CN101248292B - 包括齿轮模块的驱动器 - Google Patents

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Abstract

驱动器(1)具有驱动源(3)及连接到该驱动源的自动手动变速箱(5)。驱动源和变速箱之间设有摩擦离合器(7)。该驱动器还具有差速器(11)，该差速器的齿轮(13)与位于变速箱的输出轴(15)上的第一齿轮(17)啮合，及齿轮模块(19)，用于在不中断驱动器的情况下改变齿轮的传动。齿轮模块(19)具有制动器(25)和带有三个旋转体(29，31，33)的支路传动装置(27)，其中的第一旋转体(29)连接到第一离合器部件(7a)，第二旋转体部件(31)连接到连接齿轮(35)，该连接齿轮(35)与第一齿轮(17)啮合，第三旋转部件(33)连接到制动器(25)。三个旋转体(29，31，33)与该驱动器的所述部件(7a，35和25)的连接分别由花键(S1，S2，S3)来实现。

Description

包括齿轮模块的驱动器
技术领域
本发明涉及一种驱动器，包括：驱动源；连接到该驱动源上的自动变速箱，该自动变速箱具有输入轴和输出轴；摩擦离合器，其设置在驱动源和变速箱的输入轴之间；以及差速器，其连接到设置在变速箱的输出轴上的第一齿轮；该离合器的第一离合器部件连接到驱动源，以及该离合器的第二离合器部件连接到变速箱的输入轴，并能够从该变速箱的输入轴拆卸(即：为可拆卸地连接)，以及齿轮模块，包括制动器、以及带有三个旋转体的支路传动装置，其中，第一旋转体能够经由第一连接装置连接到该第一离合器部件，第二旋转体连接到连接齿轮，以及第三旋转体连接到该制动器。
这里定义的自动变速箱是指在输入轴和输出轴之间设有不同的齿轮副以实现不同的传动比的变速箱，通过该变速箱，可根据需求移动机械臂以将一个齿轮副中的单个齿轮连接到相应的轴，其中该机械臂能自动移动。
这种齿轮模块用于在不中断驱动器的情况下改变齿轮的传动。
背景技术
这类驱动器在申请号为WO2004/000314A1的国际专利申请中已公开。如上所述，在驱动器中使用这种已知的齿轮模块能够在不中断驱动源和驱动轮之间的传动链的情况下改变齿轮中的传动。这种已知的齿轮模块的缺点是：将这种齿轮模块结合到现有的驱动器中或因维护而拆卸该齿轮模块时均十分费力。
发明内容
本发明的目的是提供一种如前所述类型的驱动器。这种驱动器能够容易地结合到驱动器中并可从驱动器上拆卸。为此目的，根据本发明的驱动器的特征在于连接齿轮能够与驱动器的第一齿轮啮合，且该连接齿轮经由第二连接装置可拆卸地连接到第二旋转体。通过允许连接齿轮直接传动第一齿轮而不将连接齿轮连接到第一齿轮，可得到非常简单而紧凑的驱动器。
具体地，本发明公开了一种能用在驱动器中的齿轮模块，该驱动器包括：驱动源；连接到该驱动源的自动变速箱，该变速箱具有输入轴和输出轴；摩擦离合器，其设置在该驱动源和该变速箱的输入轴之间；以及差速器，该差速器连接到位于该变速箱的输出轴上的第一齿轮；该离合器的第一离合器部件连接到该驱动源，以及该离合器的第二离合器部件可拆卸地连接到该变速箱的输入轴；该齿轮模块包括制动器和带有三个旋转体的支路传动装置，所述三个旋转体中的第一旋转体能够经由第一连接装置连接到该第一离合器部件，以及所述三个旋转体中的第三旋转体连接到该制动器；其中，该齿轮模块包括连接齿轮，该连接齿轮能够与该驱动器的第一齿轮啮合，并且该连接齿轮经由第二连接装置可拆卸地连接到该第二旋转体。
连接齿轮优选地通过轴承连接到衬套，该衬套在驱动器中的齿轮模块与输入轴同轴时紧固在驱动器的变速箱壳体上。
衬套可以是变速箱壳体的部件。在本实施例中，衬套不是齿轮模块的部件。然而，衬套也可以是用于操作离合器的启动装置的一部分，而该启动装置是齿轮模块的一部分。当用于驱动器中时，启动装置紧固在变速箱壳体上。
优选地，启动装置同轴地安装在轴衬内部。
根据本发明的一个实施例的驱动器的特征在于，齿轮模块包括用于操作离合器的启动装置，其中启动装置同轴地安装在连接齿轮内部。这限制了齿轮模块所需的轴向空间。
根据本发明的另一个实施例的驱动器的特征在于，第三旋转体经由第三连接装置可拆卸地连接到制动器。这使齿轮模块能够结合到驱动器的一部分中(首先是支路传动装置，然后是制动器)，而并非必须完全结合到驱动器中。
第一连接装置、第二连接装置和/或第三连接装置优选地由花键形成。
此外，优选地，第三旋转体由支路传动装置的内齿轮形成，并且第一旋转体由支路传动装置的太阳轮形成。
优选地，制动器包括制动盘和两个制动蹄，所述制动蹄中的至少一个制动蹄能够以液动的方式通过多个活塞沿轴向移动。
在一个实施例中，活塞在制动盘上不规则地分隔开，因此活塞施加的力的合力作用于制动盘的中部。
在另一个实施例中，制动器包括三个活塞，所述活塞在制动盘上规则地分隔开，各活塞之间大约呈120度角。活塞优选通过制动液管道彼此串联连接。
优选地，在活塞的与可动的制动蹄接触的一侧设有由耐热材料制成的插入件。
在另一个制动器的实施例中，所述制动蹄中的一个制动蹄能以电动机械的方式沿着轴向移动。
此外，为了更加耐用，制动蹄的面对制动盘的一侧优选地进行硬化处理或设有耐磨涂层，或者在制动蹄和制动盘之间设置中间盘。
此外，接近轮毂的制动盘优选地设有气刀，以冷却制动盘。
制动蹄优选地由铝制成。虽然与钢制的制动蹄相比该制动蹄更厚以便于散热，但这种铝制的制动蹄的重量仍然大约只是钢制的制动蹄重量的一半，因而显著降低了重量。
根据本发明的又一个实施例的驱动器的特征在于，制动器在不启动时处于未接合的状态。这意味着在车辆被正常驱动时不需要启动动力，因此也没有启动损耗。
该齿轮模块优选地包括确保制动器处于不完全接合状态的装置。其中制动器处于不完全接合状态的驱动器的实施例的特征在于，齿轮模块包括向制动活塞供油的液压系统，该液压系统限制油压以使制动器不会完全接合。由于制动器不会完全接合，因此无需在制动器和第三旋转体之间设置扭转弹簧来抑制从驱动源传来的振动。然而，齿轮模块也可包括确保制动器完全接合的装置。
制动器的制动盘优选地紧固到第三旋转体。这意味着无需设置将制动盘连接到第三旋转体的连接装置，并且无需在第一旋转体和第三旋转体之间设置止推轴承。
此外，制动器优选为湿盘式制动器或干盘式制动器。这意味着无需在第三旋转体和致动器壳体的部分之间设置轴向密封件。
此外，第一旋转体优选地设有左旋齿，或者各旋转体均设有直齿。
行星齿轮的内齿轮和太阳轮之间的止推轴承和向心轴承优选为滑动轴承，并且优选地，在内齿轮和变速箱壳体之间及/或内齿轮和太阳轮之间设置密封环。
此外，连接齿轮优选地设有右旋齿，并且连接齿轮优选地紧固到第二旋转体。且连接齿轮紧固到第二旋转体意味着无需在第二旋转体和连接齿轮之间设置连接装置。因此，通过该连接齿轮的齿在齿轮模块和传动链之间形成连接。
优选地，由支路传动装置的行星架形成第二旋转体。
优选地，第一离合器部件作为齿轮模块的一部分，并且第一离合器部件包括飞轮，飞轮上紧固有刚性盘，该刚性盘经由第一连接装置连接到第一旋转体，并且在该飞轮上还紧固有柔性盘，该柔性盘可连接到驱动源。
此外，该第一离合器部件优选地包括压盘，该压盘在该刚性盘上被轴向导向，并经由连接件连接到启动装置。
为了对中的目的，连接件的一端优选为圆锥形，并在压盘的同样为圆锥形的端部对中，连接件的另一端连接到启动装置。
启动装置优选地紧固在连接件上。在这种情况下，该启动装置与该连接件一起转动，因此需要额外的两个密封环。然而，这样省去了第一旋转体和壳体之间的轴向密封件、以及启动装置的活塞与连接件之间的推力轴承。
根据本发明的又一个实施例的驱动器的特征在于：该制动器包括制动盘，以及由花键形成的第三连接装置，因此在花键的两个部分之间具有间隙，该制动盘经由花键连接到第三旋转体，其中在花键的两个部分之间设有柔性环。
附图说明
下面将基于附图更充分地解释本发明，附图中示出了根据本发明的设有齿轮模块的驱动器的实施例。在这些附图中：
图1是根据本发明的设有齿轮模块的驱动器的实施例的示意图；
图2示出了图1中所示的驱动器的简化的具体实施例；
图3示出了图2中所示的简化版的具体实施例；
图4示出了齿轮模块的制动器的活塞的第一可选的排布；
图5示出了齿轮模块的制动器的制动盘的详细情况；
图6示出了齿轮模块的制动器的活塞第二可选的排布；
图7示出了活塞附近的齿轮模块的制动器的另一个实施例的详细情况；
图8示出了齿轮模块的离合器的第一离合器部件的详细情况；
图9是齿轮模块的支路传动装置和端部减速装置(end reduction)的示意图；
图10是图3中所示的具体实施例的示意图，图中示出了花键、轴承和密封件；
图11是图10中所示的实施例的第一简化实施例的示意图；
图12是第二简化实施例的示意图；
图13是第三简化实施例的示意图；
图14是示出了带有制动盘的支路传动装置的另一个实施例的正视图；以及
图15示出了图14中的带有制动盘的支路传动装置沿A-A线的剖视图。
具体实施方式
图1、图2和图3分别以示意图和具体形式示出了根据本发明的设有齿轮模块的车辆驱动器的实施例。驱动器1具有驱动源3和连接到该驱动源3的自动手动变速箱5。在驱动源和变速箱之间设有摩擦离合器7，其中的第一离合器部件7a连接到驱动源，而第二离合器部件7b经由花键S4连接到变速箱的输入轴9。在第二离合器半部7b和花键之间设有扭转弹簧8，用以抑制来自驱动源3的振动。该驱动器还设有差速器11，该差速器通过齿轮13啮合位于变速箱的输出轴15上的第一齿轮17，齿轮13和齿轮17形成该驱动器的端部减速装置R。差速器11通过驱动轴21连接到车轮23。另外，该驱动器具有齿轮模块19，用以在不中断驱动器的情况下变换齿轮。
齿轮模块19具有制动器25以及带有三个旋转体29、31、33的支路传动装置27，其中的第一旋转体29连接到第一离合器部件7a，第二旋转体31连接到连接齿轮35，该连接齿轮35与第一齿轮17啮合，第三旋转体33连接到制动器25。旋转体29、31、33与驱动器的所述部件7a、35和25的连接分别由花键S1、S2和S3来实现。
制动器25具有制动盘37和两个制动蹄39a和39b。制动蹄39a和39b由铝制成，并且所述制动蹄的面向制动盘37的一侧设有耐磨涂层或进行硬化处理。也可在制动蹄39a和39b和制动盘37之间使用薄且坚硬的中间盘来代替耐磨涂层。通过多个活塞41能够使制动蹄39b轴向移动，活塞41能够移入到壳体部件43中的筒形开口45中。齿轮模块具有液压系统(未图示)，用以通过制动油管47向活塞41供油。液压系统将油压限制为低于制动盘37抱死(block against rotation)的压力值。制动器25在未启动时处于未接合的状态。
参见图4，图中示出了活塞的第一可选的排布，活塞41在制动盘上不规则地分隔开，并安置为接近变速箱壳体49的一部分。这意味着活塞无需额外的结合空间。然而这样排布可确保将活塞41设置为使得各活塞41施加在制动盘上的力的合力处于该制动盘的中心51。
参见图5，图中示出了制动盘的详细情况，制动盘37和第三旋转体33之间的花键S3中存在有间隙，以防止制动盘倾斜，该第三旋转体由行星齿轮的内齿轮形成。花键的各部件之间具有柔性的O型环53，以使制动盘37相对于该内齿轮保持对中。由此，制动盘37在花键的间隙中仍然可以倾斜。由于制动器不会完全接合，因此无需在制动器25和第三旋转体33之间设置扭转弹簧。
图6示出了活塞的第二可选的排布。这里，制动器设有三个活塞41b，所述活塞在制动盘37上均匀地分隔开，各活塞之间呈120°角。活塞41b通过制动液管道串联在一起(如示意图中的箭头A所示)。因此，与工作压力(55巴)相比较，在执行自由行程期间管道中的压力损失(约3巴)可忽略。这里仅在安装后有必要立即从液压管路中释放空气压力，在使用期间则不必。
图7示出了靠近活塞41b的齿轮模块的制动器的另一个实施例的详细情况。所示的活塞41b在制动期间处于顶部位置，在停止时处于底部位置。活塞41b能够在壳体部件43中移动，活塞41b与该壳体部件43同样也由铝制成，以便这些部件在温度上升时均衡地膨胀。在活塞和壳体部件43之间设有氟橡胶(Viton)密封件52，该密封件在连续操作期间能够耐200℃的温度。活塞41b的与活动的制动蹄39a接触的一侧设有由耐热聚酰亚胺塑料制成的插入件41c。靠近轮毂的制动盘54设有气刀54b，用以冷却制动盘。
图8示出了离合器的第一离合器部件7a的详细情况。在变速箱的输入轴9(为清楚起见，图中仅示出了该输入轴的中心线)的周围设有轴向可移动的连接件55，用以启动离合器，该连接件55的端部55a连接到压盘57，该压盘57通过第二离合器部件7b的膜片弹簧(diaphragm spring)59夹紧离合器盘61，该第二离合器部件7b位于第一离合器部件7a的两个离合器部件63和65之间，参见图3。该端部55a为圆锥形，并在压盘57的同样为圆锥形的端部57a内对中。可移动的连接件55的另一端部55b通过推力轴承67连接到启动装置69，以便启动离合器7。这一端部55b构成推力轴承67的其中一个轴承环。
所述启动装置69由活塞71构成，所述活塞在液压缸73内可移动，该液压缸73同轴地围绕输入轴9并固定到变速箱壳体上。启动装置69同轴地设置在具有端部减速装置R的连接齿轮35中，以便启动装置不占用额外的轴向结合空间。在第二离合器部件7b和花键S4之间设置扭转弹簧8，以抑制来自驱动源的振动，见图3，驱动源的输出驱动轴75通过螺钉77连接到第一离合器部件7a上。
第一离合器部件7a由飞轮79形成，该飞轮79经由柔性盘81连接到驱动轴75，并经由刚性盘83和花键S1连接到第一旋转体29。
图9是支路传动装置27和端部减速装置R的示意图。支路传动装置27由行星齿轮形成，在该行星齿轮中，第一旋转体29由太阳轮形成，第二旋转体31由行星架形成，第三旋转体33由内齿轮形成。在齿轮13和17之间的传动装置R′的齿角的方向由已有的端部传动装置R的齿角方向确定。如果启动制动器25，行星齿轮27的齿角方向选择为有利于在制动器启动时在现有轴承上施加轴向压力。为此目的，太阳轮29设有左旋齿。该行星齿轮中的其他齿轮均适合于这一目的。
图10示出了图3的具体实施例，图中示出了花键S1、S2和S3，止推轴承85和87，向心轴承89、91、92和93以及密封件95、97、99、101和103。
图11是图10中所示实施例的简化实施例的示意图。在此实施例中，制动器25的制动盘37紧固到第三旋转体33上。这意味着可省去花键S3(见图10)，并且能够省去第一旋转体29和第三旋转体33之间的止推轴承87(见图10)。此外，在此图中，连接齿轮35紧固到第二旋转体31上。这意味着可省去花键S2(见图10)。这样，通过连接齿轮35的齿形成齿轮模块19到传动链的连接。
图12是第二简化实施例的示意图。在此实施例中，制动器25是湿盘式制动器。这意味着能够省去第三旋转体33和制动器壳体的壳体部件105之间的径向密封件99。
最后，图13是第三简化实施例的示意图。在此实施例中，启动装置69紧固到连接件55上。在此情况下，该启动装置随同该连接元件一起旋转，因此需要两个额外的密封环107和109。这意味着能够省去第一旋转体29和壳体之间的径向密封件101(见图10)，以及省去启动装置的活塞71和连接件55之间的推力轴承67(见图10)。
图14和图15分别是示出了带有制动盘37的支路传动装置27的另一个实施例的正视图和截面图。在此实施例中，制动盘37直接连接到内齿轮33上，并且行星齿轮27设有直齿(spur teeth)。在内齿轮33和太阳轮29之间的向心/止推轴承111设为滑动轴承而非滚动轴承。由于直齿传力较小，因此这是可行的。此外，在内齿轮33和太阳轮29之间具有密封环113。
虽然以上基于附图解释了本发明，但需要注意的是本发明决不局限于附图中所示出的实施例。本发明同样涵盖所有落入权利要求所界定的范围内的、从附图所示的实施例中推导出的实施例。

Claims (31)

1.一种驱动器(1)，该驱动器包括：驱动源(3)；连接到该驱动源的自动变速箱(5)，该变速箱具有输入轴和输出轴；摩擦离合器(7)，其设置在该驱动源和该变速箱的输入轴之间；差速器，该差速器连接到位于该变速箱的输出轴上的第一齿轮(17)；该离合器的第一离合器部件(7a)连接到该驱动源，以及该离合器的第二离合器部件(7b)可拆卸地连接到该变速箱的输入轴(9)；以及齿轮模块(19)，包括制动器(25)和带有三个旋转体的支路传动装置(27)，所述三个旋转体中的第一旋转体(29)经由第一连接装置(S1)连接到该第一离合器部件(7a)，所述三个旋转体中的第二旋转体(31)连接到连接齿轮(35)，以及所述三个旋转体中的第三旋转体(33)连接到该制动器(25)；其特征在于：该连接齿轮(35)与该驱动器的第一齿轮(17)啮合，并且该连接齿轮经由第二连接装置(S2)可拆卸地连接到该第二旋转体(31)。
2.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，该第三旋转体(33)经由第三连接装置(S3)可拆卸地连接到该制动器(25)。
3.根据权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述第一连接装置(S1)和/或第二连接装置(S2)由花键形成。
4.根据权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述第三连接装置(S3)由花键形成。
5.根据前述任一权利要求所述的驱动器，其特征在于，该第三旋转体(33)由该支路传动装置的内齿轮形成，并且该第一旋转体(29)由该支路传动装置的太阳轮形成。
6.根据前述权利要求1-4中任一项所述的驱动器，其特征在于，该制动器(25)包括制动盘(37)和两个制动蹄(39a、39b)，所述制动蹄中的至少一个制动蹄能以液动的方式在多个活塞(41；41b)的作用下沿着轴向移动。
7.根据权利要求6所述的驱动器，其特征在于，所述活塞(41)在该制动盘上不规则地分隔开，由所述活塞施加在该制动盘上的力的合力作用于该制动盘的中心。 
8.根据权利要求6所述的驱动器，其特征在于，该制动器包括三个活塞(41b)，所述活塞在制动盘上规则地分隔开，各活塞之间约呈120°角。
9.根据权利要求8所述的驱动器，其特征在于，所述活塞(41b)通过制动液管道(A)串联连接。
10.根据权利要求7或8或9所述的驱动器，其特征在于，所述活塞(41b)的与能移动的所述制动蹄(39b)接触的一侧设有由耐热材料制成的插入件(41c)。
11.根据权利要求1-4中的任一项所述的驱动器，其特征在于，该制动器(25)包括制动盘(37)和两个制动蹄(39a、39b)，所述制动蹄中的至少一个制动蹄能以电动机械的方式沿着轴向移动。
12.根据权利要求6所述的驱动器，其特征在于，所述制动蹄(39a、39b)的面向该制动盘(37)的一侧设有耐磨涂层或进行硬化处理。
13.根据权利要求6所述的驱动器，其特征在于，所述制动蹄(39a、39b)和制动盘(37)之间具有坚硬的中间盘。
14.根据权利要求6所述的驱动器，其特征在于，所述制动蹄(39a、39b)由铝制成。
15.根据权利要求1-4中的任一项所述的驱动器，其特征在于，该制动器(25)在未启动时处于未接合的状态。
16.根据权利要求15所述的驱动器，其特征在于，该齿轮模块包括多个确保该制动器(25)不完全接合的装置。
17.根据权利要求16所述的驱动器，其特征在于，该齿轮模块包括向该制动器(25)的活塞(41b)供油的液压系统，该液压系统限制油压以使该制动器处于未完全接合的状态。
18.根据权利要求1-4中的任一项所述的驱动器，其特征在于，在该制动器(25)和该第三旋转体(33)之间不具有扭转弹簧。
19.根据权利要求3所述的驱动器，其特征在于，该制动器(25)包括制动盘(37)，该制动盘(37)紧固在该第三旋转体(33)上。
20.根据权利要求17所述的驱动器，其特征在于，该制动器(25)是湿盘式制动器或干盘式制动器。
21.根据权利要求1-4中任一项所述的齿轮模块，其特征在于，该第一 旋转体(29)设有左旋齿。
22.根据权利要求1-4中任一项所述的齿轮模块，其特征在于，所述旋转体(29、31、33)设有直齿。
23.根据权利要求5所述的驱动器，其特征在于，该内齿轮和该太阳轮之间的止推轴承和向心轴承由滑动轴承形成。
24.根据权利要求23所述的驱动器，其特征在于，在该内齿轮和该变速箱的壳体之间和/或在该内齿轮和该太阳轮之间具有密封环。
25.根据权利要求1-4中任一项所述的驱动器，其特征在于，该连接齿轮(35)设有右旋齿。
26.根据权利要求1-4中的任一项所述的驱动器，其特征在于，该第二旋转体(31)由该支路传动装置的行星架形成。
27.根据权利要求1-4中的任一项所述的驱动器，其特征在于，该第一离合器部件(7a)是该齿轮模块的一部分，并且该第一离合器部件(7a)包括飞轮(79)，该飞轮上紧固有刚性盘(83)，该刚性盘(83)经由该第一连接装置(S1)连接到该第一旋转体(29)，并且该飞轮上紧固有柔性盘(81)，该柔性盘(81)能够连接到该驱动源(3)。
28.根据权利要求27所述的驱动器，其特征在于，该第一离合器部件(7a)包括压盘(57)，该压盘在该刚性盘(83)中被轴向导引，并经由连接件(55)连接到启动装置(69)。
29.根据权利要求28所述的驱动器，其特征在于，该连接件(55)的端部(55a)为圆锥形，并在该压盘(57)的同样为圆锥形的端部(57a)内对中，并且该连接件的另一端连接到该启动装置(69)。
30.根据权利要求28或29所述的驱动器，其特征在于，该启动装置(69)紧固到该连接件(55)。
31.根据权利要求1-4中的任一项所述的驱动器，其特征在于，该制动器(25)包括制动盘(37)，并且该第三连接装置(S3)由花键形成，其中在所述花键的两个部分之间具有间隙，该制动盘经由所述花键连接到该第三旋转体(33)，并且在所述花键的两个部分之间具有柔性环(53)。 
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