商用变速器模块化离合器-主壳体的制作方法

商用变速器模块化离合器
‑
主壳体
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年6月12日提交的美国实用专利申请第16/899,857号的优先权，并且还要求于2019年6月19日提交的美国临时申请第62/863261号的权益。以上申请的全部公开内容以引用的方式并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种商用变速器模块化离合器
‑
主壳体。


背景技术：

4.该部分提供与本公开相关的背景信息，该背景信息并不一定是现有技术。
5.变速器在将由原动机提供的动力转换为最终负载时起到关键作用。变速器用于提供在原动机输出(例如，旋转轴)和负载驱动输入(例如，联接到车轮的旋转轴、泵、或响应于驱动轴的其他装置)之间变化的速比。提供可选择的速比的能力允许变速器放大扭矩，将原动机和负载速度保持在这些装置所期望的范围内，并且在某些操作条件下选择性地将原动机与负载断开连接。
6.变速器受到许多冲突的约束和操作要求。例如，变速器必须能够提供期望范围的扭矩倍增，同时仍然处理系统的输入扭矩要求。另外，从整个系统的角度来看，变速器代表顶层装置，变速器所占用的空间、变速器的重量和接口要求对于系统设计者而言全部都是最重要的方面。变速器系统非常复杂，并且它们需花费长时间来设计、集成和测试；因此，通常还要求变速器满足系统集成商相对于先前或历史变速器的预期。例如，从长远来看，可能期望减少由变速器占用的空间，但是对于给定的系统设计，可能更期望占用的空间与前一代变速器相同，或者尽可能接近。
7.先前已知的变速器系统在如下所述的系统中具有一个或多个缺点。为了处理噪声、坚固性和结构完整性问题，先前已知的高输出变速器系统将钢用于变速器的壳体。另外，通过变速器的推力负载，由齿轮产生的噪声，以及诸如复杂齿轮正时问题之类的安装问题需要在壳体、轴承和/或安装程序中的坚固且可能过度设计的系统。因此，仍然需要改进高输出变速器的设计，特别是卡车变速器的设计。


技术实现要素：

8.该部分提供本公开的总体概述，而不是对本公开的全部范围或其所有特征的全面公开。
9.变速器壳体包括单件式主壳体，该单件式主壳体包括由铝铸造的大致环形的壁结构，并且包括从壁结构的第一轴向端部延伸到壁结构的第二轴向端部的多个轴向延伸的凸起肋，在多个轴向延伸的凸起肋中的至少一些相邻轴向延伸的凸起肋之间延伸的多个成角度延伸的凸起肋。根据另一方面，大致环形的壁结构包括沿着壁结构轴向延伸的多个波状结构。
10.根据本发明的另外方面，中间板安装到主壳体，并且包括基板和一对轴向间隔开的反向惰轮凸出部，该反向惰轮凸出部用于支撑反向惰轮轴和反向惰轮齿轮。该对轴向间隔开的反向惰轮凸出部与中间板一体地形成为单件。
11.另外的应用领域将通过本文提供的描述变得显而易见。在本发明内容中的描述和具体示例仅用于说明的目的，而并非旨在限制本公开的范围。
附图说明
12.本文描述的附图仅用于选定实施方案的说明目的，并不是所有可能的实施方式，并且不旨在限制本公开的范围。
13.图1是变速器外壳的分解透视图；
14.图2是包括图1所示的变速器外壳的变速器组件的组装透视图；
15.图3是根据本公开的原理的主变速器壳体的左侧后透视图；
16.图4是根据本公开的原理的主变速器壳体的右侧后透视图；
17.图5是根据本公开的原理的主变速器壳体的底侧后透视图；
18.图6是根据本公开的原理的主变速器壳体的部分切掉的透视图；
19.图7是根据本公开的原理的变速器组件的剖视图；
20.图8是变速器外壳的机加工中间板的前透视图；
21.图9是变速器外壳的作为铸件的中间板的前透视图；
22.图10是变速器外壳的机加工中间板的前透视图，该中间板具有安装到其上的反向惰轮齿轮；
23.图11a是作为铸件的中间板的惰轮凸出部和结构肋的前透视图；
24.图11b是作为铸件的中间板的惰轮凸出部的后透视图；
25.图12a是中间板的机加工惰轮凸出部和结构肋的前透视图；
26.图12b是中间板的机加工惰轮凸出部的后透视图；
27.图13是机加工中间板的前平面图；并且
28.图14是机加工中间板的后平面图。
29.贯穿附图的若干视图，对应的参考标记指示对应的部分。
具体实施方式
30.现在将参考附图更全面地描述示例性实施方案。
31.提供了示例性实施方案使得本公开将是完整的，并且将向本领域的技术人员充分传达范围。阐述大量具体细节(诸如具体部件、装置和方法的示例)以提供对本公开的实施方案的透彻理解。本领域的技术人员将清楚，不必采用具体细节，示例性实施方案可以以许多不同的形式实施以及任一实施方案都不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例性实施方案中，并未详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。
32.本文所使用的术语仅用于描述特定示例性实施方案的目的，并且并不意图进行限制。如本文所使用，单数形式“一个”、“一种”和“所述”可能意图也包括复数形式，除非上下文另外明确指示。术语“包括”、“包含”、“涵盖”和“具有”是包含性的并且因此指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但并不排除存在或增添一个或多个其他特征、整
数、步骤、操作、元件、部件和/或其组。本文所述的方法步骤、过程和操作不应被解释为一定需要以所讨论或说明的特定顺序执行，除非特别指出为执行顺序。还应当理解，可以采用另外的或替代步骤。
33.当元件或层被提及为“位于另一元件或层上”、“接合到另一元件或层”、“连接到另一元件或层”或“联接到另一元件或层”时，其可以直接在另一元件或层上、直接接合到另一元件或层、直接连接到另一元件或层或直接联接到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被提及为“直接在另一元件或层上”、“直接接合到另一元件或层”、“直接连接到另一元件或层”或“直接联接到另一元件或层”时，可以不存在中间元件或层。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在......之间”相对于“直接在......之间”、“邻近”相对于“直接邻近”等)。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一者或多者的任何和所有组合。
34.参考图1，示出了变速器外壳10的分解透视图，该变速器外壳包括主壳体12、中间板14和后壳体16。如图2所示，变速器外壳10通过中间板14组装在一起，该中间板组装到主壳体12的后端部，并且后壳体16安装到中间板14。集成的致动器壳体18安装到主壳体12。
35.如图7所示，以剖视图示意性地描绘了示例性的组装变速器20。图7的示例中的剖面平面是穿过变速器20的水平平面。示例性变速器20能够提供从与离合器单元22(示意性地示出)接合的原动机(未示出)到输入轴23、从输入轴23到延伸轴24、从延伸轴24到主轴部分26、从主轴部分到范围轴部分28、以及从范围轴部分28到输出轴组件30的动力吞吐(power throughput)。示例性变速器20可操作以调整整个变速器中的扭矩倍增比，以将离合器单元22与原动机(未示出)接合和分离，并且/或者将变速器20定位到空档位置，其中，即使离合器单元22接合到原动机，扭矩也不从离合器单元22传递到输出轴组件30。
36.进一步参考图7，离合器接合轭状部32被提供用于离合器单元22与原动机的接合。示例性离合器接合轭状部32在第一端部处可操作地联接到离合器致动器。在本公开的某些实施方案中，可以使用任何类型的离合器致动，包括同心离合器致动器(未示出)和/或另一种类型的线性离合器致动装置。
37.示例性变速器20包括分动器区段33a、主机箱区段33b和范围齿轮区段33c，以提供多个传动比。分动器区段33a包括第一分动器齿轮34、第二分动器齿轮36和第三分动器齿轮38，它们各自选择性地联接到延伸轴24。包括分动器齿轮34、36、38允许由延伸轴24提供附加的不同传动比。
38.示例性变速器20的主机箱区段33b还包括选择性地联接到主轴部分26的多个主机箱齿轮40、42、44。
39.示例性变速器20的范围齿轮区段33c还包括行星齿轮组件46，该行星齿轮组件通过范围轴部分28和输出轴组件30之间的至少两个可选择的传动比将范围轴部分28联接到输出轴组件30。
40.示例性变速器20还包括至少一个副轴48a、48b，该副轴48a、48b具有三个对准齿轮50、52、54，这三个对准齿轮在分动器区段33a内并且与延伸轴24上的相应的第一分动器齿轮34、第二分动器齿轮36和第三分动器齿轮38驱动地接合。副轴48a、48b还包括三个对准齿轮56、58、60，这三个对准齿轮在主机箱区段33b内并且与选择性地联接到主轴部分26的相应的第一主机箱齿轮40、第二主机箱齿轮42和第三主机箱齿轮44驱动地接合。通过分动器
区段33a中的三个齿轮、主机箱区段33b中的三个齿轮以及由范围齿轮区段33c提供的两个齿轮比，变速器20提供3
×3×
2变速器，该变速器可操作以提供18个实际和功能齿轮比。齿轮的数量和选择取决于来自变速器的齿轮比的期望数值。
41.变速器包括一对反向惰轮齿轮62(在图10中最佳示出)，该对反向惰轮齿轮与副轴48a、48b的对准齿轮60以及与第一主轴部分26的主机箱齿轮44接合。副轴48a、48b由此在延伸轴24和主轴部分26之间选择性地传递向前或反向动力，这取决于哪些齿轮(经由离合器)旋转地固定到延伸轴24和/或主轴部分26。
42.参考图3至图5，主壳体12包括由铸铝制成的单件式大致环形的壁结构100。主壳体12的前端部102可限定用于接收离合器单元22的离合器接合轭状部32的离合器室104。主壳体12的后端部106限定用于接收第二主轴部分26和范围轴部分28以及副轴48a、48b的变速器主室108。如图6和图7中最佳所示，分隔壁109被设置在离合器室104与变速器主室108之间并且与单件式大致环形的壁结构100一体地形成。分隔壁109包括多个开口109a、109b、109c，用于接收并支撑延伸轴24以及副轴48a、48b的第一端部。中间板14包括多个开口14a、14b、14c，用于接收并支撑主轴26和范围轴28以及副轴48a、48b的第二端部。
43.参考图3至图5，主壳体12的单件式大致环形的壁结构100具有向前安装凸缘110和向后安装凸缘112，每个安装凸缘具有用于在其中接收紧固件的多个孔口或孔114。环形壁结构100可具有介于5.0mm和7.0mm之间、并且优选地为6.0mm的壁厚度，以便提供重量减小的铝壳体。
44.为了进一步加强环形壁结构100，多个轴向延伸的凸起肋116可从主壳体12的前端部102纵向延伸到后端部106。轴向延伸的凸起肋116提供了部分结构，降低了主壳体100的大面板的频率，并且在主壳体100的铸造期间支撑在整个结构中的材料流。此外，多个成角度延伸的凸起肋118在多个轴向延伸的凸起肋116中的相邻轴向延伸的凸起肋之间对角地延伸。所谓“对角地”，是指多个成角度延伸的凸起肋118从轴向延伸的凸起肋116以锐角(非垂直角度)延伸。成角度延伸的凸起肋118通过连接纵向肋116而提供部分结构，并且在主壳体100的铸造期间进一步有助于材料流动，从而减少湍流并减轻孔隙度。
45.如图3所示，单件式大致环形的壁结构100可包括顶壁部分120、左侧壁部分122、右侧壁部分124和底壁部分126。顶壁部分120可包括致动器接口开口128，其中致动器壁结构130从大致环形的壁结构100的顶壁部分120径向向外延伸。致动器壁结构130可以包括多个孔132，用于接收用于将致动器壳体18固定在致动器接口开口128内的紧固件。如图5最佳所示，底壁部分126可包括pto接口开口136，其中pto壁结构138从大致环形的壁结构100的底壁部分126径向向外延伸。pto壁结构138可包括多个孔140，用于接收用于将pto盖142固定在pto接口开口136上方的紧固件。
46.参考图6，主壳体12的切割区段被示出为包括设置在底壁部分126和右侧壁部分124中的多个波纹状部144。波纹状部144限定波状表面，并且沿着大致环形的壁结构100轴向延伸，并通过提供附加强度和降低的频率来打破壁部分126、124的较大平坦面板。
47.铝主壳体12的设计提供了具有所需强度和噪声降低的重量减小的壳体。铝主壳体12也可以经济地铸造。
48.参考图8至图14，现在将描述变速器壳体10的中间板14。如图8所示，中间板14包括板状基部200，该板状基部具有围绕板状基部200延伸的周边凸缘部分202。板状基部200包
括用于接收轴承206(在图7中最佳示出)的中心开口204，该轴承用于支撑延伸轴24、第一主轴部分26和第二主轴部分28。板状基部200包括从中心开口204侧向偏移的一对开口208，用于接收用于支撑副轴48a、48b的轴承210。中间板14还包括两对轴向间隔开的反向惰轮支撑凸出部212a、212b，用于支撑一对反向惰轮齿轮62，如图10最佳所示。支撑凸出部212a由包括一对侧肋216的桥壁214、中间壁218以及从中间壁218延伸到周边凸缘202的附加结构肋220支撑。
49.如图11a和图11b所示，作为铸件的中间板14包括实心惰轮凸出部212’，该实心惰轮凸出部由在相反的向前和向后方向上拉动的前模具区段和后模具区段形成。前模具形成如图11a所示的向前表面，并且后模具形成如图11b所示的包括腔222的向后表面。如图12a和图12b所示，实心惰轮凸出部212’被机加工以在该对反向惰轮支撑凸出部212a、212b之间形成间隙224。该对反向惰轮支撑凸出部212a、212b之间的间隙224被设计成接收反向惰轮齿轮62，如图10所示。此外，反向惰轮凸出部212a、212b各自被机加工成包括穿过其中的开口226。如图10所示，开口226支撑反向惰轮轴228，该反向惰轮轴支撑反向惰轮齿轮62。反向惰轮齿轮62各自与副轴48a、48b的对准齿轮60中的一者，以及与第一主轴部分26的齿轮44接合。
50.已出于说明和描述目的提供了实施方案的前述描述。该描述并不旨在穷举或限制本公开。特定实施方案的各个元件或特征通常并不限于该特定实施方案，而是在适当的情况下是可以互换的，并且可以被用在选定实施方案中，即使该实施方案没有具体示出或描述。同样也可以以许多方式变化。此类变化不应被视为脱离本公开，并且所有此类修改旨在被包括在本公开的范围内。