车辆变速器的制作方法

本发明涉及一种车辆变速器，该车辆变速器具有用于可切换地设定多个转速比的变速箱并具有用于转动方向反转的转轮组，其中变速箱和转轮组布置在共同的变速器壳体中。在这种情况下，转轮组包括行星齿轮组，该行星齿轮组具有在壳体上固定布置的行星齿轮架。

背景技术：

由de102012216224a1已知一种车辆变速器，其中将用于可切换地设定多个转速比的变速箱与用于转动方向反转的转轮组一起布置于共同的变速器壳体中。在该车辆变速器的一种实施方式的情况下，将转轮组实施为用于可切换地设定转动方向反转的行星齿轮组，其接片或者行星齿轮架在壳体上固定布置。这样的车辆变速器特别适合于其中需要两个等值的行驶方向的车辆。在有轨车辆和建筑车辆的情况下尤其是这样。等值的行驶方向应当理解为对于向前的行驶方向和向后的行驶方向存在相同数量的挡位或者转速比。在目前的情况下可以在变速箱中设定特定数量的挡位并且可以通过可切换的转轮组对这些挡位中的每一个选择性地设定向前的行驶方向和向后的行驶方向。

技术实现要素：

本发明的任务是提供这种具有行星齿轮组的车辆变速器，该车辆变速器可以在简单且紧凑的结构形式的情况下传递高的驱动功率。

该任务的解决通过根据权利要求1的车辆变速器实现。有利的设计方案和改进方案由从属权利要求得出。

提出了一种车辆变速器，该车辆变速器具有用于可切换地设定多个转速比的变速箱并具有用于转动方向反转的转轮组，即用于设定向前或者向后的行驶方向的转轮组。该变速箱和转轮组布置在共同的变速器壳体中。在这种情况下，转轮组实施为行星齿轮组，该行星齿轮组具有在壳体上固定布置的行星齿轮架。

行星齿轮架具有用于支承行星齿轮的第一底板和第二底板，其中第一底板和第二底板通过多个接片彼此连接。行星齿轮架的第一底板和变速器壳体的中间壳体彼此一体地构造。中间壳体是变速器壳体的一部分并且与变速器壳体的其他部分固定连接。由此可以将行星齿轮架中存在的力和应力通过第一底板直接引出到变速器壳体中，或者由变速器壳体承受。由此明显提高了行星齿轮架和转轮组的刚度，因此可传递高的驱动功率。尤其是在具有高的总质量的车辆例如有轨车辆的情况下需要高的驱动功率。因此，所提出的具有高强度的车辆变速器尤其适合用于有轨车辆的传动系中。

此外，第一底板和中间壳体的一体构造有助于车辆变速器的紧凑结构。

变速器由多个部分组成，它们与转轮组的中间壳体组合成整个变速器壳体。转轮组的中间壳体可以例如布置在变速器壳体的两个其他部分之间。变速器壳体满足多种功能。首先，变速器壳体包围变速箱和转轮组并因此保护两者免受外部影响，例如免受喷水或者污染物的影响。第二，变速器壳体也可以用于将润滑剂保持在变速器壳体内并且例如通过壳体内壁上或者内壁中的成形部使其沿特定的流动方向引导。为了所述两个目的，可以将中间壳体相对于变速器壳体的其他部分密封。

此外可以将变速箱和转轮组的元件支承于变速器壳体中。变速器壳体因此也用作车辆变速器的承载结构。为此，变速器壳体又可以具有支承位置，该支承位置用于车辆变速器在车辆框架中或者在车辆转向架中的支承。

变速箱可以例如实施为具有多个行星齿轮组的自动变速器，所述行星齿轮组用于可切换地设定多个转速比或者挡位。转轮组因此将变速箱的行星齿轮组扩展了一个另外的行星齿轮组，从而存在用于具有两个等值的行驶方向的车辆的紧凑的车辆变速器。然而，作为变速箱也可以使用其他变速器结构类型，例如自动化变速器或者液力变速器。

为了进一步提高行星变速器的刚度，优选地提出将第一底板、第二底板和接片彼此一体地构造。因此，整个行星齿轮架可以与变速器壳体的中间壳体一体地实施，这显著提高了其抗扭强度和抗弯强度。

这样的行星齿轮架可以尤其有利地实施为铸件。在这种情况下，从底板到接片的过渡通过铸造半径获得圆化的轮廓，它了提高行星齿轮架的强度，因为圆化的轮廓更好地适配于行星齿轮架中的力流线。

整个行星齿轮架与中间壳体的一体构造也导致部件的显著节约并因此导致更小的生产和安装成本，这是因为行星齿轮架不必组装并且不必单独安装在变速器壳体上。由此还避免了方位公差和位置公差，它们在多件式行星齿轮架的情况下必须予以考虑。

根据本发明的一种优选实施方案，接片的基面在轴向方向上从第一底板出发向着第二底板变小。换言之，将接片实施得在其固定于第一底板上的末端区域上比在相对的末端区域上更厚。以这种方式可以在固定于变速器壳体中的第一底板那一侧上将接片构造为具有强化的基底，这显著提高行星齿轮架的刚度和承载能力。在这方面特别优选的是每个接片在其面对第一底板的末端区域上的基面至少是该接片的相对的末端区域上的基面的两倍。为了在运行中的负荷情况下实现行星齿轮架中的最优的应力分布，可以有利的是接片的基面在轴向上从第一底板出发向着第二底板连续地变小。术语“轴向”在这里指的是转轮组的中心轴线。术语“接片的基面”应当理解为接片的横截面，包括可能存在的横截面内的空腔。

关于行星齿轮架的刚度和强度，将行星齿轮实施为多级行星齿轮的情况下得到了一个特别的方面。为了高的抗弯强度和抗扭强度，在轴向方向上结构短的行星齿轮架是有利的。然而，因为多级行星齿轮各自具有两个在轴向上彼此错位布置的齿轮，相应的行星齿轮架在轴向方向上的结构很长。这必然导致第一底板和第二底板之间的过长的接片。行星齿轮架的抗扭强度和抗弯强度由此降低。为了抵消这一点，根据一种优选实施方案提出了将行星齿轮构造为各自具有两个齿轮的多级行星齿轮，其直径较小的齿轮布置在第一底板那一侧上，并且接片的形状适配于多级行星齿轮之间可用的空间的形状。因此在该实施方式的情况下提出接片的基面在轴向方向上从第一底板向第二底板逐级减小，因为这样分级的接片最佳地利用多级行星齿轮之间可用的空间。换言之，这些接片至少在很大程度上填满多级行星齿轮之间可用的空间。

尽管由多级行星齿轮导致轴向方向上长的结构形式，这样构造的在第一底板那一侧上具有大的基面的接片仍然赋予行星齿轮架高的刚性。

根据另一种实施方案，至少一个接片具有空腔。然而优选的是行星齿轮架所有的接片以相同的方式设计，从而所有的接片都具有空腔。空腔可以在行星齿轮架的轴向方向上各自穿过整个接片延伸或者仅仅穿过其一部分延伸。在第一和第二底板的区域中，接片的空腔可以是或者开放的或者封闭的。具有空腔的接片的横截面比实心实施的接片的横截面具有明显更高的平面惯性矩并因此具有更高的阻力矩。具有空腔的接片设计方案因此在用料少的情况下并因此在重量轻的情况下优化了行星齿轮架的强度并因此优化了整个车辆变速器的强度。这又提高了可通过车辆变速器传递的驱动功率。

各个构件满足尽可能多的功能也有利于车辆变速器的紧凑结构。而根据另一种实施方式，所提出的车辆变速器可以通过在行星齿轮架中整合活塞-缸装置的缸而得以改善。换言之，行星齿轮架构成用于活塞-缸装置的缸。该活塞-缸装置可以例如用于操纵变速箱的由压力介质操纵的换挡元件，例如盘式制动器。

在根据另一优选实施方案的行星齿轮架具有用于支承行星齿轮组的中心轴的轴承座时，行星齿轮架承担另一功能。该中心轴可以尤其是行星齿轮组的太阳轮轴，它是转轮组的输入元件。优选地将轴承座布置在行星齿轮架的第一底板中。在运行中出现的轴承力由于第一底板与变速器壳体的中间壳体的一体构造而从第一底板中的轴承座直接引至变速器壳体中。

附图说明

下面参照附图示例性地详细解释本发明。其中：

图1示出一种根据本发明的车辆变速器的示意图，

图2以剖视图示出一种根据本发明的车辆变速器的剖面，

图3示出具有中间壳体的行星齿轮架的立体图，中间壳体和行星齿轮架一起实施为一个铸件，并且

图4示出图3中间壳体和行星齿轮架的另一立体图。

具体实施方式

图1以强烈简化的视图示出一种根据本发明的车辆变速器1的结构。在这种情况下，由驱动机器提供的驱动功率由驱动轴2经由起动元件3和中间轴11引入变速箱4中，在该变速箱中可借助未示出的换挡元件设定不同的转速比或者挡位。起动元件3可以例如构造时为液力变矩器并且变速箱构造为具有多个行星齿轮组的自动变速器。

由变速箱将驱动功率经由另一个中间轴12进一步传递至转轮组5，通过该转轮组可导致转动方向反转。

起动元件3、变速箱4和转轮组5均布置在一个共同的变速器壳体10中，使得将转轮组5整合到车辆变速器1中。变速器壳体10包括多个部分，即壳体部分7、中间壳体8和壳体盖9，该壳体盖在从动侧封闭变速器壳体10。从动轴6穿过壳体盖9，并与车辆的传动系的接下来的元件连接。壳体部分7、中间壳体8和壳体盖9各自在末端区段彼此抵靠并且各自通过连接点例如螺钉法兰彼此连接成一个单元。该单元形成变速器壳体10并且尤其用作承载结构、用于支承变速器部分并且用于保护位于内部的变速器部分免受外部影响。

在该实施例中，变速器壳体10在驱动侧是开放的。该变速器壳体10在驱动侧也可以由另一个变速器盖覆盖，驱动轴2穿过该变速器盖。

中间壳体8与转轮组5的行星齿轮架13的第一底板14一体地实施，这将在下面更详细说明。

图2示出根据本发明的车辆变速器1的剖面，转轮组5布置于其中。转轮组5实施为行星齿轮组并且包括太阳轮、在壳体上固定布置的具有在其上可旋转地支承的行星齿轮16的行星齿轮架13以及齿圈22。

太阳轮21可围绕转轮组5的中心轴线20旋转地布置并且与中间轴12抗相对转动地连接，该中间轴将驱动转矩由布置于其上游的变速箱4传递到转轮组5中。在该实施例中，中间轴12同时形成变速箱4的行星齿轮架的一部分以及联接于其上的转轮组5的太阳轮轴。固定于中间轴12上的太阳轮21与多个行星齿轮16啮合，这些行星齿轮各自实施为具有小齿轮17和大齿轮18的多级行星齿轮。太阳轮21相应地与行星齿轮16的小齿轮17啮合。

每个行星齿轮16通过滚动轴承装置和销钉19支承于行星齿轮架13中。行星齿轮架13具有第一底板14和第二底板15，在其中各自固定销钉19的末端区域。第一底板14和第二底板15通过多个接片彼此固定连接，如图3中所示。行星齿轮架13的第一底板14和中间壳体8彼此一体地构造。中间壳体8夹紧在壳体部分7和壳体盖9之间并且各自与其固定连接。在该实施例中，壳体部分7和中间壳体8通过螺钉法兰彼此连接，中间壳体8与壳体盖9也这样连接。具有其他中间壳体的实施方式也是可能的，这些其他中间壳体可以例如布置在中间壳体8和壳体盖9之间。

每个行星齿轮16的大齿轮18与齿圈22啮合，该齿圈以能旋转的方式围绕中心轴线20布置并且用作转轮组5的从动元件。在该实施例中，转轮组5的齿轮实施为斜齿的。由此在运行中引起轴向力，该轴向力在该实施例中由止推环23承受。与斜齿齿轮对相关的止推环的结构和功能是本领域技术人员充分已知的。

齿圈22通过第一联结部件24与换挡单元30连接，该换挡单元布置在转轮组5的从动侧。第一联结部件24具有第一离合齿部25，该离合齿部布置和实施成使得它可以与滑动套筒28的齿部处于啮合。滑动套筒28是换挡单元30的一部分并且可以在轴向上在三个换挡位置之间移动。在第一换挡位置中，滑动套筒28的齿部与第一离合齿部25啮合，在第二换挡位置中，滑动套筒28的齿部与第二离合齿部26啮合，并且在第三换挡位置中，滑动套筒28的齿部不与离合齿部啮合。滑动套筒28可以例如通过压力介质操纵的或者可电操作的促动器进行操纵，使得它相应地占据三个换挡位置之一。

在滑动套筒28的第一换挡位置中，驱动功率或者力流由中间轴12通过太阳轮21、行星齿轮16、齿圈22、第一联结部件24和滑动套筒28向从动元件29延伸，该从动元件又抗相对转动地与图2中未示出的从动轴6连接。在第一换挡位置中，在转轮组5中发生中间轴12和从动轴6之间的转动方向反转，这是因为驱动转动运动通过转轮组5进行引导，该转轮组具有固定的、即在壳体上固定的行星齿轮架13。

在滑动套筒28的第二换挡位置中，驱动功率或者力流由中间轴12通过与中间轴12抗相对转动地连接的延长部27、第二联结部件31以及滑动套筒8向从动元件29延伸并向与其抗相对转动地连接的从动轴6延伸。在第二换挡位置中，将中间轴12的转动运动以1:1的传动比(即转速或者转动方向没有变化)再传递到从动轴6上。在第二换挡位置在，驱动转动运动和力流不通过行星齿轮16和转轮组5的齿圈22向从动轴6引导。借助在转轮组5和换挡单元30中可引起的转动方向反转，可以在向前行驶和向后行驶之间切换。

因为换挡单元30在力流中布置在变速箱4的后方，所以所有在变速箱4中可设定的挡位都可设定在两个行驶方向上。当在第一换挡位置中通过转轮组5仅仅引起转动方向反转而没有引起转速的传动比变化时，则可以用所提出的车辆变速器实现具有等值的行驶方向的车辆。但是也可能在第一换挡位置中由转轮组5引起转动方向反转和转速的变速，从而在两个行驶方向上虽然具有相同数目的挡位但是在两个行驶方向的各个挡位中实现不同的从动转速范围。

第三换挡位置是空挡位置，在空挡位置中将中间轴12和从动轴6之间的驱动连接切断。在第三换挡位置中，从中间轴12到从动轴6或者在相反的方向上均不传递转动运动和驱动功率。第三换挡位置可以例如用于将有轨车辆在外界帮助下拖曳，或者在车站区域中借助调车机车进行编组，而不使用本身的驱动发动机的驱动功率。在具有多个传动系的有轨车辆的情况下，可以切换到一个或多个传动系的部分负荷工作状态，这通过在该传动系中挂到第三换挡位置、即空挡位置来实现。以这种方式可实现有轨车辆的部分负荷工作状态下的燃料或能源节约。

在图2中还可看出行星齿轮架13的第一底板14的其他功能。那么在第一底板14的面对变速箱4那一侧上将环形缸32加入到底板14中。环形缸32是压力介质操纵的活塞-缸单元34的一部分，它用于变速箱4的未示出的换挡元件的操纵。这样的换挡元件可以例如是实施为自动变速器的变速箱的盘式制动器或者盘式离合器。

第一底板14还在其中心区域具有轴承座35，在该轴承座中布置有用于支承中间轴12的滚动轴承36。

图3示出行星齿轮架13和中间壳体8，它们一起实施为铸件41。这样的铸件41适合于用于根据本发明的车辆变速器1中。行星齿轮架13包括第一底板14和第二底板15，它们彼此平行布置。第一底板14和第二底板15通过多个接片37彼此刚性连接。为了支承这里未示出的行星齿轮，每个底板14、15具有轴承座40，在其中优选抗相对转动地支承行星齿轮16的上述销钉19。销钉19和支承于其上的行星齿轮16出于简明原因未在图3和图4中示出。

接片37在其面对第一底板14的末端区域38上比在其相对的末端区域39上实施得明显更厚。换言之，每个接片37在其面对第一底板14的末端区域38上的基面分别比在其面对第二底板15的末端区域39上的基面更大。因为中间壳体8、两个底板14、15和接片37全部一体地实施，因此产生铸件41中的高强度和优化的应力分布。

图4以另一视图示出铸件41。在该视图中尤其可见铸件41和第一底板14的驱动侧设计方案。相同的元件在所有的附图中设有相同的附图标记。中间壳体8具有两个法兰43和44，在其上中间壳体与其他壳体部分7或者壳体盖9可连接。在法兰43和44以及其他壳体部分上的各个相对法兰之间可以布置密封圈或者密封剂，以获得油密的变速器壳体。在法兰43的内边缘上布置有定心环45，该定心环保证中间壳体8相对于相邻的壳体部分7的简单的安装和正确的定位。

在第一底板14的径向内部区域中布置有轴承座35。中间轴12可借助滚动轴承可旋转地支承于轴承座35中，该中间轴同时也是实施为行星变速器的转轮组5的太阳轮轴。

在第一底板14的径向外部区域中布置有环形缸，该环形缸作为活塞-缸单元33的缸32用于操纵变速箱4中的换挡元件。

在图4中还可见布置于每个接片37中的空腔42。在该实施例中将每个接片37在其面对第一底板14的较厚的末端区域38中实施为空心的。以这种方式实现了接片37中横截面的高的平面惯性矩，使得行星齿轮架13并因此使得整个车辆变速器1具有高的刚度和承载能力。在该实施例中，空腔42在轴向方向上穿过每个接片的较厚的末端区域38延伸，即穿过具有较大基面的末端区域。在这里，每个接片37的较薄的末端区域39实施为实心的，也就是没有空腔。每个接片37中的空腔42的另一个优点涉及铸件41的生产。每个接片37的宽的末端区域38形成铸件41中的大的壁厚度或者大的材料堆积，这在浇铸过程中可导致不利地形成缩孔。因此铸件41在浇铸技术方面可以以更高质量生产，这是因为缩孔的形成由每个接片37的末端区域38中的空腔42抵消。

附图标记

1车辆变速器

2驱动轴

3起动元件

4变速箱

5转轮组

6从动轴

7壳体部分

8中间壳体

9壳体盖

10变速器壳体

11中间轴

12中间轴

13行星齿轮架

14第一底板

15第二底板

16行星齿轮

17小齿轮

18大齿轮

19销钉

20中心轴线

21太阳轮

22齿圈

23止推环

24第一联结部件

25第一离合齿部

26第二离合齿部

27延长部

28滑动套筒

29从动元件

30换挡单元

31第二联结部件

32缸

33活塞-缸单元

34活塞

35轴承座

36滚动轴承

37接片

38末端区域

39末端区域

40轴承座

41铸件

42空腔

43法兰

44法兰

45定心环