CN104728296B - 变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变速器，其具有离合器组件和换挡接合套，所述离合器组件具有支承第一离合器盘(2)的第一轴(1)、与所述第一轴(1)同轴的且支承能够轴向移动的第二离合器盘(4)的第二轴(3)、第一斜面(11)和第一调节体(10)，所述换挡接合套在中间位置和闭锁位置之间移动，在所述中间位置中所述换挡接合套允许惰轮(47‑53)围绕轴(45、46)旋转，在所述闭锁位置中所述换挡接合套使所述惰轮(47‑53)形状接合地锁止在所述轴(45、46)上，所述变速器还具有滑槽(15)和与所述滑槽(15)共同作用的凸轮(17)，所述滑槽(15)中的至少一个部段(20)描绘出具有平行于所述轴(45、46)的轴线(16)的螺旋线。

Description

变速器
技术领域
本发明涉及一种变速器，其具有离合器组件和换挡接合套。
背景技术
传统的手动变速器的离合器主要是设计通过离合器踏板进行操作，并且包括两个共同作用的离合器盘和圆环形的绕着离合器的轴延伸的通过踏板操作轴向可移动的离合器拨杆，该离合器拨杆通过作为杆件起作用的分离盘轴向地调节离合器盘之一。为了操作离合器拨杆而设置的杆件不仅在轴线方向上而且在径向方向上要求很大的结构空间。此外，这种离合器借助伺服电动机仅较差地适用于自动化的操作，因为伺服电动机的旋转运动首先必须转化为线性运动，或者必须在伺服发动机和离合器拨杆之间设置齿轮传动机构，以便产生用于移动离合器拨杆所需要的力。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种变速器，其被紧凑地构造并且很好地适用于自动化操作。
所述技术问题根据本发明的技术方案通过一种变速器解决，其具有离合器组件和换挡接合套，
所述离合器组件具有支承第一离合器盘的第一轴、与所述第一轴同轴的且支承能够轴向移动的第二离合器盘的第二轴、第一斜面和第一调节体，所述斜面中的至少一个部段描绘出与所述轴同轴的螺旋线，所述第一调节体被夹紧在所述第一斜面和所述第二离合器盘之间，并且围绕所述轴的共同的轴线能够在所述离合器盘相互间隔的打开位置和所述离合器盘摩擦接合地接触的闭合位置之间移动，
其中，至少三个第一调节体和至少三个第一斜面围绕所述第二轴分布、优选分布在与轴线同轴的圆上，
所述换挡接合套在中间位置和闭锁位置之间移动，在所述中间位置中所述换挡接合套允许惰轮围绕轴旋转，在所述闭锁位置中所述换挡接合套使所述惰轮形状接合地锁止在所述轴上，所述变速器还具有滑槽和与所述滑槽共同作用的凸轮，所述滑槽中的至少一个部段描绘出具有平行于所述轴的轴线的螺旋线，其中，所述凸轮和滑槽中的一个与固持件的转动耦连地围绕所述轴线能够转动，并且另一个驱动所述换挡接合套的轴向移动。
调节体的安置只需要很少的结构空间，并且因为借助较大的杆臂能够在调节体上施加调节力，所以简单的和小型的伺服电动机足够适用于自动化运行。
在调节体和第二离合器盘之间可以夹紧滚动轴承，以便在第二轴旋转时较小地保持由第二离合器盘施加在调节体上的沿轴的周向的力。这种力越小，则伺服电动机必须产生的用于移动调节体的转矩就越小。
为了尽可能无摩擦地进行调节，所述调节体可以是滚珠。
根据优选的设计方案，斜面除了螺旋形的部段之外还具有中央部段，在离合器盘处于打开位置时，调节体能够在所述中央部段上移动。这种中央部段导致尤其可以使用相同的伺服电动机，用于调节离合器盘和在使用根据本发明的离合器组件的变速器内置入档位。
中央部段能够在两侧被螺旋线形的部段所包围。因此，调节体围绕轴线的每次移动、无论沿着什么方向，在离开中央部段并进入螺旋线形的部段之一中后，最终到达闭合位置。该措施的优点还尤其在使用该离合器组件的变速器中进行换挡时起作用。
根据改进方案，所述离合器组件可被设计为双离合器组件，其中，第一轴支承第三离合器盘，第三轴被设计为同心地围绕第二轴的空心轴并且支承着能够轴向移动的第四离合器盘，并且第二调节体夹紧在第二斜面和第四离合器盘之间，并且围绕所述轴的共同的轴线能够在第三和第四离合器盘相互间隔的打开位置和第三和第四离合器盘摩擦接合地接触的闭合位置之间移动。
第一和第二离合器盘能够构成第一摩擦片组，并且第三和第四离合器盘构成第二摩擦片组。当所述摩擦片组具有不同的半径时，它们能够节省空间地轴向彼此相叠地安置。
第一和第二斜面也能够以相对于轴线不同的半径布置，但是在此为了施加在离合器盘之间的为产生摩擦接合所必需的压力，而轴向地支撑在相同的托架上。
作用在布置于较小半径上的调节体上的杆件能够延伸通过在托架和布置于较大半径上的斜面之间留空的间隙。以这种方式能够避免，第一和第二调节体在它们运动时彼此阻碍。
为了将在第二离合器盘上的闭合压力均匀地分布在离合器盘的圆周上，至少三个第一调节体和第一斜面应围绕第二轴分布、即优选分布在与轴线同轴的圆上和/或以相同的角度相间隔。调节体和斜面的数量优选分别正好是三个。
调节体被容纳在围绕第二轴可旋转的、优选盘状的固持件的孔中。尤其当调节体是滚珠并且被容纳在具有较小间隙的孔中时，调节体能够在由离合器盘沿周向施加在它上面的调节力的作用下，在斜面和滚动轴承之间旋转，并且因此能够实现摩擦很低地移位。
为了驱动这种移位，固持件具有齿部区段。尤其当多个调节体和配属的斜面被以相同的半径布置时，单个调节体的移动自由度合理地分别只是整个圆的一部分，并且所述齿部区段相应地还必须至少在这个圆部分上延伸。
根据本发明的变速器具有前述的离合器组件和换挡接合套，所述换挡接合套在中间位置和闭锁位置之间移动，在所述中间位置中所述换挡接合套允许惰轮围绕轴旋转，在所述闭锁位置中所述换挡接合套使所述惰轮形状接合地锁止在所述轴上，所述变速器还具有滑槽和与所述滑槽共同作用的凸轮，所述滑槽中的至少一个部段描绘出具有平行于所述轴的轴线的螺旋线，其中，所述凸轮和滑槽中的一个与固持件的转动耦连地围绕所述轴线能够转动，并且另一个驱动所述换挡接合套的轴向移动。这种结构能够实现，借助伺服电动机的单一一次连续的调节移动，不仅通过换挡接合套的移动置入或置出档位，而且在打开和闭合位置之间驱动离合器盘的移位。
当滑槽的螺旋线形的部段在两侧被沿周向围绕轴线延伸的中间部段包围时，能够起到这样的作用，即离合器盘的移位和换挡接合套的移动在调节移动的不同阶段上进行。为此，尤其当调节体位于斜面的中央部段上时，凸轮与滑槽的螺旋线形的部段应共同作用。因此能够保证，在换挡接合套移动时，离合器盘始终处于打开位置，因而没有同时传递的转矩来妨碍换挡接合套的移位。
附图说明
本发明其它的特征和优点由下面结合附图对实施例的说明得出。在附图中：
图1示出沿着图2和图3中的面I-I剖切根据本发明的离合器组件所得的剖面图；
图2示出图1所示组件的托架的俯视图，具有三个斜面和在斜面上导引的滚珠；
图3示出沿图1的面III-III剖切得到的剖面图；
图4示出剖切具有根据本发明的改进设计方案的离合器组件的变速器所得的轴向剖面图；
图5示出图4的离合器组件的托架的俯视图，具有6个安置在两个同心圆上的斜面；
图6示出沿着图4的面VI-VI剖切得到的剖面图；和
图7示出剖切根据变型方案的离合器组件所得的剖面图。
具体实施方式
图1以简化图的方式示出根据本发明的第一设计方案的离合器组件。在第一轴1上抗扭地并且轴向不可移动地安装第一离合器盘2。与轴1的端部相对置地同轴地设置第二轴3。第二轴3抗扭地、但是轴向可移动地支承第二离合器盘4。所述轴3延伸穿过板形的托架5的孔，所述托架与离合器(未示出)的壳体固定连接或者构成所述壳体的壁。在托架5的开口7中通过滚动轴承6固持和导引轴3。
与轴1同轴地延伸着环形绕着开口7的具有多个轴向孔9的盘状的固持件8，该固持件分别容纳调节体10。调节体10在此是滚珠形状；其它地同样可以考虑用于滚动轴承的滚动体所需的形状，例如圆柱形或者截锥形。调节体10分别作用向托架5内凹下的斜面11内的一侧上。斜面11的深度在周向上环形围绕轴1是可变的；在图1所示的截面中，调节体10分别位于斜面11的最大深度点上。在与托架5相对置的一侧上调节体10与轴向滚动轴承12相接触。未示出的弹簧沿轴向在离合器盘4上施加作用力，调节体10和滚动轴承12通过该作用力夹紧地被固持在离合器盘4和托架5之间。
在盘状的固持件8的边缘区域上构造与轴1同轴的齿部区段13。
当离合器组件安装在离合器内时，齿部区段13如图1所示与齿轮14啮合，在齿轮14上构造用于将转换旋转运动为直线运动的至少局部螺旋线形的滑槽15。在此所示的情况中，齿轮14能够绕着轴线16旋转，但是轴向不可移动地被固持在沿着轴线16延伸的轴16’上，并且竖立在轴16’上的凸轮17作用在滑槽15内，以便将齿轮14的旋转转换为抗扭的轴16’的轴向直线运动。
图2示出托架5的俯视图和三个作用在托架5的斜面11内的调节体10。斜面11分别具有三个在周向上依次排序的部段，一个中间部段18和两个邻接中间部段的斜坡部段19，在斜坡部段内向外逐渐降低斜面11的深度。
图3示出沿着图1中的通过盘状的固持件8延伸的平面III-III剖切离合器组件所得的剖面图。在图2和图3中调节体10分别在中间位置，在它的斜面11的中间部段18的中间。当固持件8通过齿轮14驱动轴3旋转时，调节体10沿周向在斜面11上运动。只要调节体10仍在中间部段18内，则不会改变它与离合器盘2的距离。
但因为凸轮17作用在滑槽15的螺旋线形的部段20内，同时调节体10位于中间部段18内，所以实现轴16’的直线运动，它能够被使用，以便例如操作在轴3上或变速器的其它轴上的已知的和在图中未示出的惯性式同步器的换挡接合套，并且因此在变速器内完成换挡。
在轴16’足够远地移动换挡接合套，用来换挡之后，凸轮17到达滑槽15的指向轴线16的周向的中间部段21，因而当齿轮14继续旋转时，轴16’不再继续移位。但是，这种继续旋转的结果是使调节体10进入斜坡部段19，在该部段内沿着与轴1、3同轴的螺旋线导引调节体，并且在此根据螺旋线的斜度相对离合器盘2向前移动。调节体10的压力通过滚动轴承12传递到离合器盘4，并且将离合器盘4压在离合器盘2上，从而闭合离合器，并且通过之前设置的档位将转矩从轴1传递到变速器的输出端。
图4示出离合器组件的一种改进设计方案，和通过离合器组件驱动的变速器的轴向剖面图。驱动侧的轴用1表示、从动侧的轴用3表示、在此摩擦片组形式的与轴1相连接的离合器盘用2表示和与轴3相连接的离合器盘用4来表示。使离合器盘4与轴3相连接的托架具有基本上平坦的带有指向轴向方向的壁段24的壳罩23，借助该壳罩使离合器盘4径向与外部环境分隔。相应地将离合器盘2的托架设计为固定在轴1上的具有更大直径的壳罩25，其中，离合器盘2或者摩擦片被轴向壁段26与内部分隔，以便嵌入摩擦片4之间。在壁段26上连接有径向向内延伸的壁段27，在该壁段27内沿着周向均匀分布有开口28。离合器盘4穿过开口28与滚动轴承12相连接，并且必要时由调节体10向它施加压力。
在环29内为导引调节体10的斜面11留有空隙，所述环29通过多个、优选直接地被安置在斜面11的中央部段18后面的短柱30支撑在变速器壳体的壁5上。
调节杆32延伸通过在环29和壁5之间留空形成的间隙31(参见图6)。在调节杆32的自由端部上构造有齿部区段33，它如固持件8的齿部区段13一样设置，以便被齿轮14’驱动，如在图1中所示的具有滑槽15的齿轮14’一样。调节杆32的内端与盘状的固持件34相连接，所述固持件被安置在固持件8的中央开口中，并且和固持件8一样具有三个孔，在这三个孔内设有球形的调节体35。固持件8、34径向交错嵌套的布置尤其在图6的剖面图中可以看出。尤其在图5中可以看出，调节体35在斜面36内可移动，所述斜面在具有比斜面11的圆更小直径的圆上在环29内留有空隙。斜面36和斜面11一样，被分为深度不变的中央部段18和斜坡部段19。
在图4中可以看出，调节体35通过被滚动轴承12围绕的第二轴向滚动轴承37而作用在离合器盘38上，该离合器盘轴向可移动地固定在同心围绕轴3的空心轴22的面朝轴1的端部上。空心轴22与离合器盘39共同作用，该离合器盘39径向在由离合器盘2、4构成的摩擦片组内部并且与该摩擦片组沿轴向重叠地安置在壳罩23的第二轴向壁段40上。
在图4左边部分中所示的变速器是一种双离合变速器，它能够与在同样这个附图的右边部分和上面所示的离合器组件共同作用。同样可以考虑双离合变速器的其它构造方式。
轴3和空心轴22分别支承两个固定轮41、42或43、44。中间轴45、46设置有惰轮47-53和惯性式同步装置54-57。
在此未详细示出的选择机构58可选地将惯性式同步装置56的换挡接合套或者惯性式同步装置54的换挡接合套耦连在轴16上，并且通过轴16耦连在固持件8上。第二选择机构59可选地将惯性式同步装置55或57的换挡接合套耦连在固持件34上。为了换到第一档位上(在图4中用圆圈内数字1标识)，惯性式同步装置56必须将惰轮50耦连在中间轴46上。为此，在选择机构58中选择惯性式同步装置56，并且啮合在齿轮14’上的伺服电动机60置于档位上，以便将轴16’和借助该轴将惯性式同步装置56的换挡接合套向左朝向惰轮50移动。当惰轮50耦连在轴46上并且轴16’的移动被停止时，伺服电动机60继续旋转，因此调节体10进入它的斜面11的斜坡部段19中，并且使得离合器盘2、4相互挤压。
此外当在离合器盘2、4之间存在接触时，伺服电动机61可以置于档位上，以便将惯性式同步装置57作用在惰轮53上，并且使得固持件34旋转。调节体35如此长时间地保留在斜面36的中间部段中，直到通过轮44、53不再传递转矩为止。只有当调节体35进入它的斜面的斜坡部段中并且同时调节体10回到中间部段中时，才在轮44、53上发生负载变化，并且因此换到第二档位(在图中用圆圈数字2标识)。
对于第三档位将轮47耦连在轴45上，对于第四档位将轮48耦连在轴45上，对于第五档位将轮51耦连在轴46上，并且对于第六档位将轮52耦连在轴46上。
轮49通过未示出的第三中间轴驱动倒车档。可选地，轮49与惰轮53在中间轴46上啮合，从而为了置入倒车档将轮49通过惯性式同步装置55固定在中间轴45上，同时惯性式同步装置57与惰轮53不再作用。根据其它可选方案，固定轮44通过未示出的中间轴的轮耦连在轮49上。
因为偶数档位的前进挡分别被两个轴3、22之一驱动，并且奇数档位的前进挡分别被上述两个轴的另一个驱动，所以在分别依次的档位之间能够不间断地进行换挡。
图7以与图4相类似的轴向剖面图示出用于双离合变速器的第二离合器组件。相同的部件在此使用与在图4-6中相同的附图标记，并且不再重复阐述。外轴向滚动轴承12在此被绕着由离合器盘2、4构成的摩擦片组安置，并且与内滚动轴承37相对地轴向偏移。斜面11、36设在不同的垂直于轴2的平面内；在此所示的情况中，斜面11位于环29上、斜面36相反地位于变速器壳体的壁5上。固持件34的结构能够因此被简化，因为该固持件与在图4中所示的不同、和固持件8一样可以是一体的板状、具有沿着它的边缘延伸的齿部区段33。
应该理解到，虽然上述详细说明和附图展示了本发明特定的示例性设计方案，但是它们只起到说明作用，并且不应该限制本发明的保护范围。所述设计方案的变型是可行的，只要不超过权利要求的保护范围。尤其还存在权利要求中未提及的由说明书和附图中得到的实施例的特征。这些特征也可以在另外的在此特定公开的组合中出现。实际上，大多数这种特征都已经以相同的语句或其它的结合上下文的方式被提及，因此所述特征只在特定公开的组合中出现是不正确的；反而，原则上还能够减少或改变多个所述特征，只要其不涉及本发明的功能特性。
附图标记列表
1 轴
2 离合器盘
3 轴
4 离合器盘
5 壁
6 滚动轴承
7 开口
8 固持件
9 孔
10 调节体
11 斜面
12 滚动轴承
13 齿部区段
14 齿轮
15 滑槽
16 轴线
16’ 轴
17 凸轮
18 中央部段
19 斜坡部段
20 螺旋线形部段
21 中间部段
22 空心轴
23 壳罩
24 壁段
25 壳罩
26 壁段
27 壁段
28 开口
29 环
30 柱
31 间隙
32 调节杆
33 齿部区段
34 固持件
35 调节体
36 斜面
37 滚动轴承
38 离合器盘
39 离合器盘
40 壁段
41 固定轮
42 固定轮
43 固定轮
44 固定轮
45 中间轴
46 中间轴
47 惰轮
48 惰轮
49 惰轮
50 惰轮
51 惰轮
52 惰轮
53 惰轮
54 惯性式同步装置
55 惯性式同步装置
56 惯性式同步装置
57 惯性式同步装置
58 选择机构
59 选择机构
60 伺服发动机
61 伺服发动机

Claims (13)

1.一种变速器，其具有离合器组件和换挡接合套，
所述离合器组件具有支承第一离合器盘(2)的第一轴(1)、与所述第一轴(1)同轴的且支承能够轴向移动的第二离合器盘(4)的第二轴(3)、第一斜面(11)和第一调节体(10)，所述斜面(11)中的至少一个部段(19)描绘出与所述轴(1、3)同轴的螺旋线，所述第一调节体(10)被夹紧在所述第一斜面(11)和所述第二离合器盘(4)之间，并且围绕所述轴(1、3)的共同的轴线能够在所述离合器盘(2、4)相互间隔的打开位置和所述离合器盘(2、4)摩擦接合地接触的闭合位置之间移动，
其中，至少三个第一调节体(10)和至少三个第一斜面(11)围绕所述第二轴(30)分布，
所述换挡接合套在中间位置和闭锁位置之间移动，在所述中间位置中所述换挡接合套允许惰轮(47-53)围绕轴(45、46)旋转，在所述闭锁位置中所述换挡接合套使所述惰轮(47-53)形状接合地锁止在所述轴(45、46)上，所述变速器还具有滑槽(15)和与所述滑槽(15)共同作用的凸轮(17)，所述滑槽(15)中的至少一个部段(20)描绘出具有平行于所述轴(45、46)的轴线(16)的螺旋线，其中，所述凸轮(17)和滑槽(15)中的一个与固持件(8)的转动耦连地围绕所述轴线(16)能够转动，并且另一个驱动所述换挡接合套的轴向移动。
2.根据权利要求1所述的变速器，其特征在于，所述滑槽(15)的螺旋线形的部段(20)在两侧被沿周向围绕所述轴线(16)延伸的中间部段(21)包围。
3.根据权利要求1所述的变速器，其中，当调节体(10)位于所述斜面(11)的中央部段(18)上时，所述凸轮(17)与所述滑槽(15)的螺旋线形的部段(20)共同作用。
4.根据权利要求1所述的变速器，其中，在所述调节体(10)和第二离合器盘(4)之间夹紧滚动轴承(12)。
5.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述调节体(10)是滚珠。
6.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述斜面(11)还具有中央部段(18)，当所述离合器盘(2、4)处于打开位置时，所述调节体(10)能够在所述中央部段(18)上移动。
7.根据权利要求6所述的变速器，其中，所述中央部段(18)两侧被螺旋线形的部段(19)所包围。
8.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述第一轴(1)支承第三离合器盘(39)，并且所述离合器组件具有第三轴，该第三轴被设计为同心地围绕所述第二轴(3)的空心轴(22)并且支承着能够轴向移动的第四离合器盘(38)，并且第二调节体(35)夹紧在第二斜面(36)和所述第四离合器盘(38)之间，围绕所述轴(1、3、22)的共同的轴线能够在所述第三和第四离合器盘(38、39)相互间隔的打开位置和所述第三和第四离合器盘(38、39)摩擦接合地接触的闭合位置之间移动。
9.根据权利要求8所述的变速器，其中，所述第一和第二离合器盘(2、4)构成第一摩擦片组，并且所述第三和第四离合器盘(38、39)构成第二摩擦片组，并且所述摩擦片组具有不同的半径并且轴向相叠地安置。
10.根据权利要求8或9所述的变速器，其中，所述第一和第二斜面(11、36)以相对于轴线不同的半径布置，并且轴向支撑在相同的托架(5)上。
11.根据权利要求10所述的变速器，其中，在所述托架(5)和在较大半径上布置的斜面(11)之间留有间隙(31)，作用于布置在较小半径上的调节体(35)上的杆件(32)延伸通过所述间隙。
12.根据权利要求1所述的变速器，其中，所述调节体(11)容纳在围绕所述第二轴(3)能够转动的固持件(8)的孔(9)内。
13.根据权利要求12所述的变速器，其中，所述固持件(8)具有齿部区段(13)。
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