу шлицевых венцов. Такое сочетание параметров не может считаться оптимальным, поскольку не позволяет оптимизировать выбор угла скосов блокирующих поверхностей и приводит к повышенным усилиям на ряде стадий включения передачи. В этом типе синхронизатора шлицевые венцы муфты имеет несколько меньший радиус, чем средний радиус конических поверхностей трения, однако реальное сочетание размеров является приемлемым. Двойное назначение - как для блокирования, так и для облегчения входа шлицевых венцов муфты в зацепление, имеют скосы зубьев шестерни. Двойное назначение скосов может вызывать, при жестком режиме включения передачи, повреждение геометрии скосов муфты и шестерни. Поврежденные скосы шестерни вызывают, в свою очередь, повреждение геометрии скосов блокирующего кольца, изготавливаемого обычно из цветного металла. В итоге становится возможной потеря синхронизации. Примером выполнения является, в частности, конструкция, представленная в книге «Автомобиль НИВА ВАЗ 21213» - В.А. Вершигора, А.П. Игнатов и др., Москва, «Транспорт», 1991 г., с. 108 рис. 86, а также конструкции по патенту ЕР 0272134 А2 (другие номера DE 3763816 D1, US 4809832) и патенту ЕР 0933547 А2 (другие номера DE 19755613A1, ЕР 0933547 A3)Known designs of synchronizers, in which the conical friction surfaces are made on the coupling and blocking rings. The blocking surfaces are the bevels of the ends of the teeth of the corresponding spline rims of the gear and the blocking ring. The radius of the location of the blocking surfaces corresponds to the radius of the spline rims. Such a combination of parameters cannot be considered optimal, since it does not allow optimizing the choice of the angle of the bevels of the blocking surfaces and leads to increased efforts at a number of stages of the gear engagement. In this type of synchronizer, the splined rims of the clutch have a slightly smaller radius than the average radius of the tapered friction surfaces, however, the actual size combination is acceptable. Dual purpose - both for blocking and to facilitate the entry of the splined rims of the clutch into engagement, the gear teeth have bevels. The dual purpose of the bevels can cause damage to the geometry of the bevels of the clutch and gear when the gear is engaged in a hard mode. Damaged gear bevels cause, in turn, damage to the bevel geometry of the locking ring, which is usually made of non-ferrous metal. As a result, it becomes possible to lose synchronization. An example of implementation is, in particular, the design presented in the book "Car NIVA VAZ 21213" - V.А. Vershigor, A.P. Ignatov et al., Moscow, "Transport", 1991, p. 108 images 86, as well as designs according to patent EP 0272134 A2 (other numbers DE 3763816 D1, US 4809832) and patent EP 0933547 A2 (other numbers DE 19755613A1, EP 0933547 A3)
Известны также конструкции, в которых блокирующими поверхностями являются скосы торцев зубьев соответствующих шлицевых венцов муфты и блокирующего кольца. Радиус расположения блокирующих поверхностей соответствует радиусу шлицевого венца муфты. Двойное назначение имеют скосы торцов зубьев муфты - они служат как для блокирования, так и для облегчения входа шлицевого венца муфты в зацепление со шлицевым венцом шестерни. Недостатки двойного назначения блокирующих скосов описаны для предыдущего аналога. Расположение шлицев шестерни и муфты на большем радиусе, чем конические поверхности трения, благоприятно для заключительных стадий включения, однако совокупное сочетание геометрических параметров не может считаться оптимальным, поскольку не позволяет оптимизировать выбор угла скосов блокирующих поверхностей. Примером выполнения является конструкция, представленная в книге «Автомобиль Москвич 2140» - Л.И. Белкин, Н.С. Бученков и др., Москва, «Машиностроение», 1985 г., с. 165…169, рис. 73, рис. 74.Also known are constructions in which the blocking surfaces are the bevels of the ends of the teeth of the corresponding splined rims of the coupling and the blocking ring. The radius of the arrangement of the locking surfaces corresponds to the radius of the splined ring of the coupling. The bevels of the ends of the clutch teeth have a dual purpose - they serve both to block and to facilitate the entry of the splined rim of the coupling into engagement with the splined rim of the gear. The disadvantages of dual-purpose locking bevels are described for the previous analogue. The location of the splines of the gear wheel and the coupling on a larger radius than the conical friction surfaces is favorable for the final stages of engagement, however, the combined combination of geometric parameters cannot be considered optimal, since it does not allow optimizing the choice of the angle of the bevels of the locking surfaces. An example of implementation is the design presented in the book "Automobile Moskvich 2140" - L.I. Belkin, N.S. Buchenkov et al., Moscow, "Mechanical Engineering", 1985, p. 165 ... 169, fig. 73, fig. 74.
По числу совпадающих существенных признаков наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемой конструкции является синхронизатор по авторскому свидетельству SU 313456, содержащий подвижную в осевом направлении шлицевую муфту с отверстиями, расположенные в отверстиях муфты пальцы, оси которых параллельны оси муфты, кольца с коническими фрикционными поверхностями, жестко связанные с пальцами, конические поверхности трения, соответствующие коническим поверхностям трения колец, на шестернях со шлицевым венцом. Блокирующие поверхности выполнены на пальцах и в отверстиях муфты.By the number of overlapping essential features, the closest analogue (prototype) of the claimed design is a synchronizer according to inventor's certificate SU 313456, containing an axially movable spline coupling with holes located in the coupling holes, the pins of which are parallel to the coupling axis, rings with tapered friction surfaces, rigidly connected to the fingers, conical friction surfaces corresponding to the conical friction surfaces of the rings, on gears with a splined crown. Blocking surfaces are made on the pins and in the holes of the coupling.
Упругое устройство синхронизатора имеет пружинные кольца, опирающиеся на фиксирующую канавку пальцев, выполненную в виде лыски. Каждая боковая поверхность лыски располагается между соответствующими ей по направлению включения блокирующей поверхностью пальца и кольцом с конической фрикционной поверхностью. Каждое пружинное кольцо упругого устройства расположено у соответствующей ему боковой поверхности лыски, при этом пружинные кольца разнесены друг от друга по меньшей мере на величину хода каждого из колец.The elastic device of the synchronizer has spring rings resting on the fixing groove of the fingers, made in the form of a flat. Each side surface of the flat is located between the blocking surface of the pin corresponding to it in the direction of inclusion and the ring with a conical friction surface. Each spring ring of the elastic device is located at the corresponding side surface of the flat, while the spring rings are spaced apart from each other by at least the amount of travel of each of the rings.
В прототипе коническая поверхность трения имеет максимально возможный для конструкции радиус, что обеспечивает высокую эффективность синхронизатора как в части снижения усилий на муфте в процессе синхронизации, так и долговечности. Первый пик усилия - в фазе синхронизации, является в принципе неизбежным для любой конструкции синхронизатора инерционного типа, поскольку обеспечивает создание момента трения, посредством которого и осуществляется процесс выравнивания угловых скоростей для безударного включения передачи. Максимально возможный диаметр поверхностей трения в прототипе позволяет снизить значение первого пика в характеристике усилий включения. Вместе с тем, поскольку шлицы муфты и соответствующий шлицевый венец шестерни имеют сравнительно малый радиус расположения и, как следствие, относительно малое число зубьев, на завершающей стадии включения передачи возникает второй существенный пик усилий. Проявление второго пика усилий, если он сопоставим по значению с усилием в стадии синхронизации, является недостатком. Величина усилия второго пика зависит от взаимного положения скосов шлицев в момент вхождения в зацепление и нестабильна, поскольку взаимное положение скосов имеет случайный характер. При неблагоприятном взаимном положении скосов происходит разворот включаемой шестерни относительно муфты, и этот разворот связан с преодолением момента инерции всей группы кинематически связанных с ней деталей.In the prototype, the conical friction surface has the maximum possible radius for the design, which ensures high efficiency of the synchronizer both in terms of reducing the forces on the coupling during synchronization and in terms of durability. The first peak of the force, in the synchronization phase, is, in principle, inevitable for any design of an inertial synchronizer, since it provides the creation of a frictional moment, through which the process of equalizing the angular velocities is carried out for the shockless engagement of the gear. The maximum possible diameter of the friction surfaces in the prototype makes it possible to reduce the value of the first peak in the characteristic of the inclusion forces. At the same time, since the splines of the clutch and the corresponding spline rim of the gear have a relatively small radius of arrangement and, as a result, a relatively small number of teeth, a second significant peak of forces arises at the final stage of engaging the gear. The manifestation of the second peak of efforts, if it is comparable in value with the effort in the synchronization stage, is a disadvantage. The magnitude of the force of the second peak depends on the relative position of the bevels of the splines at the moment of engagement and is unstable, since the mutual position of the bevels is random. With an unfavorable mutual position of the bevels, a turn of the included gear occurs relative to the clutch, and this turn is associated with overcoming the moment of inertia of the entire group of kinematically connected parts.
Особенность расположения пружинных колец упругого устройства в прототипе - кольца разнесены друг от друга по меньшей мере на величину хода каждого из колец, позволяет выполнить дисковую часть муфты с минимальной толщиной, но, вместе с тем, ограничивает возможность сокращения длины пальца синхронизатора.The peculiarity of the arrangement of the spring rings of the elastic device in the prototype - the rings are spaced from each other at least by the amount of travel of each of the rings, allows the disc part of the clutch to be made with a minimum thickness, but, at the same time, limits the possibility of reducing the length of the synchronizer pin.
Задача, решаемая изобретением, направлена на создание конструкции синхронизатора с рациональным соотношением определяющих геометрических параметров, обеспечивающим гармоничное соотношение характеристик усилий включения передачи на всех стадиях процесса, исключающим проявление нескольких отчетливо выраженных пиков усилий. Задача изобретения направлена также на совершенствование конструкции упругого устройства - поддержание синхронизированного состояния на промежуточных стадиях процесса включения передачи, на сокращение осевых габаритов синхронизатора.The problem solved by the invention is aimed at creating a design of a synchronizer with a rational ratio of the governing geometrical parameters, which ensures a harmonious ratio of the characteristics of the transmission engagement efforts at all stages of the process, excluding the manifestation of several distinct peaks of efforts. The objective of the invention is also aimed at improving the design of an elastic device - maintaining a synchronized state at intermediate stages of the process of switching on the gear, at reducing the axial dimensions of the synchronizer.
Технический результат, получаемый от использования изобретения, заключается в снижении усилий включения передач на всех характерных для инерционного синхронизатора стадиях включения по отношению к определяющему усилию - усилию синхронизации, в снижении осевых габаритов синхронизатора и повышении его надежности.The technical result obtained from the use of the invention consists in reducing the efforts of engaging gears at all stages of engagement characteristic of an inertial synchronizer in relation to the defining force - the synchronizing force, in reducing the axial dimensions of the synchronizer and increasing its reliability.
Сущность изобретения состоит в том, что в синхронизаторе, имеющем подвижную на ступице в осевом направлении шлицевую муфту с отверстиями и коническими блокирующими фасками в них, расположенные в отверстиях муфты параллельно ее оси пальцы с блокирующими коническими фасками и фиксирующей канавкой - лыской, жестко связанные с пальцами блокирующие кольца, ограниченно подвижные в окружном направлении относительно муфты и имеющие конические поверхности трения, шестерни с соответствующим муфте шлицевым венцом и конической поверхностью трения, соответствующей поверхности трения блокирующего кольца, упругое устройство, пружинные элементы которого опираются на дно канавок пальцев, располагаясь между соответствующей ходу включения боковой поверхностью муфты и боковыми скосами фиксирующих канавок пальцев, в отличие от прототипа шлицевый венец шестерен располагается на максимально возможном, по условию соседства с параллельным валом, радиусе, большем, чем радиусы расположения блокирующих поверхностей и конических поверхностей трения, муфта имеет два яруса шлицевых венцов - один ярус соответствует шлицевым венцам шестерен, а другой располагается на малом радиусе и соответствует шлицам ступицы, при этом блокирующие пальцы располагаются на радиусе между ярусами шлицевых венцов муфты.The essence of the invention lies in the fact that in a synchronizer having a spline coupling movable on the hub in the axial direction with holes and conical blocking chamfers in them, fingers located in the holes of the coupling parallel to its axis with locking conical chamfers and a fixing groove - flat, rigidly connected with the fingers locking rings, limitedly movable in the circumferential direction relative to the coupling and having tapered friction surfaces, gears with a spline ring corresponding to the coupling and a tapered friction surface corresponding to the friction surface of the locking ring, an elastic device whose spring elements rest on the bottom of the grooves of the fingers, located between the corresponding switching stroke the lateral surface of the coupling and the lateral bevels of the fixing grooves of the fingers, unlike the prototype, the spline crown of the gears is located at the maximum possible, according to the condition of the proximity to the parallel shaft, the radius greater than the radii of the location of the blocking surfaces it and conical friction surfaces, the coupling has two tiers of spline rims - one tier corresponds to the spline rims of the gears, and the other is located at a small radius and corresponds to the splines of the hub, while the locking fingers are located on the radius between the tiers of the spline rims of the coupling.
Дополнительное отличие состоит в том, что упругое устройство имеет единую двухвитковую кольцевую пружину с перемычкой между витками, при этом витки пружины расположены на меньшем расстоянии друг от друга, чем ход перемещения муфты относительно пальцев, перемычка витков пружины располагается в отверстии дисковой части муфты между отверстиями под блокирующие пальцы.An additional difference is that the elastic device has a single two-turn annular spring with a bridge between the coils, while the spring turns are located at a smaller distance from each other than the travel of the coupling relative to the fingers, the spring coil is located in the hole of the disc part of the coupling between the holes for blocking fingers.
Дополнительное отличие также состоит в том, что лыска пальца имеет боковые стороны с двойными скосами, при этом первый заглубленный скос является фиксирующим и определяющим усилие начального поджатия конических поверхностей трения, а второй скос, расширяющий лыску, выполнен пологим, с углом наклона к оси пальца выше угла трения.An additional difference also lies in the fact that the flat of the finger has lateral sides with double bevels, while the first recessed bevel is fixing and determining the force of the initial compression of the conical friction surfaces, and the second bevel, expanding the flat, is made flat, with an angle of inclination to the axis of the finger higher angle of friction.
Предлагаемое выполнение шлицевого венца шестерни на максимально возможном, по условию соседства с параллельным валом, радиусе и с увеличенным числом зубьев обеспечивает уменьшение угла разворота включаемой шестерни на заключительной стадии - стадии скольжения скосов зубьев муфты и шестерни при неблагоприятном для включения взаимном положении зубьев муфты и впадин шлицев шестерни. Тем самым обеспечивается снижение усилия включения передачи на заключительной стадии и достигается требуемый технический результат.The proposed implementation of the spline gear rim at the maximum possible radius and with an increased number of teeth, according to the condition of the proximity to the parallel shaft, provides a decrease in the angle of rotation of the gear to be switched on at the final stage - the stage of sliding of the bevels of the clutch and gear teeth with an unfavorable mutual position of the clutch teeth and the splines gears. This ensures a reduction in the effort to engage the transmission at the final stage and achieve the required technical result.
Предлагаемое упругое устройство с единым двухвитковым пружинным кольцом и перемычкой, связывающей витки, позволяет расположить витки пружины на минимальном расстоянии друг от друга, предопределяемом толщиной дисковой части муфты. При этом надежно обеспечивается фиксированное в окружном направлении - без возможности поворота относительно оси, положение пружины, а также становится возможным сократить длину пальцев и, соответственно, осевые габариты синхронизатора.The proposed elastic device with a single double-turn spring ring and a bridge connecting the coils allows the spring coils to be positioned at a minimum distance from each other, determined by the thickness of the disc part of the clutch. At the same time, the position of the spring, which is fixed in the circumferential direction - without the possibility of rotation about the axis, is reliably provided, and it also becomes possible to reduce the length of the fingers and, accordingly, the axial dimensions of the synchronizer.
Конфигурация лыски пальца, боковые стороны которой имеют двойной скос, обеспечивает двухступенчатую характеристику упругого устройства синхронизатора, расширяя функциональнее возможности устройства. Заглубленный скос является фиксирующим и определяющим усилие начального поджатия конических поверхностей трения, а дополнительный пологий скос лыски, расширяющий зону действия упругого элемента, способствует поддержанию синхронизированного состояния контактирующих поверхностей трения после стадии разблокирования, а также четкому возврату пальцев в нейтральное положение при выключении передачи.The configuration of the flat of the finger, the sides of which are double bevel, provides a two-stage characteristic of the elastic synchronizer device, expanding the functionality of the device. The deepened bevel is the fixing and determining force of the initial compression of the conical friction surfaces, and the additional gentle bevel, expanding the area of action of the elastic element, contributes to maintaining the synchronized state of the contacting friction surfaces after the unlocking stage, as well as the clear return of the fingers to the neutral position when the gear is disengaged.
На представленных чертежах: на фиг. 1 в качестве примера показан 2-х сторонний синхронизатор коробки передач, вид «А-А» и разрез «Б-Б» показывают положение витков и перемычки пружины упругого элемента; на фиг. 2 показана конфигурация лыски блокирующих пальцев с двойными скосами боковых сторон лыски; на фиг. 3 («а» и «б») схематично показаны возможные, как крайность, взаимные положения скосов шлицев муфты и шестерни к началу заключительной стадии включения передачи.In the presented drawings: FIG. 1 shows as an example a 2-sided gearbox synchronizer, view "A-A" and section "B-B" show the position of the turns and the spring bridge of the elastic element; in fig. 2 shows the configuration of the flat of the locking fingers with double bevels of the sides of the flat; in fig. 3 ("a" and "b") schematically show possible, as an extreme, mutual positions of the bevels of the clutch and gear splines at the beginning of the final stage of the gear engagement.
Шестерни 1 и 2 постоянного зацепления, фиг. 1, имеют наружные шлицевые венцы 3, предназначенные для зацепления со шлицевыми участками 4 скользящей муфты 5, имеющей дополнительное шлицевое отверстие 6, соединяющее муфту со ступицей 7, неподвижно установленной на валу 8. Шестерни 1 и 2 имеют также конические поверхности трения 9, выполненные или непосредственно на шестерне или, как показано на фиг. 1, на жестко связанной с ней детали 10.
Шлицевые венцы 3 шестерен выполнены на максимально возможном радиусе, а конические поверхности трения расположены на несколько меньшем радиусе.The spline rims of the 3 gears are made at the maximum possible radius, and the conical friction surfaces are located at a slightly smaller radius.
Блокирующие пальцы 11 связывают блокирующие кольца 12, имеющие коническую поверхность трения, предназначенную для взаимодействия с коническими поверхностями шестерен. Пальцы расположены в отверстиях муфты с зазором, имеют конические блокирующие поверхности 13 (фиг. 2) и, с внутренней стороны пальцев, лыску с двойными скосами на боковых сторонах. Отверстия муфты, в свою очередь, имеют конические блокирующие фаски 14. Оси пальцев 11 расположены на окружности между шлицевыми венцами 4 и шлицевым отверстием 6. Радиус расположения пальцев и, соответственно, радиус расположения точек контакта блокирующих поверхностей меньше среднего радиуса конической поверхности трения блокирующего кольца.The
Упругое устройство синхронизатора образовано скосами 15 и 16 на боковых поверхностях лысок пальцев 11 и единой пружиной 17 (разрез «Б-Б» фиг. 1), имеющей два витка и соединительную перемычку 18 между ними. Витки пружины расположены у боковых поверхностей дисковой части муфты, опираются на дно лысок пальцев и соседствуют с соответствующими им углубленными скосами 15 боковых поверхностей лысок. Расстояние между витками пружины меньше возможного хода муфты - расстояния между боковой поверхностью дисковой части муфты и соответствующим внутренним торцом блокирующего кольца 12. Перемычка пружины находится в отверстии 19 муфты (вид «А-А» фиг. 1), располагаемом между отверстиями для пальцев, обеспечивая фиксированное в окружном направлении - без возможности поворота относительно оси - положение пружины.The elastic device of the synchronizer is formed by
Все последовательные стадии работы синхронизатора по блокированию хода муфты до выравнивания угловых скоростей соединяемой шестерни и муфты и последующему их безударному соединению являются, как известно, общими для всех синхронизаторов инерционного типа. Отличительные особенности конструкции направлены на реализацию дополнительных преимуществ - на снижение усилий перемещения муфты в заключительных - после выравнивания относительных скоростей вращения, стадиях включения передачи. Эти усилия обусловлены преодолением инерционных моментов кинематически связанных элементов коробки передач и сцепления транспортного средства, а также остаточного момента трения в контакте конических фрикционных поверхностей синхронизатора. При этом достигаемый положительный эффект должен сочетаться с обеспечением простоты конструкции.All successive stages of the synchronizer operation to block the clutch travel until the angular velocities of the gear and clutch to be connected are equalized and their subsequent shockless connection are, as is known, common to all inertial synchronizers. Distinctive features of the design are aimed at realizing additional advantages - to reduce the forces of moving the clutch in the final - after equalizing the relative speeds of rotation, the stages of switching on the gear. These efforts are due to overcoming the inertial moments of the kinematically connected elements of the gearbox and clutch of the vehicle, as well as the residual friction moment in the contact of the conical friction surfaces of the synchronizer. In this case, the achieved positive effect should be combined with ensuring the simplicity of the design.
При перемещении муфты 5 по шлицам ступицы 7 (например в направлении шестерни 1) ветвь пружины 17, расположенная по направлению хода муфты, воздействует на углубленные боковые поверхности 15 лысок пальцев, перемещает блокирующее кольцо 12 до касания конических поверхностей трения кольца и шестерни. Упругое устройство обеспечивает начальное прижатие блокирующего кольца с усилием, предопределяемым заданной характеристикой устройства -жесткостью пружины и углом наклона боковой стороны 15 лыски пальца. Разница угловых скоростей поверхностей трения, находящихся под воздействием усилия прижатия, приводит к возникновению момента трения и развороту блокирующего кольца до взаимного касания блокирующих поверхностей 13 пальцев и 14 в отверстиях муфты. С этого момента основная доля усилия на муфте передается на блокирующее кольцо непосредственно через контакт блокирующих поверхностей, создавая момент трения, пропорциональный прикладываемому к муфте усилию. Момент трения вызывает осевую реакцию в контакте конических блокирующих поверхностей, которая блокирует перемещение муфты до выравнивания угловых скоростей муфты и включаемой шестерни и исчезновения момента трения скольжения. Соотношение rc>rб, свойственное конструкции, обеспечивает благоприятное значение угла конусности блокирующих поверхностей (более «острый» конус). В результате стадия разблокирования, ставшая возможной после синхронизации скоростей вращения, будет требовать меньших усилий, чем в конструкциях с соотношением rc<rб.When the clutch 5 moves along the splines of the hub 7 (for example, in the direction of the gear 1), the branch of the
В стадии разблокирования скольжение в контакте блокирующих поверхностей приводит к некоторому развороту шестерни относительно муфты. Угол разворота обусловлен размерами блокирующих фасок и радиусом их расположения. Усилие, необходимое для осуществления этого разворота, зависит от инерционности разворачиваемой группы деталей, но не связано, что важно, с преодолением трения покоя в контакте конических поверхностей трения. После схода блокирующих скосов друг с друга теоретически возможна потеря достигнутого синхронизированного состояния. Для предупреждения этого явления боковые поверхности лыски выполнены с перегибом - поверхности 16 являются более пологими и протяженными, имеют меньший угол наклона относительно оси пальца 11, чем поверхности 15.In the unblocking stage, sliding in the contact of the locking surfaces leads to some rotation of the gear relative to the clutch. The turning angle is determined by the size of the blocking chamfers and the radius of their location. The effort required to implement this turn depends on the inertia of the group of parts being unfolded, but is not connected, which is important, with overcoming the static friction in contact of the conical friction surfaces. After the locking slopes come off each other, it is theoretically possible to lose the achieved synchronized state. To prevent this phenomenon, the lateral surfaces of the flats are made with an inflection - the
При перемещении муфты в стадии разблокирования работающий виток пружины 17 деформируется, преодолевая уступы боковых поверхностей лысок пальцев - сначала боковые поверхности 15, а затем более пологие 16, при этом вторая ветвь пружины перемещается по дну лысок пальцев. Однако, благодаря тому, что перемычка 18 пружины сжимает примыкающую часть второй ветви, а хвостовая ее часть, в связи с малой жесткостью в осевом направлении, отстает с перемещением по дну лыски пальца, становится возможным выполнить лыску между поверхностями 15 более узкой. Таким образом, расстояние между витками пружины в нейтральном положении может быть меньшим, чем ход включения муфты. После перехода в стадии разблокирования работающего витка пружины с боковых поверхностей 15 лысок на более пологие поверхности 16 усилие прижатия фрикционного кольца к конусу шестерни снижается, но частично сохраняемый момент трения покоя в контакте конических поверхностей способствует сохранению синхронизированного состояния скоростей вращения. После прохождения работающего витка пружины 17 боковых сторон лысок пальцев сжатый рабочий виток пружины располагается в канавке 19 муфты. При дальнейшем перемещении муфты 5 рабочая ветвь пружины, располагаясь в канавке 19, скользит по пальцам 11.When the clutch moves in the unlocking stage, the operating coil of the
Последующее перемещение муфты после стадии разблокирования подводит скосы зубьев шлицев 4 муфты к скосам шлицевого венца 3 шестерни. Взаимное положение скосов носит случайный характер - от полного совпадения скосов зуба муфты с впадиной шлицев шестерни как одна крайность (благоприятная, см. фиг. 3а), до попадания вершин скосов друг в друга как другая (неблагоприятная, см. фиг. 3б) крайность. В неблагоприятной ситуации вынужденный относительный разворот включаемой шестерни может составить 1/2 шага шлицев, и на этот разворот потребуется усилие, необходимое для преодоления момента инерции группы кинематически связанных деталей коробки передач и сцепления - от включаемой шестерни до ведомого диска сцепления, а также для преодоления момента трения покоя в контакте конических поверхностей - т.е. «срыва» блокирующего кольца 12 с конуса включаемой шестерни. Ситуационный разброс усилий включения на этой стадии влияет на оценку качества всего процесса включения передачи из-за вероятности проявления второго пика усилий, существенного в сравнении с пиком процесса синхронизации. Для снижения усилий в этой фазе разворота целесообразно обеспечить условия: rz>rc и rz→max, что и реализовано в предлагаемой конструкции. Максимально возможное (в располагаемом между валами агрегата пространстве) увеличение радиуса расположения шлицев позволяет предельно увеличить число зубьев, тем самым уменьшить угол разворота и благоприятно изменить передаточное число в процессе передачи усилий в контакте скосов зубьев, облегчая угловой разворот и срыв блокирующего кольца с конуса шестерни. В результате на этой важной для оценки технического уровня конструкции завершающей стадии включения передачи обеспечивается малое значение пика усилия, не выделяющегося по отношению к усилию стадии синхронизации - характеристика усилий включения передачи не воспринимается как двухступенчатая.The subsequent movement of the clutch after the unblocking stage brings the bevels of the teeth of the
По окончании взаимного скольжения скосов шлицев 4 муфты и скосов шлицев 3 шестерни муфта 5 входит в зацепление со шлицами шестерни и перемещается до полного завершения хода включения передачи. Осевое перемещение муфты 5 ограничивается упором ее дисковой части в торец на краю конуса трения шестерни 1 или, при другом направлении включения, шестерни 2. Тем самым исключается необходимость в каких либо специальных дополнительных устройствах ограничения хода муфты.At the end of the mutual sliding of the bevels of the
При выключении передачи муфта 5, перемещаясь в направлении нейтрального положения, пружинным кольцом 17 перемещает пальцы 11 и блокирующие кольца 12 на величину их полного осевого зазора между конусами шестерен 1 и 2, после чего блокирующие кольца и пальцы останавливаются. При дальнейшем перемещении муфты 5 пружинное кольцо 17 скользит по пальцам 11, при этом рабочая ветвь пружины, перемещаясь по пологому скосу 16 лыски, способствует возврату пальцев 11 с кольцами 12 в нейтральное положение. Шлицы муфты выходят из зацепления со шлицевым венцом 3. Пологие скосы 16 лысок пальцев, увеличивая общую ширину лыски, создают условия для полного возврата пальцев 11 в нейтральное положение даже при износе конических поверхностей трения и увеличившемся осевом зазоре колец между конусами шестерен, исключая тем самым вероятность «пробоя» синхронизатора при повторном включении той же передачи из нейтрального положения. Последующее перемещение рабочей ветви пружины 17 по скосу 15 лыски завершает установку пальцев 11 и колец 12 в нейтральное по отношению к муфте 5 положение. В нейтральном положении ветви пружинного кольца 17 устанавливаются у своих боковых фиксирующих поверхностей 15.When the gear is turned off, the
Таким образом, выполнение шлицевого венца шестерни на максимально возможном, по условию соседства с параллельным валом, радиусе и с увеличенным числом зубьев, обеспечивает снижение усилия включения передачи на заключительной стадии - стадии скольжения скосов зубьев муфты и шестерни при неблагоприятном для включения взаимном положении зубьев муфты и впадин шлицев шестерни.Thus, the implementation of the spline rim of the gear wheel at the maximum possible radius and with an increased number of teeth, according to the condition of the proximity to the parallel shaft, provides a decrease in the force of the gear engagement at the final stage - the stage of sliding of the bevels of the clutch teeth and the gear when the mutual position of the clutch teeth is unfavorable for engagement and cavities of the gear splines.
Упругое устройство с единым двухвитковым пружинным кольцом и перемычкой, связывающей витки, позволяет расположить витки пружины на минимальном расстоянии друг от друга, предопределяемом толщиной дисковой части муфты, что обеспечивает возможность сокращения длины пальцев и, соответственно, осевых габаритов синхронизатора. При этом надежно обеспечивается фиксированное в окружном направлении - без возможности поворота относительно оси, положение пружины.An elastic device with a single double-turn spring ring and a bridge connecting the coils allows the spring coils to be positioned at a minimum distance from each other, predetermined by the thickness of the disc part of the clutch, which makes it possible to reduce the length of the fingers and, accordingly, the axial dimensions of the synchronizer. At the same time, the position of the spring is reliably provided fixed in the circumferential direction - without the possibility of rotation about the axis.
Конфигурация лыски пальца, боковые стороны которой имеют двойной скос, обеспечивает двухступенчатую характеристику упругого устройства синхронизатора, расширяя функциональнее возможности устройства. Заглубленный скос является фиксирующим и определяющим усилие начального поджатая конических поверхностей трения, а дополнительный пологий скос лыски, расширяющий зону действия упругого элемента, способствует поддержанию синхронизированного состояния контактирующих поверхностей трения после стадии разблокирования, а также четкому возврату пальцев в нейтральное положение при выключении передачи.The configuration of the flat of the finger, the sides of which are double bevel, provides a two-stage characteristic of the elastic synchronizer device, expanding the functionality of the device. The recessed bevel is the fixing and determining force of the initial compressed conical friction surfaces, and the additional gentle bevel, expanding the area of action of the elastic element, contributes to maintaining the synchronized state of the contacting friction surfaces after the unlocking stage, as well as the clear return of the fingers to the neutral position when the gear is turned off.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120178A RU2729873C1 (en) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | Gearbox synchronizer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019120178A RU2729873C1 (en) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | Gearbox synchronizer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2729873C1 true RU2729873C1 (en) | 2020-08-12 |
Family
ID=72086217
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019120178A RU2729873C1 (en) | 2019-06-28 | 2019-06-28 | Gearbox synchronizer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2729873C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU313456A1 (en) * | 1969-06-03 | 1979-05-15 | Автомобильный Завод Им. Ленинского Комсомола | Inertia synchronizer of gearbox |
| SU1157288A1 (en) * | 1984-01-13 | 1985-05-23 | Ярославский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Моторный Завод | Unit of step gearbox with rigidly interconnected blocker synchronizer and gear and method of assembling same |
| US5092439A (en) * | 1990-12-24 | 1992-03-03 | Eaton Corporation | Synchronizer with deep splines & improved boost ramps |
| US5161423A (en) * | 1990-12-24 | 1992-11-10 | Eaton Corporation | Self-energizing synchronizer for equalizing shift time and effort of a multi-ratio transmission |
-
2019
- 2019-06-28 RU RU2019120178A patent/RU2729873C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU313456A1 (en) * | 1969-06-03 | 1979-05-15 | Автомобильный Завод Им. Ленинского Комсомола | Inertia synchronizer of gearbox |
| SU1157288A1 (en) * | 1984-01-13 | 1985-05-23 | Ярославский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Моторный Завод | Unit of step gearbox with rigidly interconnected blocker synchronizer and gear and method of assembling same |
| US5092439A (en) * | 1990-12-24 | 1992-03-03 | Eaton Corporation | Synchronizer with deep splines & improved boost ramps |
| US5161423A (en) * | 1990-12-24 | 1992-11-10 | Eaton Corporation | Self-energizing synchronizer for equalizing shift time and effort of a multi-ratio transmission |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5419624B2 (en) | Synchronizer for transmission | |
| US20100078283A1 (en) | Clutch assembly | |
| US20130341148A1 (en) | Synchronizer ring | |
| CN103244574A (en) | Synchronizer for shift device | |
| US9777779B2 (en) | Synchronizer having asymmetric blocker and sleeve teeth | |
| WO2010099849A1 (en) | Double-acting synchronizer | |
| US8596437B2 (en) | Synchronizing device for manual transmission | |
| CN103291776B (en) | The sychronisation of speed changer | |
| EP1327791B1 (en) | Synchronizing mechanism | |
| CN103775528B (en) | Shift device adapted for transmission | |
| CN104033507A (en) | Lock ring type synchronizer and synchronizing method thereof | |
| CA2720504C (en) | A lock pin-type automobile synchronizer | |
| RU2729873C1 (en) | Gearbox synchronizer | |
| CN101985962B (en) | Unilateral synchronizer | |
| JPS6258406B2 (en) | ||
| US6095303A (en) | Coupling toothing in a gearbox | |
| EP0907838A1 (en) | Synchronizing device in a vehicle gearbox | |
| US4828087A (en) | Inertia lock type synchronous clutch mechanism | |
| EP2725250A2 (en) | Shift device with synchronizer | |
| EP2677189A1 (en) | Gearbox for a vehicle and a vehicle including such a gearbox | |
| US11796011B2 (en) | Synchronizing ring | |
| US3529484A (en) | Synchronizing device | |
| CN110686016B (en) | Synchronizer for mechanical transmission, in particular for vehicle | |
| CN111065837B (en) | Synchronization unit | |
| WO2020244552A1 (en) | A synchronizing ring |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |