CN1813141B - 汽车齿轮箱内的连接元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种连接元件，如连接套筒(1)，其连接齿(2)在其长度的一部分(2a)上具有逐渐减小的横截面轮廓，即所谓的后倾角。在所述部分上，连接齿的最靠近齿根的部分(7a)有第一压力角，该部分连接到另一部分(7b)，该另一部分延伸到齿尖并且其压力角比前一部分大。

Description

汽车齿轮箱内的连接元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种汽车齿轮箱内的连接元件，该连接元件的连接齿分布在圆周上并至少基本上在齿轮箱的轴向上定向，这些连接齿在与相互作用的连接元件上的连接齿啮合时，锁定在齿轮箱内可旋转安装的元件，如齿轮或轴，从其一端来看，该连接齿的横截面轮廓至少在轴向延伸的一部分上逐渐减小。

本发明还涉及制造一种带有连接齿的连接元件的方法，该连接元件的连接齿分布在圆周上，从其一端来看，连接齿的横截面轮廓至少在长度的一部分上逐渐减小，该方法包括：在第一阶段，加工连接元件，使得形成在它们的长度上具有不变横截面轮廓的连接齿，即所谓的初始齿；在第二阶段，加工该初始连接齿，使得这些连接齿的横截面轮廓至少在其长度的一部分上自一端起逐渐减小。

背景技术

在齿轮箱的一般惯例中，连接套筒和连接环形成有带有连接齿的可脱开的齿轮，所述连接齿是锥形的，以便使连接套筒和连接环上的齿的相互接触的V型末端宽于远离所述末端的齿。习惯上称连接齿的齿侧面形成有“后倾角”。接着，在具有后倾角的相互接触面上的旋转力产生合力，该合力作用在连接套筒的啮合方向，以防止啮合的齿轮不小心脱开。

在制造上述连接元件方面，迄今努力使后倾齿部分形成这样的齿侧面，这些齿侧的压力角与初始齿齿侧的压力角相同。在这种方式下，从初始齿侧上压到旁边或去除的材料量尽可能最少。在制造具有横截面轮廓不变的连接齿的连接元件之后，使用各种加工方法来形成带后倾齿侧的齿部分。最常用的两种方法是辊压法和机械切削。这两种方法都有其优缺点。

在辊压法中，材料从带后倾角的部分压到一边。该方法的优点是，齿的后倾角一直到齿根，从而不需要底切，而底切会削弱齿。该方法的缺点是，工具的磨损非常高，从而使用寿命相对较短，因而工具成本相对较高。被压到一边的材料遗留成为卷边，也是不利的。

在另一种方法中，利用刀具沿摆线移动进行机械切削来去除材料。该方法的优点是刀具的使用寿命较长，但是反过来，在没有对初始齿轮廓的根部作任何底切处理的情况下，或者在没有底切时不在离初始齿齿隙的底部一定距离的齿上形成尖锐的突出部(sharp shelf)的情况下，不可能在连接套筒上形成后倾角一直到齿根的内齿。在两种情况下，这都意味着带有后倾角的连接齿的强度降低。底切还意味着初始齿轮廓中强度降低，如果与后倾连接齿基本上轴向连接的初始齿的延伸部分用在例如花键接合中或者作为抵靠相对齿轮的滚动齿，那么强度降低会是一个主要的缺陷。

发明内容

本发明的目的是制造前言中所述类型的连接元件，该连接元件的后倾齿部分能够通过几乎一直到初始齿轮廓的齿根或者甚至进入到初始齿轮廓的齿根进行机械切削来制造，而不需要底切，也不会形成尖锐的突出部。

在本发明中，该目的是通过在后倾部分上的连接齿的相对齿侧实现的，该后倾部分在最靠近齿根处有具有第一压力角的第一部分，该第一部分连接到第二部分，该第二部分延伸到齿尖并且其压力角比第一部分的压力角大。

在序言中所述的连接元件的制造方法中，这可以简单地通过以下手段来实现：在第二阶段中，加工齿使得加工成的齿侧面的压力角大于第一阶段加工后的压力角。

在加工中，控制刀具使得后倾角的齿侧，在初始齿齿侧下部或者甚至直到其齿根处，斜切入初始齿的轮廓中，即控制刀具使得带后倾角的齿侧表面以钝角过渡到初始齿侧表面。因而避免了沿后倾角和初始齿轮廓之间的轮廓进行加工，而这种加工会产生突出部，即产生在后倾角的齿侧表面和初始齿侧表面之间的尖锐过渡。

附图说明

下面结合附图中所示的图解实施方式来进一步详细说明本发明，其中

图1显示了位于汽车齿轮箱内连接套筒、同步环和连接环的一部分的平面投影图，

图2显示了连接套筒一部分的侧视图和已知加工过程中刀具的移动路径，

图3显示了与图2相应的视图，但加工过程中刀具的移动路径是根据本发明的，

图4显示了本发明连接元件的连接齿的透视图。

具体实施方式

在图1中，附图标记1表示连接套筒，它不可旋转但可轴向移动地安装在轴的中心毂上，该轴可旋转地安装在齿轮箱(未显示)内。

连接套筒1形成有连接齿2，连接齿2用来与连接环4上的连接齿3啮合，该连接环4用来不可旋转地连接到一个可旋转地安装到所述轴上的齿轮(未显示)。带有锁定齿6的同步环5位于连接套筒1和连接环4之间。

图2显示了连接套筒1的一部分，该连接套筒具有在初始加工中形成的齿2，其中相对的齿侧面7是平行的，即，齿2的厚度沿齿的长度方向是不变的。在图中，虚线“a”表示根据现有技术在齿2的随后加工中形成带后倾角的部分的两个不同刀具“b”和“c”的移动路径。通过替代齿轮上齿的刀具靠着连接套筒的齿2滚压，可以实现沿所示路径“a”的移动。

使用刀具“b”，从齿尖开始材料切削，并正好在齿根上方结束切削。使用刀具“c”，在反方向上进行切削。不管怎样，使用两种刀具的共同点是，它们都沿着路径“a”移动，在刀具的切削区域内，该路径“a”基本上与初始齿的齿侧面7平行。所以正好在齿根上方形成带有陡边9的“突出部”8。为了避免形成这样的突出部，可以切削齿的下部，但是这样也会削弱齿根。

与图2相同，图3显示了连接套筒1的一部分，该连接套筒具有在初始加工中形成的齿2，其中相对的齿侧面7是平行的，即齿的厚度沿齿的长度方向是不变的。

根据本发明，这里用来加工带后倾角部分的刀具“b”和“c”沿路径“d”移动，在刀具的切削区域内，该路径“d”不与初始齿的齿侧面8平行。所以，连接齿2得到的齿侧部分7a的压力角比其余齿侧部分7b具有的初始齿的压力角大(参照图4)。

通过为齿侧部分7a选择更大压力角，可以避免形成突出部8。相反，当刀具沿路径“d”移动时，在齿侧部分7a和7b之间形成带有钝角的过渡部分10，该过渡部分的钝角最好大于150°，该路径“d”的转向点位于齿隙11中，在图示实施方式中位于齿隙11中部附近，而不是在图2所示的先前已知实施方式中齿的切削区域内。

在图4中显示了一个连接齿，其前部2a有后倾角，后部2b没有后倾角。齿侧部分7a和7b之间压力角的差异在前部2a和后部2b之间的过渡面13处清晰可见。

上面已结合带内齿2的连接套筒1描述了本发明，但是反向运行的带外齿的连接元件，如连接环，当然也必须具有与连接套筒的齿形相匹配的齿的形状。

在本发明的范围内，连接元件可以构成具有渐开线齿的齿轮的一部分，该渐开线齿与相对转动齿轮上的齿相啮合，在这种情况下，具有后倾角的连接齿构成为一个单件并形成齿轮的渐开线齿的延伸部分。例如，这种与连接套形成一体的齿轮可以是高低档变速箱中的行星齿轮的环形齿轮，其中环形齿轮可以轴向移动，其连接齿与固定连接到变速箱的连接环啮合，用于锁定环形齿轮。

Claims (10)

1.一种汽车齿轮箱内的连接元件，该连接元件的连接齿分布在圆周上并在齿轮箱的轴向上定位，这些连接齿在与相互作用的连接元件上的连接齿啮合时，锁定齿轮箱内可旋转的元件，从其一端来看，该连接齿的横截面轮廓至少在轴向延伸的一部分上逐渐减小，其特征在于，连接齿(2)在所述部分(2a)上的相对齿侧面(7)在最靠近齿根处有具有第一压力角的第一部分(7b)，该第一部分连接到第二部分(7a)，该第二部分延伸到齿尖并且其压力角比第一部分的压力角大。

2.如权利要求1的连接元件，其特征在于第二部分(7a)通过钝角过渡部分连接到第一部分(7b)。

3.如权利要求2的连接元件，其特征在于所述角大于150°。

4.如权利要求1-3中任意一个的连接元件，其特征在于连接元件(1)是连接套筒，它不可旋转但可轴向移动地安装在轮毂上，并有内部分布的连接齿(2)。

5.如权利要求4的连接元件，其特征在于连接齿(2)的横截面轮廓仅仅在其轴向延伸的一部分(2a)上逐渐减小。

6.如权利要求1或2的连接元件，其特征在于连接元件是连接环(4)，它不可旋转地连接到可旋转安装的齿轮上，该连接环的外部均匀分布有连接齿(3)。

7.如权利要求6的连接元件，其特征在于连接齿(3)的横截面轮廓在其整个轴向延伸上逐渐减小。

8.一种制造连接元件的方法，该连接元件的连接齿分布在圆周上，从其一端来看，该连接齿的横截面轮廓至少在其长度的一部分上逐渐减小，该方法的第一阶段是，加工连接元件，使其连接齿在整个长度上具有不变的横截面轮廓，第二阶段是，加工连接齿，使得这些连接齿的横截面轮廓至少在其长度的一部分上自一端起逐渐减小，其特征在于在第二阶段加工这些齿使得加工后的齿侧面的压力角比在第一阶段加工后的压力角大。

9.如权利要求8的方法，其特征在于在第二阶段中加工这些齿，使得形成齿侧面以钝角过渡到在第一阶段中形成的齿侧面。

10.如权利要求8或9的方法，其特征在于是通过用刀具沿摆线移动进行切削加工而形成第二阶段中的连接齿，该摆线的转折点离齿隙的中间的距离比离齿侧的距离更近。

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