CN1040685C - 副轴驱动的副驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合变速齿轮传动装置，它包括作为前部的主传动部分和作为后部的副传动部分。前部包括一副轴，后部包括一后壁。动力输出装置(PTO装置)包括一个PTO输入轴穿过后壁并通过离合器接合于前部的副轴的后端部分。PTO装置包括一致动装置，致动装置穿过后壁并可使离合器装置在脱开位置和接合位置之间移动。在一实施例中，PTO装置包括由一齿环和驱动PTO输出座架的小齿轮构成的齿轮系。本发明提供结构简单紧凑的PTO装置及离合器装置并减小了传动装置的总长度。

Description

副轴驱动的副驱动装置

本发明涉及一种复合变速齿轮车用传动装置，这种传动装置具有与主传动部分串列连接的副传动部分。更具体来说，本发明涉及一种传动装置，其中各传动部分中作为前部的至少一个，而且最好是无论哪一个传动部分是多副轴式的。

另外，本发明涉及上述那种车用传动装置，其中需要使传动装置具有某种动力输出功能，从而使通过传动装置传递的发动机功率可用来驱动某种辅助设备。例如装有本发明所涉及的那种传动装置的卡车也可以包括如绞车，后折合栏板，桩穴挖掘机，自卸式车箱等设备。当车辆静止而发动机运转时，这些设备可通过车辆的传动装置工作。

虽然本发明也可应用于各种变速齿轮传动装置中，但是特别适用于包括一个前部的机械主传动部分和一个后部的副传动部分的传动装置。只是通过举例来说明，后部的副传动部分包括一范围箱(range box)。另外，本发明特别适用于下述传动装置，在这种传动装置中，其前传动部分是双副轴式的，下面将结合这种传动装置进行描述。本发明所涉及的一般类型的双(即两个基本相同的)副轴传动装置是本专业所公知的，在转让给本发明的受让人的美国专利第3,105,395号中详细地作了说明，该专利在本说明书中用作参考。

与双副轴传动装置一起使用的一种公知的，现有技术的动力输出布置中，副轴之一设有一个永久的，固定的轴延伸件，它从前传动部分的副轴端部延伸，穿过后传动部分，从后传动部分的后壁穿出。然后将动力输出装置安装在后传动部分的后壁上，动力输出装置的输入是前传动部分的副轴延伸件。

从功能上说，虽然这种现有技术的布置一般是可以接受的，但是它具有某些缺陷。本专业技术人员知道，动力输出装置不能持续地与其输入(副轴延伸件)相接合，一般来说，动力输出装置都包括某种使动力输出与其输入脱开的设施。这种现有技术的布置使得连接于传动装置后壁上的动力输出总体组件相当大而苯重。因此，动力输出组件增加了整个传动装置的“安装长度”，因此，在某些短轴距车辆中，不能使用这种传动装置和动力输出组件。这样就必须使用现有技术中称为“侧装的”动力输出组件，从而增加了传动装置和动力输出组件的总体侧向尺寸。

公知的，现有技术的布置的另一缺陷是，一般都需要单独的由动力输出装置的输入轴驱动的润滑油泵，以便向动力输出装置的齿轮组提供润滑油流。这种为动力输出装置而设置润滑油泵的需要增加了动力输出装置的总体尺寸，复杂性和成本。

因此，本发明的目的是提供一种改进的复合传动装置和动力输出布置，其中必须设置在传动箱外部的动力输出装置的总体尺寸和复杂性都显著减小了。

完成本发明的上述和其它目的的复合变速齿轮传动装置，具有一个变速齿轮主传动部分，串列连接于副传动部分。主、副传动部分之一为前部，而另一传动部分为后部。前部具有一根传动输入轴及总是由传动输入轴驱动的至少一根副轴。后部具有可转动地放置在后部壳体中的一传动输出轴。后部壳体包括一后壁。一动力输出装置装在后壁上，适于接受来自前部的副轴的转矩。

这种改进的传动装置的特征在于：动力输出装置包括动力输出装置的输入轴，基本轴向地穿过后壁并包括临近于前部的副轴的后端部分设置的一前端部分。一离合器装置能够与前部的副轴的后端部分和动力输出装置的输入轴的前端部分配合动作，并可在一第一位置和一第二位置之间移动，在第一位置时在副轴和动力输出装置的输入轴之间允许相对转动，而在第二位置时，使动力输出装置的输入轴连接于副轴。动力输出装置包括穿过后壁的致动装置，致动装置根据一个信号使离合器装置从第一位置移至第二位置。

现在对照以下附图详述本发明。

图1是可以使用本发明的那种复合变速齿轮传动装置的示意图。

图2是图1所示复合传动装置一部分的基本水平的剖视图，其中包括本发明的局部示出的动力输出布置。

图3是沿图2中3-3线的轴向放大剖视图。

图4是沿图3中4-4线的同等比例的横向剖视图。

图5是本发明的另一实施例的放大剖视图。

图6是本发明的动力输出装置的又一实施例的局部轴向剖视图，类似于图3。

在以下的描述中所使用的某些术语只是为了便于说明，而并不是限定性的。例如“向上”，“向下”，“向右”和“向左”等词将代表附图中给出标号的方向。例如“向前”和“向后”等词分别是指向着一般安装于车辆上的传动装置的前、后端，即向着附图所示传动装置的左侧和右侧。“向内”和“向外”分别是指朝向和背离装置的几何中心的方向，或指给出标号的元件的转动轴线。这些术语包括上述具体提到的词，也包括由其派生出来的词和有相似含义的词。

术语“复合传动装置”用来代表变速或交换齿轮传动装置，它具有串列连接的一个主传动部分和一个副传动部分，因而在主传动部分中选定的齿轮减速可以和在副传动部分中进一步选定的齿轮减速复合起来。虽然本发明的使用并不严格地局限于复合传动装置，但是本发明当用于复合传动装置时特别有利，因而将联系复合传动装置来进行描述。在美国专利第4,788,889号中对几种典型的复合传动装置结构作了图示和描述，上述专利已转让给本发明的受让人，上述专利本说明书引作参考。

现在主要参阅图1，图1并不是对本发明的限定，图1中示意地画出一个范围式(range type)复合变速齿轮传动装置11，传动装置11是一个有10个前进速度的传动装置，它包括一个前部的，主传动部分13和一个后部的，副传动部分15。虽然在本实施例中，主传动部分13为“前”部，而副传动部分15为“后”部，但是本发明并不局限于这种布置。

传动装置11一般装在一壳体17中，并包括一个输入轴19，由一原动机如车辆发动机E通过一个可选择地脱开而通常接合的摩擦式主离合器C驱动。如本专业技术人员知道的那样，离合器C具有一个输入或主动部分21，传动式连接于发动机曲轴，还具有一输出或从动部分23，可转动地装在传动装置的输入轴19上。

在主传动部分13，输入轴19承载着一个输入齿轮25，用于同时驱动一对基本相同的副轴组件27和29。标号27和29在下文中专指副轴本身。副轴27和29设置在一条主轴31的完全相对的两侧，主轴31基本共轴地与输入轴19对准。

壳体17一般包括一后壁，在图1的示意图中标号为33，但在图2和3中画出了其结构。在壳体17的前壁和后壁33中间，轴向地设有一中壁35，中壁在图1中示意地画出，画为两个分开的壁，但是如本专业技术人员熟知的那样，中壁35在结构上是一个单一的壁，其结构如图2和5所示。副轴27和29通过适当的轴承可转动地支承在壳体17和中壁35上，在中壁35内的轴承的标号为37。作为参考，图2和5示出了支承副轴29的轴承37。

鉴于美国专利第4,788,889号已在本文中作为参考，本说明书不再详述设在副轴27和29上的各副轴齿轮和设在主轴31上的各主轴齿轮。同样，本说明书也不再详述用于选择性离合主轴齿轮的各滑动离合器轴环。另外本说明书也不再详述各控制机构，包括用于控制滑动离合器轴环的调档叉和变速杆壳组件。

现在仍参阅图1，副传动部分15包括一对基本相同的辅助副轴组件39和41，下文中标号39和41也用来指这些副轴本身。仅在图1中示出的副轴39和41通过适当的轴承组可转动地支承于中壁35和后壁33。副轴39和41分别承载着副传动部分的副轴齿轮43和45，以便随其转动。齿轮43和45总是支承着并与副传动部分的范围齿轮(range gear)47相啮合，齿轮47随主轴31一起转动。副传动副轴齿轮49和51也分别固定于副轴39和41随其一起转动，支承着且与范围/输出齿轮53相啮合。

一同步滑动爪式离合器轴环57为转动而固定于输出轴55，并用来有选择地使范围齿轮47或输出齿轮55连接于输出轴55。只当轴环57拨向后方时输出齿轮53才连接于输出轴55。副传动部分15的这种结构和功能也是本专业技术人员熟知的，并不再详述，这也是鉴于美国专利第4,788,889号已作为本说明书的参考文献。

凡是当发动机E转动且离合器C的主动和从动部分21和23被摩擦式接合时，输入轴19和输入齿轮25总是转动的，这也是本专业技术人员熟知且与本发明相关的。凡是当输入齿轮25转动时，副轴27和29都转动。但是，取决于主传动部分中离合器轴环移位的控制机构的状况，主轴31可以是转动的，也可以是不转动的。例如，移位控制机构处于其空挡位置时，主轴齿轮都不与主轴31相接合，因而主轴31不转动。凡是当主轴31不转时，副传动部分15中的副轴39和41不转动，同样，假定车辆是静止，齿轮43，45，47，49，51和53都不转动。

现与图1一起主要参阅图2-4来描述本发明的一个主要实施例。一个动力输出组件61(示于图3和4)安装在后部的，副传动部分15的后壁33上。动力输出组件61具有一壳体，包括前壳63和后壳65，后壳65借助多个螺栓67(图3中只画出一个螺栓)连接于前壳63。整个动力输出组件61借助多个螺栓69连接于后壁33，螺栓69穿过前壳63进入后壁33，图3中只画出螺栓69之一，但图4中画出了另外二个螺栓69。

比较图2和3可以看出，在图2中，动力输出组件61只是局部地画出，目的是说明组件61与复合传动装置11的其余部分的关系；图3则表示动力输出组件的全部细节，但只局部示出邻接的壁33。为了更便于理解本发明，应当注意的是，图2是取自一个基本“水平”的平面，而图3则取自一垂直平面。象本专业技术人员熟知的那样，图2“水平”截面所示部分并不必象该术语一般理解的那样是平行于地面的。虽然主轴31和副轴27和29确实限定了一个平面，但是该平面并不绝对是“水平”的，而是副轴27高于主轴31的轴线，而副轴29低于主轴31的轴线。

现在主要参阅图2，可以看出，副轴29的后端部包括一减径部分71，该部分由轴承37可转动地支承。限定一中央的，圆筒形孔75(见图3)的外花键部分73从减径部分71向后延伸。滚针轴承77设在孔75内，可转动地支承着动力输出组件的输入轴81的前端减径部分79。轴81的主要部分的前端形成外花键83，外花键83最好与部分73上的外花键基本相同。一个带内花键的离合器轴环85套住外花键83，其作用下面将作描述。

现在参阅图2和3，动力输出组件的输入轴81穿过后壁33上形成的孔87。动力输出组件的输入轴81由在毂部91内的轴承89可转动地支承，毂部91为前壳63的一部分。在动力输出件输入轴81的后端上有一输入齿轮93，齿轮93借助一垫圈95和螺栓97轴向固定在轴81上。在本实施例中，动力输出组件的输入齿轮93是一个直正齿轮，不过，本专业技术人员知道这种齿轮并不是本发明的关键特征。

现在对照图3，一个动力输出组件的输出齿轮99与输入齿轮93相啮合，齿轮99的转动轴线最好与输入轴81和输入齿轮93的轴线平行。输出齿轮99的前端借助轴承101可转动地支承在由前壳63形成的圆筒形圆内。同样，输出齿轮的后端借助轴承103可转动地支承在由后壳65形成的圆筒形孔内。动力输出组件的输出座架105与输出齿轮99通过花键相啮合，并通过螺栓107固定在齿轮99上。

当车轮停驶时，希望可以使用动力输出组件61，因此，本专业技术人员熟知从传动装置的前传动部分的副轴来驱动一动力输出装置。但是，如本说明书技术背景部分已描述的那样，由于需要某种动力输出装置的接合/脱开控制，因而使连接在传动装置后壁上的装置大而苯重。按照本发明的一个方面，动力输出装置的接合/脱开控制装置至少部分地出现在传动装置11内，更具体来说，出现在后传动部分15内。然而，按照本发明的另一方面，这种接合/脱开控制装置仍可是动力输出装置的一个整体部分。

现在主要对照图3，前壳63整体地形成一轴向延伸的圆筒形部分109，它向前穿过后壁33上的孔87。圆筒形部分109内形成一圆筒形腔111，腔1在其后端由一插塞113密封。一活塞115可往复滑动地设置在腔1内，活塞上有整体形成的活塞杆117，从圆筒形部分109向前伸出。活塞杆117的前端与一拨叉119接合，拨叉119一般具有一基本呈U形的部分，伸入离合器轴环85形成的一环形槽121中。如果圆筒形部分109不与前壳63整体形成，也可以作成单件的形式。这种布置方式在各种应用中可将圆筒形部分109装在图3所示的位置上，同时能够根据不同的应用需求，向不同的方向移动动力输出组件61的其余部分。

现在与图3一起对照图4，前壳63形成一个孔123，在插塞113和活塞115之间轴向的一个位置上直接与圆筒形腔111连通。孔123一般连接于一个压缩空气源，在设有复合传动装置11的那种卡车上一般都有这种压缩空气源。

通常，当卡车不驱动且动力输出组件61不工作时，离合器轴环85处于图3所示位置，因为活塞115被压簧125偏压至图示位置。在图3所示位置上；由于轴环85与部分73上的外花键脱开，动力输出组件的输入轴81不转动，动力输出组件61不消耗任何功率。当希望动力输出组件工作时，压缩空气通过孔123通入腔111，反抗弹簧125的力向前压迫活塞115。活塞杆117和拨叉119的向前运动(即向着图3的左方)使轴环85向前滑动直至它与部分73及输入轴81上的外花键都接合为止，从而将轴81锁定于副轴41。本专业技术人员懂得，车辆操作者第一需要脱开车辆主离合器，使输入轴19和副轴27和29停止转动，从而使轴环85可向前滑动并实现上述花键啮合。

然后，车辆操作者再次接合主离合器，使输入轴19和副轴27及29再次开始转动。然后，轴81以副轴41的转速转动，动力输出组件的输入齿轮作同样的转动。然而，在本实施例中，动力输出组件的输出齿轮99的节径小于输入齿轮93的节径，其比率大约为2∶1，因此动力输出组件的座架105以输入轴81转速的大约2倍的转速转动。显然如图3所示的具体速比并不是本发明的关键特征，取决于动力输出的具体应用，动力输出组件61的内部齿轮速比可为1∶1，或者可以使输出转速下降，或者也可以使输出转速上升，如图3所示。

现在主要参阅图3和4，与前壳63配合的有一开关组件127，它包括一个可径向移动的接触件129。接触件129一般时压入与活塞115相接合的状态，而在如图3所示的位置上，接触件不在完成电路的位置上，而开关组件127是回路的输入之一。凡当压力通入腔111以便接合离合器轴环85时，接触件129被压向形成电接触的位置，从而在一对电输入端131(见图4)上形成一个适当的电信号。来自开关组件127的信号一般送至司机室内的一个装置，如信号灯或警告器，作为安全措施，保证使车辆操纵者知道动力输出装置的接合状态。

现在主要参阅图5，图5表示本发明的另一实施例。如图5所示，副轴41的减径部分71由一减径部分133所取代，部分133以相似的方式可转动地支承在轴承37中。然而，部分133形成一段内螺纹，与接合件137的前端上外螺纹相啮合。以同主要实施例相同的方式，接合件137上有与动力输出组件的输入轴81的前端上的外花键83基本相同的外花键。

由于认识到许多传动装置是从不设置动力输出装置的，因而图5所示实施例的目的是，作为每个传动装置的一个标准特征，在副轴41的后端设置带内螺纹的，减径部分133。如果以后希望在某个传动装置上增设动力输出功能，那么，只需将接合件137旋入部分133，然后将动力输出组件的输入轴81插入到图5所示位置即可。本专业技术人员知道，外螺纹135以及相配的内螺纹的旋向应使得副轴41向输入轴81的转矩传动倾向于旋紧螺纹，而不是使螺纹接合松释。

现在主要参阅图6来描述本发明的又一个实施例。动力输出装置141能够以前述实施例相同的方式安装到后壁33上。同样，动力输出组件的输入轴81能够以前述相同方式接合于前传动部分的副轴29。

在图6所示实施例中，一环形传动垫圈143通过花键连接于输入轴81的后端，传动垫圈143在其外周与一内齿环形齿轮145花键接合。定位垫圈147临接于传动垫圈143，垫圈147通过多个平头螺钉149(图6中只画出其一)固定于后壁33。

在转动的环形齿轮145和静止的后壁33之间径向地设有一滚柱轴承151。动力输出组件壳体153通过适当的装置(未画)连接于后壁33的后表面。一对锥形滚柱轴承157和159设在壳体153的环形毂部155内。轴承157和159可转动地支承着动力输出组件的输出座架161的前端圆柱形部分。

动力输出组件的小齿轮167的后端圆柱形部分上的外花键165与内花键163啮合。以齿轮专业熟知的方式，小齿轮167与环形齿轮145啮合，在实施例中，从输入至输出设有一齿轮系，使转速增加。只是通过举例说明的方式，环形齿轮145的节径大约是小齿轮167节径的两倍，因而其啮合提供了从输入轴81至输出座架161的大约2∶1的转速增加。

可以看出，图6所示实施例提供了一种特别紧凑的动力输出装置，另外，从输入至输出提供了一种较为简单的增速齿轮系。另外，由于设置了图6所示的动力输出装置141，当用不同的壳体和小齿轮更换小齿轮167和壳体153时十分简便，这样可使小齿轮具有不同的节径，并使壳体的环形毂部155的轴线相应地处于不同的位置，从而提供了一种具有不同的齿轮速比的动力输出装置，而无需改动环形齿轮145及相关结构。

在图6中应注意的是，当环形齿轮145和齿轮167处于图示位置时，几乎所有的齿轮反作用力都作用在位于后壁33内的一个平面上。因此，大大减小了损坏力输出装置141的可能性。过去曾有过下述事例，作用在动力输出组件壳体上的齿轮反作用力大到损坏连接壳体和传动装置的螺栓的程度。在动力输出装置141中，作用在轴向超出后壁33的位置上的力只是在内花键163和外花键165之间的力。

动力输出装置141的另一个优点是，可以方便地设计成无需另外的润滑泵的结构。本专业技术人员都知道，在动力输出装置壳体的结构中都需要有一个贮液区，其中液体容易积存，并可能因齿轮啮合作用而过热。但是在动力输出装置141的结构中，利用了环形齿轮145，无需形成贮液区，通过本专业技术人员熟知的方式，使润滑剂从主传动部分13通入动力输出装置141，就可容易地使动力输出装置141得到润滑。

前面已经详述了本发明，但是显然本专业技术人员阅读和理解本说明书后可以作出各种改变，而并不超出本发明的范围。

Claims (11)

1.一种复合变速齿轮传动装置(11)，具有与一副传动部分(15)串列连接的一变速齿轮主传动部分(13)；所述主、副传动部分之一为前部，而所述主、副传动部分中的另一个为后部；所述前部具有一传动输入轴(19)和总是由所述传动输入轴驱动的至少一副轴(29)；所述后部具有一条可转动地设置在一后部壳体(17)中的传动输出轴(55)，所述后部壳体具有一后壁(33)；一个动力输出装置安装在所述后壁上，并适于接受来自所述前部的副轴(29)的输入转矩；其特征在于：

(1)所述动力输出装置(61；141)包括一条穿过所述后壁(33)基本轴向延伸的动力输出装置的输入轴(81)，并包括一前端部分(83)，临近于所述前部的副轴(29)的后端部分(73)设置；

(2)离合器装置(85)可与所述前部的副轴(29)的后端部分(73)及所述动力输出装置的前端部分(83)配合动作，并可在一个第一位置和第二位置之间移动，在第一位置时所述副轴(29)和所述动力输出装置的输入轴(81)之间可有相对转动，而在第二位置时将所述动力输出装置的输入轴(81)连接于所述副轴(29)以便转动；

(3)所述动力输出装置(61；141)包括致动装置(109，115)，该致动装置穿过所述后壁(33)，可与所述离合器装置(85)配合动作，按照传来的输入信号(23)，使所述离合器装置(85)从所述第一位置移至第二位置。

2.如权利要求1所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述主变速齿轮传动部分(13)为所述前部；所述前部具有一对绕所述传动输入轴(19)基本相对设置的副轴(27，29)。

3.如权利要求1所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述动力输出装置(61，141)包括适于固定在所述后壁(33)上的一动力输出壳体(63，65；153，155)和可转动地装在所述动力输出壳体中的动力输出件(105；161)。

4.如权利要求3所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：一齿轮系(93，99；145，167)设置在所述动力输出装置的输入轴(81)和所述动力输出件(105，161)之间，上述输入轴(81)和输出件(105；161)相互横向偏置。

5.如权利要求4所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述齿轮系为一增速齿轮系(93，95；145，167)，使所述动力输出装置的输出件(105；161)的转速大于所述动力输出装置的输入轴(81)的转速。

6.如权利要求1所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述前部的副轴(29)和所述动力输出装置的输入轴基本是共轴的，所述离合器装置(85)包括带有第一外花键的所述前部的副轴(29)的所述后端部分(73)，以及所述动力输出装置的输入轴(81)的所述前端部分带有第二外花键(83)。

7.如权利要求6所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述离合器装置包括一离合件(85)其上带有内花键；所述离合件在所述第一位置只与所述第二外花键(83)接合，而在所述第二位置与所述第一和第二外花键都接合。

8.如权利要求1所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述致动装置包括一个活塞-缸装置(109，115)，所述输入信号为压缩空气(23)。

9.如权利要求8所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述动力输出装置(61；141)包括一动力输出壳体(63，65；153，155)，所述动力输出壳的一部分形成所述缸(109)，所述缸基本轴向地穿过后壁(33)；所述活塞-缸装置还包括设在所述缸(109)中的活塞(105)，及一个轴向从所述缸(109)中轴向伸出的活塞杆(117)，并可以和所述离合器装置(85)配合动作。

10.如权利要求1所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述前部的副轴(29)的所述后端部分(133)形成第一螺纹，所述后端部分(133)还具有一个与所述离合器装置(85)配合动作的接合件(137)，所述接合件(137)形成第二螺纹(135)，用于与所述副轴(29)的所述后端部分(133)形成的第一螺纹啮合。

11.如权利要求10所述的复合变速齿轮传动装置(11)，其特征在于：所述前部的副轴(29具有一个转动的正常方向，所述副轴(29)形成的所述第一螺纹和所述接合件(137)形成的第二螺纹(135)的旋向使得所述副轴(29)以所述正常方向的转动，倾向于增强所述螺纹接合。

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