機(jī)動(dòng)車變速器的換擋裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車變速器的換擋裝置，包括一個(gè)構(gòu)造為空心軸的具有徑向孔（5、6、7、8）的驅(qū)動(dòng)軸（2）、至少一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸（2）上的輸出元件（3）、一個(gè)可軸向移動(dòng)地設(shè)置在空心軸（2）中的換擋元件（4）、在徑向孔（5、6、7、8）中可徑向移動(dòng)的構(gòu)造為球的耦合件（9、10、11、12），其中所述輸出元件（3）可通過(guò)換擋元件（4）的軸向移動(dòng)和球（9、10、11、12）的徑向移動(dòng)與驅(qū)動(dòng)軸（2）耦合和脫接。建議所述換擋元件構(gòu)造為換擋活塞（4）并且空心軸（2）構(gòu)造為換擋缸（2a）。
【專利說(shuō)明】機(jī)動(dòng)車變速器的換擋裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種由DE937 990已知的、根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的機(jī)動(dòng)車變速器 的換擋裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] DE937 990公開(kāi)了一種用于機(jī)動(dòng)車變速器的換擋裝置，在該變速器中各個(gè)擋位通 過(guò)一個(gè)所謂的滑鍵軸來(lái)切換。一個(gè)構(gòu)造為空心軸的其上設(shè)有齒輪的變速器主軸本身容納有 可軸向移動(dòng)的滑鍵軸。在齒輪區(qū)域中空心軸具有徑向孔，換擋球可徑向移動(dòng)地設(shè)置在所述 徑向孔中并且為了耦合換擋球被滑鍵軸彼此壓離。由此在相應(yīng)齒輪和變速器主軸之間形成 不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)的連接。
[0003] 已知在當(dāng)今的機(jī)動(dòng)車變速器中、也包括自動(dòng)變速器中使用牙嵌離合器來(lái)切換各個(gè) 擋位。牙嵌離合器的優(yōu)點(diǎn)在于其結(jié)構(gòu)相對(duì)緊湊并且在此可傳遞相對(duì)大的扭矩。牙嵌離合器 的缺點(diǎn)在于，牙嵌離合器在實(shí)踐中只能在轉(zhuǎn)速差為零時(shí)才能切換，在此總是會(huì)出現(xiàn)所謂的 齒對(duì)齒位置（Zahn-auf-Zahn-Stellung)，在該位置中離合器不能接合。這一問(wèn)題至今未能 得到令人滿意的解決。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種適合的離合器，該離合器一方面允許傳遞相對(duì)大的扭 矩并且另一方面避免了齒對(duì)齒位置。
[0005] 該任務(wù)通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求1和8的特征得以解決。有利的方案由從屬權(quán)利要求給 出。
[0006] 從已知的換擋裝置出發(fā)，根據(jù)本發(fā)明的第一方面規(guī)定，所述換擋元件構(gòu)造為換擋 活塞并且空心軸構(gòu)造為換擋缸。由此實(shí)現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)：可通過(guò)換擋活塞的軸向移動(dòng)來(lái)切換設(shè) 置在空心軸上的輸出元件、優(yōu)選齒輪。優(yōu)選通過(guò)液壓或氣動(dòng)壓力介質(zhì)加載換擋活塞。由此 可實(shí)現(xiàn)緊湊的換擋裝置，該換擋裝置無(wú)需同步。根據(jù)本發(fā)明的離合器可在較輕的負(fù)載和較 小的轉(zhuǎn)速差范圍內(nèi)進(jìn)行切換、即為了導(dǎo)入換擋過(guò)程無(wú)需要求驅(qū)動(dòng)元件和輸出元件具有相同 的轉(zhuǎn)速。
[0007] 根據(jù)一種優(yōu)選實(shí)施方式，在所述至少一個(gè)輸出元件的區(qū)域中設(shè)置至少一排徑向 孔，為所述徑向孔配置設(shè)置在換擋活塞上的環(huán)形凹槽。當(dāng)環(huán)形凹槽在徑向上與徑向孔對(duì)齊 時(shí)，球通過(guò)輸出元件的內(nèi)部輪廓向內(nèi)被壓到環(huán)形凹槽中，從而輸出元件或齒輪脫接。在另一 種情況下，即在環(huán)形凹槽不對(duì)齊徑向孔，而是換擋活塞的圓周面向內(nèi)封閉徑向孔時(shí)，則球被 向外壓并且輸出元件或者說(shuō)齒輪與驅(qū)動(dòng)軸不可相對(duì)旋轉(zhuǎn)地連接、即耦合。
[0008] 根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述輸出元件具有設(shè)有孔壁的孔并且在孔壁中加工 出袋狀缺口，所述缺口的數(shù)量和分布相應(yīng)于徑向孔。在耦合狀態(tài)中袋狀缺口部分地容納球， 從而在驅(qū)動(dòng)元件和輸出元件之間形成形鎖合。
[0009] 根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述袋狀缺口構(gòu)造為具有不對(duì)稱的橫截面輪廓的縱 向凹槽，并且所述橫截面輪廓具有一個(gè)與球匹配的弧部和一個(gè)平坦地結(jié)束的斜面。由此實(shí) 現(xiàn)了軟接合。不對(duì)稱的橫截面輪廓與旋轉(zhuǎn)方向有關(guān)地用于右旋或用于左旋。
[0010] 根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述袋狀缺口構(gòu)造為具有徑向?qū)ΨQ的橫截面輪廓的 縱向凹槽，所述橫截面輪廓與球匹配并且與旋轉(zhuǎn)方向無(wú)關(guān)。
[0011] 根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述換擋活塞可被液壓、氣動(dòng)或機(jī)械地操作。待選擇 的執(zhí)行器因此可適配所給定的條件。
[0012] 根據(jù)另一種優(yōu)選的實(shí)施方式，所述至少一個(gè)輸出元件構(gòu)造為齒輪。該齒輪因此可 作為變速器一個(gè)擋位的空套齒輪設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸上并且在需要時(shí)與驅(qū)動(dòng)軸耦合。在此可在驅(qū) 動(dòng)軸上并排設(shè)置多個(gè)齒輪。在此情況下應(yīng)相應(yīng)延長(zhǎng)換擋活塞。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的換擋裝置可特別有利地用于自動(dòng)變速器 中。在此產(chǎn)生下述優(yōu)點(diǎn)：根據(jù)本發(fā)明的形鎖合的離合器可代替具有上述缺點(diǎn)的牙嵌離合器。 由此實(shí)現(xiàn)了在換擋舒適性一較大的轉(zhuǎn)速差范圍一和結(jié)構(gòu)空間需求方面的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 下面詳細(xì)說(shuō)明附圖示出的本發(fā)明的一種實(shí)施例，可由下述說(shuō)明和/或附圖得出其 它特征和/或優(yōu)點(diǎn)。附圖如下：
[0015] 圖1為根據(jù)本發(fā)明的換擋裝置的軸向剖面圖；
[0016] 圖2a為在與輸出元件耦合時(shí)的徑向半剖面圖；
[0017] 圖2b為在與輸出元件脫接時(shí)的徑向半剖面圖；
[0018] 圖3為根據(jù)本發(fā)明的換擋裝置的換擋活塞；
[0019] 圖4為換擋裝置的構(gòu)造為換擋缸的空心軸；
[0020] 圖5為輸出元件中的具有袋狀缺口的第一內(nèi)部輪廓；
[0021] 圖6為具有袋狀缺口的第二內(nèi)部輪廓；和
[0022] 圖7為具有袋狀缺口的第三內(nèi)部輪廓。

【具體實(shí)施方式】
[0023] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明的換擋裝置1，該換擋裝置具有構(gòu)造為空心軸2的驅(qū)動(dòng)軸以及 構(gòu)造為齒輪3的輸出元件?？招妮S2構(gòu)造為換擋缸2a并且容納有換擋活塞4。在空心軸2 的壁中設(shè)置第一排徑向孔5、6和第二排徑向孔7、8,所述徑向孔本身分別容納有構(gòu)造成球 9、10、11、12的可徑向移動(dòng)的耦合件。空心軸2具有一個(gè)端壁2b，用于使換擋活塞4復(fù)位的 壓縮彈簧13支撐在所述端壁上。另一方面，換擋活塞4的行程通過(guò)擋圈14限定，所述擋圈 嵌入空心軸2中的一個(gè)凹槽15中。換擋活塞4被顯示于兩個(gè)位置中、即上半部4a處于鎖 止位置中并且下半部4b處于解鎖狀態(tài)中。換擋活塞具有兩個(gè)環(huán)繞的環(huán)形凹槽16、17,所述 環(huán)形凹槽的凹槽橫截面匹配球9至12。齒輪3通過(guò)軸向固定元件18、19固定在驅(qū)動(dòng)軸2上 并且具有一個(gè)孔20,在所述孔中在圓周上分布地加工出構(gòu)造為縱向凹槽的袋狀缺口 21。缺 口 21用于在鎖止的、即耦合的狀態(tài)中容納球9、11。為了固定換擋位置設(shè)置卡鎖元件22。
[0024] 圖2a和圖2b分別示出根據(jù)圖1的剖視線的徑向半剖面圖。圖2a示出圖1中的 具有換擋活塞位置的上半部4a。球11 一方面形鎖合地容納在齒輪3的縱向凹槽21中并且 在徑向內(nèi)部支撐在換擋活塞4的圓周4c上。齒輪3在該位置中因此與驅(qū)動(dòng)軸2不可相對(duì) 旋轉(zhuǎn)地連接。圖2b示出具有換擋位置（圖1)的下半部4b :在此球12通過(guò)孔20的圓周被 壓入凹槽17中。齒輪3因此脫接。圖2a和2b的視圖是示意性的、即并不完整；例如未示 出徑向孔7、8,但這在圖4中更詳細(xì)地示出。
[0025] 圖3示出具有圓柱狀圓周4c的換擋活塞4作為單個(gè)零件，在所述換擋活塞中加工 出兩個(gè)環(huán)形凹槽16、17,所述環(huán)形凹槽的半徑匹配球（圖1)的半徑。
[0026] 圖4示出空心軸2作為單個(gè)零件，該空心軸構(gòu)造為具有缸底2b的換擋缸2a。在 空心軸2的壁中加工出在圓周上分布的孔5、6、7、8,所述孔設(shè)置在軸向錯(cuò)開(kāi)的兩排中?？? 至8匹配球9至12的直徑，從而所述球可在徑向上移動(dòng)。
[0027] 圖5示出齒輪3的內(nèi)部輪廓23(參照?qǐng)D1)以及在徑向孔24區(qū)域中穿過(guò)空心軸2、 換擋活塞4和齒輪3的局部剖面圖。在齒輪3的孔20的圓周面中加工出多個(gè)、在所示實(shí)施 例中為八個(gè)袋狀缺口 25,所述缺口具有參照徑向r不對(duì)稱的橫截面。袋狀缺口 25構(gòu)造為縱 向凹槽并且相應(yīng)于圖1中的縱向凹槽21。缺口 25的橫截面輪廓、又稱為橫剖面由一個(gè)大致 四分之一圓的弧部25a和一個(gè)平坦地結(jié)束的斜面或斜坡25b組成。該橫截面輪廓25a、25b 主要用于左旋的驅(qū)動(dòng)軸(通過(guò)旋轉(zhuǎn)箭頭L示出）。由此可在耦合時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪3的"柔和"的 帶動(dòng)。在局部剖面圖中示出的球26部分位于徑向孔24中并且部分位于袋狀缺口 25中，由 此在驅(qū)動(dòng)軸2和輸出元件3之間形成形鎖合。球26或者說(shuō)圖1中的球9至12因此不構(gòu)成 夾緊件(例如在自由輪中），而是構(gòu)成用于形成形鎖合的耦合件。在此出現(xiàn)的圓周方向上的 力明顯小于在夾緊件的情況下。通過(guò)在圓周上和在軸向上球的數(shù)量可使換擋裝置匹配待傳 遞的扭矩。
[0028] 圖6示出另一種用于輸出元件的內(nèi)部輪廓27,在此在圓周上設(shè)置具有徑向?qū)ΨQ的 橫截面的袋狀缺口 28。該缺口 28的橫截面參照徑向r對(duì)稱并且具有大致半圓的輪廓，該半 圓相應(yīng)于球直徑。內(nèi)部輪廓27不僅適用于輸出元件的右旋而且也適用于輸出元件的左旋， 這通過(guò)雙向旋轉(zhuǎn)箭頭N示出。
[0029] 圖7示出一種用于右旋(通過(guò)旋轉(zhuǎn)箭頭R標(biāo)記）的內(nèi)部輪廓29作為根據(jù)圖5的內(nèi) 部輪廓23的對(duì)稱物。所述內(nèi)部輪廓29具有在圓周上分布的袋狀缺口 30,所述缺口類似于 圖5中的缺口 25的輪廓具有不對(duì)稱的橫截面輪廓。通過(guò)該幾何形狀可實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)元件和輸 出元件之間的相對(duì)軟的耦合，這對(duì)于相對(duì)窄的范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速差是可能的。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的換擋裝置1以下述方式工作：在根據(jù)位置4a與齒輪3耦合時(shí)（圖1) 換擋活塞4通過(guò)壓縮彈簧13被壓到軸向擋圈14上并且固定在該位置中。在位置4a中換 擋活塞4未被加載壓力。當(dāng)應(yīng)使齒輪3脫接時(shí)、即進(jìn)入位置4b時(shí)，換擋活塞4的端面被氣 動(dòng)或液壓地加載壓力并且在附圖中向左移動(dòng)，直到到達(dá)卡鎖元件22并且換擋活塞4被固定 在位置4b中。在此球9至12或26通過(guò)齒輪3的內(nèi)部輪廓23 (參見(jiàn)圖5)被徑向向內(nèi)壓入 徑向凹槽16、17中。由此形鎖合解除并且齒輪3脫接。
[0031] 附圖標(biāo)記列表
[0032] 1 換擋裝置
[0033] 2 驅(qū)動(dòng)軸
[0034] 2a換擋缸
[0035] 2b 端壁
[0036] 3 輸出兀件/齒輪
[0037] 4 換擋活塞
[0038] 4a鎖止的換擋位置
[0039] 4b解鎖的換擋位置
[0040] 4c 圓周
[0041] 5 徑向孔
[0042] 6 徑向孔
[0043] 7 徑向孔
[0044] 8 徑向孔
[0045] 9 球
[0046] 10 球
[0047] 11 球
[0048] 12 球
[0049] 13壓縮彈簧
[0050] 14 擋圈
[0051] 15 凹槽
[0052] 16環(huán)形凹槽
[0053] 17環(huán)形凹槽
[0054] 18固定元件
[0055] 19固定元件
[0056] 20齒輪的孔
[0057] 21縱向凹槽
[0058] 22卡鎖元件
[0059] 23內(nèi)部輪廓
[0060] 24徑向孔
[0061] 25缺口 /縱向凹槽
[0062] 25a 弧部
[0063] 25b 斜面
[0064] 26 球
[0065] 27內(nèi)部輪廓
[0066] 28 缺口
[0067] 29內(nèi)部輪廓
[0068] 30 缺口
[0069] L 左旋箭頭
[0070] N 中性的雙向箭頭
[0071] R 右旋箭頭
[0072] r 徑向
【權(quán)利要求】
1. 機(jī)動(dòng)車變速器的換擋裝置，包括：一個(gè)構(gòu)造為空心軸的具有徑向孔（5、6、7、8、24)的 驅(qū)動(dòng)軸（2);至少一個(gè)設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸（2)上的輸出元件（3);-個(gè)在空心軸（2)中可軸向移動(dòng) 地設(shè)置的換擋元件（4 );在徑向孔（5、6、7、8 ; 24 )中可徑向移動(dòng)的構(gòu)造為球的耦合件（9、10、 11、12、26)，其中所述輸出元件（3)能夠通過(guò)換擋元件（4)的軸向移動(dòng)和球（9、10、11、12; 26)的徑向移動(dòng)與驅(qū)動(dòng)軸（2)耦合和脫接，其特征在于，所述換擋元件構(gòu)造為換擋活塞（4) 并且空心軸（2)構(gòu)造為換擋缸（2a)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的換擋裝置，其特征在于，在所述至少一個(gè)輸出元件（3)的區(qū)域中設(shè) 置至少一排徑向孔（5、6 ;7、8)并且所述換擋活塞（4)在圓周側(cè)具有至少一個(gè)配置給徑向孔 (5、6、7、8)和球（9、10、11、12)的環(huán)形凹槽（16、17)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的換擋裝置，其特征在于，所述輸出元件（3)具有設(shè)有孔壁的孔 (20)并且在孔壁中加工出袋狀缺口（21 ;25、28、30)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的換擋裝置，其特征在于，所述袋狀缺口構(gòu)造為具有不對(duì)稱的橫截 面（25、30)的縱向凹槽，該橫截面的輪廓具有一個(gè)與球（26)匹配的弧部（25a)和一個(gè)平坦 地結(jié)束的斜面（25b)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3的換擋裝置，其特征在于，所述袋狀缺口構(gòu)造為具有徑向?qū)ΨQ的橫 截面（28)的縱向凹槽，該橫截面（28)的輪廓與球（26)匹配。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一的換擋裝置，其特征在于，所述換擋活塞（4)能夠被液壓、氣 動(dòng)或機(jī)械地操作。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一的換擋裝置，其特征在于，所述至少一個(gè)輸出元件構(gòu)造為齒 輪（3)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7之一的換擋裝置在自動(dòng)變速器中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】F16H63/30GK104061324SQ201410046847
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年2月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月19日
【發(fā)明者】G·艾格, R·諾瓦克 申請(qǐng)人:腓特烈斯港齒輪工廠股份公司