CN104235322A - 用于变速器的轴装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于变速器(64)的轴装置(10)，该轴装置(10)具有轴(12)并且具有固定齿轮装置(14)，该固定齿轮装置(14)通过轴/毂接合部(30)固定在轴(12)上并且具有固定齿轮(16)和中空轴部段(24)，其中，固定齿轮(16)具有第一轴向侧(20)、第二轴向侧(22)和齿系统(18)，其中，中空轴部段(24)围绕轴(12)并且从固定齿轮(16)的第一轴向侧(20)延伸。在该装置中，轴/毂接合部(30)具有主接合部部段(32)，该主接合部部段(32)与固定齿轮(16)的第二轴向侧(22)在轴向方向上间隔开。

Description

用于变速器的轴装置
技术领域
本发明涉及一种用于变速器的轴装置，该轴装置具有轴并且具有固定齿轮装置，该固定齿轮装置通过轴/毂接合部固定在轴上并且具有固定齿轮和中空轴部段，其中，固定齿轮具有第一轴向侧、第二轴向侧和齿系统，其中，中空轴部段围绕轴并且从固定齿轮的第一轴向侧延伸。
本发明还涉及一种车辆变速器，该车辆变速器具有轴并且具有固定在轴上的至少一个固定齿轮，为建立车辆变速器的传动级(gear stage)，所述至少一个固定齿轮与以可旋转的方式安装在另外的轴上的活动齿轮啮合。
背景技术
已知在车辆变速器部分中实践通过包括活动齿轮和固定齿轮的齿轮组来建立传动级。在该装置中，活动齿轮可以通过换挡离合器连接至相关联的轴或与轴分离以接合或断开相关联的传动级。换挡离合器可以是具体地为锁环(baulk-ring)同步的同步离合器。
这种类型的车辆变速器通常具有各自均由齿轮组形成的多个传动级。在上下文中还已知将固定齿轮连接至两个活动齿轮，从而允许固定齿轮与两个传动级(被称为双用途)相关联。
在这种情况下，固定齿轮和活动齿轮可以在这种类型的车辆变速器的一个轴上彼此相邻地设置。
已知各种类型的轴/毂接合部用于将固定齿轮紧固地连接至轴。在一方面，已知通过圆柱形压入配合件将单独的固定齿轮压入配合到轴部段上。作为替代方案，已知在固定齿轮的内周上以及在轴部段的外周上形成花键，并且这些花键可以配合在侧翼处或末端处或在侧翼处或末端处定中心。最后，已知例如通过摩擦焊接或激光焊接将固定齿轮焊接至轴部段。在许多轴/毂接合部的情况下，需要轴向保持以将固定齿轮沿轴向方向固定在轴上。在这种情况下，接合区域(压入配合或花键)通常延伸越过固定齿轮的整个轴向长度。
在该部分中，轴/毂接合部优选地为大致旋转的对称设计。非旋转对称的轴/毂接合部——例如通过键制造的轴/毂接合部——通常导致过大的局部应力，从而需要针对所涉及的部件的非常坚固的设计。
在通过圆柱形压入配合件压入配合的过程中或在固定齿轮的外部齿系统下的花键的情况下，高应力通常由于大的干涉而引入到外部齿系统中。这会缩短轴装置的使用寿命。此外，必须具有高精度的接合齿系统、轴承座圈或轴承可以变形和/或张紧。
制造花键通常比为制造压入配合接合部而制造足够质量的圆柱形表面明显地更昂贵。
通过焊接实施轴/毂接合部——然后在组装中进行压入配合操作——可能在工作量和成本方面比生产足够质量的圆柱形表面需要明显更高的支出。这是因为在焊接时不得不提供另外的措施或工作步骤，例如，毛坯的热处理、焊接之前的清洁和预热、以及硬层的可能的机加工去除等。
发明内容
基于该背景，本发明的目的在于提出一种用于变速器的轴装置以及一种装配有该轴装置的车辆变速器，该车辆变速器具有尽可能稳健的设计同时对相邻部件具有最小可能的影响，而轴装置的制造应当是经济的。
根据本发明的一方面，以上目的借助于轴/毂接合部具有主接合部部段而在开始时提到的轴装置中得以实现，其中，主接合部部段与固定齿轮的第二轴向侧在轴向方向上间隔开。
根据本发明的第二方面，以上目的借助于轴/毂接合部具有主接合部部段而在开始时提到的轴装置的情况下得以实现，其中，中空轴部段具有远离固定齿轮的中空轴端部，其中，主接合部部段与中空轴端部间隔开。
本发明的两个方面还可以彼此结合。
在当前情况下，主接合部部段被理解为意味着扭矩通过轴/毂接合部的部段起初在轴与固定齿轮之间传递。将主接合部部段与固定齿轮的第二轴向侧和/或将主接合部部段与中空轴端部轴向地间隔开确保了该主接合部部段对相邻部件的较小影响。这使得可以将必须以高精度制造的那些部件安装在轴上、与固定齿轮装置直接相邻。该措施还具有如下优点：轴/毂接合部对固定齿轮装置的固定齿轮的齿系统的影响还可以是更小的，因此使得可以延长使用寿命。
从固定齿轮轴向地突出的中空轴部段还导致了用于固定齿轮装置在安装在轴上期间的定中心的相对长的插入长度。
总之，提供了一种对相邻部件(轴承、两个系统等)具有尽可能小的影响的稳健设计。此外，主接合部部段可以经济地制造，与之相关，即很少的工作支出。在组装和运行期间，主接合部部段可以基于在生产中涉及最小风险的本身已知的技术。
最后，可以实施主接合部部段相对于固定齿轮的直径的相对较大的接合直径，因此使得可以实现固定齿轮装置在轴上的具有高可靠性的固定。在这种情况下，主接合部部段将固定齿轮装置在周向方向上并且优选地也在轴向方向上固定在轴上。特别优选的是主接合部部段建立成能够传递轴向力、径向力和周向力。
该目的因此完全实现。
根据特别优选的实施方式，中空轴部段具有远离固定齿轮的中空轴端部，其中，中空轴端部在外周处紧固地连接至另外的固定齿轮。
因此，在这种情况下，固定齿轮装置包括两个固定齿轮，所述两个固定齿轮通过中空轴部段连接至彼此。
此处，主接合部部段优选地在轴向方向上位于两个固定齿轮之间。
如果固定齿轮中的一个固定齿轮具有与轴/毂接合部直径相比相对较小的外直径，则主接合部部段优选地与固定齿轮的第二轴向侧和/或与中空轴端部间隔开轴向长度的至少一半，并且具体地间隔开固定齿轮的至少整个轴向长度。在固定齿轮具有与轴/毂接合部直径相比相对较大的直径的情况下，主接合部部段还可以与固定齿轮在轴向方向上部分地重叠。然而，还在这种情况下，优选的是主接合部部段与固定齿轮装置的相应端部间隔开固定齿轮的轴向长度的至少一半。
如上所述，通常可以使用用于主接合部部段的常规轴/毂接合部中的一个常规轴/毂接合部。
然而，特别优选的是主接合部部段由主压入配合部段形成。
通过圆柱形压入配合件的这种类型的接合部可以被经济地制造。通过将主压入配合部段与固定齿轮装置的至少一个轴向端部间隔开的措施，还可以实施具有大的负公差或过大尺寸的主压入配合部段，因此，能够使大的力被传递而不会导致与固定齿轮装置(在轴上或在连接至轴的部件上)相邻的不允许的变形。
通常，可以将主压入配合部段与固定齿轮的第二轴向侧或主压入配合部段与中空轴端部之间的区域实施为间隙配合，其结果是这些区域可以基本不传递扭矩。
然而，总之优选的是轴/毂接合部具有至少一个次接合部部段，所述至少一个次接合部部段在轴向方向上形成在主接合部部段与固定齿轮装置的一端之间，其中，主接合部部段比次接合部部段具有更高的扭矩传递能力。
在该实施方式中，对于次接合部部段而言也可以传递扭矩，但是比主接合部部段更低的扭矩。
此处特别有利的是主接合部部段由主压入配合部段形成，其中，次接合部部段由次压入配合部段形成，并且其中，主压入配合部段比次压入配合部段具有更大的负公差。
在该变型中，主压入配合部段和次压入配合部段具有负公差，也就是说设计为压入配合，并且因此可以传递扭矩。由于实施具有相对较大的负公差的主压入配合部段的措施，主压入配合部段比次压入配合部段可以具有更高的扭矩传递能力。
主压入配合部段与次压入配合部段之间的传递可以是分阶段设计的。然而，该传递还可以是连续设计的。在连续设计的情况下，不同的压入配合直径可以通过连续的接合部合并到彼此中。
此处，不同的负公差可以形成在固定齿轮装置的内周上。然而，特别优选的是不同的负公差形成在其上压入有固定齿轮装置的轴的部段的外周上。
在总体上优选的实施方式中，轴上形成有固定齿轮齿系统，其中，固定齿轮装置在轴向上与固定齿轮齿系统直接相邻。
轴的固定齿轮齿系统可以与轴一体地形成。
根据另外的优选实施方式，诸如轴承衬套或滚针轴承之类的轴承部件在轴向上与固定齿轮装置直接相邻。
固定齿轮齿系统的和/或固定齿轮装置上的轴承部件的直接相邻装置也可以特别地通过主接合部部段与固定齿轮装置的端部轴向地间隔开的事实形成，因此确保了不允许的应力不通过轴/毂接合部施加在诸如固定齿轮齿系统或轴承部件之类的直接相邻部件上。
总之，固定齿轮装置可以例如通过机加工方法由毛坯一体地制造。
根据优选实施方式，固定齿轮装置由具有轴向突出的第一中空轴子部段的第一固定齿轮部段以及具有轴向突出的第二中空轴子部段的第二固定齿轮部段制成，其中，第一中空轴子部段和第二中空轴子部段通过周缘接合部紧固地连接至彼此。
特别地，周缘接合部可以是实体接合部，该实体接合部可以通过例如摩擦或环形焊接形成。
在另外的替代性实施方式中，固定齿轮装置由具有轴向突出中空轴部段的第一固定齿轮部段以及固定齿轮形成，该固定齿轮通过固定齿轮接合部紧固地连接至中空轴部段的外轴部段。固定齿轮接合部可以是例如焊接接合部。
然而，通常，还可以提供一种具有两个轴向间隔的外轴部段的中空轴部段，单个固定齿轮通过这种类型的固定齿轮接合部固定在外轴部段中的每个外轴部段上。
总之，通过本发明可以实现下列优点中的至少一个优点。
一方面，在主压入配合部段内比在固定齿轮外部齿系统的径向的下面可以实施具有更大干涉或更大负公差的压入配合。
主压入配合部段的负公差比次压入配合部段的负公差优选地为大至少25％，并且特别地为大至少40％。
中空轴部段的相对长的插入直径在压入配合操作期间导致了良好的定中心。根据给定的尺寸，固定齿轮的外部齿系统可以传递更多扭矩或者可以传输更大的载荷。
由于固定齿轮装置的轴向中心中的主压入配合部段，可以使滚针轴承座与固定齿轮装置直接相邻。
在部件(固定齿轮装置)的制造或硬加工中，存在小的宽度公差，从而具有公差计算方面的优点。
当主接合部部段通过主压入配合部段实施时，必须被提供的这种类型的轴向保持在通过花键接合时并非必须的。
明显的是，上述特征以及将在下面说明的特征在不超出本发明的范围的情况下可以不仅以相应表示的组合使用而且可以以其他组合或单独使用。
附图说明
本发明的说明性实施方式在附图中示出并且在下列描述中更详细地解释。在附图中：
图1示出了贯穿根据本发明的轴装置的第一实施方式的示意性纵向截面图；
图2示出了组装之前的图1的轴装置；以及
图3示出了贯穿具有根据本发明的轴装置的机动车辆变速器的示意性纵向截面图。
具体实施方式
在图1中，以纵截面的形式示意性地示出了轴装置的第一实施方式并且总体上由附图标记10表示。
轴装置10具有轴12，该轴12可以是实心轴或中空轴。轴装置10还包括固定齿轮装置14。
固定齿轮装置14具有第一固定齿轮16，该第一固定齿轮16在外周上具有第一固定齿轮齿系统18。第一固定齿轮16还具有第一轴向侧20和第二轴向侧22。
该固定齿轮装置14还包括中空轴部段24，该中空轴部段24从第一固定齿轮16的第一轴向侧20沿轴向方向延伸。优选地，中空轴部段24的轴向长度至少与第一固定齿轮16的轴向长度一样长，并且优选地小于固定齿轮16的轴向长度的四倍。中空轴部段24的与第一固定齿轮16间隔开的一个中空轴端部由附图标记26表示。
该固定齿轮装置14通过轴/毂接合部30连接至轴12。轴/毂接合部30具有主接合部部段32，该主接合部部段32优选地定义为主压入配合部段。通过该主接合部部段32，固定齿轮装置14在周向方向和轴向方向上固定在轴12上。
主接合部部段32与第一固定齿轮16的第二轴向侧22在轴向方向上间隔开，如以附图标记34图示。主接合部部段32还与中空轴端部26在轴向方向上轴向地间隔开，如以附图标记36表示。
优选地，间隔34、36至少与固定齿轮16的轴向长度的一半一样长。在具体优选的实施方式中，主接合部部段32以如下方式设计：主接合部部段32不设置在固定齿轮齿系统18下方，并且因此第一间隔34至少与如图1中示出的固定齿轮16的轴向长度一样长。
轴12上形成有具有第二固定齿轮齿系统42的第二固定齿轮40，该第二固定齿轮40与第一固定齿轮16轴向地直接相邻。在该装置中，第二固定齿轮40与轴12一体地形成。与中空轴端部26直接相邻地设置有例如以轴承衬套的形式或以滚针轴承的形式的轴承部件44。
通过主接合部部段32与第二轴向侧22和/或主接合部部段32与中空轴端部26的间隔34、36，可以确保轴/毂接合部30不会导致相邻部件的(即，第二固定齿轮40的和/或轴承部件44的)区域中的不允许的过大应力。因此，可以设置与这些部件直接相邻的固定齿轮装置14。
图2示出了主接合部部段32通过主压入配合部段的实施方案。图2示意性地示出了固定齿轮装置14自始至终具有恒定的内半径50。在主压入配合部段32的区域中，轴12具有外半径52，该外半径52相对于内半径50实施有负公差。
在第一间隔的区域中，轴/毂接合部30还包括以次压入配合部段的形式的第一次接合部部段54。在该区域中，轴12具有外半径56，该外半径56相对于内半径50同样地产生有负公差。以相应的方式，轴/毂接合部30在第二间隔36的区域中具有第二次接合部部段58，在该区域中，轴12具有外半径60，优选地，该外半径60相对于内半径50同样地产生有负公差。
此处，主压入配合部段32的外半径52的负公差比次压入配合部段54、58的外半径56、60的负公差更大。
在图2中，箭头还用来示意性地表示固定齿轮装置14沿轴向方向推动到轴12上并且然后挤压在轴/毂接合部30的区域中，其中，第二固定齿轮40可以与第二轴向侧22直接相邻地设置或者在压入配合操作期间可以用作止动件。
在固定齿轮装置14已经压入到轴12上之后，其他部件例如轴承部件44可以沿相同的轴向方向被推动或被压入到轴12上。
图3以示意图的形式示出了实施为正齿轮结构的副轴变速器的车辆变速器64。车辆变速器64具有轴装置10’，一般而言，该轴装置10’与图1和图2中的轴装置10在结构和操作方面对应。因此，相同的元件由相同的附图标记表示。下面将对本质上的差异进行说明。
车辆变速器64具有另外的轴66，该另外的轴66相对于轴12’设置有平行的偏移量。车辆变速器64还具有包括齿轮组68、齿轮组70和齿轮组72的多个齿轮组，例如齿轮组68可以构造用于传动级3，例如齿轮组70可以设计用于传动级5，例如齿轮组72可以设计用于传动级1。
齿轮组68具有活动齿轮74，该活动齿轮74以可旋转的方式安装在另外的轴66上。以相应的方式，齿轮组70具有活动齿轮76，该活动齿轮76以可旋转的方式安装在另外的轴66上。最后，齿轮组72具有活动齿轮78，该活动齿轮78以可旋转的方式安装在另外的轴66上。
换挡离合器组件80设置在另外的轴66上位于活动齿轮74、76之间，通过换挡离合器组件80来建立中性位置以及两个换挡位置，其中，或者活动齿轮74或者活动齿轮76被连接以与另外的轴66联合旋转。这种类型的换挡离合器组件80是已知的。换挡离合器组件80可以具有锁环同步器离合器。
齿轮组68的活动齿轮74与第一固定齿轮16以可旋转的方式啮合。齿轮组72的活动齿轮78与第二固定齿轮40以可旋转的方式啮合。
在当前的情况下，轴装置10’的固定齿轮装置14’具有另外的第三固定齿轮84，该第三固定齿轮84与齿轮组70的活动齿轮76以可旋转的方式啮合。
第三固定齿轮84设置在中空轴部段24的外周上，更具体地与中空轴端部26相邻。第三固定齿轮84的一个轴向侧优选地与中空轴端部26轴向地对准。
在图3中，可以观察到固定齿轮装置14’通过轴/毂接合部30连接至轴12’，该轴/毂接合部30同样地具有主接合部部段32和两个次接合部部段54、58。在当前的情况下，次接合部部段54与第一固定齿轮16的第二轴向侧22间隔开大于第一固定齿轮16的轴向长度。主接合部部段32与中空轴端部26间隔开第三固定齿轮84的轴向长度的至少一半。
固定齿轮装置14’可以由毛坯一体地制成。
作为替代方案，固定齿轮装置14’可以由具有轴向突出的第一中空轴子部段的第一固定齿轮部段以及具有轴向突出的第二中空轴子部段的第二固定齿轮部段形成，其中，中空轴子部段通过周缘接合部紧固地连接至彼此以形成中空轴部段24，如示意性地以附图标记86表示。例如，周缘接合部可以是焊接接合部。
替代性地，可以由另外的固定齿轮和具有轴向突出中空轴部段的第一固定齿轮部段形成固定齿轮装置，该另外的固定齿轮通过固定齿轮接合部连接至中空轴部段的外周部段，如图3中示意性地以附图标记88示出。
根据以上内容，明显的是固定齿轮装置14还可以由中空轴部段形成，其中，中空轴部段可以通过两个固定的齿轮接合部连接至相应的固定齿轮。在后一种情况下，粗加工部件可以更容易地生产。

Claims (12)

1.一种用于变速器(64)的轴装置(10)，所述轴装置(10)具有轴(12)并且具有固定齿轮装置(14)，所述固定齿轮装置(14)通过轴/毂接合部(30)固定在所述轴(12)上并且具有固定齿轮(16)和中空轴部段(24)，其中，所述固定齿轮(16)具有第一轴向侧(20)、第二轴向侧(22)和齿系统(18)，其中，所述中空轴部段(24)围绕所述轴(12)并且从所述固定齿轮(16)的所述第一轴向侧(20)延伸，
其特征在于，
所述轴/毂接合部(30)具有主接合部部段(32)，所述主接合部部段(32)与所述固定齿轮(16)的所述第二轴向侧(22)在轴向方向上间隔开。
2.根据权利要求1或根据权利要求1的前序部分所述的轴装置，其特征在于，所述轴/毂接合部(30)具有主接合部部段(32)，其中，所述中空轴部段(24)具有远离所述固定齿轮(16)的中空轴端部(26)，其中，所述主接合部部段(32)与所述中空轴端部(26)间隔开。
3.根据权利要求1或2所述的轴装置，其特征在于，所述中空轴部段(24)具有远离所述固定齿轮(16)的中空轴端部(26)，其中，所述中空轴端部(26)在外周处紧固地连接至另外的固定齿轮(84)。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的轴装置，其特征在于，所述主接合部部段(32)由主压入配合部段(32)形成。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的轴装置，其特征在于，所述轴/毂接合部(30)具有至少一个次接合部部段(54、58)，其中，所述主接合部部段(32)比所述次接合部部段(54、58)具有更高的扭矩传递能力。
6.根据权利要求5所述的轴装置，其特征在于，所述主接合部部段(32)由主压入配合部段(32)形成，其中，所述次接合部部段(54、58)由次压入配合部段(54、58)形成，并且其中，所述主压入配合部段(32)比所述次压入配合部段(54、58)具有更大的负公差。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的轴装置，其特征在于，所述轴(12)上形成有固定齿轮齿系统(42)，其中，所述固定齿轮装置(14)在轴向上与所述固定齿轮齿系统(42)直接相邻。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的轴装置，其特征在于，轴承部件(44)在轴向上与所述固定齿轮装置(14)直接相邻。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的轴装置，其特征在于，所述固定齿轮装置(14)由毛坯一体地制成。
10.根据权利要求1至8中的任一项所述的轴装置，其特征在于，所述固定齿轮装置(14)由具有轴向突出的第一中空轴子部段的第一固定齿轮部段以及具有轴向突出的第二中空轴子部段的第二固定齿轮部段制成，其中，所述第一中空轴子部段和所述第二中空轴子部段通过周缘接合部(86)紧固地连接至彼此。
11.根据权利要求1至8中的任一项所述的轴装置，其特征在于，所述固定齿轮装置(14)由固定齿轮(16)和具有轴向突出中空轴部段(24)的第一固定齿轮部段形成，所述固定齿轮(16)通过固定齿轮接合部(88)紧固地连接至所述中空轴部段(24)的外周部段。
12.一种车辆变速器(64)，所述车辆变速器(64)具有轴(12)并且具有固定在所述轴(12)上的至少一个固定齿轮(16)，为建立所述车辆变速器(64)的传动级，所述至少一个固定齿轮(16)与以可旋转的方式安装在另外的轴(66)上的活动齿轮(74)啮合，其中，所述轴(12)和所述固定齿轮(16)通过根据权利要求1至11中的任一项所述的轴装置(10)形成。
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