CN101120188A - 用于机动车的变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于机动车的具有行星齿轮的副变速器(1)，其用来连接到主变速器的输出侧。行星齿轮的齿圈(18)可轴向移动。齿圈(18)能二者择一地接合联接环(10，16)。同步装置(15)用来使齿圈(18)和至少联接环(16)之间的转速差同步，同步装置(15)和联接环(16)同轴布置在齿圈(18)的外侧。从径向上看，用来接合联接环(16)的第二装置(25)和用来驱动所述同步装置(15)的第三装置(25，25b)布置在齿圈(18)的外侧上，并且同步装置(15)布置在联接环(16)和用来轴向移动齿圈(18)的第一装置(27)之间。
Description
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的用于机动车的变速器，其布置在主变速器和通向驱动轮的传动装置之间。该变速器能在两种传动之间转换，因而，与主变速器一起使传动可能性的总数加倍。
背景技术
在重型车如卡车和公共汽车的传动装置中，为了使传动可能性的数量加倍而将额外的变速器连接到车辆的主变速器是已知的(例如看US4821591或WO9620359)。这种变速器通常称为副变速器(rangegearbox)或辅助变速器。副变速器通常包括行星齿轮，通过行星齿轮，传动能在高范围模式和低范围模式之间改变。在低范围模式中，使用行星齿轮中的传动，然而，在高范围模式中，没有通过行星齿轮发生传动。为了便于在高范围模式和低范围模式之间转换，已知设计这种具有同步装置的行星齿轮以便防止在达到同步转速之前接合，同步装置通常包括同步环、用于预同步的弹簧装置和阻挡装置。
为了减少部件的数量并且还根据动力分配的观点，已经发现用行星齿轮的齿圈作为联接套筒是有利的。通过轴向位移和在齿圈与联接环之间的转速差同步之后，齿圈能在行星齿轮的任一侧上开始与相关的联接环接合，这样，获得不同的传动。关于可轴向移动的齿圈的已知技术的例子在WO0155620中示出。在这种情况下，齿圈在每个轴向端具有同步装置，并且齿圈的内齿如此延伸以便能与布置在齿圈每一侧上的具有联接齿的相应联接环结合在一起。因而，齿圈和每侧上的同步装置在轴向方向上占据较多的空间。
当WO0155620中的齿圈与变速器体结合在一起时，获得低范围模式，使用行星齿轮中的传动。
为了在使低范围模式的转速同步时获得更短的换档时间，需要比高范围模式的同步化更大的同步转矩。因而，为了获得更大的同步转矩，希望有很大的低范围同步直径，该直径涉及同步摩擦面的位置。在根据WO0155620的副变速器中，齿圈的内径限制了大同步直径的可能性，因而限制了大同步转矩的可能性。已知技术的另一个缺点是在许多情况下总长度太大。
本发明的目标是使得低范围模式的同步作用在尽可能大的直径上，以便获得更迅速的换档和缩短变速器的总长度，同时保持好的机能。本发明目标还在于当齿圈的轴向位移在接合高范围时发生时，分离用于低范围的同步装置中的摩擦面，这样减小摩擦损失。
发明内容
在权利要求1中描述了关于根据本发明的装置的根据本发明的问题的解决，权利要求2到12描述了优选实施例和根据本发明的装置的改进。
根据本发明的装置包括用于机动车的变速器，该变速器用来连接到主变速器的输出侧，且包括来自主变速器的输入轴、通向传动装置的输出轴、布置在输入轴和输出轴之间的行星齿轮，能通过用来轴向移动齿圈的第一装置使该行星齿轮的齿圈轴向移动。装置还包括用来接合高范围模式的第一联接环和用来接合低范围模式的第二联接环，齿圈能二者择一地接合所述联接环，至少一个具有至少一个摩擦面的同步装置，通过与布置在每个联接环上的相应的至少一个摩擦面相互作用，该同步装置用来使齿圈和一个或另一个联接环之间的转速差同步。同步装置和第二联接环同轴地布置在齿圈外侧。从径向上看时，用来接合第二联接环的第二装置和用来驱动所述同步装置的第三装置布置在齿圈的外侧上，同步装置布置在第二联接环和第一装置之间。
根据本发明的装置的主要优点如下。当换档到低范围齿轮时，换档时间被相当大地缩短。由于从输入和输出轴的中心线看，本发明使得能沿着更大的直径布置同步环的摩擦面，也就是说同步环同轴地位于齿圈外侧，所以能获得更大的同步转矩，由于更大的同步转矩，所以得到更短的换档时间。而且，副变速器的总长度进一步变短，第二联接环之后的空间变得空余并能用于辅助制动器，例如液力缓速器。
根据本发明的装置的有利的第一实施例，从径向上看，齿圈的内齿用来接合第一联接环，这导致总长度短和第一联接环的制造简单。
在根据本发明的装置的进一步有利的第二实施例中，齿圈的内齿是螺旋齿。其优点是当相关的齿轮接合时获得伺服效应，而且，螺旋齿提供了更安静的操作。
本发明另外的有利实施例在权利要求1之后的从属权利要求中显露出来。
附图说明
下面将参考附图更详细地描述本发明，为了示范的目的，附图进一步表示本发明的优选实施例和技术背景。
图1表示通过根据本发明实施例的副变速器在高范围模式(直接传动)被接合时的纵向截面；
图2表示根据图1的装置的一部分的发大图；
图3表示根据图1的装置的一部分的发大图，但其中低范围模式被接合；
图4表示根据图1的装置的一部分的发大图，但这里处于低范围模式的同步阶段中；
图5概略地表示外条状件、阻挡齿和各组联接齿。
具体实施方式
图1表示能有利地形成副变速器1的根据本发明的变速器1，副变速器1用来连接到重型车如卡车或公共汽车中的主变速器(未示出)的输出轴。副变速器包括行星齿轮4。
主变速器的输出轴形成副变速器1的输入轴2，行星齿轮4布置在副变速器的输入轴2和副变速器的输出轴3之间，输出轴形成将驱动功率传递到车辆驱动轮的传动装置(未示出)的一部分。因而，驱动功率从车辆发动机经由主变速器、副变速器和经由另外的传动装置(未示出)供给到驱动轮。形成行星齿轮4的一部分的太阳齿轮5具有外齿6，太阳齿轮5以旋转固定的方式安装在输入轴上。在所示的说明性实施例中，太阳齿轮与轴2形成一体。另外，太阳齿轮也能通过花键连接到该轴上。太阳齿轮与若干周围的行星轮7接合，每个行星轮7都安装在行星轮托架9中的它们自己的枢轴8上，行星轮托架9又以旋转固定的方式连接到输出轴3。在所示实施例中，太阳齿轮也通过第一联接环上的内齿11与第一联接环10旋转固定地接合。联接环10以在轴向方向上相对于太阳齿轮固定的方式布置，且具有外联接齿12。面向外的锥形摩擦面13a布置在联接环10上，其目的是与同步环14上的相应的面向内的锥形摩擦面13b相互作用。
例如通过布置在联接环16上的外花键(未示出)和变速器体中的相应的内花键，第二联接环16以可旋转的固定方式和以相对于变速器体17在轴向方向上固定的方式布置。面向内的锥形摩擦面23布置在联接环16上，其目的是与同步环15上的相应的面向外的锥形摩擦面22相互作用。
行星轮7也与齿圈18的内齿19接合。从径向上看，齿圈18在其外侧上具有用来接纳环形弹簧21的第一圆周槽20，该弹簧的作用是在低范围的同步和换档发生时，将压力从齿圈传递到同步环15。
从径向上看，锥形摩擦面22布置在同步环15的外侧上，当同步作用发生时，锥形摩擦面22与相应的联接环16的锥形摩擦面23相互作用。从径向上看，在轴向方向上延伸的条状件24布置在同步环15的内侧上。条状件24与齿圈18上的相应的外条状件25b接合。条状件25b确保同步环随着齿圈18转动，也就是说发生传动。然而，同步环15同时可有限地相对于齿圈18旋转。这由图5表示，其中由于条状件24停靠在条状件25b上，所以齿圈18的外条状件25b仅仅允许同步环15的一定程度的旋转。条状件25b沿着齿圈圆周的合适数量是六个到九个，其它数量也是可能的。
齿圈18用作联接套筒，因而可在高范围模式和低范围模式之间轴向移动，这意味着齿圈18可相对于同步环15、行星轮7和联接环10与16轴向移动。同步环15可相对于联接环16轴向移动。
图1表示高范围齿轮被接合的情况下的范围齿轮，也就是说齿圈18被接合以便随着输入轴2旋转。当驾驶员通过副变速器变速杆(未示出)选择低范围齿轮时，轴向力以已知的方式传递到齿圈18，该力使得齿圈18向图1中的右方移动，齿圈18的位移通过用于移动齿圈的装置发生。在所示的说明性实施例中，该装置由杆26构成，杆26联接到副变速器变速杆且又牢固地连接到拨叉27。拨叉可旋转地连接到齿圈18，但在轴向方向上相对于齿圈18固定。
齿圈首先与联接环10的联接齿12分离。环形弹簧21在图1中向右伴随齿圈移动，环形弹簧21在同步环15的条状件24上处于压缩状态中，也就是说处于加载状态中。第一圆周槽20的尺寸由环形弹簧21的尺寸确定，所以当环形弹簧21处于其压缩状态中时，环形弹簧21具有间隔。当齿圈18向右移动时，由于环形弹簧克服同步环的内条状件24的应变，齿圈18带动同步环15随其移动。
当齿圈18和同步环15向右移动得足够远时，即锥形摩擦面22与联接环16上的相应锥形表面23接触时，环形弹簧21***同步环15的槽30中，齿圈18和联接环16之间的转速差的同步化开始。由于同步环16牢固地连接到变速器体17，所以联接环16的转速是零。由于齿圈和联接环之间的转速差，所以在阻挡面28允许的情况下，制动转矩，即同步转矩，将使同步环相对于齿圈转动差不多两个条状件24之间的间隔(看图5)。同步转矩的大小特别由摩擦面22和23位于其上的直径确定。对于来自齿圈18的特定轴向力来说，直径越大，提供的同步转矩越大。
阻挡面28布置在同步环15上。以已知的方式，同步环15相对于齿圈18的有限转动以及同步环15上的阻挡面28和条状件25b上的面29确保了在达到同步转速之前阻挡齿圈18进一步的轴向移动。图5表示恰好在达到同步转速和齿圈的条状件25与联接环16上的联接齿31结合在一起之前的情况。当阻挡面28阻挡进一步的移动时，齿圈18和环形弹簧21已经相对于同步环15移动到图4中所示的位置中。这里，环形弹簧21占据了布置在同步环15中的第二圆周槽30中的张开位置。
在齿圈18的继续移动期间，环形弹簧21被第二圆周槽30的倾斜边缘表面和环形弹簧21之间的相互作用压缩，且最终移动到部分在条状件24上远离条状件的方向的位置中(看图3)，在该位置中，同步工作已经完成，齿圈18能开始与联接环16的联接齿31接合，以便相对于变速器体17锁定齿圈18。
第二槽30的轴向表面具有合适的倾斜角，以便当齿圈18的轴向移动发生时，环形弹簧21提供一定的预同步力。环形弹簧也能具有相应的倾斜的边缘表面。根据先前已知的方法使边缘表面的倾斜适合于相关的同步装置，以便实现最佳的同步。由第二槽代替第一槽接纳环形弹簧也是可能的，于是，第一槽将以相应的方式设有倾斜的边缘表面，并且环形弹簧将改为以相应的方式跳入和跳出第一槽。
当高范围齿轮被接合时，也就是说当驾驶员通过副变速器变速杆(未示出)选择高范围模式时，发生相应的过程，由于拨叉27的促动，齿圈18将向图1中的左方移动。借助于同步环14，转速的同步以已知的方式发生(例如看WO0155620)。从径向上看，当齿圈18的内齿19与联接环10的外齿12接合时，高范围模式被接合。
齿圈的内齿19可以是螺旋齿，其能在相关齿轮被接合时提供伺服效应，也就是说变速器中的转动惯量有助于在轴向方向上推动齿圈18。齿圈上的外条状件和内条状件以及同步环和联接环的联接齿也可以相对于齿圈的轴向中心线32倾斜，这意味着当齿圈被接合时(低范围或高范围)，发生轴向力的平衡。轴向力的平衡提供了这样的优点，即齿圈没有在轴向方向上移动的趋势，因而拨叉27不会受到多余的应力。此外，螺旋齿提供了更安静的操作。
齿圈上的外条状件和将低范围的同步环15同轴定位在齿圈外侧有助于变速器体的总长度极短，还有助于在不必增大通过杆26和拨叉27提供的外部换档力的情况下获得更大的同步转矩。
本发明不局限于上述传动装置，能使用其它类型的弹性件代替环形弹簧。
在所示的说明性实施例中，联接环16中的摩擦面23由金属片锥体构成，金属片锥体借助于指状件牢固地布置在联接环16中的相应的孔内。另外，联接环16也能制成为具有形成一体的锥体，这使得部件的数量减少。
另外，联接环10也能牢固地连接到行星轮托架9而不是太阳齿轮5。
Claims (12)
1.一种用于机动车的变速器(1)，其用来连接到主变速器的输出侧，且包括从所述主变速器连接的输入轴(2)、连接到传动装置的输出轴(3)、布置在所述输入轴(2)和输出轴(3)之间的行星齿轮(4)；齿圈(18)，齿圈(18)的行星齿轮能通过用来轴向移动齿圈(18)的第一装置(27)而轴向移动；用来接合高范围模式的第一联接环(10)和用来接合低范围模式的第二联接环(16)，所述齿圈(18)能二者择一地接合所述联接环(10，16)；至少一个具有至少一个摩擦面(22)的同步装置(15)，通过与布置在所述第二联接环(16)上的相应的至少一个摩擦面(23)相互作用，该同步装置(15)至少用来使齿圈(18)和第二联接环(16)之间的转速差同步，
其特征在于，所述同步装置(15)和第二联接环(16)同轴地布置在所述齿圈(18)外侧；从径向上看时，用来至少接合第二联接环(16)的至少一个第二装置(25)和用来驱动所述同步装置(15)的第三装置(25，25b)布置在所述齿圈(18)的外侧上；所述同步装置(15)布置在所述第一装置(27)和第二联接环(16)之间。
2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于所述第二装置(25)或齿圈(18)上的外条状件能接合第一联接环(10)。
3.如权利要求1或2所述的变速器，其特征在于所述第二装置(25)和第三装置(25，25b)组成组合的第四装置(25，25b)，该组合的第四装置用来驱动所述同步装置(15)，还用来至少接合所述第二联接环(16)。
4.如权利要求5所述的变速器，其特征在于条状件(25，25b)组成所述第二装置(25)和/或所述第三装置(25，25b)和/或所述第四装(25，25b)。
5.如前述权利要求中任一个所述的变速器，其特征在于至少一个同步环(15)组成所述同步装置(15)。
6.如前述权利要求中任一个所述的变速器，其特征在于从径向上看，所述齿圈(18)在其外侧上具有至少一个第一圆周槽(20)。
7.如前述权利要求中任一个所述的变速器，其特征在于从径向上看，所述同步装置(15)在其内侧上具有至少一个第二圆周槽(30)。
8.如权利要求6和7所述的变速器，其特征在于，在所述第一槽(20)中或在所述第二槽(30)中，布置着基本上环形的、径向弹性的元件(21)，当所述齿圈(18)相对于同步装置(15)轴向移动时，该元件(21)能移入和移出相关的第一槽(20)或相关的第二槽(30)。
9.如权利要求10所述的变速器，其特征在于所述元件(21)是环形弹簧(21)，环形弹簧(21)在其周向方向上具有一个中断。
10.如前述权利要求中任一个所述的变速器，其特征在于为了阻止所述联接环(16)和齿圈(18)在达到同步转速之前接合，将阻挡面(28)布置在所述同步装置(15)上。
11.如前述权利要求中任一个所述的变速器，其特征在于为了在所述齿圈(18)的轴向移动发生时引起伺服效应，所述齿圈(18)的内齿(19)相对于齿圈(18)的轴向中心线(32)在切面上成一角度。
12.如权利要求14所述的变速器，其特征在于为了在所述齿圈的内齿有角度时平衡作用在齿圈上的轴向力，布置在齿圈(18)外侧上的所述条状件(25)和布置在联接环(16)上的联接齿(31)相对于齿圈(18)的轴向中心线(32)在切面上成一角度。
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