专利名称：可在负荷下变换的多速倒顺车变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可在负荷下变换的多速倒顺车变速器，它有一根输入轴和一些中间轴、一个换向机组以及装在中间轴上带活动齿轮的换档离合器，为了变速和换向它们可有选择地与中间轴之一传扭连接，以及，有一个带一个装在输出轴上的固定齿轮的从动齿轮组。
在目前使用的建筑机械中采用的变速器主要分为两组。有一组的特点是在带负荷变换的变速器前装有静液压传动组件。在这种变速器中，前置机组的转速与扭矩的匹配通过液压或电液压控制实现。
所使用的绝大多数变压器，属于带前置式液体动力变扭器的带负荷变换的变速器的另外一组。借肋于这种传动机组，在汽车(例如一种建筑机械)的工作阻力增加时，扭矩可获得无级和自动增加。在这种情况下，可使变速器的驱动扭矩约等于发动机扭矩的3倍。与在轿车中的情况不同，因为这里是通过变速器或变扭器进行工作的，所以这一点有重要意义。在轮式装载车的情况下，例如铲斗会被压入要挖取的土壤中。装载物被突然起动和提升。汽车倒行以便装料，铲斗进一步升高并却料。恰恰在低速和输入与输出之间有较大转速差的情况下变换扭矩有很大的优点。
变扭器可补充一个变扭器跨接离合器。借助于这一个离合器，在变速档内的高转速区可达到显著降低消耗。
在各变速档内的力流，通过组合可液压操纵的离合器建立。此外，为了倒转，这些离合器必须能在负荷下变换，并因而消耗大量能量。外壳的结构或变速器轴的配置，必须适应具体的用途。倒顺车变速器典型的使用场合是在翻斗车、轮式装载车、铲斗装载机和堆垛车中的使用，但也使用在道路上作业的汽车中，如吊车。根据汽车类型，在变速器输入与输出轴之间需要一定的轴间距。例如，当万向轴的偏转角必须保持得比较小时，便应有较长的轴间距。在这种情况下倒顺车变速器与分配变速器相比要承担附加的工作。
在堆垛车中倒顺车变速器只有一根输出轴。由于空间条件，要求较小的轴间距。
在大多数情况下至少需要一个取决于发动机转速的被传动的辅助传动装置。此外，在辅助传动装置的传动线上设有一个滑油和换档泵，它同样取决于发动机转速工作。
由于汽车的结构类型不同，所以倒顺车减速器必须履行的任务区别很大。
由DE-A1129838已知一种倒顺车减速器，它的特点是轴向结构长度小。在驱动轴上有一个固定齿轮，它与在倒顺轴和中间轴上的固定啮轮持续啮合。所有的活动齿轮位于变速器一侧和持续地互相啮合。在活动齿轮与固定齿轮之间各设一个摩擦离合器。在这种已知的倒顺车减速器中，摩擦离合器的结构，尤其是摩擦片组、活动齿轮在中间轴上的支承以及中间轴本身在活动齿轮侧面间接的支承相当复杂。
由DE-A2535700已知一种倒顺车变速器，其中，摩擦离合器设计为两脚离合器。在这种变速器中可实施比较高的档数，然而，沿轴向要求大的结构空间，因为在一根中间轴上装有多至4个齿轮和一个双脚离合器。
本发明的目的是对于一种具有较小轴向结构长度的可在负荷下变换的倒顺车变速器，在摩擦离合器的结构和中间轴的支承方面加以改进。
为达到本发明的目的，使换向机组由输入轴的一个固定齿轮和支承在中间轴上的活动齿轮组成；中间轴的固定齿轮和装在输出轴上的一个活动齿轮组成一个传动齿轮系；以及，从动齿轮组由输出轴的一个固定齿轮和装在中间轴上的一个活动齿轮组成。所建议的倒顺车变速器的特点是有一系列优点。活动齿轮设置为使它们在负荷下不以一个相对于其中间轴的相对转速旋转。这些活动齿轮也不用作中间齿轮，所以它们没有由于与两个齿轮啮合而受到高的负荷。因此，滚动轴承(其中至少一个装在传动离合器摩擦组下面)的尺寸可以设计得较小。活动齿轮只在传动离合器闭合以及在这一活动齿轮与其中间轴之间的相对转速等于零时才在负荷下工旋转。如果需要一个中间齿轮，则由一个固定齿轮构成。此变速器由于紧凑的结构而显得非常出众。总共设有4个滚动轴承用于支承一根中间轴，其中的两个尺寸较小，因此除了中间轴挠度很小外，还可以降低成本。
为第一档的换档离合器配设的齿轮设计为活动齿轮是有利的。这一活动齿轮虽然以一个较高的转速旋转，然而，它使换档离合器可以是一种有利的结构。它与输出轴上的一个固定齿轮啮合。这一固定齿轮也是斜齿的。提供了一个大的轴承座用于它的支承，所以毫无问题可以承受所产生的倾覆力。
可通过第二档的换档离合器与输出轴传扭连接的齿轮，也设计为活动齿轮。在这里原则上上述这些优点同样存在。
若摩擦片组的内摩擦片与活动齿轮连接，而摩片组的外摩擦片装在离合器壳中，则是一种特别有利的换档离合器的结构，上述离合器壳是中间轴的组成部分。以较高的转速运转的齿轮因此设计为活动齿轮。它们不与液压操纵装置的活塞腔和外摩擦片支架传扭连接。采用这种结构可获得高的传动质量。出现摩擦片摇摆的危险性很小。为了在紧凑结构的情况下有尽可能大的用于支承活动齿轮的轴承座，最好使每一个活动齿轮通过两个滚动轴承支承在它的中间轴上。一个滚动轴承设在摩擦片组下面并大约在它的中央，而另一个滚动轴承大体位于齿啮合的垂直平面内。
为了防止换档离合器液压操纵的大的加速度，每一个活塞在离合器壳环腔内可移动地支承着。离合器壳与有关的中间轴传扭连接。活塞通过密封装置(例如O型密封圈)在环腔内紧密地导引。
为了防止活动齿轮受高的负荷，它们在负荷下不相对于它们的中间轴旋转。从负荷的角度看，活动齿轮最好不用作中间齿轮，并因而只与一个齿轮啮合旋转。
其他对于本发明为重要的特征以及由此得到的优点，可由下面对一种实施例的说明中看出。
其中
图1一个两档倒顺车变速器传动示意图；图2通过图1所示倒顺车变速器的换档离合器的纵剖面。
图1表示了一种可在负荷下变换的倒顺车变速器1的传动示意图。它涉及一种2档倒顺车变速器，在它前面可连接一个液体力变扭器2，在重型工程机械车中最好是这种情况。
液体动力变扭器的泵叶轮3与示意表示的发动机4建立传动连接关系。在泵叶轮3的从动轴5上传扭地装有一个齿轮6。齿轮6与一个同样传扭地装在中间轴7上的齿轮8处于啮合的传动连接，如图中用虚连接线9所表示的那样。齿轮6和8以及中间轴7构成了一个辅助从动装置，通过它例如可以取决于发动机转速地传动一台滑油泵或一根动力输出轴。
液体动力变扭器的涡轮10与输入轴11传扭连接。在图右方的连续输入轴11的端部(为了看得清楚起见，在图中的输入轴11表示的断开的)装有一个固定齿轮12。此固定齿轮12与活动齿轮13和14处于啮合的传动连接状态。活动齿轮13和14分别装在中间轴15和16上。
活动齿轮13可通过换档离合器17，活动齿轮14可通过换档离合器18，分别与中间轴15或中间轴16传扭连接。通过固定齿轮12和可有选择地与中间轴15或16传扭连接的活动齿轮13和14，构成了一个换向机组19。
换向机组19允许通过与换档离合器17和18连接，使倒顺车变速器输出轴20的旋转方向相反。由于这一原因，换档离合器17和18也可称为换向离合器。
液体动力变扭器2通过一个导轮33补充完全，它通过一个自由轮支承。
此倒顺车变速器在中间轴结构类型方面，除了中间轴15和16以及输出轴20外，还有另一根中间轴21。在此中间轴上可旋转地装有活动齿轮22，它可通过一个换档离合器23与中间轴21传扭连接。至于换档离合器23，所涉及的是用于第一档的换档离合器。
活动齿轮22与倒顺车变速器1输出轴20的固定齿轮24持续啮合。
在输出轴20上最后还可旋转地装有一个活动齿轮25，它可通过一个换档离合器26与输出轴20传扭连接。此换档离合器26构成第二档的换档离合器。
这一结构通过固定齿轮27、28和29补充完全。固定齿轮27与中间轴15、固定齿轮28与中间轴16以及固定齿轮29与中间轴21，分别传扭连接。
固定齿轮29与活动齿轮25啮合连接。固定齿轮27、28和29以及活动齿轮25，构成了一个传动齿轮系30。活动齿轮22和固定齿轮24构成了一个从动齿轮组31。
在接通第一档时，功率通过中间轴21和活动齿轮22(在换档离合器23闭合情况下)，传给输出轴20的固定齿轮24。此时，按行驶方向前进或按行驶方向倒退接合换档离合器17或18之一。第二档的换档离合器(换档离合器26)是脱开着的。
在接通第二档时，换档离合器23脱开，而换档离合器26闭合。传动功率通过传动齿轮系30传给输出轴20。
因此，通过倒顺车变速器可接通2个前进档和2个倒车档。具体情况如下档 换档离合器传动比传动比降落系数1，前进17和232.440 2.4352，前进17和261.0021，倒车18和232.483 2.4352，倒车18和261.020上述传动示意图表示，在每一根中间轴15、16、20和21上，分别只装有唯一的一个换挡离合器17或18或23或26，只装有唯一的一个活动齿轮13、14、22和25，以及只装有唯一的一个固定齿轮27、28、29和24。由于构件数量有限，所以每一根中间轴15、16、20和21的轴向结构长度很短。中间轴15、16、20和21分别通过两个滚动轴承32支承。
换档离合器17、18、23和26装在各有关的活劝齿轮与固定齿轮之间，位于一个公共的垂直平面内。这一措施对于缩短倒顺车变速器的轴向结构长度也起很大的作用。
为达到降低噪声电平的目的，活动齿轮和固定齿轮13、14、22、25或27、28和29都是斜齿的。最好使用具有大斜角的齿。由于中间轴沿轴向短的结构，所以不产生大的弯曲负荷。
图2表示按图1所示之倒顺车变速器1的详情。可以看到的是位于图1的传动示意图上部的换挡离合器17(前进的换向离合器)。可以看见输入轴11的固定齿轮12的一部分。中间轴15通过滚动轴承32支承在变速器壳34中。在只画有泵叶轮3的区域内，变速器壳34用盖35封闭。
活动齿轮13通过两个滚动轴承36和37可旋转地支承在中间轴15上。两个轴承，但尤其是滚动轴承36，都是小尺寸的。
滚动轴承36在摩擦片组39下面和中央。滚动轴承37在活动齿轮13的齿所在的垂直平面内支承着活动齿轮13。
换挡离合器17的离合器壳38是中间轴15的组成部分，并是摩擦片组39外摩擦片的支架。此摩擦片组的内摩擦片装在空心齿轮13的摩擦片支架上。摩擦片组39可按传统的方式通过一个可液压操纵的活塞40朝闭合方向加载。为了进行操纵，供油通道42通往环腔41。
环腔41无压力时，活塞40在弹簧43作用下移到图中的起始位置。
为使活塞40相对于离合器壳38密封，使用了一个内部和一个外部的O形密封圈44和45。
其余的换档离合器的结构和其余的活动齿轮的支承与所介绍的这一结构一致。
如上所述，传动齿轮系30由固定齿轮27、28和29构成。配属于第二挡的换挡离合器(传动离合器26)的齿轮，设计为活动齿轮25，它与固定齿轮29啮合。配属于第一档的换档离合器(传动离合器23)的活动齿轮22，与输出轴20的大固定齿轮24啮合。
活动齿轮13和14和22和25按有利的方式安排为，使它们在负荷下不相对于它们所安装在其上面的中间轴相对转动。这些活动齿轮也不用作中间齿轮，所以它们没有由于与两个齿轮啮合而作用的高负荷。因此，滚动轴承(其中至少有一个装在有关的换档离合器摩擦片组之下)可以将尺寸设计得较小。在这种情况下，这些活动齿轮只有在一个活动齿轮之一与有关的中间轴之间相对转速等于零时才在负荷下旋转。当有关的换档离合器闭合时便是这种状况。如果需要一个中间齿轮，则此中间齿轮由一个固定齿轮构成，如例如在固定齿轮29和接通第二档时的情况便是这样。用小尺寸滚动轴承支承活动齿轮的优点还带来另外一些有利的结果，即，在负荷下旋转的中间轴可通过滚动轴承32支承在变速器壳34中。在这里安装空间没有限制。总之，这意味着是一种紧凑的结构、用于一根中间轴的总共4个所需要的轴承中的两个是低成本的、以及中间轴的挠度很小。
传动齿轮系30与液体动力变扭器2的涡轮10接合，并因而与涡轮一起加速或减速。在换向传动时传动齿轮系30和涡轮的加速度很大。离合器壳(例如换档离合器17的离合器壳38)包括活塞(例如换档离合器17的40)在内，由于下列现由应与此加速度无关活塞的加速度通过O型密封圈45和44的摩擦进行，而且省去了附加的接合型面，但是存在着使O型密封圈比较迅速磨损的危险，因为活塞在离合器壳内旋转，直至活塞加速或制动到离合器壳的新的旋转方向或转速。为克服这些缺点，建议一种如下列所述的结构由图1的传动示意图可见，与涡轮连接的齿轮作为活动齿轮装在中间轴上。因此上述活塞通过两个O型密封圈带动的简单结构原理可以实现，在这种情况下，不必忍受这里所描述的缺点。有强烈加速度的构件总质量比较小，从而避免产生大的合力。
在第一档和第二档之间传动比的降落通过从动齿轮组31实现。为第一档的换档离合器配设的活动齿轮22，在接通第二档(换档离合器26闭合)时以较高的转速旋转。将从动齿轮组的这一齿轮选为活动齿轮的优点在于，它不与换档离合器23的离合器壳(活塞腔)连接，并因而不与摩擦片组的外摩擦片支架连接。因此在接通第二档时这些构件也没有如活动齿轮22那样高的转速。
在闭合换档离合器时，有关的活塞在摩擦片组上作用的压力，由环腔内的液压决定。为获得扭矩的缓慢上升，要准确地控制这一压力。由于压力油在活塞环腔中旋转，所以此控制压力要叠加旋转压力。为了使这种对传动质量不利的影响保持得较小，应保持离合器壳的转速尽可能低。再加上摩擦片组的外摩擦片比有关的内摩擦比更容易发生摩擦片摇摆。所以离合器壳(作为外摩擦片的支架)的转速也应该比较低。
由于上述这些理由，具有较高转速的齿轮设计为活动齿轮。它们与离合器壳不传扭连接并因而与有关的环腔(活塞腔)以及相应的外摩擦片支架不传扭连接。虽然结构比较简单，但采用所建议的这种倒顺车变速器仍能满足所提出的高传动质量的要求。产生摩擦片摇摆的危险性较低。
与中间轴21不同，在中间轴21上属于从动齿轮组31的齿轮是活动齿轮22，但在输出轴20上的从动齿轮是固定齿轮24。
输出轴20的活动齿轮25和固定齿轮24的这种所谓被互换的结构，并非如人们一开始可能猜想的那样会带来缺点，而是具有下列优点的在固定齿轮24的直径较大时，由要求噪声较低而选择的斜齿引起的倾覆力矩较大。在选择的与轴固定的结构时，固定齿轮24的轴承座大。因此，此倾覆力矩可以很好地支承。固定齿轮24与输出轴传动法兰的连接，比在活动齿轮的情况下结构更简单。由于这些理由，如所阐明的那样，换档离合器23和26通过十字架装设。
权利要求
1.可在负荷下变换的多速倒顺车变速器(1)，它有一根输入轴(2)和一些中间轴(15、16、20和21)，一个换向机组(19)以及装在中间轴(15、16、20和21)上带活动齿轮(13、14、22和25)的换档离合器(17、18、23和26)，它们可有选择地为了变速或换向与中间轴(15、16、20和21)之一传扭连接，以及有一个带一个在输出轴(20)上的固定齿轮(24)的从动齿轮组(31)，其特征为换向机组(19)由输入轴(11)的一个固定齿轮(12)和装在中间轴(15、16)上的活动齿轮(13、14)构成；中间轴(15、16和21)的固定齿轮(27、28和29)和装在输出轴(20)上的一个活动齿轮(25)构成一个传动齿轮系(30)；以及，从动齿轮组由输出轴(20)的固定齿轮(24)和装在中间轴(21)上的活动齿轮(22)构成。
2.按照权利要求1所述之变速器，其特征为活动齿轮(22)通过第一档的换档离合器(23)可与中间轴(21)传扭连接。
3.按照权利要求1和2所述之变速器，其特征为活动齿轮(25)通过第二档的换档离合器(26)可与输出轴(20)传扭连接。
4.按照权利要求1所述之变速器，其特征为换档离合器(17、18、23和26)的摩擦片组(39)的内摩擦片与活动齿轮(13、14、22和25)连接，而摩擦片组(39)的外摩擦片装在离合器壳(38)内，离合器壳(38)是中间轴(15、16、20和21)的组成部分。
5.按照权利要求4的变速器，其特征为每个活动齿轮(13、14、22和25)通过两个滚动轴承支承在它的中间轴(15、16、20和21)上，其中，一个滚动轴承(36)位于摩擦片组(39)之下并大约在它的中央；以及，另一个滚动轴承(37)大体位于活动齿轮(13、14、22或25)的垂直平面内，涉及的纵剖面通过一个换档离合器(17、18、23或26)。
6.按照权利要求5所述之变速器，其特征为为了操纵换档离合器(17、18、23和26)，在离合器壳(38)的环腔(41)内各可移动地装有一个活塞(40)，离合器壳(38)是有关中间轴(15、16、20和21)的组成部分；以及，活塞(40)通过密封装置(44、45)紧密地在环腔(41)内导引。
7.按照权利要求1所述之变速器，其特征为装在输出轴(20)上的固定齿轮(24)是斜齿的。
8.按照权利要求1所述之变速器，其特征为活动齿轮(13、14、22和25)在负荷下相对于它的中间轴(15、16、21和20)没有相对转速地旋转。
9.按照权利要求1所述之变速器，其特征为活动齿轮(13、14、22和25)通过与一个齿轮啮合地旋转。
10.按照权利要求1所述之变速器，其特征为换档离合器(17、18、23和26)位于各一个活动齿轮与固定齿轮(13和27或14或28或22和29或24和25)之间以及在一个公共的垂直面内，有关的纵剖面通过变速器。
全文摘要
本发明涉及一种可在负荷下变换的多速倒顺车变速器，尤其用于建筑机械。换档离合器(17、18、23和26)装在各一个固定齿轮和一个活动齿轮之间。可以较高转速旋转的活动齿轮与摩擦片组(39)的内摩擦片连接。外摩擦片装在每个换档离合器的离合器壳内。因此获得了有利于液压操纵此换档离合器的优点。
文档编号F16H3/093GK1147848SQ95192964
公开日1997年4月16日 申请日期1995年5月9日 优先权日1994年5月13日
发明者弗里茨·莱伯, 沃尔夫冈·雷布霍尔兹 申请人:腓特烈斯港齿轮工厂股份公司