变速箱中的结构的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的一种变速箱中的结构。

背景技术：

常规变速箱包括中间轴、主轴、数个齿轮组，所述数个齿轮组中的每一个包括可旋转地设置在中间轴上的齿轮以及设置在主轴上的齿轮。同步装置用于将齿轮同步且锁定在与接入档位有关的主轴上。在操作期间，变速箱油被引导通过相应齿轮组中的齿轮与彼此啮合的区域。作为规则，齿轮是倾斜的。斜齿形成齿轮啮合部中的明确限定的油流动，以使得油从齿轮的一侧被引导到齿轮的另一侧。

作为规则，同步装置接附在与主轴上的齿轮连接的主轴上。每个同步装置可以包括以可位移方式设置的连结轴套，所述连结轴套与具有锥形摩擦表面的锥形闩锁连接，所述锥形闩锁的锥形摩擦表面适于与锥形离合器的对应锥形摩擦表面接合，所述锥形离合器继而与齿轮连接。当档位将在变速箱中接入时，连结轴套沿轴向方向从初始状态位移到同步状态，在所述同步状态中，锥形离合器的锥形摩擦表面与锥形闩锁的锥形摩擦表面接合。由此，锥形离合器和锥形闩锁相对较快地获得同步速度。当已实现同步速度时，连结轴套可以进一步位移到锁定状态，在所述锁定状态中，所述连结轴套与锥形离合器上的锁定元件接合，以使得齿轮获得主轴上的不可相对旋转地锁定。由于锥形离合器与主轴中的齿轮一直连接，因此这些部件作为主轴上的一个单元旋转。为了节约变速箱中的空间，作为规则，锥形离合器设置成与齿轮的侧向表面直接接触。

在某些情况下，同步装置的锥形离合器的直径大于主轴上的齿轮的直径。这种锥形离合器将会由此阻挡齿轮的与中间轴上的齿轮啮合的一侧。通常版本的变速箱在主轴上具有相对较小的齿轮，其中同步装置包括锥形离合器，所述锥形离合器在两侧上的直径均大于齿轮的直径。在这种情况下，油向齿轮啮合部流入和从齿轮啮合部流出均被阻碍。因此，齿轮啮合部中的齿轮的润滑和冷却可能恶化，以及被困在齿轮啮合部中的油可能导致变速箱中的更高损耗，后果是燃料消耗增加。由于油难以离开齿轮啮合部，因此油可能在齿轮啮合部中被挤压的风险也增加。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构，所述结构确保设置在变速箱中的齿轮组的各齿轮之间的齿轮啮合部的所需润滑和冷却。

这个目的利用文章开头处所规定类型的结构实现，所述结构的特征在于在权利要求1的特征部分中规定的特征。齿轮组中的设置在第一轴上的齿轮在本文中被称为主齿轮，以及设置在第二轴上的齿轮在本文中被称为副齿轮。第一轴可以是变速箱中的中间轴，以及第二轴可以是变速箱中的主轴。如果变速箱包括分离齿轮，则第二轴可以替代地是变速箱中的输入轴。所述结构包括第一部件，所述第一部件设置在齿轮啮合部的处于主齿轮与副齿轮之间的第一侧。第一部件配备有凹部，所述凹部在相对于所述轴的径向平面中具有设置成与齿轮啮合部连接的开口。因此，油流动可以在齿轮啮合部与所述凹部之间形成。开口设置在相对于变速箱中的轴的径向平面中的事实有助于这种流动，因为油主要沿相对于轴的轴向方向离开齿轮啮合部。因此，确保油在齿轮啮合部中的交换，由此保证轮齿获得良好的润滑和冷却。由此，在变速箱中不出现通过被困在齿轮啮合部中的油引起的损耗。

根据本发明的一个实施方式，主齿轮和副齿轮被适配有斜齿。利用斜齿，在变速箱中获得与直齿相比更低的噪音音量。当轮齿与彼此啮合时，低压区域在齿轮啮合部的一侧产生。由此，油在这一侧上被吸入到齿轮啮合部中并且在齿轮啮合部的相反侧上被吸出。这种油流动有助于齿轮啮合部的润滑和冷却。然而，所述结构可以设置在具有直齿的变速箱中。所述第一部件和所述凹部有利地设置在齿轮啮合部的、油被引导流出的那一侧上。由此，油总是能够离开齿轮啮合部。如果油不能离开齿轮啮合部，则积聚的油导致齿轮啮合部中的力矩损耗以及油被挤压的风险。被挤压并且被加热到局部高温的油可能经历化学转化。剪切力也出现，并且可能剪切粘度指数，增加油中的添加剂。由于挤压油的风险基本上被消除，因此变速箱中的油更换的时间间隔可以延长。

根据本发明的一个实施方式，第一部件中的凹部是环形的。当与齿轮接触时旋转的第一部件有利地具有设置在齿轮的轮齿的高度处的环形凹部。由此，齿轮的所有轮齿均与凹部接触。因此，所述轮齿当与齿轮组中的第二齿轮的轮齿啮合时获得所需的润滑和冷却。第一部件有利地设置在主轴上。然而，所述第一部件可以替代地设置在中间轴上。

根据本发明的一个实施方式，所述第一部件被包括在单元中，所述单元适于提供副齿轮在第二轴上的不可相对旋转地锁定。当档位在变速箱中接入时，副齿轮提供同步速度，此后所述副齿轮获得主轴上的不可相对旋转地锁定。同步速度可以通过制动或加速中间轴来获得。当副齿轮已获得主轴上的同步速度和不可相对旋转地锁定时，驱动力矩经由齿轮啮合部在相关齿轮组的主齿轮与副齿轮之间传递。非常大的应力在齿轮啮合部中出现。因此重要的是，齿轮获得所需的齿轮啮合部中的变速箱油的润滑和冷却。第一部件可以由所述单元中的锥形离合器组成。锥形离合器与副齿轮一直连接，并且因此以与副齿轮相同的速度旋转。锥形离合器可以由此有利地设置成与副齿轮的侧表面接触。为锥形离合器配置环形凹部是相对简单的过程，所述过程可以以较小成本执行。所述第一部件可以被包括在单元中，所述单元还适于在副齿轮获得第二轴上的不可相对旋转地锁定之前将副齿轮的转速与第二轴的转速同步。在大多数变速箱中，使用同步装置，所述同步装置最初将副齿轮的转速与主轴的转速同步，此后所述同步装置提供主轴上的副齿轮的不可相对旋转地锁定。所述同步装置有利地还包括锥形离合器，所述锥形离合器设置成与主轴上的相应副齿轮接触。

根据本发明的一个实施方式，所述凹部具有径向延伸部，所述径向延伸部大于齿轮啮合部的径向延伸部。由此，具有一个同样类型的凹部的第一部件可以设置在齿轮啮合部外部，所述齿轮啮合部定位在距第二轴的旋转轴线略不同的径向距离处。因此，同一第一部件可以在变速箱中的多个场所使用。

根据本发明的一个实施方式，所述结构包括第二部件，所述第二部件设置在主齿轮与副齿轮之间的齿轮啮合部的第二侧上，以及所述第二部件包括第二凹部，所述第二凹部设置成与主齿轮与副齿轮之间的齿轮啮合部的第二侧连接。因此，在齿轮啮合部的两侧上均获得凹部，确保油向齿轮啮合部流入和从齿轮啮合部流出。这实现油在齿轮啮合部中的充分交换以及非常好的润滑和冷却。

附图说明

在下文中，作为实施例，参照附图描述本发明的优选实施方式，其中：

图1示出变速箱，所述变速箱配备有根据本发明的结构，

图2更详细地示出图1中的结构，以及

图3示出根据本发明的处于分离状态的锥形离合器。

具体实施方式

图1示出变速箱，所述变速箱可以设置在示意性绘制的车辆1中。车辆1可以是重型货运车辆。变速箱接附在外壳2内部，所述外壳包含变速箱油。变速箱包括输入轴3，所述输入轴通过未示出的燃式发动机操作。变速箱包括中间轴4，所述中间轴配备有各种尺寸的多个齿轮5-10。齿轮5-10是单独的单元，所述单独的单元固定地装配在中间轴4上或构成中间轴4的同类部件。变速箱包括主轴11，所述主轴配备有各种尺寸的多个齿轮12-17。齿轮组中的每一个包括主齿轮5-10和副齿轮12-17，所述主齿轮固定地设置在中间轴4上，所述副齿轮以可旋转的方式设置在主轴11或输入轴3上。变速箱配备有分离齿轮，所述分离齿轮在第一分离状态中将输入轴3经由第一齿轮组5，12与侧中间轴4连接。在第二分离状态中，输入轴3经由第二齿轮组6，13与中间轴4连接。中间轴4由此在输入轴3的两个分离状态中均提供旋转运动。第二齿轮组6，13提供限定变速箱中的第三档的档位。变速箱还包括限定变速箱中的第二档的第三齿轮组7，14、限定变速箱中的第一档的第四齿轮组8，15、限定爬坡档的第四齿轮组9，16以及限定倒档的第五齿轮组10，17。用于倒档的齿轮组10，17包括过渡齿轮，所述过渡齿轮提供主轴11的反向旋转方向。

副齿轮12-17借助于轴承18的协助以可旋转的方式设置在主轴11上或设置在输入轴3上，所述轴承可以是滚针轴承。同步装置19-21设置成与主轴11上的副齿轮12-15连接。同步装置19-21中的每个的任务是实现同步副齿轮12-15中的至少一个在与接入档位有关的主轴11上的同步以及随后不可相对旋转地锁定。同步装置19被包括在分离齿轮中，并且以这样的方式设定不同的分离状态，使得所述同步装置在第一分离状态中将输入轴3经由第一齿轮组5，12与变速箱中的中间轴4连接，并且在第二分离状态中将输入轴经由第二齿轮组6，13与变速箱中的中间轴连接。同步装置20适于负责用于第二和第三档的副齿轮13，14的同步和不可相对旋转地锁定。第三同步装置21适于负责用于第一档的副齿轮15的同步和不可相对旋转地锁定。变速箱还包括换档齿轮22，所述换档齿轮设置在变速箱中的主轴11与输出轴23之间。借助于换档齿轮22的协助，变速箱中的所有常规档位均可以分别利用向上换档和向下换档提供。因此，变速箱可以获得两倍档位。控制装置24适于控制同步装置19-21在变速箱中的换档过程期间的启动。

图2更详细地示出第一同步装置19和第二同步装置20。第一同步装置19包括第一锥形闩锁25a和第二锥形闩锁25b，所述第一锥形闩锁和第二锥形闩锁经由同步夹板26a与变速箱的输入轴3可旋转地连接。同步夹板26a包括与变速箱的输入轴3上的轮齿一直啮合的轮齿。锥形闩锁25a，25b由此以与变速箱的输入轴3的转速有关的速度旋转。第一同步装置19还包括以可位移的方式设置的连结轴套28a，所述连结轴套能够替代地与锥形闩锁25a，25b连接。第一锥形闩锁25a具有未示出的锥形摩擦表面，所述未示出的锥形摩擦表面适于与第一锥形离合器29a的对应的未示出的锥形摩擦表面接合。第一锥形离合器29a经由径向设置的内部轮齿29a₁与邻近的副齿轮12可旋转地连接。第二锥形闩锁25b具有未示出的锥形摩擦表面，所述未示出的锥形摩擦表面适于与第二锥形离合器29b的对应的未示出的锥形摩擦表面接合。第二锥形离合器29b经由径向设置的内部轮齿29b₁与副齿轮13一直连接。

第一同步装置19由此被包括在分离齿轮中。在图2中，当连结轴套28a沿轴向方向从初始状态向左位移到同步状态时，第一锥形闩锁25a的锥形摩擦表面与第一锥形离合器29a的锥形摩擦表面接合。由此，第一锥形闩锁25a和第一锥形离合器29a相对较快地获得同步速度。当已获得同步速度时，连结轴套28a可以进一步位移到锁定状态，在所述锁定状态中，所述连结轴套提供同步夹板26a与第一锥形离合器29a之间的不可相对旋转地锁定。因此，副齿轮12还实现输入轴3上的不可相对旋转地锁定。分离齿轮现在处于第一分离状态中。在图2中，当连结轴套28a沿轴向方向从初始状态向右位移到同步状态时，第二锥形闩锁25b的锥形摩擦表面与第二锥形离合器29b的锥形摩擦表面接合。由此，第二锥形闩锁25b和第二锥形离合器29b相对较快地获得同步速度。当已获得同步速度时，连结轴套28b可以进一步位移到锁定状态，在所述锁定状态中，所述连结轴套提供第二锥形闩锁25b与第二锥形离合器29b之间的不可相对旋转地锁定。因此，副齿轮13还实现输入轴3上的不可相对旋转地锁定。分离齿轮现在处于第二分离状态中。

第二同步装置20包括第三锥形闩锁25c和第四锥形闩锁25d，所述第三锥形闩锁和第四锥形闩锁经由卡箍27和同步夹板26b与变速箱的输入主轴11连接。卡箍27包括轮齿，所述轮齿与主轴11上的轮齿11a一直啮合。同步装置20的锥形闩锁25c，25d由此以与主轴11的速度有关的速度旋转。第二同步装置20包括以可位移的方式设置的第二连结轴套28b，所述第二连结轴套能够替代地与锥形闩锁25c，25d连接。第三锥形闩锁25c具有未示出的锥形摩擦表面，所述未示出的锥形摩擦表面适于与第三锥形离合器29c的对应的未示出的锥形摩擦表面啮合。第三锥形离合器29c经由径向设置的内部轮齿29c₁与副齿轮13一直连接。第四锥形闩锁25d具有未示出的锥形摩擦表面，所述未示出的锥形摩擦表面适于与第四锥形离合器29d的对应的未示出的锥形摩擦表面啮合。第四锥形离合器29d经由径向设置的内部轮齿29d₁与副齿轮14一直连接。

在图2中，当第二连结轴套28b沿轴向方向从初始状态向左位移到同步状态时，第三锥形闩锁25c的锥形摩擦表面与第三锥形离合器29c的锥形摩擦表面接合。由此，第三锥形闩锁25c和第三锥形离合器29c相对较快地获得同步速度。当已获得同步速度时，连结轴套28b可以进一步位移到锁定状态，在所述锁定状态中，所述连结轴套提供第三锥形闩锁25c和第三锥形离合器29c的不可相对旋转地锁定。因此，副齿轮13不可相对旋转地锁定在主轴11上。第三档现在在变速箱中接入。在图2中，当连结轴套28b沿轴向方向从初始状态向右位移到同步状态时，第四锥形闩锁25d的锥形摩擦表面与第四锥形离合器29d的锥形摩擦表面接合。由此，第四锥形闩锁25d和第四锥形离合器29d相对较快地获得同步速度。当已获得同步速度时，连结轴套28b可以进一步位移到锁定状态，在所述锁定状态中，所述连结轴套提供第四锥形闩锁25d和第四锥形离合器29d的不可相对旋转地锁定。因此，副齿轮14不可相对旋转地锁定在主轴11上。第二档现在在变速箱中接入。

第一齿轮组5，12具有齿轮啮合部30，第二齿轮组6，13具有齿轮啮合部31，以及第三齿轮组7，14具有齿轮啮合部32。变速箱的外壳2填充有变速箱油直到至少主齿轮5-10与油接触的水平。由此，变速箱油通过主齿轮5-10经由齿轮啮合部30-32向上传递到副齿轮12-17。变速箱油还经由适当地设置的油通道被引导到齿轮。主齿轮5-10和副齿轮12-17配备有斜齿。当相应齿轮组中的轮齿与彼此啮合时，负压在齿轮啮合部30-32的一侧中产生。油因此在这一侧上被吸入齿轮啮合部30-32中并且在相反侧上被从齿轮啮合部30-32吸出。

常规锥形离合器包括平坦侧壁，所述平坦侧壁与齿轮的侧向表面接触。在副齿轮的直径小于邻近锥形离合器的直径的情况下，平坦壁表面阻挡油在齿轮啮合部的一侧流动。在副齿轮通过在两侧上均具有更大直径的传统锥形离合器包围的情况下，平坦壁表面阻挡油在齿轮啮合部的两侧上流动。在锥形离合器形成齿轮啮合部的油被吸入的一侧上的壁表面的情况下，存在可能被引导到齿轮啮合部中的变速箱油的量过少的风险。齿轮啮合部中的轮齿的冷却和润滑可能因此恶化。当锥形离合器形成齿轮啮合部的油被引导出的一侧上的壁表面时，存在现存的油余留在齿轮啮合部内部的可能性。因此变速箱中的力矩损耗增加，导致更高的燃料消耗以及排气中的排放量增加。还存在剩余的油在齿轮啮合部中受到非常高的压力局部加热影响的可能性，以使得所述剩余的油经历化学转化。

第一齿轮组的副齿轮12的直径小于第一同步装置19和第一锥形离合器29a的直径，所述第一锥形离合器与副齿轮12的侧表面接触。第二齿轮组的副齿轮13的直径小于第一同步装置19和第二锥形离合器29b的直径，所述第二锥形离合器与副齿轮13的第一侧表面接触。副齿轮13的直径还小于第二同步装置20和第三锥形离合器29c的直径，所述第三锥形离合器与副齿轮13的第二相反侧表面接触。然而，第三齿轮组的副齿轮14的直径大于第二同步装置20和第三锥形离合器29c的直径。第四齿轮组的副齿轮15的直径也大于第三同步装置21的直径。与油流动有关的问题可能主要在齿轮啮合部31中出现，在所述齿轮啮合部中，周围的锥形离合器29b，29c在齿轮啮合部31的两侧上具有侧表面。油流动有关的问题也可能在齿轮啮合部30中产生，因为锥形离合器29a的侧表面处于齿轮啮合部30的一侧。

为了解决在上文中提到的问题，锥形离合器29a-29d中的每一个配备有环形凹部29a₂-29d₂。每个凹部29a₂-29d₂在相对于主轴的旋转轴线11b的径向平面中具有开口，所述开口设置成与齿轮啮合部30-32连接。环形凹部29a₂-29d₂设置在与副齿轮12，13的轮齿12a，13a距主轴的旋转轴线11b基本上相同的径向距离处，并且因此设置在与齿轮啮合部30，31距主轴的旋转轴线基本上相同的径向距离处。在图2中的所展示的实施方式中，凹部29a₂-29d₂具有与齿轮啮合部30，31相比略大的径向延伸部。具有这种环形凹部29a₂-29d₂的同步装置19，20可以在外部应用到齿轮啮合部30，31，所述齿轮啮合部定位在距主轴的旋转轴线11b略有不同的距离处。环形凹部29a₂-29d₂的存在有助于油流入和流出齿轮啮合部30，31。当副齿轮的轮齿不再在齿轮啮合部30，31中与主齿轮5，6的轮齿5a，6a啮合时，离开齿轮啮合部30，31并且积聚在环形凹部29a-d中的一个中的油可以随后被引导回到副齿轮12，13的轮齿12a，13a。

图3示出第一锥形离合器29a处于分离状态，以及锥形离合器29a的那一侧适于抵靠第一齿轮组的副齿轮12。锥形离合器29a在此配备有环形凹部29a₂。也可以看到锥形离合器的轮齿29a₁，所述锥形离合器经由所述轮齿与副齿轮12连接。

本发明不限于在上文中所描述的实施方式，而是可以在发明权利要求的范围内自由地改变。锥形离合器29a-d之外的其他部件也可以以这样的方式设置在变速箱中与齿轮组的齿轮接触，使得所述其他部件阻挡齿轮的齿轮啮合部。这种部件，诸如用于转速测量的齿轮，也可以配备有与齿轮啮合部连接的凹部。这种部件也可以设置在与齿轮组的主齿轮连接的中间轴上。