CN111133212A - 一种传动装置 - Google Patents

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Abstract

一种传动装置(14)包括第一旋转构件(15)和用于使第一旋转构件(15)和第二旋转构件(17)相对于彼此同步的环(16)。第一旋转构件(15)设有多个用于接收布置于同步环(16)上的多个突起(19)的第一凹槽(18)。第一旋转构件(15)对于每个突起(19)具有一个第一凹槽(18)。第一旋转构件(15)设有一个或多个第二凹槽(20)，使得第一和第二凹槽的总数超过突起(19)的数量。这种传动装置(14)能够改善扭矩的传递，减轻重量，并且能够改善负载分配。

Description

一种传动装置
技术领域
本发明涉及一种传动装置，其具有第一旋转构件和用于使第一旋转构件和第二旋转构件相对于彼此同步的环。此外，本发明涉及一种用于车辆变速器的同步器，其包括这种传动装置。
背景技术
变速器通常具有用于换档的同步器。例如，通过轴承装设在输出轴上并连接至布置于输入轴上的齿轮的惰性齿轮，可以通过同步器连接至输出轴。同步器具有通过齿与惰性齿轮的齿圈啮合的套筒。套筒借助于花键接合连接至轮毂。轮毂又相对于输出轴能够旋转地锁定。因此，当套筒和齿圈接合时，惰性齿轮和输出轴通过同步器能够相对于彼此旋转地锁定，并且可以传递扭矩。
但是当进行换档操作时，在使用于啮合齿圈的套筒移位之前，惰性齿轮和套筒的转速必须同步。为此，可以使用摩擦环，特别是可以采用设有用于与惰性齿轮的对应凹槽或窗口啮合的突起或凸轮的中间同步环。通常，凹槽布置于齿圈的内侧，齿圈可以焊接在惰性齿轮的轴延伸部分上。在同步过程中，中间环与齿圈啮合，并与惰性齿轮一起旋转。当惰性齿轮和套筒同步时，套筒与齿圈啮合。
发明内容
本发明的目的是提供一种传动装置，其使得能够改进扭矩的传递。
该目的是通过一种传动装置来实现的，该传达装置包括第一旋转构件和用于使第一旋转构件和第二旋转构件相对于彼此同步的环，其中第一旋转构件设有用于接收设置于同步环上的多个突起的多个第一凹槽，并且第一旋转构件对于每个所述突起具有一个所述第一凹槽，并且第一旋转构件设有一个或多个第二凹槽，使得所述第一和第二凹槽的总数超过所述突起的数量。
本发明基于这样的见解，即，具有相对较少凹槽的第一旋转构件和具有足以在同步阶段传递扭矩的对应凸轮的同步环，在同步后由第一旋转构件传递全扭矩时，可能出现问题。
例如，如果将包括齿轮和齿轮环或焊接到齿轮上的所谓齿圈(例如齿圈具有三个凹槽的情形)的第一旋转构件，与例如齿圈有六个凹槽的第一旋转构件进行比较，在传递扭矩时，齿圈的载荷分布和形状会有所不同。具有更多凹槽数量的齿圈的形状将更加一致，并且齿圈的齿之间与标称距离的偏差将更小。这反过来又导致更均匀的扭矩传递，而这种扭矩的传递与齿圈和例如套筒的第二旋转构件之间的啮合位置无关。此外，可以减轻重量，并能够改善齿轮与齿圈之间焊缝的载荷分布。
根据一种实施方式，第一旋转构件具有至少两个第二凹槽，并且第二凹槽沿第一旋转构件的圆周线对称地布置。由此，在传递扭矩时，第二凹槽将以提高第一旋转构件的一致性的方式分布。
根据另一实施方式，第二凹槽被布置成使得两个相邻的第二凹槽之间的周向距离对于所有第二凹槽而言都基本相同。从而，进一步提高了传递扭矩时第一转动构件的一致性。
根据又一实施方式，第一旋转构件包括相对于彼此旋转锁定的齿轮和齿轮齿圈，用于通过齿轮齿圈在齿轮和第二旋转构件之间传递扭矩。如上文所述，当在齿轮齿圈上布置一个或多个第二凹槽(和第一凹槽)时，可以有利地使用本发明的特征。
根据本发明的另一方面，另一个目的在于提供一种用于车辆变速器的同步器，其使得能够改进扭矩的传递。
这一目标通过这样一种同步器实现，即，其包括根据本发明的一种传动装置。
同步器的优点与上文已经针对传动装置的不同实施方式所讨论的优点相似。
本发明的进一步优点和优势特性将在以下描述和从属权利要求中予以披露。
附图说明
参照附图，下面将对作为示例引用的本发明的实施例进行更详细的描述。
在图中：
图1是一种车辆变速器的示意图，
图2是一种车辆变速器的同步器的横截面图，
图3是根据本发明的一种传动装置的透视图，
图4a是图3所示齿圈的平面图，
图4b是图3所示齿圈的一种变型的平面图，
图4c是图3所示齿圈的另一种变型的平面图。
具体实施方式
图1是车辆变速器1的示意图。这是一种变速器的示例，根据本发明的传动装置可以应用于其上。从本文的描述中可以明显看出，本发明可应用于具有带摩擦环的同步器的任何变速器，所述摩擦环用于使第一和第二旋转构件相对于彼此同步。同步通常在换档时执行，而且套筒将与齿轮啮合，以将扭矩从变速器的输入轴传递到输出轴。
图1所示的变速器具有输入轴2、第一输出轴3和第二输出轴4。输入轴2被驱动，并可通过离合器连接至任何类型的马达。第一和第二输出轴3、4连接至差速器5，差速器5又连接至车辆的被驱动的车轮。输入轴2具有连接至第一输出轴3的齿轮7或第二输出轴4的齿轮8的齿轮6。输出轴齿轮7、8是惰性齿轮，即每个齿轮通过轴承套设在输出轴上，并可通过同步器9旋转锁定至输出轴上。
图2是这种同步器9的一个示例的横截面图。同步器9具有一个套筒10，其可更换地与惰性齿轮8啮合。套筒10具有内齿11，惰性齿轮8具有对应的外齿12，从而使得套筒10和惰性齿轮8可以彼此旋转锁定。惰性齿轮8与布置在输入轴2上的另一个齿轮(图2未示出)啮合。套筒10还借助于花键接合连接至轮毂13。轮毂13又相对于输出轴4旋转锁定。因此，当套筒10和惰性齿轮8接合时，惰性齿轮8和输出轴4通过同步器9相对于彼此旋转锁定，并且扭矩可以自输入轴2传递到输出轴4。
根据本发明的传动装置14包括第一旋转构件15和用于使第一旋转构件15和第二旋转构件17相对于彼此同步的环16。
如图3所示，第一旋转构件15设有多个第一凹槽18，用于接收设置于同步环16上的多个突起19。第一旋转构件15对于所述突起19中的每一个都设置一个所述第一凹槽。第一旋转构件15设有一个或多个第二凹槽20，使得第一和第二凹槽18、20的总数超过突起19的数目。优选地，第一旋转构件15具有至少两个、并且通常是三个或更多的所述第二凹槽20。
当突起19被接收于第一凹槽18中时，第一旋转构件15和同步环16彼此接合。这意味着扭矩可以在第一旋转构件15和同步环16之间传递。如果第一旋转构件15旋转，这将导致同步环16与第一旋转构件15一起旋转，反之亦然。
优选地，第一旋转构件15和同步环16被布置成能够接合，即，通过同步环和第一旋转构件在轴向上彼此相对地移动，同步环的突起插入至第一旋转构件的第一凹槽中。
尽管下文中描述了示例性实施例，其中同步环具有三个突起并且第一旋转构件具有三个第一凹槽，但本发明并不限于这些实施例。同步环可以具有两个或多个突起，优选地有至少三个突起，并且第一旋转构件可相应地具有第一凹槽。
此外，第二凹槽的数量当然可以变化。第一旋转构件将具有至少一个、优选地两个，并且通常适合于为第一旋转构件提供三个或更多的第二凹槽。
如图2所示，第一旋转构件15可以包括齿轮8和齿轮环21或所谓的齿圈。在这种情况下，齿轮8和齿轮环21相对于彼此旋转锁定，以便经由齿轮环21在齿轮8和第二旋转构件17之间传递扭矩。齿轮环21优选地具有内径向表面22，该内径向表面22上设计有所述第一凹槽18和所述一个或多个第二凹槽20。齿轮8优选地具有外径向表面23，其上设置齿轮环21。因此，在齿轮8和齿轮环21之间的接合面上形成凹槽18、20或所谓的窗口。
齿轮8和齿轮环21可以焊接在一起。此时，焊缝沿着齿轮和齿轮环之间的接合面的圆周部分适当地布置，而不显现出任何所述第一或第二凹槽。
齿轮环21适当地连接至第二旋转构件17，从而使得齿轮环21和第二旋转构件17相对于彼此旋转锁定。为此，齿轮环21可以设置有用于与第二旋转构件啮合的齿12。如图2的示例性实施例所示，其中第二旋转构件17是套筒10，套筒10具有内齿11，而齿轮环或齿圈21具有外齿12。
同步环16可以是布置于内环24和外闭锁环25之间的中间环。此外，同步环16可以是具有内锥面26和外锥面27的锥形。
在图3中更详细地示出了第一旋转构件15的凹槽(也称为窗口)和同步环16的突起(也称为凸轮)。
请注意，在图3和4a-4c中，第一旋转构件被示为提供第一和第二凹槽的齿圈。第一旋转构件也将适当地包括如上文所述的齿轮，尽管在这些图中齿轮被省略。
在同步过程中，突起19被插入凹槽18中，用于使第一旋转部件15和同步环16彼此接合。通过同步环16和同步器的其他环之间的摩擦，使第一旋转构件15和第二旋转构件17的速度同步。
在图3所示的示例性实施例中，同步环16具有三个突起19。环的突起19的数量可以改变，并且适于当前设计和将要在同步期间要传递的扭矩。
第一旋转构件15的第一和第二凹槽18、20的总数超过同步环16的突起19的数量。在图3所示的示例性实施例中，齿圈具有三个用于接收同步环的突起19的第一凹槽18。此外，齿圈21具有三个第二凹槽20。
如图4a所示，第一凹槽18被适当地布置成使得两个相邻的第一凹槽之间的周向距离对于所有的第一凹槽18都基本相同。换言之，在相邻的两个第一凹槽18之间的角度θ对于所有第一凹槽而言基本相同。在这一示例性实施例中，齿圈21具有三个第一凹槽，并且θ＝60°。此外，第一凹槽18被布置在与齿圈16的中心28相距基本相同的距离处。换言之，所有的凹槽都沿着由一个相同半径R定义的圆周线29布置。
第二凹槽20优选地沿第一旋转构件15的圆周线29对称地布置。该圆周线可以是与第一凹槽沿其布置的同一条线。请注意，圆周线不一定是当前组件的外边界。圆周线的位置由到齿圈中心的当前距离，即半径R确定。
以与第一凹槽相同的方式，通过布置第二凹槽20，使得两个相邻的第二凹槽20之间的周向距离对于所有的第二凹槽20都基本相同，可以获得第二凹槽20的对称排布图案。
此外，第一凹槽18和第二凹槽20可以适当地沿第一旋转构件15的圆周线29交替地布置，即当沿圆周方向看时，每个第一凹槽18后面跟着一个第二凹槽20，反之亦然。
在图4a所示的示例性实施例中，第一凹槽18和第二凹槽20沿着与第一旋转构件15的旋转轴28相距基本相同的距离R的同一圆周线29布置。齿圈的中心对应于第一旋转构件(和输出轴4)的旋转轴线。
在图3和4a所示的示例性实施例中，第一凹槽18具有基本相同的形状和尺寸。此外，同步环16的突起19具有基本相同的形状和尺寸。因此，任何突起都可以由任何第一凹槽接收。
第二凹槽20具有基本上相同的形状和尺寸，但是第二凹槽中的每一个的形状或位置被设计成能够防止在其中功能性地接收任何所述突起19。换言之，第二凹槽20具有与突起19的形状和/或位置不匹配的形状和/或位置。
图4b示出了齿轮环或齿圈21b的一种变型，其中第一凹槽18和所述的一个或多个第二凹槽20b具有基本相同的形状和尺寸。换句话说，三个第一凹槽18和三个第二凹槽20b被设计成构成六个类似的凹槽。第二凹槽20b中的每一个的形状和位置要使得同步环16的一个所述突起19能够被功能性地接收于其中。
图4c示出了具有三个第一凹槽18和六个第二凹槽20c的齿轮环或齿圈21c的另一种变型。在这种情况下，每对第二凹槽20c之间的周向距离对于所有对都是相同的。这意味着即使在这种情况下，第二凹槽20c沿第一旋转构件15c的圆周线29c对称地布置，尽管同一对凹槽中的两个凹槽之间的距离可能不同于两对凹槽之间的距离。
应当理解，本发明不限于上述实施例和附图中所示的实施例。相反，本领域技术人员将认识到，在所附权利要求的范围内可以进行许多改变和修改。

Claims (22)

1.一种传动装置(14)，其包括第一旋转构件(15)和用于使所述第一旋转构件和第二旋转构件(17)相对于彼此同步的环(16)，所述第一旋转构件(15)设有用于接收设置于所述同步环(16)上的多个突起(19)的多个第一凹槽(18)，所述第一旋转构件(15)对于每一个所述突起具有一个所述第一凹槽，其特征在于，所述第一旋转构件(15)设有一个或多个第二凹槽(20)，使得所述第一和第二凹槽的总数超过所述突起(19)的数量。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述第一凹槽(18)被布置成使得两个相邻的所述第一凹槽之间的周向距离对于所有所述第一凹槽都基本相同。
3.根据权利要求1或2所述的传动装置，其特征在于，所述第一旋转构件(15)具有至少两个所述第二凹槽(20)。
4.据权利要求3所述的传动装置，其特征在于，所述第二凹槽(20)沿所述第一旋转构件(15)的圆周线对称地布置。
5.根据权利要求4所述的传动装置，其特征在于，所述第二凹槽(20)被布置成使得两个相邻的所述第二凹槽之间的周向距离对于所有所述第二凹槽都基本相同。
6.根据权利要求3-5中的任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第一凹槽(18)和所述第二凹槽(20)沿所述第一旋转构件(15)的圆周线以交替的方式布置。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第一凹槽(18)和所述一个或多个第二凹槽(20)以与所述第一旋转构件(15)的旋转轴线(28)相距基本相同的距离沿着所述相同的圆周线布置。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第一凹槽(18)具有基本相同的形状和尺寸。
9.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述第二凹槽(20)具有基本相同的形状和尺寸。
10.根据权利要求8或9所述的传动装置，其特征在于，所述第一凹槽(18)和所述一个或多个第二凹槽(20b)具有基本相同的形状和尺寸。
11.根据权利要求10所述的传动装置，其特征在于，所述一个或多个第二凹槽(20b)中的每一个第二凹槽的形状和位置按如下所述的方式设定，即，使得一个所述突起(19)能够被功能性地接收于所述第二凹槽中。
12.根据权利要求1-9中的任一项所述的传动装置，其特征在于，所述一个或多个第二凹槽(20)中的每一个第二凹槽的形状或位置按照防止任何所述突起(19)被功能性地接收于其中的方式设定。
13.根据上述权利要求中的任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第一旋转构件(15)具有用于接收所述突起(19)的至少三个所述第一凹槽(18)以及至少三个所述第二凹槽(20)。
14.根据权利要求13所述的传动装置，其特征在于，所述同步环(16)具有正好三个所述突起(19)，并且所述第一旋转构件(15)具有正好三个用于接收所述突起的所述第一凹槽(18)以及正好三个所述第二凹槽(20)。
15.根据上述权利要求中的任一项所述的传动装置，其特征在于，所述同步环(16)和所述第一旋转构件(15)被布置成通过所述同步环和所述第一旋转构件在轴向上相对于彼此的移动而接合。
16.根据上述权利要求中的任一项所述的传动装置，其特征在于，所述第一旋转构件(15)包括相对于彼此能够旋转地锁定的齿轮(8)和齿轮环(21)，用以通过所述齿轮环(21)在所述齿轮和所述第二旋转构件(17)之间传递扭矩。
17.根据权利要求16所述的传动装置，其特征在于，所述齿轮环(21)具有内径向表面(22)，所述内径向表面(22)设计有所述第一凹槽(18)和所述一个或多个第二凹槽(20)。
18.根据权利要求17所述的传动装置，其特征在于，所述齿轮(8)具有外径向表面(23)，在所述外径向表面上设置有齿轮环(21)。
19.根据权利要求18所述的传动装置，其特征在于，所述齿轮(8)与所述齿轮环(21)被焊接在一起，焊缝沿所述齿轮与所述齿轮环之间的接合面的圆周部分布置，而不显示出任何所述第一凹槽(18)或第二凹槽(20)。
20.根据权利要求16-19中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述齿轮环(21)能够连接至所述第二旋转构件(17)，使得所述齿轮环和所述第二旋转构件能够相对于彼此旋转锁定。
21.根据权利要求20所述的传动装置，其特征在于，所述齿轮环(21)设有用于与所述第二旋转构件(17)啮合的齿(12)。
22.一种用于车辆变速器的同步器(9)，其中，所述同步器包括根据权利要求1-21中任一项所述的传动装置(14)。
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