專(zhuān)利名稱(chēng)：具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于變速器總成、檔位變換裝置和零部件用于傳遞動(dòng)力和扭矩。更具體地說(shuō)，本發(fā)明通過(guò)多個(gè)軸向浮動(dòng)的中間軸來(lái)調(diào)節(jié)并均布載荷、防止磨損、提高零部件壽命、減少由于變速器多個(gè)中間軸之間的載荷不均所產(chǎn)生的噪音。本發(fā)明進(jìn)一步提供負(fù)載均布，同時(shí)由于具有同步器使換檔平順，以防止這些組件由于大間隙的徑向浮動(dòng)而產(chǎn)生的過(guò)度磨損。
背景技術(shù)：
許多變速器系統(tǒng)和換檔機(jī)構(gòu)已披露在現(xiàn)有技術(shù)中，其涉及到變速器中間軸和主軸零部件之間的載荷均布。其中包括已申請(qǐng)專(zhuān)利，在專(zhuān)利申請(qǐng)出版物上已出版的一般涉及到徑向浮動(dòng)零部件或設(shè)計(jì)，并含有載荷均布的方法。下面是與本發(fā)明最相關(guān)的幾個(gè)專(zhuān)利，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端。具體來(lái)說(shuō)，美國(guó)專(zhuān)利號(hào)4640145, Vandervoort闡述了設(shè)計(jì)的多中間軸變速器總成減小工作過(guò)程中的整體噪音，因?yàn)橐粋€(gè)齒輪的輪齒嚙合和表面接觸噪聲是通過(guò)其獨(dú)特的設(shè)計(jì)被減輕。具體來(lái)說(shuō)，包括多個(gè)中間軸分總成的變速器，其中輸入齒輪與中間軸齒輪是常嚙合的。輸入齒輪的齒輪齒距是不能被中間軸的個(gè)數(shù)整除，即輸入齒輪與中間軸齒輪嚙合時(shí)有一個(gè)時(shí)間間隔以減少噪音的產(chǎn)生。接觸噪聲沒(méi)有放大，而是在多個(gè)中間軸之間偏移。Vandervoort變速器總成,是一個(gè)獨(dú)特的、低噪音變速器，它不包含同步器。另一個(gè)這樣的設(shè)備是Loeffler的美國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利號(hào)4807493,其中公開(kāi)了一種雙中間軸變速器總成，有一個(gè)浮動(dòng)的主軸，在它的相鄰的兩端，沒(méi)有內(nèi)部或外部的軸承或其它支撐，即主軸由承載扭矩的齒輪支撐。這樣的布局提供了一個(gè)真正扭矩分流到中間軸之間，主軸能夠容納軸之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，不被軸承或支撐裝置所約束。Loeffler發(fā)明的變速器有一個(gè)自動(dòng)調(diào)心的主軸。Richards的美國(guó)專(zhuān)利3611823披露類(lèi)似Loeffler的設(shè)計(jì)的變速器總成，其中有一個(gè)浮動(dòng)輸入或主傳動(dòng)齒輪，相對(duì)于輸入軸和主軸，它可以軸向方向的自由移動(dòng)。一個(gè)連接輸入軸和輸入齒輪的稱(chēng)合器允許輸入齒輪相對(duì)于輸入軸具有軸向搖擺運(yùn)動(dòng)來(lái)保持同心，中間軸以大致相同的速度一起旋轉(zhuǎn)。Richards發(fā)明類(lèi)似Loeffler的發(fā)明，沒(méi)有披露中間軸的軸向移動(dòng)，它接受無(wú)應(yīng)力集中、約束、或其他磨損情況并來(lái)自輸入軸的輸入，否則，輸入和輸出軸的徑向位移會(huì)產(chǎn)生對(duì)中間軸不均等的扭矩分配。Wireman的美國(guó)專(zhuān)利6073506公開(kāi)了多中間軸變速器，其中包括至少兩個(gè)中間軸并有足夠的齒輪側(cè)隙，即使由于小的裝配誤差，也不防礙中間軸傳輸驅(qū)動(dòng)扭矩，而且各中間軸分擔(dān)大致相等的驅(qū)動(dòng)扭矩。盡管有裝配和制造缺陷，導(dǎo)致變速器總成內(nèi)的齒輪接觸不均衡，但Wireman發(fā)明了一種保持相等的載荷均分的方法。由于嚙合齒輪副存在不可避免的接觸不均等而導(dǎo)致扭矩分配的不均等，但側(cè)隙給多個(gè)嚙合齒輪之間的不一致提供了足夠的間隙。Wireman的裝置包含大的齒輪副之間的公差。Ri chards發(fā)明的美國(guó)專(zhuān)利4709590公開(kāi)了一種換檔變速器，它有多個(gè)空間分布的中間軸和中間軸齒輪，被輸入軸驅(qū)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)主軸，還有主軸、主軸齒輪和離合器。變速箱齒輪是人字齒輪，保證傳到齒輪的負(fù)荷會(huì)自動(dòng)調(diào)整到一個(gè)位置，每個(gè)中間軸傳遞轉(zhuǎn)矩負(fù)載大致相等。類(lèi)似于Wireman的裝置，Richards的裝置包括一個(gè)新的齒輪設(shè)計(jì),試圖解決不平等的負(fù)載分布。最后，Morrow的美國(guó)專(zhuān)利6374689披露的負(fù)載均衡的齒輪裝置,采用了平衡機(jī)構(gòu)在變速器內(nèi)提供平等和最佳功率傳輸?shù)綆讉€(gè)中間軸上。他的變速器包括一輸入軸和幾根中間軸上的斜齒輪副嚙合。為了獲得均勻的動(dòng)力分配到幾根中間軸上，由一個(gè)杠桿機(jī)構(gòu)組成的機(jī)械平衡裝置安裝到一個(gè)支點(diǎn)上，其中的杠桿機(jī)構(gòu)允許搖擺運(yùn)動(dòng)來(lái)代替中間軸的負(fù)載不平衡。斜齒輪的不平衡負(fù)載產(chǎn)生的軸向載荷，將支住這個(gè)杠桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)到一個(gè)平衡位置。這樣的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單有效的平衡中間軸傳動(dòng)元件，需要一個(gè)共同的杠桿機(jī)構(gòu)來(lái)操作，可能不與許多中間軸操作。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器。該變速器可提供多根中間軸之間的扭矩均布，同時(shí)使用同步器來(lái)平順的換檔。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案為:具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器，其包括:一根輸入軸接受轉(zhuǎn)動(dòng)輸入，該輸入軸有至少一個(gè)輸入齒輪；一根主軸提供轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，該主軸有至少一個(gè)主軸齒輪；還包括有至少一根中間的中間軸，在中間軸上有一個(gè)從動(dòng)齒輪和至少一個(gè)主動(dòng)齒輪。所說(shuō)的至少一個(gè)輸入齒輪與至少一個(gè)中間軸的從動(dòng)齒輪嚙合；所說(shuō)的至少一根中間的中間軸被徑向支撐和根據(jù)來(lái)自于所說(shuō)的主軸齒輪和中間軸的從動(dòng)齒輪哨合所產(chǎn)生的軸向載荷能軸向自由移動(dòng)；一個(gè)中間軸主動(dòng)齒輪與一個(gè)主軸齒輪嚙合是為了所說(shuō)的中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出。進(jìn)一步的，其中所說(shuō)的至少一根中間的中間軸進(jìn)一步包括兩根或兩根以上的中間軸；所說(shuō)的兩根或兩根以上的中間軸通過(guò)其軸向移動(dòng)，接受來(lái)自于輸入軸的輸入齒輪的相等的負(fù)載。進(jìn)一步的，所說(shuō)的兩根或兩根以上的中間軸都是由至少兩個(gè)軸承元件來(lái)旋轉(zhuǎn)支撐，所說(shuō)中間軸的軸向位移局限于兩個(gè)軸承元件之間的向前和向后的軸向移動(dòng)。進(jìn)一步的,其中所說(shuō)的齒輪都是斜齒輪。進(jìn)一步的，其中所說(shuō)的主軸還包括至少兩個(gè)可選檔位和每個(gè)可選檔位之間的同步器。進(jìn)一步的，其中所說(shuō)的主軸齒輪內(nèi)孔與主軸齒輪內(nèi)孔相配的零件徑向間隙配合。進(jìn)一步的，其中所說(shuō)的主軸進(jìn)一步連接到一個(gè)范圍檔換檔的副箱，所說(shuō)的副箱通過(guò)可進(jìn)一步軸向移動(dòng)的中間的中間軸零部件連接到一根輸出軸。上述技術(shù)方案的有益之處在于:本發(fā)明的目的是提供一個(gè)新的和改進(jìn)的多中間軸變速器總成，有現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，不存在其缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一個(gè)多中間軸變速器總成，其多根中間軸可軸向自由浮動(dòng)，允許多中間軸和其上齒輪可軸向調(diào)整并到達(dá)來(lái)自輸入軸的負(fù)荷均布。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)多中間軸變速器總成，包含可移動(dòng)的多根中間軸和同步器，來(lái)改進(jìn)用戶(hù)換檔的平順性。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)多中間軸變速器總成，它的整體軸向尺寸短，體積緊湊，功率密度高，承載能力超過(guò)現(xiàn)有的徑向浮動(dòng)的中間軸變速器。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一個(gè)多中間軸變速器總成，減少了中間軸和輸入軸組件及同步器的磨損，降低了變速器的諧波，并進(jìn)一步降低在操作過(guò)程中的變速器噪聲。本發(fā)明的最終目標(biāo)是提供一個(gè)多中間軸變速器總成，可以在許多場(chǎng)合應(yīng)用，包括汽車(chē)、重工業(yè)和其他類(lèi)似的需要齒輪變速、檔位變換變速器或動(dòng)態(tài)組件運(yùn)行的應(yīng)用場(chǎng)合。眾所周知，無(wú)論是驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的車(chē)輪或在生產(chǎn)過(guò)程中的機(jī)械部件的操作，汽車(chē)和其他機(jī)械的變速器是從旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力源把輸入功率傳輸和轉(zhuǎn)化成一個(gè)適合的所需輸出功率。一般的目標(biāo)是建立一個(gè)高效、可靠的動(dòng)態(tài)組件來(lái)接受相當(dāng)大的負(fù)荷，不占用不必要的空間、能源消耗或降低整個(gè)過(guò)程的有效性。為了有效地傳遞大扭矩，與單中間軸變速器只有一根中間軸來(lái)承受全部扭矩不同，大多數(shù)使用多個(gè)中間軸的變速器把扭矩分流，以達(dá)到減少各零部件的尺寸，并使整個(gè)變速器尺寸減少、重量減輕。但為了達(dá)到同樣的扭矩要求，單中間軸變速器的尺寸和重量將大大增加。特別的，使用幾根中間軸把扭矩分流到幾組齒輪副和幾根中間軸后，雖然裝配的零件數(shù)量增加了，但可以顯著減少中心距和每個(gè)零件的尺寸。因此，與不采用扭矩分流的大的零部件的變速器相比，這類(lèi)變速器能在有效的空間內(nèi)安置零部件，使整個(gè)變速器軸向尺寸和總重大大減少。有關(guān)把變速器輸入扭矩分流到幾根中間軸上，首要關(guān)注的問(wèn)題是載荷傳遞的不平衡和嚙合齒輪副之間的嚙合不平衡的可能性。設(shè)計(jì)上，能夠使多個(gè)齒輪副都達(dá)到完美的嚙合，但實(shí)事上，由于設(shè)計(jì)、制造和裝配公差，將不可避免地導(dǎo)致了齒輪副之間的嚙合失配，進(jìn)一步加劇了他們的動(dòng)態(tài)性質(zhì)之間的不匹配。非同時(shí)的嚙合和載荷不均等，會(huì)使變速器造成過(guò)度磨損，減少部件的壽命，過(guò)早的系統(tǒng)故障和諧波。來(lái)自于載荷的不均布而產(chǎn)生的不均勻磨損乃至徹底的失效，已成為有效地把輸入載荷均勻分配到中間軸并耐用的一個(gè)障礙。本發(fā)明提供一種改進(jìn)的變`速器總成，有多個(gè)中間軸，并裝配有同步器，并進(jìn)一步能使輸入軸到多個(gè)中間軸之間的載荷均布。最傳統(tǒng)的雙和多個(gè)中間軸變速器允許主軸和主軸齒輪自由的徑向運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)載荷的均布。這種設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，它已被證明是非常有效的，已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)變速器總成中。但這種設(shè)計(jì)的主要缺點(diǎn)是無(wú)法使用同步器，因?yàn)辇X輪的徑向運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致?lián)Q擋時(shí)主軸齒輪圓錐面和同步器齒環(huán)局部接觸和摩擦。其結(jié)果是產(chǎn)生快速磨損和過(guò)早失效，減少同步器的可靠性和使用壽命。因此在變速器中使用同步器并排除徑向浮動(dòng)零件對(duì)同步器的影響，并改善換檔質(zhì)量，是用戶(hù)所期待的。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明提供一種變速器，它的多個(gè)中間軸是徑向固定的，當(dāng)多個(gè)中間軸齒輪與主軸齒輪嚙合時(shí)，允許中間軸軸向浮動(dòng)來(lái)到達(dá)中間軸上的扭矩均布。其中的中間軸齒輪都是斜齒輪并具有相同的旋向，由于中間軸軸向載荷的不平衡使中間軸都能在軸向雙向移動(dòng)以達(dá)到中間軸載荷均布。當(dāng)換一個(gè)檔位時(shí)，常嚙合齒輪和即將換上檔的中間軸齒輪將自動(dòng)自調(diào)節(jié)或自調(diào)整來(lái)平衡中間軸上的載荷不平衡。常嚙合齒輪和即將換上檔的中間軸齒輪副將彼此嚙合，因?yàn)樾饼X輪將扭矩轉(zhuǎn)換成軸向負(fù)荷，并使中間軸的載荷均布。


圖1是傳統(tǒng)的雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-1是一個(gè)同步器安裝在傳統(tǒng)的雙中間軸變速器上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2-2是一個(gè)放大視圖，顯示了了圖2-1中齒輪內(nèi)孔和主軸花鍵大徑的大的徑向間隙。圖3是本發(fā)明變速器的中間軸軸向浮動(dòng)和載荷均布的原理示意圖。圖4是本發(fā)明運(yùn)用于一個(gè)六檔全同步器的雙中間軸變速箱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明運(yùn)用于一個(gè)十二檔全同步器雙中間軸變速箱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是另一個(gè)示例中所有前進(jìn)檔帶全同步器的五檔雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是另一個(gè)示例中所有前進(jìn)檔帶全同步器的十檔雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)示意圖。圖8是另一個(gè)示例中所有前進(jìn)檔帶全同步器的四檔雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)示意圖。圖9是另一個(gè)示例中所有前進(jìn)檔帶全同步器的八檔雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)示意圖。圖10是另一個(gè)示例中所有前進(jìn)檔帶全同步器的十六檔雙中間軸變速器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明。所作的參考與這些附圖有關(guān)。像參考的數(shù)字用于所有附圖，用于描繪一樣或類(lèi)似的具有軸向調(diào)整的中間軸變速器總成的元素。提出簡(jiǎn)短和清晰的描述本發(fā)明的目的，作為首選的實(shí)例，將討論用于輸入軸和多個(gè)中間軸之間扭矩的均勻傳遞，以防止在操作過(guò)程中的磨損，諧波和高噪聲。這些附圖是僅用于代表目的，不應(yīng)被視為在任何方面的限制。圖1顯示了一個(gè)傳統(tǒng)的多速雙中間軸變速器的截面圖，其中可視的第一根中間軸分總成8與第二根中間軸分總成(未顯示)平行于主軸14，并繞主軸在圓周方向相隔180°。變速器的主箱9有五個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，后副箱16有兩個(gè)范圍檔。主箱9中包括一根輸入軸I和對(duì)應(yīng)的輸入齒輪2，兩個(gè)中間軸分總成，一根主軸14和主軸檔位齒輪(例如:二檔齒輪13)和三個(gè)滑動(dòng)嚙合套12，沒(méi)有同步器；每根中間軸分總成8含有一根中間軸11和固定在該中間軸11上的中間軸檔位齒輪(例如:二檔齒輪10)。這一典型結(jié)構(gòu)的中間軸分總成相對(duì)變速器殼體15和離合器殼體3不能軸向移動(dòng)，因?yàn)樗砂搴吐菟?，球軸承6，卡環(huán)5和離合器殼體3固定。這種傳統(tǒng)的變速器設(shè)計(jì)，在主軸齒輪(例如:二檔齒輪13)與兩根中間軸齒輪(例如圖示的第一根中間軸分總成8的二檔齒輪10)嚙合并傳遞扭矩時(shí)，尋求與主軸14的中心線對(duì)中，確保正確的齒輪齒面接觸和嚙合，并在兩根中間軸上均勻傳遞扭矩。雖然對(duì)中的和載荷均布的變速器總成被設(shè)計(jì)了，但由于公差及生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的輕微加工缺陷、裝配誤差、不同的熱梯度等都將引起主軸齒輪和中間軸齒輪之間的不平衡接觸和嚙合，可導(dǎo)致負(fù)荷傳遞的失衡，磨損和諧波的問(wèn)題。主軸齒輪(例如:二檔齒輪13)可能需要沿著徑向向外偏離主軸14的中心，以實(shí)現(xiàn)負(fù)載分擔(dān)均勻。這將需要在主軸14、滑動(dòng)離合器12和主軸齒輪(例如:二檔13)之間，以及主軸14的左端外徑17和壓入輸入軸I內(nèi)孔的襯套18的內(nèi)孔之間都留大的徑向間隙。 這種傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用徑向浮動(dòng)原理達(dá)到兩根中間軸的載荷均布，主軸齒輪和主軸14通過(guò)徑向偏離其中心位置而找到新的平衡位置。這種類(lèi)型的中間軸變速器，通過(guò)主軸及主軸齒輪的徑向運(yùn)動(dòng)來(lái)達(dá)到中間軸之間的載荷均布，只能采用滑動(dòng)嚙合套12，不能使用同步器。
雖然有效，但這種傳統(tǒng)的采用徑向浮動(dòng)原理的雙或多中間軸變速器采用同步器時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題。當(dāng)這種類(lèi)型的變速器的主軸上的滑動(dòng)嚙合套被同步器取代，在換檔時(shí)，為了中間軸載荷均布，主軸齒輪需徑向浮動(dòng)偏離主軸的中心，致使主軸齒輪錐面和同步環(huán)之間只有局部的摩擦接觸，而不是完全的錐面接觸。這將導(dǎo)致在換檔時(shí)，同步器快速磨損，其壽命明顯縮短，結(jié)果導(dǎo)致同步器過(guò)早失效，進(jìn)一步換檔質(zhì)量降低，中間軸齒輪之間的均載也被大受影響，以致整個(gè)變速器失效。這些問(wèn)題已經(jīng)成為一直懸而未決的難題。本發(fā)明提出了一個(gè)有效的解決方法。圖2-1顯示了傳統(tǒng)的雙中間軸變速器內(nèi)安裝了一個(gè)同步器的橫截面視圖。第一個(gè)齒輪32通過(guò)單鍵34固定在第一根中間軸30上，而第二個(gè)齒輪33固定到第二根中間軸31上，其中兩根中間軸和其上齒輪是繞主軸35空間均勻分布。安裝在主軸35上并能自由旋轉(zhuǎn)的一個(gè)主軸齒輪43與兩根中間軸齒輪32和33嚙合。齒輪43、32和33組成了變速器總成的一組齒輪副。主軸齒輪43的內(nèi)孔41和主軸35的花鍵大徑42之間存在一個(gè)大的徑向間隙。通常由于制造和裝配誤差，中間軸上的第一個(gè)齒輪32和第二個(gè)齒輪33 —般不能與相嚙合的主軸35上的主軸齒輪43均布載荷，必須使主軸齒輪徑向移動(dòng)來(lái)達(dá)到兩根中間軸齒輪的負(fù)荷均勻分布。例如，齒輪43的內(nèi)花鍵50將向上推動(dòng)耦合錐環(huán)39的外花鍵49，因此耦合錐環(huán)39將向上移動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)位，與同步環(huán)38形成局部接觸，導(dǎo)致應(yīng)力集中，增加磨損和同步器過(guò)早失效。同步器44通過(guò)花鍵聯(lián)接安裝在主軸35上，而同步器44由兩個(gè)擋圈45和46軸向固定。當(dāng)換到第二檔時(shí)，同步器滑套36被撥叉(未顯示在圖2-1上)推向右邊，力通過(guò)滑塊37傳到同步器摩擦環(huán)38的內(nèi)摩擦錐面47，與和耦合錐環(huán)39的外摩擦錐面48產(chǎn)生局部摩擦接觸，引起不均衡的接觸。這就像以前詳細(xì)解釋的，兩根中間軸為了獲得載荷均布，主軸齒輪需徑向浮動(dòng)偏離主軸的中心，而產(chǎn)生的不均衡的錐面接觸。因此，采用主軸及主軸齒輪徑向浮動(dòng)使中間軸之間均載的概念有其弊端，限制了同步器在多中間軸變速器中的應(yīng)用，否則由于不均勻的局部摩擦，從而導(dǎo)致同步器快速磨損、壽命很低。圖2-2是圖2-1的局部放大的橫截面圖，顯示了傳統(tǒng)雙中間軸變速器總成的大的徑向間隙，即主軸齒輪 43的內(nèi)孔41和主軸35的花鍵大徑42之間的間隙。這個(gè)間隙允許主軸齒輪43 “漂浮”在主軸35上以補(bǔ)償多個(gè)中間軸齒輪的嚙合偏差，否則這個(gè)靜態(tài)系統(tǒng)將在多個(gè)中間軸之間產(chǎn)生載荷和扭矩的不均布，從而導(dǎo)致多個(gè)中間軸零部件之間磨損增加和變速器效率降低。徑向間隙是為處理這一問(wèn)題的常用方法，但使用這樣的設(shè)計(jì)，限制了同步器在這類(lèi)變速器中的應(yīng)用，同步器有利于提高換檔質(zhì)量和齒輪之間的接觸。徑向間隙，導(dǎo)致同步器摩擦錐面的非均勻的接觸、不均勻磨損和減少零部件的壽命。因此，需要一個(gè)新的和改進(jìn)的多中間軸變速器，在制造缺陷和裝配誤差存在時(shí)，允許使用同步器，而不損害變速器完整性、可靠性和使用壽命。圖3展現(xiàn)了本發(fā)明的中間軸可軸向移動(dòng)的多中間軸變速器總成的元素和操作示意圖。本發(fā)明的原理是允許中間軸303和306軸向浮動(dòng)，其中中間軸能根據(jù)從輸入軸301的不平衡載荷輸入，能夠軸向方向自我調(diào)整。這保證了輸入軸齒輪302、輸出軸齒輪309和中間軸齒輪(304，307 )和(305，308 )之間的正確的齒輪嚙合和接觸，通過(guò)中間軸分總成上的斜齒輪傳遞扭矩而產(chǎn)生的軸向載荷使中間軸軸向自我調(diào)整來(lái)達(dá)到載荷均布。具體如圖3，其中包括具有內(nèi)花鍵的左旋輸入斜齒輪302和具有外花鍵的輸入軸301。至少有兩個(gè)中間軸303、306來(lái)分流輸入軸的扭矩。首先，一個(gè)具有右旋方向的上中間軸被動(dòng)斜齒輪304和一個(gè)具有右旋方向的上中間軸主動(dòng)輸出斜齒輪305，它們都被固定在上中間軸303上。其次，一個(gè)具有右旋方向的下中間軸被動(dòng)斜齒輪307和一個(gè)具有右旋方向的下中間軸主動(dòng)輸出斜齒輪308，它們都被固定在下中間軸306上。這至少有兩根中間軸303,306和其相應(yīng)的主動(dòng)斜齒輪305和308都與輸出軸310上的左旋輸出斜齒輪309相嚙合。假定該左旋輸出斜齒輪309固定在輸出軸310上以阻止徑向移動(dòng)，相比之下，本發(fā)明的左旋輸出斜齒輪309可以通過(guò)滾針軸承在輸出軸310上自由旋轉(zhuǎn)，進(jìn)一步通過(guò)一個(gè)同步器(未顯示在圖3上)與輸出軸310接合。當(dāng)接受到來(lái)自左旋輸入斜齒輪302的不均勻載荷分布時(shí)，上部中間軸303與其上的被動(dòng)斜齒輪304和主動(dòng)輸出斜齒輪305、和下中間軸306與其上的被動(dòng)斜齒輪307和主動(dòng)輸出斜齒輪308可以在兩個(gè)軸向方向自由位移。但是，輸入軸301、左旋輸入斜齒輪302、輸出軸310和左旋輸出斜齒輪309不能軸向移動(dòng)。從前面的輸入軸301對(duì)著輸出軸310沿輸入箭頭312向后看，輸入軸301是以圖示的順時(shí)針?lè)较?14旋轉(zhuǎn)。假設(shè)由于這些齒輪和軸的制造和裝配的缺陷或誤差，在最初輸入旋轉(zhuǎn)時(shí)，只有一對(duì)齒輪副302和304嚙合。因此，左旋輸入斜齒輪302將繼續(xù)旋轉(zhuǎn)一個(gè)很小角度，使二被動(dòng)斜齒輪304和307同時(shí)與左旋輸入斜齒輪302相嚙合。此時(shí)，由于左旋輸入斜齒輪302與上常嚙合被動(dòng)斜齒輪304的嚙合，所產(chǎn)生的軸向力推動(dòng)上中間軸的被動(dòng)斜齒輪304和上中間軸303向316方向運(yùn)動(dòng)，直到上中間軸的主動(dòng)斜齒輪305與左旋輸出斜齒輪309嚙合。這樣，上部中間軸303的齒輪都與它們相配的左旋輸入斜齒輪302和左旋輸出斜齒輪309同時(shí)嚙合。在這階段，由于齒輪副302和307也嚙合，像上中間軸303 —樣，產(chǎn)生同樣的軸向移動(dòng)功能，使下部中間軸306的被動(dòng)斜齒輪307和主動(dòng)輸出斜齒輪308都與它們相配的左旋輸入斜齒輪302和左旋輸出斜齒輪309同時(shí)嚙合，因此，所有的中間軸上的4對(duì)齒輪副都同時(shí)嚙合，并在這一很短的時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)軸向移動(dòng)達(dá)到中間軸之間的載荷均布。這就是本發(fā)明定義的軸向浮動(dòng)、自適應(yīng)和自調(diào)整的載荷均布的原理。圖4是本發(fā)明的一個(gè)所有前進(jìn)檔 都帶同步器的六檔雙中間軸變速器115的原理圖。這個(gè)變速器總成115有六個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔,包括離合器外殼60,變速箱殼體61,輸入軸分總成62，輸入軸軸承64，上部中間軸分總成85與圓柱滾柱軸承86和87。還提供了下中間軸分總成90和圓柱滾柱軸承91和92，主軸分總成95和主軸前滾針軸承102，后輸出軸承97，輸出法蘭110。輸入軸分總成62和主軸分總成95是同軸的，而兩中間軸分總成85和90是繞輸入軸63和主軸96圓周方向空間均勻分布相隔180°。輸入軸63(或主軸96)和上中間軸88之間以及輸入軸63 (或主軸96)和下中間軸93之間的中心距是相等的。此總成還包括一組常嚙合齒輪副66，含有內(nèi)花鍵的輸入齒輪65裝配在輸入軸63的外花鍵上，其中輸入齒輪軸65向方向被固定。上中間軸88上的常嚙合被動(dòng)齒輪74和下中間軸93的常嚙合被動(dòng)齒輪75同樣被固定到每個(gè)中間軸上并防止其相對(duì)運(yùn)動(dòng)。五檔齒輪組67包括能在主軸96上的滾針軸承103上自由旋轉(zhuǎn)的主軸五檔從動(dòng)齒輪77，它與固定在上部中間軸88上的上五檔主動(dòng)齒輪76相嚙合，下五檔主動(dòng)齒輪78固定在下部中間軸93上。同樣包括四檔齒輪組68，三檔齒輪組69，二檔齒輪組70，一檔齒輪組71和倒檔齒輪組72。所有的齒輪組都是常嚙合斜齒輪。主軸分總成95包括主軸96、一二檔同步器99、三四檔同步器100、五六檔同步器101和倒檔滑動(dòng)嚙合套98，所有的檔位齒輪，如從主軸五檔從動(dòng)齒輪77到主軸一檔從動(dòng)齒輪和主軸倒檔從動(dòng)齒輪81。主軸96可以是不同外徑的軸或具有一個(gè)大徑或不同的大徑的花鍵軸。所有主軸從動(dòng)齒輪(從五檔到一檔和倒檔從動(dòng)齒輪)分別可以單獨(dú)的在滾針軸承104，105，106，107和108上自由旋轉(zhuǎn)，其中滾針軸承又可以分別自由的在磨過(guò)的主軸96的各段軸徑或在花鍵主軸96上分別安裝一磨過(guò)的軸套的外徑上自由旋轉(zhuǎn)。這些軸套相對(duì)固定在主軸96上。通過(guò)在每個(gè)主軸從動(dòng)齒輪內(nèi)孔壓入減摩軸套并且在軸套的內(nèi)孔和主軸之間保持很小的間隙配合，或?yàn)槊總€(gè)主軸從動(dòng)齒輪在花鍵主軸96的外徑上壓入一個(gè)減磨軸套并在每個(gè)軸套的外徑和齒輪內(nèi)孔間保持很小的間隙配合，或直接保持每個(gè)主軸從動(dòng)齒輪內(nèi)孔和主軸96外徑之間的間隙配合，所有的滾針軸承可以進(jìn)一步被省略。主軸前滾針軸承102被安裝在輸入軸63右段內(nèi)孔和主軸96的左段外徑之間并與它們有間隙配合并能自由旋轉(zhuǎn)，而且支撐主軸分總成95。主軸前滾針軸承102也可以是帶外圈的滾針軸承，球軸承，圓錐滾子軸承，圓柱滾子軸承或其他合適的軸承或襯套。上中間軸88上的所有齒輪(如從74，76，111，112，113，114至80)都是斜齒輪并有相同的旋向(如右旋)，并固定在上中間軸88上。當(dāng)上滾柱軸承86和87的內(nèi)圈分別與上中間軸88 二端的外徑是過(guò)盈配合時(shí)，上中間軸分總成85可以自由地在上滾柱軸承86和87的滾柱和內(nèi)圈之間來(lái)回軸向移動(dòng)，或上中間軸分總成85及滾柱在上滾柱軸承86和87的外圈之間，或滾柱在上滾柱軸承86和87的一個(gè)外圈和一個(gè)內(nèi)圈之間來(lái)回軸向移動(dòng)。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)，上中間軸分總成85可以在上中間軸88和兩個(gè)滾子軸承內(nèi)孔之間，或上中間軸分總成85和兩個(gè)上滾子軸承86和87可以在兩個(gè)滾子軸承外徑和殼體的內(nèi)孔之間做軸向的兩個(gè)方向自由移動(dòng)。很顯然，只要適合當(dāng)前的應(yīng)用，兩個(gè)上滾子軸承86和87也可被其他類(lèi)型的軸承所取代。事實(shí)上，上中間軸88上的所有齒輪、下中間軸93上的所有齒輪，都有相同的旋向(如右旋)，并固定在各自的中間軸88和93上。有關(guān)上中間軸的功能和操作的描述，同樣用于下中間軸分總成90和它的兩個(gè)下滾柱軸承91和92，其中下中間軸分總成90與上中間軸以同樣的方法進(jìn)行軸向二個(gè)方向的自由移動(dòng)。這些齒輪的螺旋角和其他齒輪參數(shù)，必要時(shí)通過(guò)特定的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求來(lái) 選擇和/或設(shè)計(jì)，通過(guò)齒輪的嚙合使中間軸上的軸向力平衡。輸入功率從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和主離合器通過(guò)輸入軸63傳輸?shù)捷斎臊X輪65,然后動(dòng)力分到兩根中間軸88和93的二個(gè)常嚙合被動(dòng)齒輪74和75。例如，當(dāng)同步器101換到右邊五檔時(shí)，動(dòng)力傳輸通過(guò)兩個(gè)五檔主動(dòng)齒輪76和78，然后合流到主軸五檔從動(dòng)齒輪77，通過(guò)同步器101，主軸96和輸出法蘭110到傳動(dòng)軸(圖中沒(méi)顯示)。當(dāng)五六檔同步器101換到左邊六檔時(shí)，傳輸功率從輸入軸63,輸入齒輪65,通過(guò)五六檔同步器101,到主軸96和輸出法蘭110并到傳動(dòng)軸。如果由于制造和裝配誤差，當(dāng)五六檔同步器101換到右邊5檔時(shí)，四對(duì)齒輪副卿兩對(duì)常嚙合齒輪副和兩對(duì)五檔齒輪副)并非同時(shí)嚙合，只有三對(duì)齒輪副接觸(如兩對(duì)常嚙合齒輪副65 / 74和65 / 75和一對(duì)五檔齒輪副78 / 77)嚙合，另一對(duì)五檔齒輪副76 / 77沒(méi)有完全接觸。由于不匹配引起的接觸載荷，齒輪副65 / 74產(chǎn)生的軸向力，將推動(dòng)上中間軸分總成85軸向向右移動(dòng)直到五檔齒輪副76 / 77完全嚙合。這使得四個(gè)齒輪副在同一時(shí)間嚙合，從而實(shí)現(xiàn)二根中間軸分總成85和90之間的載荷均分。這種操作方法演示了本發(fā)明的軸向浮動(dòng)的中間軸的自適應(yīng)性和載荷均布的原理。這個(gè)過(guò)程會(huì)在換檔過(guò)程中的很短的時(shí)間內(nèi)自動(dòng)完成。由常嚙合齒輪副和某一檔位齒輪副在任何一個(gè)中間軸上產(chǎn)生的軸向力根據(jù)需要通過(guò)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)穆菪呛推渌X輪參數(shù)，可以設(shè)計(jì)成全部或部分抵消。這一六檔雙中間軸變速器115的軸向移動(dòng)和調(diào)整方法也可以應(yīng)用于一個(gè)三或四或多個(gè)中間軸變速器中，這三或四根中間軸分總成將繞輸入軸63和主軸96在空間間隔120°或90°均布。圖5是本發(fā)明的一個(gè)所有前進(jìn)檔都帶同步器的十二檔雙中間軸變速器118。變速器118包括一個(gè)六檔的主箱119和一個(gè)兩檔的范圍檔的后副箱120，形成12個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒檔。六檔的主箱119是與圖4所示的六檔雙中間軸變速器115相同。除了輸出法蘭110被后副箱120中的常嚙合主動(dòng)齒輪124取代。后副箱120的結(jié)構(gòu)和工作原理描述如下:兩檔后副箱120包括副箱殼體121,由上圓柱滾子軸承128和127支持的后上中間軸總成126，由下圓柱滾子軸承143和144支持的后下中間軸總成142，由圓錐軸承副138支持的輸出軸分總成134，并最終到輸出法蘭140。圖4所示的主軸分總成95、輸出軸分總成134同軸，而兩個(gè)后中間軸分總成126和142是繞主軸96和輸出軸136空間相距180°的均勻分布，它們與六檔的主箱119兩根中間軸分總成85和90錯(cuò)開(kāi)。后副箱120的輸出軸136和后上中間軸129之間及后下中間軸145之間有相同的中心距，它可以與六檔的主箱119的中心距相同或更大。后常嚙合齒輪組122包括左 旋的帶內(nèi)花鍵的后常嚙合主動(dòng)齒124，安裝在主軸96的外花鍵上，后常嚙合從動(dòng)齒輪130固定安裝在后上中間軸129上，后常嚙合從動(dòng)齒輪146固定安裝在后下中間軸145上。減速齒輪組123包括在輸出軸136上的滾針軸承137自由旋轉(zhuǎn)的減速?gòu)膭?dòng)齒輪139，后上中間軸129上的上減速主動(dòng)齒輪131和后下中間軸145上的下減速主動(dòng)齒輪147。輸出軸分總成134包括一個(gè)輸出軸136，范圍檔同步器135，減速?gòu)膭?dòng)齒輪139和滾針軸承137。減速?gòu)膭?dòng)齒輪139可在滾針軸承137上自由旋轉(zhuǎn)，或可在磨過(guò)的階梯輸出軸136上通過(guò)一個(gè)非常小的間隙配合自由旋轉(zhuǎn)。通過(guò)在減速?gòu)膭?dòng)齒輪139內(nèi)孔壓入減摩軸套并且在軸套的內(nèi)孔和輸出軸136之間保持很小的間隙配合，或其他合適的替代方法，滾針軸承137也可以可以被省略。輸出軸分總成134和輸出法蘭140由后圓錐軸承副138支撐，而后常嚙合主動(dòng)齒輪124由球軸承125支撐。如前所述的一樣，后上中間軸129的兩個(gè)齒輪130和131都具有相同的旋向的斜齒輪，并固定在后上中間軸129上。當(dāng)上滾柱軸承128和127的內(nèi)圈分別與后上中間軸129二端的外徑是過(guò)盈配合時(shí)，根據(jù)指定的滾柱軸承128和127的類(lèi)型不同，后上中間軸分總成126可以自由地在上滾柱軸承128和127的滾柱和內(nèi)圈之間來(lái)回軸向移動(dòng),或滾柱在上滾柱軸承128和127的外圈之間，或滾柱在上滾柱軸承128和127的一個(gè)外圈和一個(gè)內(nèi)圈之間來(lái)回軸向移動(dòng)。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)，后上中間軸分總成126可以在后上中間軸129的外徑和兩個(gè)滾子軸承內(nèi)孔之間，或后上中間軸分總成126和兩個(gè)上滾子軸承128和127可以在兩個(gè)滾子軸承外徑和殼體的內(nèi)孔之間做軸向的兩個(gè)方向自由移動(dòng)。很顯然，只要適合本發(fā)明的目的和應(yīng)用范圍，兩個(gè)上滾子軸承128和127也可被其他類(lèi)型的軸承所取代。后下中間軸分總成142上的兩個(gè)下齒輪146和147也是有相同的旋向的斜齒輪。這些功能和說(shuō)明，同樣擴(kuò)展到后下中間軸分總成142和兩個(gè)下滾子軸承143和144，后下中間軸分總成142能在它的軸向方向自由運(yùn)動(dòng)并達(dá)到載荷均布。與六速雙中間軸變速器115相似，十二速雙中間軸變速器118的動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸通過(guò)輸入軸63到輸入齒輪65，然后動(dòng)力分到兩根中間軸88和93的二個(gè)常嚙合從動(dòng)齒輪74和75。目前體現(xiàn)的另一個(gè)例子是，當(dāng)同步器101換到右邊五檔時(shí)，動(dòng)力傳輸通過(guò)兩個(gè)五檔主動(dòng)齒輪76和78 (見(jiàn)圖4)，然后動(dòng)力合流到主軸五檔從動(dòng)齒輪77，通過(guò)同步器101，主軸96到后副箱120的后常嚙合主動(dòng)齒輪124。當(dāng)范圍檔同步器135被換到右邊低檔區(qū)，動(dòng)力又分到兩根后中間軸129和145的二個(gè)后常嚙合從動(dòng)齒輪130和146，動(dòng)力傳輸通過(guò)兩個(gè)減速主動(dòng)齒輪131和147，然后動(dòng)力合流到減速?gòu)膭?dòng)齒輪139，最后通過(guò)同步器的同步轂到輸出軸136和輸出法蘭140到傳動(dòng)軸(圖中沒(méi)顯示)。當(dāng)范圍檔同步器135被換到左邊高檔區(qū)時(shí)，傳輸功率從主軸96和后副箱120的后常嚙合主動(dòng)齒輪124，通過(guò)范圍檔同步器135直接傳到輸出軸136和輸出法蘭140并到傳動(dòng)軸。由于齒輪和軸的制造和裝配誤差，即使主箱的四對(duì)齒輪副(即兩對(duì)常嚙合齒輪副和兩對(duì)檔位齒輪副)初始時(shí)并非同時(shí)嚙合，但在換到過(guò)程中，通過(guò)中間軸的軸向移動(dòng)和自適應(yīng)，四對(duì)齒輪副將很快同時(shí)嚙合，并達(dá)到扭矩和載荷均布。主箱的中間軸的軸向浮動(dòng)和自適應(yīng)情況和上面圖4所述的六檔雙中間軸變速器115的一樣。當(dāng)范圍檔同步器135被換到右邊低檔區(qū)，如果副箱的四對(duì)齒輪副(即兩對(duì)后常嚙合齒輪副和兩對(duì)減速齒輪副)沒(méi)有同時(shí)嚙合，例如，只有三對(duì)齒輪副嚙合(如兩對(duì)常嚙合齒輪副124 / 130和124 / 146和一對(duì)減速齒輪副139 / 147)，另一對(duì)減速齒輪副139 / 131沒(méi)有嚙合，此時(shí)由齒輪副124 / 130嚙合產(chǎn)生的軸向力將推動(dòng)后上中間軸分總成126軸向運(yùn)動(dòng)直到齒輪副139 / 131完全嚙合，所有4對(duì)齒輪副都同時(shí)嚙合。二根后中間軸也將達(dá)到載荷均布。上面圖4所述的六檔雙中間軸變速器115的工作原理也同樣適用和延伸到這個(gè)十二檔雙中間軸變速器，在范圍檔同步器換檔期間，副箱的中間軸將軸向浮動(dòng)和自適應(yīng)，來(lái)達(dá)到四對(duì)齒輪副同時(shí)嚙合并均載。因此，它所達(dá)到的是二根后中間軸分總成126和142均載和扭矩均布。中間軸的軸向浮動(dòng)和自適應(yīng)也是適用于副箱，由后常嚙合齒輪副和減速齒輪副在任何一個(gè)后中間軸分總成上產(chǎn)生的軸向力根據(jù)需要通過(guò)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)穆菪呛推渌X輪參數(shù)，可以設(shè)計(jì)成全部或部分抵消。對(duì)于一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工程師或設(shè)計(jì)師通過(guò)小的設(shè)計(jì)改變，如果一檔齒輪組71和倒檔齒輪組72只工作低速檔范圍內(nèi)，則這個(gè)十二檔雙中間軸變速器118還可以變成具有十一個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔的i 檔雙中間軸變速器。

如前所述，這個(gè)十二檔雙中間軸變速器118可以進(jìn)一步應(yīng)用于主箱和副箱都有三或四根中間軸的設(shè)計(jì)，或主箱有二根中間軸和副箱有三或四根中間軸。這三或四根中間軸分總成將繞輸入軸63、主軸96和輸出軸136在空間間隔120°或90°均布。這個(gè)十二檔雙中間軸變速器118的后副箱120也可以是三檔范圍檔與六檔的主箱119形成十八個(gè)前進(jìn)檔和三個(gè)倒檔多中間軸變速器，或根據(jù)一些設(shè)計(jì)更改，形成十七個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒檔的多中間軸變速器。根據(jù)本發(fā)明，圖6所示的是另一個(gè)所有前進(jìn)檔都帶同步器的五檔雙中間軸變速器150的布置圖。這個(gè)五檔雙中間軸變速器150有五個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔,它與圖4顯不的六檔雙中間軸變速器115非常相似，除了比六檔雙中間軸變速器115少了一組齒輪副和滑動(dòng)嚙合套，其他零部件和其布置與六檔變速器非常相似。這個(gè)雙中間軸變速器150包括離合器外殼151,變速箱殼體152,輸入軸分總成153,輸入軸軸承155,上中間軸分總成163與上圓柱滾柱軸承165和166，下中間軸分總成170和下圓柱滾柱軸承172和173，主軸分總成178和主軸前滾針軸承186，后輸出軸承182，輸出法蘭183。五檔雙中間軸變速器150有六組斜齒輪組和三個(gè)同步器，包括常嚙合齒輪組157，四檔齒輪組158，三檔齒輪組159，二檔齒輪組160，一檔齒輪組161和倒檔齒輪組162，倒一檔同步器179、二三檔同步器180、四五檔同步器181。上中間軸分總成163和下中間軸分總成170上的所有齒輪都是斜齒輪并具有相同的旋向，并分別固定在各自的上中間軸164和下中間軸171上，它與六檔雙中間軸變速器115有相同的布置。五檔雙中間軸變速器150在工作原理、動(dòng)力流及中間軸的軸向浮動(dòng)都與六檔雙中間軸變速器115 —樣。這一五檔雙中間軸變速器150進(jìn)一步可以是三或四根中間軸的變速器，這三或四根中間軸分總成將繞輸入軸154和主軸184在空間間隔120?；?0。均布。圖7是本發(fā)明的另一種布置，一個(gè)所有前進(jìn)檔都帶同步器的十檔雙中間軸變速器190。十檔雙中間軸變速器190是與圖5所顯示的的十二檔雙中間軸變速器118非常相似，除了它的主箱191是一個(gè)五檔，而不同于十二檔變速器118的主箱是一個(gè)六檔。這十檔雙中間軸變速器190包括一個(gè)五檔的主箱191和一個(gè)兩檔的范圍檔的后副箱192，形成十個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒檔。除了輸出法蘭183被后副箱192中的常嚙合主動(dòng)齒輪193取代外，五檔的主箱191與圖6顯示和描述的五檔雙中間軸變速器150相同。十檔雙中間軸變速器190的后副箱192的結(jié)構(gòu)和工作原理與圖5所顯示的的十二檔雙中間軸變速器118的后副箱120相同。主箱191和后副箱192的所有齒輪組都是斜齒輪，前二根中間軸分總成和后二根中間軸分總成上所有齒輪的旋向都相同。十速變速器的操作也采用本發(fā)明的浮動(dòng)中間軸設(shè)計(jì)。在十檔雙中間軸變速器中，功率流及中間軸軸向浮動(dòng)及自適應(yīng)調(diào)整和扭矩均勻分布，與圖5顯示和描述的十二檔雙中間軸變速器118的一樣。很少的設(shè)計(jì)更改，十檔雙中間軸變速器190也能被改為具有九個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔的九檔雙中間軸變速器，如果一檔齒輪組161和倒檔齒輪組162只在低檔范圍內(nèi)工作。這一十檔雙中間軸變速器190也可以應(yīng)用于主箱和后副箱都有三或四根中間軸的設(shè)計(jì)，或主箱有二根中間軸和后副箱有三或四根中間軸。這三或四根中間軸分總成將繞輸入軸、主軸和輸出 軸在空間間隔120°或90°均布。這個(gè)十檔雙中間軸變速器190的后副箱192也可以是三檔范圍檔與五檔的主箱191形成十五個(gè)前進(jìn)檔和三個(gè)倒檔多中間軸變速器，或根據(jù)少許設(shè)計(jì)更改，形成十四個(gè)或十三個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒檔的多中間軸變速器。圖8所示的是本發(fā)明另一個(gè)實(shí)例，所有前進(jìn)檔都帶同步器的四檔雙中間軸變速器200的布置圖。這個(gè)四檔雙中間軸變速器200有四個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，它與圖4顯示的六檔雙中間軸變速器非常相似，除了比六檔雙中間軸變速器115少了二組齒輪副和一個(gè)同步器。這個(gè)四檔雙中間軸變速器200包括離合器外殼201，變速箱殼體202，輸入軸分總成203，輸入軸軸承205，上中間軸分總成206與圓柱上滾柱軸承208和209，下中間軸分總成210和圓柱下滾柱軸承212和213，主軸分總成214和主軸前滾針軸承219，后輸出軸承225，輸出法蘭226。有五組斜齒輪組和二個(gè)同步器和一個(gè)滑動(dòng)嚙合套，例如常嚙合齒輪組220，三檔齒輪組221，二檔齒輪組222，一檔齒輪組223和倒檔齒輪組224，倒檔滑動(dòng)嚙合套216、一二檔同步器217、三四檔同步器218。與前面的實(shí)例一樣，上中間軸分總成206和下中間軸分總成210上的所有齒輪都是斜齒輪并具有相同的旋向，并分別固定在各自的上中間軸207和下中間軸211上，所有中間軸都能軸向浮動(dòng)并使中間軸的齒輪與輸入軸和主軸齒輪均勻嚙合并達(dá)到載荷均布。這一四檔雙中間軸變速器200也可以是三或四根中間軸的變速器。圖9是本發(fā)明的另一種布置，一個(gè)所有前進(jìn)檔都帶同步器的八檔雙中間軸變速器230。八檔雙中間軸變速器230是與圖5所顯示的的十二檔雙中間軸變速器118非常相似，除了它的主箱231是一個(gè)四檔，而不同于十二檔雙中間軸變速器118的主箱119是一個(gè)六檔。這八檔雙中間軸變速器230包括一個(gè)四檔的主箱231和一個(gè)兩檔的范圍檔的后副箱232，形成八個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒檔。四檔的主箱231與圖8顯示和描述的四檔雙中間軸變速器201相同，除了輸出法蘭226被后副箱232中的后常嚙合主動(dòng)齒輪233取代外。八檔雙中間軸變速器230的后副箱232的結(jié)構(gòu)和工作原理與圖5所顯示的的十二檔雙中間軸變速器118的后副箱120相同。主箱231和后副箱232的所有齒輪組都是斜齒輪，前二根中間軸分總成和后二根中間軸分總成上所有齒輪的旋向都相同。中間軸軸向浮動(dòng)及自適應(yīng)調(diào)整和扭矩均勻分布原理也適用于這個(gè)變速器實(shí)例。像以前的實(shí)例一樣，八檔雙中間軸變速器230也能被改為具有七個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔的七檔雙中間軸變速器，如果一檔齒輪組236和倒檔齒輪組237只在低檔范圍內(nèi)工作。這一八檔雙中間軸變速器230也包括主箱和后副箱都有三或四根中間軸的設(shè)計(jì)，或主箱有二根中間軸和副箱有三或四根中間軸。這三或四根中間軸分總成將繞輸入軸、主軸和輸出軸在空間間隔120°或90°均布。最后，這個(gè)八檔雙中間軸變速器230的后副箱232也可以是三檔范圍檔與四檔的主箱231形成十二個(gè)前進(jìn)檔和三個(gè)倒檔的多中間軸變速器，或十一個(gè)前進(jìn)檔和兩個(gè)倒檔的多中間軸變速器。最后參照?qǐng)D10，它是本發(fā)明的另一種實(shí)例，結(jié)合本發(fā)明的中間軸自由軸向運(yùn)動(dòng)并且所有前進(jìn)檔都帶同步器的一個(gè)十六檔雙中間軸變速器240的布置圖。這個(gè)十六檔雙中間軸變速器240包括一個(gè)圖9顯示的八檔雙中間軸變速器230并在其前面有一個(gè)二檔的前副箱242，形成了十六個(gè)前進(jìn)檔和四個(gè)倒檔，或按需要得到二個(gè)倒檔的雙中間軸變速器總成。前副箱242包括一個(gè)前副箱殼體266，一個(gè)輸入軸分總成245，一個(gè)輸入軸軸承247，固定在輸入軸246上的同步器249，由圓柱上滾子軸承252支撐的前上中間軸總成250，由圓柱下滾子軸承257支撐的前下中間軸總成255和一組前齒輪組268。前上中間軸251的后端與主箱的上中間軸260的前端通過(guò)花鍵或適合的連接方式耦合在一起，前下中間軸256的后端與主箱的下中間軸261的前端也通過(guò)同樣或類(lèi)似的方式耦合在一起。當(dāng)同步器249換檔到左側(cè)，動(dòng)力從輸入軸246通過(guò)同步器249和輸入齒輪248，然后它被分流到兩個(gè)前常嚙合從動(dòng)齒輪253和258。然后動(dòng)力通過(guò)兩根前中間軸251和256傳到主箱243的兩根中間軸260和261，進(jìn)一步通過(guò)主箱243某一掛上檔的齒輪副把動(dòng)力合流到主軸上。最后，動(dòng)力傳·到后副箱244和輸出法蘭269。當(dāng)同步器249換檔到右側(cè)，動(dòng)力從輸入軸246通過(guò)同步器249到主箱輸入軸262，然后按圖9所示和描述的八檔雙中間軸變速器230相同的動(dòng)力流傳輸。輸入軸分總成245和主箱主軸262同軸,兩個(gè)前中間軸分總成260和261是繞輸入軸246和主箱輸入軸262空間相距180°的均勻分布。前輸入軸246和前上中間軸251之間及前下中間軸256之間有相同的中心距。與前面的實(shí)例一樣，前副箱242、主箱243和后副箱244中的所有齒輪都是斜齒輪。二根前中間軸分總成、二根中間軸分總成和二根后中間軸分總成上的所有斜齒輪都有相同的旋向，斜齒輪允許扭矩在中間軸上產(chǎn)生的軸向載荷使中間軸軸向移動(dòng)并達(dá)到均載的目的。本發(fā)明的十六檔雙中間軸變速器的中間軸軸向浮動(dòng)及工作原理與圖5所顯示的的十二檔雙中間軸變速器118的相同。通過(guò)少許改變，十六檔雙中間軸變速器240也能被改為具有十四個(gè)前進(jìn)檔和二個(gè)倒檔的十四檔雙中間軸變速器，如果主箱243的一檔齒輪組267和倒檔齒輪組265只在后副箱244的低檔范圍內(nèi)工作。像以前的所提到的一樣，這一^h六檔雙中間軸變速器240也包括前副箱、主箱和后副箱都有三或四根中間軸的設(shè)計(jì)，或前副箱和主箱有二根中間軸和后副箱有三或四根中間軸。這三或四根中間軸分總成將繞前輸入軸、主箱輸入軸、主軸和輸出軸在空間間隔120°或90°均布。最后，這個(gè)十六檔變速器240的后副箱244也可以是三檔范圍檔與二檔的前副箱242、四檔的主箱243形成二十四個(gè)前進(jìn)檔和四個(gè)倒檔的多中間軸變速器，或少許設(shè)計(jì)改變成二十二個(gè)前進(jìn)檔和四個(gè)倒檔或兩個(gè)倒檔的多中間軸變速器。本發(fā)明的上述實(shí)例展示了變速器總成的變化，可以利用本發(fā)明的中間軸浮動(dòng)和自適應(yīng)原理來(lái)進(jìn)行修改或設(shè)計(jì)。它提出可利用本發(fā)明的中間軸系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出幾個(gè)變速器的變種，前面所示的實(shí)例只是共同實(shí)施的例子說(shuō)明，它能很好地在許多場(chǎng)合應(yīng)用，包括公共汽車(chē)，卡車(chē)和工程車(chē)輛的換檔變速箱。它提到，傳統(tǒng)的雙和多中間軸變速器設(shè)計(jì)，在主軸齒輪與兩根中間軸齒輪嚙合并傳遞扭矩時(shí)，允許主軸通過(guò)徑向浮動(dòng)來(lái)尋求新的平衡中心，來(lái)確保正確的齒輪齒面接觸和嚙合，并在到兩根中間軸上均勻傳遞扭矩。由于齒輪、軸在生產(chǎn)過(guò)程中所產(chǎn)生的加工和裝配誤差，主軸齒輪需要沿著徑向向外偏離主軸的中心，以緩解過(guò)剩的壓力并實(shí)現(xiàn)負(fù)載均布。結(jié)果由于大的徑向間隙，這種變速器不能使用同步器。為了解決這個(gè)共同的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出改進(jìn)的中間軸變速器總成，其中主軸齒輪是靜態(tài)的對(duì)中心，而中間軸齒輪組的不平衡負(fù)載或與嚙合是通過(guò)中間軸的軸向移動(dòng)和自適應(yīng)來(lái)解決的。它允許不需要主軸齒輪的徑向浮動(dòng)，扭矩均勻傳遞和平衡也能被實(shí)現(xiàn)。它也允許使用同步器，不會(huì)由于主軸和主軸齒輪的徑向浮動(dòng)所產(chǎn)生的對(duì)中的問(wèn)題和過(guò)度的磨損。根據(jù)選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)穆菪呛推渌X輪參數(shù)以及中間軸軸向移動(dòng)原理，由常嚙合齒輪副和某一檔位齒輪副在任何一個(gè)中間軸分總成上產(chǎn)生的軸向力可以設(shè)計(jì)成全部或部分抵消。因此，提交的本發(fā)明已被顯示和描述并證明為是最實(shí)用和首選的。然而，人們認(rèn)識(shí)至IJ，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，還可以做變化，對(duì)一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的人也可以做明顯的修改。對(duì)于上面的介紹，人們認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明部分的最佳的三維關(guān)系，包括大小的變化，材料，形狀，形式，功能和操作，組裝和使用的方式，對(duì)一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的人都是顯而易見(jiàn)的，并在圖紙上那些圖文并茂的和規(guī)范中所描述的所有等價(jià)關(guān)系，都由本發(fā)明所涉及和涵蓋。因此 ，上面的敘述被視為只說(shuō)明本發(fā)明的原則。此外，對(duì)一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的人，是很容易做許多修改和變化的，本發(fā)明不被限制于上述圖示及描述的結(jié)構(gòu)和操作，因此，所有進(jìn)行的適當(dāng)修改和相等價(jià)，都屬于在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器，特征在于其包括 一根輸入軸其接受轉(zhuǎn)動(dòng)輸入，該輸入軸有至少一個(gè)輸入齒輪； 一根主軸其提供轉(zhuǎn)動(dòng)輸出，該主軸有至少一個(gè)主軸齒輪； 至少一根中間的中間軸在中間軸上有一個(gè)從動(dòng)齒輪和至少一個(gè)主動(dòng)齒輪； 所說(shuō)的至少一個(gè)輸入齒輪與至少一個(gè)中間軸的從動(dòng)齒輪嚙合； 所說(shuō)的至少一根中間的中間軸被徑向支撐和根據(jù)來(lái)自于所說(shuō)的主軸齒輪和中間軸的從動(dòng)齒輪嚙合所產(chǎn)生的軸向載荷能軸向自由移動(dòng)； 一個(gè)中間軸主動(dòng)齒輪與一個(gè)主軸齒輪嚙合是為了所說(shuō)的中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)的輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所說(shuō)的具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器，特征在于其中所說(shuō)的至少一根中間的中間軸進(jìn)一步包括兩根或兩根以上的中間軸；所說(shuō)的兩根或兩根以上的中間軸通過(guò)其軸向移動(dòng)，接受來(lái)自于輸入軸的輸入齒輪的相等的負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所說(shuō)的具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器，特征在于所說(shuō)的兩根或兩根以上的中間軸都是由至少兩個(gè)軸承元件來(lái)旋轉(zhuǎn)支撐，所說(shuō)中間軸的軸向位移局限于兩個(gè)軸承元件之間的向前和向后的軸向移動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所說(shuō)的具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器，特征在于其中所說(shuō)的齒輪都是斜齒輪。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所說(shuō)的具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器，特征在于其中所說(shuō)的主軸還包括至少兩個(gè)可選檔位和每個(gè)可選檔位之間的同步器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所說(shuō)的具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器，特征在于其中所說(shuō)的主軸齒輪內(nèi)孔與主軸齒輪內(nèi)孔相配的零件徑向間隙配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所說(shuō)的具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器，特征在于其中所說(shuō)的主軸進(jìn)一步連接到一個(gè)范圍檔換檔的副箱，所說(shuō)的副箱通過(guò)可進(jìn)一步軸向移動(dòng)的中間的中間軸零部件連接到一根輸出軸。
全文摘要
一種具有中間軸軸向移動(dòng)的變速器,其包含一根輸入軸、一根主軸含有至少一個(gè)檔位齒輪、輸入軸和主軸之間有多個(gè)中間軸及其齒輪、以及檔位齒輪之間的同步器。主軸齒輪的內(nèi)孔與相配的零件間隙配合。通過(guò)使用中間軸軸向移動(dòng)的方法來(lái)達(dá)到輸入軸齒輪和中間軸齒輪嚙合之間、主軸齒輪和中間軸齒輪嚙合之間、以及中間軸之間的載荷均布。所有中間軸都由兩端的軸承或軸套支撐并旋轉(zhuǎn)，并能軸向移動(dòng)。所有齒輪都是斜齒輪。如果中間軸上的載荷不平衡，斜齒輪嚙合時(shí)在中間軸上產(chǎn)生的軸向力使它軸向移動(dòng)來(lái)達(dá)到扭矩均布。本發(fā)明展示了一種新穎和獨(dú)特的主軸上帶同步器的多中間軸變速器，通過(guò)中間軸軸向移動(dòng)原理使多中間軸之間達(dá)到均載，而且同步器壽命極高。
文檔編號(hào)F16H3/12GK103256343SQ20121029252
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者李建文, 竇佩玲, 李俊逸 申請(qǐng)人:李建文