CN104011433A - 车辆的传动系统 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的传动系统（100），包括：转矩变换器（1），该转矩变换器包括：连接到驱动轴的输入（11）和液压地连接到输入的输出（12）；连接到转矩变换器的输出并连接到齿轮箱（7）的输出轴（2）；以及与输出轴同轴并连接到转矩变换器输入的输入轴（3）。该传动系统还包括选择性连接构件（4），用来选择性地将输入轴的运动传递到输出轴，或允许两个轴独立地转动。与选择性连接构件互相作用的机械阻尼器（6）置于两个轴之间。

Description

车辆的传动系统

本发明涉及工业车辆的传动系统，该类型的传动系统包括转矩变换器和齿轮机械传动装置，该齿轮机械传动装置将来自变换器的输出的运动从传递到车辆的驱动轮。

存在如下类型的众所周知的传动系统，在该类型系统中，转矩变换器与机械传动装置结合起来使用，机械传动装置具体来说是齿轮箱，一般地设计用于农业或工业用途的车辆。

在这些应用中，发动机上的载荷变化很大，转矩变换器的使用特别地有利，因为变换器的输出转矩可根据运行条件变化。

然而，转矩变换器的存在导致诸多的缺点，主要是由于运动的液压传动而呈热量形式的能量耗散引起的。

更准确地说，当发动机速度和车辆速度之间的差在增加时，耗散的热量也在增加，其结果，变换器的效率降低。

为了克服该缺点，已经开发出多种传动系统，其中，转矩变换器可被锁上，换句话说，其中，设置使变换器的泵和涡轮彼此固定的装置，直接传驱动轴的运动。

该装置可设置在变换器内，带有内部锁定离合器，诸如GB2389155中所描述的，或在外部通过提供另一外部的从动轴而连接到变换器的输出，这可借助于离合器锁定在变换器输入上和泵的外壳上。

EP2169270给出了后一方案实施例的实例，其描述了用于工业车辆的传动装置，其中，转矩变换器连接到两个输出轴，其中的第一个输出轴连接到涡轮，并因此连接到变换器的输出上，而第二个输出轴连接到变换器的外壳，换句话说，连接到变换器的输入上。

连接到外壳上的第二轴是中空的，连接到涡轮上的轴可转动地支承在该第二轴内。此外，第二轴具有齿轮，该齿轮将运动传送到从动的中间轴。该中间轴正常情况下是惰转的，并可通过一对齿轮连接，该对齿轮借助于键连接在从动轴上的离合器进行啮合。

当齿轮啮合时，外壳的运动直接传递到涡轮，于是，这些元件联合地转动，而转矩变换器因此被锁定。

然而，这两个方案均具有缺点。具体地说，要将锁定的离合器定位在转矩变换器内是颇为复杂的，并带来高的生产成本。

就第二类型的方案来说，需要使用另外的中间轴，这导致总体尺寸很大。此外，在转矩变换器运行过程中，惰转的部件会造成能量消耗，而这最好是要避免的。

美国专利5,819,587描述了另一方案，其中，变换器的输出轴是中空的，输入轴在输出轴内延伸，并还突出超过输出轴的远离变换器的端部。在该位置中，设置离合器，用来将变换器的输入和输出轴连接在一起并可转动，因此提供锁定的动作。类似的方案在US5,129,870中进行描述。

然而，即使这些方案由于在变换器被锁定、换句话说泵和涡轮连结在一起而可转动的情形下运行的过程中而没有缺点，但该已知的系统也不能以最佳方式工作，因为液压传动所提供的阻尼效应不再存在；相反，传动装置和发动机之间存在着刚性连接，导致来自发动机的振动增大，对行车的舒适感和机械部件的寿命带来不利影响。

在国际专利申请WO2010/070873中描述的传动装置中，该问题得到某种程度的缓和，其中，阻尼器设置在变换器的驱动轴和泵之间。

然而，该方案也有某些缺点，因为全部进入传动装置的功率总是要通过阻尼器，因此，这必须在高度变化的状态下来运行；尤其是，当运动的传递以液压方式发生时，其刚度与变换器的可变刚度串联起来发生作用，而在泵和涡轮被锁定的过程中，其以机械运动传递的方式分开地作用。

选择和准确地设计出能够在系统所有运动状态下有效地运行的阻尼器是特别困难的。因此，在尚不能有效地在不同运行条件下减小进入传动装置的振动，其成本高于必须只在机械传动运动过程中运行的方案的成本。

因此，本发明所要着手解决的技术问题是提供车辆传动装置，该车辆传动装置可克服以上提及的现有技术的缺点。

该问题由如权利要求1所述的传动系统来解决。本发明具有某些相当好的优点。主要的优点是，根据本发明的传动系统能借助于某种系统来锁定转矩变换器，该系统生产简单并还使能耗减小到最小。此外，变换器以软方式锁定，因此提高了这些状态下行车的舒适性。此外，使用构造上既简单又有效的方案，系统就可在所有运动条件下，提供有效的总体振动阻尼。

通过以下对某些以非限制性实例提供的实施例的详细描述，可清楚本发明其它的优点、特征和使用方法。现将参照附图中的各种图，附图中：

图1是根据本发明的传动系统侧视剖视图中的示意图；以及

图2是离合器和对应阻尼器的示意侧视剖视图，它们是图1所示传动系统的详图。

首先参照图1，根据本发明的传动系统整体上用附图标记100表示。

传动系统100包括已知类型的转矩变换器1，该转矩变换器1连接到驱动轴（未示出）的输入11。该驱动轴接受来自发动机的转动运动，发动机例如是内燃机。此外，转矩变换器1的输入11形成在该变换器的毂14上，转矩变换器1的外壳13支承在毂14上。

外壳13因此形成环形腔室，该环形腔室容纳离心泵P，该离心泵也固定到输入11和驱动轴上，以便作用在存在于外壳13内的工作流体上。

转矩变换器1还包括涡轮T，工作流体将能量传递到涡轮T，致使固定到涡轮上的转矩变换器的输出12转动。

因此，这样在驱动轴和转矩变换器1的输出之间形成液压连接。在任何情形中，转矩变换器1的运行模式为本技术领域内技术人员所公知，因此不再作详细描述。

根据本发明的传动系统包括两个从转矩变换器1引出的分离轴，即，第一轴2和第二轴3，该第一轴2连接到转矩变换器1的输出12并固定到涡轮，因此第一轴也被称作输出轴2，而该第二轴3连接到转矩变换器的输入11并因此固定到变换器的外壳13，在下文中该第二轴也被称作为输入轴3。

更准确地说，第一轴2是管形的，其中形成空腔20，第二轴3可在该第一轴内延伸并与该第一轴同轴。该两个输入和输出轴在下文中也分别被称作内轴和外轴。应该指出的是，该构造与EP2169270中所用的构造相反，其中，连接到外壳上的轴位于连接到涡轮的轴外面。

第二轴3从转矩变换器1的毂14延伸到输出端31，该第二轴3刚性地连接到转矩变换器1的毂14，传动系统的输出设置在该输出端31上，以便连接到辅助泵（未在附图中示出），或连接到致动车辆工作部件的其它装置，换句话说，这些装置不被包括在运动阶段中。因此，通过绕过转矩变换器1，并因此避免与该部件相关的耗散现象，车辆发动机可将功率供应到车辆的辅助设备。

第二轴3还具有比第一轴2长的纵向延伸部，这样，当第二轴插入到第一轴内时，便形成第一端30a和轴向地与第一端相对的第二端30b，这些端部各位于第一轴2之外，具体来说，各个这些端部轴向地从第一轴2的对应端20a和20b中突出出来。

第一端30a连接到变换器1的毂14上，而机械阻尼器6键连接在第二端30b上，机械阻尼器将在下文中详述。

阻尼器6因此将第二轴3的运动传递到离合器4，该离合器与输入轴3和输出轴2同轴，离合器4允许根据指令将第二轴3的运动和由此驱动轴的运动传递到输出轴2。

当离合器啮合时，两个轴连结在一起，因此，转矩变换器1的输入11和输出12以相同速度转动，或换句话说，变换器被锁定。

另一方面，当离合器脱开啮合时，输出轴2按照转矩变换器1的特性曲线转动，同时，输入轴3再次与驱动轴一起转动，因此，驱动连接到输出端31上的载荷。

第二轴2还包括至少一个输出齿轮，该至少一个输出齿轮在离合器4和变换器1之间的纵向中间位置键连接在该第二轴上。

输出齿轮能使轴2的运动传递到齿轮箱7（纯粹示意性地示出在附图中），该运动通过传动轴5的输出51从该齿轮箱7传递到轮子。

在本实施例中，存在有两个输出齿轮21a、21b，这两个输出齿轮可借助于相应的离合器22a、22b有选择性地啮合。

因此，齿轮箱7的部分可直接构造在输出轴2上，由此，有助于减小整个传动系统100的总体尺寸。

现将参照图2详细地描述阻尼器6以及第一和第二轴2和3之间的连接离合器4。

尤其是，该阻尼器6包括底座61和凸缘62，底座61是由塑料材料或足够刚性而允许传递运动的其它材料制成，底座61刚性地连接到第二轴3的端部30b，而凸缘62固定到底座61，并在离合器的驱动元件43位置处，刚性地连接到离合器4。能够衰减振动的一个或多个弹性元件63可插入在凸缘62和底座61之间。

离合器4包括键连接在轴2上的从动元件42，当离合器啮合时，该从动元件42可接收来自驱动元件43的运动。

因此，阻尼器6使得啮合离合器4的过程较软，从而在转矩变换器锁定过程中提高行驶的舒适性。这还顺序地限制传递到轴2和传动装置其它部件的振动，由此减小系统所承受的应力。

此外，与使用阻尼器的其它已知方案相比较，在本发明中，阻尼器具有如下优点：仅在变换器1被锁住时阻尼器才工作，而在通过液压连接发生运动的传递时，阻尼效应由变换器自身提供，因此，避免了上述的问题。

此外，当轴2和3锁住才发生运动时，这可在齿轮改变过程中限制因齿轮改变机构引起的振动，因此，对变换器1和齿轮箱提供最佳的保护。

因此，显然，上述传动系统可用来克服根据本发明所识别出的问题，借助使用两个同轴的输出轴，两轴中的内轴连接到驱动轴，这些轴可通过离合器彼此连接，该离合器也与这些轴同轴。

该特征能使用紧凑而可靠的方案，在传动系统外面就可提供发动机的功率。

以下的事实提供了另一优点：离合器4还可滑动地受控；换句话说，可在驱动元件43和从动元件42之间提供一定的滑动量，以便实现将内轴3的功率部分地传递到外轴2，因此，提供在变换器1传递运动的状态和变换器被锁住的状态之间的中间运行状态。

此外，该构造有利地允许在内轴和外轴之间使用阻尼器，该阻尼器能够只在变换器1被锁住时才工作。

Claims (9)

1.一种用于车辆的传动系统（100），包括：

a.转矩变换器（1），所述转矩变换器包括：

·连接到驱动轴的输入（11），所述转矩变换器的所述输入（11）由所述转矩变换器（1）的外壳（13）的支承毂（14）形成，所述转矩变换器（1）的泵支承在所述支承毂（14）上；以及

·输出（12），所述输出通过所述转矩变换器（1）的由所述泵驱动的涡轮液压地连接到所述输入（11）；

b.所述转矩变换器（1）的输出轴（2）和输入轴（3）；

c.齿轮箱（7），所述齿轮箱可连接到所述车辆的驱动轮上；

d.选择性连接构件（4），用于有选择地将所述第二轴（3）的运动传递到所述输出轴（2），或允许所述输入轴和输出轴（2、3）独立地转动；

其中，

·所述输出轴（2）：

-刚性地连接到所述转矩变换器（1）的输出（12）；

-借助于至少一个输出齿轮（21a、b）连接到所述齿轮箱（7）；以及

·所述输入轴（3）：

-刚性地连接到所述转矩变换器（1）的输入（11）；

-与所述输出轴（2）同轴，并在所述输出轴（2）内部定位在所述

输出轴中的空腔（20）内；以及

-具有另一输出（31），用于连接到所述车辆的服务泵上，

其特征在于，所述传动系统还包括机械阻尼器（6），所述机械阻尼器置于所述输入轴（2）和所述输出轴（3）之间，并与所述选择性连接构件（4）互相作用。

2.如权利要求1所述的传动系统（100），其特征在于，所述输入轴（3）具有比所述输出轴（2）长的纵向延伸部。

3.如权利要求2所述的传动系统（100），其特征在于，在所述输入轴（3）上形成第一端（30a）和轴向地与所述第一端相对的第二端（30b），各端沿轴向方向相对于所述输出轴（2）的相应端（20a、b）突出出来。

4.如权利要求3所述的传动系统（100），其特征在于，所述第一端（30a）连接到所述转矩变换器（1）的毂（14）上，而所述机械阻尼器（6）键连接在所述第二端（30b）上。

5.如权利要求4所述的传动系统（100），其特征在于，所述机械阻尼器（6）包括底座（61）和凸缘（62），所述底座用于传递运动且刚性地连接到所述输入轴（3）的第二端（30b），而所述凸缘固定到所述底座（61）并在驱动元件（43）的位置处刚性地连接到所述离合器（4），其中，至少一个弹性元件（63）置于所述底座（61）和所述凸缘（62）之间。

6.如权利要求5所述的传动系统（100），其特征在于，所述选择性连接构件（4）包括从动元件（42），所述从动元件键连接在所述输出轴（2）上，用以在所述选择性连接构件（4）将所述输入轴（3）的运动传递到所述输出轴（2）上时，所述从动元件接收来自所述驱动元件（43）的运动。

7.如上述权利要求中任一项所述的传动系统（100），其特征在于，所述第一轴（2）包括至少一个输出齿轮（21a、b），所述至少一个输出齿轮在位于所述选择性连接构件（4）和所述转矩变换器（1）之间的纵向中间位置处键连接在所述第一轴（2）上。

8.如权利要求7所述的传动系统（100），其特征在于，所述第一轴（2）包括两个输出齿轮（21a、b），各个输出齿轮均借助于各自的连接构件（22a、b）有选择地啮合。

9.如上述权利要求中任一项所述的传动系统（100），其特征在于，所述选择性连接构件（4）与所述第一和第二轴（2、3）同轴。