CN1056679C - 用于车辆的具有渐进式起动装置之传动系统 - Google Patents

Abstract

一种具有一与输入轴相接之太阳齿轮，及一由自由轮防止本身产生反向旋转之行星齿轮支架的周转齿轮系。一冠状轮与输出轴相接。冠状轮与行星齿轮支架的连结可以由一经调速配重所动作的离合器相接，以得到直接驱动效果。当离合器因螺旋齿面导致一作用方向与调速配重相反之末端推力的作用而被释放时，行星齿轮支架会被自由轮固定，此装置有减速功用。自由轮与制动器叶轮相接，自由轮只有在叶轮被制动器固定时，才会相对于外壳保持固定。

Description

用于车辆的具有渐进式起动装置之传动系统

本发明是关于一种特别用于车辆具有渐进式起动装置的传动系统。

传统型的车辆用传动系统中包含一个以手动或自动控制方式操作的多重减速比齿轮箱，同时，介于该齿轮箱与引擎之间还有一个离合器或液压连结装置，此离合器之功用是使得引擎在车辆静止时亦可以运作，同时，使得引擎本身一旦被起动之后，可以渐渐地驱动车辆产生移动。

通常惯性飞轮是被引擎的曲轴所驱动而旋转的，而且，惯性飞轮亦可组成离合器片的一部分。惯性飞轮的功用是保证引擎在离合器处于分离的状况和/或当齿轮箱处于空档的位置时，引擎依然能够保持连续运转，使得引擎曲轴能够越过由引擎输出的扭力值为负值时的角度范围。当车辆在行进中以及其驱动轮被耦合到引擎时，车辆的惯性是足以保持引擎之运转，然而，由于惯性飞轮本身的惯性矩会被加至车辆在加速时的质量惯性上，此时惯性飞轮反而变成了一个不利因素。

一般而言，众人所熟知的离合器，扭矩转换器、液压耦合装置与惯性飞轮装置均是价格昂贵、重量不轻，以及体积笨重的。

WO-A-91 13 275公布了一个由差动机构组成的传动装置。在此机构中，空档条件是通过一个反作用单元的反向旋转而达到的，而通常因为有自由轮，这种反向旋转就不可能了。为了允许有这种反向旋转，自由轮的静止部分应是脱开的，这就需将安装在上述静止部分和传动装置外壳之间的制动器释放开。制动器是个带闸，这在传动装置中是惯用的。换制动器很麻烦，至少要部分拆卸传动装置，因此只有当带闸制动器的寿命和车辆本身同量级时，这种制动器才有商业销路。本专利中的制动器，要从空档状态渐渐地将运动传输给输出轴，就必须为每一辆车的渐进式启动提供一个和车辆质量相称的相对大的动能。

本发明的目的是提供一项公开在WO-A-91 13 275中的传动装置，但其中的制动器要完成渐进式启动，却不会给装置本身带来维修上的困难。

依照本项发明，传动系统中的差动式传动装置由相互啮合的若干旋转元件组成，旋转元件之一被连接到装置的输入轴，另一连接到输出轴。上述旋转元件包括一个反作用单元。传动装置还包括安装在反作用单元和装置外壳之间进行运作的、可选择的锁定装置。该可选择锁定装置具有一种自由轮功能，以便使上述的旋转单元能以与上述的输入轴、输出轴做同方向旋转，当一个可选择的连接装置至少是间接地连接到上述差动机构的旋转单元上时，以便在该装置中产生直接驱动运作。至少当具有一个自由轮功能的装置被锁定时，上述反作用单元整体随着一个可选择地释放的制动器的转子而旋转，为了释放上述转子和上述外壳有关的反作用单元，使传动系统在空档条件下运转，以及渐渐地被加速，以便渐渐地使和上述外壳有关的上述转子固定不动，以便使反作用单元分别有选择地固定不动和被释放，通过有一个自由轮功能的装置有关的外壳，其特征在于上述制动器是一个碟形制动器，碟盘组成了上述转子，或制动器为一个和阀件相连的液压泵，以关闭上述泵的输送管道。

上面的两种办法巧妙地解决了传动装置中的维修问题。碟形制动器中的摩擦踏板如果坏了，更换起来很容易。

液压泵的寿命至少和传动装置中的其余部分一样长。

制动器转子以坚实为宜，以便形成一惯性飞轮。此种情况的优点为上述惯性飞轮只有在必要时才旋转(亦即当引擎与车轮分开时)因此，由于引擎在加速状况下所驱动的惯性负载会减小，使得车辆的加速性能得以改善。

然而，一个由引擎曲轴所直接驱动的小型惯性飞轮可以被保留，用以防止由引擎所产生之扭转振动全部从曲轴传递至传动系统与传动系统以外的其它位置处。

本项发明之其它特点和优点可以从以下与不受限制之实例有关的描述中更清楚地了解。

下面参照附图对本发明的实施例进行详细说明：

图1为一个按本发明的几个连续传动装置组成的四速比传动系统的概略纵向剖面示意图，图形的顶端为系统静止时之位置，而图形的底部则为空档位置；

图2为图1所示之左侧部位的放大尺寸视图；

图3和图4为与图1所示之上半部类似的视图，但是分别在第二齿轮组与第四齿轮组下被操作；

图5为图1到图4所示之起动泵概略主视图；

图6为用以自动控制起动泵的液压系统图形；

图7和图8分别为两种用来自动控制起动泵的不同液压系统图形；

图9与图1所示之左侧顶端部位相对应，但其中起动制动器为第二实施方案。

图1所示之特别用于机动车辆的四变速比传动系统中包含三个连续式传动装置或齿轮组1a、1b和1c，每一个齿轮组均具有二个减速比，顺次安装于传动系统的输入轴2a与输出轴2c之间。输入轴2a亦构成位于齿轮组1a内的输入轴。此输入轴被连接至车辆引擎5之输出轴，而无离合器介入其中。输出轴2c同时亦构成齿轮组1c之输出轴，并包含一个齿轮，该齿轮通过啮合带动差速器输入轴，以便带动车辆的驱动轮。一个以手动操作的前进/后退逆转机构被安置于齿轮与差速器输入轴之间。

输入轴2a会将动力传递通过整个传动系统，而第一齿轮组1a在距离车辆引擎最远处。第三齿轮组1c则最靠近引擎，使得齿轮的位置非常靠近引擎。齿轮组1b与1c沿着输入轴2a之周围而被配置，而且并不与此输入轴相连接而产生旋转。

沿着传动系统之中心线12，以及介于输入轴2a与输出轴2c之间有两个连续的中间轴2ab、2bc，此两中间轴之上段分别组成齿轮组1a、1b的输出轴，而其下段则分别组成齿轮组1b、1c的输入轴。输入轴2a、中间轴2ab、2bc，以及输出轴2c均相对于传动系统外壳4而被轴向地加以固定。为了此项理由，输入轴2a借由一轴承3a之作用而被旋转支撑住，而且被轴向固定于轮毂111内。而轮毂111本身则借由一轴承3ab而相对于外壳被旋转支撑住，同时被轴向地加以固定。中间轴2ab借由一轴向止动件B1之作用，以可自由旋转之方式被轴向地依靠在输入轴2a上，而且被轴向地加以固定。中间轴2bc与输出轴2c相对于外壳4而分别被滚子轴承3bc、3c支撑住。

每一对齿轮组均具有减速或直接驱动的功能。当三对齿轮组均以减速机构之工作模式动作时，可以得到第一减速比，当第一齿轮组1a被直接驱动，而且其余两个齿轮组以减速机构动作时，可以得到第二减速比，当前面二对齿轮组1a和1b为直接驱动，而且第三齿轮组1c减速机构动作时，可以得到第三减速比，另外，由于三对齿轮组均被直接驱动，则可以得到第四减速比。

下面，对照图2，再详细描述齿轮组1b，此项描述对于齿轮组1c也有用，齿轮组1c除了其输入轴为轴2bc，以及其输出轴为由轴承3c所支撑的轴2c之外，其它部位均与齿轮组1b相同。

周转齿轮系7包含一个带有内齿的冠状轮8，以及一个带有外齿的太阳齿轮9，上述之冠状轮与太阳齿轮均以相同角度间隔啮合一个沿着传动装置中心线12周围而被支撑的行星齿轮11，该周转齿轮系则经由一行星齿轮支架13而被牢牢地与输出轴2bc相连接。行星齿轮11可以自由地沿着行星齿轮支架13之偏心耳轴14旋转。太阳齿轮9则相对于其所围绕之输出轴2bc，沿着传动装置之中心线12自由旋转。然而，自由轮16被用来防止太阳齿轮9产生反转，亦即与输入轴2ab相对于传动装置外壳4而正常旋转之方向相反的旋转方向。

冠状轮8以可旋转之方式被连接，但可借由花键槽17之作用而相对于齿轮组之输入轴2ab自由地做轴向滑动。

离合器18b被配置于冠状轮8之周围。此离合器包含两组相互重叠的环状碟片19和22。碟片19以可旋转之方式被连接至冠状轮8，且同时还可以做轴向滑动。为此目的，碟片19具有可以与冠状轮8上之花键槽21相接合的内齿。碟片22亦以可旋转之方式被连接，同时能够相对于行星齿轮支架13做轴向滑动。为此目的，一个壳体20于其径向之内侧表面上具有花键槽23，此花键槽上的一侧边，以可轴向滑动之方式，与碟片22之外齿相接合，同时，其另外一侧边则与行星齿轮支架13之外齿24相接合。

两组碟片19和22可以被轴向地推压于一个位于行星齿轮支架13上的回复板26与一个位于冠状轮8上的移动板27之间。于是，移动板27可以连同冠状轮8一起产生轴向位移。

壳体20支撑住被配置于一位在离合器18b周围之环状物内的离心式调速配重29。

于是，调速配重以可旋转之方式被连接至其所属之齿轮组1b上的输出轴2bc处。

每一个调速配重均具有一个被径向安置于碟片19和22之外侧周围上的坚固主体31，以及一个借由贝勒维尔(Belleville)弹簧34而依靠在回复板26之外侧表面上的起动尖端32。此尖端32经由一弯臂33而与坚固主体31相连接，上述之弯臂沿着一个取向与传动装置之中心线12相切的几何轴线28而连接于壳体20上。编号为WO-A-91 13 275的专利中描述了用于绞接安装上述调速配重的适宜方法，调速配重的重心G位于坚固主体31之内侧或接近内侧处，而此位置相对于轴线28是在一个平行于传动装置之中心线12所量取的固定距离处。

因此，行星齿轮支架13的旋转使得调速配重29之主体31在其所受离心力Fa的影响下，会径向地沿着其切线轴线28方向而依照枢轴向外旋转，导致其从一个由止动件36界定且依靠在壳体20上的位置处移至一个相距有一段距离的位置处(如图4所示)。

此项结果造成了尖端与调速配重枢轴轴线28之间，并因此在尖端32和壳体20之间产生相对的轴向位移。相对于与调速配重29之离心力所作用距离相对应的位移方向，壳体20会被轴向地依靠在冠状轮8上，同时籍由一轴向止动件B2之作用而可以相当自由地产生旋转。

于是，壳体20相对于尖端32所产生的位移会导致移动板27产生一个能够同时推动尖端32与离合器18b的相对运动。上述之相对运动可以对应于贝勒维尔弹簧34的压缩和/或对应于移动板27沿着与离合器18b之接合方向而朝向回复板26位置处的运动。

当传动系统如图1顶端和图2之所示是在静止的状况下时，贝勒维尔弹簧34会经由调速配重29连同其在静止状态下之止动件的作用而将用以接合离合器之作用力传递至壳体20，使得齿轮组1b之输入轴2ab以旋转方式与输出轴2bc连接在一起，同时，用于直接驱动作用的齿轮组能够用来传递由贝勒维尔弹簧之支撑力大小所界定的最大扭力。

冠状轮8、行星齿轮11与太阳齿轮9的齿形均为螺旋状。于是，每一对在负载作用下而相啮合之齿轮于其相对末端上所产生的推力是与所传递之周围作用力大小，以及输入轴2ab之扭力大小和输出轴2bc上之扭力大小成比例。其中所挑选的齿轮螺旋节距角可以使得当冠状轮传递扭力时，末端推力Pac的作用方向是产生于冠状轮8上，因而导致被冠状轮8轴向推动之移动板27可以离开离合器之回复板26。同时啮合冠状轮8与太阳齿轮9的行星齿轮11会承受到两个彼此平衡的相对轴向反作用力，另外，与行星齿轮11啮合在一起的太阳齿轮9亦会承受到一强度大小和冠状轮8之末端推力Pac相同，但作用方向相反的末端推力Pap。太阳齿轮9的推力Pap会经由止动件B3、行星齿轮支架13和轴承3bc而被传递至外壳4。于是，末端推力Pac从释放离合器18b之方向，被施加到活动的离合器板27上，并通过外壳4将此推力传递至离合器之回复板26上。此种经由止动件B2传递至壳体20上的作用力亦用以将调速配重29的尖端32与回复板26移动靠近在一起，于是，将调速配重29保持在其静止位置处，而且压缩贝勒维尔弹簧34。

参考图3所示之位置情形。假设此种位置状况已经被完成，以下的描述内容则是有关于齿轮组1b的操作方式。只要经由输入轴2ab传递至齿轮组的扭力使得作用在冠状轮8上的末端推力Pac的大小足以压缩贝勒维尔弹簧34，以及将调速配重29保持在如图3所示之静止位置处时，介于离合器回复板26与移动板27之间的距离则会使碟片19和22彼此产生滑动现象，但彼此之间不会传递扭力。在此种状况下，行星齿轮支架13可以用不同于输入轴2ab的速度产生旋转，并且会因为由齿轮组输出轴2bc所必须驱动之负载的作用而被固定住。同样必然地，行星齿轮11亦用来作为运动所需之反向装置，亦即使得太阳齿轮9以与冠状轮8之旋转方向相反的方向旋转。但是上述之反转作用会因为自由轮16的作用而停止。于是，太阳齿轮9被自由轮16固定住，同时，行星齿轮支架13的旋转速度则是在介于太阳齿轮9静止状态与冠状轮8和输入轴2ab的旋转速度之间。因此，齿轮组的功用为减速机构。倘若旋转速度增加而所提供的扭力大小保持不变时，离心力所产生于回复板26与移动板27之间的轴向内推作用力大小会大于末端推力Pac，同时，移动板27会被向内推至回复板26处，用以得到直接驱动的功用。当离合器18b被接合时，周转齿轮系7的齿轮则不再动作，亦即不再传递任何作用力，于是，不会产生任何末端推力。因此，由离心力所产生的末端推力会完全被用来将平板26和27移近在一起。以下的描述内容将可令人更清楚地了解到直接驱动之动作方式：只有当碟片19和22彼此开始摩擦，而且传递部分动力时，齿面的接合会相应地脱开一些，末端推力Pac也会相应地减少，而离心力的作用会越来越增加，直到离合器18b能够完全产生直接驱动的作用为止。

随后，输出轴2ab的旋转速度降低，以及/或是所传递之扭力增加，此时，调速配重29不再提供足够的内推作用力于离合器18b上，用以传递扭力。在此种状况下，离合器开始产生滑动。太阳齿轮9的旋转速度会减少到0。自由轮16会将太阳齿轮固定住，同时，齿面作用力Pac亦将会再度产生，用以将离合器脱开，使得齿轮组将以减速机构之方式动作。于是，每一次当减速作用与直接驱动作用之间发生变换时，轴向作用力Pac会被改变成作用于能够将新设定好之传动减速比稳定住的方向上。此种状况具有相当大的优点：一方面可以防止减速比在某个临界工作点上下频繁变化，另外一方面可以保证离合器18b所发生之滑动现象只是暂时的。

使用贝勒维尔弹簧34具有双重的目的。一方面是当传动系统处在静止状态时，通过推动离合器面使得齿轮组之输入轴与输出轴间得到机械式的连接。由于此作用对于三对齿轮组均有效，所以当车辆静止时，车辆会因为引擎本身被停住而往后被固定住。倘若离合器18b在车辆静止时被释放，由于在此种情况下，冠状轮8因为引擎5之作用而固定不动会导致太阳齿轮9以正常之方向旋转，所以，车辆会因为自由轮16之无法作用而自由地往前移动。

另外一方面，贝勒维尔弹簧34使得齿轮组可以在相当低的速度下被直接驱动，以往在此低速下，其大小与速度平方成正比的离心力会很小，使得甚至在传递相当小的扭力时亦会导致直接驱动之工作模式被切换成在实际工作上并不需要的减速机构工作模式。

在此将描述齿轮组1a与齿轮组1b之间的不同处。

当采用的周转齿轮系中所产生的输入在冠状轮上，而且输出在行星齿轮支架上时，此种机构不会很容易使减速比高于1.4∶1。在减速比为1.4∶1之状况下，当转入第二速时引擎的减速为40％。这个速度略小于从第一速转到第二速的速度大小。倘若输入经过太阳齿轮而输出经过行星齿轮支架，此时所得到减速比事实上至少为3(此种减速比太大了)。相反地，假使输入经过太阳齿轮而输出经过冠状轮，则事实上可以得到任何所需的减速比，但是倘若冠状轮以相反于太阳齿轮之旋转方向转动，当齿轮组以直接驱动和减速机构之模式动作时，由于冠状轮的旋转方向不同会造成难以容许的影响。

为了要一次解决以上的这些困难，齿轮组1a所具有的输入轴2a被连接至太阳齿轮9a，而其输出轴2ab则被冠状轮8a驱动，同时，为了要使得冠状轮8a的旋转方向甚至在减速作用下均与太阳齿轮9a之旋转方向相同，每一个行星齿轮会被一组两个啮合在一起的行星齿轮所取代，同时，此行星齿轮组中的一个与太阳齿轮9a啮合，另外一个则与冠状轮8a相啮合。行星齿轮支架13a经由自由轮16a而被连接至轮毂111。

轮毂111与起动装置制动器38之叶轮37结合成一体。如图5所示，制动器38包含一齿轮泵，而该齿轮泵中的叶轮37包含一个用以驱动四个加压用行星齿轮39之驱动用太阳齿轮，上述之加压用行星齿轮以液压方式彼此相互平行地配置于吸入口41与输送口42之间，同时上述之吸入口与输送口是与传动系统中的润滑油贮存槽连结在一起。一个被装设于输送口42内的阀门40可以用来决定液压油是否能够流经泵，或是甚至用以调整泵的出口大小，造成水头的损失，当阀门40被关闭时，被挡住而无法流动的液压油会将泵停住，使得叶轮37不再旋转，同时，自由轮16a会导致行星齿轮支架13a仅能以正常之方向旋转。相反地，倘若阀门40被开启，叶轮37就可以自由地旋转。在此种状况下，行星齿轮支架13a能够以相反方向旋转，并通过自由轮16a之作用来驱动轮毂111，如此造成产生如图5所示之方向的加压作用。阀门40会被开启，用以自动得到空挡位置，亦即当车辆在静止状态下(输出轴2c被固定不动)而同时输入轴2a旋转时，将输入轴2a与输出轴2c分开。此种功能是借由通常被安装于引擎5与传动系统之间的离合器或扭矩转换器而得到的。为了使得输出轴2c之运动情形产生渐进式的变化，阀门40会被渐渐地开启，用以通过阀门40所增加之水头损失来逐渐使叶轮37停住。

另外一种方式是以平行于阀门40之方式安装一个止回阀45，使得液压油倘若以与图5所示之方向相反的方向流动时，液压油能够绕过阀门40流动，亦即液压油经由输送口42被抽取，同时，经由吸入口41而被排放。由于止回阀45之功用，自由轮16a可以被省略，此自由轮的功能会被止回阀45之液压作用所取代。此种配置方式可以减少使用自由轮时对于所占用空间之需求，但是会导致当齿轮组1a以直接驱动模式动作时，造成液压的摩擦损失，此时行星齿轮支架13a是在与输入轴2a相同的速度下，沿着正常方向旋转的状况下。

图2中亦表示出，制动器38的液压泵成型部位是以特别简单之方法制成的：每一个行星齿轮39简单地被包围在外罩49上的孔穴48内，而此外罩则被固定靠在位置与引擎5相对之外壳4的末端上。上述孔穴的周围表面51与行星齿轮39之齿面尖端是保持油密的接触，同时，孔穴48之底部表面52连同外壳4之外侧末端表面53亦与每一个行星齿轮39之两个径向表面保持油密的接触。此外，叶轮37与其齿面之两侧上均具有两个位置相对的环状表面54与56，其中的一个环状表面是与外罩49之内侧基座保持油密的接触，而另外一个环状表面则是与外壳4之外侧表面53保持油密接触。以上这包括行星齿轮面尖端，以及行星齿轮径向表面与外罩49和外壳4之间的不同油密接触亦会导引在旋转中之行星齿轮。

如同在另外两对齿轮组1b和1c一般，使用于齿轮组1a上之调速配重29的壳体20a是与该齿轮组之输出轴2ab一起旋转，但是亦与该输出轴在轴向上是结合成一体的。于是，该壳体20a连同销钉28和调速配重29均不会产生任何轴向位移。

另外，调速配重29的尖端32不会再依靠在回复板26上，但是依然会因为贝勒维尔弹簧34之作用而依靠在离合器18a之移动板27上。如同其它齿轮组一般，移动板27是与冠状轮8a结合成一体的，其中该移动板因为花键槽17a相对于壳体20a以旋转的方式与输出轴2ab相连接而可以产生轴向位移。回复板26则与输入轴2a结合成一体。

齿轮组1a的动作方式与齿轮组1b和1c相类似。调速配重或贝勒维尔弹簧34被用来以一个由所能传递之最大扭力值所决定的作用力来推动离合器18a，同时，在减速机构之动作模式中，冠状轮8a之螺旋齿面所产生的轴向作用力会沿着释放离合器之方向来推动移动板27。

以下将描述三对齿轮组1a、1b和1c的一般动作方式。

假设所有齿轮组1a～1c均以减速机构之模式动作时(参考图1之下半部)，于是，传动装置可以得到第一减速比，其中齿轮组1a的速度最快而扭力最小，如同图中三重箭头Fa与单一箭头Pac之所示。于是，如图3所示当车辆加速时，该第一齿轮组1a会首先被切换成直接驱动之工作模式。由于从第一组齿轮组传来的扭力大小不会再增加，因此，第二齿轮组1b的扭力会减小，但是第二齿轮组的旋转速则保持不变，同时由于其工作模式的切换是由车辆之旋转速度大小来决定的，所以，第二齿轮组在工作模式切换之前的旋转速度会小于第一齿轮组。于是，在引擎所传出的扭力大小保持不变的状况下，车辆的速度必须更要增加，才能导致第一齿轮组被切换成直接驱动的工作模式；而且，以此方式继续进行，直到传动装置上的所有齿轮组均是在如图4所示之直接驱动状况下。于是，构造基本上相同的所有齿轮组本身组合起来，得以产生阶段式的减速作用。此时，有关齿轮组1a所被描述的相异处就不会产生任何影响。

在一已知状态下被直接驱动的齿轮组中，为了要保证其中操作位置最接近输出轴2c之齿轮组通常是最容易被切换至低挡，所以，操作位置愈接近输出轴的齿轮组中，其调速配重会愈少或愈轻，或是其离合器内的碟片会愈少。但是以上的差异现象是与其所传递之扭力值大小相对应的，而相邻的齿轮组之间只有若干百分比差异而已。

以下的描述内容可以参考图2，是由齿轮组1b和1c提供的，关于齿轮组1b的附加机构，此机构可以在不同于由贝勒维尔弹簧34之轴向作用力、离心调速配重29和冠状轮8之齿轮等因素所导致的状况下，将以上三个齿轮组随意切换成减速机构之工作模式。

为了此项目的，齿轮组1b具有一个能够使得太阳齿轮9相对于外壳4而保持固定不动，而且受自由轮16影响的制动器43。换言之，制动器43以平行于自由轮16之方式被安置于太阳齿轮9与外壳4之间。一个以可作轴向滑动方式安装的液压活塞44可以被切换成施加作用力或是释放制动器43。制动器43与活塞44均为环状构造，同时，其中心线与传动系统之中心线12相同。液压活塞44邻接一液压室46b，此液压室可以选择油压将活塞44推动朝向产生制动器43作用之方向(此方向则与回复弹簧55之作用方向相反)。

此外，液压活塞44被牢牢地连接至一个借由一轴向止动件B4之作用而依靠在壳体20上的推杆47。此种组合状况使得当液压室46b内的压力将活塞44推至足以产生制动器43作用之位置时，壳体20在制动器43动作之前，会被推动到足以能够使得离合器18b被释放掉的位置处。

于是，当活塞44处在制动作用位置时，太阳齿轮9甚至在行星齿轮支架13之旋转速度大于冠状轮8的状况下依然保持固定不动(如同在制动的操作方式中)，同时，齿轮组随后是在减速机构工作模式中，而此工作模式亦可借由将离合器18b释放而得到。

于是，以上所描述的组合43、44、46b和47共同组成一个机构，在车辆下坡行驶时，当驾驶者意欲增加引擎的制动作用时，上述机构可以用来协助车辆驾驶者，使得齿轮组均作用于减速工作模式下，增加引擎制动的效果。

从以上的描述内容中可以得知：当车辆静止时，贝勒维尔弹簧34会将所有的齿轮组放置于直接驱动状况下，当车辆行进时，齿面作用力Pac的出现会造成所有齿轮组被切换成减速机构工作模式，使得行进中的系统保持在第一减速比状况下。这种情况会造成一种不受欢迎的经常性急剧切换现象的产生。为了避免此现象产生，当引擎已启动而输出轴2c尚未动作时，制动器43、活塞44与推杆47的组合会将齿轮组1b放置于其＂减速机构＂之状态下，使得传动系统在输出轴2c一开始动作时，就在其第一减速比下被操作。

未表示出来的机构例如手动机构等被提供用来以可切换之方式应用于液压室46b，用以达到以上所描述之功能。于是，亦可能使得于减速机构工作模式下的齿轮组会因为在介于齿面作用力与弹簧34之作用力和调速配重29之作用力间的所有作用力达到平衡之状况下，该齿轮组会被导引成直接驱动之模式。

齿轮组1c具有以下与齿轮组1b相同的元件：一个制动器43、一活塞44、一液压室46c，以及一推杆47，连同一个止动件B4。

相反地，齿轮组1a就有所不同。其中的活塞44a与一液压室46a相邻接，但是其制动器不象制动器43是与自由轮16a相平行，此外，活塞44的动作会穿过止动件B5而作用在冠状轮8a上，不是作用在轴向上被固定不动的壳体20a上，同时，离合器18a的移动板27是在用以释放离合器18a之方向上。此种组合方式的目的是使得离合器18a在当车辆静止而输入轴2a已转动时能够被释放，如同阀门40在开启之位置时一般。活塞44a亦被用来产生被称为＂畅快＂驾驶感的减速工作模式。相形之下，当引擎在被制动之状况下，活塞44a不会被用来得到减速工作模式。此种情况事实上已考虑到在传动第一减速比之状况下产生制动状况是不太可能的。

在此回到图1，3和图4，并以整体来考虑传动系统的不同状况。

在图1所示的顶端部分中，由于当阀门40因为其回复弹簧50之作用而被固定在关闭的位置，致使所有的离合器18a、18b、18c均被接合，而且启动制动器38被挡住，传动系统则静止于直接驱动之工作模式下，活塞44和44a则借由回复弹簧55之作用而被推动朝向其产生相互作用位置处。

在图1之底部所示的位置处，其中所示之阀门40是在开启位置，用以释放叶轮37。图中亦提供有液压室46a、46b和46c，用以释放离合器18a、18b和18c，以及压缩相对应的贝勒维尔弹簧34和液压活塞的回复弹簧55。在引擎5保持于怠速状况下，输出轴2c是固定不动的(车辆保持静止)。然后，启动装置38会使得输入轴2a转动，而不会造成齿轮组1a之输出轴2ab产生任何旋转现象，同时，两个齿轮组1b和1c亦不会旋转。在此种状况下，行星齿轮支架13a和轮毂111均是以与正常方向相反之方向旋转。此时，叶轮37的惯性作用会加诸于热机引擎5的传统式飞轮上。此种惯性加成的作用是很有利的，因为当热机引擎在怠速(未连接至惯性负载)之状况下，当热机引擎中的一个活塞在到达其气体压缩行程之末端时，飞轮的作用可以使得引擎保持在继续旋转之状态下。相反地，在正常之操作状态下，传统热机引擎的飞轮则会妨碍到车辆之加速性能。叶轮37只有在当车辆静止时才会旋转，另外一方面，在引擎5上使用一较小的飞轮亦可达到同样稳定怠速之效果，此外，由于在正常操作状况下，叶轮37会被停住，所以，叶轮37的惯性作用亦会消失。

为了要从与图1底部所描述之状况相对应的空挡操作位置切换到先前所描述的第一传动减速比的操作状况，阀门40会渐渐地被关闭，用以使得第一齿轮组之输出轴2ab慢慢地产生旋转，同时，此旋转运动在经由每一对齿轮组传递之后，速度会降低，直到传到输出轴2c为止。当车速到达例如是每小时5公里时，液压室46a、46b和46c内的压力会被释放，使得齿面作用力Pac、离心力Fa和弹簧34之弹力如以上所述完成其在此自动控制系统中所应担任的工作。

倘若一开始，传动系统是在直接驱动状况下，齿轮组1c的液压室46c会被用来启动制动器43，同时，使得该齿轮组之离合器18c保持在被释放的位置。于是，该齿轮组的活塞44会导致齿轮组被切换成减速工作模式，以便或是产生较大的引擎制动作用，或是很快地将齿轮组切换回减速工作模式，目的是随后能达到迅速的加速。

参考图6，在此将描述一个用于自动控制启动制动器38的液压图形。

不同于图1到图5所示之方式，图6中传动系统之输入轴是一个液压入口泵57，该泵是由轴2a驱动，同时，以引擎5的速度旋转。此图形仅以概略之方式来表示入口泵57供应传动系统所需的润滑油路60。此外，泵57经由一节流阀78而被排放至大气中，使得位于泵57之出口处的压力与此泵的旋转速度有关，此旋转速度亦即是引擎5之曲轴的转速。以平行于节流阀78之方式被安装的泄压阀59被用来设定泵57中输送管路之压力大小(例如是200kpa)。同样地，此压力会随着转速而增加，直到转速是2000rpm为止，然后一直保持在200kpa。

经由泵57而施加于液压阀门40之控制入口89处的输送压力被用来将阀门40从开启位置移至被关闭的位置，此阀门则是因为弹簧50的作用而被保持在开启的状态下。

一个手动式凸轮71可以于＂4＂、＂3＂、＂2＂和＂N＂等不同挡位之间移动。挡位＂4＂、＂3＂和＂2＂分别与控制液压室46a和46c的液压油供给相对应。挡位＂N＂空挡位置，其中弹簧50之反向支柱91会移动朝向阀门40，即使阀门40在开启位置时，也会压缩弹簧50，于是，不管控制入口89处之压力大小，用来防止阀门40移至被关闭的位置。

如下内容将描述此液压管路的操作方式：

当凸轮71在＂N＂挡位，阀门40会被迫保持在开启位置，使得制动器38亦被迫释放，于是，在传动输入轴2a与输出轴2c之间产生脱离的状况。

当凸轮71是在挡位＂4＂、＂3＂或＂2＂其中之一或是其它别的挡位时，引擎5是以大约800rpm的怠速在旋转，此时，弹簧50的作用力会大于入口89处之压力所产生的作用力大小，同时，阀门40是在开启位置上。

倘若驾驶者增加引擎5的转速，控制入口89处之压力亦随之逐渐增加，同时，渐渐地导致阀门40被移至关闭位置、弹簧50的设计成与当阀门40被移向关闭位置时所突然快速增加之回复力方向相反，用以避免产生突发的运动。当阀门40愈被关闭，制动器38之输送管路内的压力亦随之增加。此种情况会导致齿轮组1a之冠状轮8a，以及传动输出轴2c会渐渐开始转动。

图7中所示实例仅描述其与图6所示实例的不同处。

在此项实例中，弹簧50将阀门40移向第三位置处，在该位置处，不但启动泵38之输送口42是开启的，同时，该启动泵38之吸入口41是与大气相连通。当在控制入口89处的压力大小比正常怠速(例如是500rpm)时候之压力值低时，阀门40的位置表示引擎是在熄火状况下。在此种状况下，由于启动泵38会吸进空气，所以，启动泵内不会产生任何液压摩擦作用。此种情况会导致引擎5回复到其正常的转速下。此种现象对于以下的状况特别有帮助：倘若引擎因为特别低温而导致熄火，此时，甚至在输送口42被开启时，由于液压油所具有的高粘滞力特性会对于启动泵38之旋转产生极大的阻力，而此阻力则造成引擎熄火。

倘若引擎5以其大约800rpm之正常怠速运转，阀门40是在中间位置处(而图6所示之阀门则是在开启位置)，此时，启动泵38会吸进液压油，同时，在大气压力下自由地输送液压油。

阀门40的第三个位置为输送口42的关闭位置，车辆的渐进式启动依照图6所示之方式进行，其中借由阀门40从液压油可以被吸进和自由传送之位置处中渐渐地移动至输送管被关闭之位置处而得到以上所述的渐进式启动作用。

在图8所示之实例中，仅描述其与图6所示之实例的不同处，图形中除了泵57以外，还有一个液压出口泵58是位于传动输出轴或此输出轴之下游位置处。出口泵58的型式是一种其输送之压力值与传动输出轴转速成比例的泵，换言之，是与车辆行驶中之速度成比例。

阀门40位于控制入口89的同一侧，具有一个被连接至出口泵58之输送管上的第二控制入口92。于是，就有引擎5之转速与车辆行驶中车辆速度等二项参数用来造成阀门40被移至关闭位置。

此外，产生于启动泵38之输送口42内的压力是与被传递至车辆的扭力大小成比例。在此项实例中，此种压力被用作一逆向反作用入口93的逆向反作用参数，使得阀门40在所传递之扭力值为最大时，依然保持在开度最大的开启位置处。于是，一方面当所传递之扭力变得太大时，由于阀门40之再度开启所造成摇动情形会减小。另外一方面，当所传递之扭力值大时，离合器的接合过程会延长，直到车辆与引擎到达较高之速度时才会完成接合，此种结果可以改善从车辆静止时开始产生的引擎加速性能。

值得注意的地方是逆向反作用入口93的功能是与图6或图7中所描述之类似元件具有相同的效果，亦即仅由位于传动系统输入轴上之泵57提供＂转速＂信号来动作。

图8所示之实例亦说明一个渐进式操作阀门94，当此渐进式阀门在正常开启状态下时，使控制入口92与转速泵58之出口相连通，同时，亦将一个位置与上述第一和第二入口在同一侧边的阀门40之第三入口96连接至入口泵57的输送管上。

相反地，当接点97被启动以驱动电磁阀98时，渐进式操作阀门94会移至第二入口92和第三入口96均是在大气压力的位置。此种结果对于例如雪地之湿滑路面是有用的。特别是其中车辆轮之旋转速度的影响会因此而消除。于是，车辆的滑动不会使阀门40突然移至被关闭的位置。此外，通过消除车辆速度的影响与减小引擎的转速(控制入口92和96分别是在不动作的位置)，运动状况的设定可以延伸超过引擎转速的范围。于是，渐进式动作方式的使用可以增加，用以减少必须施加于车轮上的启动扭力大小，以及降低车轮发生打滑的危险性。

在图9所示实例中，仅描述其与图2所示之实例的不同处，其中制动器38不再是一液压泵，而是一个碟式制动器。此制动器的叶轮37是一个与轮毂111结合成一体的碟片。碟片37连同卡钳82被固定于外壳4上，用以防止其本身沿着中心线12旋转。弹簧83被用来永远地握持住卡钳82，同时，亦使轮毂111保持固定不动。在此种状况下，自由轮16a使得行星齿轮支架13a仅能以正常方向旋转。一个液压千斤顶84被用来将卡钳沿着与弹簧作用力所产生之方向相反的方向彼此被移动分开。在此种状况下，行星齿轮支架13a可以沿着相反方向旋转，并通过自由轮16a之作用来驱动轮毂111，以得到空挡的状况。

为了要逐渐使车辆产生运动，千斤顶84内的压力会被渐渐地释放掉。

启动制动器38被安置于外壳上与引擎5相对的自由端上，使得倘若有需要时，卡钳82的摩擦片可以用相当简易的维修方式加以更换。

此项实例中的配置方式是用以下所述之情况而得到的：其中第一齿轮组1a已被移至外壳4之自由端上，而不是在引擎末端上，同时，第一齿轮组1a之输出轴2ab是与周转齿轮系上的冠状轮8a连接在一起。事实上，可以很清楚地看出来，倘若冠状轮8a是与齿轮组1a(在齿轮组1b和1c之情况下亦相同)的输入轴2a相连接，在周转齿轮系71上与引擎5相对之侧边上会有一个用于连接输入轴2a与冠状轮8a的径向凸缘，此凸缘的功用是在周转齿轮系之上述侧边处，用以防止行星齿轮支架与外壳之外侧间产生任何直接的连接。于是，此种周转齿轮系7a于第一齿轮组1a上的特别配置方式具有以下所述之双重优点：其中之一如上文所描述，使得能在第一与第二传动减速比之间可以得到较佳的降挡模式，另一优点是使得启动装置38能被安置于外壳4之外侧。而轴承3a和3ab会被适宜地加以密封。

本项发明很显然不会受限于以上所描述和说明之实例。

传动系统亦不需要以连续的齿轮组来配置。

启动制动器可以是例如为一带式制动器的其它种类制动装置。

此制动器是由车辆驾驶者来操作，例如经由传统式离合器踏板之作用而动作。

Claims (23)

1.一种传动装置，其中一个差动式(7a)的传动装置(1a)包括若干个相互啮合的旋转元件，该旋转元件之一与该装置的一个输入轴(2a)相连接，另一个与一个输出轴(2ab)相连接，上述旋转元件(8a、9a、13a)包括一个反作用单元(13a)，该传动装置还包括可选择的锁定装置(16、38)，该锁定装置安装在反作用单元(13a)和传动装置外壳(4)之间，可选择的锁定装置中，有一个具有自由轮功能的机件(16a、45)，以便使反作用单元(13a)能与上述输入轴(2a)、输出轴(2ab)做同方向旋转，当一个可选择的连接装置(18)起码以间接方式连接到上述差动机构的旋转元件(7)上时，以便在该装置中产生直接驱动，至少当具有一个自由轮功能的装置被锁定时，上述反作用单元(9a)整体随着一个可选择地释放的制动器转子(37)而旋转，为了释放上述转子(37)和上述外壳(4)有关的反作用单元(13a)，使传动系统在空档条件下运转，以及渐渐地被加速，以便渐渐地使和上述外壳(4)有关的上述转子(37)固定不动，以便使反作用单元(13a)分别有选择地固定不动和被释放，通过和具有一个自由轮功能的装置有关的外壳，其特征是上述制动器是一个碟形制动器，碟盘构成了所述转子(37)。

2.根据权利要求1所述传动装置，其特征是制动器包括有助于永久使用制动器的机件(83)和为脱开制动器然后能在永久使用制动器的所述机件(83)的作用下，使其逐步的使用的机件(84)。

3.一种传动装置，其中一个差动式(7a)的传动装置(1a)包括若干个相互啮合的旋转元件，该旋转元件之一与该装置的一个输入轴(2a)相连接，另一个与一个输出轴(2ab)相连接，上述旋转元件(8a、9a、13a)包括一个反作用单元(13a)，该传动装置还包括可选择的锁定装置(16、38)，该锁定装置安装在反作用单元(13a)和传动装置外壳(4)之间，可选择的锁定装置中，有一个具有自由轮功能的机件(16a、45)，以便使反作用单元(13a)能与上述输入轴(2a)，输出轴(2ab)做同方向旋转，当一个可选择的连接装置(18)起码以间接方式连接到上述差动机构的旋转元件(7)上时，以便在该装置中产生直接驱动，至少当具有一个自由轮功能的装置被锁定时，上述反作用单元(9a)整体随着一个可选择地释放的制动器转子(37)而旋转，为了释放上述转子(37)和上述外壳(4)有关的反作用单元(13a)，使传动系统在空档条件下运转，以及渐渐地被加速，以便渐渐地使和上述外壳(4)有关的上述转子(37)固定不动，以便使反作用单元(13a)分别有选择地固定不动和被释放，通过和具有一个自由轮功能的装置有关的外壳，其特征是制动器是一个同关闭液压泵输送管道(42)的一个阀门(40)相连接的液压泵(38)。

4.根据权利要求3所述传动装置，其特征是液压泵是一个齿轮泵。

5.根据权利要求4所述传动装置，其特征是上述制动器转子(37)的形式为一齿轮泵的轮子，它和若干个泵的小齿轮(39)相啮合，这些小齿轮分布在围绕泵轮的固定位置上。

6.根据权利要求5所述传动装置，其特征是泵的小齿轮焊接于支座(51)上，和前述外壳(4)形成一整体，并由此得以顺利旋转。

7.根据权利要求3所述的传动装置，其特征是阀门(40)是包括转速机构(57、89、96、58、92)的倒向装置自动控制的，更明确地说，上述阀门(40)朝向闭合位置。

8.根据权利要求7所述传动装置，其特征是转速机构包括由传动装置的输出轴驱动的转速泵(58)。

9.根据权利要求7所述传动装置，其特征是转速机构包括由传动装置(1a)的输入轴(2a)驱动的转速泵(57)。

10.根据权利要求9所述传动装置，其特征是转速泵(57)和一个释放阀(59)相连接，以防管道压力超越某一预定值。

11.根据权利要求7所述传动装置，其特征是倒向装置包括向所述阀门(40)施加泵输出压，作为所述制动器(38)的机件(93)。

12.根据权利要求3至11中任一项所述之传动装置，其特征是前述带有一自由轮功能的装置包括一止回阀(45)，该止回阀旁路了阀门(40)，以便使油液以与旋转相反的方向自由流入泵，在反作用单元(13a)运转期间，前述转子(37)遵循反作用力矩而工作。

13.根据权利要求1至11中任一项所述传动装置，其特征是反作用单元(13a)是通过前述那个有自由轮功能的机构(16a)而连接到制动器转子(38)上去的。

14.根据权利要求1至11中任一项所述传动装置，其特征是前述转子(37)为一坚实实体，以便用作一惯性飞轮。

15.根据权利要求1至11中任一项所述之传动装置，其特征是传动装置包括一周转齿轮系(7a)，其中一个太阳齿轮(9a)和前述输入轴(2a)相连，一个冠状齿轮(8a)和前述输出轴(2ab)相连，一行星齿轮支架(13a)构成了反作用单元。

16.根据权利要求1至11中任一项所述传动装置，其特征是传动装置(1a)包括一周转齿轮子(7a)，其中一个太阳齿轮(9a)和前述输入轴(2a)相连，一个冠状齿轮(8a)和前述输出轴(2ab)相连，一行星齿轮支架(13a)构成了反作用单元，同时，该行星齿轮支架以可旋转之方式支撑住一串行星齿轮(11a)，每一串行星齿轮包含偶数个彼此啮合的行星齿轮，而每一串行星齿轮亦包含一个与太阳齿轮(9a)相啮合的行星齿轮(11a)，以及一个以冠状齿轮(8a)相啮合的行星齿轮(11b)。

17.根据权利要求15所述传动装置，其特征是其中包含至少一个第二传动装置，该传动装置中包含一个被连接至该输出轴(2ab)的输入冠状轮(8)，一个通过一自由轮(16)而被连接至该外壳(4)上的反作用太阳齿轮(9)，以及一个输出行星齿轮支架(13)。

18.根据权利要求16所述传动装置，其特征是其中包含至少一个第二传动装置，该传动装置中包含一个被连接至该输出轴(2ab)的输入冠状轮(8)，一个通过一自由轮(16)而被连接至该外壳(4)上的反作用太阳齿轮(9)，以及一个输出行星齿轮支架(13)。

19.根据权利要求15所述传动装置，其特征是该传动装置(1a)之输出轴(2ab)会将该传动装置(1a)之输入轴(2a)包围住，同时，该行星齿轮支架(13a)会在周转齿轮系(7a)上之方向远离该输入轴(2a)，与输出轴(2ab)的侧边位置处和该转子(37)连接在一起。

20.根据权利要求19所述传动装置，其特征是该输入轴(2a)被一个轴承(3a)支撑于一用以将该行星齿轮支架(13a)连接至该转子(37)上的轮毂(111)处，同时，该轮毂(111)通过一轴承(3ab)而相对于该外壳(4)被支撑住。

21.根据权利要求1至11中或17至20中任何一项所述传动装置，其特征是该制动器(38)的所在位置会超过该外壳(4)之一端，该端邻接着上述传动装置(1a)。

22.根据权利要求21所述传动装置，其特征是该输入轴(2a)包括一个沿着周围安装于至少一个第二传动装置(1b、1c)上的轴，该第二传动装置具有一个被连接配置有该制动器(38)之传动装置输出轴的输入轴(2ab)，使得传动输出轴(2c)被安置于该输入轴(2a)与驱动用引擎(5)相连接的侧边上。

23.根据权利要求1至11中或17至20中任一项所述传动装置，包括若干连接的组件(1a、1b、1c)依次安装在输入轴(2a)和输出轴(2b)之间，每一组件包括一个差动机构(7a，7)以及一个对外壳(4)能锁定的反作用单元(13a、9)，其特征是制动器(38)安装在一个和传动输入轴(2a)密切接触的组件(1a)上，而其它组件(1b、1c)中的反作用单元(9)能固定于上述传动外壳(4)上。

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