專利名稱：具有載荷分配系統(tǒng)的變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)轉(zhuǎn)換扭矩和旋轉(zhuǎn)動(dòng)力源的速度的變速器，例如發(fā)動(dòng)機(jī)或其它電機(jī)。
背景技術(shù)：
變速器通常用在機(jī)動(dòng)車(chē)輛當(dāng)中，以在考慮到車(chē)速的變化時(shí)允許發(fā)動(dòng)機(jī)在其運(yùn)轉(zhuǎn)極限范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)?？紤]到齒輪之間的機(jī)械公差以及輪齒的熱膨脹，變速器中成對(duì)的齒輪典型地設(shè)計(jì)為具有輪齒隙。如果沒(méi)有預(yù)留小量的輪齒隙，則在特定條件下變速器存在卡機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
圖1中示例性地顯示了一種特定類型的已知變速器的結(jié)構(gòu)，例如文獻(xiàn)US 4，754，665中所描述的那樣。這種類型的變速器從輸入軸9中獲取輸入旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，并通過(guò)頭部齒輪組15而將輸入旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳送至一對(duì)副軸7和8(也稱為中間軸)。副軸7、8通過(guò)齒輪組16或17而將動(dòng)力傳送至主軸10上的一系列齒輪18、19。主軸10上的齒輪18、19自由旋轉(zhuǎn)，并借助離合器23或M被咬合以選擇性地與主軸相接合。當(dāng)齒輪被咬合的時(shí)候，動(dòng)力通過(guò)由相關(guān)聯(lián)的成對(duì)的齒輪所表現(xiàn)的特定的傳動(dòng)比而傳送至主軸。
圖1中所示的結(jié)構(gòu)具有的固有的問(wèn)題是，確保扭矩在每個(gè)副軸上平均分配，而不僅僅是在首先嚙合的副軸上平均分配。該問(wèn)題的之前的解決方案一例如文獻(xiàn)US 4，754，665中公開(kāi)的——包括使得被咬合的齒輪浮動(dòng)，并且使得主軸的一端25移動(dòng)。被咬合的齒輪18、19的徑向平移，亦即沿著垂直于(正交于)主軸10的軸線所表示的旋轉(zhuǎn)軸線的方向的平移，使得在選定的被咬合的齒輪18、19和與該被咬合的齒輪相接觸的副軸16、 17上的對(duì)應(yīng)齒輪之間具有更加均勻的嚙合。
將離合器23、對(duì)替換成同步器則使得更換齒輪成為更加簡(jiǎn)易的過(guò)程，這是因?yàn)樵诮雍现褒X輪的轉(zhuǎn)速不必十分匹配。然而，主軸上的齒輪18、19之間的浮動(dòng)關(guān)系的特性則使得這種更改十分困難，這是因?yàn)橥狡餍枰o密的公差來(lái)正確地接合。因此，由于上述提到的有關(guān)于齒輪之間的機(jī)械公差的問(wèn)題，使用同步器則具有引起變速器卡機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。
因此，本發(fā)明的目標(biāo)在于解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
按照本發(fā)明，提供了一種變速器，包括 輸入軸，該輸入軸使方向相反的第一和第二螺旋輸入齒輪在軸向上彼此相對(duì)固定并且在軸向上能夠協(xié)同地移動(dòng)； 輸出軸； 第一和第二副軸，該第一和第二副軸偏離所述輸入軸的軸線，并被設(shè)置成與所述輸入軸和輸出軸相接合以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從所述輸入軸傳送至所述輸出軸，每個(gè)副軸包括輸入齒輪，使得所述第一副軸與所述第一輸入齒輪相接合但不與所述第二輸入齒輪相接合，并且所述第二副軸與所述第二輸入齒輪相接合但不與所述第一輸入齒輪相接合；以及 兩個(gè)或兩個(gè)以上輸出齒輪，這些輸出齒輪能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在所述輸出軸上并能夠選擇性地與該輸出軸相接合，這些輸出齒輪與所述第一和第二副軸上的相應(yīng)的輸出齒輪持續(xù)地嚙合， 其中所述變速器經(jīng)過(guò)配置，使得當(dāng)所述輸出軸與所述第一和第二副軸相接合的時(shí)候，所述輸入軸和所述第一和第二副軸之間的載荷分配的不平衡引起所述第一和第二輸入齒輪的軸向運(yùn)動(dòng)，該軸向運(yùn)動(dòng)有助于減少該不平衡。
上述變速器的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)動(dòng)力正在通過(guò)變速器而被傳送的時(shí)候，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)副軸之間的載荷分配，并且不需要使用輸出軸上的離合器。副軸上的和輸出軸上的齒輪能夠被連續(xù)地嚙合，并且能夠通過(guò)第一和第二輸入齒輪的運(yùn)動(dòng)而適應(yīng)由于加工公差導(dǎo)致的任何小的不對(duì)齊。
所述第一和第二螺旋輸入齒輪可以制造成一個(gè)部件或者由不同的齒輪構(gòu)成。
所述第二齒輪可以選擇性地包括在所述第一齒輪的相對(duì)的兩側(cè)沿著所述輸入軸布置的兩個(gè)齒輪。
優(yōu)選地，例如借助具有基本相等并且相反的螺旋齒輪角度的第一和第二螺旋輸入齒輪，所述變速器被設(shè)置成在第一和第二副軸之間平等地分配載荷。然而，例如通過(guò)選定不相等的螺旋齒輪角度，其他的載荷分配比也是可行的。
優(yōu)選地，變速器的輸出軸相對(duì)于輸入軸同軸地安裝。
可選地，所述變速器包括同步器，該同步器安裝在所述輸出軸上，并被設(shè)置成使輸出齒輪選擇性地與所述副軸上的相應(yīng)齒輪相接合，以通過(guò)選定的輸出齒輪傳送動(dòng)力。
優(yōu)選地，所述第一和第二輸入齒輪被安裝成適于相對(duì)于所述輸入軸的軸向運(yùn)動(dòng)， 從而該第一和第二齒輪能夠響應(yīng)于多個(gè)副軸之間的載荷分配不平衡而沿著輸入軸運(yùn)動(dòng)。
所述的變速器還可以包括安裝在所述輸入軸上的方向相反的第三和第四螺旋輸入齒輪，該第三和第四螺旋輸入齒輪在軸向上彼此相對(duì)固定并且在軸向上能夠協(xié)同地移動(dòng)； 其中在這些副軸上的輸入齒輪是第一副軸輸入齒輪，并且每個(gè)副軸包括第二副軸輸入齒輪，使得所述第一副軸能夠選擇性地與所述第三輸入齒輪相接合但不與所述第四輸入齒輪相接合，并且所述第二副軸能夠選擇性地與所述第四輸入齒輪相接合但不與所述第三輸入齒輪相接合。
可選地，每個(gè)副軸包括安裝在其上的同步器，該同步器被設(shè)置成同步地選擇性地使副軸與所述第一和第二輸入齒輪或與所述第三和第四輸入齒輪相接合。
本發(fā)明通過(guò)與之前公開(kāi)的變速器不同的方式來(lái)確保了所有接合的齒輪的連續(xù)嚙合，尤其是本發(fā)明不需要主軸的軸向運(yùn)動(dòng)，也不需要咬合齒輪的浮動(dòng)。因此，本發(fā)明允許了在主軸上直接使用同步器。此外，本發(fā)明確保了多個(gè)副軸之間具有優(yōu)化的載荷分配，典型地為50 50比例，但可能會(huì)需要或設(shè)計(jì)其它的比例。因此，確定的載荷分配使得副軸上的所有齒輪都減小了規(guī)格，因此變速器的尺寸和重量得以減少?？蛇x地，按照本發(fā)明的相同尺寸的變速器可以調(diào)整到更高的功率。


將通過(guò)實(shí)例并參考附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中
5 圖1是已知的變速器布置的示意性的橫截面圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的變速器的示意性的橫截面圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的變速器的輸入齒輪的可選布置的示意性的橫截面圖； 圖4是可選實(shí)施方式的示意性的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1中所示的變速器已經(jīng)結(jié)合本發(fā)明的背景而進(jìn)行了論述。
圖2中所示的變速器包括方向相反的兩個(gè)螺旋齒輪1、2，所述齒輪安裝在輸入軸 9上，以通過(guò)輸入動(dòng)力源來(lái)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這些輸入齒輪1、2能夠自由地軸向移動(dòng)，但是無(wú)論是軸向移動(dòng)還是旋轉(zhuǎn)，輸入齒輪1、2均被約束成協(xié)同地移動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)例如將成對(duì)的齒輪制造成一個(gè)部件，或者通過(guò)利用螺栓、螺釘、焊接或其它連接手段來(lái)將兩個(gè)齒輪連接在一起， 從而對(duì)所述齒輪進(jìn)行約束。兩個(gè)輸入齒輪1、2之間的設(shè)定距離可以為零或者大于零。當(dāng)該距離為非零的情況下，齒輪之間的間隙可以通過(guò)插入到齒輪之間的剛性或可壓縮材料而保持，所述材料例如安裝到輸入軸9上。
螺旋齒輪的嚙合易于引起反向的軸向力，該軸向力將會(huì)大致與傳遞的扭矩成比例。因此，當(dāng)反向的軸向力不平衡的時(shí)候，輸入螺旋齒輪1、2的相反方向?qū)?huì)導(dǎo)致齒輪1、2 的軸向運(yùn)動(dòng)。齒輪的軸向運(yùn)動(dòng)將易于在他們所嚙合的成對(duì)齒輪中產(chǎn)生微弱的旋轉(zhuǎn)。這種旋轉(zhuǎn)將易于使低載的齒輪系更加靠近接觸，并減少超載齒輪系上的接觸，從而對(duì)副軸7、8之間的載荷進(jìn)行平衡，直到所導(dǎo)致的反向的軸向力處于平衡。對(duì)于副軸7、8上具有相等載荷而言，則在輸入齒輪1、2上選定相等的螺旋角度。對(duì)于需要在多個(gè)副軸上具有不均等載荷的變速器的設(shè)計(jì)而言，輸入螺旋齒輪1、2則具有不同的螺旋角度，從而產(chǎn)生所需的載荷分配。
輸入軸9使兩個(gè)方向相反的螺旋輸入齒輪1、2安裝在其上，該兩個(gè)螺旋輸入齒輪 1、2被約束為與軸9 一同旋轉(zhuǎn)，但是允許沿著輸入軸9的一部分長(zhǎng)度移動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)使用齒條來(lái)確保齒輪沿著它們行駛的長(zhǎng)度很容易地進(jìn)行移動(dòng)。副軸7、8上的齒輪3、4、5、6正常安裝在副軸7、8上。副軸齒輪3、4、5、6的軸向運(yùn)動(dòng)受到阻止，并且齒輪被約束成與軸(齒輪安裝于該軸上)一同旋轉(zhuǎn)，從而在第一副軸7上將動(dòng)力從輸入齒輪3傳送到輸出齒輪5上， 在第二副軸8上將動(dòng)力從輸入齒輪4傳送到輸出齒輪6。輸出齒輪沈安裝在主軸10上的軸承上，并能夠借助同步器19而進(jìn)行同步，以將動(dòng)力傳送至主軸10。在圖2所示的實(shí)施例當(dāng)中，主軸10在每個(gè)端部都被軸向約束，其運(yùn)動(dòng)借助安裝在軸10的一端的軸承18而被約束。在同步期間，如果副軸齒輪6首先與輸出齒輪沈進(jìn)行齒輪齒接觸的話，則所有動(dòng)力首先將通過(guò)左邊的副軸8而被傳送。如果輸入軸9沿著箭頭27所示的方向旋轉(zhuǎn)的話，則將會(huì)引起副軸7、8沿著箭頭觀、四所表示的方向旋轉(zhuǎn)，并且主軸沿著箭頭30所表示的方向旋轉(zhuǎn)。 當(dāng)所有的動(dòng)力瞬間通過(guò)左邊的副軸8而被傳送的時(shí)候，在齒輪2上產(chǎn)生反作用力，將輸入齒輪1、2沿著輸入軸9在箭頭20所表示的方向上向上推動(dòng)。該向上運(yùn)動(dòng)引起了兩個(gè)副軸齒輪3、4相對(duì)于它們的初始位置而輕微旋轉(zhuǎn)。由箭頭21、22所表示的該輕微旋轉(zhuǎn)在各自的副軸7、8上實(shí)施。旋轉(zhuǎn)21的方向?qū)?huì)使得副軸齒輪5的齒更加靠近輸出齒輪沈的齒，并且旋轉(zhuǎn)22將會(huì)使得副軸齒輪6的齒脫離與輸出齒輪沈的齒的直接接觸。因此，通過(guò)輸入齒輪1、2的軸向運(yùn)動(dòng)和隨后的副軸7、8的旋轉(zhuǎn)，齒輪5、6和沈之間的接觸將會(huì)趨向于相等，從而引起通過(guò)齒輪系的載荷分配發(fā)生變化。
按照?qǐng)D2中所示的實(shí)施例的變速器將典型地具有兩組或更多組輸出齒輪和對(duì)應(yīng)的副軸齒輪，以允許選擇輸入和輸出軸9、10之間的傳動(dòng)比范圍。可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)同步器19，從而允許選擇其中一個(gè)傳動(dòng)比?？梢詾槊恳唤M輸出齒輪都提供同步器?？蛇x擇地，可以提供一個(gè)或多個(gè)雙向同步器，其被設(shè)置成在兩個(gè)相鄰的輸出齒輪組之間進(jìn)行選擇。
圖3顯示了本發(fā)明的可選實(shí)施例，其中，輸入齒輪的一者被分成兩個(gè)，導(dǎo)致了輸入齒輪11、12與輸入齒輪2方向相反。優(yōu)選地，輸入齒輪2的寬度是齒輪11、12的兩倍。輸入齒輪的這種結(jié)構(gòu)將易于平衡副軸7、8上的任何不均勻的彎曲力矩，否則該不均勻的彎曲力矩將出現(xiàn)在圖2所示的實(shí)施例當(dāng)中。
圖4顯示了另一實(shí)施例，其中在輸入軸9上除了上述的第一和第二輸入齒輪la、2a 以外，還設(shè)置有第三和第四輸入齒輪lb、2b。通過(guò)選擇哪組輸入齒輪與副軸7、8相接合，這種設(shè)置提供了額外的范圍選擇。優(yōu)選地，借助設(shè)置在每個(gè)副軸7、8上的一個(gè)或多個(gè)同步器 31來(lái)完成該選擇。多個(gè)同步器31被設(shè)置成同時(shí)操作，這些同步器31可以是“雙向”的同步器，這是因?yàn)榭梢栽诟陛S7、8上的第一輸入齒輪3a3a和副軸7、8上的第二輸入齒輪3b、 4b之間進(jìn)行選擇。在其它方面，圖4的實(shí)施例的工作原理與上述的其它實(shí)施例的工作原理相同。特別而言，第三和第四輸入齒輪lb、2b也是相反方向并且安裝在輸入軸上，以考慮到協(xié)同的軸向運(yùn)動(dòng)。第三和第四輸入齒輪lb、2b能夠獨(dú)立于第一和第二輸入齒輪IaJa而運(yùn)動(dòng)，從而在選定了任意一對(duì)齒輪的時(shí)候，能夠在多個(gè)副軸之間進(jìn)行載荷分配。
圖4中所示的實(shí)施例的可選實(shí)施例可以包括安裝在輸入軸9上的同步器，該同步器被設(shè)置成通過(guò)第一和第二輸入齒輪IaJa或者通過(guò)第三和第四齒輪lb、2b，而同時(shí)地選擇性地使輸入軸9與副軸7、8相接合。
圖4還顯示了變速器的示例性的輸出級(jí)，其中顯示了兩個(gè)輸出齒輪^a J6b，這些輸出齒輪可以借助另外的同步器19而進(jìn)行選擇，該同步器19被設(shè)置成選擇性地使第一或第二輸出齒輪^a、26b與副軸7、8上對(duì)應(yīng)的輸出齒輪5ajb、6a、6b相嚙合。這種結(jié)構(gòu)還可以適用于圖2所示的實(shí)施例。根據(jù)所需要的可選擇傳動(dòng)比的數(shù)量，還可以使用另外的輸出齒輪。根據(jù)輸入齒輪和輸出齒輪的選擇，根據(jù)上述實(shí)施例的變速器將允許選擇四種傳動(dòng)比。
其它實(shí)施例有意地在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種變速器，包括輸入軸，該輸入軸使方向相反的第一和第二螺旋輸入齒輪在軸向上彼此相對(duì)固定并且在軸向上能夠協(xié)同地移動(dòng)；輸出軸；第一和第二副軸，該第一和第二副軸偏離所述輸入軸的軸線，并被設(shè)置成與所述輸入軸和輸出軸相接合以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從所述輸入軸傳送至所述輸出軸，每個(gè)副軸包括輸入齒輪，使得所述第一副軸與所述第一輸入齒輪相接合但不與所述第二輸入齒輪相接合，并且所述第二副軸與所述第二輸入齒輪相接合但不與所述第一輸入齒輪相接合；以及兩個(gè)或兩個(gè)以上輸出齒輪，這些輸出齒輪能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在所述輸出軸上并能夠選擇性地與該輸出軸相接合，這些輸出齒輪與所述第一和第二副軸上的相應(yīng)的輸出齒輪持續(xù)地嚙合，其中所述變速器經(jīng)過(guò)配置，使得當(dāng)所述輸出軸與所述第一和第二副軸相接合的時(shí)候， 所述輸入軸和所述第一和第二副軸之間的載荷分配的不平衡引起所述第一和第二輸入齒輪的軸向運(yùn)動(dòng)，該軸向運(yùn)動(dòng)有助于減少該不平衡。
2.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中所述第一和第二螺旋輸入齒輪制造成一個(gè)部件。
3.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中所述第一和第二螺旋輸入齒輪由不同的齒輪構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中所述第二齒輪包括在所述第一齒輪的相對(duì)的兩側(cè)沿著所述輸入軸布置的兩個(gè)齒輪。
5.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中所述變速器被設(shè)置成在所述第一和第二副軸之間平等地分配載荷。
6.如權(quán)利要求5所述的變速器，其中所述第一和第二螺旋輸入齒輪具有基本相等并且相反的螺旋齒輪角度。
7.如權(quán)利要求1所述的變速器，其中所述輸出軸相對(duì)于所述輸入軸同軸地安裝。
8.如權(quán)利要求1所述的變速器，包括同步器，該同步器安裝在所述輸出軸上，并被設(shè)置成使輸出齒輪選擇性地與所述副軸上的相應(yīng)齒輪相接合，以通過(guò)選定的輸出齒輪傳送動(dòng)力。
9.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變速器，其中所述第一和第二輸入齒輪被安裝成適于相對(duì)于所述輸入軸的軸向運(yùn)動(dòng)。
10.如前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變速器，包括安裝在所述輸入軸上的方向相反的第三和第四螺旋輸入齒輪，該第三和第四螺旋輸入齒輪在軸向上彼此相對(duì)固定并且在軸向上能夠協(xié)同地移動(dòng)；其中在這些副軸上的輸入齒輪是第一副軸輸入齒輪，并且每個(gè)副軸包括第二副軸輸入齒輪，使得所述第一副軸能夠選擇性地與所述第三輸入齒輪相接合但不與所述第四輸入齒輪相接合，并且所述第二副軸能夠選擇性地與所述第四輸入齒輪相接合但不與所述第三輸入齒輪相接合。
11.如權(quán)利要求10所述的變速器，其中每個(gè)副軸包括安裝在其上的同步器，該同步器被設(shè)置成同時(shí)地選擇性地使這些副軸與所述第一和第二輸入齒輪或與所述第三和第四輸入齒輪相接合。
12.如權(quán)利要求10所述的變速器，其中所述輸入軸包括安裝在其上的同步器，該同步器被設(shè)置成同時(shí)地選擇性地使所述輸入軸與所述第一和第二輸入齒輪或與所述第三和第四輸入齒輪相接合。
全文摘要
一種變速器，包括輸入軸(9)，使方向相反的第一和第二螺旋輸入齒輪(1、2)協(xié)同地在軸向上彼此相對(duì)固定并且在軸向上能夠移動(dòng)；輸出軸(10)；第一副軸和第二副軸(7、8)，它們偏離所述輸入軸(9、10)的軸線，并被設(shè)置成與所述輸入軸和輸出軸(9、10)相接合以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)從所述輸入軸(9)傳送至所述輸出軸(10)，每個(gè)副軸(7、8)包括輸入齒輪(3、4)，使得所述第一副軸(7)與第一輸入齒輪(1)相接合但不與第二輸入齒輪(2)相接合，并且所述第二副軸(8)與所述第二輸入齒輪(2)相接合但不與所述第一輸入齒輪(1)相接合；以及兩個(gè)或兩個(gè)以上輸出齒輪(26)，能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在所述輸出軸(10)上并能夠選擇性地與該輸出軸(10)相接合，這些輸出齒輪與所述第一和第二副軸(7、8)上的相應(yīng)的輸出齒輪(5、6)持續(xù)地嚙合，其中所述變速器經(jīng)過(guò)配置，使得當(dāng)所述輸出軸(10)與所述第一和第二副軸(7、8)相接合的時(shí)候，所述輸入軸(9)和所述第一和第二副軸(7、8)之間的載荷分配的不平衡引起所述第一和第二輸入齒輪(1、2)的軸向運(yùn)動(dòng)，該軸向運(yùn)動(dòng)有助于減少該不平衡。
文檔編號(hào)F16H3/095GK102187120SQ200980141474
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月20日
發(fā)明者周長(zhǎng)秀 申請(qǐng)人:賽瑪特傳動(dòng)技術(shù)有限公司