CN101291835B - 用于再生式液力传动的分动箱 - Google Patents

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Abstract

用于诸如货车牵引车的重型车辆的一种再生式驱动系统，所述重型车辆具有一个内燃机和传动系，所述再生式驱动系统包括一个再生式液压马达(30)和一个分动箱(16)。该分动箱具有将液压马达的输出偶联到一个行星齿轮减速组件(5)的输入上的一个链式驱动装置。该行星齿轮组件的输出提供给一个调制摩擦式离合器组件(90)，所述摩擦式离合器组件选择性地把所述行星齿轮组件的输出偶联到所述传动系的输出并驱动差速器(24)和后车轮(28)。

Description

用于再生式液力传动的分动箱
技术领域
本发明总体上涉及与一种再生式液力传动一起使用的一种独特的分动箱，并且更加确切地说涉及具有一种行星齿轮减速组件和一个摩擦式离合器组件并与一种辅助性再生液压马达一起使用的一种分动箱。
背景技术
车辆的快速加速度和节省燃料是两个相互排斥的车辆运行参数。近年来燃料成本的稳定增长把等式的平衡点推向节省燃料。然而不论是载客汽车还是卡车对合理的加速度的希望却没有消退。那些有节能的常识的人承认最明显的燃料消耗或者浪费发生在车辆进行刹车以便减速或者停车的时候。车辆靠燃料消耗而使携带的动能在车辆的刹车片中被转换成热量而被消散和浪费掉。这种能量的损失和伴随的燃料消耗的增加近来已经得到认识并且在人们所知的混合动力车的车辆类型中正在着手解决这一问题。在这些车辆中，不同的再生系统在偿试通过使用发电机和储能电池来回收车辆刹车时的动能。于是这种能量可以在车辆随后加速时使用。
存在其他的储能系统。例如，一种再生泵可以对存储在一个容器中液压流体进行加压；所储存的液压流体和能量用于在车辆加速时驱动一个液压马达。把这样一个系统整合进一个大型车辆例如一辆货车牵引车中涉及多种工程上的挑战。本发明就是针对这样一种系统。
发明内容
用于重型车辆(譬如具有一个常规的内燃机和传动系的货车牵引车)的一种再生式驱动系统包括一个再生式液压马达和一个分动箱。该分动箱具有将液压马达的输出偶联到一个行星齿轮减速组件的输入端的一个链式传动系。该行星齿轮组件的输出提供给一个调制摩擦离合器组件，由该离合器组件选择性地把行星齿轮组件的输出偶联到该传动系的输出并驱动差速器和后车轮。
因此，本发明的一个目的是提供用于卡车的一种再生系统，该卡车具有一个液压马达和分动箱，其中含有一个链式驱动器、行星齿轮组和摩擦式离合器。
本发明的另一个目的是提供同一辆货车牵引车中的再生式驱动系统一同使用的一种分动箱。
本发明的又一个目的是提供用于再生式驱动系统的一种分动箱，该再生式驱动系统具有一个链式驱动器、行星齿轮减速组件和调制的摩擦式离合器组件。
本发明的再一个目的是提供用于货车牵引车的一种再生式驱动系统，该货车牵引车具有一个液压马达和行星齿轮组件，该行星齿轮组件降低马达输出转速并且提高其转矩。
参照以下优选实施方式的说明和附图将会清楚本发明的其他目的和优点，在附图中相同的标号指代相同的部件、零件或者特征。
                附图简要说明
图1是一辆机动车(譬如一辆货车牵引车)的一个图解的平面图，该货车牵引车具有结合了本发明的一个再生式驱动系统；
图2示出根据本发明的与一种再生式驱动系统一同使用的一个分动箱的放大的局部截面试图；和
图3示出沿图2的直线3-3所截取的根据本发明与一种再生式驱动系统一同使用的一个分动箱的行星齿轮组件的一个完整的截面试图。
具体实施方式
现在参见图1和图2，图中示出作为一种半货车牵引车的载重卡车的一种传动系组件的图解平面图，并且该传动系组件总体上用标号10指代。该传动系组件10包括一个原动机，譬如一台内燃汽油或柴油机。该原动机12直接偶联并且驱动一个多速自动机械变速器(AMT)或者手动变速器14。进而，该变速器14的输出是提供给一个分动箱组件16。该分动箱组件16并非用于譬如乘客汽车和运动型多功能车一类的具有一个输入和两个输出的一种常规分动箱。相反，本发明的分动箱16包括两个输入和一个输出，该输出仅驱动传动系组件10的后轮。术语“分动箱”被选择仅在以下的意义上应用于本发明的装置：1)它是在运作上置于车辆变速器的输出端如同一个常规的分动箱，2)它正如一个分动箱通常所作地那样直接驱动该车辆的后轮，3)它包括一个离合器，该离合器如在一个常规分动箱中所发生的那样选择性地变换转矩，并且最后，4)它如多数常规分动箱那样包括一个链式驱动器。
如所说明，该分动箱组件16包括直接驱动一个后传动系组件20的一个输出轴18。该后传动系组件20包括一个后传动轴22，该后传动轴连接并且驱动一个后差速器24。该后差速器24可以是一种常规开放的笼形差速器或者是一种受限的滑动差速器。不论是哪一情况下，该后差速器24驱动一对后轴26，这对后轴进而对后左轮胎和右轮胎以及车轮组件28提供驱动能量。该后轮胎和车轮组件28可以是如图所示的级连车轮组，也可以是单轮胎和车轮组件28，这取决于关联的车辆和传动系组件10。该传动系组件10还包括一个液压启动马达30。
现在参见图2，该液压启动马达30包括一个固定到变速器14和分动箱组件16上的壳体32。液压启动马达30优选地是一个叶轮或者类似地相对高转矩输出的液压马达。优选地，该液压启动马达能够产生大约500至1500磅英尺的转矩。液压启动马达30包括一个输出轴34，该输出轴由一个诸如滚珠轴承组件36之类的减摩轴承支承在壳体32中。固定在输出轴34上的是一个第一链式驱动链轮38。该链式驱动链轮38接受并啮合一个连续的多铰链的链条40，后者还被接受在一个第二链式驱动链轮42上并与其啮合并且对其进行驱动。优选地，在主驱动链轮38与从动链轮42之间的驱动比是1∶1，尽管如果希望的话该比率可以增加或者减少。该被动链式链轮42包括一个轴向延伸的管状部分或者说空心轴44，该空心轴具有一组置于其上的外花键或者阳花键或者轮齿46。这些外花键或者阳花键46容纳和啮合内花键或阴花键或者轮齿48，后者是一个行星齿轮减速组件50的一个部件。
该行星齿轮减速组件50包括一个输入太阳轮52，该输入太阳轮含有这些阴花键或者轮齿48，后者因此随着空心轴44和驱动链式链轮42一同旋转。该太阳轮52包括绕其圆周的多个轮齿54，这些轮齿与可自由转动地安置在多个短轴58上的多个行星齿轮56啮合，这些短轴容纳并固定在行星齿轮支座60中。行星齿轮支座60包括绕空心轴44的外径做成轴颈的一个圆形端盘62，并且包括一个轴向延伸的钟形壳体64，该钟形壳体定位于分动箱组件16的一个壳体66之内并且在其中由一个减摩轴承(诸如一个滚珠轴承组件68)支承。该钟形壳体64通过与壳体66中的一个肩台72和一个卡圈74配合而保持在其所希望的轴向位置中，该卡圈坐在壳体66中的一个互补的槽中。
一个静止的环齿轮76也被支承在分动箱组件16的壳体66之内并且包括与多个行星齿轮啮合的多个内轮齿56。该环形齿轮76由一对卡圈82保持在与这些行星齿轮56对齐的位置中。来自链式链轮42的驱动经太阳轮52、行星齿轮56和行星齿轮支座60的输出，提供一个大约3.1475比1的减速和对应的力矩增加。该减速比可以上下调整以实现该分动箱16和再生式驱动系统的适当的运行。例如可以使用2.5比1或者以下，或者3.75比1或者以上的减速比。
变速器14包括一个输出轴84，该输出轴具有一个外部的或阳花键或者轮齿86的区域，这些阳花键或者轮齿与轴向伸入输出轴18中的一个下沉镗孔的内表面上形成的互补构形的阴花键或者轮齿88相啮合。
一个电磁摩擦式离合器组件90在行星齿轮支座60与输出轴18之间提供了选择性的摩擦偶联和力矩传送。该行星齿轮支座60的轴向延伸的钟形壳体64的内表面包括一个阴花键或者内花键或者轮齿92的区域。这些内花键或者轮齿92于从第一多个较大的摩擦式离合器盘96上伸出的互补构形的阳多个花键94相啮合。第二多个较小的摩擦式离合器盘98与该第一多个较大摩擦式离合器盘相互交错。每个摩擦式离合器盘96和98的至少一个表面包括适当的摩擦式离合器表面材料(图中没有示出)。该第二多个较小的摩擦式离合器盘98各自包括一组阴花键或者内花键或者轮齿102，它们与沿输出轴18的一个区域延伸的一组外部的或阳花键或者轮齿104互补并相互啮合。在相互交错的离合器盘96和98的组件的一端是一个圆形离合器约束盘106，该离合器约束盘由一个卡圈108保持在其轴向的位置中。在相互交错的离合器盘96和98的反向端是一个施加盘112，该施加盘被花键固定在钟形壳体66上并随其旋转。
在该施加盘112附近是一个电磁球的斜坡致动器组件120。电磁的球斜坡致动器组件120包括置于一个环形线圈壳体124中的一个电磁线圈122，该环形线圈壳体由多个在圆周上间隔开的螺栓126和关联的螺母固定在分动箱组件16的壳体66上，其中之一在图2中示出。一个软铁转子126环绕着该环形线圈壳体124。多个相互啮合的花键132将一个第一圆形构件134偶联到输出轴18上以随之旋转。在该第一圆形构件134的一面上有多个弧形倾斜的凹陷136，它们各自接受一个负载传送部件，如一个滚珠轴承138。
相邻该第一圆形构件134布置一个第二圆形构件142，该第二圆形构件具有相似的多个弧形斜坡凹陷144，这些弧形斜坡凹陷面对在第一圆形构件134上的斜坡凹陷136。该第二圆形构件142被固定在软铁转子126上以随其旋转。如果在行星齿轮支座60与输出轴18之间有一转速差并且电磁线圈122通电，该转速差和磁性吸引力将引起该第一和第二圆形构件134和142彼此相对转动并且引起滚珠轴承138滚向弧形凹陷136和144的浅的部分从而使该第一和第二圆形构件134和142相分离并且挤压相互交错的盘96和98相咬合。一个止推轴承146倍置于该施加盘112与第一圆形构件146之间并且允许其间的自由相对转动。输出轴18由一个诸如滚珠轴承组件148的减摩轴承支持。滚珠轴承组件148借助于转出轴18上的一个肩台和一个卡圈152而被保持在位并且使输出轴18保持在轴向的位置上。一个输出凸缘154可以通过一个螺母156保持在输出轴18上。置于凸缘154的一部分与壳体66之间的一个适当的油密封件158提供它们之间的一种流体严密的密封。
重新参见图1，经过一个调制控制阀166从一个加压的储存容器164对液压启动马达30提供加压液压流162的一个受控的流动。加压的液压流体是从一个再生器或者再生式液压泵(图中没有示出)提供到并且储存在该存储容器164中。从液压启动马达30排出的液压流体返回到一个贮槽中(图中也没有示出)。
传动系组件10还包括一对前轮胎和车轮组件168，该车轮组件受支承以在前轴172的端部进行枢转运动。一个转向传动杆系174连接可枢转的前轮胎和车轮组件168并且接收来自一个转向盘176的转向输入以使该前轮胎和车轮组件168绕一对基本竖直的、间隔开的轴枢转。传动系组件10还可以包括与轮胎和车轮组件28和168相关联的多个转速传感器、与油门踏板和微处理器(图中都没有示出)相关联的一个油门位置传感器，该微处理器接收关于车速和油门位置的信息并且控制由液压启动马达30产生的力矩以及调制离合器组件90的啮合以控制在机动车加速过程中由液压马达30产生的并向后传动系组件20施加的力矩的量值和持续时间。
关于再生式液力传动的运行，应假设该储存容器164在前一次滑行降速过程由通过车辆传动系10的部件驱动的一个再生器或者再生式液压泵的作用而充满并且加压。随后，通过压下油门踏板命令该车辆加速并且该动作由油门位置传感器读取并且生成的数据被传输到微处理器。根据预定的软件规则和算法该微处理器向调制控制阀166和摩擦式离合器组件90双方均发出信号从而向液压启动马达30提供加压的液压流体162并且将电磁离合器组件90啮合到所希望的程度。当该车辆已经充分加速或者基本上充分加速或者加压的液压流体162已经从储存容器164中耗尽时，可以由该微处理器命令控制阀门166关闭并且使摩擦式离合器组件90脱离啮合。
以上的披露是由本发明人为实践本发明而设想的最佳方式。然而，显然结合了修改和变体的装置对于再生式驱动系统分动箱的所属领域的技术人员是显而易见的。就以上的披露中所展示的由本发明人构想的实施本发明的最佳方式并且它是旨在使所属技术领域中的任何熟练人员都能够实施本发明而言，它不应当被解释为由此而构成限制而是应当解释为包括上述的各种显而易见的变体并且只受权利要求书的精神和范畴的限制。

Claims (15)

1.一种用于再生式驱动系统的分动箱，包括：
一个第一链式链轮；
一个第二链式链轮；
一个链条，其围绕所述链轮布置并与所述链轮相接合；
一根轴，其用于接收一个传动系的输出并将所述输出提供给一根传动轴，所述轴包括一个花键固定的下沉镗孔，用于容纳一个互补的花键固定的传动系输出轴、具有偶联到所述第二链式链轮的一个太阳齿轮的一个行星齿轮组件、与所述太阳齿轮接合并且被置于一个支座上的多个行星齿轮以及由所述行星齿轮接合的一个静止的环齿轮；和
一个摩擦离合器组件，其可运作地置于所述支座与所述轴之间。
2.根据权利要求1所述的分动箱，其特征在于，还包括一个液压马达，所述液压马达具有偶联到所述第一链式链轮的一个输出。
3.根据权利要求1所述的分动箱，其特征在于，所述摩擦离合器组件包括一个摩擦离合器组件和一个电磁操作器。
4.根据权利要求3所述的分动箱，其特征在于，所述电磁操作器包括一个电磁线圈和一个球斜坡致动器。
5.根据权利要求1所述的分动箱，其特征在于，还包括具有一个原动机的一个驱动系统、具有偶联到所述轴的输出的一个传动系，以及具有偶联到所述第一链式链轮输出的一个液压马达。
6.一种用于再生式驱动系统的分动箱，包括： 
一个第一链式链轮；
一个第二链式链轮；
一个链条，其围绕所述链轮布置并与所述链轮相接合；
一根轴，其用于接受一个传动系的输出并将所述输出提供给一根传动轴、具有偶联到所述第二链式链轮的一个太阳齿轮的一个行星齿轮组件、与所述太阳齿轮接合并且被置于一个支座上的多个行星齿轮以及由所述行星齿轮接合的一个静止的环齿轮；和
一个摩擦离合器组件，其可运作地置于所述支座与所述轴之间，所述分动箱还包括偶联到所述行星齿轮组件的所述支座的一个钟形壳体，其中所述摩擦离合器组件包括由所述钟形壳体接合以随之旋转的第一多个离合器盘以及与所述第一多个离合器盘相互交错并且由所述轴接合以随之旋转的第二多个离合器盘。
7.一种用于再生式驱动系统的分动箱，包括：
一根轴，其用于接收传动系输出并将所述输出提供给一根传动轴；
一个第一链式链轮；
一个第二链式链轮，其自由地绕所述轴布置；
一个链条，其围绕所述链轮布置并与所述链轮相接合；
一个行星齿轮组件，其具有自由地绕所述轴布置并且偶联到所述第二链式链轮的一个太阳齿轮、与所述太阳齿轮接合并且布置在一个支座上的多个行星齿轮以及与所述行星齿轮接合的一个静止的环齿轮；和
一个摩擦离合器组件，其绕所述轴可运行地布置并且选择性地接合所述支座和所述轴。
8.根据权利要求7所述的分动箱，其特征在于，还包括壳体并且其中所述 环齿轮被固定到所述壳体上。
9.根据权利要求7所述的分动箱，其特征在于，所述轴包括一个花键固定的下沉镗孔，用于容纳传动系的一个互补的花键固定的输出轴。
10.根据权利要求7所述的分动箱，其特征在于，还包括具有一个原动机的驱动系统、具有偶联到所述轴的一个输出的一个传动系，以及偶联到所述第一链式链轮的一个辅助马达。
11.根据权利要求7所述的分动箱，其特征在于，所述链式链轮具有1∶1的驱动比并且所述行星齿轮组件具有2.5比1与3.75比1之间的减速比。
12.根据权利要求7所述的分动箱，其特征在于，还包括具有偶联到所述第一链式链轮的一个输出的一个液压马达。
13.根据权利要求7所述的分动箱，其特征在于，还包括具有一个原动机的一个驱动系统、具有偶联到所述轴的一个输出的一个传动系，以及具有偶联到所述第一链式链轮的一个输出的一个液压马达。
14.根据权利要求7所述的分动箱，其特征在于，所述摩擦离合器组件包括一个摩擦离合器组件和一个电磁操作器。
15.根据权利要求14所述的分动箱，其特征在于，所述电磁操作器包括一个电磁线圈和一个球斜坡致动器。 
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