專利名稱：可換擋的重型變速器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種可換擋的重型變速器，尤其是一工業(yè)變速器，帶有一輸入軸，一可 在不同的擋位上抗扭地連接的副軸布置和一輸出軸，該輸出軸在它的一側可與副軸布置抗 扭地連接。
背景技術：
重型變速器，尤其是傳遞一與低速運行的軸相聯(lián)系的至少lOkNm、尤其是至少 50kNm扭矩的變速器被使用在不同的場合，例如用于煉鋼生產(chǎn)和煉鋼加工的設備、在橡膠和 塑料工業(yè)中、用于運輸和輸送設備以及用作露天采礦業(yè)或者能源生產(chǎn)設備的單件生產(chǎn)的專 用變速器。在這里為了將一發(fā)動機的輸出轉速變速到作功機械的不同的輸入軸轉速，其中這 里不僅增速、即變速比小于1，而且減速、即所謂的具有變速比大于1的減速在本發(fā)明的意 義下被稱為變速，由實踐中尤其是帶有在輸入軸和輸出軸或者副軸上的小齒輪的變速器已 是眾所周知的，其中所有的小齒輪始終相互嚙合，并且通過換擋套筒以選擇的方式分別只 有一個主動小齒輪可抗扭地與輸入軸相連接或者一個從動齒輪可與輸出軸相連接，因此通 過不同直徑的小齒輪旋轉的確定可換擋到不同的變速比。缺點是這里未換擋的小齒輪也始終處于嚙合狀態(tài)，尤其是這可能導致振動，即在 齒隙之內帶有相應的磨損和不受歡迎的振動激勵的運動。此外不利的是，換擋的小齒輪被 支撐在軸承上，該軸承承受靜荷載，因此可能導致小齒輪的偏斜和軸承的損壞。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是提供一種改進的可換擋的重型變速器。該任務通過帶有權利要求1所述特征的可換擋的重型變速器獲得解決。從屬的權 利要求涉及有利的結構。根據(jù)本發(fā)明的可換擋的重型變速器尤其是設計用于工業(yè)變速器。根據(jù)本發(fā)明的第 一個方面它具有一可與一發(fā)動機、例如一燃氣輪機或者汽輪機、一內燃機或者電動機相連 接的輸入軸、一可與作功機械、例如一發(fā)電機、一運輸設備或者輸送設備相連接的輸出軸和 一帶有一個或者多個副軸的副軸布置，兩個或者多個從動齒輪抗扭地并且優(yōu)選的是同樣軸 向固定地布置在所述副軸上。從動齒輪例如可與副軸構成集成的，尤其是與該副軸澆鑄成 型，或者構成可拆卸的、例如通過二級精度壓配合或者一齒輪和一軸向止動元件，或者構成 不可拆卸的、例如通過熱壓固定在副軸上。副軸布置優(yōu)選的是始終與輸出軸抗扭地、尤其是通過一變速機構、例如一單級或 者多級的圓柱齒輪變速器或者行星齒輪變速器相連接，該變速器可具有一大于、等于或者 小于1的變速比。同樣輸出軸也可以直接構成副軸布置的一副軸，即與該副軸相同地構成、 并且為此例如構成整體地。副軸布置通過從動齒輪在兩個或者多個擋位可抗扭地與輸入軸相連接。為此根據(jù)本發(fā)明輸入軸可軸向在擋位之間移動，并且具有兩個或者多個主動小齒輪，該主動小齒輪 軸向固定地并且抗扭地與輸入軸相連接，并且可軸向隨輸入軸移動。主動小齒輪例如可與 輸入軸構成集成地，尤其是與該輸入軸一起成型，或者構成可拆卸的、例如通過一二級精度 壓配合或者一齒輪和一軸向止動元件，或者構成不可拆卸的、例如通過熱壓固定在輸入軸 上。在第一擋位中一輸入軸的第一主動小齒輪與一個或者多個、優(yōu)選的是所有副軸的 第一從動齒輪相嚙合，而第二主動小齒輪與副軸布置的從動齒輪脫開嚙合。與此相反，在第 二擋位中第二主動小齒輪與一個或者多個、優(yōu)選的是所有副軸的第二從動齒輪相嚙合，而 這時第一主動小齒輪與副軸布置的從動齒輪脫開嚙合。其中，一方面第一主動小齒輪和第 一從動齒輪，并且另一方面第二主動小齒輪和第二從動齒輪實現(xiàn)不同的變速比。在一特別 優(yōu)選的結構中在第一和/或者第二擋位中實現(xiàn)減速。在同樣的方式下可實現(xiàn)其它的可換擋的變速比，例如通過在另一擋位中只有一輸 入軸的第三主動小齒輪與一個或者多個、優(yōu)選的是所有副軸的第三從動齒輪相嚙合。同樣 優(yōu)選的是這里始終實施減速。在一優(yōu)選的結構中，副軸布置具有兩個或者多個可與輸出軸抗扭地連接的、有利 的是基本上結構相同的、優(yōu)選的是各帶有兩個或者多個從動齒輪的副軸，其中在至少一優(yōu) 選的是在所有傳遞功率的擋位中一輸入軸的主動小齒輪與至少兩個、優(yōu)選的是所有副軸的 從動齒輪相嚙合。以該方式通過輸入軸傳入的輸入扭矩在擋位中分配到副軸上，在該擋位 中輸入軸的主動小齒輪與多個副軸的從動小齒輪相嚙合，有利的是這降低了單個齒輪和副 軸的荷載，并且因此尤其是可使用更小的齒輪和副軸，并且因此可使重型變速器更緊湊。優(yōu)選的是至少設有一空擋，在該空擋中不傳遞扭矩。為此輸入軸軸向可移動到第 三擋位，在該擋位中沒有主動小齒輪與副軸布置的從動齒輪相嚙合。為此在第一和第二主動小齒輪之間的軸向內間距必要時僅比從動齒輪的軸向寬 度大一點點。以該方式在空擋中該從動齒輪可布置在第一和第二主動小齒輪之間，另一從 動齒輪可以軸向布置在第一或者第二主動小齒輪之前或者之后。同樣在第一和第二主動小齒輪之間的軸向內間距必要時僅比副軸的二個從動齒 輪的軸向外間距大一點點。這樣就保證了在空擋中兩個從動齒輪可布置在第一和第二主動 小齒輪之間。在相應的方式下從動齒輪也可以這樣相互保持一定間距，以使在空擋中一個或者 多個主動小齒輪可以布置在它們之間。在一可選擇的結構中沒有空擋，即一主動小齒輪始終分別與副軸布置的從動齒輪 相嚙合。因此有利的是變速器軸向可以做的更短。尤其優(yōu)選的是一這樣的變速器例如可具 有一電動的位置檢測裝置，以便顯示和/或者控制擋位，在該擋位中可以在第一和第二擋 位之間換擋。為了軸向可移動性，優(yōu)選的是輸入軸支撐在重型變速器的殼體中的一個或者多個 推力軸承中。至少該軸承的一個可具有一外軸承環(huán)，該軸承環(huán)軸向牢固地與殼體相連接，并 且具有一內軸承環(huán)，該軸承環(huán)軸向牢固地與輸入軸相連接，并且可軸向相對于外軸承環(huán)移 動。那么在一優(yōu)選的結構中輸入軸軸向可通過內軸承環(huán)相對于外軸承環(huán)的移動而移 動。其 中內軸承環(huán)或者輸入軸本身例如通過相應的環(huán)形活塞或者柱塞可液壓地和/或者氣動地移動，尤其是通過一變速叉、螺紋布置或者這一類的元件機械地移動，或者也可以電動地或 者電磁地移動，其中重型變速器可以包括相應的線路、驅動機構和這一類的裝置。
在一優(yōu)選的結構中，輸入軸軸向可通過一變速叉移動，為此優(yōu)選的是輸入軸軸向 自由地支撐在殼體中，并且它的軸向位置通過一在殼體中可軸向移動或者可調節(jié)的變速叉 確定，該變速叉與輸入軸例如通過一環(huán)形槽軸向固定地并且優(yōu)選的是無扭轉地布置。在一優(yōu)選的結構中，輸入軸和輸出軸軸向相互排成一條直線，這使重型變速器構 成一狹長的結構形式。為了使重型變速器的軸向構成的更緊湊，輸入軸在一個或者多個擋 位中、例如在一空擋和第二擋位中可部分地插入為此構成空心軸的輸出軸。同樣反過來根 據(jù)在輸入扭矩和輸出扭矩和相應的軸直徑之間的比輸出軸也可以在一個或者多個擋位中 插入輸入軸。在一可選擇的結構中，輸入軸和輸出軸在副軸的圓周上彼此、尤其是大約基本上 位錯180°布置，這使其可以構成一較寬的、然而有利的是軸向更短的結構形式。在一優(yōu)選的結構中，在輸入軸和發(fā)動機之間設有一補償離合器，該補償離合器補 償在至少輸入軸的兩個軸向擋位之間相對于發(fā)動機的軸向位錯。該補償離合器例如可具有 一帶有內齒輪的空心軸并且具有外齒輪，該外齒輪軸向可移動地支撐在空心軸中，并且與 它的內齒輪持續(xù)地相互嚙合或者可相互嚙合。尤其是它可以包括一扇形齒輪離合器。同樣補償離合器也可以具有兩個可抗扭地連接的法蘭，在所述法蘭之間可選擇地 可以布置一個或者多個間隔件。雖然在該結構中換擋要求間隔件的裝入或者拆卸，然而在 屬于這一類的重型變速器的工作期間內這常常不起決定的作用。上面說明了本發(fā)明的第一個方面，根據(jù)該方面輸入軸與一發(fā)動機相連接，輸出軸 與一作功機械相連接，即將功率從輸入軸傳遞到輸出軸。根據(jù)本發(fā)明的第二個方面輸入軸 也可以與一作功機械、例如一發(fā)電機、一運輸設備或者輸送設備相連接，并且輸出軸也可以 與一發(fā)動機、例如一燃氣輪機或者汽輪機、一內燃機或者一電動機相連接，其中結構是相同 的。就這點而言“輸入軸”的概念表示一軸向可移動的軸，用于與副軸布置的從動齒輪可換 擋嚙合的主動小齒輪布置在該軸上，并且通過該軸可輸入或者輸出功率，即不必一定是一 主動軸、而必要時也可以是一從動軸。與此相應地根據(jù)本發(fā)明的第三方面上面所提到的第一和第二方面也可以組合，即 不僅可與發(fā)動機相連接的主動軸而且可與作功機械相連接的重型變速器的從動軸可構成 軸向可移動的輸入軸，它的主動小齒輪可在不同的擋位中與布置在主動軸和從動軸之間的 副軸布置的不同的從動齒輪相嚙合。如開始時說明的，輸出軸也可以直接構成一優(yōu)選的是唯一的副軸布置的副軸。因 此如果放棄一單獨的副軸，例如根據(jù)第一方面輸入軸分別將功率傳遞到副軸的換擋的從動 齒輪上，該副軸那么同樣直接表示輸出軸。


其它的特征和優(yōu)點由從屬權利要求和實施例獲得。為此其中部分示意地圖1表示了一帶有一第一變速比的在第一擋位中的根據(jù)本發(fā)明的結構的可換擋 的重型變速器；圖2表示了帶有一第二變速比的在第二擋位中的根據(jù)圖1所示的重型變速器；并且圖3表示了在空擋位中的根據(jù)圖1和圖2所示的重型變速器，在該空擋中不傳遞扭矩。
具體實施例方式圖1表示了一根據(jù)本發(fā)明的結構的可換擋的重型變速器在第一擋位中。它包括一 輸入軸1，該輸入軸通過一下面描述的補償離合器10與發(fā)動機的從動軸100或者作功機械 (未表示)的主動軸相連接。在處于補償離合器10對面的一側上輸入軸1支撐一第一主動小齒輪1. 1和一第 二主動小齒輪1.2，第二主動小齒輪的直徑大于第一主動小齒輪1. 1的直徑。兩個主動小齒 輪抗扭地并且軸向固定地與輸入軸相連接。此外重型變速器包括一帶有兩個副軸2A、2B的副軸布置，所述副軸結構相同并且 在輸入軸1的圓周上位錯180°布置，因此下面僅說明第一副軸2A。該副軸支撐一第一從 動齒輪2A. 1和一第二從動齒輪2A. 2，第二從動齒輪的直徑小于第一從動齒輪的直徑。兩個 從動齒輪抗扭地并且軸向固定地與副軸相連接。在處于從動齒輪2A. 1和2A. 2對面的一側上副軸2A支撐一副軸側的組合小齒輪 2A. 3，該組合小齒輪與一與輸入軸1排成一條直線的輸出軸3的輸出軸側的組合齒輪3. 1 相嚙合。該輸出軸與一作功機械的主動軸或者一發(fā)動機的從動軸相連接(未表示)。組合 齒輪3. 1抗扭地并且軸向固定地與輸出軸3相連接。輸入軸1通過一軸向可移動的軸承支撐在殼體中(未表示)。該推力軸承具有一 外軸承環(huán)4. 1，該軸承環(huán)牢固地與殼體相連接，并且具有一內軸承環(huán)4. 2，該軸承環(huán)軸向牢 固地與輸入軸相連接，并且軸向可相對于外軸承環(huán)移動。該內軸承環(huán)4. 2并且輸入軸1用 它通過兩側的環(huán)形活塞(未表示)液壓地軸向可在三個在圖1至圖3中表示的下面描述的 擋位之間移動。在在圖1中所示的第一個擋位中，重型變速器在輸入軸和輸出軸1、3之間具有一 第一變速比，該變速比由在第一主動小齒輪1. 1和副軸2A、2B的第一從動齒輪2A. 1、2B. 1 之間的直徑比獲得。為此輸入軸1軸向這樣布置，以使只有它的第一主動小齒輪1. 1與兩 個副軸2A、2B的第一從動齒輪2A. 1、2B. 1相嚙合，而它的第二主動小齒輪1. 2和副軸2A、2B 的從動齒輪2A. 2、2B. 2脫開嚙合。以該方式在輸入軸和輸出軸1、3之間傳遞的扭矩均勻地 分配到兩個副軸2A、2B上，因此它的力矩荷載被降低，并且軸和齒輪相應地可以構成的更 緊湊。在在圖2中所示的第二個擋位中，重型變速器具有一在輸入軸和輸出軸1、3之間 的第二變速比，該變速比由在第二主動小齒輪1. 2和副軸2A、2B的第二從動齒輪2A. 2、2B. 2 之間的直徑比獲得，并且小于第一變速比。為此輸入軸1軸向這樣布置，以使只有它的第二 主動小齒輪1. 2與兩個副軸2A、2B的第二從動齒輪2A. 2、2B. 2相嚙合，而現(xiàn)在它的第一主 動小齒輪1. 1和副軸2A、2B的從動齒輪2A. 1、2B. 1脫開嚙合。因此，同樣在第二擋位中在 輸入軸和輸出軸1、3之間傳遞的扭矩均勻地分配到兩個副軸2A、2B上。在第二擋位中，輸入軸1部分地插入為此構成空心軸的輸出軸3中。以該方式可 以縮小重型變速器的軸向長度。
為了補償在輸入軸的另一端面上的軸向位錯，補償離合器10包括一帶有內齒輪 10. 1的空心軸，輸入軸1的外齒輪10. 2軸向可移動地支撐在該內齒輪中，并且輸入軸1在 第一和第二擋位中(圖1、2所示)抗扭地與空心軸并且通過該空心軸與從動軸100相連接， 為此該從動軸在它的一側具有一與空心軸的內齒輪相嚙合的外齒輪。在圖3中所示的第三個或者空擋位中，輸入軸1軸向這樣布置，以使不僅它的主 動小齒輪1. 1和兩個副軸2A、2B的第一從動齒輪2A. 1、2B. 1而且它的第二主動小齒輪1. 2 和副軸2A、2B的從動齒輪2A. 2、2B. 2脫開嚙合，因此在輸入軸和輸出軸1、3之間不傳遞扭 矩。為了能夠占據(jù)該擋位，在該擋位中從動齒輪2A. 1至2B. 2軸向布置在主動輪1. 1、1. 2 之間，在第一和第二主動小齒輪1. 1、1. 2之間的軸向內間距大于兩個副軸2A、2B的從動齒 輪2A. 1、2A. 2或者2B. 1、2B. 2的軸向外間距。
同樣在空擋位中，輸入軸1部分地插入構成空心軸的輸出軸3中。當不傳遞扭矩 時，輸入軸1的外齒輪10. 2與離合器10的空心軸的內齒輪10. 1脫開嚙合。這使得在第一 和第二擋位之間的轉換變得更容易。在實施例中為了力矩分配設有兩個副軸。在一未表示的變化方案中可以取消一個 副軸。尤其是那么可以取消副軸和輸出軸和它通過組合小齒輪和組合齒輪連接的單獨的結 構，并且然后唯一的副軸同時直接構成輸出軸。附圖標記表1輸入軸1. 1 第一主動小齒輪1. 2 第二主動小齒輪2A 第一副軸2A. 1 第一從動齒輪2A. 2 第二從動齒輪2A.3 副軸側的組合小齒輪2B第二副軸2B. 1 第一從動齒輪2B. 2 第二從動齒輪2B.3 副軸側的組合小齒輪3輸出軸3. 1 輸出軸側的組合小齒輪4. 1 外軸承環(huán)4. 2 內軸承環(huán)10補償離合器10. 1 內齒輪10. 2 外齒輪100 發(fā)動機的從動軸
權利要求
可換擋的重型變速器，尤其是工業(yè)變速器，帶有一輸入軸(1)；一帶有至少一個副軸(2A，2B)的副軸布置，該副軸帶有至少兩個從動齒輪(2A.1，2A.2，2B.1，2B.2)，其中副軸布置通過從動齒輪可與輸入軸抗扭地連接；一輸出軸(3)，該輸出軸可與副軸布置抗扭地連接；并且至少兩個用于副軸布置與輸入軸抗扭連接的主動小齒輪(1.1，1.2)；其中輸入軸可軸向在第一和第二擋位之間(圖1，圖2)移動；主動小齒輪軸向固定地并且抗扭地與輸入軸相連接，并且可軸向隨輸入軸移動；其中在第一擋位中(圖1)一第一主動小齒輪(1.1)與副軸布置的至少一個第一從動齒輪(2A.1，2B.1)相嚙合；并且在第二擋位中(圖2)一第二主動小齒輪(1.2)與副軸布置的至少一個第二從動齒輪(2A.2，2B.2)相嚙合。
2.根據(jù)權利要求1所述的重型變速器，其特征在于，副軸布置至少具有兩個可與輸出 軸抗扭地連接的帶有從動齒輪(2A. 1，2A.2，2B. 1,2B. 2)的副軸(2A，2B)，其中在第一擋位 中(圖1)第一主動小齒輪(1. 1)與至少兩個副軸的第一從動齒輪(2A. 1，2B. 1)相嚙合和/ 或者在第二擋位中(圖2)第二主動小齒輪(1. 2)與至少兩個副軸的第二從動齒輪(2A. 2， 2B. 2)相嚙合。
3.根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的重型變速器，其特征在于，輸入軸軸向可移動 到一第三擋位中，其中在第三擋位中(圖3)沒有主動小齒輪與副軸布置的從動齒輪相嚙合。
4.根據(jù)權利要求3所述的重型變速器，其特征在于，在第一和第二主動小齒輪(1.1， 1.2)之間的軸向內間距大于從動齒輪的軸向寬度，尤其是大于兩個從動齒輪(2A. 1，2A. 2) 的軸向外間距和/或者在副軸的第一和第二從動齒輪之間的軸向內間距大于主動小齒輪 的軸向寬度，尤其是大于第二主動小齒輪的軸向外間距。
5.根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的重型變速器，其特征在于一殼體，一支撐輸入 軸的推力軸承布置在該殼體中。
6.根據(jù)權利要求5所述的重型變速器，其特征在于，推力軸承具有一外軸承環(huán)(4.1)， 該外軸承環(huán)軸向牢固地與殼體相連接，并且具有一內軸承環(huán)(4. 2)，該內軸承環(huán)軸向牢固地 與輸入軸相連接，并且可軸向相對于外軸承環(huán)移動。
7.根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的重型變速器，其特征在于，輸入軸可液壓地和 /或者氣動地移動。
8.根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的重型變速器，其特征在于，輸入軸可機械地、尤 其是可通過一變速叉移動。
9.根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的重型變速器，其特征在于，輸入軸可電動地移動。
10.根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的重型變速器，其特征在于，輸入軸和輸出軸軸 向相互排成一條直線，并且輸入軸(1)和輸出軸的一個在至少一個擋位中(圖2，圖3)至少 部分地插入輸入軸和輸出軸(3)的另一個中。
11.根據(jù)前面的權利要求1至9中任一項所述的重型變速器，其特征在于，輸入軸和輸 出軸在副軸的圓周上彼此、尤其是大約基本上位錯180°布置。
12.根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的重型變速器，其特征在于，在輸出軸和副軸布 置之間布置一變速機構(2A. 3，2B. 3,3. 1)。
13.根據(jù)前面的權利要求1至11中任一項所述的重型變速器，其特征在于，輸出軸構成 一尤其是副軸布置的唯一的副軸。
14.根據(jù)前面的權利要求中任一項所述的重型變速器，其特征在于，輸入軸具有一補償 離合器(10)，該補償離合器補償在至少輸入軸的兩個軸向擋位之間的軸向位錯。
15.根據(jù)權利要求14所述的重型變速器，其特征在于，補償離合器具有一帶有內齒輪 的空心軸并且具有一外齒輪(10. 2)，該外齒輪軸向可移動地支撐在空心軸中，并且可與它 的內齒輪(10. 1)相互嚙合或者相嚙合，尤其是補償離合器具有一扇形齒輪離合器。
16.根據(jù)權利要求14所述的重型變速器，其特征在于，補償離合器具有兩個可選擇地 在至少一間隔件的中間連接下可抗扭地連接的法蘭。
全文摘要
本發(fā)明涉及可換擋的重型變速器，尤其是工業(yè)變速器，帶有一輸入軸(1)；一帶有至少兩個從動齒輪(2A.1，2A.2，2B.1，2B.2)的副軸(2A，2B)的副軸布置，其中副軸布置通過從動齒輪可與輸入軸抗扭地連接；一輸出軸(3)，該輸出軸可與副軸布置抗扭地連接；并且至少兩個用于副軸布置與輸入軸抗扭的連接的主動小齒輪(1.1，1.2)；其中輸入軸可軸向在第一和第二擋位之間(圖1，圖2)移動；主動小齒輪軸向固定地并且抗扭地與輸入軸相連接，并且可軸向隨輸入軸移動；其中在第一擋位中(圖1)一第一主動小齒輪(1.1)與至少一副軸布置的第一從動齒輪(2A.1，2B.1)相嚙合；并且在第二擋位中(圖2)一第二主動小齒輪(1.2)與至少一副軸布置的第二從動齒輪(2A.2，2B.2)相嚙合。
文檔編號F16H3/08GK101858404SQ20101010545
公開日2010年10月13日 申請日期2010年1月26日 優(yōu)先權日2009年1月26日
發(fā)明者B·皮尼坎普 申請人:倫克股份有限公司