阅读说明：本技术 一种大容量嵌入式锥面同步器、变速器 (Large-capacity embedded conical surface synchronizer and transmission ) 是由 魏小强 张发勇 彭立印 张海涛 田晨 高建敏 李泽 汪鹏鹏 于 2020-06-24 设计创作，主要内容包括：为了解决大扭矩变速器齿轮寿命偏低和用户要求换挡更加轻便的技术问题,本发明提出了一种大容量嵌入式锥面同步器及采用该同步器的变速器。本发明是在齿轮总成上设置内壁为锥面的环形凸台,将同步器的外摩擦环嵌入到该环形凸台中,从而减小了同步器的轴向安装距,能够在不增大变速器总长度的情况下,增加齿轮的齿宽,提高了齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳寿命；本发明将锁止环嵌入齿毂中,进一步减小了同步器的轴向尺寸,从而使得滑动齿套的挂挡行程减小,因而在驾驶室挂挡行程不变的情况下,能够允许变速器摇臂的长度增大,实现大的杠杆比,提高了同步器的换挡能力,降低司机的挂挡力和摘挡力,挂挡更加轻便。(The invention provides a large-capacity embedded conical synchronizer and a transmission adopting the same, and aims to solve the technical problems that the service life of a gear of a large-torque transmission is low and the gear shifting required by a user is lighter. According to the invention, the annular boss with the conical surface inner wall is arranged on the gear assembly, and the outer friction ring of the synchronizer is embedded into the annular boss, so that the axial installation distance of the synchronizer is reduced, the tooth width of the gear can be increased under the condition of not increasing the total length of the transmission, and the bending fatigue and contact fatigue life of the gear are prolonged; according to the invention, the locking ring is embedded into the gear hub, so that the axial size of the synchronizer is further reduced, and the gear engaging stroke of the sliding gear sleeve is reduced, therefore, under the condition that the gear engaging stroke of a cab is not changed, the length of the rocker arm of the transmission can be allowed to be increased, a large lever ratio is realized, the gear shifting capacity of the synchronizer is improved, the gear engaging force and the gear disengaging force of a driver are reduced, and the gear engaging is more portable.)

一种大容量嵌入式锥面同步器、变速器

技术领域

本发明涉及一种大容量嵌入式锥面同步器、变速器。

背景技术

随着大马力大扭矩手动变速器的发展，传统同步器通过较小安装距和挂挡行程来实现较小变速器长度变得极为困难，或在变速器长度不变的情况下通过减小同步器的安装距来提高齿轮宽度以此来增加齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳寿命的措施也很难实施。

另外，用户对换挡轻便性的要求越来越高，司机要求要有更轻的换挡力和摘挡力，在换挡过程中无冲击和顿挫感，减小驾驶劳动强度。

发明内容

为了解决大扭矩变速器齿轮寿命偏低和用户要求换挡更加轻便的技术问题，本发明提出了一种大容量嵌入式锥面同步器及采用该同步器的变速器。

本发明的技术方案是：

一种大容量嵌入式锥面同步器；

其特征在于：

包括齿毂、滑动齿套、钢球弹簧封装式滑块体和锁止环；滑动齿套套设在齿毂的外圆周上，并可相对于齿毂轴向滑动，且轴向滑动一定距离后能与锁止环轴向锁止；钢球弹簧封装式滑块体设置在滑动齿套与齿毂之间，用于在滑动齿套轴向移动时，为滑动齿套提供一定的阻力，以及推动所述锁止环轴向移动；锁止环为一个，嵌套在齿毂的其中一端；或者，锁止环为一对，分别嵌套在齿毂的两端；

锁止环由圆环状底板和设置在圆环状底板中部的锥筒构成；圆环状底板与锥筒为一体件或通过凹凸配合连接在一起的分体件；圆环状底板的圆周外侧壁上间隔设置有设有沿径向外凸的凸耳，齿毂上间隔设置有用于与所述凸耳相配合的多个卡槽，卡槽与凸耳配合能够实现锁止环只能相对于齿毂转动1/4周节或半个齿距；锥筒的外环面为锥面；锁止环的外环面与其相对应齿轮总成上的环形凸台的内锥面组成摩擦副。

进一步地，所述锁止环为一个，在所述环形凸台与锁止环之间，沿径向由外向内还依次设置有N-1个摩擦环；N为大于1的奇数；沿径向由外向内对所述N-1个摩擦环从1开始依次编号，则第一摩擦环的外锥面分别与所述齿轮上的环形凸台的内锥面组成第一摩擦副，第一摩擦副的内锥面分别与第二摩擦环的外锥面组成第二摩擦副，以此类推，第N-1摩擦环的内锥面分别与所述锁止环的外环面组成第N-1摩擦副；

所述N-1个摩擦环中，编号为奇数的摩擦环与所述锁止环的圆环状底板之间通过凹凸结构配合，实现同步转动；

所述N-1个摩擦环中，编号为偶数的摩擦环与所述齿轮之间通过凹凸结构配合，实现同步转动。

进一步地，所述锁止环为一对，在所述环形凸台与锁止环之间，沿径向由外向内还依次设置有N-1对摩擦环；N为大于1的奇数；沿径向由外向内对所述N-1对摩擦环从1开始依次编号，则一对第一摩擦环的外锥面分别与其所对应齿轮上的环形凸台的内锥面组成第一摩擦副，一对第一摩擦副的内锥面分别与一对第二摩擦环的外锥面组成第二摩擦副，以此类推，第N-1对摩擦环的内锥面分别与一对锁止环的外环面组成第N-1摩擦副；

所述N-1对摩擦环中，编号为奇数的摩擦环与锁止环的圆环状底板之间通过凹凸结构配合连接，实现同步转动；

所述N-1对摩擦环中，编号为偶数的摩擦环与其所对应齿轮之间通过凹凸结构配合连接，实现同步转动。

进一步地，滑动齿套的内齿包括长齿组和短齿组；长齿组与短齿组沿滑动齿套内圆均匀交替布置；

长齿组包括多个标准啮合齿；标准啮合齿用于与其所对应齿轮上的结合齿圈啮合以传递动力；标准啮合齿在轴向方向上的两侧具有第一倒角斜面；

短齿组包括多个锁止齿；锁止齿用于与锁止环的花键锁止齿啮合，以进行锁止；锁止齿在轴向方向上的两侧具有第二倒角斜面；

齿毂具有交替设置的长花键齿和短花键齿，短花键齿与相邻的长花键齿之间形成槽状结构；

所述锁止齿组包括多个花键锁止齿；花键锁止齿的齿侧上具有斜面，该斜面用于与所述锁止齿上的第二倒角斜面相接触；相邻两个锁止齿组之间形成让位豁口，该让位豁口用于避免锁止环与齿毂的长花键齿发生干涉；所述凸耳位于所述让位豁口中部；

锁止环轴向嵌套在齿毂上；锁止环上的花键锁止齿位于所述槽状结构内；齿毂上的长花键齿位于所述让位豁口内；

所述多个锁止齿可以划分为两个相同的锁止单元，在两个锁止单元之间设置限位凸台，该限位凸台用于和相应的结合齿圈接触，以限制滑动齿套轴向移动行程；

相应的，在齿毂上相应位置处去除多个齿后形成第一让位槽，在锁止环上对应位置处去除多个花键锁止齿后形成第二让位槽，以便避免与所述限位凸台发生干涉。

进一步地，所述外环面、内环面上均设置有连通的润滑油孔；所述锥筒的小端端面上设置有径向润滑用通槽；所述N-1个或N-1对摩擦环的小端端面上均开设有润滑油槽。

进一步地，在所述外环面与圆环状底板过渡处之间设置有过渡圆角组合结构。

本发明还提供了另一种大容量嵌入式锥面同步器，

其特征在于：

包括齿毂、滑动齿套、钢球弹簧封装式滑块体、一个/对锁止环和沿径向由外向内依次设置的N个/对摩擦环；N为大于2的偶数；

滑动齿套套设在齿毂的外圆周上，并可相对于齿毂轴向滑动，且轴向滑动一定距离后能与锁止环轴向锁止；钢球弹簧封装式滑块体设置在滑动齿套与齿毂之间，用于在滑动齿套轴向移动时，为滑动齿套提供一定的阻力，以及推动所述锁止环轴向移动；锁止环为一个时，嵌套在齿毂的端部；锁止环为一对时，分别嵌套在齿毂的两端；

锁止环为圆环状，其圆周外侧壁上设置有设有沿径向外凸的凸耳，齿毂上间隔设置有用于与所述凸耳相配合的多个卡槽，卡槽与凸耳配合能够实现锁止环只能相对于齿毂转动1/4周节或半个齿距；

沿径向由外向内对所述N个/对摩擦环从1开始依次编号，则一个/对第一摩擦环的外锥面与其对应齿轮上的环形凸台的内锥面组成第一摩擦副，一个/对第一摩擦副的内锥面分别与一个/对第二摩擦环的外锥面组成第二摩擦副，以此类推，一个/对第N-1摩擦环的内锥面分别与第N摩擦环的外锥面组成第N摩擦副；

所述N个/对摩擦环中，编号为奇数的摩擦环与所述锁止环的圆环状底板之间通过凹凸结构配合连接，实现同步转动；

所述N个/对摩擦环中，编号为偶数的摩擦环均与其所对应的齿轮之间通过凹凸结构配合连接，实现同步转动。

进一步地，滑动齿套的内齿包括长齿组和短齿组；长齿组与短齿组沿滑动齿套内圆均匀交替布置；

长齿组包括多个标准啮合齿；标准啮合齿用于与其所对应齿轮上的结合齿圈啮合以传递动力；标准啮合齿在轴向方向上的两侧具有第一倒角斜面；

短齿组包括多个锁止齿；锁止齿用于与锁止环的花键锁止齿啮合，以进行锁止；锁止齿在轴向方向上的两侧具有第二倒角斜面；

齿毂具有交替设置的长花键齿和短花键齿，短花键齿与相邻的长花键齿之间形成槽状结构；

所述锁止齿组包括多个花键锁止齿；花键锁止齿的齿侧上具有斜面，该斜面用于与所述锁止齿上的第二倒角斜面相接触；相邻两个锁止齿组之间形成让位豁口，该让位豁口用于避免锁止环与齿毂的长花键齿发生干涉；所述凸耳位于所述让位豁口中部；

锁止环轴向嵌套在齿毂上；锁止环上的花键锁止齿位于所述槽状结构内；齿毂上的长花键齿位于所述让位豁口内；

所述多个锁止齿可以划分为两个相同的锁止单元，在两个锁止单元之间设置限位凸台，该限位凸台用于和相应的结合齿圈接触，以限制滑动齿套轴向移动行程；

相应的，在齿毂上相应位置处去除多个齿后形成第一让位槽，在锁止环上对应位置处去除多个花键锁止齿后形成第二让位槽，以便避免与所述限位凸台发生干涉。

进一步地，所述N个/对摩擦环的小端端面上均开设有润滑油槽。

一种变速器，包括同步器和齿轮总成；其特殊之处在于：所述同步器为上述的大容量嵌入式锥面同步器；所述齿轮总成包括齿轮和结合齿圈；所述齿轮与结合齿圈采用一体化锻造成型、轴向焊接固连或径向焊接固连；所述环形凸台设置在所述齿轮的腹部；或者设置在结合齿圈的内侧壁；或者一部分设置在齿轮腹部，一部分设置在结合齿圈的内侧壁。

本发明的优点在于：

1、现有技术是在结合齿圈上设置锥面体，同步器的内摩擦环的内锥面与一对结合齿圈的锥面体相配合，形成其中一对摩擦副；而本发明是在齿轮腹幅板上设置内壁为锥面的环形凸台，将同步器的外摩擦环嵌入到该环形凸台中，从而减小了同步器的轴向安装距，能够在不增大变速器总长度的情况下，增加齿轮的齿宽，提高了齿轮的弯曲疲劳和接触疲劳寿命；由于本发明减小了同步器的安装距，当不改变现有齿轮齿宽的情况下，可以减小变速器的总长度。

2、本发明的齿毂上具有长花键齿和短花键齿，长花键齿与短花键齿之间能够形成容纳锁止环上花键锁止齿的空间，从而能够将锁止环嵌入齿毂中，进一步减小了同步器的轴向尺寸，从而使得滑动齿套的挂挡行程减小，因而在驾驶室挂挡行程不变的情况下，能够允许变速器摇臂的长度增大，实现大的杠杆比，提高了同步器的换挡能力，降低司机的挂挡力和摘挡力，挂挡更加轻便。

3、本发明中滑动齿套采用长短齿分离式设计，长齿不参与锁止，使得长齿端面与齿圈端面的距离能够做的更小，降低了二次拨环冲击的概率。

4、传统方案中滑动齿套只具有长齿，既参与啮合挂挡又参与锁止，锁止角只有一种，无法兼顾锁止可靠和快速进入方便挂挡的需求，只能折中选择锁止角的角度；而本发明中滑动齿套采用长短齿分离式设计，长齿负责啮合挂挡，长齿上的锁止角可以小一些，以便于快速进入挂挡，而短齿负责锁止，短齿上的锁止角可以大一些，以提高锁止可靠性。

5、传统结构中外摩擦环内锥面与齿圈锥台的外锥面配合形成摩擦副，如图34中(a)所示；而本发明通过外摩擦环外锥面与齿轮环形凸台的内锥面配合形成的摩擦副，如图34中(b)所示；因而相对于传统结构，本发明摩擦半径大体增大了大约一个外摩擦环锥台的厚度，进而摩擦力矩增大，使得同步器的换挡性能显著优化，同步容量更大。

6、传统方案中，结合齿圈与齿轮是通过花键连接的，使得同步器径向空间受到限制，而本发明取消了结合齿圈与齿轮之间的花键，改为将结合齿圈与齿轮一体化锻造成型，或者将结合齿圈与齿轮焊接成一体，节省了径向空间，因此本发明同步器可以做成单锥面、双锥面、三锥面、四锥面、五锥面等多锥面结构，使得同步器换挡性能和同步容量显著提升。

7、本发明采用钢球弹簧封装式滑块体结构，可保证在同步器挂上档后，钢球和弹簧不能从滑块体中脱出，由此可以使用较小的滑套宽度，从而实现较小的安装距和挂挡行程。

附图说明

图1是大容量嵌入式单锥面同步器结构示意图。

图2是单锥面同步器中滑动齿套的局部放大示意图。

图3是单锥面同步器中齿毂的结构示意图。

图4是单锥面同步器中锁止环第一种结构的结构示意图一。

图5是单锥面同步器中锁止环第一种结构的结构示意图二。

图6是单锥面同步器中锁止环另一种结构的结构示意图。

图7是与单锥面同步器所配合的第一齿轮总成的结构示意图。

图8是与单锥面同步器所配合的第二齿轮总成的结构示意图。

图9是大容量嵌入式双锥面同步器结构示意图。

图10是双锥面同步器中锁止环的结构示意图。

图11是双锥面同步器中第一摩擦环的结构示意图。

图12是双锥面同步器中第二摩擦环的第一种结构的结构示意图。

图13是双锥面同步器中第二摩擦环的第二种结构的结构示意图。

图14是与双锥面同步器所配合的第一齿轮总成和第二齿轮总成的结构示意图。

图15是大容量嵌入式三锥面同步器结构示意图。

图16是三锥面同步器中锁止环的结构示意图一。

图17是三锥面同步器中锁止环的结构示意图二。

图18是大容量嵌入式四锥面同步器结构示意图。

图19是四锥面同步器中锁止环的结构示意图一。

图20是四锥面同步器中锁止环的结构示意图二。

图21是四锥面同步器中锁止环的结构示意图三。

图22是与四锥面同步器所配合的第一齿轮总成结构示意图一。

图23是与四锥面同步器所配合的第一齿轮总成结构示意图二。

图24是大容量嵌入式五锥面同步器结构示意图。

图25是五锥面同步器中锁止环的结构示意图一。

图26是五锥面同步器中锁止环的结构示意图二。

图27是锁止环/齿轮上的过渡圆角组合结构示意图。

图28是五锥面同步器的摩擦锥环润滑油路结构示意图。

图29是齿轮与结合齿圈一体式花键精密锻造成型结构示意图。

图30是齿轮与结合齿圈分体式轴向焊接结构示意图。

图31是齿轮与结合齿圈分体式径向焊接结构示意图。

图32是五锥面同步器的***分解图。

图33是本发明本发明齿轮总成上的环形凸台的另外两种不同的设置位置示意，(a)为环形凸台一部分位于齿轮腹部，一部分位于结合齿圈内侧壁上；(b)为环形凸台位于结合齿圈内侧壁上。

图34是传统结构中外摩擦环摩擦半径与本发明外摩擦环摩擦半径的对比示意，(a)为传统结构中外摩擦环的摩擦半径示意，外摩擦环的内锥面与齿圈锥台外锥面配合形成摩擦副；(b)为本发明中外摩擦环的摩擦半径示意，外摩擦环的外锥面与环形凸台的内锥面配合形成摩擦副。

附图标记说明：

1-第一齿轮总成；11-第一齿轮；111-大圆角；12-第一结合齿圈；121-第一结合齿；13-第一环形凸台；131-第一环形凸台内锥面；14-第二凹槽；15-第一限位平台；16-第四凹槽；17-非封闭式凹槽结构；18-第一过渡圆角组合结构；

2-第二齿轮总成；21-第二齿轮；211-大圆角；22-第二结合齿圈；221-第二结合齿；23-第二环形凸台；231-第二环形凸台内锥面；24-凹槽；25-第二限位平台；28-第二过渡圆角组合结构；

3-滑动齿套；31-标准啮合齿；311-第一倒角斜面；32-锁止齿；321-第二倒角斜面；33-限位凸台；34-弧形结构；35-退刀槽；

4-齿毂；41-卡槽；42-径向凹槽；43-槽状结构；44-第一让位槽；45-长花键齿；46-短花键齿；

5-钢球弹簧封装式滑块体；51-钢球；52-弹簧；53-滑块；

6-锁止环；61-让位豁口；62-花键锁止齿；621-斜面；63-第二让位槽；64-圆角；65-第一凹槽；66-周向限位凸耳；67-平直平台；68-外环面；69-内环面；690-第三凹槽；691-封闭式凹槽结构；692-润滑油孔；693-径向润滑用通槽；694-过渡圆角组合结构；695-弧状过渡结构；

7-第一摩擦环；71-第一凸爪；72-第一勺状结构；73-第一润滑油槽；

8-第二摩擦环；81-第二凸爪；82-第二勺状结构；83-第二润滑油槽；84-沉槽状结构；

9-第三摩擦环；

10-第四摩擦环。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例的同步器为嵌入式单锥面同步器，设置在第一齿轮总成1与第二齿轮总成2之间，第一齿轮总成1由第一齿轮11和第一结合齿圈12构成；第二齿轮总成2由第二齿轮21和第二结合齿圈22构成。

该嵌入式单锥面同步器包括齿毂4、滑动齿套3、钢球弹簧封装式滑块体5和一对锁止环6；滑动齿套3套设在齿毂4的外圆周上，并可相对于齿毂4轴向滑动；钢球弹簧封装式滑块体5设置在滑动齿套3与齿毂4之间，并位于齿毂4的径向凹槽42中(如图4)；一对锁止环6分别嵌套在齿毂4的两端。

为了减小同步器的安装距，本实施例在第二齿轮21的齿轮腹幅板上设置内壁为锥面的第二环形凸台23，第一环形凸台13的内壁与定位端面直接过渡形成大圆角111。第二环形凸台23的内壁与定位端面直接过渡形成大圆角211，如图7、8所示。从而能够将同步器嵌入齿轮安装，使一对锁止环6的外锥面分别与第一环形凸台13和第二环形凸台23的内锥面组成摩擦副。

如图1所示，钢球弹簧封装式滑块体5包括钢球51、弹簧52和滑块53；滑块53嵌套于齿毂4的径向凹槽42中，不可沿齿毂4径向移动，但可沿齿毂4轴向移动；弹簧52设置在滑块53中，钢球51和弹簧52封装成一体，钢球51不能自行脱出，且钢球51可在滑动齿套3下端的球状凹槽中自由滑动并沿径向作伸缩运动。

如图2所示，滑动齿套3的内齿有两种形式，分别为长齿组和短齿组；长齿组与短齿组沿滑动齿套3内圆均匀交替布置；长齿组包括多个标准啮合齿31；标准啮合齿31用于与第一齿轮总成1的第一结合齿圈12的第一结合齿121啮合，或者与第二齿轮总成2的第二结合齿圈22的第二结合齿221啮合，传递动力；标准啮合齿31在轴向方向上的两侧具有第一倒角斜面311。短齿组包括多个锁止齿32；锁止齿32用于与锁止环6的花键锁止齿62啮合，以进行锁止；锁止齿32在轴向方向上的两侧具有第二倒角斜面321，该第二倒角斜面321用于与锁止环6的花键锁止齿62上的斜面621接触，以在同步器同步速差过程中锁止贴紧，提高锁止的可靠性。标准啮合齿31、锁止齿32的齿形和锁止角角度(本发明锁止角有两种，分别由第一倒角斜面311和第二倒角斜面321决定)可根据实际所需达到的功能灵活选择。

为便于采用倒角机加工锁止齿32，避免倒角机的刀杆与标准啮合齿31干涉，在相邻长齿组与短齿组之间设置退刀槽35，具体可通过去除滑动齿套3上靠近长齿组的若干锁止齿32形成退刀槽35，如图2所示。

短齿组中的锁止齿32可以划分为两个相同的锁止单元，在两个锁止单元之间设置限位凸台33，该限位凸台33用于和第一齿轮总成1的第一结合齿圈12的第一结合齿121接触，或者与第二齿轮总成2的第二结合齿圈22的第二结合齿221接触；当滑动齿套3轴向移动一定距离后，限位凸台33与第一结合齿121接触，或与第二结合齿221接触，从而限制滑动齿套3继续轴向移动，实现挂挡到位限位功能；限位凸台33可以为等腰梯形限位凸台、花键齿形限位凸台、矩形限位凸台、正方形限位凸台、半圆形限位凸台或盆形限位凸台。同时，需要在齿毂4上相应位置处去除多个齿后形成第一让位槽44(如图3所示)、在锁止环6上对应位置处去除多个花键锁止齿62后形成第二让位槽63(如图4所示)，以便避免与滑动齿套3上的限位凸台33发生干涉，从而使得滑动齿套3可以轴向顺利滑动；滑动齿套3上布设的限位凸台33与齿毂4和第一锁止环6上相应的去齿数量可以为3、4、5、6个或以上，达到不发生干涉目的即可。

为便于加工锁止齿32，在滑动齿套3内圈位于锁止齿32根部处设置一大圆弧或三圆弧拼接的弧形结构34，便于用大直径的铣刀进行加工。

如图4所示，锁止环6由圆环状底板和设置在圆环状底板中部的锥筒构成(圆环状底板与锥筒可以为一体件，也可以为通过凹凸配合结构连接的分体件)；圆环状底板的圆周外侧壁上间隔设置有多组锁止齿组，每组锁止齿组包括多个花键锁止齿62；花键锁止齿62的齿侧上具有斜面621，该斜面621用于与滑动齿套3的锁止齿32两侧第二倒角斜面321相接处；相邻两个锁止齿组之间形成一个让位豁口61，该让位豁口61能够避免锁止环6与齿毂4的花键齿发生干涉；在让位豁口61的槽底处还倒有圆角64(也可以为倒角)，以避免与齿毂4的齿缘发生干涉；在每个让位豁口61的中部，还设置有沿径向外凸的周向限位凸耳66。在周向限位凸耳66的根部设置平直平台67，避免与齿毂4干涉。锥筒具有外环面68、内环面69，外环面68为锥面，内环面69可以为锥面，也可以为平面；外环面68和内环面69上可以设置连通的润滑油孔692(如图6所示)，也可以不设置润滑油孔(如图5所示)；锥筒的小端端面可以设置径向润滑用通槽693，且根部可增加圆弧过渡(如图6所示)，也可以不设置径向润滑用通槽(如图5所示)；为避免干涉并防止应力集中发生断裂、同时具有一定的收集润滑油的功能，在外环面68与圆环状底板过渡处之间设置有过渡圆角组合结构694，该过渡圆角组合结构694可以为图27中a)-e)所示的几种形式，其中a)为轴向平直部分+径向锥面向内凹部分+圆角部分，b)为轴向向左凹部分+径向锥面延伸部分+圆角部分，c)为轴向向左凹部分+径向锥面平直部分+圆角部分，d)为轴向向左凹部分+径向锥面向内凹部分+圆角部分，e)为轴向平直部分+径向锥面延伸部分+圆角部分。内环面69与圆环状底板之间通过弧状过渡结构695连接。

如图3所示，齿毂4上间隔设置有用于与锁止环6的周向限位凸耳66配合的多个卡槽41，当二者配合时，锁止环6相对于齿毂4只能转动1/4周节或半个齿距，此时滑动齿套3沿齿毂4轴向移动时可实现锁止环6的花键锁止齿62的斜面621与滑动齿套3的锁止齿32的第二倒角斜面321贴合而锁止；锁止环6上布设的周向限位凸耳66与齿毂4上设置的卡槽41的数量相等，可以为3、4、5、6个或以上。

为了将锁止环4嵌套在齿毂4上，齿毂4具有交替设置的长花键齿45和短花键齿46，短花键齿46与相邻的长花键齿45之间形成用于容纳锁止环6上花键锁止齿62的槽状结构63；锁止环6嵌套在齿毂4上后，其花键锁止齿62径向嵌套在齿毂6上的槽状结构63中，槽状结构43的数量可以为3、4、5、6个或以上，如图3所示。

实施例2：

如图9所示，本实施例的同步器为嵌入式双锥面同步器，设置在第一齿轮总成1与第二齿轮总成2之间，第一齿轮总成1由第一齿轮11和第一结合齿圈12构成；第二齿轮总成2由第二齿轮21和第二结合齿圈22构成。

该嵌入式双锥面同步器包括齿毂4、滑动齿套3、钢球弹簧封装式滑块体5、一对锁止环6、一对第一摩擦环7和一对第二摩擦环8；滑动齿套3套设在齿毂4的外圆周上，并可相对于齿毂4轴向滑动；钢球弹簧封装式滑块体5设置在滑动齿套1与齿毂2之间，并位于齿毂2的径向凹槽中；一对锁止环6分别嵌套在齿毂2的两端；一对第一摩擦环7分别设置在齿毂2的轴向方向的两侧，一对第二摩擦环8分别设置在齿毂2的轴向方向的两侧，且第一摩擦环7和第二摩擦环8均位于锁止环6的外侧。

为了减小同步器的安装距，本实施例在第一齿轮11的齿轮腹幅板上设置内壁为锥面的第一环形凸台13，在第二齿轮21的齿轮腹幅板上设置内壁为锥面的第二环形凸台23，从而能够将同步器嵌入齿轮安装，安装后一对第一摩擦环7的外锥面分别与第一环形凸台13和第二环形凸台23的内锥面组成第一摩擦副，一对第一摩擦环7的内锥面分别与一对第二摩擦环8的外锥面组成第二摩擦副，在同步过程中，第一摩擦副和第二摩擦副的锥面同时工作，起摩擦同步作用。

本实施例中滑动齿套3、齿毂4、钢球弹簧封装式滑块体5的结构与实施例1中相同，此处不再详细描述。

如图10所示，锁止环6为圆环状，其圆周外侧壁上间隔设置有多组锁止齿组，每组锁止齿组包括多个花键锁止齿62；花键锁止齿62的齿侧上具有斜面621，该斜面621用于与滑动齿套3的锁止齿32两侧第二倒角斜面321相接处；相邻两个锁止齿组之间形成一个让位豁口61，该让位豁口61能够避免锁止环6与齿毂4的花键齿发生干涉；在让位豁口61的槽底处还倒有圆角64(也可以为倒角)，以避免与齿毂4的齿缘发生干涉；在每个让位豁口61的中部，还设置有沿径向外凸的周向限位凸耳66。在周向限位凸耳6E的根部设置平直平台67，避免与齿毂4干涉。

如图11所示，第一摩擦环7大端端面上沿周向设有多个第一凸爪71；如图10所示，在锁止环6上设有与第一凸爪71相适配的第一凹槽65(也可以为通孔)；通过第一凸爪71与第一凹槽65的配合，可使得第一摩擦环7与锁止环6可沿周向同步转动；第一凸爪71可为矩形、腰形，第一凹槽65可为矩形、腰形、圆形、跑道形等；第一凸爪71与第一凹槽65的数量相等，可以为3、4、5、6个或以上。或者，可在第一摩擦环7小端面上沿周向布设凹槽，而在锁止环6上设置与第一摩擦环7小端面上凹槽相配合的凸台，通过凹槽与凸台的配合，使得第一摩擦环7与锁止环6沿周向同步转动。

如图12所示，第二摩擦环8小端端面上沿周向设有多个第二凸爪81；如图14所示，在第一齿轮11上设有与第二凸爪81相适配的第二凹槽14；通过第二凸爪81与第二凹槽14的配合可以使得第二摩擦环8与第一齿轮总成1沿周向同步转动；第二凸爪81可为矩形、腰形，第二凹槽14可以为矩形、盆形、腰形、圆形、跑到形等；第二凸爪81与第二凹槽14的数量相等，可以为3、4、5、6个或以上。或者，也可在第二摩擦环8大端面上沿周向布设多个凹槽，而在第一齿轮11上设置相应的凸台，通过凹槽与凸台的配合使得第二摩擦环8与第一齿轮总成1可沿周向同步转动。第二摩擦环8和第二齿轮总成2实现周向同步转动的方式与第二摩擦环8和第一齿轮总成1实现周向同步转动的方式相同，即在第二齿轮总成2上设置凹槽24，在第二摩擦环8上设置相配合的凸爪。

为避免第一摩擦环7上的第一凸爪71根部发生断裂，在第一凸爪71的根部处加工有由圆弧面和斜面构成的第一勺状结构72，如图11所示；同理，在第二摩擦环8上的第二凸爪81的根部处加工有由圆弧面和斜面构成的第二勺状结构82，如图12所示。在其他实施例中，第二勺状结构82也可以替换为如图12所示的沉槽状结构84，同理，第一勺状结构72也可以替换为沉槽状结构。

为了便于对同步器的摩擦副锥面润滑，带走摩擦过程中产生的热量，第一摩擦环7的小端端面上还开设有第一润滑油槽73(如图11所示)，第二摩擦环8的小端端面上还开设有第二润滑油槽83(如图12、13所示)；第一润滑油槽73和第二润滑油槽83的数量可以为3、4、5、6个或以上，截面可以为梯形、矩形、正方形、U形或V形等，且根部可以增加圆弧过渡。

为避免干涉并防止应力集中发生断裂、同时具有一定的收集润滑油的功能，如图9、14所示，在第一齿轮11的第一环形凸台的内锥面131与第一限位平台15的过渡处、第一齿轮总成2的第二环形凸台的内锥面231与第二限位平台25的过渡处设置有如图27中a)-e)所示的过渡圆角组合结构18、28；其中a)为轴向平直部分+径向锥面向内凹部分+圆角部分，b)为轴向向左凹部分+径向锥面延伸部分+圆角部分，c)为轴向向左凹部分+径向锥面平直部分+圆角部分，d)为轴向向左凹部分+径向锥面向内凹部分+圆角部分，e)为轴向平直部分+径向锥面延伸部分+圆角部分。

变速器齿轮油径向沿第一润滑油槽73、第二润滑油槽83从中心向外侧流动，并在第一摩擦副、第二摩擦副的摩擦锥面小端分流，分别从第一摩擦副、第二摩擦副小端面流入，从大端面流出，再从齿毂4的边缘处端面与第一齿轮总成1、第二齿轮总成2上的结合齿圈的端面之间流出，最后流入变速器壳体底部，形成一闭环润滑回路，不断对同步器摩擦锥面进行润滑，带走同步过程中摩擦产生的热量，使得摩擦材料可以长久的工作。

实施例3：

如图15所示，本实施例的同步器为嵌入式三锥面同步器，是在实施例1方案的基础上，在环形凸台和锁止环之间增加了一对第一摩擦环7和一对第二摩擦环8，同时为了使得第一摩擦环7与锁止环6能够同步转动，相应的对锁止环6结构进行了调整；本实施例安装后，一对第一摩擦环7的外锥面与分别与第一环形凸台13和第二环形凸台23的内锥面组成第一摩擦副，一对第一摩擦环7的内锥面分别与一对第二摩擦环8的外锥面组成第二摩擦副，一对第二摩擦环8的内锥面分别与一对锁止环6的外锥面组成第三摩擦副；在同步过程中，第一摩擦副、第二摩擦副和第三摩擦副的锥面同时工作，起摩擦同步作用。

本实施例中第一摩擦环7、第二摩擦环8的结构与实施例2中相同。

本实施例中锁止环6是在实施例1的锁止环6的结构基础上在锁止环6的圆环状底板上增设了与第一摩擦环7的第一凸爪71相配合的第一凹槽65(如图16、17所示)，通过第一凸爪71与第一凹槽65的配合能够使得锁止环6与第一摩擦环7同步转动。

实施例4：

如图18所示，本实施例的同步器为嵌入式四锥面同步器，是在实施例2方案的基础上，在一对第二摩擦环8的内侧分别依次套设第三摩擦环9和第四摩擦环10，同时适应性的调整了锁止环6的尺寸和结构，使得锁止环6轴向移动时能够推动第四摩擦环10，并且使得锁止环6不但能与第一摩擦环7同步转动，还能与第三摩擦环9同步转动；本实施例安装后，一对第一摩擦环7的外锥面与分别与第一环形凸台13和第二环形凸台23的内锥面组成第一摩擦副，一对第一摩擦环7的内锥面分别与一对第二摩擦环8的外锥面组成第二摩擦副，一对第二摩擦环8的内锥面分别与一对第三摩擦环9的外锥面组成第三摩擦副，一对第三摩擦环9的内锥面分别与一对第四摩擦环10的外锥面组成第四摩擦副；在同步过程中，第一摩擦副、第二摩擦副、第三摩擦副和第四摩擦副的锥面同时工作，起摩擦同步作用。

本实施例中第三摩擦环9的结构与第一摩擦环7的结构相同，区别在于两者内外锥面半径不同；第四摩擦环10的结构与第二摩擦环8相同，区别在于两者内外锥面半径不同。相应的，需要在第一齿轮11上增设第四凹槽16，通过第四摩擦环10上的第四凸爪和第一齿轮11上第四凹槽16的配合，能够使得第四摩擦环10与第一齿轮总成1同步转动，如图22所示；第一齿轮11上的第二凹槽14(用于与第二摩擦环8上的第二凸爪81配合使二者同步转动)、第四凹槽16，可以沿周向错开一定角度布置，如图22所示；也可以沿周向呈相同角度布置。第二凹槽14、第四凹槽16的数量两者可以相同，也可以不同。第二凹槽14和第四凹槽16也可以合并成一体形成一个大的封闭式凹槽结构，结构可以为方形、矩形、腰形或类椭圆形等，或者第二凹槽14和第四凹槽16合并成一有内开口的非封闭式凹槽结构17，数量可以为3、4、5、6个或以上，如图23所示。同样，在第二齿轮21也需做相应的结构调整，具体结构调整方式参照第一齿轮11。

本实施例中锁止环6是在实施例2的锁止环6的结构基础上增设了与第三摩擦环9的第三凸爪相配合的第三凹槽690(如图19、20所示)，通过第三摩擦环9上的第三凸爪与锁止环6上的第三凹槽690的配合能够使得锁止环6与第三摩擦环9同步转动。

本实施例中锁止环6上的第一凹槽65和第三凹槽690，可以沿周向错开一定角度布置，如图19所示；也可沿周向呈相同角度布置，如图20所示；第一凹槽65和第三凹槽690的数目可以相同，也可以不同。第一凹槽65和第三凹槽690也可以合并成一体形成一个大的封闭式凹槽结构691，数量可以为3、4、5、6个或以上，如图21所示；该封闭式凹槽结构691可以为方形、矩形、腰形或类椭圆形等；或者第一凹槽65和第三凹槽690也可合并成有内开口的非封闭式凹槽结构，数量可以为3、4、5、6个或以上。

实施例5：

如图24、32所示，本实施例的同步器为嵌入式五锥面同步器，是在实施例1方案的基础上，在环形凸台和锁止环之间从外向内依次增加了一对第一摩擦环7、一对第二摩擦环8、一对第三摩擦环9和一对第四摩擦环10，同时为了使得锁止环6与第一摩擦环7能够同步转动，以及使得锁止环6与第三摩擦环9能够同步转动，相应的对锁止环6的结构进行了调整；为了使第四摩擦环10与第一齿轮11/第二齿轮21同步转动，还需对第一齿轮11和第二齿轮22作相应的结构调整，具体可参考实施例4的调整方式。本实施例安装后，一对第一摩擦环7的外锥面与分别与第一环形凸台13和第二环形凸台23的内锥面组成第一摩擦副，一对第一摩擦环7的内锥面分别与一对第二摩擦环8的外锥面组成第二摩擦副，一对第二摩擦环8的内锥面分别与一对第三摩擦环9的外锥面组成第三摩擦副，一对第三摩擦环9的内锥面分别与一对第四摩擦环10的外锥面组成第四摩擦副，一对第四摩擦环10的内锥面分别与锁止环6的外锥面组成第五摩擦副；在同步过程中，第一摩擦副、第二摩擦副、第三摩擦副、第四摩擦副和第五摩擦副的锥面同时工作，起摩擦同步作用。

本实施例中第一摩擦环7、第二摩擦环8的结构与实施例2中的第一摩擦环7、第二摩擦环8结构相同；第三摩擦环9的结构与第一摩擦环7的结构相同，区别在于两者内外锥面半径不同；第四摩擦环10的结构与第二摩擦环8相同，区别在于两者内外锥面半径不同。

本实施例中锁止环6是在实施例1的基础上在锁止环6的圆环状底板上增设了与第一摩擦环7的第一凸爪71相配合的第一凹槽65，以及与第三摩擦环9上的凸爪相配合的第三凹槽690(如图25、26所示)，通过第一凸爪71与第一凹槽65的配合能够使得锁止环6与第一摩擦环7同步转动，通过第三凸爪与第三凹槽690的配合能够是得锁止环6与第三摩擦环9同步转动。

本实施例中锁止环6上的第一凹槽65和第三凹槽690，可以沿周向错开一定角度布置，如图25、26所示；也可沿周向呈相同角度布置；第一凹槽65和第三凹槽690的数目可以相同，也可以不同。第一凹槽65和第三凹槽690也可以合并成一体形成一个大的封闭式凹槽结构，数量可以为3、4、5、6个或以上；该封闭式凹槽结构可以为方形、矩形、腰形或类椭圆形等；或者第一凹槽65和第三凹槽690也可合并成有内开口的非封闭式凹槽结构，数量可以为3、4、5、6个或以上。

上述实施例1-5中的任意摩擦副在设置摩擦材料时，摩擦材料可设置在组成摩擦副的任一表面上，以嵌入式五锥面同步器为例：第一摩擦副可以采用第一摩擦环7外锥面增加摩擦材料的方式，或采用在第一齿轮总成1上第一环形凸台13、第二齿轮总成2上第二环形凸台23的内锥面上增加摩擦材料方式；第二摩擦副可以采用在第一摩擦环7内锥面增加摩擦材料的方式，或采用在第二摩擦环8外锥面增加摩擦材料的方式；第三摩擦副可以采用在第二摩擦环8内锥面增加摩擦材料的方式，或者采用在第四摩擦环9外锥面增加摩擦材料的方式；第四摩擦副可以采用在第四摩擦环9内锥面增加摩擦材料的方式，或者采用在第五摩擦环10外锥面增加摩擦材料的方式；第五摩擦副可以采用在第五摩擦环10内锥面增加摩擦材料的方式，或者采用在锁止环6外锥面增加摩擦材料的方式。增加的摩擦材料可以为粘接碳纤维、碳颗粒等碳复合摩擦材料，或喷钼、铜合金、烧结铜、以及树脂类摩擦材料。

上述实施例1-5中，第一齿轮总成1、第二齿轮总成2的第一结合齿121、221为外花键，在轮齿外径较小情况下可采用插齿加工工艺加工，此时插齿到轴向不会与轮齿端面干涉。第一齿轮总成1的第一结合齿圈12与第一齿轮11、第二齿轮总成2的第二结合齿圈22与第一齿轮21也可采用一体化整体结构，如图29所示，结合齿圈上的外花键可通过精密锻造成型技术进行加工。亦可采用焊接工艺进行将齿轮和结合齿圈连接成一体，焊接方式可采用如图30所示的轴向焊接或者如图31所示的径向焊接。

如果径向空间允许，可按照上述实施例1-5的规律继续增加摩擦副数量，对于奇数锥面的同步器，结构布置参照上述实施例1、3、5，对于偶数锥面的同步器，结构布置参照上述实施例2、4，此处不再一一列举。

对于嵌入式单锥面、三锥面、五锥面同步器，锁止环6的内环面69可以为平直面(非锥面)，也可以为锥面；对于嵌入式双锥面同步器，第二摩擦环8的内环面可以为平直面(非锥面)，也可以为锥面；对于嵌入式四锥面同步器，第四摩擦环10的内环面可以为平直面(非锥面)，也可以为锥面。对于嵌入式六锥面及以上的同步器，按此方式依次类推。

下面以嵌入式五锥面同步器为例，说明本发明的工作原理及过程，其他结构的原理及过程类似。具体工作原理及过程如下：

由于锁止环6嵌套在齿毂4中，故锁止环6被齿毂4带动周向同步转动；第一摩擦环7、第三摩擦环9均与第一锁止环4凹凸配合连接，故第一摩擦环7、第三摩擦环9与锁止环6同步转动；因此，齿毂4、锁止环6、第一摩擦环7和第三摩擦环9四者同步转动；

第二摩擦环8、第四摩擦环10均与第一齿轮总成1凹凸配合连接，同步转动；

1.当推动滑动齿套3轴向向右移动进行挂档时，滑动齿套3的球窝带动钢球弹簧封装式滑块体5一起轴向移动，钢球弹簧封装式滑块体5的端面与锁止环6的端面相接触，此时锁止环6的锥筒的外环面68挤压第四摩擦环10的内锥面、第四摩擦环10的外锥面挤压第三摩擦环9的内锥面、第三摩擦环9的外锥面挤压第二摩擦环8的内锥面、第二摩擦环8的外锥面挤压第一摩擦环7的内锥面，第一摩擦环7的外锥面挤压第一齿轮总成1的第一环形凸台内锥面131，此时五对摩擦副锥面处于贴紧状态；

2.在摩擦锥面产生的周向摩擦力矩作用下，锁止环6的花键锁止齿62相对于齿毂4转动1/4周节或半个齿距，接着滑动齿套3的锁止齿32的第二倒角斜面321与锁止环6的花键锁止齿62的斜面621贴合并处于锁止状态，开始起同步作用，滑动齿套3、齿毂4、锁止环6、第三摩擦环9、第一摩擦环7为同一转速，第一齿轮总成1、第四摩擦环10、第二摩擦环8为另一转速，随着摩擦锥面的不断摩擦，两者转速最终达到一致，同步过程结束，锥面产生的摩擦力矩消失。

3.接着在挂挡力作用下，锁止环6带动第三摩擦环9、第一摩擦环7相对于齿毂4沿相反方向转动1/4周节或半个齿距，滑动齿套3将钢球弹簧封装式滑块体5的钢球压下，钢球弹簧封装式滑块体5的弹簧进一步被压缩，滑动齿套3越过钢球弹簧封装式滑块体5的钢球和锁止环6，滑动齿套3的标准啮合齿31与第一齿轮总成1的第一结合齿121进行啮合，最终到达指定位移后停止移动，完成挂档过程。

推动滑动齿套1轴向向左移动进行挂档的原理与上述右移挂档的原理相同。

需要说明的是，在某些应用场合，只需要给一边挂档，此时，可以在上述实施例的基础上，省略齿毂4其中一端的摩擦环和锁止环，即仅在齿毂4的其中一端嵌套锁止环，或者嵌套锁止环和摩擦环。

如上述实施例所述，为了带走同步过程中摩擦产生的热量，使得摩擦材料可以长久的工作，本发明还设计了相应的润滑油路，下面以嵌入式五锥面同步器为例，对此进行说明。

嵌入式五锥面同步器在齿轮旋转的离心力的作用下润滑油按如图28所示的箭头流动：

(1)润滑油沿着锁止环6的小端面径向外流，或同时沿着锁止环6的内外锥面连通的润滑油孔692向外流，或同时沿着锁止环6的小端面上的径向润滑用通槽693向外流；遇到第四摩擦环10的内锥面时沿着第五摩擦副的锥面切向流动，对第五摩擦副表面润滑，带走第五摩擦副表面的热量。

(2)润滑油径向继续流动，一部分穿过第四摩擦环10小端端面上的润滑油槽，另一部分沿着第四摩擦环10的小端面与第一齿轮总成1、第二齿轮总成2的第一限位平台15、第二限位平台25之间的间隙流动，遇到第三摩擦环9的内锥面时沿着第四摩擦副的锥面切向流动，对第四摩擦副表面润滑，带走第四摩擦副表面的热量。

(3)润滑油径向继续流动，一部分穿过第三摩擦环9小端端面上的润滑油槽，另一部分沿着第三摩擦环9的小端面与第一齿轮总成1、第二齿轮总成2的第一限位平台15、第二限位平台25之间的间隙流动，遇到第二摩擦环8的内锥面时沿着第三摩擦副的锥面切向流动，对第三摩擦副表面润滑，带走第三摩擦副表面的热量。

(4)润滑油径向继续流动，一部分穿过第二摩擦环8小端端面上的润滑油槽，另一部分沿着第二摩擦环8的小端面与第一齿轮总成1、第二齿轮总成2的第一限位平台15、第二限位平台25之间的间隙流动，遇到第一摩擦环7的内锥面时沿着第二摩擦副的锥面切向流动，对第二摩擦副表面润滑，带走第二摩擦副表面的热量。

(5)润滑油径向继续流动，一部分穿过第一摩擦环7小端端面上的润滑油槽，另一部分沿着第一摩擦环7的小端面与第一齿轮总成1、第二齿轮总成2的第一限位平台15、第二限位平台25之间的间隙流动，遇到第一齿轮总成1的第一环形凸台13的内锥面、第二齿轮总成2的第二环形凸台23的内锥面时沿着第一摩擦副的锥面切向流动，对第一摩擦副表面润滑，带走第一摩擦副表面的热量。

(6)润滑油从各个摩擦副锥面流出后，又从齿毂4的端面与第一齿轮总成1、第二齿轮总成2的结合齿端面流出，最后流入变速器壳体底部，形成一闭环回路，不断对同步器摩擦锥面进行润滑，带走同步过程汇总摩擦产生的热量，使得摩擦材料可以长久的工作。

上述实施例1-5中，与外摩擦环外锥面配合形成摩擦副的环形凸台是设置在齿轮腹部，在其他实施例中，与外摩擦环外锥面配合形成摩擦副的环形凸台可以一部分位于齿轮腹部，一部分位于结合齿圈内侧壁，如图33中(a)所示，也可以仅设置在结合齿圈内侧壁，如图33中(b)所示。