CN102648363A - 卡车的变速器模块 - Google Patents

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Abstract

卡车(1)包括内燃机(3)，该内燃机经由变速器模块(5)连接到具有可切换式档位设置的自动变速器(9)的输入轴(7)。变速器(9)的输出轴(11)经由差速器(13)连接到卡车的车轮(15)。变速器模块(5)包括具有两个能够相互联接的离合器部件(17A，17B)的离合器(17)。变速器模块(5)还包括具有输入部(21)和输出部(23)的部分模块(19)。部分模块(19)包括旁路变速器(25)，该旁路变速器具有三个旋转构件(27，29，31)，其中的第三旋转构件(31)能够经由制动器(33)联接到固定位(35)。利用该变速器模块，可以在不中断转矩传递的情况下，通过操作离合器和制动器而在1比1的传动比与旁路变速器的传动比之间进行切换。

Description

卡车的变速器模块
技术领域
本发明涉及用于车辆(尤其是卡车)的变速器模块，该变速器模块包括离合器，该离合器包括两个能够相互联接(耦接)的离合器部件，其第一离合器部件能够联接到车辆的驱动源，而其第二离合器部件能够联接到车辆的变速器的输入轴。
背景技术
这种用于卡车的变速器模块是普遍公知的。当应用于卡车时，这种变速器模块设于卡车的驱动源与变速器之间。该变速器包括由两个相互协作的齿轮和离合器装置构成的至少一个可切换式变速器。
发明内容
本发明的目的是改进这种公知的变速器模块。为此目的，根据本发明的变速器模块的特征在于，该变速器模块还包括具有输入部和输出部的部分模块(part module)，该部分模块包括一变速器以及连接到该变速器的另一离合器或制动器，该部分模块的输入部联接到第一离合器部件和/或能够联接到车辆的驱动源，而该部分模块的输出部联接到第二离合器部件和/或能够联接到车辆的变速器的输入轴，并且该变速器设置成使该部分模块的输入轴与输出轴的旋转方向彼此相同。
利用根据本发明的变速器模块，可以在不中断转矩传递的情况下，通过操作离合器和另一离合器而在1比1的传动比(齿轮比，gear ratio)与部分模块的变速器的传动比之间进行切换。因此，当在卡车上使用根据本发明的变速器模块时，可以产生为不具有该变速器模块时(所产生的)的传动比的两倍的传动比。
根据本发明的变速器相较于公知的变速器的优点如下：
-该模块允许在传递转矩的同时，从最高速档(highest gear)切换到较低速档。这一点在由于要驶上需要更大动力的小坡而必须将最高速档(拨杆引导)换为低档时尤为重要。
-该模块还允许在最低速档下产生额外的档位。这一额外的低速档允许将末端减速改变到车轮，从而可以以较低的每分钟转数进行驱动，由此减少了燃料消耗。
-由于可以对制动器进行主动冷却，因此在第一档下爬行(借助滑动制动器)期间，可以实现合适的且长距离的热耗散。这样允许实现较低的爬行速率(creepage rate)。
-可以在1-2、3-4和5-6变速杆之间进行动力换挡。
-主离合器仅用于动力换挡，而不再用于发动(launching)车辆。因此，可具有更轻的结构并且会显著减少磨损。可以设计一种适用于车辆的整个使用寿命的离合器板。
通过操作该离合器，能够使另一离合器或制动器卸载或同步，使其能够更容易打开或闭合。
为了保持部分模块的成本效益，上述另一离合器和制动器被设计成使其不能消耗任何与该离合器相关的有效动力(significant power)。优选的是，将该另一离合器设置为爪形离合器或同步器，或者设置为不能消耗任何与该离合器相关的有效动力的摩擦离合器或摩擦制动器。
变速器优选地包括至少一个可切换式变速器，该可切换式变速器包括齿轮以及离合器装置，该离合器装置例如为爪形离合器或同步器，用以将上述齿轮中的至少一个联接到其上设有该离合器装置的轴。
变速器优选地包括连续可变的变速器元件，例如压带或链式变速装置(chain variator)。
优选地，上述离合器被设置成使其在不工作时闭合(常合)。此外，上述另一离合器或制动器被设置成使其在不工作时打开(常开)。
优选地，上述离合器由拉力致动器(拉力执行器，push actuator)操作，该拉力致动器牵拉离合器的膜片弹簧以打开该离合器；或者，上述离合器由推力致动器操作，该推力致动器推压离合器的膜片弹簧以打开该离合器。
上述离合器优选地设置为干盘式摩擦离合器，上述另一离合器设置为干盘式摩擦离合器；或者，上述离合器设置为湿盘式摩擦离合器，上述另一离合器设置为湿盘式摩擦离合器。
根据本发明的变速器模块的实施例的特征在于，变速器由旁路变速器构成，该旁路变速器具有至少三个旋转构件，第一旋转构件连接到输入部，第二旋转构件连接到输出部，而第三旋转构件能够经由另一离合器或制动器联接到固定体。该固定体例如是变速器壳体。
第一旋转构件优选由齿圈构成，第二旋转构件由上面支承安装有行星齿轮的行星齿轮托架构成，而第三旋转构件由恒星齿轮构成，或者第一旋转构件由恒星齿轮构成，第二旋转构件由第二恒星齿轮构成，而第三旋转构件由上面支承安装有行星齿轮的托架构成。
优选地，在第一旋转构件与构成第一离合器部件的一部分的离合器盖之间设有扭振阻尼器。
此外，优选地，在离合器与变速器的变速器壳体之间设有中间壳体部件。
优选地，在第一旋转构件与中间壳体部件之间具有旋转密封部。此外，优选地，在第一旋转构件与变速器的主轴之间具有旋转密封部。
在离合器盖与第一旋转构件之间的连接部优选地通过连接套管而在离合器致动器下方经过。
此外，优选地，第一旋转构件和第三旋转构件被直接支承安装在变速器的主轴上。
根据本发明的变速器模块的另一实施例(其构成上述实施例的替代方案)，其中变速器由旁路变速器构成，旁路变速器的特征在于，变速器包括两个部分变速器，每个部分变速器均具有输入轴和输出轴，第一部分变速器的输入轴连接到输入部，而第二部分变速器的输出轴连接到输出部，第一部分变速器的输出轴和第二部分变速器的输入轴能够借助另一离合器相互联接。上述部分变速器例如可以是齿轮系、链式变速器或带式变速器。
根据本发明的变速器模块的又一实施例的特征在于，第一部分变速器的作用为加速，而第二部分变速器的作用为沿输出部的方向减速。因此，操作期间由上述另一离合器传递的转矩减小，使得该另一离合器被加载的程度更小。
根据本发明的变速器模块的又一实施例的特征在于，上述部分模块的传动比(其由操作期间输入部的每分钟转数除以输出部的每分钟转数来定义)大于1。优选地，该部分模块的传动比大于或等于1.3。
上述部分模块可设置为能够内置在卡车的现有传动系中的单独模块。为此目的，该部分模块的输入部和输出部优选地设有多个齿，这些齿用于分别联接到第一离合器部件和/或卡车的变速器的驱动源或输入轴和/或第二离合器部件。上述齿例如可以是花键。因此，输出部优选地由连接到第二离合器部件的延伸轴构成。当在卡车中使用该变速器模块时，该延伸轴用于延伸卡车的变速器的输入轴，使得这个输入轴能够连接到第二离合器部件。
优选地，用于操作上述离合器的操作装置和/或用于操作上述另一离合器的另一操作装置构成上述部分模块的一部分。上述操作装置和上述另一操作装置优选地被供给压缩空气。这种空气供给优选地经由中间壳体部件引导到上述操作装置和上述另一操作装置。
本发明还涉及一种能够应用于根据本发明的变速器模块的部分模块。
通过操作(致动)上述离合器，可使另一离合器或致动器卸载或同步，使得其能够以简单的方式打开或闭合。
通过操作(致动)上述离合器和另一离合器或致动器，可以在不中断转矩的情况下，在1∶1与变速器的驱动轴和输入轴之间的变速之间切换档位。
通过操作(致动)上述另一离合器或致动器，可使车辆沿向前或向后的方向起动。
通过操作(致动)上述另一离合器或致动器，可使车辆沿向前或向后的方向发动，然后通过操作(致动)上述离合器，可以在不中断车辆的车轮的转矩的情况下切换到更高速档。
附图说明
以下将基于根据附图中示出的本发明的变速器模块的实施例的多个示例更详细地描述本发明，在附图中：
图1给出了在卡车上使用的根据本发明的变速器模块的第一实施例的示意图；
图2给出了在卡车上使用的根据本发明的变速器模块的第二实施例的示意图；
图3给出了设有湿盘式离合器的、图1中所示的变速器模块的结构性实施例的示意图；
图4给出了设有干盘式离合器的、图1中所示的变速器模块的示意图；
图5给出了设有湿盘式离合器的、图2中所示的变速器模块的结构性实施例的示意图；
图6给出了设有干盘式离合器的、图2中所示的变速器模块的结构性实施例的示意图；以及
图7至图23给出了其它实施例的示意图。
具体实施方式
图1给出了在卡车上使用的根据本发明的变速器模块的第一实施例的示意图。卡车1具有内燃机3，该内燃机3经由变速器模块5连接到例如具有可切换式驱动器的自动变速器9的输入轴7。变速器9的输出轴11借助差速器13连接到卡车的车轮15。
变速器模块5包括具有两个能够相互联接的离合器部件17A、17B的离合器17。变速器模块5还包括具有输入部21和输出部23的部分模块19。输入部21联接到离合器部件17A，输出部23联接到离合器部件17B。
部分模块19具有旁路变速器25，该旁路变速器25具有三个旋转构件，第一旋转构件27连接到输入部21，第二旋转构件29连接到输出部23，第三旋转构件31能够经由制动器33联接到例如由变速器的壳体构成的固定体(firm object)35。旁路变速器25被制造为使第一旋转构件27和第二旋转构件29的旋转方向彼此相同。制动器33不能消耗与离合器17相关的有效动力。
图2给出了在卡车上使用的根据本发明的变速器模块的第二实施例的示意图。所有与第一实施例的部件相同的部件均由相似的附图标记标示。
这一变速器模块37的部分模块39具有两个部分变速器41、43，每个部分变速器具有输入轴45、49和输出轴47、51。这些部分变速器由齿轮副构成。输入轴45连接到输入部21，输出轴51连接到输出部23。输出轴47和输入轴49能够借助另一离合器53而相互联接。该另一离合器53不能消耗与离合器17相关的有效动力，并被设置为爪形离合器或同步器，或者被设置为不能消耗与该离合器的有效动力相关的摩擦离合器或摩擦制动器。在输出部23的方向上，部分变速器41具有加速效果，而部分变速器43具有减速效果。
由运转期间输入部21的每分钟转数除以输出部23的每分钟转数所定义的变速器模块5、37的传动比约为1.3。
图3给出了图1中所示的变速器模块的结构性实施例的示意图。该实施例中设置的离合器17为湿盘式离合器。
图4给出了图1中所示的变速器模块的另一结构性实施例的示意图。这里，离合器17被设置为干盘式离合器。输入部由连接板55构成，该连接板55经由多个花键齿57或其它机械连接装置联接到由离合器盖形成的离合器部件17A。输出部由延伸轴59构成，该延伸轴59也经由花键连接装置61或其它机械连接装置联接到由离合器板构成的第二离合器部件17B，并经由花键连接装置63连接到变速器9的输入轴7。
部分模块19包括用于操作离合器17的操作装置。这些操作装置由致动器65形成。用于操作制动器的其它操作装置(图未示)形成为部分模块19的一部分。
图5给出了图2中所示的变速器模块的结构性实施例的示意图。离合器17同样被设置为湿盘式离合器。
图6给出了图2中所示的变速器模块的另一结构性实施例的示意图。所有与图4中所示的第一实施例的部件相同的部件由相似的附图标记标示。离合器17在这里被设置为干盘式离合器。这里同样未示出构成部分模块的一部分的其它操作装置(但其现在是指另一离合器)。
图7至图10给出了具有干盘式离合器和干盘式制动器的实施例的示意图。图7中所示的实施例包括连接到旁路变速器的特定连接装置和密封(小球)的特定构造。标记71用来标示连接板72到扭力弹簧和离合器盖的连接。制动器致动器和离合器致动器分别以73、74标示，旁路变速器以75标示，离合器板以76标示。输入轴经由花键连接装置77连接到离合器板。在图8中，旁路变速器设于离合器壳体内。
图9和图10给出这样的实施例的示意图：在这些实施例中，离合器致动器被移位，使其能够直接从变速器壳体致动。如此需要两个轴向轴承和直接联接部(直接耦合，through coupling)。该直接联接部被设置为穿过位于主轴与旁路变速器之间的连接板而伸出的齿/花键/键连接装置。直接联接部78以与连接板相同的速度旋转，但实际上可沿轴向相对于该连接板滑动。
图11至图18给出了具有干盘式离合器和湿盘式制动器82的示意图。图12是图11中示意性示出的实施例的具体设计，图14是图13中示意性示出的实施例的具体设计。这里，中间构件以79标示，变速器壳体以80标示。在离合器致动器74与第一离合器部件的杠杆之间设有推力轴承81。变速器的主轴83在此处延伸，但是由一单体件制成(没有单独的轴延伸部)。图15示出了另一个变型。
在图16和图17所示的实施例中，离合器致动器74被移位，使其能够直接从变速器壳体致动。如此需要两个轴向轴承和直接联接部。直接联接部78被设置为穿过位于主轴与旁路变速器之间的连接板而伸出的齿/花键/键连接装置。该直接联接部以与连接板相同的速度旋转，但实际上可沿轴向相对于该连接板滑动。图18是图17的示意图的一个具体实施例。
图19和图20示出具有湿盘式离合器和干盘式制动器的实施例。标记84表示干空间，标记85表示湿空间。致动力经由轴承86被支撑。图19所示的实施例具有发动元件(制动器)为干式而动力换挡元件(离合器)为湿式的优点。离合器致动器和制动器致动器的支撑力能够直接支撑在中间壳体部件上，这是有利的。在图20中所示的实施例中，主轴是延伸的。
在图21、图22和图23中示出了具有湿盘式离合器和湿盘式制动器的实施例。这里，构建有换挡模块以替代变矩器。因此，能够借助可切换式预还原(switchable prereduction)来减小变速器的变速比范围，由此提供了(变矩器所不具有的)高效率。联接部(锁止部)标示为90，制动器标示为91。行星齿轮机构的附图标记为92，壳体的附图标记为93。连接到油泵的连接部标示为94。在图22中，变速器油槽(transmission sump)标示为95，标记96标示使用那种油的连接部。油槽模块标示为97，而标记98是用于润滑并冷却行星齿轮组的电子油泵。变速器的油槽连接到动力换挡模块的油槽。在动力换挡模块油槽中，安装有分隔件/容器，使得湿式制动器或湿式离合器无需在油中连续旋转，由此减小了摩擦损失。在图23中，分隔件标示为99，该分隔件用以保持油与制动器分隔开，使得制动器具有较小的滑动损失。
虽然前文已基于附图描述了本发明，但应注意到的是，本发明不应以任何方式或意图局限为附图中所示的实施例。本发明同样延伸到落入权利要求书限定的精神和范围内的、不同于附图所示的实施例的所有实施例。

Claims (32)

1.一种用于车辆、尤其是卡车的变速器模块，该变速器模块包括离合器，该离合器包括能够相互联接的两个离合器部件，其中的第一离合器部件能够联接到车辆的驱动源，而第二离合器部件能够联接到所述车辆的变速器的输入轴，其特征在于，所述变速器模块还包括具有输入部和输出部的部分模块，所述部分模块包括变速器以及连接到该变速器的另一离合器或制动器，所述部分模块的输入部联接到所述第一离合器部件和/或能够联接到所述车辆的驱动源，而所述部分模块的输出部联接到所述第二离合器部件和/或能够联接到所述车辆的变速器的输入轴，并且所述变速器设置成使所述部分模块的输入轴与输出轴的旋转方向彼此相同。
2.如权利要求1所述的变速器模块，其特征在于，所述变速器包括至少一个可切换式变速器，所述可切换式变速器包括多个齿轮以及离合器装置，该离合器装置例如为爪形离合器或同步器，用以将至少一个所述齿轮联接到其上设有该离合器装置的轴。
3.如权利要求1或2所述的变速器模块，其特征在于，所述变速器包括连续可变的变速器元件，例如压带或链式变速装置。
4.如权利要求1、2或3所述的变速器模块，其特征在于，所述另一离合器或制动器不能消耗与所述离合器相关的有效动力。
5.如权利要求4所述的变速器模块，其特征在于，所述另一离合器被设置为爪形离合器或同步器，或者被设置为不能消耗与所述离合器相关的有效动力的摩擦离合器或摩擦制动器。
6.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述离合器被设置成使其在不工作时闭合(常闭)。
7.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述另一离合器或制动器被设置成使其在不工作时打开(常开)。
8.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述离合器由拉力致动器操作，该拉力致动器在所述离合器的膜片弹簧处牵拉以打开所述离合器。
9.如前述权利要求1至7中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述离合器由推力致动器操作，该推力致动器推压所述离合器的膜片弹簧以打开所述离合器。
10.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述离合器设置为干盘式摩擦离合器，并且所述另一离合器或制动器设置为干盘式摩擦离合器。
11.如前述权利要求1至9中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述离合器设置为湿盘式摩擦离合器，并且所述另一离合器或制动器设置为湿盘式摩擦离合器。
12.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述变速器由旁路变速器构成，该旁路变速器具有至少三个旋转构件，第一旋转构件连接到所述输入部，第二旋转构件连接到所述输出部，而第三旋转构件能够经由所述另一离合器或制动器联接到固定体。
13.如权利要求12所述的变速器模块，其特征在于，所述第一旋转构件由齿圈构成，第二旋转构件由上面支承安装有行星齿轮的托架构成，而所述第三旋转构件由恒星齿轮构成。
14.如权利要求12所述的变速器模块，其特征在于，所述第一旋转构件由恒星齿轮构成，所述第二旋转构件由第二恒星齿轮构成，而所述第三旋转构件由上面支承安装有所述行星齿轮的托架构成。
15.如权利要求12、13或14所述的变速器模块，其特征在于，在所述第一旋转构件与构成所述第一离合器部件的一部分的离合器盖之间，设有扭振阻尼器。
16.如权利要求12、13、14或15所述的变速器模块，其特征在于，在所述离合器与所述变速器的变速器壳体之间设有中间壳体部件。
17.如权利要求16所述的变速器模块，其特征在于，在所述第一旋转构件与所述中间壳体部件之间具有旋转密封部。
18.如前述权利要求12至17中任一项所述的变速器模块，其特征在于，在所述第一旋转构件与所述变速器的主轴之间具有旋转密封部。
19.如前述权利要求12至18中任一项所述的变速器模块，其特征在于，在所述离合器盖与所述第一旋转构件之间的连接部，通过连接套管而在所述离合器致动器下方经过。
20.如前述权利要求12至19中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述第一旋转构件和第三旋转构件被直接支承安装在所述变速器的主轴上。
21.如前述权利要求1至11中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述变速器包括两个部分变速器，每个部分变速器均具有输入轴和输出轴，第一部分变速器的输入轴连接到所述输入部，第二部分变速器的输出轴连接到所述输出部，并且所述第一部分变速器的输出轴和所述第二部分变速器的输入轴能够借助所述另一离合器而相互联接。
22.如权利要求21所述的变速器模块，其特征在于，在所述输出部的方向上，所述第一部分变速器是加速的，而所述第二部分变速器是减速的。
23.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述变速器容置在单独的壳体中，该壳体本身具有允许油存放于其中的油槽。
24.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述部分模块的传动比大于1，该传动比由在操作期间所述输入部的每分钟转数除以所述输出部的每分钟转数来定义。
25.如权利要求24所述的变速器模块，其特征在于，所述部分模块的传动比大于或等于1.3。
26.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述部分模块的输入部和输出部设有多个齿。
27.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述输出部由连接到所述第二离合器部件的延伸轴构成。
28.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述部分模块包括用于操作所述离合器的操作装置。
29.如前述权利要求中任一项所述的变速器模块，其特征在于，所述部分模块包括用于操作所述另一离合器的另一操作装置。
30.如权利要求28或29所述的变速器模块，其特征在于，所述操作装置和另一操作装置被供给压缩空气。
31.如权利要求30所述的变速器模块，其特征在于，空气供给被实现为经由所述中间壳体部件到所述操作装置和所述另一操作装置。
32.一种能够在如前述权利要求中任一项所述的变速器模块中使用的部分模块。
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