Синхронизатор Советский патент 1984 года по МПК F16D23/02 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к устройствам для соединения зубчатого колеса с валом, которое используется в коробках передач транспортных машин.

Известно устройство для соединения зубчатого колеса с валом, содержащее соединенный с колесом зубчатый венец с конической поверхностью, имеющей возможность взаимодействия с конусом блокирующего кольца, и закрепленную на валу ступицу с перемещаемой в осевом направлении муфтой, между которой и блокирующим кольцом установлен разрезной толкатель в виде упругой шайбы. В разрезе толкателя размещен осевой выступ блокирующего кольца. При перемещении муфты она действует на разрезной толкатель скосами всех зубьев, при этом толкатель торцом взаимодействует с торцом радиального выступа блокирующего кольца. При перемещении муфты вместе с блокирующим кольцом и после поворота последнего толкатель одним из торцов разреза воздействует с радиальным выступом блокирующего кольца СП.

Недостатком устройства является перекос блокирующего кольца в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что увеличивает износ кольца. После синхронизации при повернутом блокирующем кольце, которое сжимается, муфта проходит для соединения с зубчатым венцом. Поскольку разрезной толкатель расположен радиально (т.е. его большая сторона поперечного сечения расположена вдоль оси) между муфтой и блокирующим кольцом, диамет конической поверхности блокирующего кольца мал и, следовательно, мал сро службы устройства. Известно синхронизирующее устройство для автомобильных коробок скоростей, содержащее соединенный с колесом зубчатый венец с конической по верхностью, имеющей возможность взаимодействия с конусом блокирующего кольца, и закрепленную на валу ступи цу с перемещаемой в осевом направлении соединительной муфтой, между кот рой и блокирующим кольцом установлен разрезной толкатель в виде упругой шайбы, причём его большая сторона поперечного сечения расположена перпендикулярно оси t2, Несмотря на то, что в устройстве решен вопрос увеличения фрикционной

взаимодействующей поверхности, в нем не решен вопрос, связанный с перекосом блокирующего кольца, что снижает срок службы деталей устройства.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для соединения зубчатого колеса с валом, содержащее соединенный с колесом зубчатый венец с конической поверхностью имеющей возможность взаимодействия с конусом блокирующего кольца, и установленную на валу ступицу с перемещаемой в осевом направлении соединительной муфтой, подпружиненной в радиальном направлении через разрезной толкатель, имеющий возможность вза-. имодействия с блокирующим кольцом. Разрезной толкатель имеет форму упругого кольца, выполненного из проволоки круглого сечения с выступами, разнесенными один от другого на 120 и размещенного на наклонном уступе блокирующего кольца. Перемещаемая муфта действует на упругое кольцо, а оно, в свою очередь, взаимодействует с выступом блокирующего кольца. После синхронизации муфту смещают далее при этом происходит выход выгибов кольца и, соответственно, как следствие, сужение диаметра разрезного кольца С 3 3.

Недостатком известного устройства является то, что разрезное кольцо при работе находится в сложном напряженном состоянии изгиба и кручения. Наиболее неблагоприятны условия работы иыгибов кольца, которые к тому же работают в условиях интенсивного трения. Это обусловлено как разницей радиусов муфты и блокирующего кольца, так и наличием плеча выгибов на пружинном кольце. В соответствии с относительно малым инерционным моментом круглого сечения для обеспечения надлежащего осевого усилия требуется существенное увеличение его диаметра (до 3,5 мм). При использовании известного решения в двухстороннем устройстве для соединения зубчатых колес с валом ширина муфты при ее относительно большом ходе должна быть велика для того, чтобы не было выхода кольца за торец муфты. В противном случае упругое кольцо не попадает внутрь муфты, что нарушит работу устройства , Следовательно, требуется существенное его уширение для обеспечения его работоспособности и увеличения фрикционной взаимодействующей поверхности.

Цель изобретения - повышение срока службы при сокращении габаритных размеров устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в синхронизаторе, содержаще вал, колесо с соединенным с ним зубчатым венцом и с конической поверхностью, установленное с возможностью взаимодействия с конической поверхностью зубчатого венца, блокирующее кольцо с конической поверхностью, установленную на валу зубчатую ступицу с подпружиненной в радиальном направ лении. через выступы упругого разрезного кольца и подвижной в осевом направлении соединительной зубчатой муфтой с впадинами и заходными фасками на ее зубьях под выступы упругого кольца, причем соединительная муфта установлена с возможностью взаимодействия через зубчатое соединение как ступицей, так и с блокирующим кольцом и зубчатым венцом колеса., а упругое кольцо установлено между ступицей и блокирукяцим кольцом с возможностью взаимодействия с последним, упругое разрезное кольцо выполнено плоским в радиальном направлеНИИ, сопрягаемые с упругим кольцом зубья соединительной муфты выполнены со скосами со стороны блокирующег кольца и укороченньми-до их впадин, а впадины с этой же стороны выполнены в виде сквозных пазов с заходными фасками, причем угол наклона заходной фаски превьшает угол наклона скосов укороченных зубьев соединительной муфты.

Кроме того, скосы на укороченных зубьях соединительной муфты выполнены с обеих сторон.

С целью повышения срока службы путем улучшения центрирования зубьев три зуба ступицы, равномерно расположенные по окружности, выполнены удлиненными, а на блокирующем кольце выполнены пазы под удлиненные зубья ступицы

причем ширина пазов блокирующего кольца превьшает ширину удлиненного зуба ступицы, а длина последних равна длине основного зуба ступицы, длине зуба блокирующего кольца, и длине зазора между ступицей и блокирующим кольцом.

Количество укороченных зубьев соединительной зубчатой муфты равно

шести, причем три из них, выбранных через зуб, смещены в окружном направлении относительно других, а скосы каждой из упомянутых групп зубьев направлены в разные стороны.

На фиг. 1 показана коробка передач с устройством для соединения зубчатого колеса с валом; на фиг. 2 - устройство для соединения одного зубчатого колеса с валом, продольный разрез; на фиг. 3 - ступица, муфта и толкатель устройства, разрез; на фиг. 4 - элементы устройства, вид сверху; на фиг. 5 - установка блокирующего кольца; на фиг. 6 - удлиненный зуб ступицы; на фиг. 7 - зубчатая муфта, разрез; на фиг. 8 - то же.

На валу 1 коробки передач (фиг. 1) установлено зубчатое колесо 2, с которым соединен зубчатый венец 3, имеющий коническую фрикционную поверхность 4. На валу 1 установлена ступица 5, соединенная с валом шлицами 6. На ступице 5 установлена перемещаемая по зубчатому соединению в осевом направлении муфта 7, которая является соединительной. Муфта 7 подпружинена в радиальном направлении через разрезной упругий толкатель 8 и оснащена зубьями 9. Толкатель 8 имеет возможность взаимодействия с блокирующим кольцом 10 по торцу. На блокирующем кольце 10 выполнен конус 11 для взаимодействия с конической фрикционной поверхностью 4 венца 3,Толкатель В выполнен пластинчатым, плоским в радиальном направлении и с выступами 12, разнесенными один от другого на 120 . В муфте 7 выполнены укороченные зубья 13, в которых установлены выступы 12 толкателя 8. Торец 14 толкателя В имеет возможность взаимодействия с торцом 15 блокирующего кольца 10. Большая сторона поперечного сечения толкателя 8 расположена в плоскости, перпендикулярной оси устройства.

Такое выполнение устройства позволяет улучшить взаимодействие между блокирующим кольцом 10 и толкателем 8 поскольку торцы 14 и 15 имеют большую поверхность, что обеспечит весьма малые удельные давления при осевом

.взаимо/ ействии. Такое размещение торцов 14 и 15 позволяет выполнить блокирующее кольцо 10 достаточных диаметральных размеров для обеспечения длительного срока службы. Такое выполнение устройства позволит улучшить взаимодействие между муфтой 7 и толкателем 8, поскольку износ толкателя 8 имеет место по выступам 12 уменьшение высоты которых не оказывает влияния на стабильность жесткостных и прочностных характеристик толкателя что обеспечит длительный срок службы устройства, что обусловлено разнесением нагрузок толкателя. Кроме того, выполнение толкателя 8 пластинчатьм и размещение его выступов 12 по поверхностям укороченных зубьев 13 муфты 7, а торца 14 рядом с торцом 15 блокирующего кольца 10 позволяет выполнить устройство в малых осевых размерах. Зубья 13 пoлy.eны укорочен ньпу1и из-за того, что на оставшейся длине по сравнению с основными зубьями этой муфты выполнены сквозные пазы с заходными фасками и со скосами, образующими изменяющийся профиль 16. ГЬазы и скосы выполнены со стороны блокирующего кольца 10 и в них размещены выступы 12 толкателя 8. Профиль 16 укороченных зубьев 13 муфты 7 выполнен разнонаклонным, например угол заходной фаски 45°, а угол скосов 29°. На ступице 5 выполнены удлиненные зубья 17, которые размещены в пазах блокирующего кольца lOj ширина которых больше ширины его зубьев по меньшей мере на ширину зуба (фиг. 5). Пазы.18 выполнены в блокирующем кольце 10 под углом 120 один к другому на месте основного зуба. При этом они заглублены относительно зубьев блокирующего кольца 10. Выполнение укороченных зубьев 13 муфты 7 разнонаклонными обеспечивает оптимальное изменение осевого усилия при блокировке, что способствует достижению большого срока службы устройства при сокращении его осевых размеров. Выполнение удлиненных зубьев 17 на ступице 5 позволяет осуществить передачу от ступицы 5 к блокирующему кольцу 10 усилия по развитой поверхности паза 18. Кроме того, определенное взаимное положение ступицы 5, муфты 7, толкателя 8 и блокирующего кольца 10 обеспечивает выполнение устройства в малых осевых размерах.

Изобретение может быть использовано как в одностороннем, так и в двухстороннем синхронизаторе коробки передач. В выполнения его односторонним на муфте выполняются с противоположной блокирующему кольц

10 торце муфты 7 скосы 19 на укороченных зубьях 13, т.е. скосы выполнены с двух сторон зуба (фиг. 2), а сам укороченньй зуб 13 может иметь, например, треугольную форму. Количество таких зубьев в устройстве три. Это обеспечивает его работоспособность на этапе выключения передачи при весьма малых осевых габаритах муфты. Муфта 7 устройства для соединения зубчатых колес с валом 1 выполнена с укороченными зубьями 20 и 21 в случае двухстороннего выполнения. Количество их шесть. Три укороченных зуба 20 смещены в угловом направлении относительно трех, выбранных через зуб, зубьев 21,что обеспечивает сокращение осевых размеров устройства, поскольку возможно использовать всю длину муфты на выполнение разнонаклонного профиля 16, причем скобы укороченных зубьев 21 направлены в разные стороны.

Устройство работает следующим образом.

При перемещении муфты 7 поверхность укороченных зубьев 13 по разнонаклонному профилю 16 взаимодействует с поверхностями выступов 12 толкателя 8, перемещая его к блокирующему кольцу 10 При дальнейшем перемещении муфты 7 про 1сходит перемещение блокирующего кольца 10, что приводит к деформации толкателя 8 и к нарастанию осевого усилия на блокирующем кольце 10, Фрикционная поверхность конуса 11 взаимодействует с конической фрикционной поверхностью 4 зубчатого венца 3. Посла выравнивания угловых скоростей вала 1 и зубчатого колеса 2 муфту 7 перемещают далее, при этом толкатель

8деформируется в радиальном направлении и зубья 9 муфты 7 взаимодействуют с зубьями зубчатого венца 3. При дальнейшем перемещении муфты 7 зубья

9входят в зацепление с зубьями зубчатого венца 3 и зубчатое колесо 2

соединяется с валом 1.

Использование изобретения позволит повысить, срок службы устройства.

Кроме этого, выполнение толкателя плоским обеспечивает уменьшение осевых габаритов при большой радиальной есткости, за счет занижения по высоте только трех зубьев обеспечиваются алые удельные давления на торцах блокирующих зубьев, относительно больгая допустимая радиальная деформация, сключающая требование по высокой очности изготовления упругого толкателя и разнонаклонных профилей муфты, обеспечивающая стабильность характе|ристик при наличии определенной величины износа и исключение влияния износов на выступах на прочностные ха- 5 рактеристики, возможность использования предлагаемого устройства, как для одностороннего, так и двухстороннего синхронизатора, уменьшение осевых габаритов синхронизатора за счет вы- Ю полнения кольца плоским и размещение его за блокирующим кольцом.

Кроме этого, выполнение на ступнце трех удлиненных зубьев шлицев позволяет обеспечить хорошее центрирование муфты во включенном положении передачи при малых осевых габаритах муфты.

Предлагаемое устройство при использовании в коробке передач автомобиля. ИЖ-2126, выбранной за базовый объект, позволит при сокращении расхода металла на 5,0 кг на каждую коробку при намеченном выпуске 160 тыс. автомобилей сократить расход .металла на 800 т.

1. СИНХРОНИЗАТОР, содержащий вал, колесо с соединенным с ним зубчатым венцом и с конической поверхностью, установленное с возможностью взаимодействия с конической поверхностью зубчатого венца, блокирующее кольцо с конической поверхностью, установленную на валу зубчатую ступицу с подпружиненной в радиальном направлении через выступы упругого разрезного кольца и подвижной в осевом направлении соединительной зубчатой муфтой с впадинами и заходными фасками на ее зубьях под выступы упругого кольца, причем соединительная муфта установлена с возможностью взаимодействия через зубчатое соединение как со ступицей, так и с блокирующим кольцом и зубчатым венцом колеса, а yrtpyroe кольцо установлено между ступицей и блокирующим кольцом с возможностью взаимодействия с последним, отличающийся тем, что, с целью повышения срока службы при сокращении габаритных размеров,упругое разрезное кольцо выполнено плоским в радиальном направлении, сопрягаемые с упругим кольцом зубья соединительной муфты выполнены со скосами со стороны блокирующего кольца и укороченными до их впадин, а впадины с этой же стороны выполнены в виде сквозных пазов с заходными фасками, причем угол наклона заходной фаски превьшает угол наклона скосов укороченных, зубьев соединительной муфты. 2.Синхронизатор по п. 1, отлио чающийся тем, что скосы на укороченных зубьях соединительной муфты выполнены с обеих сторон, 3.Синхронизатор по п. 1, о т л иCZ чающийся тем, что, с целью повышения срока службы путем улучшения центрирования зубьев, три зубца ступицы, равномерно расположенные по о со о окружности, выполнены удлиненными, а на блокирующем кольце выполнены пазы под удлиненные зубья ступицы, приQD 4 чем ширина пазов блокирующего кольца превышает ширину удлиненного зуба ступицы, а длина последних равна длине | основного зуба ступицы, длине зуба блокирующего кольца и длине зазора между ступицей и блокирующим кольцом. 4.Синхронизатор по п. 1, о т л и-, чающийся тем, что количество укороченных зубьев соединительной зубчатой муфты равно шести, причем три из них, выбранных через зуб, смещены в окружном направлении относительно других, а скосы каждой из упомянутых групп зубьев направлены в разные стороны.

19

t3

fff

15- S

Фиг.З