CN101171441A - 具有在直接档可脱离的中间轴的变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有在直接档可脱离的中间轴(15)的商用车变速器。为了实现多的档位数，设有两个输入常啮合级，其中在前进档中力传递流通过两个输入常啮合级(17，18)分布。

Description

具有在直接档可脱离的中间轴的变速器
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1所述的具有在直接档可脱离(接合)的中间轴的变速器。
背景技术
DE 102 39 396 A1已经涉及一种具有直接档的中间轴变速器，该变速器的中间轴在接合直接档时不跟着转动。
此外，US5,381,703涉及一种具有输入轴、输出轴和中间轴的中间轴变速器(Vorgelegegetrieb)，其中当中间轴变速器处于直接档时，中间轴的驱动被阻止。
发明内容
本发明的目的是，为商用车提供一种车辆变速器，该变速器以紧凑型结构方式具有高的效率。
按照本发明，所述目的由权利要求1所述的特征来实现。
因为两个由多余的齿轮副得到的输入常啮合级/输入常量级(Eingangskonstante)而使档位数加倍，本发明以特别有利的方式实现了变速器的多档位数。所述两个输入常啮合级附加地用于共同形成前进档。这里，力传递流(Kraftfluss)可以从其中一个输入常啮合级经过中间轴传递到另一个输入常啮合级，然后传递到主轴上。该主轴可以没有变速级地与输入轴连接，由此构成直接档。在一个特别有利的实施形式中，具有两个换档状态的后置副变速器/后置段(Range-Gruppe)可以连接到主轴上，使得
——不仅通过两个输入常啮合级的前进档，
——而且直接档，
——而且倒车档，
——而且通过仅一个输入常啮合级和另一个变速级工作的各前进档，都可以分别构成两个不同的档位，因此档位的总数加倍。这里，后置副变速器可以以特别有利的方式构造成行星齿轮变速器，该行星齿轮减速器
——在其中一种换档状态下实现变速比减速，并且
——在另一种状态下作为整体回转，使得主轴转速被不变地传递到主减速器上。
行星齿轮变速器的这种设计连同
——在中间轴变速器中的传动比的，和
——后桥传动装置的传动比的
相应的设计使得可以将商用车的车速在约80千米/小时下的常用行驶范围/速度范围(Fahrbereich)设置为直接传动。在直接传动中，
——接合直接档，
——后置副变速器的行星齿轮变速器以整体回转，并且
——中间轴被脱离。
因此，商用车变速器的效率在长距离的常用行驶范围内保持较高。这里，传动比可以这样设计，使得驱动发动机处于燃料效率最高的范围。该燃料效率最高的驱动发动机转速范围，例如对于6缸柴油驱动发动机来说，在1100至1500转/分或RPM之间。其中，对于大排量6缸柴油驱动发动机该燃料效率最高的驱动发动机转速范围确切地说是1100RPM，对于小排量6缸柴油驱动发动机该燃油消耗低的驱动发动机转速范围确切地说是1500转/分或RPM。
具有减速变速比的或直接传动的——也就是说，没有加速变速比的传动——的行星齿轮变速器的所述结构形式可以实现使中间轴变速器的转速增大、转矩减小，使得在中间轴变速器上出现较小的力。因此，可以
——将齿轮设计得较薄，并且
——将变速器壳体设计成薄壁件。
中间轴变速器可以以特别有利的方式构造成同轴的变速器，该类型变速器以特别有利的方式应用在驱动发动机在车辆纵向方向上布置的情况中。在这种同轴的中间轴变速器中，输入轴和主轴彼此对齐。这里，所述以特别有利的结构方式连接在中间轴变速器后面的行星齿轮变速器同样可以同轴地布置。
本发明使得，尽管可以脱离中间轴，却仍在小的结构空间内实现了多的档位数——特别是前进档——而不是一定需要
——一第二中间轴或
——与其中一根主轴的中间轴同轴的、跨过多个齿轮平面延伸的空心轴。
权利要求8给出了本发明的一种特别有利的结构形式，该结构尽管使用了在功率传递流(Leistungsfluss)中设置在主轴下游的后置副变速器，但仍可以在变速器末端处支承主轴。
本发明的其它优点参见其它的权利要求、说明书和附图。
附图说明
下面根据两个示意示出的整个汽车传动系的实施例对本发明进行说明。
其中表示：
图1表示具有商用车变速器的传动系，该商用车变速器具有中间轴变速器和后置副变速器；
图2表示图1的一个局部；和
图3表示在第二结构形式中，具有相对于图1修改的后置副变速器的传动系。
具体实施方式
图1表示具有6缸柴油驱动发动机80和商用车变速器79的传动系，该商用车变速器包括具有在几何上和在功率传递流中连接在其后的后置副变速器12的中间轴变速器10。其中，该后置副变速器12设计成行星齿轮变速器。
在力传递流中启动离合器11连接在6缸柴油发动机80的曲轴上，所述的中间轴变速器10在启动离合器下游。该中间轴变速器10具有前置副变速器(Splitgruppe)13，由整体上此得到一个三组式(组合)变速器。在前置副变速器13中，驱动动力从变速器输入轴14传递到中间轴15。其中根据换档元件(Schaltelement)16的换档状态，传递可以通过
——第一输入常啮合级17或
——第二输入常啮合级18或
——两个输入常啮合级17、18进行。
输入常啮合级17、18的传动输出齿轮19、20不可相对转动地与中间轴15连接，而输入常啮合级17、18的传动输入齿轮21、22可以分别单独地通过换档元件16与变速器输入轴14不可相对转动地连接。这里，换档元件16轴向安装在输入常啮合级17、18的两个传动输入齿轮21和22之间。
此外，中间轴变速器10在前置副变速器13的远离变速器输入轴14的一侧具有主轴23，该主轴相对于变速器输入轴14可转动地支承在滚动轴承24中。变速器输入轴14和主轴23相互对齐地布置。中间轴15相对于主轴23平行地隔开地延伸。可以通过换档元件30和31使中间轴15和主轴23经由齿轮副26、27、28以及倒车档位级29彼此传动地连接。因此，由齿轮副26、27、28以及倒车档位级29形成四个齿轮平面99、98、97、96，这四个齿轮平面分别与两个输入常啮合级17、18相配。其中，换档元件30轴向安装在前两个齿轮平面99和98之间，而另一个换档元件则安装在另两个齿轮平面97和96之间。
齿轮副26至28和倒车档位级29的传动输入齿轮32、33、34、35不可相对转动地与中间轴15连接。齿轮副26、27的传动输出齿轮36、37可通过换档元件30分别单独地与主轴23连接，而齿轮副28和倒车档位级29的传动输出齿轮38、39可通过换档元件31分别单独地与主轴23连接。
在第一换档状态，换档元件16使传动输入齿轮21和变速器输入轴14连接。在图1所示的空档状态/中性状态(Neutralzustand)，换档元件16脱离接合，使得传动输入齿轮21、22分别可相对于彼此和相对于变速器输入轴14自由地转动。在第二换档状态，换档元件16使传动输入齿轮22与变速器输入轴14连接。
在第一换档状态，换档元件30使传动输出齿轮36与主轴23连接。在图1示意性示出的换档元件30的空档状态，传动齿轮36、37可相对于彼此和相对于主轴23自由地转动。在第二换档状态，主轴23通过换档元件30与传动输出齿轮37不可相对转动地连接。
在第一换档状态，换档元件31使传动输出齿轮38和主轴23不可相对转动地连接。在图1所示的换档元件31的空档状态，传动输出齿轮38、39可相对于彼此和相对于主轴23转动。在第二换档状态，换档元件31使传动输出齿轮39与主轴23不可转动地连接。
换档元件40可以移动至三个位置。在图1所示的中间的空档位置，只要换档元件16没有在所述第二换档状态使传动输入齿轮22与变速器输入轴14连接，则
——变速器输入轴14，
——主轴23，和
——构造成惰轮/空转轮(Losrad)的传动输入齿轮22可以相对于彼此自由地转动。
如果在图2中详细示出的换档元件40的滑动套筒(Scheibemuffe)94向变速器末端，更确切地说，具有后置副变速器12的方向移动至使得不可运动地安装在滑动套筒94的径向内部的换档接合件95与变速器输入轴14的相应的换档接合件92相接合，则在主轴23与变速器输入轴14之间建立起不可相对转动的连接。由此，在中间轴变速器10内就接合了直接档，使得中间轴15没有通过齿轮副被驱动。在任何情况下，由于惰轮的轴承摩擦，在直接档会出现较小的、相对于商用车变速器的总效率可忽略对中间轴15的驱动。
相反，如果换档元件40的滑动套筒94沿相反的方向——也就是说，向具有传动输入齿轮22的方向——移动至使得所述换档接合件95与传动输入齿轮22的相应的换档接合件93相接合，则在主轴23与传动输入齿轮22之间建立起不可相对转动的连接。此时，如果附加地将换档元件16推入第一换档状态，使得传动输入齿轮21与变速器输入轴14连接，则接合了前进档，其力传递流通过第一输入常啮合级17和第二输入常啮合级18一直传输至后置副变速器12，并根据后置副变速器的换档状态从该后置副变速器12继续传递。
如果换档元件16连接至该第一换档状态，那么输入常啮合级17可以择一地与一个前进档或倒车档的一个齿轮副26、27、28、29接合来传递功率。相反，如果换档元件16被移至第二换档状态，使得传动输入齿轮22与变速器输入轴14连接，那么输入常啮合级18可以择一地与一个前进档或倒车档的一个齿轮副26、27、28、29接合来传递功率。
后置副变速器12具有一个与主轴23不可相对转动地连接的太阳轮41。此外，后置副变速器12具有多个行星轮42以及一个齿圈45，所述行星轮可相对于行星架43转动地安装，行星架不可相对转动地与变速器输出轴44连接。
通过换档元件46，主轴23在第一换档状态不可相对转动地与齿圈45连接。也就是说，后置副变速器12以整体回转，因此主轴23的转速不变地传递到变速器输出轴44上。在中间的空档状态，主轴23和齿圈45没有通过换档元件46相互接合。也就是说，后置副变速器12被置于空档，不输出功率到变速器输出轴44上。在第二换档状态，换档元件46使齿圈45与变速器壳体47连接，因此在提高扭矩的情况下降低了主轴23的转速。
具有变速级77的主减速器78连接在变速器输出轴44下游。所述变速级这样设计，使得6缸柴油驱动发动机80在
——接合直接档、
——行星齿轮变速器以整体回转，和
——车速为80千米/小时时具有在1100至1500转/分或RPM之间的转速。
该商用车变速器具有16个前进档位和4个倒车档位。为了实现6个前进档位，在力传递流上齿轮级26、27、28中的一个跟随在在两个输入常啮合级17、18中的一个后。为了实现另一个前进档，在力传递流中第二输入常啮合级18可以作为变速级跟随在第一输入常啮合级17后。直接档构成了另一个前进档。后置副变速器12连接在所有八个前进档的下游，该后置副变速器一方面可以实现到变速器输出轴44的直接传动，另一方面可以实现减速变速比，这样总共形成了所述的16个前进档位。四个倒车档位这样得到，即，倒车档位级29可以与两个输入常啮合级17、18组成两个倒车档位，这两个倒车档位可以通过后置副变速器12直接传递到变速器输出轴44上或者可选地以减速变速比传递到变速器输出轴44上。
因此，尽管中间轴15可以脱离，该商用车变速器仍可以以总共六个齿轮平面实现所述数量的档位。
中间轴变速器10具有附加的接合直接档的可能性。如果
——换档元件16被移至所述第二换档状态，在此状态下该换档元件16使传动输入齿轮22与变速器输入轴14连接；并且
——换档元件40向朝向传动输入齿轮22的方向移动，从而该换档元件40使传动输入齿轮22与主轴23连接，则通过传动齿轮22接合直接档，这时中间轴15却没有脱离。当希望未参与商用车驱动的中间轴15被驱动时，这种附加的换档状态是有利的。例如，可以在中间轴上连接用于中央同步器或变速器油泵的制动器，在确定的运行状态下在直接档可能也希望运行该制动器。然而，这种带有未参与的接合的中间轴15的换档组合也可以由自动控制器来避免，从而这种换档状态不可由驾驶员选择。必要时，自动变速器控制器也可以在带有接合的中间轴的直接档和带有脱离的中间轴的直接档之间自动切换。
与变速器壳体固定的隔板76位于后置副变速器12的行星齿轮变速器和后置副变速器12的换档元件46之间。这里，行星齿轮变速器位于隔板76的朝向中间轴变速器的一侧，而换档元件46则位于相反的一侧。
图3在第二结构形式中示出具有相对于图1修改的后置副变速器的传动系。类似的构件配有增加了100的标号。与图1相反，行星齿轮变速器位于隔板176的背离中间轴变速器110的一侧，而换档元件146位于相反的一侧。由于由此换档元件146位于隔板176的朝向中间轴变速器110的一侧，换档元件146可以设计成，通过该换档元件146使主轴123和齿圈145接合，该换档元件可将行星齿轮变速器切换为整体或者说直接传动。在这种情况下，行星齿轮变速器的太阳轮和齿圈145固定地彼此接合。如图3所示，利用这种布置主轴123的支承部75可以一直分布到商用车变速器79的变速器末端，由此在轴承载荷或者轴承尺寸方面得到结构上的优点。
在两个实施例中示出的主减速器既可以是后桥减速器，也可以是驱动轴的主减速器。
所述实施形式仅是示例性的结构形式。所述特征的组合对于不同的实施形式是同样可行的。属于本发明的装置构件的其它的特别是的未说明的特征可以从在附图中示出的装置构件的几何关系得到。

Claims (10)

1.具有一在直接档可脱离的中间轴(15)和两个输入常啮合级(17，18)的变速器，其中，在力传递流中前进档通过两个输入常啮合级(17，18)分布。
2.按权利要求1所述的中间轴变速器，其特征在于，其中一个输入常啮合级(18)具有惰轮(22)，该惰轮轴向设置在两个换档元件(16，40)之间，其中借助于其中一个换档元件(16)可以在该惰轮(22)与变速器输入轴(14)之间建立不可相对转动的连接，而借助于另一个换档元件(40)可以在该惰轮(22)与主轴(23)之间建立不可相对转动的连接。
3.按权利要求2所述的中间轴变速器，其特征在于，关于两个输入常啮合级(17，18)，所述另一个换档元件(40)仅与其中一个输入常啮合级(18)相配，并且利用该换档元件(40)可在另一位置接合直接档。
4.按上述权利要求中任一项所述的中间轴变速器，其特征在于，为直接档设置两种换档可能性，其中一种可能性可以使中间轴(15)脱离，而另一种可能性可以使中间轴(15)接合。
5.按权利要求3所述的中间轴变速器，其特征在于，两个输入常啮合级(17，18)都具有共轴线可转动地安装在变速器输入轴(14)上的惰轮(21，22)，其中，在一种换档状态中，借助于所述另一个换档元件(40)在主轴(23)和变速器输入轴(14)之间建立不可相对转动的连接，其中当轴向安装在这两个惰轮(21，22)之间的并且可与两个惰轮(21，22)接合的换档元件(16)释放一个惰轮(22)时，在该换档状态中，所述另一个换档元件(40)使所述一个惰轮(22)可相对于输入轴(14)转动。
6.按上述权利要求中任一项所述的中间轴变速器，其特征在于，在输入端借助于滚动轴承(24)相对于变速器输入轴(14)支承主轴(23或123)。
7.具有按上述权利要求中任一项所述的中间轴变速器的传动系，其特征在于，中间轴变速器(10)的主轴(23)与后置副变速器(12)的行星齿轮变速器的太阳轮(41)连接，该行星齿轮变速器的行星架(43)与变速器输出轴(44)连接，而其齿圈(45)一方面可与变速器壳体(47)接合以建立减速变速比，另一方面可与一轴(变速器输出轴44或主轴123)接合以建立直接传动。
8.按权利要求7所述的传动系，其特征在于，所述轴是主轴(123)。
9.按权利要求7所述的传动系，其特征在于，所述轴是变速器输出轴(44)。
10.按照权利要求8或9所述的传动系，其特征在于，变速器输入轴(14)通过启动元件与驱动发动机(80)连接，而变速器输出轴(44)与具有变速级(77)的主减速器(78)连接，其中所述变速机这样设计，使得当车速为80千米/小时、直接档接合，并且主轴(23)与变速器输出轴(44)通过后置副变速器不可相对转动地相互接合时，驱动发动机可以在800至1500转/分或RPM之间的转速范围内运行。
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