CN1035403C - 车用复合式齿轮变速装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于复合式齿轮变速装置，包括一浮动主轴(20)，一安装在主轴(20)上的传动齿轮(24)和一弹性支承主轴(20)使其可相对固定变速箱体转动的轴承装置。其中，用衬垫件消除轴承装置与主轴间的所有径向接触，以提高主轴(20)的径向自由度。

Description

车用复合式齿轮变速装置
本发明涉及一种车用复合式齿轮变速装置，该装置具有一浮动的主部分轴它的轴线与副部分轴的轴线基本对齐，副部分轴通过一安装在主部分轴上的副传动齿轮可以选择地与主部分轴离合，本发明特别涉及一种改进的车用复合式齿轮变速装置，其中，由于消除了现有技术中在传动齿轮与一用支承主部分轴和副传动齿轮转动的轴承装置之间的径向接触而使副传动齿轮的径向运动量得到提高。
复合式齿轮变速装置在重型卡车领域是众所周知的，它被用来提供重型卡车，特别是在山区的重型卡车的运行所需要的众多的速比选择。
这样的复合式齿轮变速装置一般是以一个具有一个转动的主轴的主部分及在有一个转动副轴的副部分中增加的若干可选择的变速比为特点。该副轴基本与主轴轴线对齐并可提供另外若干供选择的变速比。主轴和副轴之间通过一传动齿轮进行离合，该副传动齿轮安装在主轴上与副轴端相邻的一端附近，具体地说，就市场上公称为2×2复合式变速装置而言，副齿轮绕主轴旋转并可通过一花键地安装在主轴上的离合装置与主轴离合。对于二速型复合式变速器而言，副齿花键地安装从主轴上并随之一同转动，而离合装置则是花键地安装在副轴上。
在此所涉及到的复合式齿轮变速装置的例子可见美国专利4944197和5000060，这两份专利的内容在本发明中被参考引用，这两份专利被转让给本发明的受让人。
具体地说，在此所涉及的复合式齿轮变速装置以具有一副传动齿轮为特点。该副传动齿轮即可绕主轴自由转动，也可固定在主轴上随之一同转动，并且具有一同轴延伸穿过一轴承装置的内座圈的轮毂，而所说轴承装置用于对主轴的支承。在此主轴与轴承装置内座圈之间有充分的间隙以使主轴至少浮动到能够保证主轴与副轴间的齿轮进行光滑啮合的程度。
由于现有的一部分副传动齿轮设置在轴承装置与主轴之间，并因此其径向运动受到浮动主轴的径向运动的限制。本发明得供了各种衬垫件的组合结构，这些结构能够消除副传动齿轮与轴承装置之间的所有径向接触，这样由于在副传动齿轮和主轴之间的径向运动量得到增加，从而使副传动齿轮的离合性能得到有利的提高。
因此本发明的一个目的是提供一种改进的车用复合式齿轮变速装置。
本发明的另一个目的是提供这样一种改进的车用复合式齿轮变速装置，该装置具有一主轴副传动齿轮，而该主轴副传动齿轮可以与主轴离合，并能使它和主轴之间的径向自由运动量得到有利的提高。
本发明的第一个方面提供了一种改进的复合式齿轮变速装置，它具有一个轴线基本与副轴的轴线对齐的浮动主轴，该主轴上安装有一副传动齿轮和一轴承装置，所述轴承装置支承着主轴，使其可以相对于一固定的变速箱体转动；其特征在于，所说的轴承装置和副传动齿轮以这样的方式安装在主轴上，以消除副传动齿轮和轴承装置之间的径向接触，而增加副传动齿轮的径向移动量，即所说副传动齿轮通过一安装在所述副轴上的离合装置可与所述副轴有选择地离合，并且所述轴承装置内座圈环绕并接合着一衬垫件的一径向向外的环形圆周表面，所述衬垫件以与所述主轴一同转动的方式安装在所说主轴上并且具有一轴向朝向所述副轴的环形表面，用于防止所述轴承装置内座圈沿轴向离开所说副轴的方向移动，所述副传动齿轮在所述衬垫件与副轴之间以与主轴一同转动的方式固定在所述主轴上，并且具有一方向为离开所说副轴的环形表面，该环形表面分别与所述衬垫件和所述轴承装置内座圈朝向所说副轴的环形表面相轴向接合，此外还设置有防止所述衬垫件和副传动齿轮沿所述主轴轴向移动的止动装置。
本发明的第二个方面提供了一种改进的复合式齿轮变速装置，它具有一个轴线基本与一副轴的轴线对齐的浮动主轴，该主轴上安装有一副传动齿轮和一轴承装置，而所述轴承装置支承着主轴，使其可相对于一固定的变速箱体转动，其特征在于，所述轴承装置和副传动齿轮以这样的方式安装在主轴上以消除副传动齿轮和轴承装置之间的径向接触，使所述副传动齿轮的径向运动量增加，即，所述副传动齿轮通过一安装在主轴上的离合装置可与所述主轴有选择地离合，并且所述轴装置的内座圈围绕一第一衬垫件的径向向外的环形圆周表面并与其接合，所述第一衬垫件以与所述主轴一同转动的方式安装在所述主轴上并且具有一径向向外延伸的轴肩，该轴肩具有一朝向所述副轴的环形表面，用于防止所述轴承装置内座圈朝向离开所说副轴的方向轴向移动，所说副传齿轮环绕着一第二衬垫件的径向向外表面并绕其转动，所述第二衬垫件在所述第一衬垫件与所述副轴之间以与主轴一同转动的方式安装在主轴上，并具有一径向向外延伸的轴肩，该轴肩具有一环形表面，该表面用于与所述副传动齿轮朝向所述副轴的环形表面接合，以防止所说副传动齿轮向所述副轴方向轴向移动，一第三衬垫件在以所述轴承装置内座圈和第一衬垫件为一侧，以所述副传动齿轮和第二衬垫件为相对的另一侧的两侧之间以与所述主轴一同转动的方式安装在所述主轴上并与这些部件相应的环形表面轴向接合，并且还设置有防止第一、二、三衬垫件沿所述主轴轴向移动的止动装置。
本发明的第三个方面提供了一种改进的复合式齿轮变速装置，它具有一轴线基本与一副轴的轴线对齐的浮动主轴，该主轴上安装有一副传动齿轮和一轴承装置，而所述的轴承装置支承着主轴使其相对于一固定的变速箱体转动；其特征在于，所述轴承装置和副传动齿轮以这样的方式安装在所述主轴上，以消除副传动齿轮和轴承装置之间的径向接触，使所述副传动齿轮的径向运动量增加，即，使副传动齿轮通过一安装在所述主轴上的离合装置与主轴可选择地离合，并且所述轴承装置内座圈环绕着一第一衬垫件的径向向外的环形圆周表面并与接合，该第一衬垫件以与主轴一同转动的方式安装在所述主轴上并且具有一朝向所说副轴的环形圆周表面，以防止所说轴承装置内座圈朝向离开所述副轴的方向移动，所述副传动齿轮环绕着一第二衬垫件的一径向向外的环形圆周表面并可绕其转动，所述第二衬垫件在所述第一衬垫件与所述副轴之间以与主轴一同转动的方式安装在所述主轴上，并且有一轴肩，该轴肩在以所说轴承装置内座圈和第一衬垫为一侧，以所述副传动齿轮为相对的另一侧的两侧之间径向向外延伸，且与这些部件相应的环形表面接合，一第三衬垫件在所述第二衬垫件和所述副轴之间以与所述主轴一同转动的方式安装在所述主轴上，并且分别与所述副传动齿轮和第二衬垫件相向的环形表面轴向接合，此外还设置有防止第一、二、三衬垫件沿所述主轴轴向移动的止动装置。
在本发明第一个方面的变速装置中，所述用于防止副传动齿轮和衬垫件轴向移动的止动装置由一对分别设置在位于所述主轴外表面上的横向环形沟槽中的保持环构成，所述齿轮和衬垫件沿轴向设置在这对保持环之间。
在本发明第二个方面的变速装置中，所述用于防止所述第一，二，三衬垫件轴向移动的止动装置由一对分别设置在位于所述主轴外表面上的横向环形沟槽中的保持环构成，所述第一，二，三衬垫件沿轴向设置在这对保持环之间。
在本发明的第三个方面的变速装置中，用于防止所述第一，二，三衬垫件轴向移动的所述止动装置由一对分别设置在位于所述主轴外表面上的横向环形沟槽中的保持环构成，所述第一，二，三衬垫件沿轴向设置在这对保持环之间。
图1是一种现有复合式齿轮变速装置(100)的局部中心截面剖视图。
图2是本发明的复合式齿轮变速装置(200)的局部中心截面剖视图。
图3是本发明的复合式齿轮变速装置(300)的局部中心截面剖视图。
图4是本发明的复合式齿轮变速装置(400)的局部中心截面剖视图。
图1所示的复合式变速传动装置100是现有技术中2×2型复合式变速传动装置。在该装置中，旋转主轴2以其轴颈可旋转地安装在固定设置的传动箱体14上，该主轴2在其靠近一旋转副轴4端部的一端具有一辅助传动齿轮6。齿轮6可围绕主轴2自由地旋转，副轴4基本上与主轴2轴线对齐。
主轴2具有花键形外表面，该表面由若干彼此沿主轴2周向相间且轴向基本平行延伸的花健齿构成。图1中仅由标号9标出其中之一。
齿轮6通过离合装置8可以有选择地与主轴2离合，离合装置8与主轴2的花键9以花键形式啮合，并可通过一图中未示出的拔叉沿图中箭头所示的方向轴向往返滑动。
副部分轴4基本与主轴2轴向对齐，其上安装有变速齿轮18，只要不通过离合器9向前轴向移动选择抓合，齿轮18绕副轴4自由旋转。离合装置9通过(图中未示出的)拔叉部件轴向移动与花键键齿7啮合。变速齿轮18的齿与安装在一中间轴(图中未示出)上的中间轴变速齿轮17的齿啮合。齿轮17使齿轮18转动，当齿轮18通过离合装置9与副轴4啮合时，齿轮18又使副轴4转动。
当副齿轮6与主轴2接合时，副传动齿轮6驱动与齿轮17安装在同一中间轴上的副变速齿轮15转动。
考虑到中间轴上一般安装有不止两个如图1所示的中间轴齿轮15和17，上述包括副传动齿轮6，中间齿轮轴齿轮15和17，副变速齿轮18离合装置8及9的装置，通过同离合装置8和9的轴向相对位置决定的安装在中间轴上的变速齿轮，可以实现在主轴2和副轴4之间的各种驱动连接。
副驱动齿轮6只有一轮毂，该轮毂具有一径向朝外的，与一轴承装置的内座圈10接合的表面13。轴承装置通过副齿轮6转动地支承主轴2。轴承装置的外座圈12安装在传动装置的固定的箱体14上，并通过螺纹固件16，锁止板2与一卡环一起共同作用而被轴向地定位，如图1所示。
正如前面所速的那样，通过在主轴2和轴承装置的内座圈10之间设定一预定的间隙，主轴2可以相对一个或多个中间轴浮动。
横向止推环5和7以花键配合的方式安装在主轴2上，且分别与副齿轮6的两个相对端贴合在一起，并分别保持在位于主轴2外表面上的横向环形沟槽中由卡环11和19固定于主轴2上，从而防止副轴6轴向移动。在此环形沟槽在图1中未用标号标出。
由于副齿轮6具有一径向向外的表面与一由固定箱体固定就位的轴承装置接合，因此，如前所述齿轮6的径向移动受主轴径向浮动的限制。
图2所示的复合式齿轮变速装置200是本发明的一个最佳实施例。其中，轴承装置弹性可转动地支承浮动主轴20，并且齿轮24相对于主轴20具有更大径向运动自由度。
轴承装置的内座圈28与第一衬垫件30的环形径向向外圆周表面33接合，而第一衬垫件30一般地通过花键(图中未示出)安装在主轴上并随其一起转动。
轴承装置的外座圈40安装在固定箱体42上，由此，轴承装置可转动地支承主轴20。
衬垫件30具有一轴肩29。该轴肩29径向向外延伸，形成一环形圆周表面(图中未标注)。该环形表面与内座圈28轴向地背离副轴22的环形表面接合，由此防止内座圈28沿轴向离开副轴22的方向移动。
一第二衬垫件32通过花键或类似物在第一衬垫件30和副轴22之间安装在主轴20上。衬垫件32具有一径向向外的环形表面37，副齿轮24可围绕该表面37自由旋转，除非当离合装置26将其与主轴20接合。离合装置26与主轴20以花键连接，并可通过图中未示出的拔叉沿主轴轴向往复移动。衬垫件32包括一径向伸出的轴肩39，用于与齿轮24朝向副轴22的环形表面接合，以防止齿轮24朝向副轴22轴向地移动。
图3所示的复合式变速装置300是本发明的另一最佳实施例。其中，齿轮24的径向运动是通过消除齿轮24和用于旋转支承浮动主轴20的轴承装置之间的径向接触而得到提高。
第一衬垫件44通过花键或类似物安装在主轴20上，以随其一同转动。衬垫件44具有一径向向外的环形圆周表面45。环形圆周表面45与一轴承装置的内座圈28接合，该轴承装置的外座圈安装在固定箱体42上。由此，主轴20通过衬垫件44由轴承装置可旋转地支承。
第二衬垫件46具有一径向向外的环形圆周表面47，副传动齿轮24可以在其上自由地转动。当副齿轮24通过与主轴20花键连接的离合装置26与主轴20接合时，它随主轴一起转动。
衬垫件46具有一轴肩49，轴肩49在以衬垫件44和内座圈28为一侧，齿轴24为相对另一侧的环形表面之间径向向外延伸，用于阻止副齿轮24与轴承装置接触。
一止推衬垫件48，在第二衬垫件46与通过离合装置26可在主轴20离合的副轴22之间，通过花键或类似物安装在主轴20上。衬垫件48轴向背离副轴22的一侧与衬垫件46和副传动齿轮24上的环形表面接合，而衬垫件44，46和48都紧贴在一起安置在保持环36和38之间。保持环36和38从位于主轴20外表面上的横向环形沟槽(图中未示出)中径向向外延伸，用于防止衬垫件44，46，46沿主轴20轴向往返移动。
图4示出本发明的又一个最佳实施例，该实施例是一前述两速型复合式齿轮变速装置400，该装置具有一可与转动副部分轴52离合的转动主部分轴50。在此离合装置55是安装在副部分轴52上，而非主轴上。在这个例子中，一单个的衬垫件62通过花键或类似物安装在主轴50上，以便与其一同转动，该衬垫件62具有一径向向外的环形圆周表面61，该表面与主轴轴承装置的内座圈56接合。主轴承轴装置的外座圈安装在变速装置的固定箱体上。由此，主轴50通过衬垫件62由轴承装置可转动地支承，进而，主轴50可以在前述的预定范围内径向浮动。
副传动齿轮54通过花键或类似物安装在主轴上，并通过保持环64和65与衬垫件62接合。保持环64和65从位于主轴50外表面上的沟槽(图中未示出)中径向向外伸出。
与分别在图2和3中所示的复合式齿轮变速装置200和300类似，变速装置400的副传动齿不与旋转支承主轴的轴承装置径向接合。

Claims (6)

1.一种改进的复合式齿轮变速装置(400)，它具有一个轴线基本与副轴(52)的轴线对齐的浮动主轴(50)，该主轴(50)上安装有一副传动齿轮(54)和一轴承装置(56)，所述轴承装置支承着主轴(50)，使其可以相对于一固定的变速箱体转动；其特征在于，所说的轴承装置和副传动齿轮以这样的方式安装在主轴上，以消除副传动齿轮和轴承装置之间的径向接触，而增加副传动齿轮的径向移动量，即所说副传动齿轮(54)通过一安装在所述副轴(52)上的离合装置(55)可与所述副轴(52)有选择地离合，并且所述轴承装置内座圈环绕并接合着一衬垫件(62)的一径向向外的环形圆周表面(61)，所述衬垫件(62)以与所述主轴(50)一同转动的方式安装在所说主轴(50)上并且具有一轴向朝向所述副轴(52)的环形表面，用于防止所述轴承装置内座圈沿轴向离开所说副轴(52)的方向移动，所述副传动齿轮(54)在所述衬垫件(62)与副轴(52)之间以与主轴一同转动的方式固定在所述主轴(50)上，并且具有一方向为离开所说副轴(52)的环形表面，该环形表面分别与所述衬垫件(62)和所述轴承装置内座圈(56)朝向所说副轴(52)的环形表面相轴向接合，此外还设置有防止所述衬垫件(62)和副传动齿轮沿所述主轴(50)轴向移动的止动装置。
2.一种改进的复合式齿轮变速装置(200)，它具有一个轴线基本与一副轴(22)的轴线对齐的浮动主轴(20)，该主轴(20)上安装有一副传动齿轮(24)和一轴承装置，而所述轴承装置支承着主轴(20)，使其可相对于一固定的变速箱体转动，其特征在于，所述轴承装置和副传动齿轮以这样的方式安装在主轴上以消除副传动齿轮和轴承装置之间的径向接触，使所述副传动齿轮的径向运动量增加，即，所述副传动齿轮(24)通过一安装在主轴(20)上的离合装置(26)可与所述主轴(20)有选择地离合，并且所述轴承装置的内座圈围绕一第一衬垫件(30)的径向向外的环形圆周表面(33)并与其接合，所述第一衬垫件(30)以与所述主轴一同转动的方式安装在所述主轴(20)上并且具有一径向向外延伸的轴肩(29)，该轴肩(29)具有一朝向所述副轴(22)的环形表面，用于防止所述轴承装置内座圈朝向离开所说副轴(22)的方向轴向移动，所说副传齿轮(24)环绕着一第二衬垫件(32)的径向向外表面(37)并绕其转动，所述第二衬垫件(32)在所述第一衬垫件(30)与所述副轴(22)之间以与主轴(20)一同转动的方式安装在主轴上，并具有一径向向外延伸的轴肩(39)，该轴肩(39)具有一环形表面，该表面用于与所述副传动齿轮(24)朝向所述副轴(22)的环形表面接合，以防止所说副传动齿轮(24)向所述副轴(22)方向轴向移动，一第三衬垫件(34)在以所述轴承装置内座圈(28)和第一衬垫件(30)为一侧，以所述副传动齿轮和第二衬垫件(32)为相对的另一侧的两侧之间以与所述主轴(20)一同转动的方式安装在所述主轴(20)上并与这些部件相应的环形表面轴向接合，并且还设置有防止第一、二、三衬垫件(30、38、34)沿所述主轴(20)轴向移动的止动装置。
3.一种改进的复合式齿轮变速装置(300)，它具有一轴线基本与一副轴(22)的轴线对齐的浮动主轴(20)，该主轴(20)上安装有一副传动齿轮(24)和一轴承装置，而所述的轴承装置支承着主轴(20)使其相对于一固定的变速箱体转动；其特征在于，所述轴承装置和副传动齿轮以这样的方式安装在所述主轴上，以消除副传动齿轮和轴承装置之间的径向接触，使所述副传动齿轮的径向运动量增加，即，使副传动齿轮(24)通过一安装在所述主轴(20)上的离合装置(26)与主轴(20)可选择地离合，并且所述轴承装置内座圈(28)环绕着一第一衬垫件(44)的径向向外的环形圆周表面(45)并与接合，该第一衬垫件(44)以与主轴(20)一同转动的方式安装在所述主轴(20)上并且具有一朝向所说副轴(22)的环形圆周表面，以防止所说轴承装置内座圈朝向离开所述副轴(22)的方向移动，所述副传动齿轮(24)环绕着一第二衬垫件(46)的一径向向外的环形圆周表面(47)并可绕其转动，所述第二衬垫件(46)在所述第一衬垫件(44)与所述副轴(22)之间以与主轴(20)一同转动的方式安装在所述主轴(20)上，并且有一轴肩(49)，该轴肩(49)在以所说轴承装置内座圈(28)和第一衬垫(44)为一侧，以所述副传动齿轮(24)为相对的另一侧的两侧之间径向向外延伸，且与这些部件相应的环形表面接合，一第三衬垫件(48)在所述第二衬垫件(46)和所述副轴(22)之间以与所述主轴(20)一同转动的方式安装在所述主轴(20)上，并且分别与所述副传动齿轮和第二衬垫件相向的环形表面轴向接合，此外还设置有防止第一、二、三衬垫件沿所述主轴(20)轴向移动的止动装置。
4.如权利要求1的变速装置，其特征在于，所述用于防止副传动齿轮和衬垫件轴向移动的止动装置由一对分别设置在位于所述主轴外表面上的横向环形沟槽中的保持环(64，66)构成，所述齿轮(24)和衬垫件(62)沿轴向设置在这对保持环之间。
5.如权利要求2的变速装置，其特征在于，所述用于防止所述第一，二，三衬垫件轴向移动的止动装置由一对分别设置在位于所述主轴外表面上的横向环形沟槽中的保持环(36，38)构成，所述第一，二，三衬垫件沿轴向设置在这对保持环之间。
6.如权利要求3的变速装置，其特征在于，用于防止所述第一，二，三衬垫件轴向移动的所述止动装置由一对分别设置在位于所述主轴外表面上的横向环形沟槽中的保持环(36，38)构成，所述第一，二，三衬垫件沿轴向设置在这对保持环之间。
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