CN101115939A - 齿轮变换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于变速传送的齿轮变换装置，特别是用于机动车辆的齿轮变换装置，其具有至少两个旋转支撑在传动杆(12)上的大齿轮(14，16)和一个放置在传动杆上的大齿轮之间的同步离合器(18)，该大齿轮对应于另一个传动杆上安装的大齿轮，一个或另一个大齿轮可通过同步离合器与传动杆连动，其中，同步离合器的滑动套管(26)可通过直接接触滑动套管的相对位置的齿轮变换摇杆(34)在各自的同步器闭锁环上移动，同步器闭锁环具有位于大齿轮的各个齿轮选择齿轮齿上的锁定齿轮齿。实际得出一个很短且简洁结构的齿轮变换装置，两个大齿轮为桶形，其配有彼此相对的凹口(14e，16e)和径向向外的齿轮缘(14f，16f)，齿轮选择齿轮齿，以及，可能的话，具有两个同步器闭锁环(28)的同步离合器(18)放置在凹口内。

Description

齿轮变换装置
本发明涉及一种用于变速传送的齿轮变换装置，特别是用于依据权利要求1的前序部分的机动车辆的齿轮变换装置。
DE69615964T2中已知一种齿轮变换装置，其为权利要求1前序部分的基础，其中，可轴向移动并啮合在滑动套管内的齿轮变换法兰突入到齿轮缘之间的缝隙内，当齿轮变换法兰移动时，齿轮变换法兰和套管一起移动。因此，齿轮变换法兰的移动路径的长度和滑动套管的移动路径的长度一样长。缝隙的轴向宽度和该移动路径的长度相对应。
EP0819864A1中已知一种齿轮变换装置，其中，放置在大齿轮之间的滑动套管径向向内、轴向靠近第一大齿轮的齿轮缘，并靠近该第一大齿轮的齿轮缘放置，后一个齿轮缘构造为具有和滑动套管相同的半径。
在DE19901067A1中，所描述的齿轮变换装置为，其可在向前运动的大齿轮和向后运动的大齿轮之间变换。在向前运动的大齿轮的凹口内放置一个摩擦锥轮环，以和向后运动的大齿轮同步启动；摩擦锥轮环和在大齿轮之间，并在大齿轮的齿轮缘径向向内放置的滑动套管一起协作。滑动套管具有内部齿轮齿，其可和向后运动的大齿轮的齿轮选择齿轮齿相啮合。齿轮变换套管的轴向移动受齿轮变换摇杆影响，该摇杆包括滑块，其由两个大齿轮的外部齿轮缘径向向内并垂直于传送轴放置，该滑块在套管的周向凹槽的直径上对置的位置上导引。
本发明的一个目的是改进传统的齿轮变换装置，特别的，这样在轴向上需要较少的安装空间。
依据本发明，通过权利要求1的特征部分实现该目的。
特别的，通过驱动部件的创新性的结构，其可绕着在齿轮缘之间并靠近齿轮缘的切线延伸的轴旋转，可以使齿轮缘之间的轴向间隙变窄，这样，齿轮变换装置和可通过齿轮变换装置可换向连接的齿轮缘在轴向方向上变得更短。
从属权利要求可得出有利的实施例以及创新性的齿轮变换装置的进一步改进。
在该创新性装置中，两个大齿轮为筒形，并配有彼此相对的凹口以及径向向外的齿轮缘，这样，齿轮选择齿轮齿以及具有两个同步器闭锁环的同步离合器放置在凹口内，以及更进一步的，齿轮变换摇杆也在大齿轮的凹口内且在齿轮缘径向向内放置，这样，齿轮变换摇杆可通过驱动装置移动齿轮缘之间的轴向较窄的分离距离。从而，该创新性的教导在于将齿轮变换装置的同步离合器实质性地整合在齿轮缘内，从而，显著地在空间上缩短了大齿轮以及同步离合器的装配。为实现该目的，凹口的尺寸设计为，同步离合器的滑动套管可从中间位置(离合器打开)移动到相对的可选择的齿轮位置。此外，齿轮变换摇杆在大齿轮的凹口内且在齿轮缘径向向内放置，且构造为可通过驱动装置移动齿轮缘之间的轴向较窄的分离距离。齿轮变换摇杆的这种附加的结合的结果是，由于同步离合器和齿轮变换摇杆在结构和空间上结合在大齿轮内，故其仅需从外部驱动齿轮变换摇杆
本发明的进一步有利的改进中，其进一步提出，齿轮变换摇杆保持在驱动装置上，驱动装置旋转支撑在变速箱壳内，以绕着旋转轴旋转，变速箱壳限定在大齿轮的齿轮缘的区域内。由于齿轮变换摇杆是可旋转的，由于仅需提供驱动装置(旋转轴)所需的空间间隙，而不依赖于滑动套管所需的移动路径，故大齿轮尤其可靠近彼此移动。
因而，尤其有利的，齿轮变换摇杆可和驱动装置的驱动部件紧固连接，该驱动部件形成为一个平滑辊压的型钢，驱动部件的窄的一侧以近似切向延伸的方式突出到大齿轮的齿轮缘内；在这种情况下，驱动部件仅需位于大齿轮的齿轮缘之间的很窄的分隔距离和/或间隙。从而，如果需要的话，齿轮缘还可为较宽的(对角设置的齿轮齿的运转齿轮齿的重叠较大)。
可在驱动部件的两侧上连接和/或焊接旋转对称的轴承销，以用于变速箱壳内的驱动装置的必须的旋转支撑。
进一步的，在一个尤其节约成本的制造过程中，齿轮变换摇杆和驱动部件可制造为薄片金属部件，其可彼此紧固连接，和/或连接在结构元件上。
依据已知的可连动大齿轮的滚柱轴承，滚柱轴承优选可形成为轴向和径向运作、两列滚柱轴承，其可设置在一个O型装置内。该装置可得到桶形大齿轮的特别硬的轴承，这导致运转齿轮齿具有很光滑的运转性能；此外，可避免在一些情况下相邻的变速元件，如进一步的齿轮选择大齿轮的轴向接触所产生的效率损失。
从尤其有利的制造技术和结构设计的观点上看，滚柱轴承可为对角肩部接触的球形轴承，如果需要的话，球形轴承径向朝外的环形轴承表面可直接形成在大齿轮的轮毂部分内。
尤其有利的，大齿轮可具有运转的齿轮齿，该齿轮齿具有比传统的用于类似的变速输出动力的齿轮齿低的齿高度和/或小的模件。除了达到驱动变速箱中提高的效率外，这种方法还可以使可连动的大齿轮的桶形凹口内部的径向间隙空间变大，以放置同步离合器，以及如果需要的话，放置齿轮变换叉。
该同步离合器可以已知的方式包括一个外部或内部同步器闭锁环，然而，优选建议使用具有内锥和外锥的双锥离合器，当在尤其有限的空间条件下变换齿轮时，该离合器还可保证有效且稳固的同步。
最后，给出一种用于机动车辆的速度变换变速箱内的多个前述齿轮变换装置的尤其优选的用途，其中，在六个传动比档和/或六个连动齿轮的情况下，它们和固定放置在一个或两个驱动轴上的大齿轮相一致，所有前述大齿轮分别放置在传动杆的壳体侧部轴承的两个滚柱轴承之间。即，当使用多个在轴向方向上构建的尤其短的齿轮变换装置时，六齿轮变速箱可安装在传统的四齿轮变速箱的变速箱壳内，尤其，每个传动杆仅由一个双轴承支撑。如果需要的话，有利的，可省去具有附加的变速箱盖的中间轴承。
下面，可通过进一步的细节解释本发明的一个实施例，在示意图中：
图1给出沿图2的I-I线的用于机动车辆的速度变换变速箱内的齿轮变换装置的纵向剖面，齿轮变换装置具有两个连动的大齿轮和一个一体形成的同步离合器；
图2给出图1的II-II线的齿轮变换装置的剖面图；以及
图3给出依据图1和2的齿轮变换装置的三维图解，给出局部拆解图。
依据图1-3的齿轮变换装置10是用于机动车辆的齿轮变换变速箱和/或手动变换变速箱的一部分，其中，驱动轴12部分可见，驱动轴12通过两个滚柱轴承(未示出)旋转支撑在变速箱的变速箱壳内。从动轴同样通过两个滚柱轴承平行于驱动轴旋转支撑。没有示出和描述的部分，变速箱和/或手动变换变速箱为已知的结构。
在驱动轴12上配有如下所述的三个齿轮变换装置10，如果需要的话，在从动轴上也配有三个齿轮变换装置，形成六个向前运动的齿轮。
齿轮变换装置10基本包括两个大齿轮14，16和一个同步离合器18，大齿轮旋转支撑在驱动轴12上，并与之可释放的连动，同步离合器和两个大齿轮14，16结合一体。两个大齿轮14，16的运转齿轮齿14a，16a和安装在变速箱的从动轴上的未示出的大齿轮啮合，然而，这种设置也可换向。
每个两个大齿轮14，16为桶形，且具有一个承载运转齿轮齿14a，16a的外部齿轮缘14b，16b，径向延伸的法兰部分14c，16c和径向向内的轮毂部分14d，16d。
大齿轮14，16通过轴向和径向支撑的两列滚柱轴承和/或对角肩部接触球形轴承20，22旋转支撑在驱动轴12上，其中，正如可看到的，球形轴承20，22的径向朝外的环形路径直接切入到轮毂部分14d，16d内。正如仍然可看到的，滚柱轴承和/或球形轴承20，22定位在O型装置内(见图1中的虚线)，从而，提供用于大齿轮14，16和驱动轴12上的适度硬的轴承的相对宽的轴承轴承基座。
同步离合器18放置在两个大齿轮14，16之间的凹口14e，16e内，其彼此相对，并通过大齿轮14，16的桶形设计形成；同步离合器18主要由径向向内的离合器主体24、外部滑动套管26以及两个轴向靠近离合器主体24的同步器闭锁环28构成。
离合器主体24通过花键齿保持在驱动轴12上，以和驱动轴12一起旋转；进一步的，滑动套管26为非旋转，但可沿着离合器主体24的齿轮齿轴向移动。滑动套管26可从图1所示的中间位置(离合器打开)向左或右移动至齿轮啮合位置，其中，滑动套管26的内齿轮齿首先以互锁方式在各自的同步器闭锁环28的锁定齿轮齿上滑动，然后，移动到齿轮选择齿轮齿14a，16f中的一个上，齿轮选择齿轮齿在齿轮缘14，16径向向内放置；结果，相应的大齿轮14或16和驱动轴12啮合。
同步离合器18构造为一个已知的双锥离合器，其中，产生同步的锥形表面不仅形成在同步器闭锁环28上，还形成在和各自的大齿轮14，16互锁的各个中间环30以及附在离合器主体24上的内环32上。应当注意，虽然没有描述，同步离合器18的结构和功能，可为已知的一个实施方式，且为本领域技术人员所熟悉。还可使用简单的内部或外部同步器(如依据Borg Warner)。
同步离合器18的滑动套管26的驱动可通过齿轮变换摇杆34实现，齿轮变换摇杆围绕滑动套管26近似180度，其通过完全接触的滑瓦36啮合在滑动套管26的环形凹槽26a内；滑瓦36枢轴放置在齿轮变换摇杆34的端部。
齿轮变换摇杆34形成一个结构元件，结构元件具有驱动部件38和连接在驱动部件38的端部上的旋转对称的轴承销，驱动部件其制造为具有方形剖面(见图3)的平滑辊压的型钢的形状；齿轮变换摇杆34可通过未示出的用于选择传动比档和/或齿轮的驱动装置在轴承销40处绕着图2所示的旋转轴42旋转。
驱动部件38的窄的一侧以近似切向地突出到大齿轮14，16的齿轮缘14b，16b内相对的前侧之间的窄的环形间隙和/或分隔距离(a)中；该分隔距离(a)考虑驱动部件18的宽度加上其限定的旋转的小角度位移。轴承销40以未示出的方式旋转支撑在环绕的变速箱的变速箱壳内。
驱动部件18的旋转通过未示出的驱动装置，如通过接触形成在轴承销40或类似物的方头44的杆实现；该杆可通过适当的联接手动移动，或者可通过驱动器自动移动。
具有驱动部件38的旋转的齿轮变换摇杆34可由片材金属部件制作为一个结构元件，其需要很少的安装空间，以及正如所看到的，其放置在齿轮缘14b，16b径向向内形成的凹口14e，16e内，和/或整体结合在大齿轮14，16内。
这显著的减少了齿轮变换装置10的轴向安装空间，其中，正如所看到的，齿轮缘14b，16b突出在齿轮选择齿轮齿14f，16f上，同步器闭锁环28上，以及部分突出在滑动套管26和齿轮变换叉34上。
大齿轮14，16的运转齿轮齿14a，16a构造为具有比传统的用于类似的变速输出动力的齿轮齿低的齿高度和/或小的模件。如图1中所看到的，这为同步离合器18和齿轮变换叉34的结合提供较多的安装空间，使运转齿轮齿14a，16a内的滚动损失较小。此外，通过使用在轴向上提供支撑的球形轴承20，22，可以避免轴向靠近大齿轮14，16的传动元件，如其他的齿轮之间的启动接触损失。
齿轮变换装置10的尤其小的轴向安装空间可以设置三个齿轮变换装置10，以用于实现在整个长度上具有六个齿轮的手动变换变速箱，这可以支撑在相应的每个仅有两个球形轴承的变速箱壳内的变速杆和/或驱动轴12和从动轴(未示出)。
应当理解，所有这三个齿轮变换装置10不需设置在驱动轴12上，它们可以公知的方式以分布的方式放置在两个变速杆之间。
可以以各种方式改进该示例性描述的齿轮变换装置。例如，驱动部件38的旋转轴42近似与齿轮缘14a，16a相切，并垂直于驱动轴12穿过大齿轮之间的间隙延伸，其无需构建为具有齿轮变换叉34的整体，而是，例如，当齿轮变换叉非旋转的保持在滑块上，以及从而齿轮变换叉仅平行于驱动轴12保持(原文如此，应为移动)时，可以与在齿轮变换叉34的相应的凹口内的销相啮合。很重要的是，驱动部件基本上仅在间隙空间内转动，这样，间隙空间的轴向宽度基本上小于杆作用所导致的滑动套管的移动路径长度，故间隙空间仅需稍微大于缝隙区域内的驱动部件的厚度。驱动部件的旋转轴有利地平行于例如在滑动套管的周向凹槽内导引的直接相对的滑瓦之间的连接线延伸。

Claims (11)

1.用于变速传动，尤其是用于机动车辆的齿轮变速装置，其具有：
至少两个可旋转支撑在传动杆(12)上的大齿轮(14，16)，该大齿轮具有径向向外的齿轮缘(14a，16a)，且和安装在另一传动杆上的大齿轮相对应，以及
一个同步离合器(18)，其放置在大齿轮之间的传动杆上，一个或另一个大齿轮可通过同步离合器与传动杆连动，
其中，同步离合器(18)的滑动套管(26)可在同步器闭锁环(28)上移动，同步器闭锁环具有位于大齿轮的各个齿轮选择齿轮齿(14f，16f)上的锁定齿轮齿，以及
该两个大齿轮(14，16)为桶形的，具有彼此相对的凹口(14e，16e)，齿轮选择齿轮齿(14f，16f)和具有两个同步器闭锁环(28)的同步离合器(18)放置在凹口(14e，16e)内，
其特征在于：
在凹口(14e，16e)内还放置一个齿轮变换叉(34)，该齿轮变换叉(34)啮合在滑动套管(26)的直接相对的位置，并通过驱动部件(38)移动，驱动部件(38)突出穿过形成在齿轮缘(14b，16b)之间的间隙，驱动部件(38)可绕着旋转轴(42)旋转，旋转轴近似垂直于传动杆方向，并近似与齿轮缘(14a，16a)相切延伸。
2.如权利要求1所述的齿轮变换装置，其特征在于：该齿轮变换叉(34)和驱动部件(38)固定连接，并和滑瓦(36)相连，该滑瓦沿着滑动套管(36)的外周在其直接相对的位置导引，该滑瓦关于齿轮变换叉绕着各自近似垂直于滑动套管(26)的外周的轴旋转。
3.如权利要求1或2所述的齿轮变换装置，其特征在于：驱动部件(38)形成为一个平滑辊压的型钢，驱动部件(38)的窄的一侧突出到大齿轮之间的间隙内。
4.如权利要求3所述的齿轮变换装置，其特征在于：旋转对称的轴承销(40)连接在驱动部件(38)的两侧，以将驱动部件旋转支撑在变速箱壳内。
5.如前述权利要求中任一项或多项所述的齿轮变换装置，其特征在于：齿轮变换叉(34)和驱动部件(38)生产为片材金属部件，并彼此紧固连接。
6.如前述权利要求中任一项或多项所述的齿轮变换装置，其特征在于：大齿轮(14，16)通过设置在一个O型装置内轴向作用和径向作用的两列滚柱轴承(20，22)支撑在传动杆(12)上。
7.如权利要求6所述的齿轮变换装置，其特征在于：该滚柱轴承为适当放置的对角肩部接触的球形轴承(20，22)。
8.如权利要求6或7所述的齿轮变换装置，其特征在于：球形轴承(20，22)的径向朝外的轴承表面直接形成在大齿轮(14，16)的轮毂部分(14d，16d)上。
9.如前述权利要求中任一项或多项所述的齿轮变换装置，其特征在于：该大齿轮(14，16)包括具有比传统的用于类似的变速输出动力的齿轮齿低的齿高度和/或小的模件的运行齿轮齿(14a，16a)。
10.如前述权利要求中任一项或多项所述的齿轮变换装置，其特征在于：该同步离合器(18)为具有内锥和外锥的双锥离合器。
11.如前述权利要求中任一项或多项所述的齿轮变换装置(10)在机动车辆的变速箱中的使用，该装置具有六个传动比档和/或六个连动大齿轮(14，16)，该大齿轮固定放置在一个或两个传动杆(12)上，其中，所有前述大齿轮(14，16)每一个都放置在传动杆的壳侧部轴承的两个球形轴承之间。
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