CN106545616A - 可抑制敲击噪声的变速器齿轮组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，包括主动轮、与主动轮啮合传动的从动轮及与从动轮配合的输出轴，所述从动轮空套在输出轴上，所述从动轮包括齿轮和固定在齿轮中的轴套，所述轴套采用永磁材料制成并充磁，所述输出轴采用铁磁性材料制成；本发明的从动轮为利用永磁材料制作的轴套和齿轮形成的复合结构，永磁轴套与输出轴之间的磁场作用，既能使从动轮正常转动无磨损，且能提供电磁阻尼达到增大从动轮拖曳力矩的作用，从而加大从动轮的啮合转动阻尼，使从动轮与主动轮始终处于单面接触中，减轻甚至消除由于主动轮转速波动带来的敲击现象。

Description

可抑制敲击噪声的变速器齿轮组

技术领域

本发明涉及一种变速器齿轮组，特别涉及一种可抑制敲击噪声的变速器齿轮组。

背景技术

变速器结构包含箱体、传动轴、轴承、同步器以及齿轮等零部件，其中主动轮和从动轮组成的传动轮对是其核心。根据不同的行驶条件，变速器通过改变传动档位来切换齿轮系统传递的力矩，从而获得所需的牵引力。在变速器空档怠速状态，没有任何一对齿轮实际传递扭矩，输出轴上所有的从动轮都跟随主动轮空转而不输出动力，而在其他任意档位，也仅有一对齿轮投入扭矩传递，其余从动轮仍然处于空转状态。当从动轮空转而不进行力矩传递时，由于齿侧间隙的存在，以及发动机输出转速和转矩的波动等因素，空转从动齿轮的自由性大，与其配对的主动轮发生敲击振动，导致变速器敲击噪声等不良现象，这已从理论研究和试验分析等多方面得到证实。同时轮齿的转动惯量、时变刚度、啮合阻尼、啮合误差等因素也对变速器敲击噪声产生影响。

由于加工误差等因素，无法完全消除变速器齿轮对的齿侧间隙，也无法让发动机的输出转速和转矩保持恒定，转动惯量、时变刚度和和啮合误差也与结构形式、齿轮材料等有关无法避免，在当前技术条件下如何采取结构措施减小或消除变速器敲击噪声受到关注。

现有的实践中，对变速器的敲击噪声产生机理和影响因素进行了卓有成效的研究，但如何减小或消除敲击噪声方面的实践却很少。日本五十铃汽车公司在N系列轻型卡车的MSA、MSB两种变速器中安装了一种薄片齿轮的结构，在和一轴齿轮相啮合的中间齿轮一侧，增设了一个与一轴齿轮相啮合的薄片辅助齿轮，它以三个弹簧与中间齿轮沿圆周连接，在弹簧的作用下，连个齿轮间圆周方向存在一个错开的力，使得这两个齿面与主动轮保持啮合状态，从而避免敲击。长城汽车股份有限公司公开了一种利用从动齿轮两侧同轴布置消振体的方式来抑制敲击，每一消振体上设有与从动齿轮的相应侧齿面相贴合的齿形部，在从动齿轮的每个端面上均设有使所述两个消振体的齿形部与从动齿轮的相反侧齿面相贴合的弹簧。

以上两种降低变速器齿轮敲击现象的方法，均采用较为复杂的机械结构，增加了机构的复杂性，不利于变速器内部布置。同时，由于变速器齿轮组从动轮还需要与接合套相互作用实现档位选择，额外的机械结构可能造成限制。通常，齿轮对啮合阻尼由变速箱中的润滑油提供，润滑油粘度越大、温度越低，可能提供的啮合阻尼越大，对敲击的抑制效果越好。但变速箱润滑油的粘度状态和工作温度受制于变速箱整体的工作条件而无法改变，且变速箱内不能充满润滑油，润滑油仅能淹没齿轮的一小部分，轴系润滑均依靠飞溅起来的润滑油，更无法改变齿轮组从动轮的啮合阻尼状态。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其能够加大从动轮的啮合转动阻尼，使从动轮与主动轮始终处于单面接触中，抑制由于主动轮转速波动带来的敲击现象。

本发明的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，包括主动轮、与主动轮啮合传动的从动轮及与从动轮配合的输出轴，所述从动轮空套在输出轴上，所述从动轮包括齿轮和固定在齿轮中的轴套，所述轴套采用永磁材料制成并充磁，所述输出轴采用铁磁性材料制成。

进一步，所述轴套采用铁合金粉末冶金、马氏体高锰钢、铝镍钴合金或者铁氧体材料制成。

进一步，所述输出轴采用中碳钢制成。

进一步，所述轴套通过过盈配合的方式固定在齿轮的轴孔中。

进一步，所述轴套充磁后产生对称磁场；此时，所述轴套呈圆环状并采用径向充磁方式进行充磁，或者所述轴套呈圆环状并采用周向充磁方式进行充磁。

进一步，还包括用于驱动主动轮的中间轴，所述中间轴与主动轮刚性连接。

进一步，还包括设在输出轴上用于实现档位选择的接合套，所述接合套与输出轴之间通过花键连接。

本发明的有益效果：本发明的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其从动轮为利用永磁材料制作的轴套和齿轮形成的复合结构，永磁轴套与输出轴之间的磁场作用，既能使从动轮正常转动无磨损，且能提供电磁阻尼达到增大从动轮拖曳力矩的作用，从而加大从动轮的啮合转动阻尼，使从动轮与主动轮始终处于单面接触中，减轻甚至消除由于主动轮转速波动带来的敲击现象。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的从动轮的结构示意图；

图3为本发明的轴套的充磁方式示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示：本实施例的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，包括主动轮2、用于驱动主动轮2的中间轴1、与主动轮2啮合传动的从动轮4、与从动轮4配合的输出轴3及设在输出轴3上用于实现档位选择的接合套(图中未示出)，所述从动轮4空套在输出轴3上，所述中间轴1与主动轮2刚性连接；所述接合套与输出轴3之间通过花键连接；所述从动轮4包括齿轮5和固定在齿轮5中的轴套6，所述轴套6采用永磁材料制成并充磁，所述输出轴3采用铁磁性材料制成；中间轴1由发动机输出轴3通过离合器驱动，主动轮2通过键结构由中间轴1驱动；这样的一对齿轮5组仅是发动机变速器若干传动比档位之一，除空挡外，通过拨叉换档机构，另一对啮合齿轮5组中的从动轮4通过接合套驱动输出轴3，因此输出轴3自身具有一定转速，但与非力矩传递状态的从动轮4转速不同步；从动轮4由齿轮5和轴套6复合而成，轴套6可采用铁合金粉末冶金、马氏体高锰钢、铝镍钴合金或者铁氧体材料等永磁材料制成，它们一般可以采取烧结成型工艺，具有非常高的尺寸精度和表面质量，硬度高，耐磨，可满足永磁性、强度高、耐磨性好等要求；所述输出轴3可采用中碳钢等铁磁性材料制成；充磁后的轴套6与输出轴3之间有磁场分布，当轴套6与输出轴3之间存在转速差，其转动将受到来自于磁场的电磁阻尼作用，从而使从动轮4不会脱离主动轮2的驱动而发生啮合面切换，避免敲击现象；变速器输出轴3上的从动轮4均采用这种结构，这样凡是不传递扭矩的齿轮5组都在电磁阻尼的作用下避免敲击现象，而拨叉机构选择的扭矩传递齿轮5组由于负荷作用，本身不发生敲击，这样的齿轮5组在传递扭矩时，扭矩传递路径为中间轴1——主动轮2——从动轮4——接合套——输出轴3，当扭矩由从动轮4通过接合套传递到输出轴3时，位于从动轮4中心的轴套6并不参与扭矩传递，不受负荷，因此对制作轴套6的永磁材料机械性能没有苛刻要求。

本实施例中，所述轴套6通过过盈配合的方式固定在齿轮5的轴孔中；例如可以通过齿轮5和轴套6材料的线膨胀系数不一致，采用热装配或冷装配的方式，使其在正常工作温度区间处于过盈配合状态。

本实施例中，轴套6呈圆环状，由于从动轮4空套在输出轴3上高速转动，对从动轮4的动平衡特性和受力均衡性有要求，因此轴套6应根据使用特性实现对称磁场分布，例如可以采取径向充磁(Radial)或圆周充磁(Orthoradial)方式，充磁方式可参照图3。

通常，当变速器齿轮组从动轮空套在输出轴上，与主动轮相互啮合并由其驱动，由于没有扭矩传递，当主动轮由于发动机转速波动而减速时，从动轮在惯量作用下保持原有转动速度，由于齿侧间隙的存在，此时啮合面发生变化而产生敲击，从动轮被主动轮强制减速；而当主动轮由于发动机转速上升而加速时，啮合面将再次变化而敲击，从动轮在主动轮的推动下加速。可见，在发动机转速的不断波动中，空套而没有扭矩传递的从动轮将随着这种波动而不断切换啮合面，敲击现象严重。主动轮减速时，从动轮在惯量作用下保持转速而发生啮合面切换，如果从动轮拖曳力矩增大到足以克服惯量作用，则从动轮将不能保持转速，即使主动轮转速波动而转速下降，从动轮将自行降低转速以与主动轮保持一致，主动轮仍然推着从动轮转动，将不会获减少发生啮合面切换导致的敲击。为了提高从动轮的拖曳力矩，或者说提高齿轮组的啮合阻尼，需要提供一个与从动轮转动方向相反的阻力矩，从力的形式上可以采用弹性力、摩擦力和阻尼力等形式实现。背景技术中五十铃和长城汽车股份有限公司的方案中，就是采用弹性力的方式实现了从动轮的阻力矩，但代价是使用了复杂的机械结构；从动轮与输出轴件的摩擦力可以形成从动轮的阻力矩，但形成摩擦力的前提条件是正压力的存在，对于空套在输出轴上的从动轮难以实现；阻尼力则是可行的实现方式，但基于变速器润滑油的流体阻尼则受制于变速器的整体要求，无法为从动轮提供额外的阻力矩。

本发明的从动轮为利用永磁材料制作的轴套和齿轮形成的复合结构，永磁轴套与输出轴之间的磁场作用，既能使从动轮正常转动无磨损，且能提供电磁阻尼达到增大从动轮拖曳力矩的作用，从而加大从动轮的啮合转动阻尼，使从动轮与主动轮始终处于单面接触中，减轻甚至消除由于主动轮转速波动带来的敲击现象。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，包括主动轮、与主动轮啮合传动的从动轮及与从动轮配合的输出轴，所述从动轮空套在输出轴上，其特征在于：所述从动轮包括齿轮和固定在齿轮中的轴套，所述轴套采用永磁材料制成并充磁，所述输出轴采用铁磁性材料制成。

2.根据权利要求1所述的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其特征在于：所述轴套采用铁合金粉末冶金、马氏体高锰钢、铝镍钴合金或者铁氧体材料制成。

3.根据权利要求1所述的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其特征在于：所述输出轴采用中碳钢制成。

4.根据权利要求1所述的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其特征在于：所述轴套通过过盈配合的方式固定在齿轮的轴孔中。

5.根据权利要求1至4任一项所述的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其特征在于：所述轴套充磁后产生对称磁场。

6.根据权利要求5所述的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其特征在于：所述轴套呈圆环状并采用径向充磁方式进行充磁。

7.根据权利要求5所述的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其特征在于：所述轴套呈圆环状并采用周向充磁方式进行充磁。

8.根据权利要求5所述的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其特征在于：还包括用于驱动主动轮的中间轴，所述中间轴与主动轮刚性连接。

9.根据权利要求5所述的可抑制敲击噪声的变速器齿轮组，其特征在于：还包括设在输出轴上用于实现档位选择的接合套，所述接合套与输出轴之间通过花键连接。