CN1032082C - 变速箱以及变速箱中的齿轮保持器 - Google Patents

Abstract

一个齿轮保护器200，其特征是具有推力垫圈54，它紧固到变速箱主轴3的横槽40上，与主轴一起旋转并且向外伸进出径向向外延伸的第二表面50的一个保持环68之间所限定的槽中，保持环设置在槽47中，该槽设在绕轴3旋转的浮动主轴齿轮20上沿轴向延伸的第一表面46所限定的凹槽42中。齿轮保持器200起着限制齿轮20轴向运动的作用并把在离合机构24接合齿轮20和轴主轴3的过程中所施加的轴向推力传递给主轴3。齿轮保持器还包括位于环58和推力垫圈54之间的隔离件62，它固定于齿轮20一起旋转，并起着增加环58与推力垫圈54间接触面积的作用。

Description

变速箱以及变速箱中的齿轮保持器

本发明涉及一种用于具有至少一个浮动的主轴齿轮的变速箱中的改进了的齿轮保持器，特别涉及一种用于限制主轴齿轮在轴向双向上运动，并把齿轮接合到主轴过程中施加的轴向推力传给主轴的改进的齿轮保持器。

以浮动传动主轴齿轮把双副轴传动联结起来为特点的变速箱已被熟知。其实例可在美国专利US7,237,472,US3,238,613,US3,425,290，和US3,885,446中找到。本文将编入其披露的内容以供参考。

这些变速箱一般特别是有一些浮动主轴齿轮，其绕主轴旋转并由副轴齿轮驱动和支撑，典型的副轴齿轮是分别安装在一对设置在主轴两侧的副轴上。

主轴齿轮其特征是通过一个离合机构与主轴接合。离合机构可沿主轴上轴向延伸的外花键滑动，并具有径向向内延伸的齿或花键，与主轴齿轮上的内齿或花键相啮合以使主轴在主轴齿轮与其接合上时产生旋转运动。

很久以前就被认识到的一个问题是，潜在的传送到与主轴咬合的主轴齿轮上的轴向推力，使其轴向运动，这与相互十分邻近的主轴齿轮特别相关。鉴于这种情况，在过去的一些年中，已发明一些解决方案，用于把轴向运动的离合器所施加的轴向力传递给主轴而不是传给与主轴咬合的齿轮。

这些解决方案一般其形式是一种或另一种其特点是限制主轴齿轮轴向运动类型的齿轮保持器，其中一例公开在US2,397,905之中。本文将其披露内容在此编入以供参考。然而，它需用一种费工而且昂贵的枢轴半月键用来把一个推力环锁入主轴的外花键之中，以防止齿轮的轴向运动。

美国专利US3,894,621披露了一个用来把轴向推力从齿轮组传送到一推进器驱动轴上的花键推力垫圈的实例。本文将其披露的内容在此编入以供参考。其中，一个花键推力垫圈52沿轴的花键轴向滑动到一个与轴上止动轴肩相邻的横向槽，并且由一个花键环30夹持在对着轴肩的位置上。推力垫圈52其作用仅仅是把一个齿轮的轴向推力传到推进器轴上，此外还需要使用环30，也需要对推进器轴外表上台阶式构形进行费时和复杂的加工。

美国专利US4,034,620披露了另一种变速箱主轴齿轮保持器的实例，其可防止两靠近相隔齿轮的轴向运动，可避免它们之间轴向力的传递。本文将其公开的内容在此编入以供参考。其中，一个推力环104通过花键联结到两个相邻齿轮之间的主轴上，而且通过相对两侧的弹性挡环108，110挡住。该齿轮进一步需要有费工且复杂的配对舌簧和槽形，其作用在于和附加的弹性挡环102一起限制齿轮彼此相离的运动。

美国专利US4,104,928还公开了另一种推力装置的实例，用来把推力从咬合的浮动主轴齿轮传给主轴。本文将其公开的内容在此编入以供参考。然而，在接合过程中用以防止紧密相邻的齿轮相互接触，采用了什么样的结构则不十分清楚。

美国专利US4,485,686也公开了另一种齿轮保持器的实例，用来防止在一个齿轮与主轴接合的同时紧密相邻的主轴齿轮间相互接触。本文将其公开的内容在此编入以供参考。然而，其中需要两个弹簧挡环82和92，此外要使推力板86和92的内圆周分别具有花键86和98，以便能使主轴带动推力板旋转，同时把它们夹紧在对着锁定在两个推力板间的一个公用隔离件90之处。

一个有点类似上述US4,485,686的推力板装置披露在美国专利US4,423,643中。

由本发明的受让人所获得的美国专利US4,949,589公开了一个最近的例子。它是一个具有三个推力板的装置，与带有相对侧上具有推力面的法兰的紧密相邻的主轴齿轮30和32相连。本文将其在此编入以供参考。

虽然上述推力板或齿轮保持装置可能是有效的，可是至今仍嫌其结构复杂及零件数量偏多，这就产生了需要提供用来把离合器施加到与主轴接合的浮动主轴齿轮上的轴向推力传递给主轴的一种更简单装置的要求。

因此，本发明的目的是提供一种齿轮保护器，用来限制变速箱浮动主轴齿轮的轴向运动并把齿轮与主轴接合过程中施加给主轴齿轮的轴向力传递给主轴。

本发明的另一个目的是提供一种简单而便宜的齿轮保持器，它能有效地限制浮动主轴齿轮的轴向运动和把齿轮与主轴接合过程中产生的轴向推力传递给主轴。

根据本发明的变速箱，其中具有一个主轴，至少一个绕该主轴旋转的浮动齿轮，至少两个以基本平行关系分别设置在主轴的相对侧的中间轴，该中间轴具有各自支撑和其间由主轴齿轮旋转驱动的中间轴齿轮，按选择控制把主轴齿轮接合在主轴上的离合装置，和经改进的齿轮保持器，其作用在于限制主轴齿轮的轴向运动，并把通过该离合装置在主轴齿轮接合主轴时所施加的轴向推力传递给主轴，其中该齿轮保持器装置设有：

所述的主轴齿轮，它具有一个环形凹槽，该槽是由从一侧轴向延伸进一段预定距离的、与主轴成面对关系的第一表面，和一个朝着该齿轮外围、相对该主轴为径向向外延伸的基本成正交的第二表面相交会而成；

一个主轴表面上的横向环槽，该槽具有和该第二表面面朝同一轴向方向的并且基本上与其轴向对齐的一个边；

一个推力垫圈，具有设置在主轴槽中的内圆周并为与主轴一起旋转而固定到主轴上，该推力垫圈从主轴槽向外延伸到与其基本对齐的凹槽中，并在与该第一表面间尚有间隙处终止，使之足以能让齿轮相对主轴旋转并防止彼此间的接触；

一个设置在该凹槽第一表面上的槽，它距第二表面有一段轴向距离，足以能使该推力垫圈装入其中；

一个设置在该槽中并且与该齿轮一起旋转的可拆卸的保持环，该环从第一表面延伸进凹槽一段距离，其足以在凹槽以内、在该环和第二表面之间限定出一个槽，该槽可容纳维力垫圈，该垫圈基本与主轴槽轴向对齐起限定齿轮的轴向运动以及把山该离合装置接合时施加给该齿轮的轴向推力传递给主轴的作用。

在本发明的变速箱中，该齿轮保持器装置进一步包括有一个在该推力垫圈和保持环之间的第一表面所围绕的隔离件，该隔离件分别紧固到该主轴齿轮上并且可不与主轴接触地旋转。

在本发明的变速箱中，该主轴是带花键的主轴，其具有一些基本平行的、外圆周方向上相隔的被沿主轴轴向延伸的槽所隔开的花键；该推力垫圈具有一些绕其内圆周轴向延伸的槽，其分别与主轴花键对齐，并且该齿轮是通过穿过对齐的齿轮和主轴槽中之一的延伸的一个键紧固到该主轴上的。

在本发明的变速箱中，该第一表面包括一个轴向延伸的槽，并且该隔离件是通过一个伸入该槽中的驱动键形物紧固到该齿轮上的。

在本发明的变速箱中，该保持环是一个弹性挡环。

根据本发明的用于变速箱的改进的齿轮保持器装置，该变速箱具有一个带花键的主轴，至少一个绕主轴齿轮、在轴向相互间成间隔关系的浮动主轴齿轮，至少两个分别设置在主轴相对侧基本成平行关系的中间轴；该中间轴具有各自支撑、和其间由主轴齿轮旋转驱动的中间轴齿轮，可按选择控制把主轴齿轮与主轴接合的离合装置，和作用于限制主轴齿轮轴向运动并把由离合装置施加的轴向推力传递给主轴的齿轮保持器装置，其特征为其中所述改进的保持器装置包括有：

所述主轴齿轮，它具有一个环形凹槽，该槽是山从一侧面轴向延伸进一段预定距离的、与主轴成面对关系的第一表面，和一个朝着该齿轮外围、相对该主轴为径向向外延伸的基本成正交的第二表面相交会而成；

一个主轴外表面上的横向环槽，该槽具有和该第二表面而朝同一个轴向方向的、并且基本与轴向对齐的一个边；

一个推力垫圈，具有设置在主轴槽中的内圆周并为与主轴一起旋转而紧固到主轴上，该推力垫圈从主轴槽向外延伸到与其基本对齐的凹槽中，并在与该第一表面间尚有间隙处终止，使之足以能让齿轮相对主轴旋转并防止彼此间的接触；

一个设置在该凹槽第一表面上的槽，它距该第二表面有一段轴向距离，足以能使该推力垫圈装入其中；

一个设置在该槽中并且可与该齿轮一起旋转的可拆卸的保持环，该环从第一表面延伸进凹槽一段距离，其足以在凹槽以内、在该环和第二表面之间限定出一个槽，该槽可容纳推力垫圈，该垫圈基本与主轴槽轴向对齐并起限定齿轮的轴向运动以及把由该离合装置接合时施加给该齿轮的轴向推力传递给主轴的作用。

在本发明的齿轮保持器装置中，包括有一个在该推力垫圈和保持环之间的第一表面所围绕的隔离件，该隔离件分别紧固到该主轴齿轮上并且不与主轴接触地旋转。

在本发明的齿轮保持器装置中，该主轴是带花键的主轴，其具有一些基本平行的、外圆周方向上间隔的被沿主轴轴向延伸的槽所隔开的花键，该推力垫圈具有一些绕其内圆周轴向延伸的槽，其分别与主轴花键对齐，并且该齿轮是通过穿过对齐的齿轮和主轴槽中之一的延伸的一个键紧固到该主轴上的。

在本发明的齿轮保持器装置中，该第一表面包括一个轴向延伸的槽，并且该隔离件是通过伸入该槽中的驱动键形物紧固到该齿轮上的。

在本发明的齿轮保持器装置中，该保持环是一个弹性挡环。

图1是一个利用图2中所示本发明的齿轮保持器200的汽车变速箱100的中央剖视图；

图2中一个本发明的齿轮保持器200的中央局部剖视图；

图3是一个本发明齿轮保持器300的中央局部剖视图；

图4是一个表示通过一个键72把推力垫圈54紧固到图2所示的主轴3上的局部透视图；

图5是一个表示隔离件62是如何紧固到图3所示的主轴齿轮22上的局部剖视图。

图1中变速箱100是一个具有主轴3的多轴变速箱，主轴3虽然可以具有实心结构，但在很多情况下可制成如图所示的空心结构，以减轻重量。

以基本上平行关系设置在主轴3相对两侧的中间轴6和8。主轴3和中间轴6和8是旋转支承在变速箱100的箱体10上。中间轴6承载着以标示号12和14所指的中间轴齿轮，而中间轴8，承载标示号16和18所指的中间轴齿轴。

输入轴2是由车用发动机驱动，并且可控制地连结到中间轴6和8上并使它们相应于自身的旋转而旋转，再使前述的中间轴齿轮旋转。

主轴3是由标号20和22所指的浮动主轴齿轮旋转的，而齿轮20具有与中间轴齿轮12和16的齿相啮合的齿，因此是被它们可旋转地支撑着；同样，主轴齿轮22上的齿与中间轴齿轮14和18相啮合并被它们可旋转地支撑着。

主轴齿轮20和22可自由地绕主轴3旋转，直至由离合机构24和26分别咬合为止。离合机构24和26在由箭头所示相对轴向方向上作可控制的移动，结合图2和3，这种控制可有更详细的说明。

当主轴齿轮20和22中的一个与主轴3接合，随即按照由包括该中间轴齿轮及主轴齿轮所供备的特定齿轮传动比规定的一个每分钟转数(RPM)下回转。主轴3转动，带着输出轴4转，再通过一个驱动轴或者其它形式的连接，把这种转动可控制地接到车轮上去。

离合机构24和26的轴向运动分别施加给齿轮20和22一个轴向推力，这在没有齿轮保持器时，就可能会产生被接合的齿轮作轴向移动，结果导致主轴和中间轴齿轮两者、或其中之一的齿的过度磨损。并甚至可能使与主轴齿轮咬合的齿轮产生轴向移动一个距离，至使在齿轮相互紧密相邻情况下足以使它与相邻的主轴齿轮的侧面相接触。

为了限制咬合着主轴的主轴齿轮的这种轴向运动，并且为把在咬合过程产生的轴向推力传递给主轴，变速箱100设有齿轮保持器200，这将参照图2更详细地加以说明。

图2中主轴3的外表面有轴向延伸的花键36，离合机构24和26沿着花键可选择地在箭头所示的双向上滑动。在离合机构24向读者左侧移动时，离合机构的齿28可与主轴齿轮20的齿30相啮合；离合机构26具有齿32，它在离合机构26向读者右测移动时，与主轴齿轮22的齿34相啮合。

主轴齿轮20和22分别在其各个侧面上设有环形袋或凹槽42和44。它们相互间成相邻并系，并且分别延伸至齿轮20和22的外圆周。凹槽42具有第一表面46，它与主轴3成对面关系，在轴向上延伸一段予定距离。同样，主轴齿轮22也有一表面48，它与主轴3也成对面关系，在轴向也延伸一段予定距离。

表面46与第二表面50横交，表面50朝着齿轮20的外圆周方向径向向外地延伸，并大体与表面46成正交关系。同样，表面48也与第二表面52横交，表面52朝着齿轮22的外圆周方向径向向外地延伸，并基本与表面48成正交关系。这样，表面50和52轴向彼此相对。

主轴3外表面设有一对轴向间隔的横向环槽38和40，槽40基本是与槽42对齐并有一个边，(未注标号)，面对槽38，它与表面50轴向基本对齐。同样，槽38也是基本与槽44对齐，有一个面对槽40的边，它也是与表面52轴向基本对齐。

推力垫圈54设置在环形槽40之中，并向外延伸进槽42中并在与表面46成一个予定间隙关系处终止。推力垫圈54通过适当装置，例如图4中所示的键72，紧固到主轴3上。

表面46包括一个环形槽47，其距表面50一段予定的轴向距离，能够把推力垫圈54安装在槽42之中。一个可拆卸紧固环58设置在槽47中，并延伸进凹槽42之中一段距离，足以在表面46以内、在环58和表面50之间限定一个槽，其间容纳推力垫圈54并且基本上与主轴3上的槽40轴向对齐，并且能使推力垫圈54限制齿轮20在任一轴向方向上运动，同时与主轴3一起旋转且独立于齿轮20，除了视情况而定与环38或表面50滑动旋转接合之外。

与此相似，槽38面对槽40的边轴向基本与表面52对齐。表面48包括一个环槽49，其距表面52一段予定轴向距离，当保持器60设置在槽中时，凹槽44中限定出一个槽，其基本上轴向与槽38对齐，槽38中紧固有推力垫圈56，推力垫圈延伸进由环60和表面52限定成的槽中，并且在距表面48有一予定间隙处终止，能使推力垫圈56与主轴3一起旋转而且独立于齿轮22，除了视情况而定与环60或表面52滑动旋转接合之外。

因此，通过一个推力垫圈和可拆卸保持环，例如一个挡圈的简单结合，即可限定主轴齿轮在任一方向上的轴向运动，并由此把离合器所施加的轴向推力传递给主轴。

另一个实施例是图3中所示的本发明的齿轮保持器装置，其中齿轮保持器300包括一个隔离件，例如一个平垫圈，它设置在保持环和推力垫圈之间且紧固到主轴齿轮上。隔离件与主轴3有一段予定间隙，使得它与主轴齿轮一起旋转而独立于主轴。更特殊的是图3中隔离件62包括了在保持环58和推力垫圈54之间的主轴3而隔离件64包含了保持环60和推力垫圈56之间的主轴3。这种间隔件的使用增加了推力垫圈和保持环之间的接触面积，其超过了由保持环的侧面面积所提供的，在没有隔离件时，接触推力垫圈的接触面积。把隔离环紧固到主轴齿轮上的一种最佳方法，此后将参照图5进行说明。

图4说明了把推力垫圈54紧固到主轴3上的一种最佳方法，其中主轴3包括一些圆周间隔的花键36，花键被横向环形槽38横交。推力垫圈54有一些圆周间隔槽70在内圆周上，它们是可与花键36对齐的，这样推力垫圈54能够沿主轴3上花键36轴向滑动到横槽38处，然后旋转，直到槽70与花键36之间未注标号的槽对齐为止，以构成一个键槽使键72可以装入，从而把推力垫圈54紧固到主轴3上。

图5说明图3中隔离件62紧固到主轴齿轮20上的一个最佳方法。它是通过设置在表面46上一个轴向延伸的槽或键槽74，而隔离件62设有一个适于装入槽74之中的突起、或键形物76，使隔离件62与主轴齿轮20一起旋转。

Claims (5)

1.一种变速箱，其中具有一个主轴，至少一个绕该主轴旋转的浮动齿轮，至少两个以基本平行关系分别设置在主轴的相对侧的中间轴，该中间轴具有各自支撑和其间由主轴齿轮旋转驱运的中间轴齿轮，按选择控制把主轴齿轮接合在主轴上的离合装置，和经改进的齿轮保持器，其作用在于限制主轴齿轮的轴向运动，并把通过该离合装置在主轴齿轮接合主轴时所施加的轴向推力传送给主轴，其特征在于，其中该齿轮保持器装置设有：

所述的主轴齿轮，它具有一个环形凹槽，该槽是从一侧与主轴成基本平行面对关系的第一表面和一个朝着该齿轮外围、相对该主轴径向向外延伸的基本成正交的第二表面相交会而成；

一个主轴表面上的横向环槽，该槽具有和该第二表面朝向同一轴向方向的并且基本上与其轴向对齐的一个边；

一个推力垫圈，具有设置在主轴槽中的内圆周并为与主轴一起旋转而固定到主轴上，该推力垫圈从主轴槽向外延伸到与其基本对齐的凹槽中，并在与该第一表面间尚有间隙处终止，使之足以能让齿轮相对主轴旋转并防止彼此间的接触；

一个设置在该凹槽第一表面上的槽，它距第二表面有一段轴向距离，足以能使该推力垫圈装入其中；

一个设置在该槽中并且与该齿轮一起旋转的可拆卸的保持环，该环从第一表延伸进凹槽一段距离，其足以在凹槽以内、在该环和第二表面之间限定出一个槽，该槽可容纳推力垫圈，该垫圈基本与主轴槽轴向对齐起限定齿轮的轴向运动以及把该离合装置接合时施加给该齿轮的轴向推力传递给主轴的作用；

一个在该推力垫圈和保持环之间的第一表面围绕的隔离件，该隔离件分别紧固到该主轴齿轮上并且可不与主轴接触地旋转。

2.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，其中该第一表面包括一个轴向延伸的槽，并且该隔离件是通过一个伸入该槽中的驱动键形物紧固到该齿轮上的。

3.一种用于变速箱的改进的齿轮保持器装置，该变速箱具有一个带花健的主轴，至少一个绕主轴齿轮、在轴向相互间成间隔关系的浮动主轴齿轮，至少两个分别设置在主轴相对侧基本成平行关系的中间轴；该中间轴具有各自支撑、和其间由主轴齿轮旋转驱动的中间轴齿轮，可按选择控制把主轴齿轮与主轴接合的离合装置，和作用于限制主轴齿轮轴向运动并把由离合装置施加的轴向推力传递给主轴的齿轮保持器装置，其特征在于，其中所述改进的保持装置包括有：

所述主轴齿轮，它具有一个环形凹槽，该槽是由从一侧面与主轴成基本平行面对关系的第一表面和一个朝着该齿轮外围、相对该主轴径向向外延伸的基本成正交的第二表面相交会而成；

一个主轴外表面上的横向环槽，该槽具有和该第二表面朝向同一个轴向方向的、并且基本与其轴向对齐的一个边；

一个推力垫圈，具有设置在主轴槽中的内圆周并为与主轴一起旋转而紧固到主轴上，该推力垫圈从主轴槽向外延伸到与其基本对齐的凹槽中，并在与该第一表面间尚有间隙处终止，使之足以能让齿轮相对主轴旋转并防止彼此间的接触；

一个设置在该凹槽第一表面上的槽，它距该第二表面有一段轴向距离，足以能使该推力垫圈装入其中；

一个设置在该槽中并且可与该齿轮一起旋转的可拆卸的保持环，该环从第一表面延伸进凹槽一段距离，其足以在凹槽以内、在该环和第二表面之间限定出一个槽，该槽可容纳推力垫圈，该垫圈基本与主轴槽轴向对齐并起限定齿轮的轴向运动以及把由该离合装置接合时施加给该齿轮的轴向推力传递给主轴的作用；

一个在推力垫圈和保持环之间的第一表面围绕的隔离件，该隔离件分别紧固到该主轴齿轮上并且不与主轴接触地旋转。

4.根据权利要求3所述的齿轮保持器装置，其特征在于，其中该主轴是花键的主轴，其具有一些基本平行的、外圆周方向上间隔的被沿主轴轴向延伸的槽所隔开的花键，该推力垫圈具有一些绕其内圆周轴向延伸的槽，其分别与主轴花键对齐，并且该齿轮是通过穿过对齐的齿轮和主轴槽中之一的延伸的一个键紧固到该主轴上的。

5.根据权利要求4所述的齿轮保持器装置，其特征在于，其中该第一表面包括一个轴向延伸的槽，并且该隔离件是通过伸入该槽中的驱动键形物紧固到该齿轮上的。

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