CN105899832A - 机动车传动系 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机动车传动系，尤其是用于载货车或轨行机车的机动车传动系，其具有带驱动轴并且产生废气流的驱动发动机；具有定位在废气流中的用于将废气能量转化成驱动功率的动力涡轮机；其中，动力涡轮机能切换成与驱动轴驱动连接，用于以动力涡轮机的驱动功率驱动所述驱动轴或者在驱动功率流中接在驱动轴之后的机组；具有液力缓行器，包括驱动的装有叶片的主轮和固定的或者在装有叶片的主轮的反向方向上的驱动的装有叶片的副轮，它们共同地形成可填充以工作介质的工作空间，用于通过借助工作介质回路从主轮传递到副轮的扭矩传递液力地制动主轮。按本发明的机动车传动系的特征在于，设有机械分离离合器，借助该机械分离离合器能将动力涡轮机和液力缓行器的主轮与机动车传动系中的驱动功率流断开连接。

Description

机动车传动系
本发明涉及一种尤其是用于载货车如载重汽车、施工机械、农业车辆或者特种车辆的机动车传动系或者用于轨行机车的机动车传动系。
在按本发明类型的机动车动力系统中使用驱动发动机，尤其是内燃机，例如柴油发动机，该驱动发动机具有驱动轴并且产生废气流，用于将驱动功率馈送到机动车传动系中，其中，为了提高效率，例如在用于驱动发动机涡轮增压的废气涡轮增压器旁边设置所谓的废气涡轮增压及冷却机组系统。这种废气涡轮增压及冷却机组系统具有定位在驱动发动机的废气流中的动力涡轮机，该动力涡轮机将废气能量转化成驱动功率，可将动力涡轮机切换为与驱动轴驱动连接，因此通过动力涡轮机从废气能量获得的驱动功率可以与用于驱动机动车传动系的驱动发动机的驱动功率相加，以便驱动驱动轮和/或机动车传动系的其它机组。
虽然废气涡轮增压及冷却机组系统在驱动发动机的额定工作点中导致效率提高，方式为例如在相同的消耗下有多于百分之十的驱动功率可供使用或者在相同的驱动功率中可以相应实现节约消耗，但在驱动发动机的部分负载工作中存在这样的状态，其中由于很少存在的废气能量几乎不会产生附加的驱动功率。由于在废气涡轮增压及冷却机组系统中、例如废气动力涡轮机的轴承中以及机械式驱动连接装置(通过该驱动连接装置将动力涡轮机连接到机动车传动系上)中的不可避免的机械损失，甚至会出现驱动发动机的效率相对不带废气涡轮增压及冷却机组系统的相应驱动发动机变差的工作状态。
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种带有废气涡轮增压及冷却机组系统的机动车传动系，其使得总效率得到改善。
按本发明的技术问题通过一种具有权利要求1的特征的机动车传动系解决。在各从属权利要求中给出有利且特别适宜的本发明设计方案。
按本发明的尤其是用于载货车或轨行机车的机动车传动系，如开头所述，包括具有驱动轴并且产生废气流的驱动发动机以及定位在废气流中的用于将废气能量转化成驱动功率的动力涡轮机。动力涡轮机可切换成与驱动轴驱动连接，以便以动力涡轮机的驱动功率驱动所述驱动轴或者在驱动功率流中位于驱动轴下游的机组。对于其它可能的详情和功能参照按本发明类型的机动车传动系在开头部分的描述。
按本发明，还设置液力或者说流体动力学的缓行器，包括驱动的装有叶片的主轮(也称为转子)和固定的装有叶片的副轮(也称为定子)，其中，两个叶轮共同地形成可填充以工作介质的工作空间。在工作空间中可引入工作介质，例如水或油或具有这些物质的混合物，以便通过主轮的驱动形成在工作空间中的工作介质回路，借助该工作介质回路将扭矩从主轮传递到副轮上，由此液力地制动主轮。代替固定的副轮，即使对于所谓的反向缓行器也可以尤其通过液力缓行器的共同输入轴与主轮反向地驱动副轮。
按本发明，设置机械分离离合器，借助该机械分离离合器，动力涡轮机和液力缓行器的装有叶片的主轮均能够与机动车传动系中的驱动功率流脱耦。
通过按本发明的设计方案，不仅避免了开头所述的在废气涡轮增压及冷却机组系统中的机械损失，也就是在与动力涡轮机驱动连接中并且在动力涡轮机中的所选工作状态下，即当动力涡轮机与驱动功率流断开耦连时的机械损失，而且相应地适用于在其它情况下在液力缓行器的非制动工作中由于缓行器产生的剩余制动力矩和/或同样由于例如轴承中的机械损失而出现的不希望的损失。通过按本发明的设计方案，同时使附加设计耗费和制造成本中的附加费用通过以下方式减少，即，将同一个机械分离离合器有利地用于机动车传动系的迄今仅在确定的工作状态中产生不希望的损失的两个完全不同的机组。
液力缓行器和废气涡轮增压及冷却机组系统的动力涡轮机与机动车传动系中的驱动功率流借助共同的机械分离离合器的可选的机械脱耦是特别有利的，因为两个系统在机动车传动系的互补的工作状态下是主动的或者说激活的，即，液力缓行器在机动车制动时并且因此通常在驱动发动机的惯性行驶中，和废气涡轮增压及冷却机组系统在机动车的牵引工作中，亦即在将驱动发动机的驱动功率主动地馈送到机动车传动系中时是主动的，以便用驱动发动机驱动所述驱动轮和/或另一个机组。因此，机械分离离合器特别有利地具有至少两个切换位置，其包括动力涡轮机在驱动连接中与驱动轴耦连并且同时液力缓行器的主轮与机动车传动系中的驱动功率流断开耦连的第一切换位置和动力涡轮机与机动车传动系中的驱动功率流断开耦连并且液力缓行器的主轮在机动车传动系的驱动功率流中耦连的第二切换位置，以便用来自机动车传动系的驱动功率驱动主轮并且在反向或逆转式缓行器中尤其也驱动副轮。
按本发明的一种特别有利的扩展设计，机械分离离合器还具有第三切换位置，在该第三切换位置中，动力涡轮机和液力缓行器的的主轮均与机动车传动系中的驱动功率流断开耦连，因此也就是说既不驱动液力缓行器的主轮，由于太少的废气能量也不会通过驱动发动机不希望地带动动力涡轮机。
按本发明的一个实施例，机械分离离合器设计成爪形离合器，或者设计成不同步的爪形离合器，但特别有利地设计成同步的爪形离合器。
按一种实施形式规定，动力涡轮机和液力缓行器的装有叶片的主轮通过机械分离离合器连接在驱动发动机的辅助驱动器上，亦即在所谓的PTO(Power Take Off)上。当前称作驱动轴的驱动发动机轴可以例如形成辅助驱动器或者驱动轴是内燃机的曲轴并且辅助驱动器通过在驱动发动机内部的齿轮传动与曲轴驱动连接。其它设计方案是可行的。
为了保护废气动力涡轮机不产生扭振，在机械分离离合器和动力涡轮机之间的驱动连接装置中有利地设有扭振阻尼元件，该扭振阻尼元件特别有利地设计成液力离合器。这种液力离合器同样具有两个装有叶片的轮，但这两个轮都旋转。尤其是没有像在液力转换器中那样设置第三轮。两个叶轮又共同地形成可填充以工作介质的工作空间，用于将驱动功率液力地从一个轮传递到另一个轮上。因此，液力离合器具有通向液力缓行器的工作空间的第二工作空间，也就是说相对于液力缓行器附加地设置。
液力离合器可以与液力缓行器在空间上分离地定位。例如，液力离合器在轴向方向上看定位在机械分离离合器的第一侧上，而液力缓行器定位在机械分离离合器的相反的一侧上。另一个实施形式规定，液力离合器与液力缓行器共轴地定位，其中，尤其是液力离合器和液力缓行器的旋转轴线相互对齐。另一个实施形式还规定，液力离合器在径向方向上定位在液力缓行器旁边，也就是说液力离合器和液力缓行器的旋转轴线相互平行，其中，叶轮在共同的平面的区域内并排地定位。
若液力离合器和液力缓行器以相同的工作介质运行，则可以有利地为两个液力机组设有一个共同的工作介质供给装置，尤其是油供给装置，从这一个共同的工作介质供给装置中向两个工作空间供给工作介质。工作介质供给既可以理解为填充来自工作介质供给装置的工作介质储备中的工作介质并且将工作空间的工作介质清空到工作介质储备中，也可以在不清空或完全清空至少液力离合器和/或缓行器的工作空间的另一个实施形式中理解为位于工作空间中的工作介质与来自工作介质供给装置的工作介质的交换，尤其是连续的交换，以便将热量从液力机组中排出。尤其如果两个液力机组靠近驱动发动机定位或定位在驱动发动机中或驱动发动机上，例如因为通过驱动发动机的所述辅助驱动器进行驱动或者动力涡轮机的驱动功率被馈送到驱动发动机的辅助驱动器中，则也可以使用驱动发动机的机油供给装置来向液力机器供给工作介质，即油。这种油供给装置尤其用于润滑驱动发动机。
按本发明的一种有利的设计方案，动力涡轮机和液力缓行器的主轮分别通过至少一个，尤其是多个圆柱齿轮级连接在驱动发动机的驱动轴上。例如在液力缓行器的主轮和驱动轴之间设置唯一的圆柱齿轮级或者设置两个圆柱齿轮级，而在动力涡轮机和驱动轴之间的驱动连接中一般设置两个或更多的圆柱齿轮级。从驱动轴观察，通过这些圆柱齿轮级可以分别形成转换成快速的变速装置(增速器或增速齿轮箱)，使得液力缓行器的主轮和动力涡轮机均在驱动连接被接通时借助分离离合器分别比驱动发动机的驱动轴更快地旋转。
以下根据实施例示例性地描述本发明。
在图1中示出按本发明的机动车传动系，其具有爪形离合器形式的分离离合器1，该分离离合器具有三个切换状态。详细地可以看到，从驱动发动机3的驱动轴2通过(至少)一个圆柱齿轮级4纯机械地驱动连接到分离离合器1的输入端5，通过分离离合器1的第一输出端6和(至少)一个第二圆柱齿轮级7纯机械地驱动连接到液力缓行器9的主轮8。所述主轮8与副轮10形成液力缓行器9的工作空间11。
分离离合器1的第二输出端12通过(至少)一个圆柱齿轮级13与液力离合器15的涡轮14机械驱动连接。液力离合器15的与涡轮14共同形成工作空间17的泵轮16通过至少一个圆柱齿轮级18与废气动力涡轮机19机械驱动连接，该废气动力涡轮机19定位在驱动发动机3的废气流20中。
机械分离离合器1具有接合套21，借助该接合套21将离合器输入端5可选地要么与第一离合器输出端6机械地连接要么与第二离合器输出端12机械地连接，以便相应地要么在驱动轴2和液力缓行器9的主轮8之间建立纯机械驱动连接，从而液力地制动驱动轴2，要么建立驱动轴2与废气动力涡轮机19的液力驱动连接，从而用动力涡轮机19驱动所述驱动轴2。
在机械分离离合器1的(当前所示的)第三切换状态中，离合器输入端5既不与第一离合器输出端6连接，也不与第二离合器输出端12连接，因此不会在离合器输入端5和两个离合器输出端6、12之一之间发生驱动功率传递。

Claims (11)

1.一种机动车传动系，尤其是用于载货车或者轨行机车的机动车传动系，
1.1具有驱动发动机(3)，所述驱动发动机(3)具有驱动轴(2)并且产生废气流(20)；
1.2具有定位在废气流(20)中的用于将废气能量转化成驱动功率的动力涡轮机(19)；其中，
1.3所述动力涡轮机(19)能切换到与所述驱动轴(2)驱动连接，用于以所述动力涡轮机(19)的驱动功率驱动所述驱动轴(2)或者在驱动功率流中接在所述驱动轴之后的机组；
1.4具有液力缓行器(9)，所述液力缓行器(9)包括被驱动的装有叶片的主轮(8)和固定的或者与所述主轮(8)反向地被驱动的装有叶片的副轮(10)，它们共同地形成能够用工作介质填充的工作空间(11)，以便通过借助工作介质回路从主轮(8)到副轮(10)的扭矩传递液力地制动所述主轮(8)，其特征在于，
1.5设置机械分离离合器(1)，借助所述机械分离离合器(1)能将所述动力涡轮机(19)和所述液力缓行器(9)的主轮(8)与机动车传动系中的驱动功率流断开耦连。
2.按权利要求1所述的机动车传动系，其特征在于，所述机械分离离合器(1)具有至少两个切换位置，所述至少两个切换位置包括第一切换位置和第二切换位置，在第一切换位置中，所述动力涡轮机(19)与所述驱动轴(2)驱动连接地耦连并且所述液力缓行器(9)的主轮(8)与机动车传动系中的驱动功率流断开耦连，在所述第二切换位置中，所述动力涡轮机(19)与所述机动车传动系中的驱动功率流断开耦连并且所述液力缓行器(9)的主轮(8)被耦连在所述机动车传动系的驱动功率流中以便驱动所述主轮(8)。
3.按权利要求2所述的机动车传动系，其特征在于，所述机械分离离合器(1)还具有第三切换位置，在所述第三切换位置中，所述动力涡轮机(19)和所述液力缓行器(9)的主轮(8)与所述机动车传动系中的驱动功率流断开耦连。
4.按权利要求1至3之一所述的机动车传动系，其特征在于，所述机械分离离合器(1)设计成爪形离合器，尤其是同步的爪形离合器。
5.按权利要求1至4之一所述的机动车传动系，其特征在于，所述动力涡轮机(19)和所述液力缓行器(9)的主轮(8)通过机械分离离合器(1)连接在所述驱动发动机(3)的辅助驱动器上。
6.按权利要求1至5之一所述的机动车传动系，其特征在于，在所述机械分离离合器(1)和所述动力涡轮机(19)之间的驱动连接中设有扭振阻尼元件。
7.按权利要求6所述的机动车传动系，其特征在于，所述扭振阻尼元件设计成带有第二工作空间(17)的液力离合器(15)。
8.按权利要求7所述的机动车传动系，其特征在于，所述液力离合器(15)与液力缓行器(9)在空间上分离地定位，尤其是定位在机械分离离合器(1)的相反侧上。
9.按权利要求7所述的机动车传动系，其特征在于，所述液力离合器(15)共轴地或者在径向方向上定位在所述液力缓行器(9)的旁边。
10.按权利要求7至9之一所述的机动车传动系，其特征在于，所述液力离合器(15)和所述液力缓行器(8)具有共同的工作介质供给装置，尤其是油供给装置，从所述共同的工作介质供给装置中向所述工作空间(11、17)供给工作介质，其中，尤其是所述驱动发动机(3)用相同的工作介质润滑。
11.按权利要求1至10之一所述的机动车传动系，其特征在于，所述动力涡轮机(19)和所述液力缓行器(9)的主轮(8)分别通过至少一个、尤其是多个圆柱齿轮级(4、7、13、18)连接在所述驱动发动机(3)的驱动轴(2)上，尤其是这样连接，使得在所述驱动轴(2)和所述动力涡轮机(19)之间并且在所述驱动轴(2)和所述主轮(8)之间分别形成从驱动轴(2)转换成快速的变速装置。
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