ПЕРЕКЛЮЧАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО С СИНХРОНИЗАТОРОМ
SWITCHING DEVICE WITH SYNCHRONIZER

Область техники
Настоящее изобретение относится к переключающему устройству с синхронизатором, предназначенному для коробки передач/трансмиссии, в котором прижимающая сила, приложенная к муфте переключения, может быть увеличена до большей прижимающей силы, действующей на кольцо синхронизатора во время переключения передач, в результате чего уменьшается воздействующее усилие, которое необходимо приложить водителю или исполнительному механизму.
Уровень техники
Переключающее устройство данного вида, предусмотренное с синхронизатором и предназначенное для коробки передач/трансмиссии, раскрыто в публикации нерассмотренной заявки на патент Японии № 09-89002. Данное обычное переключающее устройство используется для переключения передач между пятой передачей и передачей заднего хода. Оно имеет ступицу, муфту переключения, кольцо синхронизатора, выполненное с возможностью его поджима к шестерне пятой передачи, и множество рычажных элементов, предусмотренных между кольцом синхронизатора и ступицей. Рычажные элементы обеспечивают изменение осевой прижимающей силы, передаваемой в направлении от муфты переключения к пятой передаче, до увеличенной осевой прижимающей силы, которая действует на кольцо синхронизатора при перемещении муфты к шестерне пятой передачи, и они передают осевую прижимающую силу от муфты шестерне передачи заднего хода (в направлении, противоположном по отношению к шестерне пятой передачи), шестерне пятой передачи так, что кольцо синхронизатора и шестерня пятой передачи синхронизируются. Это создает возможность прекращения поворота муфты, вращающейся под действием силы инерции диска сцепления, и в этом случае муфта плавно входит в сцепление с шестерней передачи заднего хода. Таким образом, переключающее устройство может представлять собой простое устройство, в котором используются рычажные элементы, имеющие более низкую стоимость изготовления, для уменьшения шума, возникающего при включении передач, при операции переключения в положение, соответствующее передаче заднего хода/задней передаче.
При операции переключения в положение, соответствующее передаче заднего хода, момент трения, создаваемый кольцом синхронизатора, действует на рычажные элементы так, что они выдвигаются наружу в радиальном направлении для предотвращения дальнейшего перемещения муфты вперед до окончания синхронизации между шестерней пятой передачи и муфтой. Когда синхронизация закончится, блокирующее усилие, действующее со стороны кольца синхронизатора вследствие момента трения, исчезает. Соответственно, скосы, образованные на внутренней поверхности муфты, обеспечивают поджим рычажных элементов в радиальном направлении внутрь, так что муфта перемещается к шестерне передачи заднего хода и сцепляется с шестерней передачи заднего хода.
Однако при использовании обычного переключающего устройства с синхронизатором сталкиваются со следующими проблемами.
В обычном переключающем устройстве рычажные элементы образованы с полукруглой формой, если смотреть на них с их передних сторон, поскольку они вставляются в углубления, образованные на ступице. В этом случае, когда длина углублений ступицы в радиальном направлении мала, длина плеч рычажных элементов в радиальном направлении неизбежно становится меньшей в состоянии, когда концевые участки плеч могут контактировать с выступами кольца. В результате толщина рычажных элементов в аксиальном направлении должна быть больше для обеспечения их жесткости. Рычажные элементы с большей толщиной трудней штамповать в процессе прессования.
Следовательно, задача настоящего изобретения состоит в разработке переключающего устройства с синхронизатором для коробки передач/трансмиссии, которое позволяет преодолеть вышеуказанные недостатки и в котором необходимая жесткость рычажных элементов может быть обеспечена, и рычажные элементы могут быть легко образованы в процессе прессования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением разработано переключающее устройство с синхронизатором, которое включает в себя вал, ступицу, муфту переключения, шестерню переключаемой передачи, кольцо синхронизатора и множество рычажных элементов. Ступица имеет утолщенную часть, фланцевую часть, кольцевую часть, множество вырезов, первые направляющие поверхности и одну из множества вторых направляющих поверхностей, и направляющие штифты. Утолщенная часть соединена с валом, фланцевая часть проходит от утолщенной части наружу в радиальном направлении, и кольцевая часть предусмотрена на наружной концевой части фланцевой части, при этом с наружной стороны кольцевой части имеются наружные шлицы. Вырезы образованы в направлении от фланцевой части к кольцевой части.
Муфта переключения имеет внутренние шлицы на стороне внутренней окружной периферии. Внутренние шлицы выполнены с наклонными поверхностями, при этом они входят в зацепление с наружными шлицами ступицы таким образом, что муфта переключения опирается на ступицу с возможностью перемещения в аксиальном направлении.
Шестерня переключаемой передачи опирается на вал, и она имеет шлицы, выполненные с возможностью входа в зацепление с внутренними шлицами муфты переключения, и коническую поверхность на обращенной к ступице стороне шестерни переключаемой передачи.
Кольцо синхронизатора имеет поверхность трения, множество первых выступов и множество поверхностей, воспринимающих воздействие прижимающей силы. Поверхность трения образована на внутренней стороне кольца синхронизатора с возможностью ее поджима к конической поверхности шестерни переключаемой передачи. Первые выступы выполнены с возможностью передачи момента трения, создаваемого между конической поверхностью шестерни переключаемой передачи и поверхностью трения, образованной на кольце синхронизатора. Воспринимающие воздействие прижимающей силы поверхности выполнены с возможностью восприятия осевой прижимающей силы, создаваемой вследствие перемещения муфты переключения в аксиальном направлении.
Рычажные элементы расположены между муфтой переключения, ступицей и кольцом синхронизатора. Рычажные элементы имеют верхнюю часть и плечи с обеих сторон верхней части. На обеих сторонах верхних частей образованы первые поверхности скольжения, при этом верхние части соответственно входят в вырезы ступицы и выполнены с возможностью контактирования с наклонными поверхностями муфты переключения. Плечи выполнены со вторыми поверхностями скольжения и поверхностями, воспринимающими вращающий момент. Первые поверхности скольжения образованы с обеих сторон в направлении вращения верхних частей, при этом первые поверхности скольжения выполнены с возможностью контактирования с соответствующими первыми направляющими поверхностями ступицы. Вторые поверхности скольжения соответственно выполнены с возможностью контактирования с одной из вторых направляющих поверхностей и с направляющими штифтами.
Боковые поверхности верхних частей рычажных элементов выполнены с возможностью передачи осевой прижимающей силы воспринимающим воздействие прижимающей силы поверхностям кольца синхронизатора, служащим в качестве места приложения усилия, обеспечиваемого выигрышем в силе, создаваемым рычажными элементами.
Воспринимающие вращающий момент поверхности рычажных элементов выполнены с возможностью восприятия момента трения от первых выступов кольца синхронизатора, при этом данные поверхности рычажных элементов служат в качестве места приложения нагрузки к рычажным элементам, обеспечивающим выигрыш в силе.
Плечи рычажных элементов выполнены с возможностью контактирования со ступицей, при этом место контакта плеч и ступицы служит в качестве точки опоры рычажных элементов, обеспечивающих выигрыш в силе.
Кольцо синхронизатора предпочтительно имеет множество вторых выступов, выступающих в радиальном направлении в местах, соответствующих вырезам ступицы. Первые выступы выполнены с поверхностями, воспринимающими воздействие прижимающей силы при переключении на передачу заднего хода, и вторые выступы выполнены с поверхностями, воспринимающими воздействие прижимающей силы при переключении на передачу переднего хода. Муфта переключения имеет кольцевую канавку с внутренней стороны внутренних шлицев. Кольцевая канавка имеет наклонные поверхности, используемые при переключении на передачу переднего хода и соответствующие поверхностям, воспринимающим вращающий момент при переключении на передачу переднего хода, и наклонные поверхности, используемые при переключении на передачу заднего хода и соответствующие поверхностям, воспринимающим прижимающую силу при переключении на передачу заднего хода. Верхние части рычажных элементов вставляются в канавку муфты переключения, и прижимающая сила может передаваться или к поверхностям, воспринимающим воздействие прижимающей силы при переключении на передачу переднего хода, или к поверхностям, воспринимающим воздействие прижимающей силы при переключении на передачу заднего хода.
Воспринимающие вращающий момент поверхности предпочтительно образованы наклонными поверхностями на концевых участках плеч рычажных элементов.
Предпочтительно, если число вырезов ступицы равно двум, число первых выступов кольца синхронизатора равно четырем, число поверхностей кольца синхронизатора, воспринимающих воздействие прижимающей силы при переключении на передачу переднего хода, равно двум, число поверхностей кольца синхронизатора, воспринимающих воздействие прижимающей силы при переключении на передачу заднего хода, равно четырем, и число рычажных элементов равно двум.
Переключающее устройство предпочтительно дополнительно включает в себя пружину, постоянно поджимающую рычажные элементы в радиальном направлении наружу.
Рычажные элементы предпочтительно образованы с углублением, имеющим опорный край.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Задачи, признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из нижеследующего описания при рассмотрении его совместно с прилагаемыми чертежами, на которых:
фиг.1 представляет собой боковое сечение, показывающее переключающее устройство с синхронизатором по первому варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением, выполненное по линии А-А с фиг.2;
фиг.2 представляет собой выполненный с частичным разрезом вид спереди, показывающий рычажные элементы и кольцо синхронизатора, которые установлены на ступице, при этом входной вал и шестерня пятой передачи удалены из переключающего устройства с фиг.1;
фиг.3 представляет собой вид спереди, показывающий ступицу;
фиг.4 представляет собой боковое сечение ступицы, выполненное по линии В-В с фиг.3;
фиг.5 представляет собой вид спереди, показывающий кольцо синхронизатора;
фиг.6 представляет собой боковое сечение кольца синхронизатора, выполненное по линии С-С с фиг.5;
фиг.7 представляет собой вид спереди, показывающий один из рычажных элементов;
фиг.8 представляет собой боковое сечение рычажного элемента, выполненное по линии D-D с фиг.7;
фиг.9 представляет собой вид, разъясняющий работу переключающего устройства по первому варианту осуществления при переключении в положение, соответствующее пятой передаче;
фиг.10 представляет собой вид, разъясняющий работу переключающего устройства по первому варианту осуществления при переключении в положение, соответствующее передаче заднего хода;
фиг.11 представляет собой боковое сечение, показывающее переключающее устройство с синхронизатором по второму варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.12 представляет собой выполненный с частичным разрезом вид спереди, показывающий рычажные элементы и кольцо синхронизатора, которые установлены на ступице по второму варианту осуществления;
фиг.13 представляет собой вид спереди, показывающий пружину, используемую во втором варианте осуществления;
фиг.14 представляет собой вид в плане, показывающий часть верхней поверхности пружины, если смотреть по стрелке Н с фиг.13;
фиг.15 представляет собой боковое сечение, показывающее основную часть переключающего устройства с синхронизатором по третьему варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.16 представляет собой боковое сечение, показывающее основную часть переключающего устройства с синхронизатором по четвертому варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением; и
фиг.17 представляет собой выполненный с частичным разрезом вид спереди, показывающий рычажный элемент и кольцо синхронизатора переключающего устройства с синхронизатором по пятому варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Во всем нижеприведенном подробном описании аналогичные ссылочные позиции и номера относятся к аналогичным элементам на всех фигурах чертежей, и их описания исключены для исключения дублирования.
На фиг.1 показано переключающее устройство по предпочтительному первому варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением, которое выполнено с возможностью использования для коробки передач автомобиля. В данном варианте осуществления переключающее устройство используется для переключения на пятую передачу и передачу заднего хода в коробке передач/трансмиссии.
Переключающее устройство включает в себя входной вал 10, ступицу 12, ведущую шестерню 18 пятой передачи, муфту 20 переключения, кольцо 22 синхронизатора и три рычажных элемента 24.
Входной вал 10 соединен с непоказанным двигателем посредством непоказанного диска сцепления. Входной вал 10 образован с наружными шлицами 10а и фланцевой частью 10b на его наружной поверхности. Наружные шлицы 10а входят в зацепление с внутренними шлицами ступицы 12, которая удерживается от перемещения в аксиальном направлении пружинным стопорным кольцом 14 и шестерней 18 пятой передачи между пружинным стопорным кольцом 14 и фланцевой частью 10b.
Ведущая шестерня 18 пятой передачи расположена между ступицей 12 и фланцевой частью 10b входного вала 10, при этом она опирается на входной вал 10 с возможностью вращения посредством использования подшипника 16 на входном валу 10. Ведущая шестерня 18 пятой передачи всегда введена в зацепление с непоказанной ведомой шестерней пятой передачи, выполненной за одно целое с непоказанным выходным валом, который соединен с непоказанными ведущими колесами посредством непоказанных осей. Шлицы 18а образованы на наружной поверхности расположенной со стороны ступицы части ведущей шестерни 18 пятой передачи. Шестерня 18 дополнительно имеет часть с конусообразной поверхностью, предназначенную для синхронизации и предусмотренную на расположенной со стороны ступицы части шестерни 18, рядом со шлицами 18а. Ведущая шестерня 18 пятой передачи служит в качестве шестерни переключаемой передачи по настоящему изобретению.
Как показано на фиг.2-4, ступица 12 имеет утолщенную часть 12а, фланцевую часть 12b, проходящую от утолщенной части 12а наружу в радиальном направлении, и кольцевую часть 12d, образованную на наружной периферийной концевой части фланцевой части 12d. Предусмотрены три выреза 12е, проходящие от кольцевой части 12 до фланцевой части 12b, при этом они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга в направлении вдоль окружности. На обеих сторонах вырезов 12е образованы первые направляющие поверхности 12f, предназначенные для направления рычажных элементов 24. Две выступающие части 12h и две опорные поверхности 12i образованы между соседними вырезами 12е и с внутренней стороны кольцевой части 12d. Соответственно, общее число выступающих частей 12h составляет шесть, и общее число опорных поверхностей 12i также составляет шесть. Выступающие части 12h образованы со второй направляющей поверхностью 12g для соответствующего направления рычажных элементов 24, и опорные поверхности 12i соответственно контактируют с рычажными элементами 24. Опорные поверхности 12i предусмотрены с краями 12j, используемыми при переключении на передачу переднего хода, и краями 12k, используемыми при переключении на передачу заднего хода и находящимися в местах, противоположных по отношению к краям 12j, используемым при переключении на передачу переднего хода. Края 12, используемые при переключении на передачу переднего хода, и края 12, используемые при переключении на передачу заднего хода, служат в качестве точек опоры рычажных элементов 24 на операциях синхронизации. Образованы углубления 12m, проходящие от фланцевой части 12b до кольцевой части 12d.
Муфта 20 переключения расположена с наружной стороны кольцевой части 12d ступицы 12 так, что внутренние шлицы 20а, образованные на внутренней поверхности муфты 20 всегда находятся в зацеплении с наружными шлицами 12с ступицы 12 с возможностью их перемещения друг относительно друга в аксиальном направлении. То есть, муфта 20 перемещается вправо на фиг.1, и ее внутренние шлицы 20а входят в зацепление со шлицами 18а ведущей шестерни 18 пятой передачи, когда операция переключения в положение, соответствующее пятой передаче, закончится.
Внутренние шлицы 20а образованы со скосом 20f на их сторонах, расположенных со стороны шестерни пятой передачи. Кроме того, внутренние шлицы 20а образованы с кольцевой канавкой 20b вдоль их окружной периферии на участке внутренних шлицев 20а, центральном в аксиальном направлении, и с внутренней стороны муфты 20, при этом кольцевая канавка 20b дополнительно образована с наклонной поверхностью 20с, используемой при переключении на передачу переднего хода, и с наклонной поверхностью 20d, используемой при переключении на передачу заднего хода, на обеих концевых частях на сторонах канавки внутренних шлицев 20а. Наклонные поверхности 20с, используемые при переключении на передачу переднего хода, и наклонные поверхности 20d, используемые при переключении на передачу заднего хода, обеспечивают поджим верхних частей 24а рычажных элементов 24 в аксиальном направлении на операции синхронизации соответственно при переключении в положение, соответствующее пятой передаче, и положение, соответствующее передаче заднего хода. Наклонные поверхности 20с, используемые при переключении на передачу переднего хода, и наклонные поверхности 20d, используемые при переключении на передачу заднего хода, служат в качестве мест приложения усилия, обеспечиваемого выигрышем в силе.
Муфта 20 дополнительно образована с кольцевой канавкой 20е на ее наружной окружной периферии для приема непоказанной вилки переключения, которая приводится в действие рукой водителя или исполнительным механизмом так, что муфта 20 переключения может быть приведена в действие для ее перемещения в правом и левом направлениях на фиг.1. Фиг.1 показывает состояние, в котором муфта 20 переключения находится в нейтральном положении. Муфту 20 переключения перемещают вправо на фиг.1 для переключения на пятую передачу, в то время как ее перемещают влево для переключения на передачу заднего хода.
Как показано на фиг.1, кольцо 22 синхронизатора расположено между ведущей шестерней 18 пятой передачи и ступицей 12. Как показано на фиг.1, 5 и 6, с внутренней стороны кольца 22 синхронизатора образована конусообразная поверхность 22а трения, соответствующая конической поверхности 18b ведущей шестерни 18 пятой передачи, а на обращенной к ступице стороне кольца 22 синхронизатора также образованы три первых выступа 22b, расположенные на одинаковом расстоянии друг от друга в направлении вдоль окружности.
Три вторых выступа 22с образованы на наружной окружной периферии кольца 22 синхронизатора так, что они выступают в аксиальном направлении в местах, соответствующих вырезам 12е ступицы 12, и при этом расположены на одинаковом расстоянии друг от друга в направлении вдоль окружности. Поверхности 22d, воспринимающие воздействие прижимающей силы при переключении на передачу переднего хода, образованы на обращенной к ступице стороне вторых выступов 22с.
На обеих сторонах первых выступов 22b в направлении вдоль окружности образованы поверхности 22е, воспринимающие воздействие прижимающей силы при переключении на передачу заднего хода. Поверхности 22d, воспринимающие воздействие прижимающей силы при переключении на передачу переднего хода, и поверхности 22е, воспринимающие воздействие прижимающей силы при переключении на передачу заднего хода, служат в качестве мест приложения нагрузки на операциях синхронизации при переключении соответственно в положение, соответствующее пятой передаче, и положение, соответствующее передаче заднего хода.
Как показано на фиг.1, три рычажных элемента 24 расположены между кольцом 22 синхронизатора и ступицей 24, при этом они расположены на одинаковом расстоянии друг от друга в направлении вдоль окружности.
Как показано на фиг.7 и 8, в центральной части каждого из рычажных элементов 24 образована верхняя часть 24а. Первые поверхности 24b скольжения образованы с обеих сторон верхних частей 24а, при этом данные поверхности 24b скольжения соответствуют первым направляющим поверхностям 12f ступицы 12. Кроме того, с обеих сторон верхних частей 24а образованы дугообразные плечи 24 с длиной (шириной) W в радиальном направлении, при этом данные плечи соответствуют углублениям 12m ступицы 12.
С обеих сторон плеч 24с вторые поверхности 24d скольжения и воспринимающие вращающий момент поверхности 24е образованы напротив друг друга. Вторые поверхности 24d скольжения соответствуют вторым направляющим поверхностям 12g ступицы 12. Момент трения передается от первых выступов 22b кольца 22 к воспринимающим вращающий момент поверхностям 24е рычажных элементов на операциях синхронизации.
Верхние части 24а трех рычажных элементов 24 входят в вырезы 12е ступицы 12, и рычажные элементы 24 выполнены с возможностью перемещения в радиальном направлении и поворота вокруг точек опоры. При данном перемещении первые поверхности 24b скольжения направляются вдоль первых направляющих поверхностей 12f ступицы 12, и вторые поверхности 24d скольжения направляются вдоль вторых направляющих поверхностей 12g ступицы 12.
Центробежная сила действует на рычажные элементы 24 во время вращения входного вала 10. Соответственно, рычажные элементы 24 перемещаются наружу в радиальном направлении, как показано на фиг.1 и 2, для их поджима к внутренней стороне кольцевой части 12d ступицы 12.
В том случае, когда рычажные элементы 24 расположены в местах, показанных на фиг.1, наружные стороны верхних частей 24а рычажных элементов 24 вставляются в канавку 20b муфты 20. Обращенные к ведущей шестерне пятой передачи стороны рычажных элементов 24 образуют прижимающие поверхности 24f, в то время как их противоположные стороны образуют опорные поверхности. Прижимающие поверхности 24f и опорные поверхности 24g совместно с краями 12j ступицы 12, используемыми при переключении на передачу переднего хода, и краями 12k ступицы 12, используемыми при переключении на передачу обратного хода, функционируют в качестве точек/мест опоры на операции синхронизации.
Первые выступы 22b кольца 22 синхронизатора входят во взаимодействие с рычажными элементами 24, при этом каждый из них образует зазор Е в направлении его поворота, как показано на фиг.2. Следовательно, кольцо 22 синхронизатора может поворачиваться на небольшой угол относительно ступицы 12 и рычажных элементов 24 в состоянии, показанном на фиг.2. Когда операция синхронизации закончится, и рычажные элементы 24 переместятся внутрь в радиальном направлении, зазор Е, показанный на фиг.2, становится настолько малым, что кольцо 22 синхронизатора вряд ли сможет повернуться относительно ступицы 12 и рычажных элементов 24.
Воспринимающие вращающий момент поверхности 24а рычажных элементов 24 образованы так, чтобы иметь угол G наклона относительно вторых поверхностей 24d скольжения, как показано на фиг.7.
Далее будет описана работа переключающего устройства по первому варианту осуществления.
На операции переключения на пятую передачу входной вал 10 обычно вращается.
На данной операции вилка переключения обеспечивает перемещение муфты 30 переключения по направлению к ведущей шестерне 18 пятой передачи. Наклонная поверхность 20с муфты 20, используемая при переключении на передачу переднего хода, обеспечивает поджим верхних частей 24а рычажных элементов 24, которые вставлены в канавку 20b муфты 20 переключения, вправо на фиг.1. В результате прижимающие поверхности 24f рычажных элементов 24 обеспечивают поджим поверхностей 22d кольца 23, воспринимающих воздействие прижимающей силы при переключении на передачу переднего хода, вправо на фиг.1.
Другими словами, когда центробежная сила действует на рычажные элементы 24, вызывая их смещение от центра в радиальном направлении, кольцо 22 поджимается со стороны наклонных поверхностей 20 муфты 20, используемых при переключении на передачу переднего хода, в аксиальном направлении под действием нагрузки, соответствующей центробежной силе, при поджиме муфты 20. Соответственно, поверхность 22а трения, образованная на кольце 22, прижимается к конической поверхности 18b ведущей шестерни 18 пятой передачи.
В этот момент между поверхностью 22а трения, образованной на кольце 22, и конической поверхностью 18b ведущей шестерни 18 пятой передачи создается трение, когда между ними существует разность частот вращения. Это трение вызывает поворот кольца 22 относительно ступицы 12.
Другими словами, обеспечивается возможность небольшого поворота кольца 22 синхронизатора относительно ступицы 12 и рычажных элементов 24, и, соответственно, кольцо 22 поворачивается до тех пор, пока первые выступы 22b кольца 22 не войдут в контакт с воспринимающими вращающий момент поверхностями 24е рычажных элементов 24, при этом момент трения будет действовать на воспринимающие вращающий момент поверхности 24е для поджима рычажных элементов 24 в радиальном направлении наружу.
Когда муфта 20 переключения прижимает верхние части 24а рычажных элементов 24, действие рычага, обеспечиваемое рычажными элементами 24, приводит к увеличению прижимающей силы, которая обеспечивает поджим кольца 22 синхронизатора. Фиг.9 представляет собой увеличенное боковое сечение части переключающего устройства, показанного на фиг.1, которая включает часть ступицы 12, при этом данное сечение разъясняет принцип действия рычага в данном устройстве. Верхние части 24а рычажных элементов 24 служат в качестве точек приложения усилия, обеспечиваемого выигрышем в силе, края 12j ступицы 12, используемые при переключении на передачу переднего хода, служат в качестве точек опоры, и поверхности 22d кольца 22, воспринимающие воздействие прижимающей силы при переключении на передачу переднего хода, служат в качестве точек приложения нагрузки.
Прижимающая сила, увеличенная благодаря действию рычага, обеспечиваемого рычажными элементами 24, вызывает поджим кольца 22 синхронизатора к конической поверхности 18b ведущей шестерни 18 пятой передачи для создания момента трения между ними. Это обеспечивает начало операции синхронизации. Благодаря моменту трения на операции синхронизации первые выступы 22b кольца 22 более сильно давят на воспринимающие вращающий момент поверхности 24е рычажных элементов 24 в направлении поворота. Таким образом, момент трения обеспечивает поджим рычажных элементов 24 наружу в радиальном направлении.
Наклонные поверхности 20е муфты 20 переключения, используемые при переключении на передачу переднего хода, имеют соответствующим образом заданные углы их наклона относительно центральной оси входного вала 10, и воспринимающие вращающий момент поверхности 24е рычажных элементов 24 соответствующим образом образованы так, что они имеют угол G, который показан на фиг.7, относительно центральной оси входного вала 10. Следовательно, усилие, с которым рычажные элементы 24 поджимаются наружу в радиальном направлении под действием момента трения, будет больше усилия, с которым рычажные элементы 24 поджимаются внутрь в радиальном направлении под действием наклонных поверхностей 20с муфты 20 переключения, используемых при переключении на передачу переднего хода. Следовательно, рычажные элементы 24 сохраняют состояние, показанное на фиг.9.
Другими словами, муфта 20 переключения блокируется, то есть предотвращается ее перемещение по направлению к ведущей шестерне 18 пятой передачи, и муфта 20 переключения продолжает поджимать кольцо 22 синхронизатора к конической поверхности 18b ведущей шестерни 18 пятой передачи посредством рычажных элементов 24.
Таким образом, операция синхронизации ускоряется, когда кольцо 22 синхронизатора остается поджатым к конической поверхности 18b, и в надлежащий момент разность частот вращения входного вала 10 и ведущей шестерни 18 пятой передачи исчезает, так что момент трения обращается в нуль.
Когда момент трения обратится в нуль, рычажные элементы 24 будут поджиматься внутрь в радиальном направлении под действием силы, действующей со стороны наклонных поверхностей 20с, используемых при переключении на переднюю передачу, в радиальном направлении внутрь. В этот момент кольцо 22 поджимается в обратном направлении в положение, показанное на фиг.2, посредством его поворота, и операция синхронизации заканчивается.
На данной операции первые поверхности 24b скольжения и вторые поверхности 24d скольжения, имеющиеся у рычажных элементов 24, могут плавно смещаться внутрь в радиальном направлении соответственно вдоль первых направляющих поверхностей 12f и вторых направляющих поверхностей 12g ступицы 12.
Верхние части 24а выходят из кольцевой канавки 20b муфты 20, когда рычажные элементы 24 перемещаются внутрь в радиальном направлении. Соответственно, муфта 20 переключения может перемещаться по направлению к ведущей шестерне 18 пятой передачи, и затем внутренние шлицы 20а муфты 20 входят в зацепление со шлицами 18а ведущей шестерни 18 пятой передачи. Это является концом операции переключения.
Далее будет описана операция переключения из нейтрального положения в положение, соответствующее передаче заднего хода.
Операция переключения в положение, соответствующее передаче заднего хода, обычно выполняется в состоянии, когда автомобиль останавливается. Тем не менее, входной вал 10, ступица 12, диск сцепления и другие компоненты, соединенные с образованием одного целого с входным валом 10, продолжают вращаться вследствие их инерции непосредственно после разъединения непоказанной муфты сцепления. Соответственно, шум, возникающий при включении передач, возникает, когда муфта 20 переключения входит в контактное взаимодействие с непоказанной шестерней передачи заднего хода в состоянии, когда входной вал 10 продолжает вращаться.
Однако переключающее устройство по первому варианту осуществления обеспечивает подавление шума, возникающего при включении передач, следующим образом.
На операции переключения в положение, соответствующее передаче заднего хода, вилка переключения обеспечивает перемещение муфты 20 переключения в направлении, противоположном по отношению к ведущей шестерне 18 пятой передачи, а именно влево на фиг.1. Осуществляется перемещение муфты 20 переключения влево совместно с операцией входа муфты 20 переключения в контактное взаимодействие с шестерней передачи заднего хода. На данной операции частота вращения ведущей шестерни 18 пятой передачи равна 0.
С другой стороны, входной вал 10, муфта 20 переключения, кольцо 22 синхронизатора и рычажные элементы 24 вращаются на данной операции. Соответственно, рычажные элементы 24 перемещаются наружу в радиальном направлении под действием центробежной силы. В этом состоянии, при перемещении муфты 20 переключения влево на фиг.1, наклонные поверхности 20d муфты 20, используемые при переключении на передачу заднего хода, обеспечивают поджим верхних частей 24а рычажных элементов 24 влево на фиг.1 и внутрь в радиальном направлении.
Как показано на фиг.10, рычажные элементы 24 обеспечивают поджим поверхностей 22е кольца 22 синхронизатора, воспринимающих воздействие прижимающей силы при переключении на передачу заднего хода, к ведущей шестерне 18 пятой передачи вследствие того, что при переключении на передачу заднего хода края 12k ступицы 12, используемые при переключении на передачу заднего хода, функционируют в качестве точек опоры. То есть, рычажные элементы 24 поджимают кольцо 22 благодаря функции, выполняемой при переключении на передачу заднего хода, в направлении, противоположном направлению перемещения муфты 20 переключения. Фиг.10 представляет собой увеличенное сечение части переключающего устройства, показывающее состояние синхронизации. Она также показывает, что рычажные элементы 24 выполняют соответствующую функцию для переключения на передачу заднего хода, когда края 12k ступицы 12, используемые при переключении на передачу заднего хода, функционируют в качестве точек опоры.
На данной операции кольцо 22 поджимается под действием составляющей той силы, которая вызывает смещение рычажных элементов 24 в радиальном направлении наружу при действии центробежной силы.
Как описано выше, когда ведущая шестерня 15 пятой передачи останавливается, а входной вал 10 вращается, между поверхностью 22а трения на кольце 22, поджатом к ведущей шестерне 18 пятой передачи, и конической поверхностью 18b ведущей шестерни 18 пятой передачи создается трение. Следовательно, кольцо 22 будет поворачиваться относительно ступицы 12 и рычажных элементов 24.
На данной операции первые выступы 22b кольца 22 контактируют с воспринимающими вращающий момент поверхностями 24е рычажных элементов 24. Таким образом, выполняется операция синхронизации, и предотвращается дальнейшее перемещение муфты 20 переключения вперед.
В данном случае наклонные поверхности 20е муфты 20, используемые при переключении на передачу переднего хода, соответственно будут расположены под некоторым углом относительно центральной оси входного вала 10, и воспринимающие вращающий момент поверхности 24е рычажных элементов 24 будут иметь соответственно заданный угол G, который показан на фиг.7, относительно центральной оси входного вала 10. Следовательно, усилие, с которым рычажные элементы 24 поджимаются наружу в радиальном направлении вследствие момента трения между поверхностью 22 трения и конической поверхностью 18b, будет больше усилия, с которым рычажные элементы 24 поджимаются внутрь в радиальном направлении и которое действует со стороны наклонных поверхностей 20d муфты 20, используемых при переключении на передачу заднего хода. Предотвращается перемещение муфты 20 влево на фиг.1, и операция синхронизации между остановленной ведущей шестерней 18 пятой передачи и вращающимся кольцом 20 ускоряется.
В надлежащий момент разность частот вращения входного вала 10 и ведущей шестерни 19 пятой передачи исчезает. То есть, момент трения обращается в нуль, когда входной вал 10 останавливается.
Когда момент трения обращается в нуль, рычажные элементы 24 поджимаются внутрь в радиальном направлении под действием силы, действующей в радиальном направлении внутрь со стороны наклонных поверхностей 20d муфты 20 переключения, используемых при переключении на передачу заднего хода, кольцо 22 поджимается обратно в угловое положение, показанное на фиг.2, и операция синхронизации заканчивается.
В этот момент первые поверхности 24b скольжения и вторые поверхности 24d скольжения, имеющиеся у рычажных элементов 24, могут плавно смещаться вдоль первых направляющих поверхностей 12f и вторых направляющих поверхностей 12g ступицы 12.
Перемещение рычажных элементов 24 в радиальном направлении внутрь приводит к тому, что их верхние части 24а выходят из канавки 20b муфты 20, что создает возможность перемещения муфты 20 влево на фиг.2. Следовательно, непоказанная скользящая в аксиальном направлении шестерня перемещается под действием муфты 20 для входа в зацепление с непоказанными шестернями передач заднего хода на входном валу 10 и выходном валу, и этим заканчивается операция переключения.
При данном входе в зацепление скользящая в аксиальном направлении шестерня и шестерни передач заднего хода могут быть введены в зацепление без шума, возникающего при включении передач, поскольку непоказанный диск сцепления останавливается.
Как описано выше, переключающее устройство по первому варианту осуществления имеет следующие преимущества.
Переключающее устройство по первому варианту осуществления может обеспечить выполнение операции синхронизации и функции увеличения воздействующей силы за счет использования рычажных элементов 24, что позволяет уменьшить шум, возникающий при включении передач, на операции переключения.
Кроме того, рычажные элементы 24 могут быть компактными, поскольку плечи 24с могут быть выполнены более короткими. Следовательно, даже в том случае, если глубина углублений 12m ступицы 12 мала и, соответственно, длина W плеч 24с рычажных элементов 24 задана малой, жесткость рычажных элементов 24 может быть обеспечена, поскольку плечи 24а имеют малую длину. Это также создает возможность легкого изготовления рычажных элементов 24 на технологической операции прессования/штамповки.
Далее будет описано переключающее устройство по второму варианту осуществления в соответствии с изобретением.
Переключающее устройство по второму варианту осуществления показано на фиг.11-14, и данное устройство отличается от первого варианта осуществления числом рычажных элементов 24 и конфигурациями ступицы 12 и кольца 22 синхронизатора. Число рычажных элементов 24 равно двум. Кроме того, переключающее устройство по второму варианту осуществления расположено на выходном валу 26, в то время как оно расположено на входном валу 10 в первом варианте осуществления. Выходной вал 26 обеспечивает опору для ведомой шестерни 18А пятой передачи с возможностью вращения указанной шестерни 18А относительно выходного вала 26, при этом ведомая шестерня 18А пятой передачи входит в зацепление с непоказанной ведущей шестерней пятой передачи, соединенной с непоказанным входным валом. Ведомая шестерня 18А пятой передачи служит в качестве шестерни переключаемой передачи по настоящему изобретению.
Во втором варианте осуществления при остановке автомобиля выходной вал 26, ступица 12 и муфта 20 переключения останавливаются, но непоказанный диск сцепления, входной вал и ведущая шестерня пятой передачи вращаются.
Следовательно, на операции переключения в положение, соответствующее передаче заднего хода, когда автомобиль останавливается, никакая центробежная сила не действует на рычажные элементы 24. Соответственно, во втором варианте осуществления предусмотрена пружина 28, которая постоянно создает упругую силу, действующую в радиальном направлении наружу, вместо центробежной силы в первом варианте осуществления.
В частности, пружина 28 имеет дугообразную основную часть 28а, имеющую форму, подобную букве С, и два аксиальных выступа 28b, выступающие от дугообразной части 28а в аксиальном направлении в сторону углублений 24h рычажных элементов 24, как показано на фиг.11, 13 и 14. Аксиальные выступы 28b контактируют с рычажными элементами 24 и обеспечивают поджим рычажных элементов 24 в радиальном направлении наружу.
Поскольку число рычажных элементов 24 составляет два во втором варианте осуществления, число первых выступов 22b кольца 22 синхронизатора составляет четыре, при этом по два из четырех первых выступов 22b расположены с обеих сторон каждого рычажного элемента 24, как показано на фиг.12.
Шлицы 22f образованы на наружной окружной периферии кольца 22 синхронизатора аналогично шлицам обычного синхронизатора типа синхронизатора Borg-Warner, и шлицы 22f имеют скосы 22g, соответствующие скосам 20f муфты 20.
Ступица 12 по второму варианту осуществления имеет вырезы 12е, первые направляющие поверхности 12f, вторые направляющие поверхности 12g, опорные поверхности 12i, края 12i, используемые при переключении на передачу переднего хода, и края 12k, используемые при переключении на передачу заднего хода, аналогично соответствующим элементам ступицы по первому варианту осуществления, несмотря на то, что их число и расположение отличается от первого варианта осуществления, поскольку число рычажных элементов 24 составляет два во втором варианте осуществления, но оно равно трем в первом варианте осуществления. В остальном конструкция аналогична конструкции по первому варианту осуществления.
Будет описана работа переключающего устройства по второму варианту осуществления.
На операции переключения в положение, соответствующее пятой передаче, рычажные элементы 24 смещаются от центра в радиальном направлении наружу под действием центробежной силы и упругой силы, создаваемой пружиной 28, поскольку выходной вал 26 и ведомая шестерня 18А пятой передачи, как правило, вращаются на данной операции переключения. Следовательно, функционирование аналогично функционированию в первом варианте осуществления, то есть рычажные элементы 24 поджимают кольцо 22 синхронизатора в аксиальном направлении с увеличенной силой. Выполнение функции синхронизации на операции переключения в положение, соответствующее пятой передаче, как правило, аналогично выполнению функции синхронизации синхронизатором типа Borg-Warner.
С другой стороны, при операции переключения в положение, соответствующее передаче заднего хода, операция выполняется в состоянии, когда выходной вал 26 и кольцо 22 синхронизатора остановлены, а ведомая шестерня 18А пятой передачи вращается. Рычажные элементы поджимаются в радиальном направлении наружу только под действием упругой силы, создаваемой пружиной 28. За исключением упругой силы, создаваемой пружиной 28, вместо центробежной силы, работа устройства по второму варианту осуществления аналогична работе устройства по первому варианту осуществления.
Переключающее устройство по второму варианту осуществления имеет преимущества, аналогичные преимуществам первого варианта осуществления.
Далее будет описано переключающее устройство по третьему варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением.
Переключающее устройство по третьему варианту осуществления отличается от первого варианта осуществления положениями точек опоры рычажных элементов 24.
В частности, как показано на фиг.15, которая показывает операцию переключения на работу в режиме заднего хода, рычажные элементы 24 выполнены с углублением, имеющим опорный край 24h. Контактирующие участки опорных краев 24h и опорных поверхностей 12i ступицы 12 служат в качестве точек опоры рычажных элементов 24, так что они могут обеспечить возможность поворота рычажных элементов 24 вокруг точек опоры на операции переключения в положение, соответствующее передаче заднего хода. В остальном конструкция аналогична конструкции по первому варианту осуществления.
Функционирование устройства по третьему варианту осуществления отличается от первого варианта осуществления только за счет конструкций точек опоры рычажных элементов 24, которые отличаются от точек опоры в первом варианте осуществления. Следовательно, переключающее устройство по третьему варианту осуществления имеет преимущества, аналогичные преимуществам переключающего устройства по первому варианту осуществления. Кроме того, рычажные элементы 24 могут плавно перемещаться в радиальном направлении внутрь благодаря положениям точек опоры для переключения на передачу заднего хода, когда закончится операция синхронизации при выполнении операции переключения в положение, соответствующее передаче заднего хода.
Далее будет описано переключающее устройство по четвертому варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением.
Переключающее устройство по четвертому варианту осуществления отличается от первого варианта осуществления измененной формой муфты 20 переключения и добавлением пружины 28, как показано на фиг.16.
Внутренние шлицы 20а муфты 20 выполнены с вырезами 20g, имеющими только наклонные поверхности 20с, используемые при переключении на передачу переднего хода. То есть, внутренние шлицы 20а не имеют наклонных поверхностей 20d, используемых при переключении на передачу заднего хода. Соответственно, устройство по четвертому варианту осуществления используется только для переключения в положение, соответствующее пятой передаче, а не в положение, соответствующее передаче заднего хода.
В остальном конструкция аналогична конструкции по первому варианту осуществления.
Функционирование устройства по четвертому варианту осуществления аналогично операции переключения в положение, соответствующее пятой передаче, в первом варианте осуществления.
Переключающее устройство по четвертому варианту осуществления имеет преимущества, аналогичные преимуществам первого варианта осуществления, за исключением уменьшения шума, возникающего при включении передач, на операции переключения на передачу заднего хода.
Далее будет описано переключающее устройство по пятому варианту осуществления в соответствии с настоящим изобретением.
Переключающее устройство по пятому варианту осуществления пригодно для трансмиссии/коробки передач большего размера. Оно отличается от первого варианта осуществления ступицей 12 и рычажными элементами 24. В частности, ступица 12 выполнена с направляющими штифтами 30, образующими одно целое с ней, вместо вторых направляющих поверхностей 12g по первому варианту осуществления, и углубления 24с, образованные на концах плеч 24с рычажных элементов 24, входят во взаимодействие с соответствующими направляющими штифтами 30, как показано на фиг.17.
Ступица 12 выполнена с непоказанными сквозными полостями, в которых запрессованы направляющие штифты 30. Направляющие штифты 30 могут представлять собой сплошные штифты из твердого материала или вальцованные цилиндрические штифты, изготовленные из упругого материала.
Обе боковые поверхности 24b канавки функционируют в качестве вторых направляющих поверхностей по настоящему изобретению. Соответственно, вторые поверхности 24d скольжения образованы параллельно соответствующим первым поверхностям 24b скольжения.
Пружина 28 предусмотрена с внутренней стороны рычажных элементов 24 в радиальном направлении для постоянного поджима рычажных элементов 24 в радиальном направлении наружу. Пружина 28 по пятому варианту осуществления выполнена аналогично пружине по второму варианту осуществления за исключением того, что она имеет только дугообразную часть 28а. В остальном конструкция аналогична конструкции по первому варианту осуществления.
Функционирование устройства по пятому варианту осуществления аналогично функционированию устройства по первому варианту осуществления за исключением того, что вторые поверхности 24d скольжения, образованные на рычажных элементах 24, контактируют с направляющими штифтами 30 ступицы 12 в пятом варианте осуществления, в то время как в первом варианте осуществления вторые поверхности 24d скольжения контактируют со вторыми направляющими поверхностями ступицы 12.
Переключающее устройство по пятому варианту осуществления имеет преимущества, аналогичные преимуществам первого варианта осуществления.
Несмотря на то, что устройство по настоящему изобретению было подробно показано и описано со ссылкой на предпочтительные варианты его осуществления, следует понимать, что могут быть выполнены его различные модификации, и предусмотрено, что приложенная формула изобретения охватывает все подобные модификации, которые находятся в пределах истинной сущности и объема изобретения.
Шестерня переключаемой передачи не ограничена ведущей или ведомой шестерней пятой передачи, она может представлять собой шестерню другой передачи.