CN1046029A - 改进的传动主轴齿轮止动器 - Google Patents

Abstract

一种并联副轴传动机构(100)带有两个轴向靠近的浮动主轴齿轮(30和32)，当通过具有各自的法兰(42)和(44)的齿轮(30)和(32)使该齿轮与主轴(48)咬合时，来自该齿轮的轴向推力是传递给主轴而不是传递给其邻近的齿轮，该主轴齿轮的法兰是在三个轴向间隔开的止推垫圈(46、50、52)之间径向向内延伸的，该止推垫圈与主轴(48)以花键连接。

Description

本发明涉及一种用于将准备与主轴咬合的浮动主轴齿轮的轴向推力传递给传动主轴，而不是传递给一邻近的主轴齿轮的改进的齿轮止动器推力装置，更准确地说本发明涉及的这种推力装置，它包括一组能够将轴向推力传递给主轴而不在该主轴齿轮与从该处将轴向推力传递给主轴的特定构件之间发生相对转动的构件，除此之外还要具有结构简单和制造及装配经济的特点。

以浮动传动主轴齿轮为特征的传动机构例如有关并联副轴传动机构是人们熟知的，这类传动机构的例子可以在美国专利3，237，472;3，238，613;3，425，290;和3，885，446中找到，这些专利所公开的内容可作为本申请的相关参考资料。

这种传动机构的一般特征为具有多个环绕着主轴的浮动主轴齿轮，并且由副轴齿轮，通常是两个副轴齿轮支持着和进行驱动，该副轴齿轮安装在一对设置在主轴相对面两侧的副轴上。

该主轴齿轮的特征是借助一个离合器机构与主轴咬合，该离合器机构可沿着沿主轴轴向延伸的外花键滑动，并具有径向向外伸出的齿或花键，该花键与主轴齿轮上的内齿或内花键相啮合，从而当主轴齿轮与它咬合时能促使该主轴进行转动。

长期以来存在一个公认的问题是，由于主轴齿轮相互间特有的紧靠在一起，对于准备与主轴咬合的主轴齿轮存在有轴向推力的位差传递问题。鉴于这种情况，在过去的几年中已经设想出各种各样的解决办法，用来解决由一轴向位移离合器所产生的轴向推力要传递到主轴上而不是传递到靠近与主轴咬合齿轮的齿轮上的问题。

这些解决办法通常是采用以限制主轴齿轮的轴向运动为特征的一种型式或其它型式的齿轮制动器的结构形式来防止这些齿轮相互接触，不论它们之中的一个齿轮是否与主轴相咬合。

一种用于限制传动齿轮轴向运动的制动器组件的例子在美国专利2，397，905中已经公开，该公开内容作为本申请的相关参考资料。但是，该专利中需要用一个价格昂贵的可摆动半圆键将一止推环锁紧在主轴的外花键上以防止齿轮的轴向窜动。

一个用带花键止推垫圈将轴向推力由一齿轮组传递至一螺旋桨驱动轴的例子在美国专利3，894，621中已公开，该公开内容可作为本申请的相关参考资料。该专利中有一个带花键上推垫圈（52）可沿轴花键进行轴向滑动至一个靠近轴上的阶梯形肩部的横向槽中，并通过一个带花键套环（30）对着该肩部保持在其位置上。止推垫圈（52）可以用来操动将仅仅一个齿轮的轴向推力传递到螺旋浆轴上，而且除了需要采用该带花键套环（30）外还需要对该螺旋浆轴外表面进行高成本和复杂的阶梯形构形加工。

一个用于防止两个轴向间隔非常靠近的齿轮发生轴向窜动从而防止它们之间传递轴向推力的传动主轴齿轮止动器的更近期的例子已在美国专利4，034，620中公开，该公开内容作为本申请的相关参考资料。此处将一个止推环（104）用花键连接在两相邻齿轮之间的主轴上并借助位于其两对面的卡环（108，110）固定在位置上。该齿轮还需要用价格昂贵的和结构复杂的配合舌簧和沟槽结构，以与另一个卡环（102）相配合工作以便限制两齿轮发生相互离开的运动。

从上述情况来看，存在这样一种需要，即要提供一种用将离合器所产生的轴向推力传递给准备与该主轴咬合的的一个浮动主轴齿轮上，而不是借助一个易于组装在主轴上并与待咬合的主轴齿轮一起进行转动的锁定装置传递到一邻接齿轮上的结构简单而低成本的装置。

因此，本发明的目的之一是，提供一种用于将轴向推力从待咬合的传动主轴齿轮上传递到主轴上去的装置。

本发明的目的之二是，提供一种用于通过一离合器机构将施加到传动浮动主轴齿轮上的轴向推力引导到主轴上而不是引导到与该浮动主轴齿轮非常靠近的一主轴齿轮上的轴向推力装置。

本发明的目的之三是，提供一种具有浮动主轴齿轮的传动机构，该机构带有一用于将施加到准备与主轴咬合的主轴齿轮上的轴向推力通过一离合器机构传递到主轴上而不是传递到一邻近的主轴齿轮上的改进的装置。

本发明的目的之四是，提供一种用于将一传动主轴齿轮的轴向推力传递给主轴的装置，这种装置的结构简单，制造和装配经济而且可以与准备同主轴相咬合的主轴齿轮一起转动。

图1是采用本发明的轴向推力装置的并联副轴传动机构100的中央截面剖视图;

图2A和图2B分别表示图1所示传动机构100的轴向推力装置的放大侧视图和端视图。

传动机构100是一个与美国专利3，105，395和4，034，620中详细描述的传动机构10相类似的并联副轴型式的传动机构，上述两项专利都转让给本发明的受让人，因此，对该传动机构的工作过程和其中某些构件在此处就不作详细描述了，而对属于本发明的轴向推力装置所带来的改进部分将在下面进行详细介绍。

在图1中，传动机构100具有一输入轴14，该轴通过发动机，通常是汽车内燃机驱动转动的。在工作过程中，输入轴14驱动具有一定间隔的并联副轴21和21a进行转动，该副轴又携带着副轴齿轮，如20和20a，该齿轮以其外齿与环绕着主轴48的浮动主轴齿轮，如30和32相啮合，进行去撑并驱动它们进行转动，并当通过轴向滑动离合器，如78和80咬合到主轴48上时，就会驱动轴48进行转动并驱动输出轴24进行转动。

从图1可以看出，输入轴14，并联副轴21和21a，主轴48和输出轴24都以其轴颈支承在箱体12上以便进行转动。

由图1可以明显地看出，浮动主轴齿轮30和32是紧靠在一起的，并且在其中一个齿轮向着另一个进行轴向移动时，例如当通过离合器78和80准备与主轴48咬合而从其中一个齿轮施加轴向推力时就会相互接触，有关这方面，下面还将结合图2A和图2B进行详细描述。

如图2B所示，主轴48配置有多个沿其轴向外表面伸出的基本上均匀间隔开的花键，花键的相间排列沟槽以标号66表示，其相间排列齿以标号67表示。

当离合器78为使齿轮32与主轴48咬合以便驱使轴48和输出轴24以某一预定速度转动而向着图2A中观察者右边方向进行轴向位移时，浮动主轴齿轮32的内齿40就与离合器78的外齿38相啮合。

同样地，当离合器80为使其外齿34与齿轮30的内齿36相啮合而向着图2A中观察者的左边方向进行轴向位移时，浮动主轴齿轮30就与主轴48耦合或咬合在一起。

显然，如果没有用于保持齿轮30和32之间的轴向间隔关系的某种型式的装置，该两齿轮就会相互接触并且将通过离合器机构施加到准备与主轴相咬合的齿轮上的轴向推力传递给另一齿轮，这是不希望发生的。

图2A和图2B所示的本发明的轴向推力装置提供了将轴向推力传递给主轴而不是传递给那个正由副轴齿轮驱转的邻近的浮动主轴齿轮的装置。

在图2A中，轴向推力装置是由带有法兰42的齿轮30提供的，法兰42向着轴48的外花键齿67伸出但不与该齿相接触。同样地，齿轮32配置有法兰44，该法兰向着轴48上的外花键齿67伸出但不与该齿相接触。

一个第一止推垫圈设置在轴48的环形沟槽58内，该沟槽基本上横着切入花键齿67。

法兰42和44各在其相对的两侧上具有各自的推力表面51、53和57、59，该表面在大致平行于主轴48的方向上互不相对。

当齿轮30与主轴48相咬合，并以沟槽58的边缘起到对轴48传递轴向推力的作用时，则法兰42的推力表面53被操动与垫圈46相接触。

同样地，法兰44的推力表面57可以被操动与垫圈46相接触，并可使垫圈46通过与沟槽58的一个相对边缘相接触以而作用于主轴48并将轴向推力传递给主轴48。

一个第二止推垫圈52设置在轴48的外表面上的环形沟槽56内，该沟槽56与沟槽58基本平行，并与其轴向隔开以便紧靠齿轮30的法兰42的推力表面51放置。

一个第三止推垫圈50设置在轴48的外表面上的环形沟槽60内，该沟槽与沟槽58基本平行，并与其轴向隔开以便紧靠齿轮32的法兰44的推力表面59放置。

止推垫圈46，50和52分别环绕着主轴48，并在轴向相互隔开一预定的距离，以便当齿轮30和32都不与该轴48相咬合时能够进行相对于轴48的转动并能够使准备同轴48相咬合的那个齿轮通过接触而将轴向推力传递给止推垫圈46，垫圈46又依次作用于沟槽58的一边缘上以便能将轴向推力传递至轴48上而不是传递到在轴向与它非常靠近的主轴齿轮上。

使止推垫圈46、50和52与主轴48一起转动致使它们不会与同轴咬合的主轴齿轮发生相对转动是非常可取的。

虽然也可以用其它方法将推力垫圈46、50和52固定在轴48上，但最好还是通过它们各自具有的围绕着其中央孔的圆周上基本上均匀间隔开的齿和花键例如交替排列的沟槽64和交替排列齿69（图2B所示）固定在该轴上。

垫圈46、50和52的沟槽64和齿69适于围绕轴48的外花键上的齿67和沟槽66相配合从而使垫圈46、50和52的内沟槽64可以沿轴48的外花键齿67作轴向滑动，以便使该垫圈能够沿轴向位移直到定位于其各自的固定沟槽58、60和56内，然后分别绕着该沟槽转动一直到垫圈46、50和52内沟槽64与轴48的外花键沟槽66相对齐为止，在该位置上，将一键62轴向插进穿入其内以便将各止推垫圈固定在轴48上。

止推垫圈46、50和52可以由具有所要求的适配性，耐蚀性，强度，耐用性和耐磨性各种特性的任何材料制成并可作为根据换档的指令将准备与主轴相咬合的主轴齿轮上的轴向推力传递给主轴上的结构简单而经济性好的装置。

虽然，只要垫圈46、50和52以这里描述的方式操作就可以有彼此不同的结构特征，但是，它们最好是彼此间基本相同而且具有基本上对称于主轴的中央转动轴线的立体结构布局。

Claims (7)

1、一种型式的传动机构100，它具有一主轴(48)，环绕着主轴(48)并在轴向彼此间隔开的至少两个浮动主轴齿轮，多个具有用于支持着上述主轴齿轮并在不同转速下驱动该主轴齿轮的副轴齿轮(20，20a)的副轴，设置在各主轴齿轮之间并可操作将由该齿轮上的轴向推力传递至主轴上去的推力装置，和用于可选择地操动一次一个地使上述主轴齿轮咬合到上述主轴上的离合器装置(78，80)，其特征在于所述推力装置的改进包括：

从上述每个主轴齿轮向着主轴伸出的法兰(42，44)，每个上述法兰具有各自的两个推力表面，该表面在法兰的相对面两侧上在基本平行于主轴的方向上互不相对；

一个第一止推垫圈(46)，它环绕该主轴设置并位于各自的主轴齿轮法兰的中间。

一个第二止推垫圈(50)，环绕着主轴设置并位于靠近上述主轴齿轮中的一个齿轮的法兰推力表面处，该推力表面与上述主轴齿轮的另一推力表面不相对；

一个第三止推垫圈(52)，环绕着该主轴设置，并位于靠近上述主轴齿轮的另一个齿轮的法兰推力，而该推力表面背离上述一个主轴齿轮的方向；

用于将上述第一，第二和第三止推垫圈固定在主轴上以便与它共同转动并能使来自第一止推垫圈的轴向推力传递给主轴的装置；

上述第一，第二和第三止推垫圈相互间在轴向隔开一预定距离，以便当各个齿轮都不与主轴相咬合时能够使各个主轴齿轮与主轴发生相对转动，并当上述主轴齿轮的一个齿轮与主轴咬合时能够使上述主轴齿轮中的另一个齿轮与上述第一，第二和第三止推垫圈发生相对转动，并且能够使准备与主轴咬合的那个特定主轴齿轮面对着上述第一止推垫圈的法兰推力表面与该垫圈相接触并通过使第一止推垫圈固定在主轴上的装置将轴向推力传递给主轴。

2、如权利要求1所述的改进部分，其特征在于：该主轴（48）和离合器装置（80）分别包括多个圆周方向间隔开的并能使该离合器装置沿着主轴的两相对的轴向上发生位移的配合花键（34，38）和用于固定第一，第二和第三止推垫圈（46，50，52）的装置是由包括环绕着各垫圈的开孔伸出的花键在内的上述第一，第二和第三止推垫圈提供的，这花键可以与主轴的花键相配合啮合并能够推动这些止推垫圈在沿着轴向两相反的方向上进行位移，该主轴（48）带有三个沟槽（56，58，60），该沟槽分别沿主轴外表面在圆周上延伸并可分别将上述第一，第二和第三推力垫圈中的一个容纳在其中并在它们之间留开一预定的轴向距离，该主轴花键沟槽都是与止推垫圈花键沟槽对正的，并至少有一键（62）沿上述第一，第二和第三止推垫圈之间对正的沟槽插入并可操纵它将主轴与垫圈固定在一起。

3、一种用于将来自准备与传动主轴（48）相咬合的主轴齿轮上的轴向推力传递至该主轴的改进的齿轮止动装置，上述型式的传动机构至少包括两个在轴向彼此间隔开，环绕着主轴设置的主轴齿轮（30，32），多个带有用于支持着上述主轴齿轮并驱动该主轴齿轮在不同转速下转动的副轴齿轮（20，20a）的副轴（21，21a），一种设置在各主轴齿轮之间并可操纵将来自该主轴齿轮的轴向推力传递至主轴上的推力装置，和一种可选择地进行操纵以便一次一个地将上述主轴齿轮咬合到主轴上的离合器装置（78，80），其特征在于所述推力装置的改进部分包括：

从每个上述主轴齿轮（30，32）上向着主轴伸出的法兰（42，44），每个这种法兰具有各自的两个推力表面，该两表面在该法兰的对面两侧上在平行于主轴的方向上互不相对;

一个第一止推垫圈（46），环绕着该主轴设置并位于各相关的主轴齿轮法兰的中间;

一个第二止推垫圈（50），环绕着主轴设置，并位于靠近上述主轴齿轮中一个齿轮的法兰推力表面，该表面背离开上述主轴齿轮的另一表面;

一个第三止推垫圈（52），环绕着主轴设置，并位于靠近上述主轴齿轮中另一齿轮的法兰推力表面，该表面背离开上述一个主轴齿轮;

一种用于将上述第一，第二和第三止推垫圈固定到主轴上以便使它们一起转动并能将来自第一止推垫圈的轴向推力传递给主轴的装置;

上述第一，第二和第三止推垫圈彼此间在轴向隔开一预定距离，以便当各垫圈都不与主轴咬合时能够使各自的主轴齿轮发生相对于主轴的转动，并当上述主轴齿轮的另一齿轮与主轴咬合时能够使上述主轴齿轮中的一个齿轮与第一，第二和第三止推垫圈发生相对转动，并能使准备与主轴咬合的特定主轴齿轮的面向着上述第一止推垫圈的法兰推力表面与该垫圈相接触，并通过使第一止推垫圈固定到主轴上的装置将轴向推力传递到主轴上。

4、如权利要求3所述的齿轮止动装置，其特征在于：其中主轴（48）和离合器装置（78，80）都分别带有多个在圆周上间隔开，适于能够使该离合器装置沿着该主轴的两个相反的方向上发生位移的配合花键（34，38），和用于固定第一，第二和第三止推垫圈的装置是由包括环绕着各垫圈的开孔伸出的花键在内的第一，第二和第三止推垫圈提供的，这花键适于与主轴的花键配合啮合并能够推动这些止推垫圈沿着轴向上的两相反的方向上进行位移，主轴带有三个沟槽，该沟槽分别沿主轴外表面在圆周上延伸，并适于将上述第一，第二和第三止推垫圈（46，50，52）中的一个容纳在其中并在它们之间留有一预定的轴向距离，该主轴花键沟槽都是与止推垫圈花键沟槽（56，58，60）相对正的，并至少有一键沿上述第一，第二和第三推力垫圈之间的对正的沟槽插入并可操纵它将该主轴固定在垫圈上。

5、如权利要求1所述的传动机构，其特征在于：其中第一，第二和第三止推垫圈（46，50，52）具有基本相同的构形。

6、如权利要求2所述的齿轮止动装置，其特征在于：其中第一，第二和第三止推垫圈（46，50，52）具有基本相同的构形。

7、如权利要求1或5所述的传动机构，其特征在于：其中第一，第二和第三推力装置是沿着主轴的中央转动轴线基本上对称的立体结构布局的。

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