用于机动车辆的变速箱和包括所述变速箱的机动车辆

摘要

本发明涉及用于机动车辆的变速器，包括：输入轴(10)，该输入轴通过来自车辆发动机的驱动动力而旋转设置，并且适合于支承至少一个可脱开的齿轮(20，22)，适合于支承齿轮(24，26，28)的主轴(12)，适合于支承齿轮的第一中间轴(14)，至少一个齿轮为可脱开的齿轮(30)，适合于彼此成对啮合的主轴上的以及至少一个第一中间轴上的各个齿轮，每一对中的一个齿轮均为可脱开的齿轮，以及适合于支承可脱开的齿轮(40)的第二中间轴(16)，主轴(12)适合于通过从输入轴传递的动力而旋转，第一与第二中间轴(14，16)布置得以使得这些轴上的各个可脱开的齿轮(30，40)适合于彼此啮合，输入轴(10)上的齿轮(20)适合于与第二中间轴(16)上的齿轮(40)啮合，以使得，在运行过程中，沿与输入轴相反的方向，通过从第一中间轴(14)传递的动力而产生主轴的旋转。本发明还涉及包括所述变速器的机动车辆。

说明书

技术领域

本发明涉及用于根据权利要求1前序部分的机动车辆的变速器。本发明进一步涉及根据权利要求10的包括变速器的车辆。

背景技术

重型卡车与公共汽车需要具有较大数量档位速比差(例如高达14个档位速比差)的变速箱，然而，轻型卡车等经常装配有具有更少档位速比差的变速箱。

传统变速箱以这种方式工作，来自发动机的驱动动力传递至输入轴，经由齿轮，该驱动动力从输入轴传递至中间轴，并且动力从中间轴传递至主轴，并且经由输出轴传递至推进轴。主变速箱中的齿轮数量变化，但最普遍地为三个或四个同步齿轮。通过将各种类型的附加齿轮连接至车辆的主变速箱，可以增加传动比的数量，这对于重型卡车与具有重型挂车的车辆是必要的。连接所谓的剖分齿轮提供了在主变速箱中的其他齿轮之间的中间档，该剖分齿轮为包括布置于输入轴上的两个可脱开的齿轮的两速附加单元。此外，用于重型卡车等的变速器通常装配有所谓的范围档，其为连接至主轴的输出部的两速附加装置，经由行星齿轮或正齿轮改变传动比。

由于被例如线、冷却器和电子设备等车辆部件在现代卡车中占据的空间，需要尤其沿轴向更加紧凑的变速器。具有剖分齿轮的传统变速器的缺点在于剖分齿轮构成占据额外空间的齿轮的额外排。替代具有用于剖分齿轮装置的两齿轮，一个用于低剖分，另一个用于高剖分，降低齿轮排的数量的方式是在变速器中布置剖分齿轮，该剖分齿轮可以作为高剖分输入或作为低剖分输出而被接合。这意味着具有仅一个用于低和高剖分的齿轮，而不是两个，从而降低了齿轮排的数量。该解决方案为传统方案，并且形成变速器的常规部件。

这种剖分齿轮的缺点在于，因为其用作驱动或从动轮，轮齿沿两个方向被加载，致使其在强度方面更加敏感。而且，因为剖分齿轮沿一个方向或另一个方向被接合，在运行过程中，所有齿轮因此始终以更大的负载和更大的磨损旋转。当齿轮旋转并且被浸入油中时，它们被制动，导致动力损失。

US 6,105,449涉及一种变速器，其中动力的传递被分配在两个中间轴上。变速器还配置成由输入轴实现直接驱动，并且主轴/输出轴被连接在一起，通过动力的直接传递为车辆提供动力。剖分同步于是被设置于空档位置，在该位置处，所有齿轮被脱开。这产生经济运行，并且减少了齿轮磨损。然而，该技术方案包括两个剖分齿轮，以及因此额外的齿轮排。进一步的缺点在于，使用两个倒车轴，即，需要全部五个轴。因此包括大量昂贵的齿轮。具有五个轴与两个剖分齿轮，变速器因此占据了大量的空间。

如上的变速器还具有在倒车轴上的剖分功能，这意味着额外的反转速比差，但该倒档变成一半的档位速比差。对于过长的倒车，可能希望具有整个反转速比差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于具有更好倒车设备的机动车辆的变速器。

本发明的另一目的在于提供一种用于机动车辆的紧凑变速器。

本发明的进一步目的在于提供一种用于机动车辆的高效变速器。

由以下作出的描述表明的这些与其他目的通过如上所述具有在所附的独立权利要求1与10的特征部分中表明的进一步特征的变速器和车辆而实现。根据本发明的变速器的优选实施例在各个所附的从属权利要求2-9中限定。

通过用于机动车辆的变速器来消除对于分离的倒档杆的需求，该变速器包括：输入轴，该输入轴被布置成通过来自车辆的发动机的驱动动力而旋转并且至少一个可脱开的齿轮被支承于其上用以旋转，适合于支承齿轮的主轴，适合于支承齿轮的第一中间轴，其中的至少一个为可脱开的齿轮，在主轴上的以及在至少第一中间轴上的各个齿轮适合于与彼此成对啮合，每对中的一个齿轮为可脱开的齿轮，和适合于支承可脱开的齿轮的第二中间轴，主轴适合于由从输入轴传递的动力旋转，第一与第二中间轴被布置成在这些轴上的各个可脱开的齿轮适合于彼此啮合，并且在输入轴上的齿轮适合于与在第二中间轴上的齿轮相啮合，从而，在运行过程中，从第一中间轴传递的动力使主轴在与输入轴相反的方向上旋转。经由在输入轴上的齿轮产生的主轴旋转的变化的事实使得能够使用主轴上的齿轮作为回动齿轮。这意味着，在运行过程中，整个档位速比差(gear step)可以被用于倒车。而且，因为不需要额外的齿轮排用于倒车，还减少了齿轮排的数量，结果产生了更紧凑的变速器。

输入轴优选地包括第一剖分齿轮与第二剖分齿轮，它们具有不同的半径，结果为剖分档位，该剖分齿轮使得能够以低剖分(low-split)和高剖分(high-split)状态运行变速器。

输入轴优选地可直接连接至主轴，从而提供直接驱动，该直接驱动提供了在运行过程中齿轮装置的逐渐步进的可能。

当输入轴被直接连接至主轴时，在经济状态中，输入轴上的至少一个可脱开的齿轮优选地适合于被脱开，实现了直接驱动，这使得能够以仅输入与输出轴(即，主轴)旋转的方式来运行车辆，结果是，因为其它齿轮组的齿轮适合于被浸入油中用于冷却，在中间轴上的齿轮不旋转，由此实质上消除了由于在所述齿轮的旋转过程中由油引起的制动作用而造成的动力损失，因此有更高的效率。

档位速比差(即，比率变化)，其从输入轴被直接连接至主轴的状态到更低的档位的状态优选地适合于比其它的档位速比差更小。这允许发动机速度尤其在高范围区域中被保持成尽可能低，这是所希望的，例如，从燃油消耗的观点来看。在全速运行中，例如，当遇到稍微上升的倾斜度时，从直接驱动向下改变至更低的档位表示小速比差，从而能够以相对低的发动机速度通过该倾斜度，结果是更经济的运行。

变速器优选地被布置成，当输入轴被直接连接至主轴并且第二剖分齿轮被脱开时，在高剖分/直接驱动状态中，第一剖分齿轮适合于与第一中间轴上的齿轮啮合，以使其旋转，并且当输入轴被直接连接至主轴并且第一剖分齿轮被断开时，在低剖分/直接驱动状态中，第二剖分齿轮适合于与第二中间轴上的齿轮啮合，以使其旋转。在直接驱动运行过程中，第一或第二剖分齿轮被接合(即，驱动第一或第二中间轴)的事实，有利于在向下改变至更低档位的过程中的同步，因为旋转中间轴有助于协调齿轮的速度，从而产生更平滑的过渡，因此降低了磨损。

可脱开的齿轮优选地可由连接装置锁定，第一中间轴上的齿轮可由第四连接装置锁定，并且第二中间轴上的齿轮可由第五连接装置锁定，这些装置被彼此连接成，当回动齿轮被接合时，第二中间轴上的齿轮被脱开，并且反之亦然。这意味着，回动齿轮以及第二中间轴上的剖分部分(splitsection)中的齿轮不能在相同时间被接合，结果是更安全的变速器。

附图说明

参照结合附图解释的以下详细的描述，将更好的理解本发明，其中，在不同的视图中，相同的附图标记始终用于相同的部件，并且其中：

图1示意性地描绘了根据本发明的优选实施例的变速器的平面图。

图2描绘了图1中的变速器处于空档状态的平面图。

图3a-f描绘了图1中的变速器在不同接合状态中的动力传递的平面图。

图4a-c示意性地描绘了沿图1中的变速器的不同部分处的横截面视图A-A与B-B。

具体实施方式

图1示意性地描绘了根据本发明的优选实施例的变速器1的平面图，该变速器包括输入轴10，具有输入端部12’与输出端部12”的主轴12，以及第一中间轴14与第二中间轴16。输入轴10与主轴12被一个接一个的同轴地布置，并且可以直接彼此连接。各中间轴14，16在它们各自的输入轴10与主轴12的侧面上被布置成实质上彼此平行，并且实质上沿输入轴10与主轴12的长度延伸，邻近输入轴的区域构成剖分部分S，邻近主轴的区域为主要部分H。输入轴10被布置成通过接收来自机动车辆(例如卡车等)的发动机的动力而旋转。

主要部分H中的主轴12支承第一齿轮24，第二齿轮26以及第三齿轮28，它们可脱开，并且被沿轴12支承以旋转。第一齿轮24被布置于主轴12的输出部分上，第三齿轮28被布置于主轴的输入部分上，并且第二齿轮26被布置于主轴12上在第一与第三齿轮之间，第一齿轮24具有大于第二齿轮26的直径，并且后者具有大于第三齿轮28的直径。第一齿轮24因此为第一接合的档位，第二齿轮26为第二接合的档位，第三齿轮28为第三接合的档位。

在主要部分中，第一中间轴进一步支承三个固定的齿轮34，36，38，并且第二中间轴支承三个固定的齿轮44，46，48，齿轮34，44与主轴上的第一齿轮24啮合，齿轮36，46与主轴上的第二齿轮26啮合，并且齿轮38，48与主轴上的第三齿轮28啮合。

剖分部分中的输入轴10支承第一剖分齿轮20以及第二剖分齿轮22，该第一剖分齿轮20以及第二剖分齿轮22被可脱开地支撑在轴10上以旋转。第一剖分齿轮20的直径小于第二剖分齿轮22的直径。

第一中间轴14支承于剖分部分S的输入部分中，回动齿轮30被可脱开地支承以旋转，并且齿轮32被紧固于剖分部分S的输出部分中的第一中间轴14上。第二中间轴16支承于剖分部分S的输入部分中，齿轮40被可脱开地支承以旋转，其与输入轴10上的第一剖分齿轮20啮合，并且与第一中间轴14上的齿轮30啮合。第一剖分齿轮20与布置于剖分部分的输入部分中的第一中间轴上的齿轮30彼此分离。

输入轴/主轴与第一及第二中间轴在横截面中形成如图4a中描绘的实质上为等边三角形的结构。第一与第二中间轴14，16优选地形成平面，然而，当变速器1被安装于车辆中时，输入轴10与主轴12处于不同的平面中，中间轴14，16优选地被布置于实质上在输入轴/主轴正下方的平面中，这为的是油冷等。还可以想象其它定位，可以包括，例如，动力输出(powertake-off)等，在这种情况中，中间轴的平面被关于输入轴/主轴转动。这未在图1中描绘，因为为了示意性地图示功能，中间轴已经被径向地远离输入轴/主轴移动，以处于与输入轴/主轴相同的平面中。轴的相互位置示例于图4中。

被可脱开地支撑以旋转的变速器1的齿轮可通过处于连接套筒50，52，54，56，58形式的连接装置以传统方式锁定。主轴12上的第一与第二齿轮24，26可替换地可由第一连接套筒50锁定，主轴上的第三齿轮28与输入轴10以及主轴12由第二连接套筒52锁定，第一与第二剖分齿轮20，22由第三连接套筒54锁定，回动齿轮30由第四连接套筒56锁定，并且第二中间轴16上的齿轮40由第五连接套筒58锁定。第四与第五连接套筒56，58优选地彼此连接，优选地通过双拨叉来连接，以这样的方式，当回动齿轮30被接合时，第二中间轴16上的齿轮40被脱开，反之亦然。这意味着回动齿轮30与第二中间轴上的齿轮40不能同时被接合。

档位接合过程中的同步还以传统的方式通过与输入轴及主轴上的各自可脱开的齿轮相关联的同步设备产生了这些轴与输入轴/主轴上的齿轮之间的速度调整，该输入轴/主轴上的齿轮在换挡过程中被接合。在图1中，由星号(*)表示同步。回动齿轮30与第二中间轴上的齿轮40优选地不同步，其由“o”表示。

图2描绘了图1中的变速器1处于空档状态的更详细的平面图。此处再次将中间轴14，16径向地远离输入轴/主轴移动，以使得示例更清楚。

图3a-f描绘了图1中的变速器在各种接合状态中的动力传递的平面图，将中间轴14，16径向地远离输入轴/主轴移动。

图3a描绘了接合成第一档位以低剖分l运行的变速器1的平面图。输入轴10上的第一剖分齿轮20因此被接合成与接合在第二中间轴16上的齿轮40啮合，并且第二中间轴16上的齿轮44被接合成与接合在主轴12上的第一齿轮24啮合，从而，在运行过程中，动力F1经由第二中间轴16上的齿轮40，从输入轴10上的第一剖分齿轮20传递至主轴12上的第一齿轮24。

图3b描绘了接合成第一档位以高剖分h运行的变速器1的平面图。输入轴10上的第二剖分齿轮22因此被接合成与接合在第一中间轴14上的齿轮32啮合，并且接合在第一中间轴14上的齿轮34与接合在主轴12上的第一齿轮24啮合，从而，在运行过程中，动力F1经由第一中间轴14上的齿轮32，从输入轴上的第二剖分齿轮22传递至主轴12上的第一齿轮24。

图3c描绘了根据本发明的一个方面、接合成以所谓的直接驱动，即，第四档位与高剖分结合的变速器1的平面图。为了产生直接驱动，输入轴10适合于被直接连接至主轴12，同时，输入轴10上的第二剖分齿轮22被接合成与接合在第一中间轴14上的齿轮32啮合，从而，在运行过程中，动力F1从输入轴10被直接传递至主轴，并且从输入轴10上的第二剖分齿轮22传递至第一中间轴14上的齿轮32。优势在于，在向下变化至更低档状态的过程中(在这种情况中是从第四档位位置4变化至第三档位位置高3h的过程中)有利于同步，因为旋转第一中间轴14有助于协调齿轮的速度，从而产生更平滑的过渡。直接驱动可以类似地与低剖分结合。

图3d描绘了根据本发明的一个方面、接合成用于以直接驱动，即，第四档位4运行的变速器1的平面图。为了产生直接驱动，输入轴10适合于被直接连接至主轴12，从而，在运行过程中，动力F1从输入轴10被直接传递至主轴12，所有可脱开的齿轮脱开。优势在于，由于在中间轴14，16的齿轮的旋转过程中由油所引起的制动作用所导致的动力损失实质上通过它们不旋转而被消除，结果是更高的效率，即，更经济的运行。

图3e描绘了处于空档状态的变速器的平面图，其中，所有齿轮被脱开，随之产生的优势在于，在运行过程中，没有一个齿轮旋转，主轴或中间轴也不旋转，结果是更少的磨损。

图3f描绘了根据本发明的一个方面、接合成用于第二档位倒档运行的变速器1的平面图。为了实现倒档，输入轴10上的第一剖分齿轮20被接合成与在第二中间轴16上脱开的齿轮40啮合，并且进一步使得在第二中间轴16上脱开的齿轮40与接合在第一中间轴14上的回动齿轮30啮合。而且，在图3f中的示例中，接合在第一中间轴14上的齿轮36适合于与接合在主轴12上的第二齿轮26啮合，由此，在运行过程中，动力F1经由第二中间轴16上的齿轮40从输入轴10上的第一剖分齿轮20传递至第一中间轴14上的回动齿轮30，从而第一中间轴14在相反方向上旋转，来自第一中间轴14的动力从第一中间轴14上的齿轮36传递至主轴12上的第二齿轮26，并且使得主轴12旋转，从而实现第二档反转。以类似的方式，可以产生主轴的旋转，从而车辆以第一或第三档倒退。因此可以实现以三个完整的档位速比差反转。

图4a描绘了图1中的横截面A-A，剖分部分的输入部分处于倒档状态，示出了输入轴上的第一剖分齿轮20如何与第二中间轴16上的齿轮40啮合，其本身与第一中间轴上的齿轮30啮合，但不与第一剖分齿轮20啮合，因此产生倒档。

图4b描绘了图1中的横截面A-A，剖分部分的输入部分处于低剖分档位状态。此处输入轴10上的第一剖分齿轮与第二中间轴16上的齿轮40啮合，使得能够将动力传递至主轴而用于低剖分齿轮装置。

图4c描绘了图1中的横截面B-B，剖分部分的输出部分处于高剖分档位状态。此处输入轴10上的第二剖分齿轮与第一中间轴14上的齿轮32啮合，使得能够将动力传递至主轴而用于高剖分齿轮装置。

变速器优选地包括以传统方式连接至主轴输出部分的范围档(rangegear)(未示出)，其可以被布置成高范围，即，在不改变传动比的情况下，动力直接通过范围档，变速器在高速区域运行，或被布置成低范围，其中来自主轴的驱动动力经由行星轮通过，从而产生降档变化，并且变速器在低速区域运行。