齿轮箱 |
|||||||
| 申请号 | CN201280024161.3 | 申请日 | 2012-04-05 | 公开(公告)号 | CN103547833A | 公开(公告)日 | 2014-01-29 |
| 申请人 | 斯堪尼亚商用车有限公司; | 发明人 | D·什拉帕克; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 齿轮 箱、涉及一种用于经由齿轮箱连接附加设备的方法、并且涉及一种运输设备。齿轮箱包括第一轴，所述第一轴具有分别采用第一齿轮和一个或多个第二齿轮形式的至少两个轴颈齿轮，所述第一齿轮旨在沿第一方向驱动第一轴，所述一个或多个第二齿轮旨在沿第二方向驱动第一轴。齿轮箱还包括在需要时将 定位 在第一轴上的齿轮与所述轴杆 锁 合，以便与其共同旋转的装置。齿轮箱还包括第二轴和第三轴，所述第二轴具有至少两个固定的齿轮，所述至少两个固定的齿轮之一是旨在与第一齿轮配合用于沿第一方向操作的第二齿轮，所述第三轴具有第三齿轮，所述第三齿轮能够与第一和第二齿轮 啮合 或解除啮合，用于沿第一方向操作。本发明的特征在于，旨在沿第一方向操作的第一齿轮还与一个或多个另外的传动构件啮合，用于连接附加设备的至少一种形式，例如减速器或 动 力 输出装置 。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种齿轮箱，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 齿轮箱技术领域背景技术[0002] 齿轮箱现今不仅用于在发动机操作期间提供不同档位以便能够最优化燃料消耗和操作特性、也可以将附加设备连接至齿轮箱。附加设备在此意味着不由齿轮箱的输出轴驱动的任何设备，例如动力输出装置或辅助制动器，特别是减速器。电动机也可以连接至齿轮箱以实现混合操作。这些示例与重型多用途车辆（例如卡车）的操作尤其相关。 [0003] 齿轮箱配置有主齿轮单元，所述主齿轮单元包括主轴和与其平行的倒车（反向）轴，并且齿轮箱还通常配置有换档齿轮单元，例如行星齿轮，其能够置于低档位状态和高档位状态。换档齿轮单元能够置于空挡状态，输出轴在所述空档状态中与主轴解除连接，以使得两个轴杆之间的传动连接被破坏。主轴能够经由倒车轴连接至齿轮箱的输入轴，并且能够经由换档齿轮单元连接至齿轮箱的输出轴。这种类型的齿轮箱也可以配置有分体式齿轮单元，主齿轮单元的倒车轴能够经由所述分体式齿轮单元连接至齿轮箱输入轴。 [0004] 齿轮箱中的各齿轮之一旨在赋予主轴与发动机输出轴的旋转方向相反的旋转方向。如果齿轮箱安装在机动车辆中，那么这使得车辆向后移动。由此，主轴上的齿轮接下来将不与倒车轴上的对应齿轮啮合，而是由中间齿轮驱动，所述中间齿轮在车辆倒车期间与主轴上的齿轮和倒车轴上的对应齿轮均啮合。旨在沿第一旋转方向运转的主轴齿轮接下来将具有与主轴上的其它齿轮在操作期间的旋转方向相反的旋转方向，因为一旦跨过中间齿轮则旋转方向将改变。旨在沿第一方向操作的主轴齿轮上的轮齿向与旨在沿第二方向操作的齿轮上的轮齿的方向相反的方向倾斜。 [0005] WO 2004/069624涉及一种车辆传动装置，其中辅助制动器（例如减速器）可以定位在紧靠离合器后方（见图2）或紧靠换档齿轮前方（见图7）。减速器经由单独的离合器（34、90）连接，所述单独的离合器将减速器（56）经由齿轮（32、50）连接至齿轮箱主轴。 [0006] SE 525612涉及一种连接至齿轮箱齿轮的动力输出装置。图2示出了动力输出装置的齿轮（6），其连接至倒车轴（24）上的齿轮（23）。说明书指示出主轴（22）上的齿轮（21）与倒车轴齿轮啮合。 [0007] 现有技术缺点包括以下事实，即附加设备不使用时能量损失，因为所述附加设备的全部或一部分由齿轮箱持续驱动，和/或用于附加设备的连接件占用空间。用于沿第一方向驱动主轴的主轴齿轮还在沿第二方向操作期间由于持续强制沿相反的方向旋转而使得能量损失。所有形式的能量损失倾向于增加燃料消耗。 [0009] 与具有减速器的附加设备类似的问题也影响其他形式的附加设备，例如用于移动式起重机的动力输出装置。虽然在移动式起重机和连接至齿轮箱的齿轮的传动构件之间可以存在耦合件，但是即使连接至移动式起重机的耦合件没有启动，传动构件仍将强制操作。出于当前期望的各种原因，要保持在车辆制造中使用的部件的数量下降。这不仅使得可以借助于在生产和备件存储中具有尽可能少的部件而降低成本，而且使得可以有助于组装。 这种努力的结果是，不能允许部件自由地改变大小和形状。例如，期望的是不存在多于必要的齿轮箱外壳型式，因此附加设备至齿轮箱的连接件容纳在现有的齿轮箱外壳内。当今的机动车辆由多个部件组成，所述多个部件必须共享底盘上有限的空间，使得其大小和形状不可能自由地更改。鉴于以上原因，非常重要的是能够在不占据额外空间的情况下修改齿轮箱。因此能够期望的是省却现有技术中的用于将附加设备连接至齿轮箱所需的空间。 发明内容[0010] 本发明的目的是提出解决现有技术中的问题的一种装置。本发明特别旨在提出一种齿轮箱，附加设备能够以在空间和成本方面均有效率并且还将能量损失最小化的方式连接至所述齿轮箱。本发明的其它目的借助于下文中载列的描述指出。 [0012] 本发明涉及一种齿轮箱，其包括第一轴和第二轴，所述第一轴具有分别采用第一齿轮和一个或多个第二齿轮形式的至少两个轴颈齿轮，所述第一齿轮旨在沿第一方向驱动第一轴，并且所述第二齿轮旨在沿第二方向驱动第一轴，所述齿轮箱还包括在需要时用于将齿轮与第一轴锁合，以便与其一起旋转的装置，所述第二轴具有至少两个牢固地安装的齿轮，所述至少两个牢固地安装的齿轮中之一作为第二齿轮，所述第二齿轮旨在与第一齿轮配合用于沿第一方向操作。齿轮箱还包括具有第三齿轮的第三轴，所述第三齿轮能够与第一齿轮啮合或解除啮合用于沿第一方向操作。旨在沿第一方向操作的第一齿轮与一个或多个其它传动构件啮合，所述一个或多个其它传动构件用于连接附加设备的至少一种形式。 [0013] 使用第一轴上的现有齿轮之一连接附加设备使得所述附加设备可以在不需要单独齿轮的情况下解除连接，所述现有齿轮不与第二轴上的对应齿轮一直传动连通。从而节约了大量的空间。能够在不需要时将附加设备解除连接也降低了能量损失。能量损失还借助于以下可能性而显著降低，即用于沿第一方向操作的第一齿轮可以在沿第二方向操作期间解除连接并且因此不强制沿第一方向旋转。在沿第二方向操作期间的齿轮箱的能量损失的至多三分之一（无视减速器和任何动力输出装置）归结于旨在沿第一方向操作的主轴齿轮。 [0014] 根据本发明的实施例，齿轮箱安装在机动车辆中，并且第一方向是车辆的倒车方向。 [0015] 根据本发明的实施例，附加设备采用减速器（即在重型多用途车辆上使用的辅助制动器）的形式。将本发明利用在即使在不使用时也消耗能量的减速器（例如液力式减速器）上是特别有利的。将减速器明确地连接至沿第一方向推动车辆的齿轮的另一个优点是，第一轴的轴承上的负载分配变得类似于在第一齿轮沿第一方向操作时的负载，而这是有利的。 [0016] 根据另一实施例，附加设备采用动力输出装置的形式。将动力输出装置连接至沿第一方向推动车辆的齿轮，从而使得可以在操作动力输出装置期间使用沿第二方向操作的齿轮的齿轮比。第一齿轮在其经由第三齿轮与第二齿轮传动连通时仅由第二轴驱动。当第一齿轮可以与第二轴非传动连通时，其可以与第一轴锁合，用于与其共同旋转，与此同时用于沿第二方向操作的第一轴的齿轮之一也被锁合。 [0017] 根据另一实施例，齿轮箱配备有换档齿轮单元，所述换档齿轮单元可以是行星齿轮。行星齿轮能够以传统方式置于空档状态，以使得齿轮箱主轴和输出轴之间的传动连接被破坏。这意味着在齿轮箱安装在机动车辆上的实施例中，附加设备能够在车辆的驱动轮不同时旋转的情况下使用。 [0018] 根据本发明，附加设备的两种或更多种形式（例如减速器和一个或多个动力输出装置）可以连接至第一齿轮。 [0019] 根据另一实施例，第三齿轮可以在第三轴上轴向移动，以使得其能够置于与第一齿轮啮合和解除啮合的状态，所述第一齿轮旨在沿第一方向推动车辆。这以传统方式（例如借助于花键连接或爪式联轴器）实现。第三齿轮可以自由地绕其轴杆旋转并且在轴承（例如针状轴承或滑动轴承）上沿其轴杆移动，其借助于所述轴承支撑在其轴杆上。第三轴接下来牢固地固定在齿轮箱外壳中。 [0020] 根据本发明的方法不仅实现了已提到的优点，而且实现了连接至第一齿轮的附加设备的安全和可靠的操作，所述第一齿轮适于沿第一方向推动车辆。有利的是，首先将第一齿轮连接至其轴杆，并且接下来将用于传动连通的第三齿轮与第一齿轮连接，因为第一齿轮的连接借助于同步装置实施。 [0021] 根据本发明的实施例，附加设备采用减速器的形式，导致以更加简单和更加节能的方式将辅助制动器连接至齿轮箱。 [0022] 根据本发明的实施例，附加设备采用动力输出装置的形式，导致更加简单地将动力输出装置连接至齿轮箱，与此同时允许在动力输出装置操作期间齿轮比的更大变化。 [0023] 根据本发明的实施例，行星齿轮在齿轮箱中配置在第一轴上的第一齿轮后方，并且在确保第三齿轮与第一齿轮解除啮合之前置于空档状态。在连接动力输出装置之前确保行星齿轮处于空档状态从而使得在机动车辆应用场合中即使在车辆的驱动轮不转动时也可以使用动力输出装置。 [0025] 图1示意性地描绘了通过根据本发明的齿轮箱的倒车齿轮的从后方所见的横截面图。 [0026] 图2是通过根据本发明的齿轮箱的局部剖切侧视图。 [0027] 图3示意性地描绘了图2中的齿轮箱的细节。 [0028] 图4示意性地描绘了主轴和其轴承。 [0029] 图5示意性地描绘了根据本发明的机动车辆。 具体实施方式[0030] 本发明参照附图更详细地描述。图5示意性地描绘了根据本发明的机动车辆100。所示例的车辆100是采用卡车的形式的重型车辆。其替代地可以是公共汽车或轻型卡车。 车辆100配置有根据本发明的齿轮箱。 [0031] 图1和2示意性地描绘了根据本发明的齿轮箱1。在附图中，齿轮箱安装在机动车辆中，优选地安装在重型多用途车辆中。齿轮箱由外壳32环绕，所述外壳容纳有主轴2、倒车轴3和中间轴4。主轴由前部轴承33和后部轴承34支撑（见图4）。齿轮箱还具有输入轴13和输出轴14。安装在主轴2上的多个齿轮6、7、8旨在与输入轴13上的齿轮5配合沿第二方向推动车辆，所述第二方向在附图中是向前方向。对应齿轮9、10、11、12牢固地安装在倒车轴3上，用于与齿轮5、6、7、8一直啮合。在图2中最前方的两个齿轮5、6（最靠近未描绘的发动机）构成传统的分体式齿轮。存在传统的同步装置18、19、20以将齿轮连接至相应轴杆，即，将齿轮5、6、7、8中的任意齿轮与相应轴杆锁合，以便与其共同旋转。 [0032] 附图中的齿轮箱配备有在本文中描绘为行星齿轮15的换档齿轮单元。行星齿轮传统上配备有牢固地安装在主轴2上的太阳轮35、与太阳轮啮合的多个行星齿轮36、和在行星齿轮外侧上的与行星齿轮啮合的齿圈16。将齿圈16向附图中的左侧移动经由第一同步装置30使行星齿轮15置于高档位，并且将齿圈向附图中的右侧移动经由第二同步装置31使行星齿轮置于低档位。装置17能够用于将行星齿轮15置于空档状态，齿轮箱主轴2在所述空档状态下与输出轴14解除连接，并且在两个轴杆之间没有传动发生。 [0033] 图2中的齿轮箱还配备有倒车齿轮21。沿第一方向推动车辆涉及到使用定位在主轴2上的第一倒车齿轮22和定位在倒车轴3上的第二倒车齿轮23，在附图中所述第一方向是倒车方向。如可以在图1中所见的，这些齿轮22、23不互相啮合。为了改变主轴2相对于输入轴13的旋转方向以便向后推动车辆，动力经由第三齿轮24从第二倒车齿轮23传递出来，所述第三齿轮用作中间倒车齿轮24并且定位在中间轴4上。中间倒车齿轮24能够沿中间轴4移动以便与第一倒车齿轮22啮合和解除啮合。图3描绘了图2的细节，其中中间倒车齿轮24处于解除啮合状态。在图2中，中间倒车齿轮24被连接。为了使得将中间倒车齿轮24再次连接至第一倒车齿轮22变得更简单，中间倒车齿轮24和第一倒车齿轮22上的轮齿可以通过其端部沿轴向方向一定程度地倒角而形成锥形。车辆以传统方式必须停住以允许连接发生和倒车设备接合。连接第一倒车齿轮22涉及到以传统方式使用同步装置29。 [0034] 附加设备（例如减速器25或动力输出装置26）经由在视图中描绘为齿轮27、28的另一传动构件连接。 [0035] 使用第一倒车齿轮22以连接附加设备25、26的优点在于，不需要主轴2上的单独齿轮以顾及可解除连接的附加设备。为了使得附加设备在车辆处于运动状态时能够使用，其必须连接至不与倒车轴3上的对应齿轮啮合的齿轮。事实上不可能在同一时间使得两个或更多的齿轮借助于与主轴2锁合以与其共同旋转而啮合，因为每个向前推动齿轮6、7、8与倒车轴3上的相应齿轮10、11、12一直啮合。相反地，主轴倒车齿轮22不与其相应倒车轴齿轮23啮合，见图1，因为中间倒车齿轮24在第一倒车齿轮22和第二倒车齿轮23之间传递动力，并且能够移动以与第一倒车齿轮22啮合和解除啮合。因此第一倒车齿轮22和向前推动齿轮6、7、8可以在中间倒车齿轮24与第一倒车齿轮22解除啮合时在同一时间与主轴2锁合，以便与其共同旋转。第一倒车齿轮22从而即使在车辆不意图于倒车时也可以使用，与除在车辆倒车时以外均会导致能量损失的现有技术不同。 [0036] 倒车涉及到将中间倒车齿轮24连接至与第一倒车齿轮22啮合。主轴倒车齿轮22接下来借助于其同步装置29与主轴锁合用于与其共同旋转。替代地，第一倒车齿轮22可以在连接中间倒车齿轮24之前与主轴锁合，以便与其共同旋转。首先将第一倒车齿轮与主轴锁合的优点在于，经由装置29将连接同步。主轴倒车齿轮22接下来将沿与输入轴13的方向相反的方向驱动主轴。在没有连接附加设备25、26的情况下向前推动期间，中间倒车齿轮24与第一倒车齿轮22解除啮合，所述第一倒车齿轮经由同步装置29与主轴解除连接并且因此相对于所述主轴自由地旋转，导致没有能量损失。 [0037] 连接附加设备25、26涉及到首先确保中间倒车齿轮24在主轴倒车齿轮22借助于其同步装置29与主轴锁合，并且因此将与所述主轴一起旋转之前与所述主轴倒车齿轮解除啮合。如前所述，附加设备可以采用减速器25的形式。在减速器定位在如图所示具有行星齿轮的齿轮箱上的情况下，其能够既在高档位中又在低档位中使用。当在高档位和低档位之间换档时，减速器25必须解除连接以避免损坏行星齿轮的同步装置30、31。接下来出现的制动动作的暂时缺乏可以例如由车辆的轮部制动来补偿。在低档位运行期间，减速器的动作改善，因为其接下来由行星齿轮的齿轮连接来提振。本发明的另一优点在于，由于第一倒车齿轮22上的齿角与旨在向前推动的所述齿轮6、7、8上的齿角不同，因此在使用减速器25时的负载分布变得对于制成主轴的轴承而言非常有利。替代将负载施加至更脆弱的通常为销轴类型的前部轴承（最靠近发动机）的是，在减速器25的操作期间的负载转移至主轴上的更结实的后部轴承34，即与车辆倒车时相同的负载方向。在发动机制动期间，前部轴承已负载很重，因此非常有利的是借助于操作根据本发明的减速器以降低/平衡化所述前部轴承上的负载并且因此增长其使用寿命。 [0038] 附加设备也可以采用动力输出装置26形式。动力输出装置既可以在车辆向前行驶时也可以在其静止时连接。为了能够在车辆静止时使动力输出装置运行，行星齿轮15首先必须经由装置17置于空档状态。当动力输出装置连接至齿轮箱时，所述齿轮箱的其它齿轮6、7、8可以用于以不同的齿轮比驱动动力输出装置，因为主轴倒车齿轮22能够与主轴锁合，以便与其共同旋转，与此同时向前推动齿轮6、7、8之一也被锁合。还可以在车辆的操作期间将动力输出装置连接，但仅在动力输出装置处于无负载状态中时，以便保护齿轮箱的其它部件，特别是行星齿轮的同步装置，不受扭矩峰值影响。“连接”动力输出装置在第一倒车齿轮22经由同步装置29置于与主轴传动连通时发生。此外，动力输出装置可以处于有负载状态或无负载状态。 [0039] 车辆也可以配备有两个或更多种形式的附加设备，所述两个或更多种形式的附加设备之一可以是减速器。 [0040] 本发明在上文中关于机动车辆中的齿轮箱描述。特别有利的是将本发明利用在通常被称作AMT的自动操作手动齿轮箱的情况中，因为这样的话所述齿轮箱的控制完全电子化地执行。重型机动车辆（例如卡车、牵引车和公共汽车）通常配置有这种齿轮箱，其本身例如从SE 0950874中获知。自动操作手动齿轮箱能够借助于使用采用齿轮杠杆或类似形式的操作构件经由电控装置由驾驶员操作。在期望时，驾驶员可以借助于使用操作构件或借助于使电控装置自动地管理用于传动的适当档位而手动地命令变速器改变档位。在任一情况下，发生在齿轮箱中的换挡操作由电控装置以取决于改变发生在哪两个档位之间的预编程的方式控制。 [0041] 用于实施根据本发明的方法的计算机程序代码有利地被包括在计算机程序中，所述计算机程序能够被读取到计算机的内部存储器（例如机动车辆的电控单元的内部存储器）中。这种计算机程序有利地经由计算机程序制品提供，所述计算机程序制品包括数据存储介质，所述数据存储介质能够由电控单元读取并且具有存储在其上的计算机程序。所述数据存储介质可以例如是采用CDROM、DVD等形式的光学介质，采用硬盘、软盘、卡带等形式的磁性介质，或闪存即ROM、PROM、EPROM或EEPROM类型的存储器。 [0042] 还可以想象的是将本发明利用在其它类型的推动装置上，例如利用在运输设备或独立式发动机上。可以在需要连接附加设备的情况下将本发明利用在任何类型的齿轮箱上。本发明不限制于上文中描述的优选实施例。可以使用各种替代例、改型和等同方案。上文中的实施例因此不被认为限制本发明的保护范围，所述保护范围借助于所附的权利要求限定。 |
||||||
