CN103104681A - 用于机动车辆的变速器装置 - Google Patents

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CN103104681A CN2012104473857A CN201210447385A CN103104681A CN 103104681 A CN103104681 A CN 103104681A CN 2012104473857 A CN2012104473857 A CN 2012104473857A CN 201210447385 A CN201210447385 A CN 201210447385A CN 103104681 A CN103104681 A CN 103104681A
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亚历山大·帕布斯特
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Abstract

商用车变速器常以所谓的分组结构类型来实施。在这种结构形式中,例如16挡变速器由带有四个挡位的主变速器、带有两种不同变速比的后置的高低挡副变速器组成。用于机动车辆的变速器装置包括:变速器壳体;换挡变速器,其具有输出轴;高低速挡组,该高低速挡组具有行星传动装置,其经由输出轴被驱动,其中,换挡变速器和高低速挡组布置在变速器壳体中;支承设备,其构造为滚动轴承,布置在换挡变速器与高低速挡组之间的过渡区域内并且相对于变速器壳体支撑输出轴,其中,变速器壳体具有支撑节段,其中,在支撑节段上布置有在轴向上延伸的并且环绕输出轴的凸缘节段,其在径向的内侧上形成用于支承设备的安置面,其中,支承设备具有无屑制成的外圈。

Description

用于机动车辆的变速器装置
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的变速器装置,其包括:变速器壳体;换挡变速器,其具有输出轴;高低速挡组,其中,该高低速挡组具有行星传动装置,其经由输出轴被驱动,其中,换挡变速器和高低速挡组布置在变速器壳体中;支承设备,其中,该支承设备构造为滚动轴承,布置在换挡变速器与高低速挡组之间的过渡区域内并且相对于变速器壳体支撑输出轴,其中,变速器壳体具有支撑节段,其中,在该支撑节段上布置有在轴向上延伸的并且环绕输出轴的凸缘节段,其在径向的内侧上形成用于支承设备的安置面。
背景技术
商用车变速器经常以所谓的分组结构类型来实施。在这种结构形式中,例如16挡变速器由带有四个挡位的主变速器、带有两种不同变速比的后置的高低挡副变速器组成,从而这两个结构挡组已示出2×4个挡位。通过前置两级式半挡副变速器,挡位的数量被再次翻倍,从而有16个挡位可供使用。
高低挡副变速器也被称作高低挡挡组或高低速挡组并且以如下这样高的程度转变转速,即,产生不与第一级的范围交叉的新的变速比范围。典型的是3-4:1的变速比。
出版物DE 198 06031 A1,其很好地形成了最近的现有技术,公开了用于此类高低速挡组的换挡操纵的换挡设备,其中,该高低速挡组包括行星传动装置。该换挡设备能够将行星传动装置的空心轮可选地抗扭地与变速器的壳体或抗扭地与联轴节主体相联接,该联轴节主体抗扭地被装在前置的换挡变速器的输出轴上。通过该换挡设备如下是可行的,即,在高低速挡组的两个变速比之间切换。在该换挡设备中,前置的变速器的输出轴经由滚动轴承相对壳体支撑。
发明内容
本发明基于如下任务,即,提出用于机动车辆的变速器装置,其具有较高的使用寿命。这个任务通过具有权利要求1的特征的变速器装置来解决。本发明的优选的或具有优点的实施方式由从属权利要求、后续的说明以及附图得出。
在本发明的范畴内介绍了适合于并且/或构造用于机动车辆的变速器装置。该机动车辆优选地是商用车,尤其是重型货车,特别是载重汽车或其它具有在装载状态中>10吨、优选地>20吨的质量的机动车辆。变速器装置尤其构造为商用车变速器。
变速器装置包括一件式或多件式的变速器壳体,其特别优选地构造为压铸铝壳体。在变速器壳体中布置有换挡变速器,其在本发明的可行的实施方式中能够切换四个不同的挡位。换挡变速器具有输出轴,其将经转换的扭矩从换挡变速器中传出。
此外,变速器装置包括高低速挡组(也被称作高低挡副变速箱或高低挡挡组),其具有行星传动装置,其中,行星传动装置经由输出轴被驱动。因此,前置的换挡变速器的输出轴形成在行星传动装置中的输入轴。优选地,高低速挡组具有从动轴,其与机动车辆的驱动轮联接或是能联接的。高低速挡组优选如下来构造,即,经由至少两个或正好两个不同的变速比来转换经由输出轴被导入的扭矩或者说被导入的转速。
可选地补充地,变速器装置具有半挡副变速器,其由扭矩流来看布置在换挡变速器之前,并且优选地同样使得扭矩或者说转速的两种不同的变速比成为可能。
变速器装置具有至少一个支承设备,其构造为滚动轴承并且布置在换挡变速器与高低速挡组之间的过渡区域内。支承设备如下这样来布置和/或构造,即,这个支撑设备相对变速器壳体支撑输出轴。支撑能够直接地或间接地进行。尤其地,支承设备定位在如下区域内,在该区域内在计算上来看没有出现要承受的径向载荷。然而在这个区域内由于输出轴的径向偏差和/或不平衡可能产生径向载荷,其经由支承设备被导出到变速器壳体中。
变速器壳体具有径向向内指向的支撑节段,其中,在该支撑节段上布置有,尤其模制有在轴向上延伸的并且环绕输出轴的凸缘节段,其中,凸缘节段在径向的内侧上形成用于支承设备的安置面。尤其地,支撑节段和凸缘节段在变速器壳体中一体式地来构造,尤其与其一起成形。
在本发明的范畴内提出如下,即,支承设备,尤其是滚动轴承,具有无屑制成的外圈。尤其地,该外圈构造为尤其具有固定边缘和折边的滚子套。尤其地,支承设备构造为带有柱体滚子的滚动轴承。
在这个设计方案中,对于支承设备而言在在与带有实心的外圈的滚动轴承的情况中相同或类似的承载能力的情况中需要较小的径向的结构空间。通过这种结构上的设计方案开启了如下可行性,即,凸缘节段在径向上向内较厚地并且因此较硬地来构造,从而使得凸缘节段能够更好地并且尤其无磨损地承受静态的和动态的载荷。以这种方式,支承设备并且因此变速器装置的支撑结构(即凸缘节段和/或支撑节段)的使用寿命总地得以延长。
在此尤其地,本发明的想法如下,即,由于不平衡或径向偏差和在轴承座上存在的结构空间能够引起凸缘节段的永久变形或者说塑化,其导致如下,即,对于支承设备的外圈而言不再存在合适的支持。此外更严重的是,由于温度影响在运行中在基于外圈和壳体的材料配对(尤其钢-铝合金的材料配对)的连接中能够引起轴承座的进一步的松弛。由松弛产生外圈的可能的可扭转性并且由此产生支承设备由于在支撑结构上的磨损和磨蚀而持久失效的风险。因此,不再能够确保通过支承设备的轴引导的功能。
通过使用无屑制成的外圈,一方面(如已说明的那样)承载轴承座的凸缘节段能够在径向向内的方向上较强地来构造。此外,外圈能够以较高的压入接触比被压入到凸缘节段中,从而实现在温度上升的情况中的较长时间的压密接并且阻止外圈的跟随扭转。较高的压入接触比又由此如下实现,即,与实心的外圈相比,就材料厚度而言,在支承设备的承载能力相同的情况中,根据本发明的外圈更薄地来实施并且因此在压入的情况中能够弹性地更强地变形。
在本发明的优选的实施方式中,凸缘节段和/或安置面或者说轴承座在轴向上相对支撑节段凸出地布置。这个凸出的位置由于在变速器装置中的空间原因必须经常被换位,尽管这对于支承设备的支撑而言是不利的。尤其在这种安装情况中,根据本发明的外圈的使用被证明是特别具有优点的。
为了再次强调这个观点,优选地,在凸缘节段的径向的外侧上在关于安置面的输出轴的径向的投影中设置有自由面,其中,支撑节段在轴向上相对自由面错开地连结到凸缘节段上。换句话说,凸缘节段的径向背对的侧实施成自由面。
在本发明的可行的结构上的设计方案中,凸缘节段在穿过输出轴的纵向截面中以楔形来构造,其中,支承设备布置在楔形的自由的端部处并且支撑节段布置在楔形的宽的端部上。
在本发明的可行的实现方案中设置如下,即,外圈的边缘的部分是变形的、尤其是弯曲的并且形状锁合地/或力锁合地接合到凸缘节段中,以便构成优选形状配合的扭转止动。这个设计方案也仅在无屑制成的外圈的情况中是可行的,因为实心地制成的外圈的边缘不再能够如下程度地被变形,即,在不损坏外圈的情况下。
在本发明的优选的结构上的设计方案中,外圈具有>80mm、优选地>90mm并且尤其>100mm的外直径。为了能够特别有效地利用本发明的优点,设置如下,即,在所提及的外直径的情况中外圈的厚度在由其制造外圈的带材或滚道的区域内处在1.5mm至2.5mm之间。但是,外圈的非常弱地实施的材料强度对于所提及的在变速器装置中的安装情况是足够的,因为(如先前已提及的那样)计算上没有径向载荷必须被除去并且实际仅必须补偿不平衡和径向偏差。
在本发明的优选的实现方案中,在用于制造厚度为1.5mm至2mm或2.5mm的外圈的带材的情况中,根据下面的公式来确定支承设备的规格:
D A - D I D WK * ( B - L WK ) * m = 1,5 . . . 7
其中:
DA外直径(mm)
DI内直径或外接圆(mm)
DWK滚动体直径(mm)
B支承设备或外圈的总宽度(mm)
LWK滚动体长度(mm)
m支承设备的总质量(kg)
在本发明的可行的结构上的实现方案中,用于支承设备的内滚面由输出轴的外表面形成。换句话说,支承设备的滚动体直接地或接触地在输出轴上运转。这个设计方案还具有如下优点,即,结构空间在径向上被节省,从而保留用于凸缘节段的规格确定的最大的结构空间。
在本发明的其他的实施方式中,在输出轴与支承设备之间布置有离合机构,其中,离合机构抗扭地与输出轴相联接并且经由离合设备和/或换挡设备能与行星传动装置的输入端联接。在本发明的特别优选的结构上的设计方案中,行星传动装置的中心轮由输出轴形成,其中,行星齿轮支架与变速器装置的从动轴联接。在这个设计方案中如下是特别优选的,即,离合机构经由离合设备和/或换挡设备能与行星传动装置的空心轮联接,以便实现高低速挡组的第一变速比。如果离合设备和/或换挡设备转换,则空心轮抗扭地与变速器壳体连接。
在第一换挡状态中行星传动装置被阻止,从而使得从动轴的转速与输出轴的转速相应。在第二换挡状态中,输出轴的扭矩或者说转速经由行星传动装置例如以3-4:1的比例被转换到从动轴上。
附图说明
本发明另外的特征、优点和作用由下面的本发明的优选的实施例的说明得出。在此:
图1示出了作为本发明的实施例的变速器装置的示意性的框图;
图2示出了在图1中的变速器装置中的高低速挡组的示意性的图解;
图3示出了在图2中的支承设备的示意性的纵向截面;
图4示出了出自图1中的变速器装置的详细截面。
具体实施方式
图1以示意性的框图形式示出了作为本发明的实施例的用于商用车的变速器装置1。该变速器装置包括半挡副变速器2、换挡变速器3以及高低速挡组4。半挡副变速器2和换挡变速器3经由输入轴5彼此联接。换挡变速器3与高低速挡组4经由输出轴6相联接。
从动轴7连结到高低速挡组4上。在换挡变速器3中提供了例如四个挡位,或在其它的实施方式中还提供了五个或六个挡位。通过提供了两种独立的变速比的高低速挡组4的后置,已示出2×四个挡位。通过两级式半挡副变速器2的前置,挡位的数量被再次加倍,从而有16个挡位可供使用。对于换挡变速器有五个挡位可供使用的情况,可供使用的挡位的总数乘积于是达到20。
扭矩首先经由半挡副变速器2被导入到变速器装置1中并且必要时被转换。经由换挡变速器3的输入轴5,由半挡副变速器2所转换的扭矩被传递到换挡变速器3上。在该处扭矩(依赖于所选择的挡位)被进一步转换。在换挡变速器3中被转换的扭矩经由输出轴6被引导到高低速挡组4中。在高低速挡组中,扭矩依赖于所选择的变速比又被转换并且经由从动轴7被发出。
半挡副变速器2、换挡变速器3和高低速挡组4共同地布置在变速器壳体8中,其构造为压铸铝壳体。
图2以高度示意性的原理图形式示出了在高低速挡组4中的变速器构建。前置的换挡变速器3的输出轴6被由左侧引入,在右侧上示出了从动轴7。在高低速挡组4中,扭矩依赖于离合设备和/或换挡设备9的换挡位置在行星传动装置10中被转换。
输出轴6抗扭地与行星传动装置10的中心轮11连接,其中,中心轮11与行星齿轮12连接,行星齿轮经由螺栓14可扭转地布置在共同的行星齿轮支架13上。中心轮11被装在输出轴6上并且经由轴向延伸的齿部抗扭地与输出轴6联接。中心轮11和行星齿轮12构造为正齿轮,其具有在其周边上分布的齿。行星齿轮12与空心轮15啮合,其为此具有内齿部。
换挡设备或离合设备9具有换挡机构16,其例如能够构造为换挡接合套。换挡机构16能够占有两个换挡位置I和II。
在换挡位置I中,换挡机构16抗扭地与离合机构17联接,其抗扭地布置在输出轴6上。行星传动装置10锁在换挡位置I中,从而使得输出轴6的输入扭矩或者说输入转速与从动轴7的输出扭矩或者说输出转速相应,从而使得行星传动装置10形成无变速的直接驱动。
在换挡位置II中,换挡机构16与壳体节段30抗扭地连接,从而使得空心轮15相对变速器壳体8抗扭地布置。在这个第二换挡状态II中,扭矩经由中心轮11和行星齿轮12被传递到行星齿轮支架13上并且由此传递到从动轴7上,其中,扭矩的转换得以进行。因此,通过换挡设备和/或离合设备9能够操控两种不同的在高低速挡组4中的变速级。
离合机构17具有径向延伸的换挡节段18以及轴向延伸的空心轴节段19,其经由轴向延伸的内齿部20与输出轴6抗扭地相联接。
在高低速挡组4的特别具有优点的实施方案中,行星齿轮12的数量是奇数的,从而使得输出轴6通过行星传动装置10被对中。因此,在离合机构17的区域内,也就是说在换挡变速器3与高低速挡组4之间的过渡区域内,(至少在计算上)不出现径向载荷。但是,在实践中示出如下,即,由于不平衡和径向偏差可能出现微小的径向载荷,从而使得支承设备21经由离合机构17,尤其是空心轴节段19,将输出轴6支撑在变速器壳体8上。
支承设备21实施为滚动轴承,其精确的构建与图3相联系地稍后进行说明。支承设备21在离合机构17的空心轴节段19的形成滚道的外侧上径向地在里面滚动。在支承设备21的径向的外侧上,作为轴承座的安置面22通过在轴向上延伸的凸缘节段23来提供。凸缘节段23经由支撑节段24被支撑在变速器壳体8上。然而,如下由于结构上的原因是不可行的,即,凸缘节段23或者说安置面22在径向上相对支撑节段24重叠地布置。更确切地说,凸缘节段23和支撑节段24至少在凸缘节段与支撑节段24之间的连结区域内彼此在轴向上错开地布置。换句话说,凸缘节段23或者说安置面22相对支撑节段24凸出地布置。由此,在背对安置面22的侧面上得出在凸缘节段23的自由面29。受限制的结构空间能够尤其通过如下方法产生,即,换挡设备和/或离合设备9在径向的投影中与支承设备21重叠地布置。
为了实现支承设备21或者说其支撑结构的尽可能高的使用寿命,滚子套轴承被选作为支承设备21,如其在图3中示出的那样。
图3示出了在穿过输出轴6(图1和2)的示意性的纵向截面中的支承设备21。支承设备21包括外圈25,其构造为滚子套。外圈25无屑地制成,尤其通过深冲制成。
在外圈25中布置有带有柱体滚子27的滚子组26,该柱体滚子通过保持架28彼此间隔并且得以引导。在支承设备21的制造中,首先外圈25在成形技术上由固定边缘制成。在下一步骤中,在保持架28中的滚子组26被插入到外圈25中并且外圈25被封闭,方式是成形为所谓的折边。
支承设备21的自由的内直径D1大于100mm地来构造。滚子27在直径<5mm的情况中具有10mm的长度。用于制造外圈25的带材或者说外圈25自身在滚道的区域内具有在1.5至2.5mm之间的材料厚度。
尤其地,支承设备21的规格根据更上面已提及的公式来确定。
通过将滚子套用作外圈25实现了大量优点:
一方面,即使在温度变化的情况中由于较高的压入接触比同样实现外圈25的较长时间的密接并且因此非常好地阻止外圈25的跟随扭转,这提高了支承装置的使用寿命。
相比实心的外圈,在实施为滚子套的外圈25的情况中实现了在支承设备21的相同的承载能力的情况中的较小的轴向结构空间,从而使得凸缘节段23的较厚的并且较硬的构造是可行的并且由此通过径向的载荷能够预期到较少的塑化或损害,从而也由此阻止了外圈25的跟随扭转并且提高了使用寿命。
可选地补充地,边缘的部分可在成形技术上被翻转或被弯曲,以便于形状锁合地接合到凸缘节段23中并且阻止外圈25通过形状锁合的跟随扭转。
在图4中示出了高低速挡组4在支承设备21的区域内的细节的示意性的纵向截面。如由图示得出的那样,凸缘节段23楔形地来构造,其中,轴向于并且同心于输出轴6的扭转轴线延伸的径向的内侧形成安置面22。相对自由面29的径向外侧提供了用于另外的部件、尤其是换挡设备和离合设备9的结构空间。支撑节段24相对安置面22轴向错开地联接,从而使得这个安置面自由地相对支撑节段24凸出地布置。
附图标记列表:
1变速器装置
2半挡副变速器
3换挡变速器
4高低速挡组
5输入轴
6输出轴
7从动轴
8变速器壳体
9离合装置和/或换挡装置
10行星传动装置
11中心轮
12行星齿轮
13行星齿轮支架
14螺栓
15空心轮
16换挡机构
17离合机构
18换挡节段
19空心轴节段
20内齿部
21支承设备
22安置面
23凸缘节段
24支撑节段
25外圈
26滚子组
27滚子
28保持架
29自由面
30壳体节段

Claims (10)

1.用于机动车辆的变速器装置(1),其包括:变速器壳体(8);换挡变速器(3),其具有输出轴(6);高低速挡组(4),其中,所述高低速挡组(4)具有行星传动装置(10),该行星传动装置经由所述输出轴(6)被驱动,其中,所述换挡变速器(3)和所述高低速挡组(4)布置在所述变速器壳体(8)中;支承设备(21),其中,所述支承设备(21)构造为滚动轴承,布置在所述换挡变速器(3)与所述高低速挡组(4)之间的过渡区域内并且相对于所述变速器壳体(8)支撑所述输出轴(6),其中,所述变速器壳体(8)具有支撑节段(24),其中,在所述支撑节段(24)上布置有在轴向上延伸并且环绕所述输出轴(6)的凸缘节段(23),该凸缘节段在径向内侧上形成用于所述支承设备(21)的安置面(22),其特征在于,所述支承设备(21)具有无屑制成的外圈(25)。
2.根据权利要求1所述的变速器装置(1),其特征在于,所述凸缘节段(23)和/或所述安置面(22)在轴向上相对于所述支撑节段(24)凸出地布置。
3.根据权利要求1或2所述的变速器装置(1),其特征在于,在所述凸缘节段(23)的径向外侧上在所述安置面(22)的径向投影中设置有自由面(29),其中,所述支撑节段(24)在轴向上相对于所述自由面(29)错开地连结到所述凸缘节段(23)上。
4.根据前述权利要求之一所述的变速器装置(1),其特征在于,所述凸缘节段(23)在穿过所述输出轴(6)的纵向截面中具有楔形。
5.根据前述权利要求之一所述的变速器装置(1),其特征在于,所述外圈(25)构造为具有折边的滚子套。
6.根据前述权利要求之一所述的变速器装置(1),其特征在于,所述外圈(25)的外直径大于80mm,优选地大于90mm并且尤其大于100mm。
7.根据前述权利要求之一所述的变速器装置(1),其特征在于,所述外圈(25)的厚度在滚道的区域内处在1.5mm至2.5mm之间。
8.根据前述权利要求之一所述的变速器装置(1),其特征在于,根据下面的公式来确定所述外圈的规格:
D A - D I D WK * ( B - L WK ) * m = 1,5 . . . 7
其中:
DA外径(mm)
DI内径或外接圆(mm)
DWK滚动体直径(mm)
B支承设备或外圈的总宽度(mm)
LWK滚动体长度(mm)
m支承设备的总质量(kg)
9.根据前述权利要求之一所述的变速器装置(1),其特征在于,用于所述支承设备的内滚面由所述输出轴(6)的外表面形成。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的变速器装置(1),其特征在于,在所述输出轴(6)与所述支承设备(21)之间布置有离合机构(17),其中,所述离合机构(17)抗扭地与所述输出轴(6)联接并且能够经由离合设备和/或换挡设备(9)与所述行星传动装置(10)的部分联接。
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