一种同步器的齿环机构的制作方法

1.本实用新型涉及汽车变速器领域，特别涉及一种同步器的齿环机构。


背景技术：

2.汽车同步器的同步结构是一种使汽车实现平稳换挡的机械装置。而为了保证车辆运行过程中部分挡位如1挡、2挡、倒挡甚至3挡、4挡的换挡轻松、顺畅，经常会把这些挡位设计为双锥同步器齿环机构，甚至三锥同步器齿环机构。
3.参见图6，在现有的双锥同步器齿环机构中，一般包括结合齿(1a)、内环(5a)、锥环(3a)、同步器锁环(4a)、两圈摩擦片(2a)，同步器锁环(4a)和内环(5a)同步转动，结合齿(1a)和锥环(3a)同步转动，锥环(3a)的内锥面、外锥面分别与内环(5a)的外锥面、同步器锁环(4a)的内锥面之间设置摩擦片(2a)，通过两对锥面的摩擦来达到速度同步。
4.参加图7，在现有的三锥同步器齿环机构中，一般包括结合齿(1b)、内环(5b)、锥环(3b)、同步器锁环(4b)、三圈摩擦片(2b)，结合齿(1b)与锥环(3b)同步转动，内环(5b)与同步器锁环(4b)同步转动，结合齿(1b)的外锥面与内环(5b)的内锥面之间、内环(5b)的外锥面与锥环(3b)的内锥面之间、锥环(3b)的外锥面与同步器锁环(4b)的内锥面之间均设置一圈摩擦片(2b)，通过三对锥面的摩擦来达到速度同步。
5.根据同步器的同步原理，换挡力的大小跟同步器的同步容量成反比关系(其中f为加在同步器齿环机构上的换挡力、i为同步器齿环机构的输入端转动惯量、δω为同步器齿环机构的输入输出端转速差、c为同步器齿环机构的同步容量、t为同步时间)，即同步容量c越大，同步器齿环机构的换挡力越小，整车的换挡力越小，换挡就越轻松。而单锥同步器齿环机构的同步容量为双锥同步器齿环机构的同步容量为三锥同步器齿环机构的同步容量为(其中μ
d
为摩擦材料的动摩擦系数，d
c
为同步器齿环机构的摩擦锥面平均直径，α为摩擦锥面与中轴线的夹角)，因此可看出摩擦锥面数越多，同步容量越大，α越小，同步容量越大。因此在α相同时，摩擦锥面数越多，换挡力越小，即α相同时，单锥同步器、双锥同步器、三锥同步器的换挡力依次减小，驾驶员操作起来就越轻松，但同时，摩擦锥面数越多，零部件就越多，同步器的成本也越高。
6.根据摩擦原理，当tanα＜μ
s
(其中α为摩擦锥面与中轴线的夹角，μ
s
为静摩擦系数)时，摩擦锥面会自锁，换挡会卡滞甚至会换挡困难，因此，为了保证换挡顺畅、不卡滞，同步器齿环机构的摩擦锥面角度α必须满足tanα＞μ
s
，而对于大多数用于同步器齿环机构的摩擦材料来说，μ
s
＞μ
d
，μ
d
为0.08～0.13，因此要求同步器齿环机构的α必须不小于6.5
°
，多锥同步器齿环机构的α通常会设计为7.5
°
～10
°
。
7.目前的多锥同步器齿环机构在性能上虽然满足要求，但花费成本较高。


技术实现要素：

8.本实用新型为了解决以上现有技术存在的问题，提供一种同步器的齿环机构，换挡力小，同时还可以降低成本，本实用新型的技术方案如下：
9.一种同步器的齿环机构，包括结合齿(1)、同步器锁环(4)、锥环(3)、多个摩擦片(2)，所述同步器锁环(4)的轴孔为锥孔，所述结合齿(1)上设有轴向延伸的锥形凸台(5)，所述锥环(3)套在结合齿(1)的锥形凸台(5)上，且锥环(3)位于结合齿(1)的锥形凸台(5)的外锥面与同步器锁环(4)的内锥面之间，所述摩擦片(2)固定连接在锥环(3)的内锥面上；所述锥环(3)外锥面与中轴线的夹角β2大于同步器锁环(4)内锥面与中轴线的夹角β1，所述同步器锁环(4)内锥面的大端与锥环(3)外锥面的大端接触，所述同步器锁环(4)内锥面的小端与锥环(3)外锥面的小端不接触，所述锥环(3)内锥面与中轴线的夹角大于结合齿(1)外锥面与中轴线的夹角α，锥环(3)的内锥面小端通过摩擦片(2)与结合齿(1)外锥面的小端接触，锥环(3)的内锥面大端与结合齿(1)的外锥面大端不接触；所述锥环(3)的大径端设有多个沿母线延伸的开口槽(6)，锥环(3)的小端设有多个沿母线延伸的限位凸台(7)，所述同步器锁环(4)轴孔的小端设有多个径向延伸的限位块(8)，相邻两个限位块(8)之间形成限位凹槽供锥环(3)的限位凸台(7)插入形成限位，所述限位凸台(7)的数量不大于限位块(8)的数量。
10.所述同步器锁环(4)内锥面与中轴线的夹角β1为6.5
°
～10.5
°
。
11.所述结合齿(1)外锥面与中轴线的夹角α为2.5
°
～6
°
。
12.所述摩擦片(2)的数量与锥环(3)上开口槽(6)的数量一致，每两个相邻的开口槽(6)之间固定连接一个摩擦片(2)。
13.所述同步器锁环(4)上限位块(8)的数量是锥环(3)上限位凸台(7)的数量的整数倍。
14.所述锥环(3)外锥面与中轴线的夹角β2比同步器锁环(4)内锥面与中轴线的夹角β1大1
°
～2
°
。
15.所述同步器锁环(4)和结合齿(1)的外周均设有短外花键齿，所述同步器锁环(4)、结合齿(1)短外花键齿朝向锥面小端的一侧均设有利于接合的尖角。
16.采用上述技术方案：包括结合齿(1)、同步器锁环(4)、锥环(3)、多个摩擦片(2)，所述同步器锁环(4)的轴孔为锥孔，所述结合齿(1)上设有轴向延伸的锥形凸台(5)，所述锥环(3)套在结合齿(1)的锥形凸台(5)上，且锥环(3)位于结合齿(1)的锥形凸台(5)的外锥面与同步器锁环(4)的内锥面之间，所述摩擦片(2)固定连接在锥环(3)的内锥面上；所述锥环(3)外锥面与中轴线的夹角β2大于同步器锁环(4)内锥面与中轴线的夹角β1，所述同步器锁环(4)内锥面的大端与锥环(3)外锥面的大端接触，所述同步器锁环(4)内锥面的小端与锥环(3)外锥面的小端不接触，所述锥环(3)内锥面与中轴线的夹角大于结合齿(1)外锥面与中轴线的夹角α，锥环(3)的内锥面小端通过摩擦片(2)与结合齿(1)外锥面的小端接触，锥环(3)的内锥面大端与结合齿(1)的外锥面大端不接触；所述锥环(3)的大径端设有多个沿母线延伸的开口槽(6)，开口槽(6)使得锥环(3)能够产生更大的弹性形变，锥环(3)的小端设有多个沿母线延伸的限位凸台(7)，所述同步器锁环(4)轴孔的小端设有多个径向延伸的限位块(8)，相邻两个限位块(8)之间形成限位凹槽供锥环(3)的限位凸台(7)插入形成限位，所述限位凸台(7)的数量不大于限位块(8)的数量。这种同步器的齿环机构，在同步器锁
环(4)受到轴向的换挡力f时，同步器锁环(4)的内锥面挤压锥环(3)的外锥面，使锥环(3)产生弹性变形，从而使锥环(3)的内锥面通过摩擦片(2)紧压在结合齿(1)的外锥面上，又由于锥环(3)的限位凸台(7)卡在同步器锁环(4)的限位凹槽中，锥环(3)必须和同步器锁环(4)同步转动，锥环(3)的内锥面就通过摩擦片(2)与结合齿(1)的外锥面产生摩擦，此时同步器齿环机构的同步容量为其中μ
d
为摩擦材料的动摩擦系数，d
c
为同步器齿环机构的摩擦锥面平均直径，α为摩擦锥面与中轴线的夹角，本实用新型中结合齿(1)外锥面与中轴线的夹角α为2.5
°
～6
°
，因此，在摩擦锥面平均直径d
c
相同，摩擦材料动摩擦系数μ
d
相同的情况下，本实用新型的同步容量最高可达到传统双锥同步齿环机构的1.5倍，而与传统三锥同步器齿环机构的同步器容量相当，从而使采用本实用新型的整车换挡力最大可降为使用传统双锥同步器齿环机构的2/3，与使用传统三锥同步器齿环机构的整车换挡力相当。并且，相对于传统双锥同步齿环机构，本实用新型少了一个内环(5a)和一圈摩擦片(2a)，因此本实用新型的成本比传统双锥同步齿环机构低约20％，重量也可减轻约10％，相对于传统三锥同步器齿环机构，本实用新型少了一个内环(5b)和两圈摩擦片(2b)，因此本实用新型的成本比传统三锥同步齿环机构低约35％，重量可减轻约20％。
17.所述摩擦片(2)的数量与锥环(3)上开口槽(6)的数量一致，每两个相邻的开口槽(6)之间固定连接一个摩擦片(2)，摩擦片(2)采用粘接固定的方式与锥环(3)连接。
18.下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
19.图1为本实用新型的结构示意图；
20.图2为图1的a处放大图；
21.图3为施加换挡力时的a处放大图；
22.图4为本实用新型的拆分结构示意图；
23.图5为本实用新型的轴测图；
24.图6为传统双锥同步器齿环机构的结构示意图；
25.图7为传统三锥同步器齿环机构的结构示意图。
具体实施方式
26.本实用新型同步器的齿环机构的一种实施例：
27.参见图1
‑
图7，一种同步器的齿环机构，包括结合齿(1)、同步器锁环(4)、锥环(3)、多个摩擦片(2)，所述同步器锁环(4)的轴孔为锥孔，所述结合齿(1)上设有轴向延伸的锥形凸台(5)，所述锥环(3)套在结合齿(1)的锥形凸台(5)上，且锥环(3)位于结合齿(1)的锥形凸台(5)的外锥面与同步器锁环(4)的内锥面之间，所述摩擦片(2)固定连接在锥环(3)的内锥面上；所述锥环(3)外锥面与中轴线的夹角β2大于同步器锁环(4)内锥面与中轴线的夹角β1，所述同步器锁环(4)内锥面的大端与锥环(3)外锥面的大端接触，所述同步器锁环(4)内锥面的小端与锥环(3)外锥面的小端不接触，所述锥环(3)内锥面与中轴线的夹角大于结合齿(1)外锥面与中轴线的夹角α，锥环(3)的内锥面小端通过摩擦片(2)与结合齿(1)外锥面的小端接触，锥环(3)的内锥面大端与结合齿(1)的外锥面大端不接触；所述锥环(3)的大径
端设有多个沿母线延伸的开口槽(6)，开口槽(6)使得锥环(3)能够产生更大的弹性形变，所述摩擦片(2)的数量与锥环(3)上开口槽(6)的数量一致，每两个相邻的开口槽(6)之间固定连接一个摩擦片(2)，本实施例中锥环(3)设有三个开口槽(6)，摩擦片(2)共有三片，围成一圈，摩擦片(2)采用粘接固定的方式贴在锥环(3)的内锥面。锥环(3)的小端设有多个沿母线延伸的限位凸台(7)，所述同步器锁环(4)轴孔的小端设有多个径向延伸的限位块(8)，相邻两个限位块(8)之间形成限位凹槽供锥环(3)的限位凸台(7)插入形成限位，所述限位凸台(7)的数量不大于限位块(8)的数量，限位块(8)的数量是限位凸台(7)的数量的整数倍，本实施例中，锥环(3)上设有三个限位凸台(7)，同步器锁环(4)上设有六个限位块(8)。所述同步器锁环(4)内锥面与中轴线的夹角β1为6.5
°
～10.5
°
。所述结合齿(1)外锥面与中轴线的夹角α为2.5
°
～6
°
。所述锥环(3)外锥面与中轴线的夹角β2比同步器锁环(4)内锥面与中轴线的夹角β1大1
°
～2
°
。所述同步器锁环(4)和结合齿(1)的外周均设有短外花键齿，所述同步器锁环(4)、结合齿(1)短外花键齿朝向锥面小端的一侧均设有利于接合的尖角。这种同步器的齿环机构，在同步器锁环(4)受到轴向的换挡力f时，同步器锁环(4)的内锥面挤压锥环(3)的外锥面，使锥环(3)产生弹性变形，从而使锥环(3)的内锥面通过摩擦片(2)紧压在结合齿(1)的外锥面上，又由于锥环(3)的限位凸台(7)卡在同步器锁环(4)的限位凹槽中，锥环(3)必须和同步器锁环(4)同步转动，锥环(3)的内锥面就通过摩擦片(2)与结合齿(1)的外锥面产生摩擦，此时同步器齿环机构的同步容量为其中μ
d
为摩擦材料的动摩擦系数，d
c
为同步器齿环机构的摩擦锥面平均直径，α为摩擦锥面与中轴线的夹角，本实用新型中结合齿(1)外锥面与中轴线的夹角α为2.5
°
～6
°
，因此，在摩擦锥面平均直径d
c
相同，摩擦材料动摩擦系数μ
d
相同的情况下，本实用新型的同步容量最高可达到传统双锥同步齿环机构的1.5倍，而与传统三锥同步器齿环机构的同步器容量相当，从而使采用本实用新型的整车换挡力最大可降为使用传统双锥同步器齿环机构的2/3，与使用传统三锥同步器齿环机构的整车换挡力相当。并且，相对于传统双锥同步齿环机构，本实用新型少了一个内环(5a)和一圈摩擦片(2a)，因此本实用新型的成本比传统双锥同步齿环机构低约20％，重量也可减轻约10％，相对于传统三锥同步器齿环机构，本实用新型少了一个内环(5b)和两圈摩擦片(2b)，因此本实用新型的成本比传统三锥同步齿环机构低约35％，重量可减轻约20％。
28.本实用新型工作时，换挡力f施加在同步器锁环(4)上，同步器锁环(4)向结合齿(1)方向轴向移动，同时同步器锁环(4)的内锥面挤压锥环(3)的外锥面，锥环(3)发生弹性变形，使同步器锁环(4)的内锥面与锥环(3)的外锥面由大端接触变为整个锥面接触，使锥环(3)内锥面与结合齿(1)外锥面的小端接触变为整个锥面接触，即锥环(3)内锥面将摩擦片(2)紧压在结合齿(1)的外锥面上，又由于锥环(3)的限位凸台(7)卡在同步器锁环(4)的限位凹槽中，锥环(3)和同步器锁环(4)同步转动，而锥环(3)内锥面通过摩擦片(2)与结合齿(1)外锥面产生摩擦力矩，在摩擦力矩的作用下，结合齿(1)与同步器锁环(4)的旋转速度渐渐达到一致，同步器的同步功能就实现了；当换挡力f不再施加在同步器锁环(4)上时，锥环(3)由于自身弹力的作用，将同步器锁环(4)从锥环(3)外锥面上推出，锥环(3)内锥面也由于自身弹力回复成初始状态，不再紧贴在结合齿(1)的外锥面上，因此会使整个换挡过程会很顺畅。