CN101680361B - 阻尼行星齿轮变速箱 - Google Patents

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Abstract

一种阻尼行星齿轮变速箱(100)，其包括：输入元件(13)；连接至输入元件(13)的惯性元件(12)；连接至输入元件(13)的行星齿轮组件，所述行星齿轮组件包括直接并且固定地连接至输入元件(13)的载体元件(13a)；与行星齿轮组件的环形齿轮(16)相结合的制动元件(24)；连接至输出元件(19)的行星齿轮组件；可操作地布置于输入元件(13)和输出元件(19)之间的单向离合器(22)；以及直接被连接用于输入元件(13)和单向离合器(22)之间的扭矩流的隔振器(23)。

Description

阻尼行星齿轮变速箱
技术领域
本发明涉及一种阻尼行星齿轮变速箱，并且更具体地涉及具有隔振器的行星齿轮变速箱，该隔振器直接被连接用于输入元件和单向离合器之间的扭矩流。
背景技术
可切换行星齿轮变速箱意欲在发动机空转时给附件比如空调压缩机和交流发电机提供充足的动力，同时不引起这些附件以高的发动机速度运行从而引起损坏。这使得能保证车辆电力系统的运行，即使在附件尺寸减小时也是如此。
其驱动给从曲柄轴中发生的扭转振动提供阻尼的可切换行星齿轮变速箱从US 6,250,276(2001)中已知，其公开了一种用于往复式内燃机的附件的驱动机构，其具有可切换行星齿轮变速箱，该变速箱与曲柄轴同心地定位并且由后者驱动。为了防止曲柄轴自由端的噪音和磨损产生的振动到达行星齿轮变速箱，作为十字槽结合器的隔振器设置于曲柄轴和行星齿轮变速箱之间。然而，US 6,250,276中的变速箱提供了一种布置于曲柄轴和行星齿轮载体之间的隔振器，这增加了变速箱的复杂性和尺寸，这就增大了制造成本。
需要一种具有隔振器的行星齿轮变速箱，该隔振器被直接连接用于输入元件和单向离合器之间的扭矩流。本发明满足了这个需求。
发明内容
本发明的主要方面是提供一种被直接连接用于输入元件和单向离合器之间的扭矩流的隔振器。
本发明的其它方面将通过本发明以下的描述和附图被指出或变得明显。
本发明包括一种阻尼行星齿轮变速箱，其包括：输入元件；连接至输入元件的惯性元件；连接至输入元件的行星齿轮组件，所述行星齿轮组件包括直接并且固定地连接至输入元件的载体元件；与行星齿轮组件的环形齿轮相接合的制动元件；输出元件，其连接至行星齿轮组件；可操作地布置于输入元件和输出元件之间的单向离合器；以及直接被连接用于输入元件和单向离合器之间的扭矩流的隔振器。
附图说明
结合入说明书并构成其一部分的附图示出了本发明的优选实施例，并且与描述一起用来解释本发明的原理。
图1是变速箱的透视截面图。
图2是变速箱的分解视图。
图3是变速箱的横截面。
图4是变速箱和带式制动器的透视图。
图5是用于变速箱的控制系统的示意图。
图6是变速箱的横截面。
具体实施方式
图1是变速箱的横截面。变速箱100是安装于内燃机曲柄轴的端部上的紧凑单元。
变速箱100包括输入元件13。输入元件13使用螺栓11连接至发动机曲柄轴。惯性元件12连接至输入元件13。
输入元件13还包括载体元件13a。输入元件13、惯性元件12以及载体元件13a进行连接以形成输入组件。载体元件13a是输入元件13的一部分。
多个行星齿轮14布置于载体元件13a周围。每个行星齿轮14绕着主轴15旋转。
环形齿轮16径向地布置于载体元件13a的外面。每个行星齿轮14与环形齿轮16和太阳齿轮17接合。
环形齿轮16在轴承18上并且对于输出元件19在轴承20上绕着载体元件13a旋转。
载体元件13a、行星齿轮14、主轴15和环形齿轮16包括行星齿轮组件。
带式制动器24与环形齿轮16的外表面25接合。
太阳齿轮17布置于输出元件19上。
输出元件19包括皮带支承表面21。皮带支承表面可具有任何所需的轮廓，包括如所示的多肋轮廓。
单向离合器22直接布置于隔振器23和输出元件19之间。隔振器23直接布置于单向离合器22和输入元件13之间。这个布置使得隔振器23阻尼振动，否则该振动将会冲击单向离合器22，从而延长单向离合器22的使用期限。这个布置不会如在现有技术中教导的那样将载体13a与曲柄轴(CRK)分离。
这种创造性的变速箱具有两个操作模式。第一是在带式制动器没有接合时。第二是在带式制动器接合时。
第一操作模式
在第一操作模式中，曲柄轴(未示出)旋转输入元件13，并且因此旋转载体元件13a。惯性元件12从属于输入元件13并且将不会另外描述。
由于带式制动器没有接合，环形齿轮16自由地旋转。
在这个模式中，单向离合器22被接合，因此引起输出元件19与输入元件13一致地并且以与之相同的速度旋转。
由于所述变速箱通过螺栓11和未示出的位移销连接至内燃机的曲柄轴，变速箱100暴露至由每个发动机气缸的间歇性点火所引起的间歇性扭转振动。扭转振动对于变速箱中的部件(即单向离合器22)是有害的。间歇性扭转振动引起输入元件13的旋转速度中的振荡性速度改变。
隔振器23包括弹性体元件23a，其被压缩在外部元件23b和内部元件23c之间。隔振器23并且尤其是弹性体元件23a围绕输入元件13。弹性体元件23a吸收曲柄轴扭转振动，从而减少或消除扭转振动传输至单向离合器22和输出元件19。
隔振器23阻尼扭转振动，否则扭转振动会通过单向离合器22传输，但是不能通过载体元件13a传输，因为内部元件23b是输入元件13的整体部分。换言之，隔振器23不阻尼从输入元件13传输至载体元件13a的振动。隔振器23主要在第一操作模式期间阻尼扭转振动，但是在第二操作模式期间则不会。隔振器23在单向离合器22被接合时可操作地将扭矩从输入元件13传输至输出元件19。
在第一操作模式中，扭矩流从输入元件13直接通过隔振器23、通过单向离合器22然后通过输出元件19至皮带(未示出)。
第二操作模式
在第二操作模式中，带式制动器24被接合。这防止环形齿轮16旋转。在环形齿轮16锁闭时，载体元件13a的旋转引起每个行星齿轮14绕着每个相应的主轴15旋转。每个行星齿轮14的旋转引起太阳齿轮17在与输入元件13相同的旋转方向上被驱动，但是以具有大致2∶1比率的更大速度被驱动。由于太阳齿轮17和输出元件19以比输入元件13更大的速度受到驱动，所以单向离合器22过载并且分离。
隔振器23如所述那样阻尼扭转振动。
在第二操作模式中，扭矩流从输入元件13(并且从而通过载体元件13a)通过行星齿轮14、通过太阳齿轮17至输出载体19。由于单向离合器22分离，没有扭矩传输通过单向离合器22。因此，隔振器23在第二操作模式中不会阻尼扭转振动。扭转的曲柄轴振动在第二操作模式中由惯性元件12进行阻尼。
图2是变速箱的分解视图。卡环B和G在现有技术中已知。密封件F和H防止碎片进入变速箱。套筒D和E作为旋转部件之间的密封件和支承表面。轴环A用来将螺栓11定位在输入元件13内。螺栓11与变速箱的旋转轴线同轴地布置。密封C防止碎片进入变速箱。
图3是变速箱的横截面。输出元件19在轴承26上旋转。轴承26布置于输入元件13和输出元件19之间。
惯性元件12阻尼曲柄轴CRK的扭转振动。惯性元件12在现有技术中已知并且通常包括一块状物12a，该块状物12a通过依从元件12b被连接至板12c。依从元件12b通常包括弹性聚合物材料，比如天然橡胶或合成橡胶或它们的组合。
在这个图3中，惯性元件12示出为是图1中所示的惯性元件12的替代实施例。两个实施例之间的唯一差异在于，相对于变速箱的旋转轴线而言，图1中元件大致轴向地延伸并且在图3中元件大致径向地延伸。每个实施例同样良好运行并且可根据其所安装于其上的发动机的操作状态来选择任一个。
带式制动器带24与环形齿轮16的表面25接合。带式制动器带可包括现有技术已知的一个。例如，全部内容通过参考结合于此的美国专利No.4,881,453中公开的带式制动器。
部分27、28和30防止碎片进入变速箱，并且还提供结构支撑。
图4是变速箱和带式制动器的透视图。带式制动器200的带24与环形齿轮16的表面25接合。带包括摩擦材料24a。
带式制动器200由真空致动器201操作。真空致动器201由连杆202连接至带24。连杆202由导向元件203引导。导向元件203限制连杆202以使得连杆202沿着其主轴线A-A在大致直线方向上移动。带24在第一枢轴204处连接至基座206。带24连接至在连杆202的端部上的第二枢轴205。
连杆202的直线移动引起第二枢轴205紧密地接合表面25。在没有导向元件203的情况下，第二枢轴205在操作期间能由表面25径向地向外推动，这又能减小带式致动器的效能。
带式制动器200的基座206使用螺栓207安装至安装表面，比如发动机。
真空致动器201连接至车辆真空系统并且根据发动机速度来控制。
图5是用于变速箱的控制系统的示意图。真空致动器201连接至车辆真空系统210。真空致动器还连接至现有技术中已知的E3控制器300。E3控制器300连接至车辆电池301。
速度传感器302给E3控制器提供发动机速度信号。E3控制器能编程，以根据预定的发动机速度致动真空致动器201。举例来说，在发动机空转时，带式致动器“开启”并且因此真空致动器“开启”并且带24与表面25相接合。这停止了环形齿轮16的旋转。这引起输出元件19以比输入元件13的速度更大的速度旋转。这引起附件在发动机空转时以适合的速度受到驱动。发动机空转通常是～700RPM至900RPM。传输比率通常在大约2∶1的范围中。
在速度大于～2000RPM时，真空致动器“关闭”，这允许环形齿轮16旋转。发动机速度信号来自速度传感器302。环形齿轮16的旋转引起输出元件19以与输入元件13相同的速度旋转。然而，由于输出元件19的更小半径，附件以通常更慢的速度受到驱动，从而减少以更高发动机速度运行附件通常所需的动力量。输出元件19的直径通常是～90毫米。相比之下，曲柄轴滑轮的典型直径在大致150毫米至175毫米的范围中。
图6是变速箱的横截面。在这个替代实施例中，隔振器230包括代替弹性体材料的扭簧。扭簧在一端232处连接至输入元件13并且在另一端233处连接至套筒231。套筒231与单向离合器22非滑动地接合。隔振器230通过缠绕和放开弹簧的振荡来阻尼扭转振动。隔振器230的阻尼速度是其扭簧速度的函数。
虽然已经在这里描述了本发明的形式，对于本领域技术人员而言很显然，在不脱离本发明如这里描述的精神和范围之下可对部件的构造和关系以及方法做出变化。

Claims (9)

1.一种阻尼行星齿轮变速箱，其包括：
输入元件；
连接至输入元件的惯性元件；
连接至输入元件的行星齿轮组件，所述行星齿轮组件包括直接并且固定地连接至输入元件的载体元件；
与所述行星齿轮组件的环形齿轮相接合的制动元件；
输出元件，所述输出元件连接至所述行星齿轮组件；
可操作地布置于输入元件和输出元件之间的单向离合器；以及
直接被连接用于输入元件和单向离合器之间的扭矩流的隔振器。
2.如权利要求1中的阻尼行星齿轮变速箱，其中，隔振器可操作，以便在单向离合器被接合时将扭矩从输入元件传输至输出元件。
3.如权利要求1中的阻尼行星齿轮变速箱，其中，所述行星齿轮组件包括固定地连接至输出元件的太阳齿轮。
4.如权利要求1中的阻尼行星齿轮变速箱，其中，制动元件包括：
与所述环形齿轮的表面接合的带；
具有连接至带端的连杆的真空致动器；
导向元件，其与连杆相接合，从而带端的移动是大致直线的；并且
使用发动机速度由控制器控制制动元件。
5.如权利要求1中的阻尼行星齿轮变速箱，其中，隔振器包括扭簧。
6.如权利要求1中的阻尼行星齿轮变速箱，其中，隔振器包括弹性体元件。
7.如权利要求1中的阻尼行星齿轮变速箱，其中，输出元件包括滑轮。
8.如权利要求1中的阻尼行星齿轮变速箱，其中，输入元件连接至发动机曲柄轴。
9.如权利要求1中的阻尼行星变速箱，其中，惯性元件包括弹性部分。
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