CN104728398A - 一种汽车全功率取力器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于取力器技术领域，具体涉及一种汽车全功率取力器，包括在取力器壳体内上下设置的输入空心齿轮轴和取力器二轴；取力器二轴下方对称设置有A口输出轴和B口输出轴；输入空心齿轮轴前部花键轴与PTO离合器花键毂通过花键联结，取力器二轴通过花键联结二轴常啮合齿轮，通过圆柱滚子轴承套接有二轴空套齿轮；二轴常啮合齿轮与输入空心齿轮轴后部齿轮部分常啮合，二轴空套齿轮与电磁离合器的静片静联结，电磁离合器的动片和推盘与取力器二轴花键联结；B口输出轴中部通过花键联结有B口输出齿轮，其后部通过花键与B口输出法兰联结；A口输出轴前部通过花键联结有A口输出齿轮，其后部通过花键与液压离合器联结。本取力器成本低、安全性高。

Description

一种汽车全功率取力器
技术领域
本发明属于取力器技术领域，具体涉及一种汽车全功率取力器。
背景技术
取力器是专用汽车实现动力输出的装置，目前发达国家专用汽车的取力器品种多达五六千种，研发专利有三百多项，尤其欧洲和北美对于特种车取力器的要求很高，呈现多端口输出和带离合器的趋势，取力操纵方式有机械、液压、气动、电控等，以气动控制比较常见。国内取力器产品发展相对缓慢，汽车全功率取力器产品大部分是变速器一轴动力输入，齿轮啮合套或同步器挂挡，重型车操纵多为气控，中轻型车多为电控，只能停车取力、单输出口；少量可行车取力的产品操作不方便适用性差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷和不足，提供一种结构简单、成本低、安全性高，并且能够行车取力的汽车全功率取力器。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：包括在取力器壳体内上下设置的输入空心齿轮轴和取力器二轴；取力器二轴下方对称设置有A口输出轴和B口输出轴；所述输入空心齿轮轴前部花键轴与PTO离合器花键毂通过花键联结，
所述取力器二轴通过花键联结有二轴常啮合齿轮，并通过圆柱滚子轴承套接有二轴空套齿轮；所述二轴常啮合齿轮与输入空心齿轮轴后部的齿轮部分常啮合，所述二轴空套齿轮与电磁离合器的静片静联结，电磁离合器的动片和推盘与取力器二轴花键联结；
所述B口输出轴的中部通过花键联结有B口输出齿轮，其后部通过花键与B口输出法兰联结；
所述A口输出轴前部通过花键联结有A口输出齿轮，其后部通过花键与液压离合器联结。
优化的，取力器壳体包括相互连接的取力器前盖和取力器后壳。
优化的，所述A口输出轴前端通过平键联结有齿轮泵，所述齿轮泵的进口与取力器后壳底部联通，齿轮泵的出口通过冷却装置与取力器后壳顶部强制润滑口联通。
优化的，所述冷却装置采用外强制水冷装置。
优化的，所述输入空心齿轮轴两端通过输入端四点接触球轴承和输入端圆柱滚子轴承分别支撑在取力器前盖和变速器一轴上；所述取力器二轴两端通过二轴圆柱滚子轴承和二轴四点接触球轴承分别支撑在取力器前盖和取力器后壳上。
优化的，A口输出轴通过前端A口深沟球轴承和后端A口四点接触球轴承分别支撑在取力器前盖和取力器后壳上；B口输出轴通过前端B口深沟球轴承和后端B口四点接触球轴承分别支撑在取力器前盖和取力器后壳上。
优化的，所述PTO离合器为集成在离合器压盘总成中带有减震器的花键主动盘，并通过螺栓与离合器盖联结。
优化的，取力器壳体外表面设置有散热筋。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：在取力器壳体内上下设置的输入空心齿轮轴和取力器二轴，通过设置输入空心齿轮轴前部与PTO离合器花键联结，利用独立于变速器主离合器的PTO离合器来输入取力器的动力，解决行车取力时变速器档位切换困难的问题。并且通过在取力器二轴下方对称设置A口输出轴和B口输出轴，实现双输出口，可满足多取力的要求。通过在A口输出轴和二轴分别设置液压离合器和电磁离合器，可满足取力器在发动机点火后结合的要求，同时具有过载保护、不受整车气源制约的优点。
进一步的，通过设置有齿轮泵和冷却装置，一方面给啮合齿轮和轴承进行强制润滑，并进行取力器内油的循环冷却，另一方面来控制温升，保证电磁离合器在允许温度范围内工作。
进一步的，通过两级斜齿轮传动，可降低取力器的噪声，提高使用寿命。
进一步的，通过四点接触球轴承和普通圆柱(球)滚子轴承结合使用，既能克服斜齿轮啮合产生的轴向力，又使成本降低，并且安装简单、维修方便。
进一步的，通过设置散热筋，有效控制温升，保证电磁离合器在允许温度范围内工作。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明主离合器结构示意图；
图3为本发明PTO离合器结构示意图；
其中：1、主离合器；2、变速器一轴；3、PTO离合器；4、输入空心齿轮轴；5、输入端四点接触球轴承；6、取力器前盖；7、输入端圆柱滚子轴承；8、变速器一轴深沟球轴承；9、变速器壳体；10、变速器二轴前端滚针轴承；11、变速器中间轴常啮合齿轮；12、二轴空套齿轮；13、圆柱滚子轴承；14、二轴四点接触球轴承；15、取力器后壳；16、电磁离合器；17、B口输出齿轮；18、B口输出轴；19、B口输出法兰；20、B口四点接触球轴承；21、B口深沟球轴承；22、取力器二轴；23、二轴圆柱滚子轴承；24、二轴常啮合齿轮；25、齿轮泵；26、A口输出齿轮；27、A口输出轴；28、液压离合器；29、A口四点接触球轴承；30、A口深沟球轴承。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
本发明的取力器位于离合器与变速器中间，属于夹心式全功率取力器，其动力输入来自独立于汽车主离合器1的PTO离合器3，参见图2，主离合器1采用普通离合器的从动盘总成；参见图3，PTO离合器3是集成在压盘总成中带有减震器的花键主动盘，通过螺栓与离合器盖联结，并跟压盘、离合器盖一体随着发动机飞轮转动，因此PTO离合器3的动力直接来自发动机的飞轮，而不是从动盘总成，因此不受主离合器1从动盘总成结合和分离影响。
参见图1，本发明的全功率取力器整体结构为四轴式两级全斜齿传动，四根轴五个齿轮，包括在取力器壳体内上下设置的输入空心齿轮轴4和取力器二轴22；取力器二轴22下方对称设置有A口输出轴27和B口输出轴18；所述输入空心齿轮轴4前部花键轴与PTO离合器3花键毂通过花键联结，所述取力器二轴22通过花键联结有二轴常啮合齿轮24，并通过圆柱滚子轴承13套接有二轴空套齿轮12；所述二轴常啮合齿轮24与输入空心齿轮轴4后部的齿轮部分常啮合，所述二轴空套齿轮12与电磁离合器16的静片静联结，电磁离合器16的动片和推盘与取力器二轴22花键联结；所述B口输出轴18的中部通过花键联结有B口输出齿轮17，其后部通过花键与B口输出法兰19联结；所述A口输出轴27前部通过花键联结有A口输出齿轮26，其后部通过花键与液压离合器28联结。
取力器壳体包括相互连接的取力器前盖6和取力器后壳15。A口输出轴27前端通过平键联结有齿轮泵25，所述齿轮泵25的进口与取力器后壳15底部联通，齿轮泵25的出口通过冷却装置与取力器后壳15顶部强制润滑口联通。冷却装置采用外强制水冷装置。取力器壳体外表面设置有散热筋。
输入空心齿轮轴4为空心轴结构，通过输入端四点接触球轴承5和输入端圆柱滚子轴承7分别支撑在取力器前盖6和变速器一轴2上，其前部为外花键与PTO离合器3的内花键联结，后部为取力器的输入齿轮与二轴常啮合齿轮24常啮合；齿轮啮合产生的轴向力靠输入端四点接触球轴承5来承受，整个输入空心齿轮轴4的定位在输入端四点接触球轴承5处，通过轴承盖对输入端四点接触球轴承5进行限位，输入端圆柱滚子轴承7的定位通过卡环限位在输入空心齿轮轴4的内孔里。
取力器二轴22位于输入空心齿轮轴4的正下方，其通过前端的二轴圆柱滚子轴承23和后端的二轴四点接触球轴承14分别支撑在取力器前盖6和取力器后壳15上，二轴常啮合齿轮24与取力器二轴22花键联结，轴向固定通过轴肩定位于二轴圆柱滚子轴承23，二轴空套齿轮12通过二轴圆柱滚子轴承13支撑在取力器二轴22上，二轴空套齿轮12与电磁离合器16的静片通过螺栓静联结，电磁离合器16的动片和推盘与二轴22花键联结。二轴空套齿轮12和电磁离合器16轴向定位通过轴肩和隔套定位。
A口输出轴27和B口输出轴18位于二轴22的下方左右两侧(从变速器后端往前看)，对称布置，呈夹角轮系，B口输出轴18通过前端B口深沟球轴承21和后端B口四点接触球轴承20分别支撑在取力器前盖6和取力器后壳15上，B口输出齿轮17通过花键与B口输出轴18联结，轴向定位通过轴肩和隔套定位，B口输出法兰19通过花键与B口输出轴18联结，轴上齿轮啮合产生的轴向力由后端B口四点接触球轴承20承受。
A口输出轴27通过前端A口深沟球轴承30和后端A口四点接触球轴承29分别支撑在取力器前盖6和取力器后壳15上，A口输出齿轮26通过花键与A口输出轴27联结，轴向定位通过轴肩和隔套限位，液压离合器28通过法兰联结于取力器后壳1上，液压离合器28内花键毂与A口输出轴27外花键进行联结。齿轮泵25通过平键联结于A口输出轴27前端，轴上齿轮啮合产生的轴向力由后端A口四点接触球轴承29承受。齿轮泵25的进口与取力器壳体底部联通，齿轮泵25的出口通过冷却装置与取力器壳体顶部强制润滑口联通，形成冷却润滑系统。其中冷却装置采用外强制水冷装置。
本取力器具有双水平对称布置输出口，A口要求常转，通过定轴带夹角轮系实现双输出口水平布置；如图1所示结构布置，二轴22位于空心齿轮轴4正下方，A口输出轴27与B口输出轴18分别位于下方左右两侧从后往前看，二轴常啮合齿轮24与输入空心齿轮轴4常啮合传递来自PTO离合器的动力，A口输出齿轮26与二轴常啮合齿轮24常啮合，通过A口输出轴27将动力输出给液压离合器28，液压离合器28的作用之一是保证发动机能正常启动，发动机启动前断开后面的负载；另外一个作用是对取力器起过载保护的作用，当取力器A口后面负载过大时，液压离合器28的摩擦片会打滑。相比较国内现有的全功率取力器，本发明的取力器的优势是具有双输出口，可满足多取力的要求，同时具有过载保护的功能。
本取力器在二轴上布置湿式多片电磁离合器16，电磁离合器16的静片与二轴空套齿轮12螺栓静联结，电磁离合器16的动片在通电情况产生的电磁力作用下与静片进行摩擦结合，因此取力B口带负载时电磁离合器通电即可进行动力的输出，可实现发动机点火后取力B口的带载结合。
传统独立于变速器主动力的取力器，采用的是气动拨叉带动齿轮啮合换挡，要求发动机熄火状态进行取力器的结合，在发动机点火之后不能进行操作，给使用带来很大的局限性，如果司机误操作会造成严重的后果，相比较传统可行车取力的全功率取力器，取力B口可发动机点火后带载启动，操作灵活，使用方便。
目前重型汽车底盘系统会带气源，但对于一些中小型专用车由于气源布置困难，一般不会带气源，而传统靠气动换挡的取力器就不能应用，本取力器采用电磁离合器16替代气动挂挡，只要整车电瓶有蓄电就可正常工作，不受其他外界条件影响。
由于本取力器工况比较复杂，内置电磁离合器16对温度有要求，因此取力器的温升控制是个关键问题，采用取力器壳体布置散热筋、润滑油强制循环冷却来控制温升，具体为：A口输出轴27与齿轮泵25平键联结将箱体底部的油吸入，然后进行强制水冷却，冷却的油重新通过壳体顶部强制润滑口进入取力器，实现油循环；采用全斜齿传动、底部飞溅润滑和顶部强制润滑结合的方式来降低噪声和提高齿轮的承载能力。
输入空心齿轮轴4旋向为左旋，二轴常啮合齿轮24旋向为右旋，两者啮合会产生轴向力，输入空心齿轮轴4轴向力朝前，通过四点接触球轴承5来承受，二轴常啮合齿轮24轴向力向后，通过四点接触球轴承14来承受，二轴空套齿轮12旋向为右旋，在结合挂档后轴向力朝前，与二轴常啮合齿轮24轴向力方向相反，可以抵消一部分轴向力，A口输出齿轮26和B口输出齿轮17均为左旋，承受轴向力均向后，分别通过四点接触球轴承29和四点接触球轴承20来承受。相比较现有采用成对的圆锥滚子轴承承受轴向力的斜齿传动取力器，采用四点接触球轴承安装简单，维修方便，使用可靠。
本取力器具有双水平对称布置输出口，且A口常转，B口根据需要结合工作，通过A口输出轴27布置液压离合器28可满足发动机点火后结合取力的要求；提高了使用安全性，取力器二轴22布置电磁离合器16来控制B口动力的通断，同时具有过载保护的功能，且与传动气动拨叉挂挡相比，不受整车气源的制约。通过布置齿轮泵25和体外冷却装置实现取力器内油的循环冷却和取力器上部齿轮和轴承的强制润滑，通过在取力器后壳15布置散热筋来加强散热有效解决温升问题，通过布置四点接触球轴承来抵抗斜齿啮合产生的轴向力。
工作过程如下。取力器A口工作过程为：发动机点火前，液压离合器28应处于断开状态，发动机点火后动力通过PTO离合器3输入给输入空心齿轮轴4，由输入空心齿轮轴4、二轴常啮合齿轮25、A口输出齿轮26组成常啮合轮系带动A口输出轴27常转，取力A口要工作是将液压离合器28结合即可，同时当后端外负载过大时液压离合器28会打滑起到过载保护的功能。
取力器B口工作过程：发动机点火前电磁离合器16不通电，点火后只要给电磁离合器16通电，电磁离合器16的动片就会在电磁力作用下，与固联于二轴空套齿轮12上的电磁离合器16的静片进行摩擦结合，发动机动力通过PTO离合器3、输入空心齿轮轴4、二轴常啮合齿轮24、二轴22、电磁离合器16传递给二轴空套齿轮12，而二轴空套齿轮12与B口输出齿轮17常啮合，因此动力通过与B口输出齿轮17花键联结的B口输出轴18输出给法兰盘19来完成动力的输出。
冷却润滑系统工作过程：当发动机点火后，联结于A口输出轴27的齿轮泵25就会在输入空心齿轮轴4、二轴常啮合齿轮24、A口输出齿轮26组成的常啮合轮系带动下转动，抽取取力器壳体底部的油，然后经过外部强制水冷却，经过取力器壳体顶端的强制润滑口泵入，进行齿轮的强制润滑。

Claims (8)

1.一种汽车全功率取力器，其特征在于，包括在取力器壳体内上下设置的输入空心齿轮轴(4)和取力器二轴(22)；取力器二轴(22)下方对称设置有A口输出轴(27)和B口输出轴(18)；所述输入空心齿轮轴(4)前部花键轴与PTO离合器(3)花键毂通过花键联结，
所述取力器二轴(22)通过花键联结有二轴常啮合齿轮(24)，并通过圆柱滚子轴承(13)套接有二轴空套齿轮(12)；所述二轴常啮合齿轮(24)与输入空心齿轮轴(4)后部的齿轮部分常啮合，所述二轴空套齿轮(12)与电磁离合器(16)的静片静联结，电磁离合器(16)的动片和推盘与取力器二轴(22)花键联结；
所述B口输出轴(18)的中部通过花键联结有B口输出齿轮(17)，其后部通过花键与B口输出法兰(19)联结；
所述A口输出轴(27)前部通过花键联结有A口输出齿轮(26)，其后部通过花键与液压离合器(28)联结。
2.根据权利要求1所述的一种汽车全功率取力器，其特征在于，取力器壳体包括相互连接的取力器前盖(6)和取力器后壳(15)。
3.根据权利要求2所述的一种汽车全功率取力器，其特征在于，所述A口输出轴(27)前端通过平键联结有齿轮泵(25)，所述齿轮泵(25)的进口与取力器后壳(15)底部联通，齿轮泵(25)的出口通过冷却装置与取力器后壳(15)顶部强制润滑口联通。
4.根据权利要求3所述的一种汽车全功率取力器，其特征在于，所述冷却装置采用外强制水冷装置。
5.根据权利要求2所述的一种汽车全功率取力器，其特征在于，所述输入空心齿轮轴(4)两端通过输入端四点接触球轴承(5)和输入端圆柱滚子轴承(7)分别支撑在取力器前盖(6)和变速器一轴(2)上；所述取力器二轴(22)两端通过二轴圆柱滚子轴承(23)和二轴四点接触球轴承(14)分别支撑在取力器前盖(6)和取力器后壳(15)上。
6.根据权利要求2所述的一种汽车全功率取力器，其特征在于，A口输出轴(27)通过前端A口深沟球轴承(30)和后端A口四点接触球轴承(29)分别支撑在取力器前盖(6)和取力器后壳(15)上；B口输出轴(18)通过前端B口深沟球轴承(21)和后端B口四点接触球轴承(20)分别支撑在取力器前盖(6)和取力器后壳(15)上。
7.根据权利要求1所述的一种汽车全功率取力器，其特征在于，所述PTO离合器(3)为集成在离合器压盘总成中带有减震器的花键主动盘，并通过螺栓与离合器盖联结。
8.根据权利要求1所述的一种汽车全功率取力器，其特征在于，取力器壳体外表面设置有散热筋。
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