CN1747863A - 第一制动元件与轴结合且构成轴的一部分的用于有级式摩托车变速箱的轴制动器 - Google Patents

第一制动元件与轴结合且构成轴的一部分的用于有级式摩托车变速箱的轴制动器 Download PDF

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Abstract

一种用于有级式摩托车变速箱(1)的轴制动器(120，220)。该轴制动器(120，220)包含一个第一制动元件(128)，它以一种可转动的固定方式与轴(105)连接，另外还有一个相应的第二制动元件(127，227)，它以一种可转动的固定方式连接到变速箱机架(15，16)上，所述的第二制动元件通过轴向运动而与第一制动元件相互作用，其中这些摩擦表面一旦接触就会对轴(105)进行制动。第一制动元件(128)与轴(105)结合且构成轴(105)的一部分。盖(221)与变速箱机架或离合器箱(215)结合。一个用于将活塞(222)推回原处并用于分离摩擦表面的盘状弹簧(230)被布置在活塞(222)和位于变速箱内的一个转动固定部分(133)之间。该轴制动器可以制动变速箱(1)内的中间轴(105)。

Description

第一制动元件与轴结合且构成轴的一部分的 用于有级式摩托车变速箱的轴制动器
技术领域
本发明涉及一种根据后面的专利权利要求1的用于摩托车变速箱上的装置。该装置涉及一种轴制动器，它用于制动位于一个有级式变速箱上的至少一根轴的转动。
背景技术
图1显示了根据现有技术的用于卡车上的一个典型自动变速箱1的纵向部分。它包含一个基本变速箱2，该变速箱具有几个可能的齿轮传动；另外它还包含一个附加的变速箱，一个所谓的高低档位组变换的变速箱(range-change gearbox)3。后者具有一个带有高档位齿轮传动的齿轮机构和一个没有齿轮传动的齿轮机构，即所谓的直接驱动。该档位变换变速箱3的档位数原则上是基本变速箱2的档位数的两倍。
基本变速箱2包含一个输入轴4，一个中间轴5和一个主轴6。输入轴4和主轴6具有多个轴承安装的齿轮，即分别为所谓的工作轮7和8，9，10和11。工作轮7，8，9和10之中的每一个都与一个相应的齿轮啮合，这些齿轮以可转动的固定方式与中间轴5连接，或与中间轴5成一体。工作轮11用于倒档。它通过一个中间齿轮(没有显示)间接地与中间轴5上的相应的齿轮啮合。
工作轮7和8之中的每一个可以通过一个齿轮联接装置12以一种可转动的固定方式被锁止于输入轴4上。这使得在输入轴4和中间轴5之间可以有两种其他的连接。工作轮8，9，10和11可以相似地通过齿轮联接装置13和14而被锁止在主轴6上。
根据如图1所示的例子，变速箱壳包含一个离合器箱15，一个基本机架16和一个档位组变换外壳17。在离合器箱15内是离合器18，它与输入轴4共轴布置。在基本机架16的顶部是一个调整单元19，它在其他的物体之间，专用于与齿轮联接装置12，13和14的接合和分离。该调整单元19包含一个电子控制单元(没有显示)。
上述的齿轮联接装置可以是同步的，如12，也可以是非同步的，如13和14。一个非同步的齿轮联接装置通常比同步的具有更小的径向和轴向尺寸。此外，它具有明显更低的成本。只要一个档位在变速箱内接合，一个工作轮就会通过该连接的齿轮联接装置以一种可转动的固定方式被锁止在它的轴上。通常在接合过程开始时，工作轮和轴之间会有转速差。
另一方面，同步齿轮联接装置包含一个制动器，该制动器可平衡转速的差异，另一方面还包含一个锁销，该锁销在这种转速差达到平衡前防止锁止，即所谓的接合。
对于一个非同步的齿轮联接装置，这种转速差一般必须要以不同的方法被平衡。否则，由于存在转速差，在尝试接合时就会产生拍击噪声。此外，该齿轮联接装置还可能被损坏。
在现代卡车上，发动机具有一个电子控制机构。对于如图1所示的自动变速箱，在调整单元19中的电子控制单元可以与发动机的控制系统进行通讯。只要某个档位接合时，所述的转速差就可以通过将发动机的转速调整到一个适当的值而被平衡。由于空间和成本的原因，现代自动变速箱都配备有非同步的齿轮联接装置。
但是，在一种重要的情况下，对发动机的调整不能够被用于平衡齿轮联接装置的接合中的转速差。这是在车辆静止时档位接合的情况，这种情况可以在图1的变速箱的基础上进行说明。考察了一辆静止的车辆，其中发动机在转动，离合器18接合，变速箱1处于空档位置上，这意味着齿轮联接装置13和14都没有接合。在这种情况下，输入轴4以发动机的速度转动。通过工作轮7和8的其中一个，取决于齿轮联接装置12的位置，使得中间轴5以成比例于发动机速度的一个速度转动。中间轴5又使其它的工作轮7或8、以及9、10和11以成比例于发动机速度的速度转动。主轴6以一种可转动的固定方式被锁止在车辆的驱动轮上，而在所考察的涉及一台静止车辆的情况下，它没有转动。这样就可以在主轴6与工作轮8、9、10和11之间获得一个转速差。
当一个档位在基本变速箱2中啮合时，离合器18必须首先被分离，目的是为了中断发动机和工作轮8、9、10和11之间的转动固定锁定。然后，工作轮8、9、10和11的转速需要被降低，从而可以通过齿轮联接装置13和14之一的接合而使上述的工作轮之一能够与主轴6转动锁定。摩擦和其它的运动阻力意味着基本变速箱2中的转动部件的速度降低。但是，在齿轮可以被啮合前需要几秒钟的时间，这个是不可接受的长时间。
因此，配备有非同步齿轮联接装置的自动变速箱配备有一种所谓的变速箱制动器20，目的是产生一个更快速的齿轮啮合。这种变速箱制动器还可以在低速档位下从一个档位转换到较高档位时被用于减小转速。
在图1中，变速箱制动器20作用在中间轴5上。就工作轮来说，当中间轴制动器20被作用时，中间轴5的转速就被减小。
图2显示了在放大表示下的中间轴制动器20。在被旋进到离合器箱15上的一个盖21上，有一个活塞22。当制动器被作用时，压缩空气就会从一条线路(没有显示)中通过盖21上的孔24而被引进到腔室23内。腔室23内增大的压力就会把活塞22推向右方。然后活塞22就会迫使一个盘状组件25压向一个平板26。该盘状组件25由多个带有外齿的圆盘27或多个带有内齿的圆盘28组成。
图3显示了根据图2的一个带有外齿的圆盘27和一个带有内齿的圆盘28。在带有外齿的圆盘27上的锯齿27a配合在盖21上的相应凹槽(没有显示)中。带有外齿的圆盘27从而可以轴向地运动，但不能转动。内齿28a与中间轴5上的外齿29啮合。带有内齿的圆盘28从而可以轴向地运动，但以一种可转动的固定方式被锁定在中间轴5上。图3上在带有内齿圆盘28上的格子图案代表一个摩擦衬片。在盘状组件25被挤压在活塞22和平板26之间时，若中间轴5转动，在非转动圆盘27和转动圆盘28之间就会产生切向摩擦力。该摩擦力产生一个与中间轴5的转动方向相反的力矩。中间轴5的转速从而被降低。
盘状组件25的布置形式，其中在多个非转动圆盘27之间有与中间轴5一起转动的转动圆盘28，意味着切向摩擦力会在几个位置上产生。因此，对于给定的活塞22的作用力，可以获得一个较高的制动力矩。
在非作用状态下，压缩空气被排出腔室23，一个螺旋弹簧装置30把活塞22推回原处，从而使盘状组件25中的圆盘27和28不再相互挤压。
在如图2和3上所述的常见盘式中间轴制动器22在多数情况下都可以很好地工作。但是，它具有一定的缺点，下面将详细说明它的这些缺点。首先，该制动器包含很多部件。这使得成本增大，所涉及的管理问题增多。第二，该组件比较难以使用。带有外齿的圆盘27必须被放进盖21的凹槽内，而在其中间的带有内齿的圆盘28必须被压入中间轴5的齿29内。在实际应用中，已证明了必须在基本变速箱2被装配、离合器箱15被旋进到基本机架16内之后才能安装制动器。自动变速箱制动器20在离合器箱15内的预安装是不能实现的。因此，盖21不能有利地与离合器箱15成一体。第三，即使制动器没有被作用，在转动圆盘28和非转动圆盘27之间也会产生一定的摩擦力矩。这会引起动力损失，并增加油耗。可以利用某种装置来克服这种摩擦力矩，这种装置可以在离合器没有被作用时分离上述的圆盘。但是，这种装置又会引起涉及成本和安装的更多问题。在螺旋弹簧装置30和活塞22之间也会产生摩擦力矩，这是因为螺旋弹簧装置30与中间轴5一起转动，而活塞22并没有转动。
根据US 3309934的装置部分地克服了上述的缺点。US 3309934描述了一个中间轴制动器，它具有锥形制动表面80和84，而不是盘状平板。与多个串联布置的摩擦表面(如上述的盘式制动器中)相比，在圆锥形制动器中，由于楔形效应，一经作用就会产生较高的制动力矩。这样，制动器本身就可以有较少的构成部件，也简易了安装。另外，当制动器没有被作用时，也可以更加容易地分离转动和非转动部件。还可以保持较低的动力损失。
在US 3309934中，表面84被布置在活塞22上，而活塞22可轴向位移，但相对于盖62，它是不能转动的。通过分离分别位于盖62的凹槽内和活塞82的凹槽内的销子92，防止活塞相对盖转动。盖62被固定地布置在一个部件42上，而该部件被固定地布置在一个基座部件44上。基座部件44被固定地布置在变速箱机架22中。表面80被布置在一个制动器部件68上，该制动器部件通过一个螺丝钉67而被固定地布置在中间轴26中。根据US 3309934的该装置没有令活塞82回复原处的任何弹簧装置，而该装置仅仅对腔室88和86内的油压作用，以推进和压回活塞82。
虽然在US 3309934的方案中的腔室消除了在如图2所示的螺旋弹簧装置30的基础上所产生的摩擦力矩，但它又具有另一个缺点，即，一个双腔系统需要一个更加先进的压力调节系统。此外，腔室88和86由部件82，42，68，67和62组成。虽然排除了弹簧装置，但却需要更多的部件来构成这些腔室和调节这两个腔室的压力。此外，组成压力腔室和用于进油/排油的连接管道的大量构成部件会引起更高的油液泄漏的危险。
结论是，如图1、2和3所示的常见制动装置和根据US 3309934的装置都包含相对多的部件，从而使制造和安装更加昂贵。此外，根据图1、2和3的装置产生更加多的摩擦损失。而根据US 3309934的装置会引起更高的油液泄漏的危险。此外还可以说明，根据图1、2和3以及US 3309934的方案不能够足够快速地排除在制动中产生的摩擦热。因此会存在过热的危险。
因此，需要一种制动装置，其中可以把由于不同的摩擦力矩而引起的摩擦损失、过热的危险、威胁环境的油液泄漏以及构成部件的数量减到最小，并且可以简化制动装置的安装。
发明内容
根据本发明，关于根据本发明的装置而对上述问题的解决方案在专利权利要求1有所说明。其他的专利权利要求(2至8)说明了根据本发明的装置的优选实施例和改进形式。
根据本发明的装置包含一个用于一种有级式摩托车变速箱上的轴制动器。该轴制动器包含一个带有摩擦表面的第一制动元件，它以一种可转动的固定方式与轴连接，另外还有一个相应的第二制动元件，它以一种可转动的固定方式连接到变速箱机架上，由于第一和第二制动元件在轴向上可相互运动，因此第二摩擦表面与第一摩擦表面相互作用，这些摩擦表面一旦接触就会对轴进行制动。本发明的特征在于，第一制动元件与轴结合且为轴的组成部分。
这样的优点是需要安装的整体部件的数目减少了。此外，还可以减少在轴的生产中机械加工的工段数。例如，当装在轴上的一个轴承座被布置在轴的第一摩擦表面的侧面时，该摩擦表面和轴承座的表面可以在同一个制造工段中进行机械加工。此外，在制动过程中形成的摩擦热也能够更好地分散，这是因为，相对来说，在轴的构成中有大量可用的材料与产生摩擦热的地方直接相连。这意味着在制动器中可能的过热问题也得以减少。
根据基于本发明的装置的第一个实施例，构成活塞柱面的盖被固定地直接布置在变速箱机架上。该盖可以构成变速箱机架的一个整体部分。
这样的优点是构成部件的数目得以减少，同时也简化了安装。盖和活塞可以在轴被安装到变速箱中之前就被安装。
根据基于本发明的装置的第二个实施例，一个用于将活塞推回原处并用于分离摩擦表面的弹性元件被布置于活塞和位于变速箱内的一个转动固定部件之间。
这样的优点是不会产生摩擦力矩。从而减小了动力损失。此外，由于使用了一个弹性元件来推回活塞，因此对于活塞的回复，不需要额外的压力腔室，也不需要相应的额外的调节系统。
根据基于本发明的装置的第三个实施例，第一制动元件和第二制动元件的摩擦表面是锥形的。
这种锥形的优点是在制动器被作用时可以获得相对较大的制动力矩。这种锥形形状进一步使得可以用更少的整体部件来构造该轴制动器。这使得安装更加简单。此外，还可以在制动器没有被作用时更加容易地分离转动部件和非转动部件。由于摩擦力矩而产生的动力损失可以保持为较低水平。
本发明的其他实施例可以从附带的专利权利要求中导出。
附图说明
下面将结合附图4和附图5而对本发明进行详细的说明，其中附图4显示了根据本发明的轴制动器的第一个实施例的纵向部分，附图5显示了根据本发明的轴制动器的第二个实施例的纵向部分。
具体实施方式
图4显示了一个轴制动器120的根据本发明的第一个实施例。活塞122被外齿122a阻止而不能转动，外齿122a伸进到盖21的凹槽内。第一个锥形元件128是轴105的一个锥形部分，它靠近于轴承132所在的柱形部分131(轴承座)。部件128和131可以在同一个机加工操作中形成。第二个锥形元件127是带有摩擦衬片的一个锥形衬套，它被固定地布置在活塞122中。更少的构成部件降低了制造和安装成本。由于带有活塞22的盖21可以被预先安装在离合器箱15内，因此简化了安装。当制动器没有被作用时，通过弹簧装置130而使锥形元件127和128分离，从而产生较小的动力损失。
图5显示了一个轴制动器120的根据本发明的另一个实施例。在这，第二个锥形元件227与活塞222结合。当制动器没有被作用时，活塞222被弹簧装置230推回原处，该弹簧装置不与轴105一起转动。因而消除了弹簧装置的摩擦损失。在图示的典型实施例中，弹簧装置230由一个盘状弹簧230组成，它被布置在活塞222和轴承132的外环133之间。活塞和轴承的外环133不相互转动，因此不会产生摩擦力矩，从而也没有动力损失。另一种弹簧，例如一种螺旋弹簧，也可以代替该盘状弹簧。盖221与离合器箱215结合，从而进一步减少了整体部件的数目。另外，盖221也可以是变速箱机架的一个整体部分。
在根据图4和5的实施例中，轴构成了摩擦制动器的一对表面的一部分。锥形元件128因而与轴成一体。由于轴通常是被硬化的，因此它适合集成该锥形元件128。这种集成进一步减少了制造成本，也简化了安装。该轴制动器特别适合于作用在变速箱的中间轴上，尽管该轴制动器也可以作用在变速箱1的其他轴上，如输入轴4或后部中间齿轮的轴(没有显示)上。另外，该制动器可以作用在任一工作轮7、8、9、10或11上。
制动器表面的锥形形状可以是另一种结构，例如一种平板形，盘形或截锥形的变化形式，包括平板形和锥形。
本发明不应被视为受限于上述的典型实施例，在下面的专利权利要求的范围内，本发明可以有多个进一步的变化形式和改动形式。

Claims (8)

1.一种用于有级式摩托车变速箱(1)的轴制动器(120，220)，其中该轴制动器(120，220)包含一个具有摩擦表面的第一制动元件(128)，该制动元件(128)以一种可转动的固定方式与轴(105)连接，另外还有一个相应的第二制动元件(127，227)，它以一种可转动的固定方式连接到变速箱机架(215，15，16)上，由于第一和第二制动元件(127，227，128)在轴向上可相互运动，因此第二摩擦表面与第一摩擦表面相互作用，这些摩擦表面一旦接触就会对轴(105)进行制动，其特征在于，第一制动元件(128)与轴(105)结合且构成轴(105)的一部分。
2.如权利要求1所述的轴制动器，其特征在于，第二制动元件(127，227)被固定地布置在一个活塞(122，222)上，该活塞(122，222)在一个盖(21，221)内运动，该盖(21，221)组成活塞(122，222)的柱面并被固定地布置在变速箱机架(215，15，16)中。
3.如上述权利要求所述的轴制动器，其特征在于，活塞(122，222)和盖(21，221)组成一个压力腔室(23)，一种流体可以在该压力腔室内被加压，该流体从而轴向地把活塞(122，222)推向轴(105)；一个用于将活塞(122，222)推回原处并用于分离摩擦表面的弹性元件(130，230)被布置于活塞(122，222)和位于变速箱(1)内的一个转动固定部件(133)之间。
4.如上述权利要求所述的轴制动器，其特征在于，一个盘状弹簧(230)构成了该弹性元件。
5.如权利要求2所述的轴制动器，其特征在于，盖(221)是一个整体部分并构成变速箱机架(215，15，16)的一部分。
6.如权利要求1所述的轴制动器，其特征在于，第一和第二制动元件(127，227，128)的摩擦表面为锥形。
7.如权利要求2所述的轴制动器，其特征在于，第二制动元件(127，227)与活塞(122，222)结合且构成它的一部分。
8.如上述权利要求中任一项的轴制动器，其特征在于，所述的轴为变速箱(1)的中间轴(105)。
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