CN111356850B - 变速器输入轴装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆变速器的变速器输入轴装置(100)，该变速器输入轴装置包括：输入轴(102)；离合器装置(104)和轴承装置(106)，该轴承装置被布置在与离合器装置(104)间隔开的位置处。轴承装置(106)包括被旋转地连接到离合器装置(104)的轴承内圈(108)。

Description

变速器输入轴装置
技术领域
本发明涉及一种变速器输入轴装置。本发明还涉及一种包括车辆变速器的车辆，该车辆变速器包括这种变速器输入轴装置。本发明适用于车辆，特别是通常称为卡车的小型/轻型、中型和重型车辆。尽管将主要针对卡车来描述本发明，但本发明也适用于其它类型的车辆，例如工程机械、公共汽车等。
背景技术
与通常也称为卡车的小型/轻型、中型和重型车辆相关，变速器装置连接到原动机，用于控制从原动机到卡车的驱动轮的扭矩负载。由此，能够获得变速器装置的输入轴和输出轴之间的各种比率。
变速器装置通常经由飞轮和离合器装置连接到原动机的输出轴。详细地，来自原动机的扭矩负载被提供给飞轮。为了将扭矩负载从飞轮传递到输入轴，离合器装置被布置成处于接合状态，由此，扭矩负载能够进一步被引导通过变速器。
而且，变速器装置最经常包括在飞轮和输入轴之间的轴承装置，用于在输入轴的端部处支撑飞轮。在将变速器装置组装到发动机期间，该轴承装置优选固定地连接到飞轮。因此，轴承外圈固定地连接到飞轮。之后，将飞轮/轴承组件连接到输入轴。
上述过程的问题是轴承内圈不能固定地连接到输入轴。这进而可能导致轴承装置的轴承内圈与输入轴之间的可能相对旋转。当飞轮旋转并且离合器装置被布置成处于断开状态时(即，当飞轮和输入轴之间存在速度差时)，可能出现这种情形。轴承内圈和输入轴之间的这种相对旋转进而可能导致对轴承装置以及输入轴的磨损。
根据其摘要，DE 43 07 830描述了：套筒状部分接合在外座圈上并且连接到环形部分，该环形部分在轴承的轴向侧朝着内座圈径向延伸。另外，JP 2003 148484在其摘要中描述了一种轴承装置，该轴承装置能够有效地限制每个零件中的磨损。此外，JP 203060194在其摘要中描述了一种用于轮子的轴承装置，该轴承装置包括内圈构件，该内圈构件包括内轴和内圈构成构件。
因此，希望减少变速器装置的这种轴承和输入轴之间的相对旋转。
发明内容
本发明的目的是提供一种变速器输入轴装置，该变速器输入轴装置至少部分地克服了上述缺陷。这通过根据第一方面的变速器输入轴装置来实现。
根据第一方面，提供了一种用于车辆变速器的变速器输入轴装置，该变速器输入轴装置包括：输入轴；离合器装置，该离合器装置连接到输入轴并能够在第一状态和第二状态之间进行控制，在该第一状态中，所述输入轴被驱动地连接到原动机的输出轴，在该第二状态中，所述输入轴从原动机的输出轴断开连接；和轴承装置，该轴承装置包括轴承内圈，该轴承内圈连接到所述输入轴并且被布置在沿所述输入轴的纵向方向与离合器装置间隔开的位置处，其中，该轴承内圈被旋转地连接到离合器装置。
该轴承内圈应被解释为内部径向定位的轴承圈。轴承内圈优选包括内滚道，轴承的滚动元件能够设置在该内滚道处。本公开不应被解释为限于任何特定类型的轴承装置。
此外，措辞“连接到输入轴的离合器装置”也可以理解为离合器装置的至少在旋转方向上被固定地连接到输入轴的部分。因此，离合器装置的一个连接构件优选在旋转方向上被固定地连接到输入轴。
优点是轴承装置能够宽松地连接到输入轴，同时仍被防止相对于离合器装置旋转。由于离合器装置包括被旋转地连接到输入轴的部分，因此也防止了轴承内圈和输入轴之间的相互旋转。因此，实现了轴承装置以及输入轴的、减少的磨损。而且，实现了轴承装置与输入轴的相对简单的组装。存在多种将轴承内圈旋转地连接到离合器装置的不同方法，这将在下面进一步描述。因此，措辞“旋转地连接”应当被理解为防止了轴承内圈与离合器装置之间的相互旋转。因此，不需要轴承内圈额外地旋转固定到输入轴，这是因为轴承内圈已连接到离合器装置。这也将降低在其组装期间意外损坏该轴承装置的风险。
根据示例实施例，所述输入轴可包括面向外的输入轴齿轮齿装置，该面向外的输入轴齿轮齿装置被布置成与离合器装置的面向内的齿轮齿装置啮合连接。
根据示例实施例，所述变速器输入轴装置可还包括车辆飞轮装置，该飞轮装置能够连接到原动机的输出轴，并且被布置成经由离合器装置将扭矩从原动机的输出轴传递到所述输入轴。
根据示例实施例，所述轴承装置可以连接在所述输入轴和车辆飞轮装置之间。
因此，如下文将进一步描述的，轴承内圈的面向外的齿轮齿装置与离合器装置的面向内的齿轮齿装置之间的啮合连接可以防止当输入轴从原动机的输出轴断开时所述轴承内圈和输入轴的相对旋转。
根据示例实施例，所述轴承装置可包括轴承外圈，该轴承外圈被压配合到车辆飞轮装置。因此，提供了紧密配合。而且，能够在飞轮/轴承组件连接到所述输入轴之后预先进行飞轮装置和轴承装置之间的连接。
根据示例实施例，所述轴承内圈可包括纵向延伸的纵长部分，该纵向延伸的纵长部分从输入轴的外端部分延伸到径向位于离合器装置的一部分下方的位置，其中，该纵向延伸的纵长部分包括面向外的齿轮齿装置，该面向外的齿轮齿装置被布置成与离合器装置的面向内的齿轮齿装置啮合连接。
措辞“面向内的齿轮齿”和“面向外的齿轮齿”应被解释为是在径向方向上看的。因此，面向内的齿轮齿是在径向上面向内，而面向外的齿轮齿是在径向上面向外。
此外，通过为轴承内圈提供与离合器装置的面向内的齿轮齿啮合连接的、面向外的齿轮齿，将防止相对旋转，而无需将轴承内圈牢固地固定到输入轴(这通常与使用通过昂贵的机加工所实现的小公差相关联)。
因此，轴承内圈的面向外的齿轮齿和所述输入轴的面向外的齿轮齿可以布置成与离合器装置的同一个面向内的齿轮齿装置啮合连接，尽管二者在不同的轴向位置处。因此，离合器装置的面向内的齿轮齿装置可以优选地从连接部到所述输入轴的面向外的齿轮齿装置延伸一段轴向距离。
而且，所述飞轮装置能够布置在距离合器装置足够的距离处，同时仍然能够实现轴承内圈和离合器装置之间的连接。
根据示例实施例，轴承内圈的面向外的齿轮齿装置可以形成轴承内圈的轴向布置的内部部分，其中，所述轴向布置的内部部分的纵向延伸被形成为小于轴承内圈的纵向延伸的50％。
根据示例实施例，所述轴向布置的内部部分的纵向延伸可以被形成为所述轴承内圈的纵向延伸的至少25％。
由此，能够实现轴承内圈的面向外的齿轮齿装置与离合器装置的面向内的齿轮齿装置之间的充分连接。
根据示例实施例，所述轴承装置可以定位在所述输入轴的外端位置处。
根据示例实施例，所述轴承内圈可以非固定地连接到所述输入轴，用于允许所述轴承内圈和输入轴之间的相互旋转。
措辞“非固定地连接”应被解释为：如果轴承内圈不是旋转地连接到离合器装置，则将允许轴承内圈相对于输入轴旋转。因此，轴承内圈被旋转地但非固定地连接到输入轴。
根据示例实施例，所述变速器输入轴装置可还包括连接到轴承内圈的纵向延伸的套筒部分，其中，该纵向延伸的套筒部分包括面向外的齿轮齿装置，该面向外的齿轮齿装置被布置成与离合器装置的面向内的齿轮齿装置啮合连接。
该纵向延伸的套筒部分可优选至少在旋转方向上被固定地连接到轴承内圈。该纵向延伸的套筒部分的效果是：轴承内圈本身不需要实质性的设计变型。而且，该套筒可以由与轴承内圈的材料相比制造起来更便宜的材料提供。
根据示例实施例，该纵向延伸的套筒部分可以被压配合到轴承内圈。
根据示例实施例，所述面向外的齿轮齿装置和离合器装置的面向内的齿轮齿装置可以包括各自的齿轮齿，其中，每个齿轮齿被形成为花键形构造。
花键连接是有利的，因为它能够有效地在它所连接的零件之间传递扭矩负载。
根据第二方面，提供了一种车辆，该车辆包括车辆变速器和原动机，该原动机被布置成向车辆变速器提供推进扭矩，其中，该车辆变速器包括根据与第一方面有关的上述实施例中的任一实施例的变速器输入轴装置。
当研究以下描述时，本发明的进一步的特征和优点将变得明显。本领域技术人员将意识到，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的不同特征可以组合，以产生除了下文中描述的实施例以外的实施例。
附图说明
通过以下对本发明的示例性实施例的说明性而非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述以及其它目的、特征和优点，其中：
图1是示出了卡车形式的车辆的示例实施例的侧视图；
图2是根据示例实施例的车辆变速器的示意图；
图3a-3b示出了根据一个示例实施例的变速器输入轴装置；并且
图4a-4b示出了根据另一示例实施例的变速器输入轴装置。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应被解释为限于在此阐述的实施例；而是，提供这些实施例是为了充分性和完整性。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。
特别参考图1，提供了卡车形式的车辆1。车辆1包括内燃发动机装置500形式的原动机500、以及连接到原动机500的车辆变速器101。图1中的车辆1特别适合于使用以下关于图2的描述所描述的车辆变速器101。
因此，参考图2，其示出了根据示例实施例的车辆变速器101。该车辆变速器布置在变速器壳体200内。此外，车辆变速器101包括输入轴102，该输入轴102被布置成接收来自原动机(参见图1中的500)的扭矩。来自原动机的扭矩通过车辆变速器101传递并在输出轴300处从车辆变速器传递出去。通过车辆变速器101中的齿轮，能够获得多个档位级，用于实现输入轴102和输出轴300之间的各种传动比。
此外，车辆变速器101包括变速器输入轴装置100。特别地，变速器输入轴装置100包括上述输入轴102、离合器装置104和轴承装置106。变速器输入轴装置100还可以优选包括飞轮装置118，该飞轮装置118能够连接到原动机500的输出轴(未示出)。飞轮装置118经由轴承装置106在输入轴102的外端位置处连接到输入轴。优选地，轴承装置106的轴承外圈109被压配合到飞轮装置118，而轴承装置106的轴承内圈108被宽松地连接到输入轴102。“宽松地连接”应理解为在输入轴102和轴承内圈108的接触表面之间存在一些几何游隙。
当从原动机500向车辆变速器101传递扭矩时，飞轮118旋转，并且离合器装置104被布置成处于连接状态，在该连接状态中，输入轴102被驱动地连接到飞轮装置118，并且进而连接到原动机的输出轴。由此，输入轴102将旋转，优选以与飞轮装置118大致相同的转速旋转，用于将扭矩传递到车辆变速器101中。
另一方面，当车辆变速器101从原动机500断开时，离合器装置104被布置成处于断开状态，在该断开状态中，输入轴102从飞轮装置118断开。在此状态中，飞轮装置118相对于输入轴102旋转。详细地，轴承外圈109与飞轮装置118一起旋转。
因此，在后一种情况下，即，当离合器装置104被布置成处于断开状态时，输入轴102的转速与飞轮装置118的转速之间存在速度差。由于这种相对旋转、以及轴承内圈108在带有上述几何游隙的情况下连接到输入轴102的事实，存在着轴承内圈108将相对于输入轴102旋转的风险，即，可能发生轴承内圈108和输入轴102之间的相互位移。这可能导致部件的磨损，例如轴承内圈108和输入轴102的接触表面等的磨损。
在图3a至图4b中详细描绘了这种问题的解决方案，其示出了变速器输入轴装置100的两个示例实施例，其中图3a-3b中的解决方案在不带有图2中的附图标记的情况下被示出。首先参照图3a至图3b，其中图3a是根据第一示例实施例的变速器输入轴装置100的分解图，并且其中图3b是图3a中的变速器输入轴装置100处于已组装构造中的截面图。
如图3a至图3b中可见，变速器输入轴装置100也如上所述地包括输入轴102、飞轮装置118、轴承装置106和离合器装置104。为了便于理解，离合器装置104由离合器毂简单地表示。因此，该离合器毂形成离合器装置104的一部分，由此，下文将仅把它称为离合器装置104。
此外，输入轴102包括面向外的输入轴齿轮齿装置116。面向外的输入轴齿轮齿装置116优选被形成为花键形构造。另一方面，离合器装置104包括面向内的齿轮齿装置114，该面向内的齿轮齿装置114也优选被形成为花键形构造。在已连接状态下，如图3b中所描绘的，输入轴102的面向外的输入轴齿轮齿装置116被布置成与离合器装置104的面向内的齿轮齿装置114啮合连接。
更进一步，输入轴102包括布置在输入轴102的外端204处的轴承连接表面202。轴承装置106被布置成在轴承连接表面202处连接到输入轴102。详细地，轴承内圈108的内表面206连接到输入轴102的轴承连接表面202。如上所述，在轴承内圈108的内表面206与输入轴102的轴承连接表面202之间设置了一些几何游隙。
此外，轴承装置106的轴承外圈109连接到飞轮装置118。详细地，轴承外圈109优选被固定地连接到飞轮装置118(优选通过将轴承外圈109的外表面209和飞轮装置118的飞轮内表面218彼此压配合)。
特别参考轴承装置106，轴承内圈108包括纵向延伸的纵长部分110。因此，纵向延伸的纵长部分110沿轴向方向在从飞轮装置118朝向离合器装置104的方向上延伸。纵向延伸的纵长部分110在其端部部分处包括面向外的齿轮齿装置112。轴承内圈108的面向外的齿轮齿装置112优选被形成为花键形构造。此外，并且如图3b的放大部分中最佳地示出的，轴承内圈108的面向外的齿轮齿装置112被布置成与离合器装置104的面向内的齿轮齿装置114啮合连接。因此，离合器装置104的面向内的齿轮齿装置114被布置成与面向外的输入轴齿轮齿装置116以及轴承内圈108的面向外的齿轮齿装置112啮合连接。
轴承内圈108的面向外的齿轮齿装置112优选形成轴承内圈108的轴向布置的内部部分124，即，轴向布置的内部部分124形成纵向延伸的纵长部分110的一部分。轴向内部部分124的纵向延伸220优选可以形成为在轴承内圈108的总纵向延伸的25％至50％之间。当然，其它范围也是能够想到的，并且例如取决于特定的车辆变速器及其尺寸等。
通过轴承内圈108的面向外的齿轮齿装置112与离合器装置104的面向内的齿轮齿装置114之间的连接，防止了轴承内圈108和输入轴102之间的相对旋转。由此，将减少部件的磨损。
现在参考图4a至图4b，其中图4a是根据第二示例实施例的变速器输入轴装置100的分解图，并且其中图4b是图4a中的变速器输入轴装置100处于已组装构造中的截面图。下面将仅描述第一实施例与第二实施例之间的差别。
特别参考图4b的放大部分，轴承内圈108连接到纵向延伸的套筒部分126。因此，纵向延伸的套筒部分126是一个单独部件，其连接到轴承内圈108。纵向延伸的套筒部分126优选紧密地连接到轴承内圈108的内表面，优选被压配合到轴承内圈108。由此，能够使用标准轴承，其能够在连接到输入轴102之前被连接到纵向延伸的套筒部分126。由此，轴承内圈108将经由纵向延伸的套筒部分126被旋转地连接到离合器装置104。因此，代替轴承内圈108的上述纵向延伸的纵长部分，这样的纵向延伸由纵向延伸的套筒部分126形成。因此，面向外的齿轮齿装置112被布置在纵向延伸的套筒部分126上，并且被与轴承内圈108的上述面向外的齿轮齿装置112类似地编号。
通过图4a至图4b中描绘的装置，实现了如上文关于图3a至图3b描述的、轴承装置106与离合器装置104之间的类似连接，因此防止了轴承内圈108和输入轴102之间的相对旋转。纵向延伸的套筒部分126也可以有利地用于正确地(即，在正确的居中位置上)将离合器装置连接到飞轮装置，使得输入轴能够连接到轴承内圈。因此，通过使用纵向延伸的套筒部分126，可以不需要用于这种操作的额外工具。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在本发明的范围内进行许多修改和变型。

Claims (13)

1.一种用于车辆变速器的变速器输入轴装置(100)，所述变速器输入轴装置包括：
-输入轴(102)；
-离合器装置(104)，所述离合器装置(104)连接到所述输入轴(102)，并且能够在第一状态和第二状态之间进行控制，在所述第一状态中，所述输入轴(102)被驱动地连接到原动机的输出轴，在所述第二状态中，所述输入轴(102)从所述原动机的所述输出轴断开连接，其中，所述输入轴(102)包括面向外的输入轴齿轮齿装置(116)，所述面向外的输入轴齿轮齿装置(116)被布置成与所述离合器装置(104)的面向内的齿轮齿装置(114)啮合连接；以及
-轴承装置(106)，所述轴承装置(106)包括轴承内圈(108)，所述轴承内圈(108)连接到所述输入轴，并且被布置在沿所述输入轴(102)的纵向方向与所述离合器装置(104)间隔开的位置处，其特征在于，通过将所述轴承内圈(108)连接到所述离合器装置(104)的所述面向内的齿轮齿装置(114)，所述轴承内圈(108)被旋转地连接到所述离合器装置(104)。
2.根据权利要求1所述的变速器输入轴装置，其中，还包括车辆飞轮装置(118)，所述飞轮装置(118)能够连接到所述原动机的所述输出轴，并且所述飞轮装置(118)被布置成经由所述离合器装置(104)将扭矩从所述原动机的所述输出轴传递到所述输入轴(102)。
3.根据权利要求2所述的变速器输入轴装置，其中，所述轴承装置(106)连接在所述输入轴(102)和所述车辆飞轮装置(118)之间。
4.根据权利要求3所述的变速器输入轴装置，其中，所述轴承装置(106)包括轴承外圈(120)，所述轴承外圈(120)被压配合到所述车辆飞轮装置(118)。
5.根据权利要求1所述的变速器输入轴装置，其中，所述轴承内圈(108)包括纵向延伸的纵长部分(110)，所述纵向延伸的纵长部分(110)从所述输入轴(102)的外端部分(204)延伸到在径向方向上看位于所述离合器装置(104)的一部分下方的位置，其中，所述纵向延伸的纵长部分(110)包括面向外的齿轮齿装置(112)，所述面向外的齿轮齿装置(112)被布置成与所述离合器装置(104)的所述面向内的齿轮齿装置(114)啮合连接。
6.根据权利要求5所述的变速器输入轴装置，其中，所述轴承内圈(108)的所述面向外的齿轮齿装置(112)形成所述轴承内圈的轴向布置的内部部分(124)，其中，所述轴向布置的内部部分(124)的纵向延伸被形成为小于所述轴承内圈(108)的纵向延伸的50％。
7.根据权利要求6所述的变速器输入轴装置，其中，所述轴向布置的内部部分(124)的所述纵向延伸被形成为所述轴承内圈的纵向延伸的至少25％。
8.根据权利要求1所述的变速器输入轴装置，其中，所述轴承装置(106)被定位在所述输入轴(102)的外端部分(204)处。
9.根据权利要求1所述的变速器输入轴装置，其中，所述轴承内圈(108)被非固定地连接到所述输入轴(102)，用于允许所述轴承内圈(108)和所述输入轴(102)之间的相互旋转。
10.根据权利要求1所述的变速器输入轴装置，其中，还包括连接到所述轴承内圈(108)的纵向延伸的套筒部分(126)，其中，所述纵向延伸的套筒部分(126)包括面向外的齿轮齿装置(112)，所述面向外的齿轮齿装置(112)被布置成与所述离合器装置(104)的所述面向内的齿轮齿装置(114)啮合连接。
11.根据权利要求10所述的变速器输入轴装置，其中，所述纵向延伸的套筒部分(126)被压配合到所述轴承内圈(108)。
12.根据权利要求5-7、10和11中的任一项所述的变速器输入轴装置，其中，所述面向外的齿轮齿装置(112)和所述离合器装置的所述面向内的齿轮齿装置(114)包括各自的齿轮齿，其中，每个齿轮齿被形成为花键形构造。
13.一种车辆(1)，所述车辆(1)包括车辆变速器(101)和原动机(500)，所述原动机(500)被布置成向所述车辆变速器提供推进扭矩，其中，所述车辆变速器包括根据权利要求1所述的变速器输入轴装置。
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