CN102777594A - 用于变速器换挡的设施 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于变速器换挡的设施，包括第一变速器部件和第二变速器部件(14)，其中，可轴向移动的换挡套筒(17)，其中该换挡套筒(17)和第二变速器部件(14)分别具有同步齿部(14a、17a)并且它们与彼此进入啮合。建议如下，同步齿部构造为变厚齿部(14a、17a)。

Description

用于变速器换挡的设施

技术领域

本发明涉及一种依据权利要求1的前序部分的用于变速器换挡的设施。

背景技术

本发明从一种换挡设施出发，如其以爪齿式换挡的概念公知的。在此，第一变速器部件通过可以轴向运动的换挡套筒或者滑动套筒与第二变速器部件连接。换挡套筒和待连接的变速器部件具有同步齿部或者换挡齿部(外齿部和内齿部)，它们通过轴向的彼此收嵌建立抗相对转动(drehfest)的连接，从而可以传递或者支撑扭矩。换挡套筒的对入应当在较小的转数差时，尽量在转数差为零时进行。由于强烈的转速升降率为此只有很短的时间段可供使用。因此在传统的同步齿部或爪齿齿部中，必需设置相对较大的侧隙，以便使得在预先给定的时间窗内爪齿的对入成为可能。然而过大的侧隙是不希望的。

如在已知的爪齿式换挡中使用的那样，同步齿部具有相对简单的齿廓，例如梯形或者三角形。在运行齿部中(其中齿轮通过滚动相互啮合)使用其他的齿廓，例如渐开线型齿廓。也属于公知的运行齿部的是所谓的变厚齿部(Beveloidverzahnung)，也就是说用于锥形直齿轮的齿部，这些锥形直齿轮的转动轴线可以相对彼此相交、交叉或者平行地布置。

通过申请人的DE 103 06 935 A1公知一种带有变厚齿轮的直齿轮级，所述变厚齿轮具有大小相同但是相反定向的锥角。为了减小扭转侧隙，变厚齿轮在轴向方向上由温度依赖的元件调节。因此公知的齿轮变速器涉及用于带有平行布置的轴的锥形直齿轮的变厚运行齿部。

变厚运行齿部也公知地用于全轮驱动的汽车变速器中的所谓的半轴的驱动。通过申请人的DE 10 2008 042 038 A1公知一种带有相交的或者说交叉的转动轴线的用于汽车的传动系的变厚驱动装置。

发明内容

本发明的任务在于，在开头提到的类型的换挡设施中，使得即使当转数差较大时也执行换挡过程成为可能。

本发明的任务通过权利要求1的特征得以解决。有利的设计方案由从属权利要求中得出。

依据本发明同步齿部构造为变厚齿部，其也标称为换挡齿部。该迄今为止仅公知为运行齿部的变厚齿部依据本发明作为换挡齿部使用。该变厚齿部是渐开线齿部，其中变位修正在齿宽上变化。由此达到，换挡齿部的齿在齿宽方向上变厚并且因此侧隙变小。在换挡行程的开始时，也就是在滑动套筒对入换挡齿部时，在周向上观察，齿相对窄，从而产生了相对大的侧隙。相反在换挡行程结束时齿相对厚，因此侧隙小。也就是侧隙在换挡行程的方向上减小。由此产生了如下的优点，即，即使在较大的转数差上进行接通和断开也是可能的。变厚齿部提供了连续加工的优点并且因此也提供了相对于公知的同步齿部的成本优势。

根据一种优选的实施方式，变厚齿部构造为直齿齿部，也就是不具有螺旋角。直齿齿部提供了对称的换挡齿部的可能性，也就是说齿廓是对称的。

根据另一种优选的实施方式变厚齿部构造为斜齿齿部并且具有螺旋角β，该螺旋角优选在大于0°并且小于3°的范围内并且特别优选2°。由于斜齿齿部，产生了非对称换挡齿部的可能性，也就是说齿廓不对称。

根据另一种优选的实施方式变厚齿部的齿面具有齿面螺旋角

β_L和β_R，该齿面螺旋角在直齿齿部上对于两个齿面是相同的。由此，在周向上观察，齿廓的厚度在齿宽方向上对称地增长。

依据另一种优选的实施方式仅齿廓的一个齿面具有大于0°的齿面螺旋角，由此产生了不对称的齿廓。优选一个齿面具有大约4°的齿面螺旋角并且另一个齿面具有0°的齿面螺旋角。

根据另一种优选的实施方式换挡套筒具有内换挡齿部，也标称为爪齿，而第二变速器部件具有外换挡齿部。因此该爪齿可以通过轴向移动移到第二变速器部件的换挡齿部上并因此引起换挡过程。此外在换挡行程开始时存在最大侧隙，并且在换挡行程结束时存在最小侧隙。

根据另一种优选的实施方式第二变速器部件构造为行星齿轮组的环节。优选该环节可以构造为齿轮组的太阳轮，但也可以构造为行星架或者齿圈。因此行星齿轮组的相关的环节可以经由换挡套筒与第一变速器部件抗相对转动地连接。

根据另一种优选的实施方式换挡套筒抗相对转动地受支撑，例如在变速器壳体上。由此行星齿轮组的环节可以制动。

根据另一种优选的实施方式变速器构造为汽车的多档自动变速器。这意味着相对于传统的自动变速器，公知的多片式离合器和/或制动器形式的换挡元件可以因带有变厚换挡齿部的换挡元件之利而取消。由此节省了结构空间、重量和成本。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且接下来详细说明，其中更多的特征和/或优点可以从说明和/或附图中得出。其中：

图1示出带有变厚齿部的锥形直齿轮；

图1a在透视图中示出单个齿；

图2a、2b示出依据本发明的换挡齿部在不同换挡行程中的径向剖面；

图3a、3b示出作为具有相同的齿面螺旋角的直齿齿部的对称的换挡齿部；

图4a、4b示出作为具有不同的齿面螺旋角的斜齿齿部的非对称的换挡齿部，以及

图5、6示出带有依据本发明的用于行星齿轮组的换挡齿部的、在不同换挡位置中的换挡元件。

具体实施方案

图1在半剖面图中示出具有变厚齿部1a和齿宽b的锥形直齿轮1。变厚齿部1a具有变位修正，该变位修正在齿宽b上变化。这通过不同的齿廓2、3、4表示，这些齿廓相应于变厚齿部1a的通过箭头A、B、C标示的位置上的径向截面。从该图示中看出，齿廓从前端面(箭头A)直到背面(箭头C)变厚，其中齿厚是在周向上测量的。

在图1a中透视地示出了变厚齿部1a的单个齿5。齿5的前端部称为趾部5a并且齿5后端部被称为踵部5b。看出，趾部5a比踵部5b窄得多。由厚度变化产生了齿面螺旋角，该齿面螺旋角之后再详细说明。

图2a、2b示出用于变速器部件6和滑动套筒或换挡套筒7的依据本发明的换挡齿部。可以构造为例如行星齿轮组的太阳轮的变速器部件6(参见图5、图6)具有外齿部6a，而换挡套筒7具有内齿部7a，两者相互齿啮合并且可以轴向，也就是在换挡方向上相对移动。两个齿部6a、7a都构造为具有齿面螺旋角的变厚齿部，该齿面螺旋角在内齿部和外齿部上相反分布。图2a示出在相应于整个换挡行程中间的换挡行程中的换挡齿部6a、7a。两个换挡齿部6a、7a之间的侧隙通过尺寸j₁表示。

图2b示出在变化了的换挡行程中的相同的换挡齿部6a、7b，该换挡行程位于依据图2a的位置之前2毫米。侧隙在这里以j₂标称，其中可看出，j₂比j₁更大。由于变厚齿部的所选择的齿面螺旋角产生了依赖换挡行程(参见图5、图6)变化的侧隙，该侧隙在换挡行程开始时相对大并且在换挡行程结束时相对小。由此，在变速器部件6和换挡套筒7之间的较大的转数差上接通和断开也是可能的。此外更大的齿面螺旋角也有助于断开，也就是换挡套筒7的移出。

图3a和图3b示出本发明的用于依据本发明的换挡齿部8a、9a的一种实施例，所述换挡齿部构造为直齿齿部并且具有对称的齿廓。变速器部件8的外齿部8a具有以β_L和β_R标称的齿面螺旋角。特别是从图3b可以看出，两个齿面的齿面螺旋角β_L和β_R相同。它们在一种优选的实施例中为2°。齿面螺旋角β_L和β_R对于变速器部件8的外齿部8a和换挡套筒9的内齿部9a相反。

图4a和图4b示出本发明的用于变速器部件10和换挡套筒11的非对称的换挡齿部10a、11a的一种实施例。换挡齿部10a具有优选为2°的螺旋角β。齿面在一侧具有0°的齿面螺旋角β_R并且在另一侧具有优选4°的齿面螺旋角β_L。此外为0°的齿面螺旋角β_R位于换挡齿部的推齿面上，而为4°的齿面螺旋角β_L位于换挡齿部的牵拉齿面上。

图5示出汽车的多档自动变速器的截取图，其中示出了行星齿轮组12和与壳体固定的支承底座13。行星齿轮组12包括与行星轮15啮合的太阳轮14，所述行星轮在齿圈16上滚动。换挡齿部14a布置在太阳轮14上。在支承底座13中布置有滑动套筒17，也称为换挡套筒17，该滑动套筒通过同步齿部18抗相对转动地与支承底座13，也就是与未示出的变速器壳体相连。换挡套筒17液压地或者气动地操纵并且具有构造为内齿部的变厚换挡齿部17a。换挡齿部17a一般也标称为爪齿齿部或者爪齿，并且可以通过换挡套筒17的轴向移动进入或者脱出与太阳轮14的换挡齿部14a的啮合。在图5中示出的位置上，换挡齿部17a位于其打开的，也就是移出的位置，由此太阳轮14与换挡套筒17之间不存在转动连接。

图6示出位于其插入位置的换挡套筒17，也就是换挡齿部17a完全处于与太阳轮14的换挡齿部14a的啮合中。由此通过换挡套筒17建立了太阳轮14和与壳体固定的支承底座13之间的抗相对转动的连接，也就是太阳轮14受制动并且相对变速器壳体受支撑。换挡齿部14a、17a相当于上述的依据本发明的具有齿面螺旋角β_L、β_R的变厚齿部，并且具有大约2°的锥度。通过选择齿面螺旋角β_L、β_R可以在换挡套筒17的换挡行程上最优地调节侧隙，其中同时有助于换挡齿部的分离。

附图标记列表

1    锥形直齿轮

1a    变厚齿部

2     齿廓

3     齿廓

4     齿廓

5     齿

5a    趾部

5b    踵部

6     变速器部件

6a    外齿部

7     换挡套筒

7a    内齿部

8     变速器部件

8a    外齿部

9     换挡套筒

9a    内齿部

10    变速器部件

10a   外齿部

11    换挡套筒

11a   内齿部

12    行星齿轮组

13    支承底座

14    太阳轮

14a   换挡齿部

15    行星轮

16    齿圈

17    换挡套筒

17a   换挡齿部

18    同步齿部

b    齿宽

β   螺旋角

β_L  左齿面的齿面螺旋角

β_R  右齿面的齿面螺旋角

j₁   侧隙

j₂   侧隙

A    箭头(前面)

B    箭头(中间)

C    箭头(背面)

Claims (10)

1.用于变速器的换挡的设施，包括第一变速器部件和第二变速器部件(14)、能轴向移动的换挡套筒(17)，其中所述换挡套筒(17)和所述第二变速器部件(14)分别具有同步齿部(14a、17a)并且能够与彼此进入啮合，其特征在于，所述同步齿部构造为变厚齿部(6a、7a；8a、9a；10a、11a；14a、17a)。

2.根据权利要求1所述的设施，其特征在于，所述变厚齿部构造为直齿齿部(8a、9a)。

3.根据权利要求1所述的设施，其特征在于，所述变厚齿部构造为斜齿齿部(10a、11a)，并且具有0°＜β≤3°范围内的、特别是2°的螺旋角(β)。

4.根据权利要求1、2或3所述的设施，其特征在于，所述变厚齿部具有如下齿廓(2，3，4)，所述齿廓的齿厚在齿宽(b)上变化，其中，齿厚变化由能选择的齿面螺旋角(β_L、β_R)确定。

5.根据权利要求4所述的设施，其特征在于，要么所述变厚齿部(8a、9a；10a、11a)的仅一个齿面具有齿面螺旋角(β_L、β_R)，要么所述变厚齿部(8a、9a；10a、11a)的两个齿面均具有齿面螺旋角(β_L、β_R)。

6.根据权利要求4或5所述的设施，其特征在于，所述齿面螺旋角(β_L、β_R)在0°到5°的范围内。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的设施，其特征在于，所述换挡套筒(17)具有内换挡齿部(17a)，并且所述第二变速器部件(14)具有外换挡齿部(14a)。

8.根据权利要求7所述的设施，其特征在于，所述第二变速器部件构造为行星齿轮组(12)的环节(14)。

9.根据权利要求7或8所述的设施，其特征在于，所述换挡套筒(17)抗相对转动地受支撑。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的设施，其特征在于，所述变速器构造为汽车的多档自动变速器。

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