CN112128367B - 可换档的传动组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可换档的传动组件，包括壳体以及外部插接啮合的中心齿轮和布置在中心齿轮的一侧的、类似地外部插接啮合的、围绕相同的旋转轴线可转动的第一联结齿轮，这些齿轮借助于同轴地包围其的、对应地内部插接啮合的、轴向可滑移的第一换档套筒可传递转矩地彼此联结，其中，导向销以切向形状配合方式穿过同轴的、轴向固定且可旋转地支撑在壳体处的转动轴套的轴向缝隙且换挡辊子构造成壳体固定的、轴向上局部地、同轴地包围转动轴套的导向轴套，在其内圆周处第一导向凹部在圆周方向上延伸，其中，转动轴套在径向上未由导向轴套覆盖的轴向区域中具有在圆周方向上延伸的蜗杆齿部，蜗杆齿部与围绕其主轴轴线可旋转地支撑在壳体处的螺纹主轴啮合。

Description

可换档的传动组件
技术领域
本发明涉及一种可换档的传动组件，包括壳体以及外部插接啮合的中心齿轮和布置在中心齿轮的一侧的、类似地外部插接啮合的、围绕相同的旋转轴线可转动的第一联结齿轮(Koppelrad)，这些齿轮借助于同轴包围其的、对应地内部插接啮合的、轴向可滑移的第一换档套筒(Schaltmuffe)可传递转矩地被彼此联结，其中，第一换档套筒转动解耦地且轴向固定地被支撑在同轴的第一滑动轴套(Schievehuelse)中，该滑动轴套具有至少一个径向向外指向的导向销(Fuehrungszapfen)，其接合到换挡辊子(Schaltwalze)的第一导向凹部中。
背景技术
通常作为换档套筒组件已知的这样的传动组件例如在DE 10 2004 058 475 A1中被公开，该处未探讨结构上的细节。
在传动技术中经常出现的概念构想在于，将两个同轴的轴向彼此相邻布置的齿轮可换档地彼此联结、也就是说按需要传递转矩地彼此连接或断开。在此，其可如在这种类型的文献中那样是被固定在轴上的固定齿轮和被支撑在相同的轴上的活动齿轮。然而，也可考虑在行星齿轮组的元件之间的可换档的联结。出于之后变得还要更清楚的原因，齿轮中的一个此处被称作中心齿轮，另一个被称作联结齿轮，其中，这首先绝不意味着结构上的确定。待彼此联结的齿轮具有类似的外齿部且同轴地由对应地内部啮合的换档套筒包围。换档套筒被轴向可滑移地支撑。在换档套筒的重叠两个齿轮的轴向位置中，在该轴向位置中换档套筒的内齿部接合到两个齿轮的外齿部中，中心齿轮和联结齿轮传递转矩地彼此相连接。反之在换档套筒轴向重叠两个齿轮中的最多一个的轴向位置中，中心齿轮和联结齿轮彼此断开。在滑动套筒的轴向滑移的情形中的问题在于，脱离机构(Ausrueckmechanismus)通常壳体固定地布置，然而换档套筒自身由于与这个或这些齿轮的齿咬合旋转。因此，大多设置有相对于同轴地包围换档套筒的滑动轴套的轴向固定的转动解耦。例如，换档套筒可借助于深沟球轴承被支撑在滑动轴套中。滑动轴套的轴向滑移那么引起换档套筒的类似的轴向滑移，其中，然而其旋转不被传递到滑动轴套上。为了滑动轴套的轴向脱离已知的是，其设有至少一个径向向外指向的导向销，该导向销在其侧接合到换挡辊子的导向凹部、例如导向槽或导向缝隙中。在这种类型的文献的装置中，换挡辊子构造成平行于前述的同轴的元件地被支撑的柱体，在其外壁中弯曲的导向凹部大致在圆周方向上延伸。在此，导向凹部形成侧面摆出的导向曲线，滑动轴套的导向销轴向形状配合地接合到该导向曲线中。因此，换挡辊子的旋转在滑动轴套被抗扭地支撑在壳体处的情形中引起滑动轴套并且由此滑动套筒的相应于导向凹部的曲线形状的轴向滑移。在该设计方案的情形中不利的是径向较大的结构空间，其由换挡辊子相对换档装置的其余元件的平行布置引起。
发明内容
本发明的目的是将这种类型的传动组件改进成使得需要更少的径向结构空间。
该目的由此来实现，即，导向销以切向形状配合的方式穿过同轴的、轴向固定且可旋转地被支撑在壳体处的转动轴套的第一轴向缝隙且换挡辊子构造成壳体固定的、轴向上局部地同轴地包围转动轴套的导向轴套，在其内圆周处第一导向凹部在圆周方向上延伸，其中，转动轴套在径向上未由导向轴套覆盖的轴向区域中具有在圆周方向上延伸的蜗杆齿部，其与围绕其主轴轴线可旋转地被支撑在壳体处的螺纹主轴啮合。
本发明将三个结构方面组合成一个特别有利的功能效果。第一方面涉及换挡辊子作为同轴地包围其余元件的空心柱形的导向轴套的设计方案。导向凹部不同于在现有技术的情形中不是被埋入到外壁中而是到内壁中。这除了明显的径向结构空间优点之外引起另外的优点，即，在滑动轴套与导向轴套之间的传递轴向力的连接无须被局限于唯一的导向销上；而是可设置多个在圆周上分布的导向销，其可在不同位置处接合到(那么待周期性设计的)导向凹部中。这引起力引入的均匀化，其反作用于倾斜。
第二方面涉及导向轴套的壳体固定的布置，这起初会显得意义重复。在现有技术中，该处的换档导向辊子是真正的操纵机构，通过其旋转引起期望的换档。对本发明的同轴设计方案的想法的采用然而具有缺点，即，换档装置的径向外部元件(即导向轴套)相对于传动机构壳体须被可转动地支撑，这在结构上极其复杂。因此，本发明根据第二方面设置有该径向最外部元件的壳体固定的布置且通过额外的元件补偿在此丧失的运动自由度。因此根据本发明在滑动轴套与导向轴套之间的径向上设置有转动轴套，其虽然轴向固定地但是同时可旋转地被支撑在壳体处。该转动轴套具有轴向缝隙，导向销通过该轴向缝隙从其在滑动轴套处的底部延伸至其头部，该头部接合到在导向轴套的内壁中的导向凹部中。转动轴套的轴向缝隙的宽度如此与导向销的直径协调，使得后者在圆周方向上形状配合地伸过前者。换而言之，转动轴套的旋转无间隙地引起导向销和与其一起滑动轴套的相应旋转，其中，导向销通过导向凹部的曲线形状被强制由在转动轴套中的轴向缝隙允许的轴向运动，其。根据本发明的换档装置的真正操纵机构那么是所述的转动轴套，通过其针对性的的转动可将导向销转动到固定的导向凹部的其轴向的偏转相应于滑动轴套的期望的轴向滑移且因此换档套筒的期望的联结状态的这些区域中。
为了转动轴套的具体的(转动)操纵，本发明根据其第三方面设置成，在转动轴套的外壁上布置有在圆周方向上延伸的蜗杆齿部。该蜗杆齿部在转动轴套的不由导向轴套包围的、也就是说从径向外部可接近的轴向区域中延伸。例如，在导向轴套中可设置有相应的窗口。大致切向于换档组件的其余元件且可旋转地在壳体处被支撑且优选地由电伺服马达驱动的主轴的齿部接合到所述蜗杆齿部中。
本发明的所阐述的三个方面那么引起一种可换档的传动组件，其径向上极度紧凑且由于自锁的蜗杆驱动可快速且非常精确地被调节到两个转动方向上。
本发明的一改进方案设置有中心齿轮与两个布置在中心齿轮的不同轴向侧上的联结齿轮中的一个或两个的可选的联结。这种布置也使得在两个联结齿轮之间的“中心齿轮”的术语容易理解。
所提及的改进方案特别地设置成，在中心齿轮的另一侧(也就是说在未布置第一联结齿轮的侧面上)布置有类似地外部插接啮合的、围绕相同的旋转轴线可转动的第二联结齿轮，其借助于同轴地包围第二联结齿轮和中心齿轮的、对应地内部插接啮合的、轴向可滑移的第二换档套筒可传递转矩地与中心齿轮相联结，其中，第二换档套筒转动解耦地且轴向固定地被支撑在同轴的第二滑动轴套中，其具有至少一个径向向外指向的导向销，该导向销以切向形状配合的方式穿过转动轴套的第二轴向缝隙且接合到导向轴套的在圆周方向上延伸的第二导向凹部中。
在上面在第一联结齿轮的上下文中详细阐述的换档机构那么在本发明的该改进方案中被加倍，其中，两个子装置共同利用中心齿轮、转动轴套和导向轴套。然而转动轴套对于子装置中的每个而言具有自己的轴向缝隙，其中，两个轴向缝隙显然也可构造成连续的轴向缝隙的两个轴向区段。同样地，在导向轴套中设置两个导向凹部，即对于每个子装置而言一个。通过两个导向凹部的曲线形状的原则上独立的选择可实现两个联结齿轮与中心齿轮的联结的任意的、原则上彼此独立的换档顺序。
在根据本发明的可换档的传动组件的一改进方案中优选地设置成，导向轴套具有承载第一导向凹部的第一轴向区域和承载第二导向凹部的第二轴向区域，在这些区域之间形成间隙，转动轴套的蜗杆齿部从径向内部延伸到该间隙中。换而言之，操纵力的引入、也就是说转矩到转动轴套上的引入设置在轴向上中间的位置处，这出于对称和支承原因是有利的。所述的间隙可在圆周方向上被限制。换而言之，在导向轴套中可构造有窗口，通过该窗口蜗杆齿部对于操纵主轴而言可接近。
根据本发明的传动组件的一特别优选的应用领域是两个行星齿轮组的联结。因此优选地设置成，每个联结齿轮是相应地包括太阳轮、空心齿轮和带有行星齿轮的行星架(Steg)的行星齿轮组的空心齿轮，其中，特别优选地，中心齿轮是与行星齿轮组中的一个的行星架相连接的齿轮。换而言之，这样的实施形式允许两个行星齿轮组彼此的联结且备选地或额外地允许行星齿轮组中的一个由于其元件中的两个的彼此联结引起的闭锁。
备选地或额外地可设置成，中心齿轮是与行星齿轮组中的一个的太阳轮抗扭地相连接的齿轮。尤其地，中心齿轮可与连接第一行星齿轮组的太阳轮与第二行星齿轮组的行星架的轴相连接。
附图说明
本发明的另外的细节和优点由下面的特殊的说明和附图得出。
其中：
图1示出了用于应用本发明的一优选传动组件的示意性图示，
图2示出了根据本发明的传动组件的换档机构的四个档位的示意性图示，以及
图3示出了将图2的换档机构与图1的传动组件组合的实施形式的部分剖面的透视图。
在图中的相同的附图标记指的是相同的或类似的元件。
具体实施方式
图1以高度示意性的图示示出了传动机构拓扑结构，其以特别的方式适合用作本发明的基础结构。所示出的传动组件包括相应带有壳体固定的定子11,21和被可转动地支撑在定子11,21中的转子12,22的两个电机10,20。电机10,20彼此同轴地且彼此相邻地布置。电机10,20中的每个、尤其其转子12,22被联接到相关联的行星齿轮组31,32处。每个行星齿轮组31,32包括太阳轮311,321、空心齿轮312,322和行星架313,323，在行星架上相应地支撑有一组行星齿轮314,324。行星齿轮314,324以常见的方式一方面与相关联的太阳轮311,321而另一方面与相关联的空心齿轮312,322啮合。在所示出的实施形式中，第一行星齿轮组31的行星架313牢固地与第二行星齿轮组32的太阳轮321相连接。借助于在图1中未详细示出的换档组件，相应地与相关联的电机10,20的转子12,22相连接的空心齿轮312,322暂时与连接第一行星架313和第二太阳轮321的轴联结。在功能上，进一步下面、尤其在图2的上下文中仍待进一步描述的换档组件包括两个离合器，其第一个联结第一行星齿轮组31的空心齿轮312与其行星架313而其第二个联结第二行星齿轮组32的空心齿轮322与其太阳轮321。两个离合器原则上彼此独立地工作，然而如下面所阐述的那样能够以预先给定的彼此比例来换档。每个单独的离合器的闭合意味着相关联的行星齿轮组的闭锁。
图2高度示意性地示出了在其四个可能的位置中的根据本发明的传动组件的真正换档机构。可彼此联结的元件此处通常被描述为中心齿轮40、第一联结齿轮41和第二联结齿轮42。中心齿轮40可以是被固定在在图1中连接第一行星齿轮组31、尤其其行星架313与第二行星齿轮组32、尤其其太阳轮321的那些轴上的齿轮。联结齿轮41可以是牢固地与图1的传动组件的空心齿轮312,322相连接的齿轮。中心齿轮40和联结齿轮41,42具有类似的外插接齿部401,411,421。
另外设置两个换档套筒51,52，其同轴地包围中心齿轮40和联结齿轮41,42且在其内表面处相应地具有内插接齿部511,521，其与中心齿轮40或者联结齿轮41,42的外插接齿部401,411,421对应。如在图2的子图a,b,c和d的不同的档位中所示出的那样，那么可借助于换档套筒51,52的轴向滑移暂时提供或者断开在中心齿轮40与联结齿轮41,42中的各一个之间的暂时联结。
为此，每个换档套筒51,52经由传递轴向力且同时转动解耦的轴承61,62、例如深沟球轴承被支撑在相关联的同轴的滑动轴套71,72中。每个滑动轴套71,72具有径向向外突出的导向销711,721，其成型到在同轴地且壳体固定地布置的导向轴套80的内表面中的与其相关联的导向槽81,82中。导向槽81,82是弯曲的、然而大致在圆周方向上延伸的槽。在滑动轴套71,72围绕共同的中轴线且相对于壳体旋转的情形中，导向销711,721在相关联的导向槽81,82中滑动且遵循其曲线形状地被轴向滑移。该轴向滑移经由轴承61,62传递到相关联的换档套筒51,52上，从而总体上该组件的换档状态变化，如在图2的子图a,b,c和d中所示出的那样。
换档状态那么取决于滑动轴套61,62相对于壳体固定的导向轴套80的相对角度位置。该角度位置为了执行换档过程需被精确地调节。为此，在一方面滑动轴套61,62与另一方面壳体固定的导向轴套80之间的径向上设置有同轴的转动轴套90。该转动轴套可转动地、然而轴向固定地被支撑在壳体处。转动轴套90具有轴向朝向的缝隙91，其由导向销711,721径向穿过。在切向方向上，导向销711,721优选无间隙地、形状配合地被支撑在轴向缝隙中。相对转动轴套90或者说相对导向轴套80的轴向相对运动由于轴向缝隙91然而不被影响。转动轴套90的针对性的的旋转那么经由轴向缝隙91被传递到导向销711,721上，导向销然后遵循导向槽81,82的曲线形状被强制到不由轴向缝隙91影响的轴向运动中。
为了转动轴套90的针对性的转动操控，该转动轴套在其轴向的中心区域中具有呈脊状设计的蜗杆齿部92，其径向穿过在导向轴套80中的对应的窗口83。因此，蜗杆齿部92从径向外部对于对应啮合的主轴93而言可接近，该主轴被可旋转地支撑在壳体处且由未示出的电伺服马达驱动。
图3示出了带有图1的组件的拓扑结构且带有图2的换档组件的具体的结构上的实施形式的根据本发明的传动组件的部分剖面的透视图。相对图1和2的关系经由附图标记显而易见。鉴于结构和功能方式参照对图1和2的上述阐述。
当然，在特殊的描述中所讨论的且在附图中所示出的实施形式仅是本发明的解释性实施例。根据此处的公开内容给予专业人士较宽范围的变化可能性。尤其地，对于本发明而言重要的换档组件可独立于拓扑结构地被应用到任意的传动机构结构上。
附图标记清单：
10 第一电机
11 10的定子
12 10的转子
20 第二电机
21 20的定子
22 20的转子
31 第一行星齿轮组
311 31的太阳轮
312 31的空心齿轮
313 31的行星架
314 31的行星齿轮
32 第二行星齿轮组
321 32的太阳轮
322 32的空心齿轮
323 32的行星架
324 32的行星齿轮
40 中心齿轮
401 40的外插接齿部
41 第一联结齿轮
411 41的外插接齿部
42 第二联结齿轮
421 42的外插接齿部
51 第一换档套筒
511 51的内插接齿部
52 第二换档套筒
521 52的内插接齿部
61 第一轴承
62 第二轴承
71 第一滑动轴套
711 71的导向销
72 第二滑动轴套
721 72的导向销
80 导向轴套
81 第一导向槽
82 第二导向槽
83 窗口
90 转动轴套
91 轴向缝隙
92 蜗杆齿部
93 螺纹主轴。

Claims (12)

1.可换档的传动组件，包括壳体以及外部插接啮合的中心齿轮(40)和布置在所述中心齿轮(40)的一侧的、类似地外部插接啮合的、围绕相同的旋转轴线可转动的第一联结齿轮(41)，这些齿轮借助于同轴地包围其的、对应地内部插接啮合的、轴向可滑移的第一换档套筒(51)能够传递转矩地被彼此联结，其中，所述第一换档套筒(51)转动解耦地且轴向固定地被支撑在同轴的第一滑动轴套(71)中，所述第一滑动轴套具有至少一个径向向外指向的导向销(711)，其接合到换挡辊子的第一导向凹部(81)中，其特征在于，所述导向销(711)以切向形状配合的方式穿过同轴的、轴向固定地且可旋转地被支撑在所述壳体处的转动轴套(90)的轴向缝隙(91)且所述换挡辊子构造成固定在壳体处的、轴向上局部地、同轴地包围所述转动轴套(90)的导向轴套(80)，在其内圆周处所述第一导向凹部(81)在圆周方向上延伸，其中，所述转动轴套(90)在径向上未由所述导向轴套(80)覆盖的轴向区域中具有在圆周方向上延伸的蜗杆齿部(92)，所述蜗杆齿部与围绕其主轴轴线可旋转地被支撑在所述壳体处的螺纹主轴(93)啮合。
2.根据权利要求1所述的可换档的传动组件，其特征在于，所述螺纹主轴(93)与电伺服马达相联结，所述螺纹主轴借助于所述电伺服马达可被机动地旋转。
3.根据权利要求1或2所述的可换档的传动组件，其特征在于，在所述中心齿轮(40)的另一侧布置有类似地外部插接啮合的、围绕相同的旋转轴线可转动的第二联结齿轮(42)，其借助于同轴地包围所述第二联结齿轮(42)和所述中心齿轮(40)的、对应地内部插接啮合的、轴向可滑移的第二换档套筒(52)能够传递转矩地与所述中心齿轮(40)相联结，其中，所述第二换档套筒(52)转动解耦地且轴向固定地被支撑在同轴的第二滑动轴套(72)中，所述第二滑动轴套具有至少一个径向向外指向的导向销(721)，其以切向形状配合的方式穿过所述转动轴套(90)的轴向缝隙(91)且接合到所述导向轴套(80)的在圆周方向上延伸的第二导向凹部(82)中。
4.根据权利要求1或2所述的可换档的传动组件，其特征在于，每个换档套筒(51,52)借助于整个周向上延伸的深沟球轴承(61,62)从与其相关联的滑动轴套(71,72)转动解耦。
5.根据权利要求1或2所述的可换档的传动组件，其特征在于，所述导向轴套的每个导向凹部(81,82)构造成导向缝隙或导向槽。
6.根据权利要求3所述的可换档的传动组件，其特征在于，所述导向轴套(80)具有承载所述第一导向凹部(81)的第一轴向区域和承载所述第二导向凹部(82)的第二轴向区域，在其之间形成间隙(83)，所述转动轴套(90)的蜗杆齿部(92)从径向内部延伸到所述间隙中。
7.根据权利要求6所述的可换档的传动组件，其特征在于，所述间隙(83)在圆周方向上被限制。
8.根据权利要求3所述的可换档的传动组件，其特征在于，所述转动轴套(90)的与所述第一滑动轴套(71)和所述第二滑动轴套(72)相关联的轴向缝隙构造成连续的轴向缝隙(91)的两个轴向区段。
9.根据权利要求1或2所述的可换档的传动组件，其特征在于，每个联结齿轮(41,42)是相应地包括太阳轮(311,321)、空心齿轮(312,322)和带有行星齿轮(314,324)的行星架(313,323)的行星齿轮组(31,32)的空心齿轮(312,322)。
10.根据权利要求3所述的可换档的传动组件，其特征在于，每个联结齿轮(41,42)是相应地包括太阳轮(311,321)、空心齿轮(312,322)和带有行星齿轮(314,324)的行星架(313,323)的行星齿轮组(31,32)的空心齿轮(312,322)，其中所述中心齿轮(40)是与所述行星齿轮组中的一个(31)的行星架(313)抗扭地相连接的齿轮。
11.根据权利要求3所述的可换档的传动组件，其特征在于，每个联结齿轮(41,42)是相应地包括太阳轮(311,321)、空心齿轮(312,322)和带有行星齿轮(314,324)的行星架(313,323)的行星齿轮组(31,32)的空心齿轮(312,322)，其中所述中心齿轮(40)是与所述行星齿轮组中的一个(32)的太阳轮(321)抗扭地相连接的齿轮。
12.根据权利要求1或2所述的可换档的传动组件，其特征在于，每个滑动轴套(71,72)在圆周上分布地具有多个导向销(711,721)，其伸过所述转动轴套(90)的相同数量对应布置的轴向缝隙(91)且接合到所述导向轴套(80)的相同数量对应布置的导向凹部(81,82)或相应一个导向凹部(81,82)的区段中。
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