專利名稱：商用車雙錐面鎖銷式慣性同步器變速箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種商用車變速箱
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外商用汽車變速箱，一種是采用鎖銷式慣性同步器的變速箱，例如 EQ1090E型汽車五擋變速箱；一種是采用鎖環(huán)式慣性同步器的變速箱，例如DFL1311A1型 東風(fēng)天龍九擋變速箱，再有一種就是兩種慣性同步器兼用的變速箱，例如JK6608型宇通 客車五擋變速箱。對(duì)于采用傳統(tǒng)的鎖銷式慣性同步器的變速箱，同步器摩擦錐環(huán)與摩擦錐盤組成的 同步摩擦副是單錐面的，其同步轉(zhuǎn)矩容量是一定的，使用壽命也只能在8-10萬公里。且該 種形式的同步器由于斷鎖銷的問題，掉擋問題都一直困擾著國內(nèi)外汽車變速箱生產(chǎn)廠家， 至使國內(nèi)外的生產(chǎn)廠家都轉(zhuǎn)而生產(chǎn)采用鎖環(huán)式慣性同步器的變速箱。采用鎖環(huán)式慣性同步器，盡管有軸向距離短，采用雙錐和多錐后，同步器轉(zhuǎn)矩容量 有較大幅度的提升，變速箱的保修理程有所延長的優(yōu)點(diǎn)，但是鎖環(huán)式慣性同步器的采用大 大提高了變速箱的制造成本。也正是由于鎖環(huán)式慣性同步器的結(jié)構(gòu)緊湊，使得變速箱的散 熱效果不好，變速箱的油溫升高導(dǎo)致變速箱的軸承易燒損，密封件過早老化、失效。更有甚 者，為了降成本，多數(shù)變速箱廠家，采用的0.1毫米以下，寬矩形表面噴鉬的同步環(huán)，導(dǎo)致了 鎖環(huán)式慣性同步器前期燒環(huán)，后期轉(zhuǎn)矩容量不足，同步效果不佳或根本不同步的問題屢屢 出現(xiàn)。就成本而言，既使這樣，采取了降成本措施后的變速箱，其成本也要高出本發(fā)明變速 箱叁佰到壹仟伍佰元人民幣不等。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題和國內(nèi)諸多變速箱生產(chǎn)廠家跟在美國伊頓公司，德國柴福公司的后 面生產(chǎn)鎖環(huán)式慣性同步器變速箱的實(shí)際情況，經(jīng)過多年探索、努力，本發(fā)明提出了中國人自 己的商用車雙錐面鎖銷式慣性同步器變速箱。本發(fā)明的技術(shù)方案如下


以帶副箱的八擋變速箱為例，圖1是八擋變速箱的總成剖視圖，變速箱的總成大 體包括一軸總成1，二軸總成2，上蓋總成3，頂蓋總成4，氣動(dòng)換擋總成5，副箱6，輸出軸總 成7，副箱高低擋同步器總成8，副箱中間軸總成9，倒擋軸總成10，一、二、五、六擋同步器總 成11，主箱中間軸總成12，主箱13和三、四、七、八擋同步器總成14。圖2是圖1中三、四、七、 八擋同步器總成14的放大剖視圖，圖3是圖2A-A局部剖視圖。圖4是結(jié)合齒套14-7與鎖銷 14-6的工作關(guān)系圖。圖5是圖2、圖10、圖12中本發(fā)明的核心零件摩擦錐盤14_1 (11_1、8_1) 的示意圖，圖6是圖5的A-A剖視圖，用以說明其上制有大內(nèi)錐面14-1-1 (11-1-1、8-1-1) 和小內(nèi)錐面14-1-2 (11-1-2,8-1-2)及內(nèi)花鍵14-1-3 (11-1-3,8-1-3)，圖7是圖6中摩擦錐 盤的大、小兩個(gè)內(nèi)錐面沿圓周方向制有的環(huán)狀梯形溝槽的局部放大剖視圖。圖8是圖2、圖10、圖12中本發(fā)明的另一核心零件、摩擦錐環(huán)14-2 (11-2,8-2)的示意圖，圖9是圖8的A-A 剖視圖，用以說明其上制有大外錐面14-2-1 (11-2-1、8-2-1)和小外錐面14-2-2(11-2-2、 8-2-2)，鎖銷鉚接孔 14-2-3 (11-2-3、8-2-；3)，腰形定位槽 14_2_4 (11-2_4、8-2_4)及排油槽 14-2-5(11-2-5,8-2-5).圖10是圖1中一、二、五、六擋同步器總成的放大剖視圖，圖11是 圖10的A-A局部剖視圖。圖12是圖1中副箱高低擋同步器總成8的放大剖視圖。從圖2、圖10、圖12三張說明書附圖及圖6、圖9中可以明顯地看出本發(fā)明變速箱 采用的都是雙錐面鎖銷式慣性同步器，結(jié)構(gòu)形式大同小異，其核心零件摩擦錐盤8-1、11-1、 14-1，摩擦錐環(huán)8-2、11-2、14-2都有大小兩個(gè)錐面。下面以圖2所示的變速箱三、四、七、八擋同步器總成為例說明本發(fā)明的
具體實(shí)施例方式一、同步器的結(jié)構(gòu)同步器總成包括兩個(gè)有大、小兩個(gè)內(nèi)錐面的摩擦錐盤14-1，圖6中的14-1-1和 14-1-2指出了兩摩擦錐盤14-1的大、小兩個(gè)內(nèi)錐面上制有如圖7所示的沿園周方向的環(huán)狀 梯形溝槽，14-1-3則表明了摩擦錐盤14-1上制有內(nèi)花鍵，摩擦錐盤14-1為易損件。與之相 配合的兩摩擦錐環(huán)14-2為基礎(chǔ)件，圖9中的14-2-1和14-2-2指出了其上制有的大、小兩個(gè) 外錐面為光滑表面，沿錐面斜向制有用于排油的排油槽14-2-5，圖9中的14-2-3和14_2_4 分別指明了兩摩擦錐環(huán)14-2上還分別制有鎖銷鉚接孔和腰形定位槽。摩擦錐盤14-1以其 上制有的內(nèi)花鍵14-1-3和彈簧卡圈14-8分別固定在齒輪14-5和齒輪14_9的花鍵齒圈 上，隨齒輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。與之相配合的摩擦錐環(huán)14-2，其上均佈的3個(gè)鎖銷14-6和3個(gè)定位 銷14-3與結(jié)合齒套14-7相連.鎖銷14-6的兩端鉚固在摩擦錐環(huán)14_2的鉚接孔中，其兩 工作端的直徑略小于結(jié)合齒套14-7上的3個(gè)銷孔的內(nèi)徑，鎖銷14-6中部直徑則小于銷孔 直徑較多。只有在鎖銷14-6與結(jié)合齒套14-7上相應(yīng)的銷孔基本對(duì)中時(shí)結(jié)合齒套14-7才 能沿鎖銷14-6做軸向移動(dòng)。鎖銷14-6中部和結(jié)合齒套14-7上相應(yīng)銷孔兩端有角度相同 的倒角——鎖止角(見圖4)。在結(jié)合齒套14-7上的定位銷14-3處中部鉆有斜孔，內(nèi)裝彈 簧14-11把鋼球14-10頂向定位銷14-3中部的環(huán)槽(如圖3、A-A剖視)以保證同步器處 于正確的空擋位置。定位銷14-3的兩端伸入摩擦錐環(huán)14-2的腰形定位槽14-2-4內(nèi)，其端 部和兩側(cè)均留有合適的間隙，定位銷14-3可隨結(jié)合齒套14-7軸向移動(dòng)。二、同步器的工作原理圖2所示雙錐面鎖銷式慣性同步器的工作原理與目前國內(nèi)外慣用的鎖銷式慣性 同步器是基本一致的，以三擋換四擋為例，在由三擋換四擋時(shí)，結(jié)合齒套14-7受到變速箱 換擋機(jī)構(gòu)中撥叉的軸向推力作用通過鋼球14-10與定位銷14-3帶動(dòng)摩擦錐環(huán)14-2向左移 動(dòng)，使之與對(duì)應(yīng)摩擦錐盤14-1接觸。具有轉(zhuǎn)速差的摩擦錐環(huán)14-2與摩擦錐盤14-1 一經(jīng)接 觸，靠接觸面的摩擦產(chǎn)生的慣性力矩使摩擦錐環(huán)14-2連同鎖銷14-6相對(duì)結(jié)合齒套14-7轉(zhuǎn) 過一個(gè)角度，因而鎖銷14-6的軸線相對(duì)結(jié)合齒套14-7上的銷孔軸線偏移，于是鎖銷14-6 中部倒角與結(jié)合齒套14-7上的銷孔倒角相抵觸，以阻止結(jié)合齒套14-7快速前移。同步前，結(jié)合齒套14-7與鎖銷14-6的工作關(guān)系圖4說明了作用在摩擦錐面的摩 擦力矩(由接觸正壓力&產(chǎn)生的軸向分力F2形成的力矩)總是大于切向分力F1形成的撥 銷力矩，接合齒套14-7被鎖止不能快速前移，防止了同步器接合齒套14-7與齒輪14-9上的花鍵齒圈過早嚙合、損齒。同步后，慣性力矩消失，撥銷力矩使鎖銷14-6、摩擦錐盤14-1 及相應(yīng)齒輪14-9相對(duì)于結(jié)合齒套14-7轉(zhuǎn)過一個(gè)角度。鎖銷14-6與結(jié)合齒套14_7上相應(yīng) 的鎖孔基本對(duì)中，接合齒套克服彈簧14-11的彈力，壓下鋼球14-10并沿鎖銷14-6軸向移 動(dòng)，直至與齒輪14-9上的花鍵齒圈相嚙合，順利進(jìn)入四檔。通過對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案和具體實(shí)施方式
的論述，不難看出1、本發(fā)明變速箱采用的同步器全部是雙錐面鎖銷式慣性同步器，這與目前國內(nèi)外 商用車慣用的鎖銷式慣性同步器，鎖環(huán)式慣性同步器及二者混合兼用的變速箱是根本不同 的。以圖2為參照，圖10所示的一、二、五、六擋同步器只是其中一個(gè)摩擦錐盤11-1是由齒 輪11-5兼做的。齒輪11-5上的大、小兩個(gè)內(nèi)錐面制成光滑表面為基礎(chǔ)件，與之配合的摩擦 錐環(huán)11-2則作為易損件，其上大、小兩個(gè)外錐面制有沿圓周方向的環(huán)狀梯形溝槽；圖12所 示的副箱高、低擋同步器總成由于是氣動(dòng)換擋，沒有空擋位，因而也就沒有接合齒套8-7上 的斜孔及彈簧、鋼球兩個(gè)零件。同步器的摩擦錐盤8-1和摩擦錐環(huán)8-2亦為雙錐面。2、從工作原理上看本發(fā)明變速箱采用的同步器摩擦錐盤與摩擦錐環(huán)的接觸首先 是他們的大錐面，摩擦錐盤輕度磨損后，他們相應(yīng)的兩個(gè)小錐面才互相接觸，與他們的大錐 面共同參與同步工作。此時(shí)同步器同步摩擦副是兩個(gè)，而目前國內(nèi)外慣用的鎖銷式慣性同 步器變速箱同步器同步摩擦副只有一個(gè)。3、雙錐面鎖銷式慣性同步器的摩擦錐盤與齒輪有彈簧卡圈的軸向定位，而目前國 內(nèi)外變速箱中采用的鎖銷式慣性同步器則沒有。4、雙錐面鎖銷式慣性同步器定位銷對(duì)摩擦錐環(huán)的定位是由定位銷與摩擦錐環(huán)上 的腰形定位槽定位的，而國內(nèi)外慣用的變速箱鎖銷式慣性同步器二者之間的定位是靠摩擦 錐環(huán)上制有的止口定位的。5、雙錐面鎖銷式慣性同步器除圖10所示的以齒輪兼做摩擦錐盤的形式，齒輪是 基礎(chǔ)件外，其他形式的同步器都是摩擦錐盤做易損件，摩擦錐環(huán)做基礎(chǔ)件。而國內(nèi)外慣用的 鎖銷式慣性同步器都是以摩擦錐環(huán)做易損件，摩擦錐盤和齒輪做基礎(chǔ)件的。6、雙錐面鎖銷式慣性同步器較鎖環(huán)式慣性同步器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單得多，結(jié)構(gòu)空間也大得
^^ ο7、摩擦錐盤采用的是本發(fā)明人十年前研制的經(jīng)十年市場(chǎng)檢驗(yàn)完全可以取代銅合 金錐環(huán)的SDQT500-4新型同步器減磨材料。有益效果1、所述變速箱、較目前國內(nèi)外廣泛采用的雙錐鎖環(huán)式同步器變速箱有更高的同步 器轉(zhuǎn)矩容量(大約是1.3 1)但因同步器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，就整個(gè)變速箱成本而言卻下降了 叁佰到壹仟伍佰元人民幣不等。2、所述變速箱由于同步器摩擦錐盤和摩擦錐環(huán)是雙錐面的，它們之間產(chǎn)生的同步 摩擦副是兩個(gè)，因而同步器的轉(zhuǎn)矩容量是目前國內(nèi)外慣用的鎖銷式慣性同步器的1.7倍， 同步器使用壽命也增加了 70%，至使變速箱的保修里程也增加了 70% (變速箱的保修里程 是由變速箱中最易損的同步器總成決定的)。同時(shí)變速箱的換擋時(shí)間更短，駕駛員操作更為 輕便。3、由于雙錐面鎖銷式慣性同步器增加了對(duì)摩擦錐盤的軸向定位(彈簧卡圈定位) 從根本上消除了目前國內(nèi)外慣用的鎖銷式慣性同步器變速箱的掉擋問題。
4、由于雙錐面鎖銷式慣性同步器，定位銷對(duì)摩擦錐環(huán)的定位是由定位銷與摩擦錐 環(huán)上的腰形定位槽定位的，他們之間的端隙和側(cè)隙均控制在0. 1 0. 25毫米，所述變速箱 根本不存在斷鎖銷的問題。5、由于除以齒輪兼做摩擦錐盤的形式是以齒輪做基礎(chǔ)件，摩擦錐環(huán)做易損件外， 其他形式的同步器都是摩擦錐盤是易損件，摩擦錐環(huán)是基礎(chǔ)件。本發(fā)明變速箱同步器在因 易損件超出允許磨損范圍時(shí)效后。車主需要換的不再是同步器總成，而是更換摩擦錐盤，這 樣就為車主節(jié)省了 80%費(fèi)用。6、由于雙錐面鎖銷式慣性同步器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、空間大的特點(diǎn)，有利于變速箱的 油溫控制，避免了采用雙錐鎖環(huán)式同步器變速箱存在的變速箱油溫高、燒軸承、密封件易老 化問題的出現(xiàn)。7、由于摩擦錐盤采用的是SDQT500-4球墨鑄鐵材料，變速箱的成本進(jìn)一步下降。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明變速箱采用的同步器是雙錐面鎖銷式慣性同步器。
2.在整車廠家提出特殊要求時(shí)，多擋變速箱的高擋端可以采用一套鎖環(huán)式慣性同步ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1，本發(fā)明變速箱同步器中的核心零件摩擦錐盤和摩擦錐環(huán)上，制有 半錐角完全相同的大小兩個(gè)錐面，配合工作時(shí)產(chǎn)生大小兩個(gè)同步摩擦副。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，同步器設(shè)有用于對(duì)摩擦錐盤做軸向定位的彈簧卡圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，同步器定位銷對(duì)摩擦錐環(huán)的定位采用了摩擦錐環(huán)上制有的腰形定 位槽小間隙定位，它們的端隙和側(cè)隙均為0. 10 0. 25毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，同步器摩擦錐盤是易損件，其上的大小兩個(gè)錐面制有沿圓周方向 的環(huán)狀梯形溝槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，本發(fā)明變速箱適用于最小扭矩300牛 米到最大扭矩MOO牛 米， 五擋到十六擋的各個(gè)擋位的商用車變速箱。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種商用車雙錐面鎖銷式慣性同步器變速箱，變速箱的主箱二軸和副箱二軸上所裝同步器均為雙錐面鎖銷式慣性同步器，其核心是1)這種同步器兩個(gè)關(guān)鍵零件摩擦錐盤和摩擦錐環(huán)的同步工作表面是雙錐面的。工作中的同步摩擦副是兩個(gè)，所產(chǎn)生的同步扭矩是傳統(tǒng)鎖銷式慣性同步器的1.7倍，變速箱保修里程也相應(yīng)增加。2)由于摩擦錐盤有軸向定位，變速箱不掉擋。3)定位鎖對(duì)摩擦錐環(huán)的定位，采用了腰形定位槽的小間隙定位，同步器不斷鎖銷。4)這種形式同步器的采用使變速箱有大的結(jié)構(gòu)空間，油溫得到了控制。5)摩擦錐盤作為易損件，同步器的結(jié)構(gòu)更合理。6)所述變速箱比鎖環(huán)式同步器變速箱有低得多的制造成本。
文檔編號(hào)F16H57/00GK102121519SQ201010003158
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年1月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月8日
發(fā)明者程甫煜 申請(qǐng)人:李媛, 程甫煜