ИНЕРЦИОННЫЙ СИНХРОНИЗАТОР Российский патент 1997 года по МПК F16D23/08 

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к механизмам синхронизации в коробках передач тракторов, автомобилей, дорожно-транспортных машин и т.д.

Известен синхронизатор коробки передач транспортного средства, предназначенный для соединения вала и установленной на нем с возможностью вращения шестерни, имеющей конусную фрикционную поверхность и соединительные зубья, содержащий каретку, установленную с возможностью продольного перемещения на шлицах вала и имеющую соединительные зубья, вводимые в зацепление с соединительными зубьями шестерни, и два ряда отверстий с конусными сосками, по крайней мере одно конусное фрикционное кольцо, вводимое во взаимодействие с конусной фрикционной поверхностью шестерни, и имеющей ряд выселок, расположенных соответственно одному ряду отверстий каретки, пальцы, соединенные по крайней мере с одним фрикционным кольцом, входящие с зазором в отверстия второго ряда, выполненные в каретке, и имеющие блокирующие конусные выточки, взаимодействующие с фасками отверстий каретки, фиксирующее устройство, включающее несколько разрезных пальцев, проходящих сквозь отверстия первого ряда, выполненные в каретке, входящих концами в указанные выемки фрикционного кольца и имеющих конусные выточки, взаимодействующие с фасками отверстий, и упругие элементы, установленные между частями разрезных пальцев, выполненные в виде по крайней мере двух работающих на сжатие пружин, установленных по обе стороны относительно выточек частей каждого разрезного пальца, с концами, установленными в выемках, выполненных в частях пальца в виде усеченных конусов, обращенных большими основаниями к плоскости разъема пальца (а.с. СССР N 287524, F 16 D 23/08 от 08.10.69).

Недостатком данного синхронизатора является недостаточная надежность его работы из-за нестабильности процессов блокировки и разблокировки, обусловленных нестабильностью усилия фиксации, т.к. полупальцы фиксаторов не ориентированы в конусных кольцах и на усилие фиксации полупальцев оказывает влияние их положение относительно диска и изменение величины центробежных сил, действующих на полупальцы.

Согласно изобретению, инерционный синхронизатор коробки передач транспортного средства содержит каретку, установленную с возможностью продольного перемещения под воздействием вилки на шлицах втулки, соединенной с валом и имеющей соединительные зубья, вводимые в зацепление с соединительными зубьями шестерен, два ряда отверстий с конусными фасками, два конусных фрикционных кольца, вводимых во взаимодействие с той или иной поверхностью шестерни и имеющих ряд выемок, расположенных соответственно ряду отверстий каретки, пальцы, соединенные с фрикционными кольцами, входящие с зазором в отверстия второго ряда, выполненные в каретке, и имеющие блокирующие конусные выточки, взаимодействующие с фасками отверстий каретки, фиксирующее устройство, включающее несколько разрезных пальцев, проходящих сквозь отверстия первого ряда, выполненные в каретке, входящих концами в указанные выемки фрикционных колец и имеющих конусные выточки, взаимодействующие с фасками отверстий, и упругие элементы, установленные между частями разрезных пальцев, установленных по обе стороны относительно выточек частей каждого разрезного пальца, с концами, установленными в выемках, выполненных в частях пальца в виде усеченных конусов, обращенных большими основаниями к плоскости разъема частей пальца, причем выемки под разрезные пальцы фиксаторов в фрикционных кольцах выполнены в виде пазов, расположенных в окружном направлении симметрично относительно радиусов фрикционного кольца, проходящих через центры пазов и ограниченных в окружном направлении криволинейными поверхностями, форма которых соответствует форме наружных поверхностей разрезных пальцев фиксаторов, при этом центры криволинейных поверхностей расположены на окружности, радиус которой равен радиусу окружности расположения центров отверстий под разрезные пальцы фиксаторов в каретке синхронизатора.

При этом обеспечиваются следующие преимущества:
1. Минимальное влияние центробежных сил, действующих на разрезные пальцы, особенно при высоких скоростях вращения каретки, на усилия, непередаваемые фиксаторами на фрикционные кольца в процессе синхронизации, так как они всегда направлены перпендикулярно направлению создаваемого усилия пружин, то есть стабилизируется усилие фиксации.

2. Уменьшение габаритов фрикционных колец в радиальном направлении, обусловленных размером выемок под полупальцы фиксаторов в фрикционных кольцах, так как выемки в виде паза уже выемки цилиндрической формы.

3. Уменьшение износа фрикционных колец по месту контакта с торцами разрезных пальцев за счет исключения вращения последних.

На фиг.1 изображен инерционный синхронизатор в разрезе; на фиг.2 в плане конусное кольцо, выточка в нем и торцы блокирующих пальцев с пружиной.

Инерционный синхронизатор содержит подвижную в осевом направлении каретку 1 с фланцем 2 и соединительными зубьями 3, шлицевую втулку 4, установленную на валу 5 между шестернями 6 и 7, находящимися в зацеплении с шестернями 8 и 9. Каретка 1 имеет возможность перемещения под воздействием вилки 10. При этом вилка 10 взаимодействует с фланцем 2. Фиксирующее устройство состоит из двух разрезных пальцев 11, в средней части которых по наружному диаметру выполнены конусные выточки с фиксирующими фасками 12. Распорные пружины 13 расположены между разрезными пальцами 11. Фрикционные кольца 14 и 15 имеют концентрично расположенные выемки 16 под разрезные пальцы фиксаторов на торцевой поверхности, а в выемки 16 своими концами устанавливаются разрезные пальцы 11 фиксаторов.

Фрикционные кольца 14 и 15 соединены с помощью блокирующих пальцев 17, в средней части которых по наружному диаметру выполнены конусные блокирующие выточки 18. Разрезные пальцы 11 установлены средней частью в отверстиях 19 с конусными фиксирующими фасками 20, которые выполнены в фланце 2 с возможностью контакта фиксирующих фасок 12 и 20 разрезных пальцев 11 и отверстий 19, а блокирующие пальцы 17 установлены средней частью в отверстиях 21 с блокирующими фасками 22, выполненными в фланце 2, с возможностью контакта блокирующих выточек 18 и 22 пальцев 17 и фасок 22 отверстий 21 (фиг.1).

Выемки 16 (фиг.2.) выполнены в форме паза, который образован двумя полуцилиндрами радиусами 23, центры которых находятся на окружности, радиус которой равен радиусу окружности, проходящей через центры отверстий под фиксаторы, и соединяющими их плоскостями 24.

Работает предлагаемый инерционный синхронизатор следующим образом.

В нейтральном положении каретка 1, шестерни 6 и 7 свободно вращаются на валу 5, разрезные пальцы 11 фиксаторов ориентируются по концентрично расположенным выемкам 16 на торцевых поверхностях фрикционных колец 14 и 15, а распорными пружинами 13 прижимаются к отверстиям 19 в фланце 2 каретки 1, причем торцевые поверхности разрезных пальцев 11 фиксаторов остаются в положении, близком к параллельному.

При включении передачи вилкой 10 перемещают каретку 1, например, влево. Усилие на фрикционное кольцо 14 передается через разрезные пальцы 11 фиксаторов. Фрикционное кольцо 14 прижимается к конусу шестерни 6, находящейся в зацеплении с шестерней 8, связанной с другим валом.

Из-за различия скоростей шестерни 6 и фрикционного кольца 14 возникает момент трения на конусах, под действием которого фрикционное кольцо 14 поворачивается относительно фланца 2 каретки 1 до соприкосновения блокирующих фасок 22 отверстий 21 в фланце 2 с конусными блокирующими выточками 18 в средней части блокирующих пальцев 17.

В результате происходит блокировка дальнейшего продвижения каретки 1. При этом усилие передается на фрикционное кольцо 14 уже через блокирующие выточки 18 и 22 и блокирующие пальцы 17. Оно может быть значительным. Происходит выравнивание частот вращения шестерни 6 и вала 5, исчезает момент трения на конусах, прижимающий блокирующие пальцы 17 к блокирующим фаскам 22 отверстий 21 в фланце 2, и каретка 1 перемещается дальше, преодолевая усилие фиксаторов. Разрезные пальцы 11 со стороны конусного кольца 14 сжимаются и становятся под углом друг к другу. При этом плоские поверхности пальцев 11 остаются в положении, параллельном радиусу, соединяющему центр выемки 16 фрикционного кольца 14 с центром самого фрикционного кольца 14.

Радиусы 23 выемок 16 несколько больше радиусов разрезных пальцев 11 (фиг.2).

Достигается следующий эффект. Распорные пружины 13 прижимают разрезные пальцы 11 к отверстиям 19 в диске 2 с постоянным и одинаковым усилием, не зависящим от центробежных сил, действующих на разрезные пальцы. Фрикционные кольца 14 перемещаются под воздействием стабильного усилия, передаваемого разрезным пальцем 11 и не зависящего от центробежных сил, действующих на разрезные пальцы, до соприкосновения с конусом шестерни 6. При дальнейшем перемещении каретки 1 разрезные пальцы 11 сжимаются, обеспечивая постоянное и одинаковое усилие сопротивления перемещению каретки, не зависящее от центробежных сил, действующих на полупальцы. Аналогично синхронизатор работает и при движении каретки 1 вправо.

Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить надежность работы синхронизатора, его долговечность, уменьшить его наружный диаметр, уменьшить радиальные габариты фрикционных колец.

Использование: транспортное машиностроение. Сущность изобретения: инерционный синхронизатор содержит каретку, вилку, имеющую соединительные зубья, два конусных фрикционных кольца с выемками, пальцы с блокирующими конусными выточками, фиксирующее устройство, состоящее из разрезных пальцев с выточками, и упругие элементы. Выемки под разрезные пальцы фиксаторов во фрикционных кольцах выполнены в виде пазов, расположенных в окружном направлении симметрично относительно радиусов фрикционного кольца, проходящих через центры пазов и ограниченных в окружном направлении криволинейными поверхностями. Форма криволинейных поверхностей соответствует форме наружных поверхностей разрезных пальцев фиксаторов. Центры криволинейных поверхностей расположены на окружности, радиус которой равен радиусу окружности расположения отверстий под разрезные пальцы фиксирующего устройства в каретке синхронизатора. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Инерционный синхронизатор коробки передач транспортного средства, предназначенный для соединения вала и установленных на нем с возможностью вращения шестерен, имеющих конусные фрикционные поверхности и соединительные зубья, содержащий каретку, установленную с возможностью продольного перемещения на шлицах вала посредством вилки, имеющую соединительные зубья, вводимые в зацепление с соединительными зубьями шестерен, и два ряда отверстий с конусными фасками, два вводимых во взаимодействие с конусными фрикционными поверхностями шестерен конусных фрикционных кольца, имеющих ряд выемок, расположенных соответственно одному ряду отверстий каретки, соединенные с конусными фрикционными кольцами пальцы, входящие с зазором в выполненные в каретке отверстия второго ряда и имеющие блокирующие конусные выточки для взаимодействия с конусными фасками отверстий каретки, фиксирующее устройство, включающее в себя несколько разрезных пальцев, проходящих сквозь выполненные в каретке отверстия первого ряда, входящих концами в указанные выемки конусных фрикционных колец и имеющих конусные выточки для взаимодействия с конусными фасками отверстий, и размещенные между частями разрезных пальцев и установленные по обе стороны относительно конусных выточек частей каждого разрезного пальца упругие элементы, концы которых установлены в выемках, выполненных в частях разрезного пальца, отличающийся тем, что выемки в конусных фрикционных кольцах под разрезные пальцы выполнены в виде пазов, расположенных в окружном направлении симметрично относительно радиусов конусного фрикционного кольца, проходящих через центры пазов и ограниченных в окружном направлении криволинейными поверхностями, форма которых соответствует форме наружных поверхностей разрезных пальцев, а центры криволинейных поверхностей расположены по окружности, радиус которой равен радиусу окружности расположения центров отверстий под разрезные пальцы в каретке. 2. Синхронизатор по п.1, отличающийся тем, что каретка установлена на валу посредством шлицевой втулки, соединенной с валом.