CN106949222B - 具有取力器的变速器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种具有取力器的变速器。一种变速器包括输入轴和固定到所述输入轴的主传动齿轮。主传动齿轮具有第一组轮齿。中间齿轮被设置在变速器中并具有与第一组轮齿啮合的第二组轮齿。变速器还包括变速器泵传动齿轮，其具有与第二组轮齿啮合的第三组轮齿。变速器泵传动齿轮被构造为将动力从输入轴传递到变速器泵。取力器单元被安装到变速器的壳体并包括第一单元传动齿轮，其具有与第二组轮齿啮合的第四组轮齿。第一单元传动齿轮被构造为将动力从中间齿轮传递到取力器。

Description

具有取力器的变速器
技术领域
本公开涉及用于机动车辆的自动变速器领域。更具体地讲，本公开涉及具有至少一个取力器的变速器。
背景技术
许多车辆在宽范围的车辆速度(包括前进运动和倒车运动两者)下使用。然而，一些类型的发动机仅能在窄的速度范围内高效运转。因此，通常采用能够在多个传动比下高效地传输功率的变速器。变速器传动比是输入轴转速与输出轴转速的比。当车辆处于低速时，变速器通常在高传动比下运转，使得发动机扭矩倍增以提高加速度。处于高车速时，使变速器在低传动比下运转允许与安静、燃料高效的巡航关联的发动机转速。
大多数变速器配备有变矩器或其它类型的起步装置。当车辆静止或非常缓慢地移动时，齿轮箱输入转速小于发动机的最小运转转速。起步装置将扭矩从发动机传递到齿轮箱输入，同时允许发动机以可接受的转速旋转。变矩器包括由发动机驱动的泵轮和驱动齿轮箱输入的涡轮。扭矩从泵轮液力地传递到涡轮。
一些类型的车辆除需要推进车辆所需的功率之外还需要大量的功率来运行附件。这些车辆可使用安装到变速器的一个或更多个附件驱动器单元(可称为取力器(powertake-off,PTO)单元)来提供这种附件功率。如果附件驱动器被连接到涡轮，则所述附件驱动器仅在车辆移动时旋转。尽管对于一些类型的附件这是可接受的，但其它类型的附件在车辆静止时需要功率。
发明内容
根据一个实施例，一种变速器包括输入轴和固定到所述输入轴的主传动齿轮。主传动齿轮具有第一组轮齿。中间齿轮被设置在变速器中并具有与第一组轮齿啮合的第二组轮齿。变速器还包括变速器泵传动齿轮，所述变速器泵传动齿轮具有与第二组轮齿啮合的第三组轮齿。变速器泵传动齿轮被构造为将动力从输入轴传递到变速器泵。取力器单元被安装到变速器的壳体并包括第一单元传动齿轮，所述第一单元传动齿轮具有与第二组轮齿啮合的第四组轮齿。第一单元传动齿轮被构造为将动力从中间齿轮传递到取力器。
根据另一个实施例，一种变速器包括主传动齿轮和中间齿轮，所述主传动齿轮固定到输入轴，所述中间齿轮与所述主传动齿轮啮合。变速器泵由接收来自中间齿轮的动力的泵轴驱动。取力器单元被安装到变速器的壳体并具有与中间齿轮啮合的第一单元传动齿轮。
根据本发明的一个实施例，所述变速器还包括另一取力器单元，所述另一取力器单元安装到变速器的壳体并包括与主传动齿轮啮合的第二单元传动齿轮。
根据本发明的一个实施例，所述另一取力器单元还包括与第二单元传动齿轮啮合的第三单元传动齿轮。
根据又一个实施例，一种变速器包括壳体，所述壳体限定窗口并具有围绕窗口的凸台。凸台被构造为与附件驱动器单元连接。变速器还包括固定到输入轴的主传动齿轮和可操作地连接到第一齿轮的变速器泵。中间齿轮被设置在壳体内并与主传动齿轮和第一齿轮啮合。中间齿轮被布置在壳体中，使得当附件驱动器单元被安装在凸台上时附件驱动器单元的齿轮与中间齿轮啮合。
根据本发明的一个实施例，中间齿轮被布置在壳体中，使得中间齿轮的至少一部分邻近所述窗口。
根据本发明的一个实施例，输入轴限定将壳体分为第一纵向半区和第二纵向半区的壳体中线，其中，中间齿轮和所述窗口位于第一纵向半区内。
根据本发明的一个实施例，第一齿轮位于第一纵向半区内。
根据本发明的一个实施例，变速器泵还包括轴，并且所述第一齿轮固定到所述轴。
根据本发明的一个实施例，附件驱动器单元被安装到凸台，并且，附件驱动器单元的齿轮与中间齿轮啮合。
根据本发明的一个实施例，所述变速器还包括另一附件驱动器单元，所述另一附件驱动器单元被安装到变速器的壳体并包括与主传动齿轮啮合的第二附件齿轮。
根据本发明的一个实施例，当附件驱动器单元被安装在所述凸台上时，附件驱动器单元的齿轮被布置为延伸通过所述窗口。
附图说明
图1是具有两个附件驱动器的车辆动力传动系统的示意图。
图2是沿着变矩器后面的切割线截取的图1的变速器和附件驱动器的剖切前视图。
图3是变速器的一部分的剖切示意图。
图4是变速器的另一部分的剖切示意图。
具体实施方式
在此描述了本公开的实施例。然而，应理解，公开的实施例仅为示例，其它实施例可以采用各种可替代形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为教导本领域技术人员以多种形式使用本发明的代表性基础。本领域的普通技术人员应理解，参考任一附图示出和描述的各种特征可以与在一个或更多个其它附图中示出的特征组合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型对于特定应用或实施方式会是期望的。
图1中示意性地示出了示例性的车辆动力传动系统10。在图1中，实线代表机械连接(诸如轴或定比传动)。发动机12通过燃烧燃料产生机械动力。变速器14以适于当前车辆需要的轴转速(可以比发动机12产生动力的轴转速快或慢)将动力传递到差速器16。差速器16通过固定的最终传动比降低轴转速并将动力传递到左驱动车轮和右驱动车轮18和20，以允许在车辆转弯时在车轮之间存在微小的转速差。
变速器14可包括变矩器22或其它起步装置以及齿轮箱24。变矩器22包括固定到发动机曲轴的泵轮26和固定到齿轮箱输入轴的涡轮28。当泵轮26旋转得比涡轮28快时，扭矩从泵轮26液力地传递到涡轮28。可以接合旁通离合器30，以通过摩擦将扭矩从泵轮26传递到涡轮28，从而降低在液力动力传递中固有的动力损失。齿轮箱24包括若干液压致动的换挡元件。齿轮箱24通过接合换挡元件的各个子集来建立不同的传动比。变速器泵32提供接合换挡元件的增压流体。由发动机12产生的功率中的一些被用于驱动变速器泵32，从而减少了传递到差速器16的功率。为了使传递到差速器16的功率的百分比最大化并由此降低由发动机12消耗的燃料量，会期望使变速器泵32的功率消耗最小化。
取力器(PTO)单元34和36是通常在购置车辆之后由车辆操作者增设的功率消耗装置。取力器单元还被称为附件驱动器。使用可由变速器制造商提供的安装硬件将PTO安装到变速器结构。发动机12通过变速器14间接地为PTO 34和36提供动力。一些类型的附件仅在车辆移动时需要动力，另一些类型的附件仅在车辆静止时需要动力，而其它类型的附件在两种情况下均需要动力。
例如，车辆发动机可以通过安装于车辆的发电机、液压泵和空气压缩机为位于相隔较远的工作点处的各种附件提供动力。这些附件仅在车辆处于驻车时被使用。安装于车辆的制冷压缩机必须在车辆行驶时和在车辆被停放时工作。当车辆用于除雪时，安装到变速器的PTO可提供动力以升起和降下雪犁。驾驶员希望能够在车辆移动时、当车辆在挂上挡(in gear)的情况下停止时以及在车辆处于驻车时升起和降下雪犁。
图2、图3和图4示出了变速器14和PTO 34、36的一部分。在图3和图4中，发动机在左边，后车轮在右边。变速器14包括变速器壳体(或箱体)40，所述变速器壳体40可以是一个或更多个工件装配在一起的。变矩器22位于变速器14的前部并被设置在钟形壳体(bellhousing)41内，该钟形壳体41附连到变速器壳体40，或者是变速器壳体的组成部分。变矩器22包括连接到发动机12的曲轴的泵轮26。变矩器22还包括连接到涡轮轴43的涡轮28。涡轮轴43驱动齿轮箱，齿轮箱包括一个或更多个行星齿轮组和由阀体控制的离合器的布置。导轮51被设置在泵轮26与涡轮28之间。
主传动齿轮44被固定在(由发动机提供动力的)输入轴42上并包括轮齿45。主传动齿轮44用于给变速器泵32以及第一PTO 34和第二PTO 36(如果安装的话)提供动力。第一中间齿轮(idler gear)46被支撑在第一中间齿轮轴48上，第一中间齿轮轴48由变速器壳体40支撑。滚针轴承50可被设置在齿轮46的内孔与轴48的外表面之间。齿轮46包括与主传动齿轮44的轮齿45啮合的轮齿52，以将动力从输入轴42传递到中间齿轮46。
变速器泵32可以是位于变速器14的右下侧的离轴泵(off-axis pump)。变速器泵32包括传动齿轮56，传动齿轮56固定在驱动泵32的泵轴54上。传动齿轮56具有与中间齿轮46的轮齿52啮合的轮齿58，以将动力从中间齿轮传递到泵轴54。在替代的实施例中，一个或更多个额外的中间齿轮可啮合在齿轮46与泵传动齿轮56之间，以将动力传递到泵轴54。
PTO 34包括具有凸缘62的壳体60，凸缘62螺栓连接到变速器壳体40的凸台64上。变速器壳体40限定窗口66，以允许PTO 34的齿轮与变速器壳体40内部的齿轮啮合。PTO 34包括由发动机提供动力的轴68。轴68与附件可操作地连接并为附件提供驱动力。附件可包括将轴68与附件选择性地连接的离合器。传动齿轮74固定到轴68并包括轮齿76。中间齿轮70将动力从中间齿轮46传递到传动齿轮74并包括与轮齿52和轮齿76啮合的轮齿72。中间齿轮70和传动齿轮74被设置在由PTO壳体60支撑的轴上。变速器壳体40可包括盖，当未安装PTO 34时所述盖紧固到凸台64。中间齿轮46被布置在壳体40中，使得当安装PTO 34时齿轮46与PTO 34的齿轮啮合。例如，中间齿轮46被设置为邻近窗口66且与PTO 34位于变速器14的同一纵向半区上。
PTO 36包括具有凸缘80的壳体78，凸缘80螺栓连接到变速器壳体40的凸台82上。变速器壳体40限定窗口84，以允许PTO 36的齿轮与变速器壳体40内部的齿轮啮合。PTO 36包括由发动机提供动力的轴86。轴86与附件可操作地连接并为附件提供驱动力。
传动齿轮92固定到轴86并包括轮齿94。PTO 36可包括与主传动齿轮44可操作地连接的一个或更多个中间齿轮，以将动力从主传动齿轮44传递到轴86。在一个实施例中，PTO36包括第一中间齿轮88和第二中间齿轮96。第一中间齿轮88包括与主传动齿轮44的轮齿45啮合的轮齿90。第二中间齿轮96包括与轮齿94和轮齿90啮合的轮齿98。在另一个实施例中，可使用更多或更少的中间齿轮以将动力从主传动齿轮传递到轴86。例如，PTO 36可包括与主传动齿轮44和传动齿轮92啮合的单个中间齿轮。中间齿轮88、96和传动齿轮92被设置在由PTO壳体60支撑的轴上。变速器壳体40可包括盖，所述盖在未安装PTO 36时紧固到凸台82。(虽然仅示出了位于齿轮46上的轴承，但应理解其它齿轮也可包括轴承。)
第一PTO 34和第二PTO 36通过输入轴42接收动力。因此，每当发动机运行时，PTO34和36便能够为它们相关的附件提供动力，而不管车辆是移动还是静止。此外，不管齿轮箱是处于空挡、驻车挡、倒挡还是前进挡，动力都是可用的。
再次参照图2，齿轮被布置为使得所有的中间齿轮均被加载而不管是否安装了PTO34和36中的每个。在一些现有技术的设计中，当PTO中的一个或更多个未安装时，中间齿轮是空载的。在空载时，中间齿轮会振颤或运动而产生可被车辆的乘客察觉到的不必要的噪音。这种噪音导致令人不满的客户体验并且应该避免。在示出的设计中，第一中间齿轮46总是与被构造为给变速器泵32提供动力的齿轮啮合。因此，在移除PTO 34时，中间齿轮46仍被加载，这防止了齿轮发出咯咯声和其它不必要的噪音。示出的齿轮布置还通过为变速器泵32和PTO 34提供共用的中间齿轮46而减少了用于为各种部件中的每个提供动力所需的齿轮的数量。该共用的中间齿轮降低了重量、成本和功率损失。通过将中间齿轮70支撑在PTO壳体60上以及将中间齿轮88支撑在PTO壳体78上，也消除了齿轮振颤的其它来源。因此，中间齿轮70和中间齿轮88只有在它们相关的PTO被安装时才存在于变速器中。
虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了权利要求所涵盖的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如上所述，可以组合各个实施例的特征以形成本发明的可能没有被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望的特性，各个实施例可能已经被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，取决于具体应用和实施方式，可以对一个或更多个特征或特性进行折衷，以实现期望的整体系统属性。因此，被描述为在一个或更多个特性上不如其它实施例或现有技术的实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且这些实施例对于特定应用可以是令人满意的。

Claims (10)

1.一种变速器，包括：
输入轴；
主传动齿轮，固定到输入轴并具有第一组轮齿；
中间齿轮，具有与第一组轮齿啮合的第二组轮齿；
变速器泵传动齿轮，具有与第二组轮齿啮合的第三组轮齿，其中，变速器泵传动齿轮被构造为将动力从输入轴传递到变速器泵；
取力器单元，被安装到变速器的壳体并包括第一单元传动齿轮，所述第一单元传动齿轮具有与第二组轮齿啮合的第四组轮齿，其中，所述第一单元传动齿轮被构造为将动力从中间齿轮传递到取力器。
2.如权利要求1所述的变速器，其中，所述取力器单元还包括：
轴，选择性地连接到第一附件；
第二单元传动齿轮，固定到所述轴并具有与第四组轮齿啮合的第五组轮齿。
3.如权利要求1所述的变速器，还包括：另一取力器单元，被安装到变速器的壳体并包括第二单元传动齿轮，所述第二单元传动齿轮具有与第一组轮齿啮合的第五组轮齿。
4.如权利要求3所述的变速器，其中，所述另一取力器单元还包括：
轴，选择性地连接到第二附件；
第三单元传动齿轮，固定到所述轴并具有与第五组轮齿啮合的第六组轮齿。
5.如权利要求3所述的变速器，其中，所述另一取力器单元还包括：
轴，选择性地连接到第二附件；
第三单元传动齿轮，具有与第五组轮齿啮合的第六组轮齿；
第四单元传动齿轮，固定到所述轴并具有与第六组轮齿啮合的第七组轮齿。
6.一种变速器，包括：
主传动齿轮，固定到输入轴；
中间齿轮，与所述主传动齿轮啮合；
变速器泵，由从所述中间齿轮接收动力的泵轴驱动；
取力器单元，被安装到变速器的壳体并包括与变速器泵的泵轴从其接收动力的所述中间齿轮啮合的第一单元传动齿轮，以将动力从所述中间齿轮传递到取力器。
7.如权利要求6所述的变速器，还包括泵齿轮，所述泵齿轮与所述中间齿轮啮合并被构造为将动力传递到泵轴。
8.如权利要求6所述的变速器，还包括泵齿轮，所述泵齿轮固定到泵轴并与所述中间齿轮啮合。
9.如权利要求6所述的变速器，还包括变矩器，所述变矩器包括涡轮和固定到输入轴的泵轮。
10.如权利要求6所述的变速器，其中，所述取力器单元还包括与第一单元传动齿轮啮合的第二单元传动齿轮。
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