轴总成和变速器的制作方法

本实用新型涉及变速器技术领域，具体而言，涉及一种轴总成和变速器。

背景技术：

变速器是汽车传动系统中的重要组成部分，驾驶员通过挂入变速器的不同挡位来实现车辆以不同速度在不同工况下的移动。若两个相邻挡位齿轮紧邻无隔开，由于轴向力方向相反以及存在既定速比与牵连运动的影响，必然使紧邻两个挡位齿轮端面产生严重磨损。

现有变速器轴总成中，通常会采用垫片将相邻挡位齿轮隔开。比如，将相邻两个挡位齿轮分布于不同直径的阶梯轴上，阶梯轴挡肩与垫片将相邻两齿轮隔开，垫片的一端紧贴其中一个挡位齿轮端面和阶梯轴挡肩，垫片的另一端紧贴另一个挡位齿轮端面，并通过卡环实现垫片的轴向限位。

但是由于垫片与轴之间缺少沿圆周方向的限位，所以在轴向力的作用下在挡的挡位齿轮与垫片之间存在相对滑动，加速了垫片与挡位齿轮的磨损，甚至会出现烧结现象。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种轴总成和变速器，其能够实现对垫片的径向限位，防止垫片与传动件之间的相对滑动，降低磨损，防止出现烧结现象。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实施例提供一种轴总成，包括传动轴和设于所述传动轴上的限位装置，所述传动轴用于安装第一传动件和第二传动件，所述限位装置用于限制所述第一传动件和所述第二传动件的轴向位移；

所述限位装置包括垫片和径向限位件，所述垫片套设在所述传动轴上，并用于设置在所述第一传动件和所述第二传动件之间，所述径向限位件与所述垫片连接，以限制所述垫片的径向位移。

在可选的实施方式中，所述径向限位件包括止推环，所述止推环套设在所述垫片的外周面，且与所述垫片同轴设置。

在可选的实施方式中，还包括定位件，所述定位件的一端与所述传动轴连接，另一端与所述径向限位件抵接。

在可选的实施方式中，所述传动轴上设有定位孔，所述定位件伸入所述定位孔中，所述定位件通过所述定位孔与所述传动轴连接。

在可选的实施方式中，所述定位件采用定位销，所述定位销穿过所述垫片与所述传动轴连接，所述径向限位件抵接于所述定位销远离所述传动轴的一端。

在可选的实施方式中，所述垫片包括第一半圆段和第二半圆段，所述第一半圆段和所述第二半圆段分设于所述传动轴的两侧，且夹设于所述径向限位件和所述传动轴之间，第一半圆段和第二半圆段之间形成间隙，所述间隙用于安装所述定位件。

在可选的实施方式中，所述传动轴上设有定位槽，所述垫片安装在所述定位槽内。

在可选的实施方式中，所述定位槽靠近所述第一传动件的一侧形成第一止挡面，所述定位槽靠近所述第二传动件的一侧形成第二止挡面；所述垫片的一侧与所述第一止挡面抵接，另一侧与所述第二止挡面抵接。

在可选的实施方式中，所述垫片的厚度不小于所述径向限位件的厚度。

第二方面，本实施例提供一种变速器，包括如前述实施方式中任一项所述的轴总成、至少一个第一传动件和第二传动件，所述第一传动件和所述第二传动件分别套设在所述传动轴上，所述限位装置设于所述第一传动件和所述第二传动件之间。

本实用新型提供的轴总成和变速器，其有益效果是：

本实用新型提供的轴总成，垫片套设在传动轴上，且垫片用于设置在第一传动件和第二传动件之间，防止第一传动件和第二传动件的轴向位移。在垫片上套设径向限位件，用于防止垫片的径向窜动，防止垫片与第一传动件、第二传动件之间的相对滑动，从而降低磨损，防止垫片、第一传动件和第二传动件出现烧结现象，延长使用寿命。

本实用新型提供的变速器，包括第一传动件、第二传动件和上述的轴总成，限位装置设于第一传动件和第二传动件之间。径向限位件能限制垫片的径向位移，防止垫片和第一传动件、第二传动件相对滑动，降低垫片、第一传动件和第二传动件的磨损，避免烧蚀现象，延长各零部件的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的变速器的结构示意图；

图2为图1中i处的局部放大图；

图3为图2中a-a剖视图。

图标：110-传动轴；101-第一传动件；103-第二传动件；061-止推环；062-垫片；621-第一半圆段；623-第二半圆段；063-定位销；064-定位孔；065-定位槽；066-第一止挡面；067-第二止挡面。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

变速器是汽车传动系统中的重要组成部分，驾驶员通过挂入变速器的不同挡位来实现车辆以不同速度在不同工况下的移动。其中，变速器轴齿传动系统主要包括输入轴总成、输出轴总成、倒挡轴总成和差速器总成组成，而在这些轴总成中能使变速器以既定速比来传递动力的关键零件就是齿轮。就乘用车而言，变速器齿轮通常为斜齿轮(部分手动箱倒挡齿轮为直齿轮)，轴总成中斜齿轮由于螺旋角的存在，在传递动力过程中必然会产生轴向力。对于相邻(非同步器隔开结构，指齿轮无传动零件隔开)的两个挡位齿轮而言，当其中一个挡位齿轮在挡时，轴向力与另一个非在挡挡位齿轮轴向力相反，使相邻两挡位齿轮之间产生相互挤压。若两个相邻挡位齿轮紧邻无隔开，由于轴向力方向相反以及存在既定速比与牵连运动的影响，必然使紧邻两个挡位齿轮端面产生严重磨损，若转速差较大加之润滑不足，严重者会使两挡位齿轮烧结在一起，从而使变速器产生转速和扭矩波动甚至使挡位齿轮卡死，影响车辆的正常行驶。

现有变速器轴总成中，相邻两挡挡位齿轮之间的轴向限位结构大致有两种：第一，采用垫片将相邻挡位齿轮隔开。比如，将相邻两个挡位齿轮分布于不同直径的阶梯轴上，阶梯轴挡肩与垫片将相邻两齿轮隔开，垫片的一端紧贴其中一个挡位齿轮端面和阶梯轴挡肩，垫片的另一端紧贴另一个挡位齿轮端面，并通过卡环实现垫片的轴向限位。但是，由于垫片与轴之间缺少沿圆周方向的限位，所以在轴向力的作用下在挡的挡位齿轮与垫片之间存在相对滑动，加速了垫片与挡位齿轮的磨损，甚至会出现烧结现象。

第二，采用推力轴承将相邻挡位齿轮隔开。将推力轴承安装在两个相邻挡位齿轮的腹板或轮幅上，通过推力轴承直接隔开。虽然推力轴承能有效地将齿轮端面与垫片之间的面接触摩擦转移到轴承滚子与轴承滚道面上，实现了由面接触转化为点、线接触，减小了摩擦损失，有效解决了相邻挡位齿轮结构中齿轮端面以及垫片端面磨损严重的问题。但是，由于推力轴承装配位置的限制，不能在推力轴承端面加卡环来限制轴承与其中之一挡位齿轮的轴向串动，故增加了其他挡位轴向限位装置的工作强度，增大了失效风险。同时，由于推力轴承的轴向装配游隙以及各零件的轴向尺寸加工公差的累积，也增大了两相邻挡位齿轮的轴向串动量，一定程度上会影响变速器的nvh(noise，噪声；vibration，振动；harshness，舒适性)性能。另外，推力轴承的选型也受到相邻挡位齿轮尺寸结构的影响，会受到通用性的限制，且制造成本较高。

为了克服现有技术的缺陷，本申请提出了一种轴总成，能够有效限制相邻挡位齿轮之间的轴向位移，并且也能限制垫片的径向窜动，防止垫片与挡位齿轮之间的相对滑动，降低磨损，延长使用寿命。

请参照图1，本实施例提供一种变速器，包括轴总成、至少一个第一传动件101和第二传动件103，轴总成包括传动轴110和设于传动轴110上的限位装置，第一传动件101和第二传动件103设于传动轴110上，限位装置设于第一传动件101和第二传动件103之间，用于隔离并防止第一传动件101和第二传动件103磨损或烧蚀。第一传动件101和第二传动件103可以是传动齿轮，该变速器可以用于车辆、轮船、飞机、工程机械、航空、航海等领域，这里不作具体限定。本实施例以车辆变速器为例，第一传动件101和第二传动件103可以包括但不限于斜齿轮、直齿轮等挡位齿轮，数量可以是一个或多个。

轴总成包括传动轴110和设于传动轴110上的限位装置，传动轴110用于安装第一传动件101和第二传动件103，限位装置设置在第一传动件101和第二传动件103之间，用于限制第一传动件101和第二传动件103的轴向位移。容易理解，变速器具有多个挡位，即挡位齿轮包括多组。根据实际情况需要，限位装置的数量可以是一个或多个，多个限位装置分别设置在相邻的挡位齿轮之间。

请参照图2和图3，进一步地，限位装置包括垫片062和径向限位件，垫片062套设在传动轴110上，并用于设置在第一传动件101和第二传动件103之间，径向限位件与垫片062连接，以限制垫片062的径向位移。可选地，径向限位件采用止推环061，止推环061为环状结构，止推环061套设在垫片062的外周面，且与垫片062同轴设置，即止推环061的内表面与垫片062的外表面贴合或抵接，以防止垫片062沿径向窜动，从而避免垫片062与第一传动件101或第二传动件103之间的相对滑动造成的磨损。

为了实现垫片062的可靠连接，传动轴110上设有定位槽065，垫片062安装在定位槽065内，定位槽065用于进一步限制垫片062的轴向位移。可选地，定位槽065靠近第一传动件101的一侧形成第一止挡面066，定位槽065靠近第二传动件103的一侧形成第二止挡面067；垫片062的一侧与第一止挡面066抵接，另一侧与第二止挡面067抵接，有效限制垫片062的轴向位移。

本实施例中，定位件的一端与传动轴110连接，另一端与径向限位件抵接，即定位件远离传动轴110的一端与止推环061的内表面抵接。传动轴110上设有定位孔064，定位件伸入定位孔064中，定位件通过定位孔064与传动轴110连接。

本实施例中，垫片062采用分段式设计。垫片062包括第一半圆段621和第二半圆段623，第一半圆段621和第二半圆段623分设于传动轴110的两侧，大致围合成圆环，且夹设于径向限位件和传动轴110之间，第一半圆段621和第二半圆段623之间形成间隙，定位件安装在该间隙处。容易理解，第一半圆段621的一端和第二半圆段623的一端之间形成间隙，第一半圆段621的另一端和第二半圆段623的另一端也形成间隙，两个间隙处均设有定位件。可选地，定位件采用定位销063，定位孔064可设置在定位槽065的底壁上。定位销063伸入传动轴110的定位孔064，将垫片062固定在传动轴110的外表面，止推环061抵接于定位销063远离传动轴110的一端，进一步限定了垫片062的径向位移，连接更加牢固，结构更加可靠。

垫片062采用分段式设计既便于安装，也有利于提高连接的可靠性。当然，并不仅限于此，在满足强度和抗变形能力的前提下，多段式垫片062包括但不限于两段、三段、四段或更多段，每相邻两段垫片062之间可以形成间隙，用于安装定位件。传动轴110上与相邻两段垫片062形成的间隙处对应的位置均设有定位槽065，定位槽065可以是连续的环形槽，也可以是多段间隔的弧形槽，这里不作具体限定。

可选地，垫片062的厚度不小于径向限位件的厚度，由于垫片062和止推环061均采用环状结构，厚度即沿传动轴110的径线方向的长度。垫片062在传动轴110工作状态下，受到第一传动件101或第二传动件103施加的轴向挤压力，为了让该轴向力大部分由垫片062承担，止推环061主要用于约束垫片062的径向受力，将垫片062的厚度设置成不小于径向限位件即止推环061的厚度，可以让大部分来自第一传动件101或第二传动件103的轴向力作用在垫片062上，降低止推环061的磨损，延长止推环061的使用寿命。

本实施例提供一种轴总成和变速器，其具体工作原理如下：

垫片062安装在传动轴110的定位槽065内，且位于第一传动件101和第二传动件103之间，定位槽065的第一止挡面066限制了垫片062受向左轴向力时向左的轴向窜动，第二止挡面067限制了垫片062受向右轴向力时向右的轴向窜动。止推环061套设在垫片062外圆周上，即垫片062的外缘径向被止推环061约束，止推环061有效限制了垫片062在离心作用下脱离定位槽065。定位销063伸入传动轴110上的定位孔064，将垫片062固定在传动轴110上，限制了垫片062相对传动轴110的圆周旋转；且定位销063远离传动轴110的一端与止推环061抵接，受止推环061内表面约束。这样，定位销063在定位孔064和止推环061的共同作用下，有效防止垫片062与传动轴110的相对转动，使垫片062始终与传动轴110保持相同的转速。此外，由于止推环061的厚度略小于垫片062的厚度，使垫片062更有效由于承受第一传动件101和第二传动件103的轴向力。

第一传动件101以四挡齿轮为例，第二传动件103以五挡齿轮为例进行说明，图1中默认为变速器正拖工况，从右往左看传动轴110为顺时针旋转。四挡齿轮在挡时，四挡主动齿轮轴向力向左，垫片062承受四挡主动齿轮向左的轴向力。由于垫片062是通过传动轴110上的定位槽065实现其轴向限位，第一止挡面066约束了四挡主动齿轮的轴向串动，定位销063限制了垫片062相对传动轴110的圆周旋转，止推环061用于防止垫片062由于离心力脱离定位槽065，使四挡主动齿轮与垫片062之间不存在相对滑动摩擦，降低了垫片062与四挡主动齿轮侧磨损，避免了挡位齿轮端面的烧蚀，提升了变速器的整体使用寿命。

当四挡齿轮在挡时，垫片062受到来自四挡主动齿轮向左的轴向力，由于垫片062安装在定位槽065内，垫片062的受力部分为垫片062的上半部分，轴向力支点位于定位槽065中间位置，力臂较短，垫片062挠度变形量较小，有利于降低垫片062工作强度，不易失效，延长垫片062使用寿命。容易理解，若采用现有技术中在轴肩处安装垫片，则垫片受力点为上部分，限位支点位于垫片根部，受力点与限位点存在较大的高度差，该结构下的垫片类似悬臂结构，力臂相对较长，导致垫片挠度变形较大，容易失效。此外，在轴上设置轴肩，当有多个挡位齿轮时，轴上具有多个轴肩，导致轴的外径逐渐减小，轴径最大最小处差值较大，会削弱轴的整体扭转刚度，使相同扭矩工况下扭转角增大。而本实施例中在传动轴110上设置定位槽065进行轴向限位，轴径变化小，对传动轴110整体的扭转刚度影响较小，同时还能缩短垫片062的受力力臂，有利于降低垫片062工作强度。

其次，定位槽065、第一止挡面066和第二止挡面067均是在传动轴110上通过加工成形。垫片062、止推环061和定位销063是新增加工零件，可以配合传动轴110结构加工成形。因此，该轴总成结构具有制造难度低，加工成本低，适用性和通用性强的特点。

综上所述，本实用新型实施例提供的轴总成和变速器，具有以下几个方面的有益效果：

该轴总成通过在传动轴110上设置定位槽065，实现垫片062的轴向限位，防止两个相邻挡位齿轮的磨损，同时缩短垫片062的受力力臂，垫片062不易变形，提高垫片062的工作强度，提高垫片062使用寿命。通过设置定位销063防止垫片062相对传动轴110的圆周旋转，使垫片062与传动轴110始终保持相同的转速，止推环061用于防止垫片062脱离定位槽065，使挡位齿轮与垫片062之间不存在相对滑动摩擦。降低了垫片062与挡位齿轮侧磨损，避免了挡位齿轮端面的烧蚀，提升了变速器的整体使用寿命。最后，该轴总成和变速器制造难度低、加工成本低、适用性和通用性强。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。