CN113847405A - 一种变速箱齿轮轮辐结构及变速箱 - Google Patents

一种变速箱齿轮轮辐结构及变速箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种变速箱齿轮轮辐结构。它包括齿轮，所述齿轮包括辐板、轮缘和齿，所述轮缘厚度s和齿高度h的关系为：s≥h；所述辐板上开设多个螺旋油孔。还公开了一种变速箱齿轮轮辐结构的变速箱，包括齿轮，所述齿轮固定于变速箱的中间轴上，所述变速箱包括壳体、设于壳体的输入输出轴、设于输入输出轴上的输入输出轴齿轮，所述输入输出轴齿轮与齿轮啮合；中间轴前轴承固定于中间轴端部，所述齿轮一侧与中间轴前轴承之间设有间隙。本发明带有中间轴的三轴式变速箱采用中间轴搅油飞溅润滑，保证汽车上坡时，中间轴上的齿轮一侧低处的润滑油仍能可靠导入到齿轮另一侧高处。

Description

一种变速箱齿轮轮辐结构及变速箱
技术领域
本发明属于汽车传动变速系统技术领域，具体涉及一种变速箱齿轮轮辐结构及变速箱。
背景技术
现有的带有中间轴的三轴式变速箱，如图1所示，变速箱齿轮轮缘3厚度s、齿4高度h没有相关性，依据布置空间需要确定轮缘厚度。辐板1上有的开轴向减重直孔2，有的未开孔。未考虑轮缘厚度对齿轮强度的影响，也未考虑对狭小空间的轴承润滑的影响。
若现有的带有中间轴的三轴式变速箱采用中间轴搅油飞溅润滑，则无法较好的润滑，进一步地，为了减小变速箱长度，则需要中间轴常啮合齿轮齿宽较小，强度余量小，需要控制轮缘厚度，因此发明一种新的变速箱齿轮轮辐结构是十分必要的。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种变速箱齿轮轮辐结构及变速箱。
本发明采用的技术方案是：一种变速箱齿轮轮辐结构，包括齿轮，所述齿轮包括辐板、轮缘和齿，所述轮缘厚度s和齿高度h的关系为：s≥h；所述辐板上开设多个螺旋油孔。
进一步优选的结构，所述螺旋油孔在齿轮切向方向为左旋，所述螺旋油孔在切向投影面上的螺旋角为β。
进一步优选的结构，所述螺旋油孔在齿轮径向方向上呈锥形排列，锥角为α。
进一步优选的结构，所述α为11°。
进一步优选的结构，所述β为30°。
进一步优选的结构，所述齿轮的轮毂内孔与中间轴采用过盈配合传递扭矩并承担轴向力，采用压装工艺，压装力10万牛，配合公差等级H6/x6，采用磨削工艺，粗糙度ra0.8，表面硬度HRC58。
进一步优选的结构，所述螺旋油孔的数量大于等于12个。
一种变速箱齿轮轮辐结构的变速箱，包括齿轮，所述齿轮固定于变速箱的中间轴上，所述变速箱包括壳体、设于壳体的输入输出轴、设于输入输出轴上的输入输出轴齿轮，所述输入输出轴齿轮与齿轮啮合；中间轴前轴承固定于中间轴端部，所述齿轮一侧与中间轴前轴承之间设有间隙。
进一步优选的结构，所述间隙通过螺旋油孔与齿轮另一侧连通。
进一步优选的结构，所述中间轴前轴承外端设有密封垫圈。
本发明为了减小变速箱长度，齿轮、轴承、壳体的布置也比较紧凑，轮缘加厚的结果会造成轮缘内侧距离壳体外边缘间隙减小，齿轮与中间轴前轴承之间的间隙减小。
本发明带有中间轴的三轴式变速箱采用中间轴搅油飞溅润滑，保证汽车上坡时，中间轴上的齿轮一侧低处的润滑油仍能可靠导入到齿轮另一侧高处。
附图说明
图1为现有技术结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为图2中A处剖面图；
图4为齿轮结构示意图；
图5为变速箱剖面图；
图6为导油原理示意图；
图7为齿轮详细参数示意图；
图8为轮缘5f厚度和齿5g高度的关系示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图2-4所示，本发明一种变速箱齿轮轮辐结构，包括齿轮5，所述齿轮5包括辐板5e、轮缘5f和齿5g，所述轮缘5f厚度s和齿5g高度h的关系为：s≥h；所述辐板5e上开设多个螺旋油孔5a。
所述螺旋油孔5a在齿轮5切向方向为左旋，所述螺旋油孔5a在切向投影面上的螺旋角为β。
所述螺旋油孔5a在齿轮5径向方向上呈锥形排列，锥角为α。
所述α为11°。
所述β为30°。
所述齿轮5的轮毂内孔d2与中间轴4采用过盈配合传递扭矩并承担轴向力，采用压装工艺，压装力10万牛，配合公差等级H6/x6，采用磨削工艺，粗糙度ra0.8，表面硬度HRC58。
所述螺旋油孔5a的数量大于等于12个。
如图5-6所示，一种变速箱齿轮轮辐结构的变速箱，包括齿轮5，所述齿轮5固定于变速箱的中间轴4上，所述变速箱包括壳体7、设于壳体7的输入输出轴2、设于输入输出轴2上的输入输出轴齿轮21，所述输入输出轴齿轮21与齿轮5啮合；中间轴前轴承8固定于中间轴4端部，所述齿轮5一侧与中间轴前轴承8之间设有间隙6。
所述间隙6通过螺旋油孔5a与齿轮5另一侧连通。
所述中间轴前轴承8外端设有密封垫圈9。
本发明为了减小变速箱长度，齿轮、轴承、壳体的布置也比较紧凑，轮缘加厚的结果会造成轮缘内侧距离壳体外边缘间隙减小，齿轮与中间轴前轴承之间的间隙减小。
本发明工作原理：当汽车上坡时，变速箱相对水平面1的倾斜角度α，油面线3也会相对中间轴4的轴线5b的倾斜角度为α，中间轴前轴承8有一小部浸在油里，又因为上坡时轴承载荷大，间隙6内的润滑油流动不畅，容易形成积热，对中间轴前轴承8产生破坏。为此在辐板5e上开设多个螺旋油孔5a，将润滑油从齿轮5一侧(低处的润滑油)导流到另一侧间隙6处。螺旋油孔5a尽可能多，但考虑轮辐的强度和加工便利性以及布置空间。因齿轮5为顺时针旋转，螺旋油孔5a在齿轮切向方向为左旋，油孔5d为切向投影视图，螺旋角为β，兼顾导油效率和加工工艺；又因上坡时变速箱会倾斜，为可靠导流，螺旋油孔5a在齿轮径向方向上呈锥形排列，油孔5c为径向投影视图，锥角为α，这样在上坡时保证齿轮5一侧低处的润滑油仍能可靠导入到齿轮5另一侧。
如图7所示，所述齿轮5的参数设置如下：
(1)、齿宽b1—依据齿轮的强度取值(强度安全系数＞1)，还要考虑齿轮的重合度(保证重合度＞2)。
(2)、轮辐厚度b2≥0.5b1。
(3)、螺旋油孔
Figure BDA0003238710150000041
(4)、轮毂内孔d2与中间轴4(图4)采用过盈配合传递扭矩并承担轴向力，采用压装工艺，压装力10万牛，配合公差等级H6/x6，采用磨削工艺，粗糙度ra0.8，表面硬度HRC58。
其中，过盈量依据传递扭矩的大小算出：
过盈连接计算的假设条件是：连接零件中的应力处于平面应力状态(即轴向应力σz＝0)，应变均在弹性范围内；材料的弹性模量为常量；连接部分为两个等长的厚壁筒，配合面上的压力为均匀分布。
过盈连接主要用以承受轴向力或传递转矩，或者同时兼有以上两种作用。为了保证过盈连接的工作能力，强度计算须包含两个方面：一方面是在已知载荷的条件下，计算配合面间所需产生的压力和产生这个压力所需的最小过盈量；另一方面是在选定的标准过盈配合下，校核连接的诸零件(如缘与轮辐、轮毂与轴等)在最大过盈量时的强度。如采用胀缩法装配时，还应算出加热及冷却的温度。此外，须算出装拆时所需的压入力及压出力。必要时还应算出包容件外径的胀大量及被包容件内径的缩小量。传递的载荷与配合长度b3、轮毂外径d3、过盈量成正比关系，增大过盈量、加大配合长度、增加轮毂外径均能增大过盈配合传递扭矩的能力。为了避免采用较大的过盈量而增加装配时的困难，配合长度不宜过短，一般推荐采用b3≥0.9d2，轮毂厚度d3-d2≥20mm。
(5)、拔模角γ1、γ2与锻造工艺便利性相关，一般取5°-10°，过度圆角R1、R2主要防止产生应力集中，一般半径取3mm-5mm。
(6)、内孔倒角主要为了过盈配合时方便装入，一般取3×30°。
(7)、螺旋油孔d1直径φ8mm，12个周向均布排列，采用钻头斜钻，孔壁粗糙度ra6.3。
(8)、齿5g(图2中)参数：
Figure BDA0003238710150000051
Figure BDA0003238710150000061
(9)、结合图8所示，轮缘5f厚度和齿5g高度的关系为：s≥h的理由：
齿轮齿胚厚度对于齿轮的弯曲强度是有影响的。齿坯厚度不足以提供齿根的支撑时，弯曲疲劳失效的位置可能在齿坯位置处发生失效ISO6336-2006。
齿坯厚度系数YB是一个简化的系数用来评估齿轮齿坯对齿轮弯曲应力的影响。
对于外啮合齿轮：
a)、如果SR/ht≥1.2，则YB＝1；
b)、如果SR/ht≥0.5并且SR/ht≤1.2，则
Figure BDA0003238710150000062
c)、在加工制造时应该避免SR/ht≤0.5的情况；
d)、实际设计中还需考虑安装空间、制造便利性。
在此，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。
用于描述本说明书和权利要求的各方面公开的形状、尺寸、比率、角度和数字仅仅是示例，因此，本说明书和权利要求的不限于所示出的细节。在以下描述中，当相关的已知功能或配置的详细描述被确定为不必要地模糊本说明书和权利要求的重点时，将省略详细描述。
在使用本说明书中描述的“包括”、“具有”和“包含”的情况下，除非使用否则还可以具有另一部分或其他部分，所用的术语通常可以是单数但也可以表示复数形式。
应该指出，尽管在本说明书可能出现并使用术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”等来描述各种不同的组件，但是这些成分和部分不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个成分和部分和另一个成分和部分。例如，在不脱离本说明书的范围的情况下，第一部件可以被称为第二部件，并且类似地，第二部件可以被称为第一部件，顶部和底部的部件在一定情况下，也可以彼此对调或转换；一端和另一端的部件可以彼此性能相同或者不同。
此外，在构成部件时，尽管没有其明确的描述，但可以理解必然包括一定的误差区域。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种变速箱齿轮轮辐结构，包括齿轮(5)，所述齿轮(5)包括辐板(5e)、轮缘(5f)和齿(5g)，其特征在于：所述轮缘(5f)厚度s和齿(5g)高度h的关系为：s≥h；所述辐板(5e)上开设多个螺旋油孔(5a)。
2.根据权利要求1所述的一种变速箱齿轮轮辐结构，其特征在于：所述螺旋油孔(5a)在齿轮(5)切向方向为左旋，所述螺旋油孔(5a)在切向投影面上的螺旋角为β。
3.根据权利要求1所述的一种变速箱齿轮轮辐结构，其特征在于：所述螺旋油孔(5a)在齿轮(5)径向方向上呈锥形排列，锥角为α。
4.根据权利要求3所述的一种变速箱齿轮轮辐结构，其特征在于：所述α为11°。
5.根据权利要求2所述的一种变速箱齿轮轮辐结构，其特征在于：所述β为30°。
6.根据权利要求1所述的一种变速箱齿轮轮辐结构，其特征在于：所述齿轮(5)的轮毂内孔(d2)与中间轴(4)采用过盈配合传递扭矩并承担轴向力，采用压装工艺，压装力10万牛，配合公差等级H6/x6，采用磨削工艺，粗糙度ra0.8，表面硬度HRC58。
7.根据权利要求1所述的一种变速箱齿轮轮辐结构，其特征在于：所述螺旋油孔(5a)的数量大于等于12个。
8.基于权利要求1所述的一种变速箱齿轮轮辐结构的变速箱，其特征在于：包括齿轮(5)，所述齿轮(5)固定于变速箱的中间轴(4)上，所述变速箱包括壳体(7)、设于壳体(7)的输入输出轴(2)、设于输入输出轴(2)上的输入输出轴齿轮(21)，所述输入输出轴齿轮(21)与齿轮(5)啮合；中间轴前轴承(8)固定于中间轴(4)端部，所述齿轮(5)一侧与中间轴前轴承(8)之间设有间隙(6)。
9.根据权利要求8所述的一种变速箱齿轮轮辐结构的变速箱，其特征在于：所述间隙(6)通过螺旋油孔(5a)与齿轮(5)另一侧连通。
10.根据权利要求8所述的一种变速箱齿轮轮辐结构的变速箱，其特征在于：所述中间轴前轴承(8)外端设有密封垫圈(9)。
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