CN112912638B - 用在车辆变速器中的副轴组件 - Google Patents

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Abstract

一种用在车辆变速器中的副轴组件(10)，其包括：副轴(12)，该副轴(12)可围绕中心轴线(14)旋转；第一齿轮(16)，该第一齿轮(16)可围绕副轴和中心轴线旋转；第二齿轮(18)，该第二齿轮(18)固定地连接至副轴并且与副轴一起可围绕中心轴旋转；以及离合组件(20)，该离合组件(20)可围绕副轴和中心轴线旋转。离合组件(20)包括从动齿轮(22)和离合机构，该离合机构用于将从动齿轮(22)的旋转选择性地联接至第一齿轮(16)或者第二齿轮(18)。离合组件(20)具有第一轴向端(24)和与第一轴向端相对的第二轴向端(26)。第一齿轮和第二齿轮布置在副轴从离合器组件(20)的第一轴向端(24)延伸的一部分上。

Description

用在车辆变速器中的副轴组件
技术领域
本发明涉及一种用在车辆变速器中的副轴组件。
背景技术
现代车辆中的大多数车辆变速器包括同步变速箱。这样的同步变速箱通常包括输入轴和输出轴，输入轴联接至发动机曲轴，输出轴与输入轴成一直线并且联接至车辆的车轮。为了将输入轴旋转地联接至输出轴，通常的车辆变速器包括一个或多个副轴组件。这样的副轴组件包括副轴，副轴可围绕中心轴线旋转并且设有至少三个齿轮。通常，那些齿轮中的一个齿轮固定地连接至副轴，而其他齿轮可以借助于离合机构选择性地联接至副轴。该离合机构通常位于可连接的齿轮之间，以使它们可以由单个操作杆、例如拨叉来控制。通常，离合机构包括双同步器(dual-synchronizer)，该双同步器包括固定地连接至副轴的同步器毂，以及可沿副轴的轴向方向移动的套筒。套筒可以在第一接合位置、第二接合位置和空挡位置中移动，在第一接合位置中，毂的旋转被联接至可连接的齿轮中的第一个齿轮的旋转，在第二接合位置中，毂的旋转被联接至可连接的齿轮中的第二个齿轮的旋转，在中间位置中，毂的旋转与可连接的齿轮的旋转的无关。
已知的副轴组件的缺点在于，可选择的齿轮需要以一定的距离间隔开，从而为离合机构提供必要的空间。可连接的齿轮可以彼此相邻放置，但是这将意味着每个齿轮在相邻齿轮的任一侧都将需要其自己的离合机构。该构造意味着两个齿轮不能再用一个操作杆操作。
发明内容
本发明的目的是提供一种用在车辆变速器中的副轴组件，其在输出齿轮之间具有减小的宽度，并且无需多个离合机构。
为此，本发明提供了一种根据第一方案的用在车辆变速器中的副轴组件。更具体地，根据本发明的副轴组件包括：副轴，该副轴可围绕中心轴线旋转；第一齿轮，该第一齿轮可围绕副轴和中心轴线旋转；第二齿轮，该第二齿轮固定地连接至副轴，并且可与副轴一起围绕中心轴线旋转；以及离合组件，该离合组件可围绕副轴和中心轴线旋转。离合组件包括从动齿轮和离合机构，该离合机构用于将从动齿轮的旋转选择性地联接至第一齿轮或者第二齿轮。离合组件具有第一轴向端和与第一轴向端相对的第二轴向端。第一齿轮和第二齿轮布置在副轴从离合组件的第一轴向端延伸的一部分上。从动齿轮围绕离合机构延伸,并且定位在所述离合组件的所述第一轴向端和所述第二轴向端之间。
本发明的优点在于，与现有技术中相比第一齿轮和第二齿轮彼此可以更接近。这是因为它们布置在离合机构的一侧，在副轴从离合机构的第一轴向端延伸的轴部分上。另一个优点在于，可以使用一个操作杆来控制离合组件并且将第一齿轮或第二齿轮选择性地联接至从动齿轮。在现有技术中，这样的双同步器仅可以通过将离合机构放置在第一齿轮和第二齿轮之间来实现。根据本发明，离合机构在齿轮的一侧。
优点在于，副轴的总长度也可以减少。在现有技术中，从动齿轮被固定地连接在副轴上。因此，副轴的长度应当选择成能够适应从动齿轮、第一齿轮和第二齿轮以及离合组件的累积宽度。在当前实施例中，副轴的长度可以选择成能够适应离合组件以及第一和第二齿轮的累积宽度。换言之，副轴上不需要用于容纳从动齿轮的空间。因此，副轴可以比现有技术中已知的短。这在空间稀少的变速器中可以能是有利的。
本发明还提供一种包括根据本发明的副轴组件的车辆变速器和包括根据本发明的车辆变速器的车辆。
根据本发明的车辆变速器和车辆的效果和优点与根据本发明的副轴组件的效果和优点相同，并且这些效果和优点在此通过参考插入。
本发明将参照示例性实施例的附图进一步阐明。实施例可以彼此组合或可以彼此分开应用。
附图说明
图1示出了副轴组件的一个示例的立体侧视图；
图2示出了图1的副轴组件的示例的另一立体侧视图；
图3示出了图1的副轴组件的示例的正视图；
图4示出了副轴组件的示例沿图3中的线IV-IV截取的截面图；
图5示出了图1的示例的离合组件的分解侧视图；
图6示出了图1的示例的离合组件的另一分解侧视图。
具体实施方式
在本申请中，相似或对应的特征由相似或对应的附图标记表示。各种实施例的说明不限于附图中所示的示例，并且在详细说明和权利要求书中使用的附图标记不旨在限制实施例的说明而是包括在内，以通过参考图中所示的示例来阐明实施例。
在最一般的意义上，本发明涉及一种用于车辆变速器的副轴组件10。副轴组件10包括可围绕中心轴线14旋转的副轴12、可围绕副轴12和中心轴线14旋转的第一齿轮16、固定地连接至副轴12并且与副轴12一起可围绕中心轴线14旋转的第二齿轮18，以及可围绕副轴12和中心轴线14旋转的离合组件20。离合组件20包括从动齿轮22和离合机构，该离合机构用于将从动齿轮22的旋转选择性地联接至第一齿轮16或者第二齿轮18。离合组件20具有第一轴向端24和与第一轴向端24相对的第二轴向端26。第一齿轮16和第二齿轮18布置在副轴12从离合组件20的第一轴向端24延伸的一部分上。
在发明内容部分中已经描述了副轴组件10的效果和优点，并且这些效果和优点在此通过参考插入。应当理解，旋转力矩或扭矩自从动齿轮22到第一齿轮16或第二齿轮18的传递也可以反向。随后，第一齿轮16和第二齿轮18将被驱动并且经由离合机构来驱动从动齿轮22。
在图中示出示例的实施例中，从动齿轮22可以围绕离合机构延伸。因此，从动齿轮22定位在离合组件20的第一轴向端24与第二轴向端26之间。
在一个实施例中，离合机构包括第一同步器毂28、第一同步器套筒30、第二同步器毂34和第二同步器套筒36。第一同步器毂28在外表面上具有花键。第二同步器毂34在外表面上具有花键并且固定地连接至从动齿轮22。第二同步器毂34相对于第一同步器毂28固定地布置。第一同步器套筒30可滑动地连接至第一同步器毂28，并且内表面上具有花键，该花键构造成与第一同步器毂28的花键以及与设置在副轴12上的第一齿形挡圈/第一爪环(dogcollar)32的外表面上的齿啮合。第一同步器套筒30可在接合位置与释放位置之间沿中心轴线14的轴向方向移动，在接合位置中，第一同步器套筒30在第一爪环32上滑动，将第一同步器毂28与第一爪环32可旋转地固定地联接，在释放位置中，第一同步器套筒30从第一爪环32滑离，并且其中第一同步器毂28和第一爪环32脱开联接。第二同步器毂34可旋转地固定地连接至从动齿轮22，并且在外表面上具有花键。第二同步器套筒36可滑动地连接至第二同步器毂34，并且在内表面上具有花键，该花键构造成与第二同步器毂34的花键以及与设置在第一齿轮16上的第二爪环38的外表面上的齿啮合。第二同步器套筒36可在接合位置与释放位置之间沿中心轴线14的轴向方向移动，在接合位置中，第二同步器套筒36在第二爪环38上滑动，将第二同步器毂34与第二爪环38可旋转地固定地联接，在释放位置中，第二同步器套筒36从第二爪环38滑离，并且其中第二同步器毂34和第二爪环38脱开联接。第一爪环32布置在副轴12从离合组件20的第二轴向端26延伸的一部分上。
第一同步器毂28以及第二同步器毂34和从动齿轮22固定地连接，并且因此具有与从动齿轮22相同的转速。第一爪环32可以固定地连接至副轴12，并且因此可以具有与副轴12相同的转速。第二齿轮18固定地连接至副轴12，并且因此具有与副轴12相同的转速。当第一同步器套筒30处在接合位置中时，从动齿轮22的旋转力矩或扭矩依次经由第二同步器毂34、第一同步器毂28、第一同步器套筒30、第一爪环32和副轴传递至第二齿轮18。
第二爪环38可以固定地连接至第一齿轮16，并且因此可以具有与第一齿轮16相同的转速。当第二同步器套筒36处在接合位置中时，从动齿轮22的旋转力矩或扭矩依次经由第二同步器毂34、第二同步器套筒36和第二爪环38传递至第一齿轮16。
为了进行接合连接，第一同步器毂28和第一同步器套筒30可以布置在第一爪环32附近，该第一爪环32布置在副轴12从离合组件20的第二轴向端26延伸的部分上。第一同步器毂28和第一同步器套筒30可以设置在离合组件20的第二轴向端26处或附近。
为了进行接合连接，第二同步器毂34和第二同步器套筒36可以布置在第二爪环38附近，第二爪环8设置在第一齿轮16上，第一齿轮16设置在离合组件20的第一轴向端24处，第一轴向端24布置在副轴12从离合组件20的第一轴向端24延伸的一部分上。因此，第一同步器毂28、第一同步器套筒30和第一爪环32的组合设置在离合组件20与第二同步器毂34、第二同步器套筒36和第二爪歪38的组合相反的轴向端上或该轴向端的附近。
在一个实施例中，第一同步器套筒30和第二同步器套筒36固定地连接以形成同步器套筒组件40。同步器套筒组件40可以包括将第一同步器套筒30与第二同步器套筒36固定地连接的连接元件42。连接元件42可以延伸穿过从动齿轮22中的对应的孔44。
第一同步器套筒30和第二同步器套筒36可以用于将从动齿轮22的旋转分别与第二齿轮18和第一齿轮16选择性地联接。应当阻止将两个齿轮16、18同时联接至从动齿轮22，因为这很可能损坏副轴组件可能是其一部分的变速器。通过连接第一同步器套筒30和第二同步器套筒36，实现了在任何时刻仅套筒30、36中的一个可以被安置在接合位置中。由于在该实施例中，第一同步器毂28、第一同步器套筒30和第一爪环32的组合可以设置在离合组件20的一端处或附近，并且第二同步器毂34、第二同步器筒36和第二爪环38的组合可以设置在离合组件20的另一端处或附近，因此连接元件42需要绕过从动齿轮22。这可以借助于延伸穿过从动齿轮22中的孔44的连接元件42来完成。这是可能的，因为第一同步器套筒30和第二同步器套筒36具有与从动齿轮22相同的转速。
在一个实施例中，同步器套筒组件40可以包括三个齿轮位置：第一齿轮位置，第二齿轮位置和空挡齿轮位置。在第一齿轮位置中，第一同步器套筒30处在接合位置中，而第二同步器套筒36处在释放位置中。在第二齿轮位置，第一同步器套筒30处在释放位置中，而第二同步器套筒36处在接合位置中。在空挡齿轮位置中，第一同步器套筒30和第二同步器套筒36两者都处在释放位置中。
副轴组件10还可以包括拨叉作为操作杆的实施例。拨叉可以可操作地连接至第一同步器套筒30或第二同步器套筒36中的一个，并且可以构造成使同步器套筒组件40轴向地平移。拨叉与同步器套筒组件40之间的可操作的连接可以通过拨叉与同步器套筒组件40中的周向沟槽56的接合来形成。拨叉可以将同步器套筒组件40设定在其三个齿轮位置中的一个中。
通过使同步器套筒组件具有空挡齿轮位置，可以将从动齿轮22与第一齿轮16和第二齿轮18两者脱开联接。这在副轴组件10可以是其一部分的变速器包括多个副轴组件10时是必需的。为了在任何时候都不破坏这样的变速箱，副轴组件10中的仅一个的仅一个齿轮16、18可以处在接合位置中。所有其他齿轮16、18必需处在释放位置中。同步器套筒组件40的另一个优势在于，所连接的套筒30、36可以借助于单个拨叉沿轴向方向移动。
在一个实施例中，第一同步器毂28的直径小于第二同步器毂34的直径。从动齿轮22可以连接到至少一个臂50，该至少一个臂50可以设置在第二同步器毂34上并且可以从第二同步器毂34沿中心轴线14的轴向方向突出。
通过使用具有不同直径的同步器毂28、34，臂50可以将从动齿轮22径向地放置在第一同步器毂28的外部。于是，离合组件20的轴向宽度小于当同步器毂28、34将被轴向地相邻从动齿轮22布置时的情况。应当理解，第一同步器毂28的直径也可以大于第二同步器毂34的直径。至少一个臂50可以设置在第一同步器毂28上。第一同步器毂28和第二同步器毂34可以具有内部花键，该内部花键与轴承毂54的外部花键(未示出)接合。因此，轴承毂54可以形成第一同步器毂28与第二同步器毂34之间的连接。间隔环52可以限定第一同步器毂28与第二同步器毂34之间的确切轴向距离。替代地，第一同步器毂28和第二同步器毂34可以是一体形成的部件，其旋转地安装在副轴12上。于是，从动齿轮22可以连接至该一体形成的部件的中间部分。轴承毂54可以包括内座圈和外座圈，内座圈可以旋转地固定地连接至副轴12，外座圈可以包括所述外花键(未示出)，外花键用于可旋转地固定地连接第一同步器毂28和第二同步器毂34。因此，轴承毂54将提供用于使离合组件20可围绕副轴12和中心轴线14旋转的装置。
在一个实施例中，副轴组件10还包括设置在第一同步器毂28与第一爪环32之间的第一同步器环46，在使用中，在第一同步器套筒30的花键与第一爪环32的齿接合之前，该第一同步器环46使第一同步器毂28的旋转与第一爪环32的旋转同步。副轴组件10还可以包括设置在第二同步器毂34与第二爪环38之间的第二同步器环46，在使用中，在第二同步器套筒36的花键与第二爪环38的齿接合之前，该第二同步器环46使第二同步器毂34的旋转与第二爪环38的旋转同步。两个同步器环46可以是锥形离合器同步器。
因为第一同步器毂28和第二同步器毂34的转速与第一爪环32或第二爪环38的转速无关，这些转速很可能将不同。同步器环46是用于使两个旋转元件的转速同步的已知的惯用的装置。同步器环用摩擦力使两个元件的转速同步。使用同步器环将减少或消除同步器套筒30、36与对应的爪环32、38接合期间磨齿的嘎嘎声。此外，离合机构将不易于损坏。
在一个实施例中，离合机构还包括用于将第一同步器套筒30和/或第二同步器套筒36偏置在释放位置的偏置装置48。偏置装置48可以包括设置在第一同步器毂28和/或第二同步器毂34中的例如球珠的球形元件和弹簧，并且沟槽设置在对应的第一同步器套筒30和/或第二同步器套筒36中。弹簧可以将球形元件推入沟槽中。
偏置装置48将在同步器套筒30、36上施加力以保持在释放位置。施加在同步器套筒30、36上的力将必需克服该力从而将同步器套筒30、36设定在接合位置。这防止了同步器套筒30、36例如由于振动而发生意外移动。仅当同步器套筒30、36被有意和/或主动地移动时，同步器套筒30、36才被带入接合位置中。
本发明还涉及一种包括根据本发明的副轴组件10的车辆变速器，并且涉及一种包括根据本发明的车辆变速器的车辆。
在发明内容部分中已经描述了车辆变速器和车辆的效果和优点，并且这些效果和优点在此通过参考插入。
上面描述的各种实施例可以彼此独立地实施，并且可以以各种方式彼此组合。在详细说明和权利要求中使用的附图标记不限制实施例的说明，也不限制权利要求。附图标记仅用于阐明。
图例
10–副轴组件
12–副轴
14–中心轴线
16–第一齿轮
18–第二齿轮
20–离合组件
22–从动齿轮
24–第一轴向端
26–第二轴向端
28–第一同步器毂
30–第一同步器套筒
32–第一爪环
34–第二同步器毂
36–第二同步器套筒
38–第二爪环
40–同步器套筒组件
42–连接元件
44–孔
46–同步器环
48–偏置装置
50–臂
52–间隔环
54–轴承毂
56–同步器套筒组件中的周向沟槽

Claims (17)

1.用在车辆变速器中的副轴组件，所述副轴组件(10)包括：
-副轴(12)，所述副轴(12)能围绕中心轴线(14)旋转；
-第一齿轮(16)，所述第一齿轮(16)能围绕所述副轴(12)和所述中心轴线(14)旋转；
-第二齿轮(18)，所述第二齿轮(18)固定地连接至所述副轴(12)，并且能与所述副轴(12)一起围绕所述中心轴线(14)旋转；以及
-离合组件(20)，所述离合组件(20)能围绕所述副轴(12)和所述中心轴线(14)旋转，所述离合组件(20)包括从动齿轮(22)和离合机构，所述离合机构用于将所述从动齿轮(22)的旋转选择性地联接至所述第一齿轮(16)或所述第二齿轮(18)，其中，所述离合组件(20)具有第一轴向端(24)和与所述第一轴向端(24)相对的第二轴向端(26)，
其中，所述第一齿轮(16)和所述第二齿轮(18)布置在所述副轴(12)从所述离合组件(20)的第一轴向端(24)延伸的一部分上，其特征在于，所述从动齿轮(22)围绕所述离合机构延伸,并且定位在所述离合组件(20)的所述第一轴向端(24)和所述第二轴向端(26)之间。
2.根据权利要求1所述的副轴组件，其特征在于，所述离合机构包括：
-第一同步器毂(28)，所述第一同步器毂(28)在外表面上具有花键；
-第二同步器毂(34)，所述第二同步器毂(34)在外表面上具有花键并且固定地连接至所述从动齿轮(22)，其中，所述第二同步器毂(34)相对于所述第一同步器毂(28)固定地布置；
-第一同步器套筒(30)，所述第一同步器套筒(30)能滑动地连接至所述第一同步器毂(28)，并且具有在内表面上的花键，所述第一同步器套筒(30)在内表面上的花键构造成与所述第一同步器毂(28)的花键以及与设置在所述副轴(12)上的第一爪环(32)的外表面上的齿啮合，第一同步器套筒(30)能在接合位置与释放位置之间沿所述中心轴线(14)的轴向方向移动，在所述第一同步器套筒(30)的接合位置中，所述第一同步器套筒(30)在所述第一爪环(32)上滑动，将所述第一同步器毂(28)与所述第一爪环(32)可旋转地固定地联接，在所述第一同步器套筒(30)的释放位置中，所述第一同步器套筒(30)从所述第一爪环(32)滑开，并且其中所述第一同步器毂(28)和所述第一爪环(32)脱开联接；
-以及
-第二同步器套筒(36)，所述第二同步器套筒(36)能滑动地连接至所述第二同步器毂(34)，所述第二同步器套筒(36)在内表面上具有的花键构造成与所述第二同步器毂(34)的花键以及与设置在所述第一齿轮(16)上的第二爪环(38)的外表面上的齿啮合，第二同步器套筒(36)能在接合位置与释放位置之间沿所述中心轴线(14)的轴向方向移动，在所述第二同步器套筒(36)的接合位置中，所述第二同步器套筒(36)在所述第二爪环(38)上滑动，将所述第二同步器毂(34)与所述第二爪环(38)可旋转地固定地联接，在所述第二同步器套筒(36)的释放位置中，所述第二同步器套筒(36)从所述第二爪环(38)滑开，并且其中所述第二同步器毂(34)和所述第二爪环(38)脱开联接，
其中所述第一爪环(32)布置在所述副轴(12)从所述离合组件(20)的第二轴向端(26)延伸的一部分上。
3.根据权利要求2所述的副轴组件，其特征在于，所述第一同步器套筒(30)和所述第二同步器套筒(36)固定地连接以形成同步器套筒组件(40)。
4.根据权利要求3所述的副轴组件，其特征在于，所述同步器套筒组件(40)包括将所述第一同步器套筒(30)与所述第二同步器套筒(36)固定地连接的连接元件(42)，其中，所述连接元件(42)延伸穿过所述从动齿轮(22)中的对应的孔(44)。
5.根据权利要求3或4所述的副轴组件，其特征在于，所述同步器套筒组件(40)包括三个齿轮位置：
-第一齿轮位置中，在所述第一齿轮位置中，所述第一同步器套筒(30)处在所述接合位置中，而所述第二同步器套筒(36)处在所述释放位置中；
-第二齿轮位置中，在所述第二齿轮位置中，所述第一同步器套筒(30)处在所述释放位置中，而所述第二同步器套筒(36)处在所述接合位置中；以及
-空挡齿轮位置，在所述空挡齿轮位置中，所述第一同步器套筒(30)和所述第二同步器套筒(36)两者都处在所述释放位置中。
6.根据权利要求3所述的副轴组件，其特征在于，还包括拨叉，其中，所述拨叉被可操作地连接至所述第一同步器套筒(30)和所述第二同步器套筒(36)中的一个，并且构造成使所述同步器套筒组件(40)轴向地平移。
7.根据权利要求6所述的副轴组件，其特征在于，所述拨叉将所述同步器套筒组件(40)设定在其三个齿轮位置中的一个中。
8.根据权利要求2所述的副轴组件，其特征在于，所述第一同步器毂(28)的直径小于所述第二同步器毂(34)的直径，并且其中，所述从动齿轮(22)连接到至少一个臂(50)，所述至少一个臂(50)设置在所述第二同步器毂(34)上并且从所述第二同步器毂(34)沿所述中心轴线(14)的轴向方向突出。
9.根据权利要求2所述的副轴组件，其特征在于，所述第一同步器毂(28)和所述第二同步器毂(34)是一体形成的部件。
10.根据权利要求2所述的副轴组件，其特征在于，还包括第一同步器环，所述第一同步器环设置在所述第一同步器毂(28)与所述第一爪环(32)之间，在使用中，在所述第一同步器套筒(30)的花键与所述第一爪环(32)的齿啮合之前，所述第一同步器环使所述第一同步器毂(28)的旋转与所述第一爪环(32)的旋转同步。
11.如权利要求10所述的副轴组件，其特征在于，所述第一同步器环是锥形离合器同步器。
12.根据权利要求2所述的副轴组件，其特征在于，还包括第二同步器环，所述第二同步器环设置在所述第二同步器毂(34)与所述第二爪环(38)之间，在使用中，在所述第二同步器套筒(36)的花键与所述第二爪环(38)的齿啮合之前，所述第二同步器环使所述第二同步器毂(34)的旋转与所述第二爪环(38)的旋转同步。
13.根据权利要求12所述的副轴组件，其特征在于，所述第二同步器环是锥形离合器同步器。
14.根据权利要求2所述的副轴组件，其特征在于，所述离合机构还包括用于将所述第一同步器套筒(30)和/或所述第二同步器套筒(36)偏置在所述释放位置的偏置装置(48)。
15.根据权利要求14所述的副轴组件，其特征在于，所述偏置装置(48)包括设置在所述第一同步器毂(28)和/或第二同步器毂(34)中的球形元件和弹簧，并且沟槽设置在对应的所述第一同步器套筒和/或第二同步器套筒中，其中，所述弹簧将所述球形元件推入所述沟槽中。
16.一种车辆变速器，所述车辆变速器包括根据前述权利要求中任一项所述的副轴组件(10)。
17.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求16所述的车辆变速器。
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