專利名稱：雙速齒輪傳動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙速齒輪傳動系統(tǒng)，如，一種復(fù)合多速傳動系統(tǒng)的分隔型輔助傳動部分或該部分的分部，特別是，本發(fā)明涉及一種采用非同步的爪型滑移離合器的雙速齒輪系統(tǒng)，該離合器經(jīng)特殊設(shè)計(jì)，使之具有相當(dāng)簡單，可靠的嚙合結(jié)構(gòu)，以便于平穩(wěn)，簡便地?fù)Q檔而不需要復(fù)雜的控制裝置或其他類似裝置。
在已有技術(shù)中，具有一個或多個與主傳動部分串接的輔助部分的復(fù)合變速齒輪傳動系統(tǒng)是眾所周知的，簡而言之，假定傳動比間隔已適當(dāng)?shù)卮_定，通過使主傳動和輔助傳動部分串接，可獲得的總傳動比數(shù)就將等于主傳動和輔助傳動部分傳動比數(shù)的乘積。
輔助傳動部分一般有三種類型;分段型、分隔型和分段/分隔組合型。
在帶有分段型輔助部分的復(fù)合傳動系統(tǒng)中，分段型輔助部分的傳動比間隔大于主傳動部分總傳動比范圍，且主傳動部分在每一分段中逐一換檔而通過其各個傳動比。帶有分段型輔助傳動部分的復(fù)合傳動系統(tǒng)的例子可參見美國專利3，105，395;2，637，222;和2，637，221。它們所公開的內(nèi)容在本文中引作參考。
在帶有分隔型輔助部分的復(fù)合傳動系統(tǒng)中，分隔型輔助部分的傳動比間隔小于主傳動部分的傳動比間隔，且每一主傳動部分的傳動比被分隔部分所分隔，或者說被細(xì)分。帶有分隔型輔助部分的復(fù)合變速傳動系統(tǒng)的例子可參見美國專利4，290，515;3，799，002;4，375，172;4，440，037和4，527，447。它們所公開的內(nèi)容在本文中被引作參考。
在分段/分隔組合型的輔助部分中，提供了分段和分隔兩種類型的傳動比，使得主傳動部分至少在兩個分段范圍內(nèi)逐一換檔而通過其各個傳動比，并且使得主傳動部分的傳動比至少在一個分段范圍內(nèi)被細(xì)分隔。
帶有一個簡單的分段/分隔組合型輔助部分的復(fù)合傳動系統(tǒng)的例子可參見美國專利3，283，613;3，648，546;它們所公開的內(nèi)容在這里引作參考。還可參見小型出版物016-AD號;壓模錘傳動系統(tǒng)(FullerTransmissions);型號RT-14613，RTO-14613;RTOO-14613。由本發(fā)明承擔(dān)者伊頓公司于1981年3月出版，它所公開的內(nèi)容在這里被引作參考。另一個例子是聯(lián)邦德國Friedrichshafen的EahnradfobrkFriedrichshafenAktiengeseushaft銷售的“Ecosphite”型傳動系統(tǒng)，它在主傳動部分的前面和后面分別采用了單獨(dú)的分隔型和分段型輔助部分。
具有一個3組，4速，分段/分隔組合型輔助部分的復(fù)合傳動系統(tǒng)的較好例子可參見美國專利4，754，665號，它所公開的內(nèi)容被本文引作參考。
應(yīng)注意到，主動和輔助傳動部分是相對的，如果主傳動和輔助傳動部分的指定顛倒過來，那么輔助部分的類型(無論分段型或分隔型)也將被顛倒。換言之，給出一個通常被認(rèn)為具有四速主傳動部分的例子，其帶有雙速分段型輔助部分，若將通常指定的輔助部分認(rèn)作主傳動部分，則通常指定的主傳動部分將被認(rèn)作是具有四速的分隔型輔助部分。按傳動領(lǐng)域通常認(rèn)可的慣例，以及在本發(fā)明說明書中所使用的復(fù)合傳動系統(tǒng)的主傳動部分是這樣的，它具有最大數(shù)量的(或至少不少于其他部分)前進(jìn)速度傳動比，且它允許選擇空檔，并包含一個(或幾個)倒檔傳動比，和/或它(在手動或半自動傳動系統(tǒng)中)的換檔是通過沿主動/從動閥或缸相反的方向操縱換檔桿或換檔手柄或換檔軸/換檔銷組件的方式或類似方式來完成的。
已有技術(shù)中這類帶有分段和分隔型輔助部分的復(fù)合變速齒輪傳動系統(tǒng)，如由伊頓公司提供的“Roadrunger”型和ZahnradfabrikFriedrichshofenAktiengesbushaft提供的“Ecosplit”型已被廣為接受并廣泛用于手動換檔的重型車輛中，然而，這些和其他一些類型的已有技術(shù)的復(fù)合變速齒輪傳動系統(tǒng)并不令人十分滿意，這是因?yàn)榉指粜偷膿Q檔需要極為嚴(yán)格的換檔步驟，或者是因?yàn)榉指綦x合器需要同步機(jī)構(gòu)，和/或因?yàn)樾枰粋€互鎖的主離合器以保護(hù)分隔離合器的同步器。特別考慮到輔助部分中分隔離合器不同步，通常的氣動非同步爪式離合器的操作將涉及到控制離合器嚙合時(shí)非同步轉(zhuǎn)動的最大程度，這是通過控制換檔撥叉的嚙合力以及離合器間隙來實(shí)現(xiàn)的。要實(shí)現(xiàn)和保持間隙與嚙合力之間的恰當(dāng)平衡是困難的，間隙和/或嚙合力過大將導(dǎo)致無法接受的惡劣的離合器嚙合狀態(tài)，而間隙和/或嚙合力太小又將導(dǎo)致離合器無法嚙合。
根據(jù)本發(fā)明，在所提供的雙速齒輪系統(tǒng)中，如在復(fù)合傳動系統(tǒng)的帶有換檔簡便可靠，嚙合平穩(wěn)的非同步離合機(jī)構(gòu)的分隔型輔助部分或輔助部分分部中、前述的缺陷已被克服。
它是這樣實(shí)現(xiàn)的，在雙速齒輪系統(tǒng)中具有可選擇地與同一軸離合的第一和第二齒輪，第二齒輪始終以一個較第一齒輪高的轉(zhuǎn)速被驅(qū)動，離合機(jī)構(gòu)只具有用來使第一齒輪嚙合到軸上的第一選擇位置和使第二齒輪嚙合到軸上的第二選擇位置，離合機(jī)構(gòu)包括與齒輪一起轉(zhuǎn)動的第一離合元件，以及與軸一起轉(zhuǎn)動的附帶的第二離合元件。
在這一傳動系統(tǒng)中，當(dāng)離合機(jī)構(gòu)從兩個位置中的一個直接移向另一個時(shí)，軸以及安裝在其上的第二離合元件將以與剛脫開齒輪的轉(zhuǎn)速基本相同的速度轉(zhuǎn)動，而且相對于欲嚙合齒輪及與之共同旋轉(zhuǎn)的離合元件，總具有相同的相對轉(zhuǎn)動。因此，相應(yīng)于給定的軸轉(zhuǎn)動方向，比如與裝有該傳動系統(tǒng)的車輛的前進(jìn)方向相對應(yīng)的方向，當(dāng)從第一齒輪上脫開并向第二齒輪嚙合時(shí)，在軸與第二齒輪趨向同步轉(zhuǎn)動時(shí)，軸將使得第一離合元件嚙合齒的前緣與第二離合元件嚙合齒的后緣相嚙合。反之，相應(yīng)于給定的轉(zhuǎn)動方向，當(dāng)從第二齒輪上脫開并合向第一齒輪時(shí)，在軸與第一齒輪趨向同步轉(zhuǎn)動時(shí)，軸將使得第一離合元件嚙合齒的后緣與第二離合元件嚙合齒的前緣相嚙合。
在本發(fā)明中，安裝在第二齒輪上的第一離合元件嚙合齒的前緣和/或第二離合元件嚙合齒的后緣，以及安裝在第一齒輪的第一離合元件嚙合齒的后緣和/或第二離合元件嚙合齒的前緣都設(shè)有斜面。在促使離合元件進(jìn)入嚙合的很小的嚙合力作用下，斜面將相互作用，使得離合元件軸向分開并脫離嚙合。一旦欲嚙合的離合元件達(dá)到同步轉(zhuǎn)動，欲嚙合齒的斜面將不再被促使趨向于嚙合，由于沿斜面所發(fā)生的嚙合已使相互嚙合的嚙合齒產(chǎn)生了很大的初始伸入，離合元件將實(shí)現(xiàn)快速平穩(wěn)的嚙合。
此外，該離合器不易受間隙的影響，因而降低了生產(chǎn)費(fèi)用。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種具有相當(dāng)簡單可靠的非同步爪型離合器的雙速齒輪傳動系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)簡單平穩(wěn)的換檔。
通過閱讀較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明并結(jié)合附圖，本發(fā)明的這一目的及其他目的和優(yōu)點(diǎn)將會變得很明顯。


圖1是本發(fā)明的雙速齒輪傳動系統(tǒng)的示意圖。
圖2是本發(fā)明所采用的離合機(jī)構(gòu)的示意圖。
圖3是一個采用本發(fā)明輔助傳動部分的復(fù)合傳動系統(tǒng)的示意圖。
圖3A是圖2中傳動系統(tǒng)的換檔檔位示意圖。(圖1A是相應(yīng)的先有技術(shù))圖4A和4B是本發(fā)明的輔助傳動部分的局部平面圖。
圖5是圖3所示類型的復(fù)合變速齒輪傳動系統(tǒng)的典型理想傳動比圖表。
圖6是圖2和圖3所示類型的復(fù)合變速齒輪傳動系統(tǒng)在各種可供選擇傳動比下的離合器位置圖表。
圖7是在接近同步時(shí)，本發(fā)明的離合齒趨向于實(shí)現(xiàn)初始伸入時(shí)的放大示意圖。
在下面的說明書中所使用的某些術(shù)語，只是為了敘述方便起見而不是限制性的術(shù)語“向上”，“向下”，“向右”和“向左”表示作為參考的附圖中的方向。術(shù)語“向前”和“向后”分別指以通常的方式安裝在汽車中的變速器的前端和后端，對圖3所示的傳動系統(tǒng)指的是其左側(cè)和右側(cè)。術(shù)語“向內(nèi)”和“向外”分別指朝向和離開裝置或指定部件的幾何中心。所說的術(shù)語包括前面專門提到的詞，由此派生的詞以及類似地引用的詞。
術(shù)語“復(fù)合傳動系統(tǒng)”用來表示變速或變換齒輪的傳動系統(tǒng)，它具有一個主傳動部分和串接的一個輔助傳動部分。因而，在主傳動部分中所選定的齒輪減速級可以與輔助傳動部分中另外選定的齒輪減速級相結(jié)合。這里使用的術(shù)語“加速”意味著從低速齒輪傳動比向高速齒輪傳動比換檔。這里使用的術(shù)語“減速”意味著從高速齒輪傳動比向低速齒輪傳動比換檔。這里使用的術(shù)語“低速齒輪”或“低齒輪”指的是在傳動系統(tǒng)中用于相當(dāng)?shù)偷那斑M(jìn)速度的齒輪傳動副，即，使輸出軸速度相對于輸入軸速度而言具有較高減速比的一對齒輪?！巴诫x合器組件”和類似所引用的詞指的是一種離合器組件，它被用來通過一個剛性離合器無相對轉(zhuǎn)動地將某一選定齒輪連接到軸上，其中，所說的剛性離合器所要進(jìn)行的嚙合在離合器元件未達(dá)到基本同步轉(zhuǎn)動之前是受阻的。在離合器元件上附帶有能力相當(dāng)大的摩擦裝置，足以使得離合器元件以及所有與之一起轉(zhuǎn)動的元件在離合器剛嚙合時(shí)以基本上同步的速度旋轉(zhuǎn)。
參見圖3，3A，4A和4B，那里表示了一個具有十八種前進(jìn)速度的復(fù)合傳動系統(tǒng)(100)，它包括一個多速的主傳動部分12A和一個與其串接的輔助傳動部分102。傳動系統(tǒng)100在前述的已獲批準(zhǔn)的美國專利申請826430號中已被詳盡公開和論述。
傳動系統(tǒng)100一般裝在單一的外殼中，并且包括一個輸入軸16，該輸入軸由原動機(jī)，例如柴油發(fā)動機(jī)E通過一個通常情況下嚙合的但也可分離的摩擦主離合器C來驅(qū)動，主離合器C有一個連接到發(fā)動機(jī)曲軸20上的輸入部分即，主動部分18，還有一個可轉(zhuǎn)動地裝到傳動裝置輸入軸上的被動部分22。
主傳動部分的每個主軸齒輪最好套裝在主軸28A上，并與相關(guān)的副軸齒輪組保持常嚙合并由后者浮動支承，副軸齒輪組的安裝裝置以及它們所帶來的特殊優(yōu)點(diǎn)已在美國專利3，105，395和3，335，616號上作了極為詳盡的說明，那里所公開的內(nèi)容在本文中被引作參考，一般地，如同在已有技術(shù)中廣為周知的，離合環(huán)套由配備有滑桿殼體組件(未示出)的滑移撥叉(未示出)確定其軸向位置。
輔助傳動部分102包括兩組基本上相同的輔助副組件104和104A，各自包括一個由殼體H中的軸承108和110支承的輔助副軸106，并帶有三個固定在軸上與其一起轉(zhuǎn)動的輔助部分副軸齒輪112，114和116。輔助部分副軸齒輪112支承著輔助部分的分隔齒輪118并與之保持常嚙合，分隔齒輪套在主軸28A上。輔助部分副軸齒輪114支承著輔助部分的分隔/分段齒輪120并與之保持常嚙合，后者套在輸出軸122的與主軸28A同軸線相鄰的軸端上。輔助部分副軸齒輪116支承著輔助部分的分段齒輪124并與之保持常嚙合，后者套在輸出軸122上。因此，輔助部分副軸齒輪112和分隔齒輪118確定了第一齒輪組，輔助部分副軸齒輪114和分隔/分段齒輪120確定了第二齒輪組，輔助部分副軸齒輪116和分段齒輪124確定了第三組，即它們構(gòu)成了分隔/分段組合型輔助傳動部分102的齒輪組。
一個滑移雙位爪式離合環(huán)套126被用來選擇性地將分隔齒輪118或分隔/分段齒輪120連接到主軸28A上，而一個雙位同步組件128被用來選擇性地將分隔/分段齒輪120或分段齒輪124連接到輸出軸122上。雙作用滑移爪式離合環(huán)套126的結(jié)構(gòu)和作用基本上與傳動系統(tǒng)10中所采用的滑移離合環(huán)套96的結(jié)構(gòu)和作用相同，而雙作用同步離合器組件128的結(jié)構(gòu)和作用基本上與傳動系統(tǒng)10中所采用的同步離合器組件92的結(jié)構(gòu)和作用相同，同步離合器，比如組件92和128，在已有技術(shù)中已廣為周知，它們的例子可參見美國專利4，462，489;4，125，179和2，667，955號，所有這些公開的內(nèi)容被引作參考。
輔助部分102的較佳實(shí)施例的詳細(xì)結(jié)構(gòu)表示在圖3中，從中可以看到，伸到輔助傳動部分102中的主軸28A的后端帶有外花鍵130，它與離合環(huán)套126上的內(nèi)花鍵132嚙合，以便將離合環(huán)套126與主軸28A轉(zhuǎn)動相接并允許兩者間有軸向相對滑動。離合環(huán)套126設(shè)有嚙合齒134和136，用來選擇性地分別與齒輪118和120上設(shè)置的嚙合齒138和140軸向嚙合。離合環(huán)套126還設(shè)有凹槽141用來容納滑移撥叉142。
齒輪118套在主軸28A上，并且通常相對于主軸可自由轉(zhuǎn)動并通過定位件144相對于主軸28A軸向定位。嚙合齒136和138帶有相對于主軸28A的軸線呈大約35°傾斜的錐形表面146和148，這就提供了有益的相互作用以利于防止非同步嚙合及利于產(chǎn)生同步轉(zhuǎn)動，就如同在美國專利3，265，173中詳盡說明的那樣，該專利所公開的內(nèi)容在這里被引作參考。嚙合齒136和140帶有同樣的附加錐形表面。
分隔/分段齒輪120通過一對推力軸承152可旋轉(zhuǎn)地支承在輸出軸122內(nèi)端150。而分段齒輪124套裝在輸出軸122上，并通過推力墊圈154和156在輸出軸上軸向定位。軸向位于齒輪120和124之間并通過外花鍵158和內(nèi)花鍵160可轉(zhuǎn)動地固定在輸出軸122上的是一個雙向作用的雙位同步離合器組件128。許多種已知的同步剛性離合器結(jié)構(gòu)都適合于在本發(fā)明的輔助傳動部分中使用。所示的同步離合器組件128是前述美國專利4，462，489號中所描述的銷型結(jié)構(gòu)的，簡言之，同步離合器組件128包括一個由滑移撥叉164軸向確定位置的可滑動的爪型離合元件162，它帶有嚙合齒166和168，分別與齒輪120和124上所帶的嚙合齒170和172軸向嚙合。齒輪120和124上分別設(shè)有錐形摩擦面174和176，用此分別與同步離合器組件的摩擦環(huán)182和184上相應(yīng)的錐形摩擦面178和180摩擦同步嚙合，鎖定銷186和188分別可轉(zhuǎn)動地固定在摩擦環(huán)184和182上并且與滑動元件162上的鎖定開孔相互作用，以此提供鎖定功能，如同在已有技術(shù)中所知道的那樣。同步組件128還可以包括一組彈性銷(未表示)，用來在離合嚙合開始時(shí)提供錐形摩擦面間的初始嚙合。
輸出軸122由殼體H內(nèi)的軸承192來支承并從殼體中伸出，用來連接一個叉形元件Y或類似的零件，后者一般構(gòu)成萬向聯(lián)軸器的一部分以驅(qū)動一根接到差速器或類似裝置上的驅(qū)動軸。輸出軸122還可以帶有轉(zhuǎn)速表齒輪194和/或各種密封元件(未示出)。
參見圖5和圖6可看出通過對處于軸向位置前端和后端的分隔離合器126和分段離合器128選擇性地軸向定位，從主傳動軸的轉(zhuǎn)動到輸出軸的轉(zhuǎn)動，可獲得4種不同的傳動比。因此，輔助傳動部分120是一種可在輸入(主軸28A)和輸出(輸出軸122)之間提供4種可選擇的速度或傳動比的分段和分隔組合型的3組式輔助部分。在復(fù)合傳動系統(tǒng)100中主傳動部分12A提供了一種后退五種可選擇的前進(jìn)速度，然而，可供選擇的前進(jìn)速比中的一個常被用作爬行或低速齒輪速比而不被用在高速范圍，因而，根據(jù)低速齒輪即爬行齒輪的脫合需要和/或?qū)嶋H情況，傳動系統(tǒng)100宜視作一個能提供17或18種可供選擇前進(jìn)速度的(4+1)×2×2型傳動系統(tǒng)。
離合器，即分段離合器，應(yīng)當(dāng)是一個同步離合器，而雙作用離合環(huán)套126，即分隔離合器，根據(jù)本發(fā)明則是一個專門設(shè)計(jì)的非同步離合器。
傳動系統(tǒng)100換檔的檔位圖示意性地表示在圖3A中，沿垂直方向劃分的區(qū)域表示分段換檔，而水平方向劃分的區(qū)域則表示分隔換檔。
一種選擇理想傳動比的方法可參見圖5的示意性表示，不考慮爬行傳動比(以虛線示)及后退傳動比并假定傳動系統(tǒng)最好具有大體相等的傳動比間隔，主傳動部分的傳動比間隔應(yīng)當(dāng)大致相等，分隔間隔應(yīng)大致等于主傳動部分傳動比間隔的平方根，分段間隔應(yīng)大致等于主傳動部分傳動比間隔的N次冪，這里N等于在每一分段中主傳動部分傳動比間隔數(shù)(即、在(4+1)×2×2傳動系統(tǒng)中N＝4)。給定所要求的理想傳動比后，接近于這些傳動比的齒輪就選定了。
參見圖3，4A和4B并假定齒輪118，120，124，112，114和116各自的齒數(shù)分別為40，38，54，41，45和19就可獲得下述4種輔助部分傳動比1)離合器126與齒輪120嚙合及離合器128與齒輪124嚙合，提供的輔助部分減速比大約為3.365∶1。
2)離合器126與齒輪118嚙合及離合器128與齒輪124嚙合，提供的輔助部分減速比大約為2.913∶1。
3)離合器126與齒輪120嚙合及離合器128與齒輪120嚙合，提供的輔助部分減速比大約為1.000∶1。
4)離合器126與齒輪118嚙合及離合器128與齒輪120嚙合，提供的輔助部分減速比大約為0.865∶1。
在上述例子中，分隔間隔大約是15.6%，而分段間隔大約是336.6%，這大致適合于一個具有大約35%傳動間隔的“4+1”的主傳動部分，因?yàn)?.35的平方根大約是1.16而1.35的4次冪(即N＝4)大約等于3.32。圖6表示為傳動系統(tǒng)100提供各種可選擇的前進(jìn)速度時(shí)的各個嚙合齒輪。
上述例子表示了一種“增速”型傳動系統(tǒng)，如在傳動領(lǐng)域所周知的，通過將本發(fā)明輔助傳動部分中的分隔齒輪組與分隔/分段齒輪組對調(diào)并顛倒分隔離合器126的操作順序，就可以提供一種“直接傳動”的傳動系統(tǒng)。如，對這個傳動系統(tǒng)，齒輪118，120，112和114可分別具有38，40，45，和41齒，而且分隔離合器126在第1，3，5，7，9，11，13和15傳動比時(shí)與齒輪118嚙合，而在第2，4，6，8，10，12，14，16傳動比時(shí)與齒輪120嚙合，所例舉的這樣的傳動系統(tǒng)將提供與前述相同的分隔間隔，但分段間隔將較前述為小。當(dāng)然，通過調(diào)整輔助部分各個齒輪的齒數(shù)，即可提供滿意的分段和分隔間隔。
圖1示意性地表示了本發(fā)明的分隔型輔助部分的分部200，雙速齒輪傳動系統(tǒng)200包括主軸28A，它裝有分隔齒輪118及分隔/分段齒輪120，兩齒輪都可相對主軸28A轉(zhuǎn)動并通過一個雙位滑動離合環(huán)套126可選擇地將其中一個與軸28A嚙合。分隔離合器126通過花鍵130/132與主軸28A連接以便使它同主軸一起轉(zhuǎn)動，并且通過滑移撥叉142和雙位液壓執(zhí)行裝置202使它軸向移位，移至第一位置使齒輪118與軸28A嚙合或移至第二位置(圖4A)使齒輪120與軸28A嚙合。
齒輪118與輔助副軸齒輪112保持常嚙合，齒輪120與輔助副軸齒輪114保持常嚙合，兩輔助副軸齒輪112和114被固定安裝使之與輔助副軸106一起轉(zhuǎn)動。
齒輪118帶有嚙合齒138，用來與環(huán)套126上的嚙合齒134選擇性地嚙合，而齒輪120帶有嚙合齒140，用來與環(huán)套126上的嚙合齒136選擇性地嚙合，因此離合齒138和134確定了第一剛性離合器204借助齒輪118，與軸28A的連接和脫開;而嚙合齒140和136確定了第二剛性離合器206借助齒輪120，與軸28A的連接和脫開。
執(zhí)行裝置202最好是液動或氣動的，以保證嚙合齒以彈性方式進(jìn)入嚙合并使嚙合元件138，134，140和/或136是彈性移動的，如同前述美國專利3，799，002中所例舉的那樣。
當(dāng)齒輪118，120，112和114分別具有40，38，41和48齒時(shí)，齒輪120將總是以齒輪118轉(zhuǎn)速的115.6%左右的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，另外，當(dāng)離合環(huán)套126在其第一和第二位置之間直接滑移時(shí)(即齒輪系200設(shè)有空檔)，在換檔的瞬間，軸28A和離合環(huán)套126及嚙合元件134和136將以與剛脫開的齒輪118或120的轉(zhuǎn)速大體相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。
因此，在主軸28A沿一給定方向轉(zhuǎn)動的情況下就齒輪系200的換檔來說，在離合器204的嚙合過程中，嚙合齒134最初比嚙合齒138轉(zhuǎn)得快，嚙合齒134的前緣208將與嚙合齒138的后緣210相接觸。在主軸28A沿一給定方向轉(zhuǎn)動的情況下就齒輪系200的換檔來說，在離合器206的嚙合過程中，嚙合齒136最初比嚙合齒140轉(zhuǎn)得慢，嚙合齒136的后緣212將與嚙合齒140的前緣214相接觸。
參見圖2，箭頭216，218和220分別代表齒輪118，離合環(huán)套126/軸28A和齒輪120的旋轉(zhuǎn)速度，220的數(shù)值總大約等于216數(shù)值的115.6%。
嚙合齒134的前緣208和嚙合齒136的后緣212設(shè)有斜面222，或者，斜面也可設(shè)在后緣210和前緣214上，或所有最先接觸的邊緣208，210，212和214上。
斜面222的尺寸是在執(zhí)行裝置只提供很小的嚙合力的條件下確定的，假定離合器126比齒輪118的轉(zhuǎn)速快即以大致相同于剛脫開的齒輪120的速度旋轉(zhuǎn)，斜面將產(chǎn)生足以防止離合件204嚙合的軸向分離力或松脫力，而當(dāng)離合器126以相等于，隨之慢于齒輪118的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，斜面222將不再被趨使與齒138相接觸，相當(dāng)大的初始伸入將使得離合器元件，即剛性離合器204的齒134和138以基本同步的速度快速平穩(wěn)地嚙合。
類似地，斜面222的尺寸是在執(zhí)行裝置202只提供很小的嚙合力的條件下確定的，假定離合器216比齒輪120的轉(zhuǎn)速慢(即以大致相同于剛脫開的齒輪118的速度旋轉(zhuǎn))，斜面將產(chǎn)生足以防止離合器206嚙合的軸向分離力或松脫力，而當(dāng)離合器126以相同于，隨之慢于齒輪120的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，斜面222將不再被迫與離合齒140相接觸，相當(dāng)大的初始伸入將使得離合器206在基本同步條件下快速平穩(wěn)地嚙合。
在嚙合位置，嚙合元件，即離合器204的齒134和138或離合器206的齒136和140彈性地進(jìn)入或保持軸向嚙合。
彈性是由前述美國專利3，799，002所說的彈性移位裝置和/或采用壓力作用下可壓縮的流體執(zhí)行裝置來提供的。
參見圖7，當(dāng)使得嚙合140沿箭頭220A方向相對于嚙合齒136稍微轉(zhuǎn)動時(shí)，即離合器206剛剛達(dá)到同步，齒140的表面214將倚靠在斜面222的下面，在嚙合齒之間最大間隙224情況下實(shí)現(xiàn)大的初始軸向伸入230，由于這一大的初始伸入，離合器將嚙合“同步后的一齒”實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的不易受嚙合齒間隙影響的剛性嚙合。
本發(fā)明涉及多種類型的雙速齒輪傳動系統(tǒng)，它特別適合于傳動比間隔非常小的分隔型齒輪系統(tǒng)。
因此，可以看出;本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的雙速齒輪系統(tǒng)，比如，復(fù)合傳動系統(tǒng)的分隔型輔助傳動部分或輔助部分的分部。
雖然只通過舉例說明了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，但各部件的多種改進(jìn)和/或重新排列是可以預(yù)料的，這并不背離如隨后的權(quán)利要求所提出的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙速齒輪傳動系統(tǒng)(200)包括具有主傳動方向的第一軸(28A)；可相對于第一軸(28A)轉(zhuǎn)動的第一轉(zhuǎn)動元件(118)；可相對于第一軸及所說的第一轉(zhuǎn)動元件相對轉(zhuǎn)動的第二轉(zhuǎn)動元件(120)與第一和第二轉(zhuǎn)動元件保持傳動關(guān)系的傳動裝置(112，106，114)，所說的傳動裝置使得第二轉(zhuǎn)動元件的轉(zhuǎn)動方向與第一轉(zhuǎn)動元件轉(zhuǎn)向相同，但轉(zhuǎn)動速度高于第一轉(zhuǎn)動元件的轉(zhuǎn)速；用于選擇性地將第一轉(zhuǎn)動元件(118)連接到第一軸(28A)上的第一剛性非同步離合器(204)。所說的第一離合器包括裝在第一轉(zhuǎn)動元件(118)上的第一組嚙合齒(138)，以及與第一軸(28A)一起轉(zhuǎn)動的并可與第一組嚙合齒相嚙合的第二組嚙合齒(134)；用于選擇性地將第二轉(zhuǎn)動元件(120)連接到第一軸(28A)上的第二剛性非同步離合器(206)。所說的第二離合器包括裝在第二轉(zhuǎn)動元件(120)上的第三組嚙合齒(140)，以及與軸(28A)一起轉(zhuǎn)動的并可與第三組嚙合齒相嚙合的第四組嚙合齒(136)；所說的各組嚙合齒(134，136，138，140)，在其沿著所說的主轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動的情況下，確定了各自的前緣(208，214)和后緣(210，212)；用于選擇性地嚙合和脫開所說的第一和第二離合器(204，206)的執(zhí)行裝置(202，142)具有第一和第二組嚙合齒(138，134)進(jìn)入嚙合而第三和第四組嚙合齒(140，136)脫開的第一位置，以及第三和第四組嚙合齒(140，136)進(jìn)入嚙合而第一和第二組嚙合齒(138，134)脫開的第二位置(圖4A)，該執(zhí)行裝置動作時(shí)，從所說的第一和第二位置中的一個直接移向另一個位置；所說的傳動系統(tǒng)其特征在于在第一嚙合齒后緣(210)，第二嚙合齒前緣(208)，第三嚙合齒前緣(214)，第四嚙合齒后緣(212)其中之一上設(shè)有便于與欲嚙合齒的邊緣相嚙合的斜面(222)，所說的斜面軸向傾斜地朝向欲嚙合齒的邊緣，并周向偏離于欲嚙合齒的邊緣，如此所形成的斜面為處于基本上沿周向力作用下而相互接觸的齒表面提供了一個軸向分離力，足以防止由帶有傾斜邊緣的嚙合齒且嚙合齒與之相接觸所構(gòu)成的離合器的嚙合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動系統(tǒng)，其特征在于，所說的齒輪系統(tǒng)構(gòu)成車輛傳動系統(tǒng)的一部分，所說的主轉(zhuǎn)動方向與車輛的前進(jìn)方向相對應(yīng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所說的齒輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所說的第二嚙合齒(134)和第四嚙合齒(136)安裝在同一離合環(huán)套(126)上，所說的離合環(huán)套裝在第一軸(28A)上，相對于軸向移動并與軸一起轉(zhuǎn)動。
4.一種雙速齒輪傳動裝置(200)包括具有主轉(zhuǎn)動方向的第一轉(zhuǎn)動軸(28A);與第一轉(zhuǎn)動軸同軸，并可相對于該軸轉(zhuǎn)動的第一齒輪(118);與第一轉(zhuǎn)動軸同軸，并可相對于該軸轉(zhuǎn)動的第二齒輪(120);與第一齒輪保持嚙合的第三齒輪(112)，該第三齒輪與一個第二軸(106)固聯(lián)并一起轉(zhuǎn)動;與第二齒輪保持嚙合的第四齒輪(114)，該第四齒輪與所說的第二軸(106)固聯(lián)并一起轉(zhuǎn)動;第一齒輪齒數(shù)與第三齒輪齒數(shù)的齒數(shù)比小于第二齒輪齒數(shù)與第四齒輪齒數(shù)的齒數(shù)比，因此，所說的第二齒輪比第一齒輪轉(zhuǎn)得快并與之轉(zhuǎn)向相同。用于選擇性地將第一齒輪(118)連接到第一軸(28A)上的第一剛性非同步離合器(204)，所說的第一離合器包括裝在第一齒輪(118)上的第一組嚙合齒(138)，以及與第一軸(28A)固聯(lián)并一起轉(zhuǎn)動的可與第一組嚙合齒相嚙合的第二組嚙合齒(134);用于選擇性地將第二齒輪(120)連接到第一軸(28A)上的第二剛性非同步離合器(206)，所說的第二離合器包括裝在第二齒輪(120)上的第三組嚙合齒(140)，以及與第一軸(28A)固聯(lián)并一起轉(zhuǎn)動的可與第三組嚙合齒相嚙合的第四組嚙合齒(136);所說的各組嚙合齒(134，136，138，140)，在其沿著所說的主轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動的情況下，確定了各自的前緣(208，214)和后緣(210，212);用于選擇性地嚙合和脫開所說的第一和第二離合器(204，206)的執(zhí)行裝置(202，142)具有第一和第二組嚙合齒(138，134)進(jìn)入嚙合而第三和第四組嚙合齒(140，136)脫開的第一位置，以及第三和第四組嚙合齒(140，136)進(jìn)入嚙合而第一和第二組嚙合齒(138，134)脫開的第二位置(圖4A)，該執(zhí)行裝置直接在所說的第一和第二位置之間移動;所說的傳動系統(tǒng)其特征在于在第一嚙合齒后緣(210)和第二嚙合齒前緣(208)其中之一上，以及在第三嚙合齒前緣(214)和第四嚙合齒后緣(212)其中之一上，設(shè)有便于與欲嚙合齒的邊緣相嚙合的斜面(222)，所說的斜面軸向傾斜朝向欲嚙合齒的邊緣，并周向偏離于欲嚙合齒的邊緣，如此所形成的斜面為處于基本上沿周向直接作用下而相互接觸的齒表面提供了一個軸向分離力，足以防止由帶有傾斜邊緣的嚙合齒且嚙合齒與之相接能所構(gòu)成的離合器的嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所說的傳動裝置，其特征在于所說的齒輪系統(tǒng)構(gòu)成車輛傳動系統(tǒng)的一部分，所說的主轉(zhuǎn)動方向與車輛的前進(jìn)方向相對應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所說的齒輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所說的第二嚙合齒(134)和第四嚙合齒(136)裝在雙面離合環(huán)套(126)上，所說的離合環(huán)套裝在第一軸(28A)上相對于軸可以軸向移動并與軸一起轉(zhuǎn)動。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所說的齒輪傳動系統(tǒng)，其特征在于，所說的離合環(huán)套(126)軸向插入第一和第三組嚙合齒，該離合環(huán)套(126)在所說的包括壓縮氣體活塞/汽缸在內(nèi)的執(zhí)行裝置作用下，軸向移至兩個可選擇位置中的某一選定位置。
8.一種用于包括了串接有輔助傳動部分的主傳動部分(12A)在內(nèi)的復(fù)合變速齒輪傳動系統(tǒng)(100)的分段和分隔組合型輔助傳動部分(102)，所說的輔助傳動部分包括殼體(H)，在殼體內(nèi)延伸并由主傳動部分驅(qū)動的輔助部分輸入軸(28A)，所說的輔助部分輸入軸沿主轉(zhuǎn)動方向旋行，還包括從殼體中伸出的輸出軸(122)，所說的輔助傳動部分其特征在于具有分隔齒輪(118)，分隔/分段齒輪(120)和分段齒輪(124)，它們都與所說的輔助部分輸入軸和輸出軸同軸并可相對于兩軸轉(zhuǎn)動;輔助部分副軸組件(104)包括，轉(zhuǎn)動地支承在殼體內(nèi)副軸(106)，可轉(zhuǎn)動地固定在所說輔助副軸上并與所說分隔齒輪保持嚙合的第一副軸齒輪(112)，可轉(zhuǎn)動地固定在所說輔助副軸上并與所說分隔/分段齒輪保持嚙合的第二輔助副軸齒輪(114)，以及可轉(zhuǎn)動地固定在所說輔助副軸上并與之所說分段齒輪保持嚙合的第三輔助副軸齒輪(116);雙位分隔離合器組件，包括雙面離合環(huán)套(126)，它固聯(lián)于輔助部分輸入軸并一起轉(zhuǎn)動，離合器組件還具有使分隔齒輪連接到輔助部分輸入軸上的第一位置和使分隔/分段齒輪連接到輔助部分輸入軸上的第二位置;與所說的輸出軸固聯(lián)并一起轉(zhuǎn)動的雙位分段離合器組件(128)，包括使分隔/分段齒輪連接到輸出軸上的第一位置和使分段齒輪連接到輸出軸上的第二位置;控制裝置，用于獨(dú)立地分別將分隔離合器組件和分段離合器組件確定在各自的兩個位置中的某一選定位置;所說的主傳動部分包括傳動輸入軸16，并提供了多種可選擇的前進(jìn)速度傳動比，在傳動系統(tǒng)輸入軸和輔助部分輸入軸之間，傳動比間隔基本是相等的，其中(A/D)×(E/B)一般等于主傳動部分平均傳動比間隔的平方根，以及(C/F)×(E/B)一般等于主傳動部分平均傳動比間隔的N次冪;其中A＝分隔齒輪的齒數(shù)，B＝分隔/分段齒輪的齒數(shù)，C＝分段齒輪的齒數(shù)，D＝第一輔助副軸齒輪的齒數(shù)E＝第二輔助副軸齒輪的齒數(shù)F＝第三輔助副軸齒輪的齒數(shù)N＝在高速段和低速段中采用的可供選擇的主傳動部分前進(jìn)傳動比的數(shù)量。所說的輔助傳動部分其特征在于所說的分隔離合器組件確定了第一剛性非同步離合器(204)，用來選擇性地將分隔齒輪(118)連接到輔助部分輸入軸(28A)上，所說的第一離合器包括裝在分隔齒輪(118)上的第一組嚙合齒(138)，以及裝在離合環(huán)套(126)上并能夠與所說的第一組嚙合齒嚙合的第二組嚙合齒(134)，分隔離合器組件還確定了第二剛性非同步離合器(206)，用來選擇性地將分隔/分段齒輪(120)連接到輔助部分輸入軸(28A)上，所說的第二離合器包括裝在分隔/分段齒輪(120)上的第三組嚙合齒(140)，以及裝在離合環(huán)套(126)上并能夠與所說的第三組嚙合齒嚙合的第四組嚙合齒(136);所說的各組嚙合齒(134，136，138，140)，在其沿著所說的主轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動的情況下，確定了各自的前緣(208，214)和后緣(210，212);在第一嚙合齒后緣(210)和第二嚙合齒前緣(208)其中之一上，以及第三嚙合齒前緣(214)和第四嚙合齒后緣(212)其中之一上，設(shè)有便于與欲嚙合齒的邊緣相嚙合的斜面(222)，所說的斜面軸向傾斜朝向欲嚙合齒的邊緣，并周向偏離于欲嚙合齒的邊緣，如此所形成的斜面為處于基本上沿周向作用下而相互接觸的齒表面提供了一個軸向分離力，足以防止由帶有傾斜邊緣的嚙合齒且嚙合齒與之相接觸所構(gòu)成的離合器的嚙合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所說的傳動系統(tǒng)，其特征在于，所說的輔助系統(tǒng)構(gòu)成車輛傳動系統(tǒng)的一部分，所說的主轉(zhuǎn)動方向與車輛的前進(jìn)方向相對應(yīng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所說的輔助傳動系統(tǒng)，其特征在于，所說的分段離合器組件對其兩個離合位置而言，是一個同步離合器。
全文摘要
一種雙速齒輪傳動系統(tǒng)(200)，包括第一齒輪(118)和第二齒輪(120)，以及用來驅(qū)動第二齒輪使之比第一齒輪更快轉(zhuǎn)動的驅(qū)動元件(112，114，116)。一個通過花鍵與軸(28A)相連的雙作用離合器(126)具有用來使第一齒輪(118)或第二齒輪(120)連接到軸(28A)上的第一和第二位置，在嚙合齒(134，136，138，140)的某些邊緣(208，210，212，214)上設(shè)有專門形成的斜面，用于改善離合嚙合。
文檔編號F16H63/04GK1042975SQ8910878
公開日1990年6月13日 申請日期1989年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月24日
發(fā)明者阿倫·理查德·戴維斯 申請人:易通公司