CN107630987B - 用于工作车辆传动系统的变速器 - Google Patents

用于工作车辆传动系统的变速器 Download PDF

Info

Publication number
CN107630987B
CN107630987B CN201710455375.0A CN201710455375A CN107630987B CN 107630987 B CN107630987 B CN 107630987B CN 201710455375 A CN201710455375 A CN 201710455375A CN 107630987 B CN107630987 B CN 107630987B
Authority
CN
China
Prior art keywords
transmission
work vehicle
gearbox
planetary gear
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710455375.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107630987A (zh
Inventor
D·B·瓦特
C·H·小怀斯
G·W·德特里克
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of CN107630987A publication Critical patent/CN107630987A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107630987B publication Critical patent/CN107630987B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
    • F16H3/725—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines with means to change ratio in the mechanical gearing
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D69/00—Driving mechanisms or parts thereof for harvesters or mowers
    • A01D69/06—Gearings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D69/00—Driving mechanisms or parts thereof for harvesters or mowers
    • A01D69/002—Driving mechanisms or parts thereof for harvesters or mowers driven by power take-off
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D69/00—Driving mechanisms or parts thereof for harvesters or mowers
    • A01D69/005—Non electric hybrid systems, e.g. comprising mechanical and/or hydraulic and/or pneumatic drives
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D69/00—Driving mechanisms or parts thereof for harvesters or mowers
    • A01D69/02—Driving mechanisms or parts thereof for harvesters or mowers electric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K25/00—Auxiliary drives
    • B60K25/02—Auxiliary drives directly from an engine shaft
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
    • A01D46/08—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs of cotton
    • A01D46/085—Control or measuring arrangements specially adapted for cotton harvesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K25/00—Auxiliary drives
    • B60K25/02—Auxiliary drives directly from an engine shaft
    • B60K2025/022—Auxiliary drives directly from an engine shaft by a mechanical transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K25/00—Auxiliary drives
    • B60K25/02—Auxiliary drives directly from an engine shaft
    • B60K2025/022—Auxiliary drives directly from an engine shaft by a mechanical transmission
    • B60K2025/024—Auxiliary drives directly from an engine shaft by a mechanical transmission with variable ratio
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/20—Off-Road Vehicles
    • B60Y2200/22—Agricultural vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Arrangement Of Transmissions (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及用于工作车辆传动系统的变速器。高效率工作车辆传动系统包含具有套准双行星构造的变速器。该工作车辆传动系统包括：发动机；辅助动力输出(PTO)轴，所述辅助PTO轴联接到所述发动机并且当被所述发动机驱动时能围绕主动力路径轴线旋转；以及变速器组件。所述变速器组件包括变速器马达和变速器齿轮箱。所述变速器齿轮箱包含与所述变速器马达和所述辅助PTO轴联接的行星齿轮系统。所述行星齿轮系统能围绕与所述主动力路径轴线同轴的行星轴线旋转。

Description

用于工作车辆传动系统的变速器
技术领域
本公开总体上涉及工作车辆，更具体地涉及包含变速器齿轮箱的高效率工作车辆传动系统。
背景技术
工作车辆可配备有设计成执行农业、林业、建筑、采矿及其它行业中有用的任务的专用工具或工作器具。当由旋转轴提供动力时，工作器具在本文中被称为“轴提供动力的器具”。具有轴提供动力的器具的工作车辆的示例包括棉花收割机和甘蔗收割机。这样的收割机可配备有前置安装的行单元，该前置安装的行单元包含当收割机行驶在田地上时拾取、剥离或以其它方式收集棉纤维的可移动的轴提供动力的部件。轴提供动力的器具可由诸如静液压驱动器之类的无级变速动力源驱动。静液压驱动器可包括静液压马达，该静液压马达经由辅助动力输出(PTO)轴机械地链接到轴提供动力的器具。通过改变静液压马达的输出速度，能控制轴提供动力的器具的速度。工作车辆的地面速度利用单独的传动系统进一步进行控制，该传动系统可包括经由多速传动装置链接到地面车轮(或轨道)的原动机(例如，内燃机)。由此，可通过改变发动机的输出速度或传动装置的齿轮比设定来选择车辆地面速度，同时独立地调节轴提供动力的器具的速度以优化器具性能。在棉花收割机的情况下，例如，能独立于收割机的地面速度变化来控制棉花剥离器或拾取器单元的速度以最大化棉纤维收集率。
发明内容
公开了包含变速器组件的高效率工作车辆传动系统的实施方式。
在一个实施方式中，该工作车辆传动系统包括：发动机；辅助动力输出(PTO)轴，所述辅助PTO轴联接到所述发动机并且能围绕主动力路径轴线旋转；以及变速器组件。所述变速器组件又包括变速器齿轮箱和变速器马达，诸如电马达或静液压驱动器。所述变速器齿轮箱包含与所述变速器马达和所述辅助PTO轴联接的行星齿轮系统。所述行星齿轮系统能围绕与所述主动力路径轴线同轴或套准的行星轴线旋转。
进一步提供了变速器组件的实施方式。在一个实施方式中，该变速器组件包括变速器马达和变速器齿轮箱。所述变速器齿轮箱又包括齿轮箱壳体，所述变速器马达被安装至所述齿轮箱壳体。变速器输入轴延伸到所述齿轮箱壳体中并且能相对于所述齿轮箱壳体围绕主动力路径轴线旋转。诸如双行星齿轮系统之类的行星齿轮系统被配置在所述齿轮箱壳体内，联接到所述变速器马达和所述变速器输入轴，并且能围绕与所述主动力路径轴线基本上同轴的行星轴线旋转。所述变速器马达可包括变速器马达输入/输出(I/O)轴，所述变速器马达I/O轴能围绕基本上平行于所述行星齿轮系统轴线和主动力路径轴线并从所述行星齿轮系统轴线和主动力路径轴线偏移的轴线旋转。另外，在某些实施方案中，所述行星齿轮系统可包括：(i)第一太阳齿轮，所述变速器输入轴经由所述第一太阳齿轮机械地联接到所述行星齿轮系统；以及(ii)第一齿圈，所述变速器马达经由所述第一齿圈机械地联接到所述行星齿轮系统。在某些实施方式中，所述行星齿轮系统还可包括第二太阳齿轮，所述第二太阳齿轮用作所述行星齿轮系统的机械输出；和/或第二齿圈，所述第二齿圈固定地联接到所述齿轮箱壳体。
仍进一步提供了变速器齿轮箱(诸如套准双行星变速器齿轮箱)的实施方式。在一个实施方式中，该变速器齿轮箱包括齿轮箱壳体，变速器输入轴延伸到所述齿轮箱壳体中。所述变速器输入轴能相对于所述齿轮箱壳体围绕主动力路径轴线旋转。行星齿轮系统被配置在所述齿轮箱壳体内并且包括第一太阳齿轮以及邻近所述第一太阳齿轮的第二太阳齿轮。所述变速器输入轴经由所述第一太阳齿轮机械地联接到所述行星齿轮系统。所述第二太阳齿轮用作所述行星齿轮系统的机械输出。在某些实施方案中，所述第一太阳齿轮和第二太阳齿轮能围绕与所述主动力路径轴线基本上同轴的行星轴线旋转。
在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。根据说明书、附图和权利要求书，其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
本公开的至少一个示例将在下文中结合以下附图描述，其中相同的附图标记表示相同的要素，并且：
图1是如根据本公开的一个示例实施方式说明的包括双输出工作车辆传动系统的示例工作车辆(具体地，示例棉花剥离器)的侧视图；
图2是说明包括在图1所示的工作车辆中的双输出工作车辆传动系统的第一示例构造的示意图；
图3是地面速度(横坐标)相对于旋转轴速度(纵坐标)的图表，说明了双输出工作车辆传动系统可在一个实施方式中的工作车辆的地面速度范围内提供非步进或无级变速动力输出的一种方式；
图4是说明包括在图1所示的工作车辆中的双输出工作车辆传动系统的第二示例构造的示意图；以及
图5和图6分别是套准双行星变速器齿轮箱的等距图和剖视图，套准双行星变速器齿轮箱可包括在图2和图4所示的双输出工作车辆传动系统的实施方式中并且根据本公开的另一示例实施方式进行说明。
具体实施方式
下文描述了如上文简要描述的附图所示的所公开的工作车辆传动系统和变速器组件的一个或多个示例实施方式。本领域技术人员可想到对示例实施方式的各种修改。
如上文简要描述的，某些工作车辆配备有通过静液压驱动器经由辅助动力输出(PTO)轴提供动力的专用器具。工作车辆的地面速度可由包括原动机(例如，内燃机)和多速传动装置的单独的传动系统控制。这样的“双输出”传动系统以实现器具相对于车辆地面速度的独立速度选择的方式为轴提供动力的器具和工作车辆地面车轮提供单独的动力输出。尽管有该优点，但是这种类型的工作车辆传动系统可能在某些方面受限。例如，这样的双输出工作车辆传动系统可能需要相对较大的静液压驱动器来满足轴提供动力的器具的动力需求。因为静液压驱动器往往是相对低效的装置，对相对较大的静液压驱动器的依赖可能在一些情况下显著地降低工作车辆整体效率。另外，较大的静液压驱动器部件(例如，相当大的静液压泵、高动力输出的静液压马达、关联的管道，等)可能会给工作车辆传动系统增添非期望的成本、重量和体积。传统的双输出工作车辆传动系统可能仅依赖于发动机输出速度的变化和多速传动装置的齿轮比设定的变化，以实现车辆地面速度的期望调节。因此，这样的工作车辆传动系统可在工作车辆的工作地面速度范围内仅提供步进速度选择(而不是非步进或无级速度选择)。
下文描述了非常适合用在配备有轴提供动力的器具的工作车辆内的高效双输出工作车辆传动系统的实施方式。如术语“双输出”指示的，工作车辆传动系统包括至少两个机械输出：(i)推进工作车辆的地面车轮输出；以及(ii)驱动轴提供动力的器具的辅助PTO轴。除这些机械输出之外，双输出工作车辆传动系统还包括原动机和变速器马达。与上述类型的工作车辆传动系统相比，利用原动机来驱动辅助PTO轴和轴提供动力的器具的旋转，同时向工作车辆的地面车轮进一步提供基线动力输出。变速器马达同样对地面车轮输出提供受控动力输出，以在工作车辆的至少一部分地面速度范围内进一步驱动地面车轮。这样的布置允许变速器马达(例如，静液压驱动马达、电马达或另一无级变速动力源)的大小和动力要求与前述类型的相对较大的静液压驱动器相比有所降低。因而提高了工作车辆传动系统的整体效率。此外，在双输出工作车辆传动系统的某些实施方式中，可控制变速器马达以补偿或线性化由多速传动装置提供的步进齿轮比设定。以这种方式，能提供非步进或无级变速动力输出以在工作车辆的至少大部分工作地面速度范围内且可能在工作车辆的基本整个工作地面速度范围内为地面车轮提供动力。另外，这样的控制方案可允许原动机在基本整个工作地面速度范围内以基本恒定的输出速度操作以进一步提高工作车辆效率。
双输出工作车辆传动系统的实施方式包括借此将变速器马达机械地链接到工作车辆传动系统的地面车轮输出的专用齿轮箱(在本文中被称为“变速器齿轮箱”)。在传动系统操作期间，变速器齿轮箱将变速器马达的动力输出(POVM)与原动机的一部分动力输出(PO％PM)相加并且将该相加的动力(POVM+PO％PM)施加到齿轮箱的机械输出(在本文中被称为“主齿轮箱输出”)。变速器齿轮箱还可允许在某些操作条件下(诸如在多速传动装置的选定齿轮比设定的初始速度范围内)反向驱动变速器马达。变速器齿轮箱可包含任何数量的部件、部件类型和适于执行这样的功能的传动构造。然而，可能特别有利的是将至少一个行星齿轮系统集成或整合到变速器齿轮箱中。例如，在一个实施方式中，变速器齿轮箱可包含能围绕行星轴线旋转的双行星齿轮系统。行星轴线可与主动力路径轴线同轴或套准，变速器输入轴和辅助PTO轴围绕所述主动力路径轴线旋转。这样的齿轮箱构造(下文中被称为“套准双行星变速器齿轮箱”)有用地提供结构坚固的设计，促进均匀的齿负载，并且有助于最小化离轴扰动力。下面结合图5和图6更全面地描述这样的套准双行星变速器齿轮箱的示例。然而，首先，结合图1至图4描述双输出工作车辆传动系统的实施方式以提供可更好地理解套准双行星变速器齿轮箱的实施方式的说明性背景。虽然下面主要结合特定类型的工作车辆(收割机)进行了描述，但是将认识到，可结合各种其它类型的配备有轴提供动力的器具的工作车辆利用套准双行星变速器齿轮箱以及更一般的双输出工作车辆传动系统的实施方式。
图1是如根据本公开的一个示例实施方式说明的包含双输出工作车辆传动系统12的棉花收割机10的侧视图。在该特定示例中，棉花收割机10被描绘为棉花剥离器，但在替代实施方案中可容易地采用棉花拾取器或甘蔗收割机的形式。棉花收割机10包括轮式底盘14、可旋转地安装至底盘14的多个接地车轮16以及由底盘14的前部支撑的操作者舱室18。棉花收割机10还包括一个或多个轴提供动力的器具，具体地包括一排剥离器单元20，用以当棉花收割机10在棉田24上行驶时收集棉纤维。这一排剥离器单元20通过控制臂组件22安装至底盘14的前部。虽然仅能在图1的侧视图中看到单个剥离器单元20，但是棉花收割机10将通常包括以横向延伸的并排关系布置的多个(例如，6到8个)剥离器单元。各个剥离器单元各包括设计成从棉花植株收集棉纤维的可移动部件(例如，旋转螺旋钻或振荡叶片)。当棉花收割机10横过棉田24行驶并且剥离器单元20聚集棉纤维时，未图示的传送系统(例如，加压空气系统)将棉纤维输送到安装至底盘14的模块构建器26中。在纤维从模块构建器26的前部28向后部30前进时，聚集的棉纤维被捆扎成柱形捆或“棉花模块”。然后，棉花模块经由模块构建器26的后部30中的开口排出以便进行随后的收集和运输。
如上文指示的，可期望相对于棉花收割机10的地面速度独立地控制剥离器单元20的操作速度。例如，在一个控制方案或操作模式中，以基本恒定的速度驱动剥离器单元20，同时由操作者利用位于操作者舱室18内的控制器选择性地调节棉花收割机10的地面速度。在其它控制方案或操作模式中，剥离器单元20的速度可在工作车辆的操作期间响应于操作者输入命令、工作车辆地面速度的变化、棉花收割机10的操作参数的变化、环境条件的变化以及其它这样的因素而变化。双输出工作车辆传动系统12提供了这样的高效机构，其为棉花收割机10的剥离器单元20和地面车轮16两者提供动力，同时进一步支持剥离器单元20相对于收割机地面速度的独立速度选择。作为额外的好处，双输出工作车辆传动系统12的实施方式在棉花收割机10的至少大部分地面速度范围内且可能在棉花收割机10的基本整个地面速度范围内提供非步进或无级变速地面速度选择。现在将结合图2至图4讨论双输出工作车辆传动系统12能够提供这样的有益特征的一种方式。
前进到图2，更详细地示意性说明双输出工作车辆传动系统12的一个示例实施方式。能看出，工作车辆传动系统12包括原动机(诸如发动机32)和变速器组件或系统36。原动机将常常采用内燃机的形式，但可以是任何马达、发动机或者适于将储存的能量(例如，采取液体燃料的形式)转换成轴的旋转的装置。发动机32的机械输出借助旋转机械连接件34联接到变速器组件36的第一机械输入。具体地，变速器组件36包含变速器齿轮箱38，并且旋转机械连接件34将旋转运动传递到变速器齿轮箱38的第一机械输入。如图2中示意性说明的，旋转机械连接件34可代表发动机32的输出轴、变速器组件36的输入轴和/或适于将旋转运动从发动机32的机械输出传递到变速器组件36的机械输入的任何数量的中间部件。
双输出工作车辆传动系统12进一步包含从变速器齿轮箱38延伸的辅助PTO轴40。辅助PTO轴40机械地联接到发动机32的机械输出。在一个实施方式中，发动机32的输出轴可以抗旋转的关系机械地链接到辅助PTO轴40。例如，发动机32的输出轴与辅助PTO轴40之间的机械联接件可以是位于变速器齿轮箱38内的花键联接件，如下面结合图5至图6更全面地描述。在这种情况下，发动机32的输出轴和辅助PTO轴40以1：1的关系旋转。在其它实施方式中，发动机输出轴和辅助PTO轴40可一体地形成为单个件。替代地，发动机输出轴和辅助PTO轴40可经由传动或另一旋转联接件进行链接，这样的发动机输出轴和辅助PTO轴40以除1：1关系之外的固定比例关系旋转。如图2的右下角指示的，辅助PTO轴40用作双输出工作车辆传动系统12的最终机械输出，其激励工作车辆的轴提供动力的器具。辅助PTO轴40能利用任何合适的机械联接件或布置机械地链接到工作车辆的轴提供动力的器具，诸如图1所示的棉花收割机10的剥离器单元20。
除变速器齿轮箱38之外，变速器组件36进一步包括变速器马达42。变速器马达42可以是任何无级变速动力源，包括但不限于电马达或静液压驱动马达。旋转机械连接件44将变速器马达42机械地链接到变速器齿轮箱38。旋转机械连接件44可由以下要素提供：从变速器马达42突出的变速器马达轴；从变速器齿轮箱38突出的轴；和/或适于在变速器马达42的相应机械输入和输出与变速器齿轮箱38之间传递旋转运动的任何数量的中间部件。在某些实施方式中，变速器马达42可基于双输出工作车辆传动系统12的操作条件而能够经由变速器齿轮箱38向前驱动或反向驱动。在其中变速器马达42能向前驱动或反向驱动的实施方式中，变速器马达可视为包括“变速器马达输入/输出(I/O)轴”，而变速器齿轮箱38可视为包括与变速器马达I/O轴机械地联接的机械I/O。如下面更全面描述的，在某些再生控制方案中，这样的布置允许由发动机32供应的过量动力被变速器马达42(及其它关联装置)吸收。以下描述尽管如此，但是在所有实施方式中，变速器马达42不需要接受反向驱动工作车辆传动系统12。
在工作车辆传动系统12的操作期间，变速器齿轮箱38起作用以将变速器马达42的动力输出(POVM)与从旋转机械连接件34抽出的发动机32的一部分动力输出(PO％PM)相加。变速器马达的动力输出(POVM)可被认为当变速器马达42向前驱动时是正的并且当变速器马达42反向驱动时是负的。然后，变速器齿轮箱38经由旋转机械连接件46将该相加的动力(POVM+PO％PM)施加到多速(例如，动力换挡)传动装置48。旋转机械连接件46可实现为如下形式：变速器齿轮箱输出(例如，旋转轴、适配器件或变速器齿轮箱38的其它机械输出)、传动装置输入轴和/或任何数量的中间部件或装置。当经由旋转机械连接件46驱动时，多速传动装置48将主齿轮箱输出的旋转转换为传动装置输出轴50的旋转。在说明的示例中，传动装置输出轴50用作工作车辆传动系统12的最终地面车轮输出。因此，传动装置输出轴50经由附加机械连接件或装置(为避免不必要的混淆附图，图2未示出)进一步机械地链接到工作车辆的地面车轮。
继续参照图2，双输出工作车辆传动系统12进一步包括至少一个控制器52。如控制线54示意性表示的，控制器52以使控制器52能够将命令信号传递到这些部件或装置和/或从这些部件或装置接收(例如，传感器)信号以支持工作车辆传动系统12的操作的方式可操作地联接到发动机32、变速器马达42和传动装置48。控制线54可表示硬线或有线连接件、无线信号连接件或其组合。虽然在图2中示意性地图示为单个块，但是控制器52可包括或采用任何电子装置、子系统或适于执行本文中描述的处理和控制功能的装置的组合的形式。在这方面，控制器52可利用任何合适数量的各个微处理器、存储器、电源、存储装置、接口卡以及本领域公知的其它标准部件来实施。另外，控制器52可包括或配合设计成执行本文中描述的各种方法、处理任务、计算和控制功能的任何数量的软件程序或指令。控制器52可进一步包括或结合包含任何数量的易失性和/或非易失性存储器元件的存储器。
在工作车辆传动系统12的操作期间，控制器52命令变速器马达42修改变速器马达I/O轴的旋转速度。控制器52修改变速器马达42的输出速度以使传动装置输出轴50以向地面车轮提供期望输出动力的速度旋转，因此修改工作车辆的期望地面速度。控制器52还可调节发动机32的速度，或者发动机速度可由单独的发动机控制器控制。控制器52可修改变速器马达42的速度作为发动机输出速度、多速传动装置48的当前齿轮比设定以及适当的其它操作参数的函数，以实现传动装置输出轴50处的期望旋转速度。在一个实施方式中，并且仅借助非限制性示例，控制器52改变变速器马达42的速度以使多速传动装置48的步进齿轮比设定线性化或者更非正式地“平滑”，从而产生传动装置输出轴50处的无级变速动力输出。换句话说，当多速传动装置48在连续的齿轮比设定之间转换时，控制器52改变变速器马达42的速度以降低(并有效地消除)地面车轮输出的步进速度变化。通过利用控制器52执行这样的控制方案，尽管在工作车辆传动系统12内包括多速传动装置48，仍能横跨工作车辆(例如，图1所示的棉花收割机10)的工作地面速度范围提供无级地面速度选择。现在将结合图3更详细地描述这样的控制方案的非限制性示例。
图3是说明能由双输出工作车辆传动系统12的控制器52(图2)执行的控制方案的本公开另一示例实施方式的图表56。沿着图表56的横坐标或水平轴线绘制增加的工作车辆地面速度，同时沿着其纵坐标或垂直轴线绘制增加的轴速度。几条轨迹或特征被绘制在图表56上。如图3的上部中呈现的键框58中所标示的，这些轨迹或特征包括：(i)发动机输出速度特性；(ii)变速器马达速度特性；(iii)变速器齿轮箱输出速度特性(还代表图2至图3的实施方式中的传动装置输入速度)；以及(iv)传动装置输出速度特性(还代表图2至图3的实施方式中的最终地面车轮动力输出)。如键框58中进一步识别的，覆盖到图表56上的阶梯线表示多速传动装置48的离散齿轮比设定。在该特定示例中，多速传动装置48是包括十八个齿轮比设定(识别为“F1-F18”)的动力换挡传动装置。在其它实施方式中，由传动装置48提供的齿轮比设定的数量和齿轮比设定的相对特性可改变。最终，横过图表中部延伸的垂直虚线表示零速线。在零速线以下，变速器马达速度特性的出现表示变速器马达42的反向驱动(图2)。
如图3所示的图表56中表达的，传动装置输出速度特性由具有正斜率(在图表化车辆地面速度范围内是基本恒定的)的线性轨迹表示。传动装置输出速度特性以相对逐渐或非步进的方式从最小轴速度(识别为“SSMIN”；近似为零)前进到最大轴速度(识别为“SSMAX”)，取为对应于工作车辆的向前运动的第一旋转方向。因此，在针对SSMIN与SSMAX之间的传动装置输出速度的速度选择上提供非步进或无级变速动力输出。因为传动装置输出速度对应于图2至图3的实施方式中的主齿轮箱输出的速度，所以同样在工作车辆的地面速度范围内提供非步进或无级变速动力输出。在图3的示例中，工作车辆的地面速度范围是从最小地面速度(识别为“GSMIN”)到最大地面速度(识别为“GSMAX”)，不包括任何反向齿轮设定。在一个实施方式中，工作车辆的地面速度范围是0至20英里每小时(MPH)，使得GSMIN＝0MPH，而GSMAX＝20MPH。在其它实施方式中，工作车辆的地面速度范围可大于或小于前述范围。
尽管多速传动装置48具有离散的步进齿轮比设定，仍实现了传动装置输出轴50(图1)处提供的无级变速动力输出。这部分归因于变速器齿轮箱38施加到多速传动装置48(图2)的方式，变速器马达42的动力输出与发动机32的一部分动力输出相加。另外，根据图3中图解地示出的示例控制方案，控制器52以补偿且有效地线性化传动装置48的步进速度输出的方式调制变速器马达42的速度。这可以通过在工作车辆的工作地面速度范围内相对于变速器马达输出速度与多速传动装置48的步进齿轮比设定F2-F18之间的关系比较而认识。能看出，变速器马达42首先在各齿轮比设定F2-F18的初始部分(较低地面速度范围)上接受反向驱动。当以这种方式反向驱动时，变速器马达42(及其它关联部件)有利地构造成经由旋转机械连接件34(图2)吸收从发动机32抽出的过量动力输出(PO％PM)，以允许工作车辆传动系统暂时在再生状态下操作。在这方面，变速器马达42(及其它关联部件)可将传递给马达42的旋转运动转换成电能，然后储存或随后利用电能来优化工作车辆传动系统12的效率。当工作车辆地面速度朝着各齿轮比设定F2-F18的后一部分(较高的地面速度范围)增加时，控制器52(图2)控制变速器马达42逐渐增加或“斜升”变速器马达I/O轴的输出速度。因此，在工作车辆传动系统12的操作范围内产生基本线性的无级变速动力输出。
在工作车辆传动系统12的某些实施方式中，发动机32可在工作车辆的大部分地面速度范围内提供基本恒定的速度输出。在这方面，并且如图表56(图3)中进一步指示的，能控制发动机32在从第一相对较低地面速度(在图3中识别为“GS1”)到第二较高速度(相当于图3中的GSMAX)的基本整个工作地面速度范围内提供基本恒定的输出速度。在一个实施方式中，并且仅借助非限制性示例，GS1可约为1MPH。在车辆地面速度超过GS1时，可通过按前述方式相对于多速传动装置48的齿轮比设定(F2-F18)来控制变速器马达42而创建地面车轮输出特性的线性属性。相反，在低于GS1的地面速度下，传动装置48保持在单个齿轮比设定(F1)下，并且简单地通过改变发动机32(图2)的输出速度(由发动机输出速度特性的初始段60指示)而实现地面车轮输出特性的线性属性。变速器马达42可在该初始地面速度范围(GSMIN到GS1)期间提供基本恒定的动力输出。在其它实施方式中，可利用双输出工作车辆传动系统12(图2)实施不同的控制方案，使得可在工作车辆的更大或更小部分的工作地面速度范围内调制变速器马达42的输出速度。
通过在工作车辆的大部分工作地面速度范围内且可能在工作车辆的基本整个工作地面速度范围内将发动机输出速度维持在基本恒定的速度，能增强双输出工作车辆传动系统12的效率，同时降低控制方案复杂性。在其它实施方式中，发动机速度可能不会横跨工作车辆的工作地面速度范围保持基本恒定。在任一情况下，变速器马达42仅需要提供相对适中的动力贡献，适当地在工作车辆的大部分地面速度范围内将传动装置48的步进齿轮比转化为基本线性的无级变速动力输出。置于变速器马达42上的操作要求(例如，动力需求)由此被最小化，允许减少变速器马达的大小、重量和低效率贡献。由此，甚至当采用静液压驱动马达的形式时，与双输出工作车辆传动系统内使用的传统类型的相对较大的静液压驱动马达相比，变速器马达的大小能最小化。因而提高了双输出工作车辆传动系统12的效率，同时降低了传动系统12的成本、大小和复杂性。前述示例尽管如此，但是变速器马达42的输出速度可在工作车辆传动系统12的其它实施方式中以不同的方式控制。例如，在替代实施方式中，变速器马达42的输出速度可被控制，使得工作车辆传动系统12的地面车轮动力输出在工作车辆的仅一部分工作地面速度范围内线性化。
由此描述了非常适合整合到配备有轴提供动力的器具的工作车辆(诸如棉花收割机和甘蔗收割机)中的高效双输出工作车辆传动系统的一个示例实施方式。仅借助非限制性示例来提供上述双输出工作车辆传动系统。能在不脱离如随附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下对工作车辆传动系统作出各种修改。例如，在图2所示的工作车辆传动系统12的实施方式中，变速器齿轮箱38被机械定位在多速传动装置48的上游；然而，在所有实施方式中不需要这样。相反，在其它实施方式中，变速器齿轮箱可机械定位在多级传动装置的下游。在这种情况下，主齿轮箱输出(而不是多速传动装置的输出轴)可用作工作车辆传动系统的最终地面车轮输出。现在将在下面结合图4更全面地描述工作车辆传动系统的这样的替代实施方案的示例。
图4示意性地说明了根据本公开的另一示例实施方式描绘的双输出工作车辆传动系统12`。双输出工作车辆传动系统12`类似于图2所示的双输出工作车辆传动系统12；由此，利用相同的附图标记来表示相同的结构特征或装置，但添加撇(`)符号来指示这样的特征或装置可能在某些程度上有改变。如前所述，工作车辆传动系统12`包括变速器组件36`，变速器组件36`包含变速器齿轮箱38`、变速器马达42`和将变速器齿轮箱38`机械地链接到变速器马达42`的I/O轴的旋转机械连接件44`。辅助PTO轴40`从变速器齿轮箱38`突出并且用作双输出工作车辆传动系统12`的第一机械输出来驱动轴提供动力的器具。再次，变速器齿轮箱38`与发动机32`和多速传动装置48`机械地串联联接。然而，在该特定示例中，变速器齿轮箱38`被机械定位在多速传动装置48`的下游。具体地，变速器齿轮箱38`通过使机械连接件旋转而机械地链接到多速传动装置48`，该机械连接件可代表传动装置48`的输出轴、变速器齿轮箱38`的输入轴和/或任何数量的中间部件或连接件。另外，变速器齿轮箱38`的输出轴(而不是传动装置48的输出轴)现在用作工作车辆传动系统12`的最终主齿轮箱输出。尽管有这些差异，但是如果需要的话，变速器马达42`的输出速度仍能以与上文结合图3的描述实质相同的方式进行控制(例如，通过从控制器52`发出适当的命令)。特别是，能控制变速器马达42`的输出速度以将多速传动装置48`的离散的步进齿轮比设定转化为非步进的无级变速动力输出(适用于主齿轮箱输出46`)来驱动工作车辆地面车轮。
已提供高效工作车辆传动系统的多个示例实施方式，其实现了工作车辆(例如，在无限可选的地面速度范围内)相对于由工作车辆承载的一个或多个轴提供动力的器具的速度的独立地面速度选择。在上述各示例实施方式中，工作车辆传动系统使用变速器齿轮箱将变速器马达的动力输出与主发动机的一部分动力输出机械相加，然后将该相加的动力施加到齿轮箱的输出轴。如前所述，变速器齿轮箱可采用各种不同的形式并且包含适于执行这样的功能的各种传动组合。然而，可通过使用包含“套准”行星齿轮系统的变速器齿轮箱来实现某些好处；即，行星齿轮系统能围绕与使变速器输出轴和辅助PTO轴旋转所围绕的主动力路径轴线基本上同轴或套准的轴线旋转。在一个实施方式中，变速器齿轮箱包含套准双行星齿轮系统架构；即，包含两个行星齿轮系统围绕与使辅助PTO轴和变速器输出轴旋转所围绕的主动力路径轴线基本上同轴或套准的公共轴线旋转。现在将结合图5和图6描述这样的套准双行星变速器齿轮箱的示例。
图5和图6分别是根据本公开的另一示例实施方式说明的套准双行星变速器齿轮箱62的等距图和剖视图。套准双行星变速器齿轮箱62非常适合用作上文结合图2描述的工作车辆传动系统12的变速器齿轮箱38并且将因此在下面偶尔参考工作车辆传动系统12来描述。尽管如此，但是将认识到，仅借助非限制性示例提供以下描述，并且套准双行星变速器齿轮箱62能用在其它类型的双输出工作车辆传动系统内。参照图6，套准双行星变速器齿轮箱62包括齿轮箱壳体66，齿轮箱壳体66具有内隔室或空腔68(图6)、第一侧70和相对的第二侧72。开口设置在齿轮箱壳体66的第二侧72中，允许在将套准双行星变速器齿轮箱62装设到工作车辆传动系统内之前物理地进出齿轮箱壳体空腔68。径向凸缘74绕着齿轮箱壳体66的第二侧延伸，以允许套准双行星变速器齿轮箱62被栓接而以其它方式附接至另一结构(诸如多速传动装置的壳体)。在说明的示例中，齿轮箱壳体66具有大致柱形的鼓状几何形状并且可作为单个(例如，铸造和加工的)部分进行生产。在其它实施方式中，齿轮箱壳体66可具有不同的形式因子和/或可由以适于支撑变速器齿轮箱62的各种部件的任何方式连接在一起的多个部件生产。
变速器输入轴76经由设置在其第一侧70中的开口78延伸到齿轮箱壳体66中。变速器输入轴76的第一端部可从齿轮箱壳体66的外部进出并且可机械地链接(或者直接地或者经由任何数量的中间部件)到原动机的输出。例如，在前述工作车辆传动系统12(图2)的情况下，变速器输入轴76的第一端部能以抗旋转的方式联接到发动机32的输出轴。如图5最清楚地示出的，变速器轴76的第一端部可具有花键外表面以方便这样的抗旋转联接。
如图6最清楚地示出的，经由包含在齿轮箱壳体66内的花键连接器82将变速器输入轴76的对置的第二端部固定地联接到辅助PTO轴80。由于这种联接，变速器输入轴76和辅助PTO轴80围绕由虚线84(图6)表示且在下文中被称为“主动力路径轴线84”的公共轴线共同旋转。共同地，变速器输入轴76和辅助PTO轴80形成专用的机械路径，用以将旋转运动经由变速器齿轮箱62从传动系统的主原动机(例如，图2中示出的发动机32或图4中示出的发动机32`)传递到由工作车辆承载的轴提供动力的器具。然而，将注意到，沿着该机械路径传递的某一部分旋转动力在套准双行星变速器齿轮箱62的操作期间从变速器输入轴76抽出，这在下面更全面地描述。为了方便变速器输入轴76和辅助PTO轴80围绕主动力路径轴线84旋转，任何数量的轴承及其它支撑构件可设置在套准双行星变速器齿轮箱62内。例如，如图6所示，一个或多个球轴承86可绕着变速器输入轴76配置在齿轮箱壳体66的使变速器输入轴76从中延伸穿过的柱形延伸部或凸台内。
鼓形可旋转部分或构件88(下文中称为“可旋转鼓88”)被进一步配置在齿轮箱壳体66内以围绕主动力路径轴线84旋转。可旋转鼓88包括使中心开口或纵向通道90从中延伸穿过的管状突出或延伸部92。变速器输入轴76延伸穿过可旋转鼓88的纵向通道90，纵向通道90绕着或围绕变速器输入轴76延伸。可旋转鼓88可相对于变速器输入轴76围绕主动力路径轴线84旋转。多个球轴承92被引导到管状延伸部92或者绕着管状延伸部92配置，以方便可旋转鼓88围绕主动力路径轴线84旋转。齿周面96进一步绕着可旋转鼓88的外周设置。在图6的下部中能看出，齿周面96形成为与进一步包含在齿轮箱壳体66内的小齿轮98啮合的外齿轮(诸如正齿轮)。小齿轮98又以抗旋转的方式安装至变速器马达I/O轴100。变速器马达I/O轴100从变速器马达102突出，变速器马达102以悬臂安装的方式固装至齿轮箱壳体66的第一侧68。变速器马达I/O轴100延伸穿过变速器齿轮箱壳体66的壁中的开口104并且延伸到将下面描述的双行星齿轮系统108配置在其中的内空腔68中。变速器马达I/O轴可围绕副旋转轴线106旋转，副旋转轴线106与使变速器输入轴76和辅助PTO轴80旋转所围绕的主动力路径轴线84平行且偏移。
如上文指示的，双行星齿轮系统108被进一步包含在齿轮箱壳体66的内空腔68内。双行星齿轮系统108部分地包括第一齿圈110、第一组行星齿轮112和第一太阳齿轮114。在本示例中，第一齿圈110沿着可旋转鼓88的柱形部分的内周面或内周形成。第一齿圈110接合第一组行星齿轮112，第一组行星齿轮112又接合第一太阳齿轮114。第一组行星齿轮112围绕第一太阳齿轮114成角度地间隔开并且被齿轮架116支撑。另外，第一太阳齿轮114利用例如花键界面以抗旋转的关系被安装至变速器齿轮箱输入轴76。共同地，第一齿圈110、第一组行星齿轮112和第一太阳齿轮114形成双行星齿轮系统108的第一行星齿轮子系统110、112、114。
除第一行星齿轮子系统110、112、114之外，双行星齿轮系统108进一步包含第二行星齿轮子系统118、120、122。继续参照图6，第二行星齿轮子系统118、120、122包括第二齿圈118、第二组行星齿轮120和第二太阳齿轮122。再次，第二齿圈118与第二组行星齿轮啮合，第二组行星齿轮又与太阳齿轮122啮合。然而，在第二行星齿轮子系统118、120、122的情况下，第二齿圈118以机械接地的方式固装至齿轮箱壳体66。因此，第二齿圈118是不与双行星齿轮系统108的其它部件一起旋转的静态部件。在其它实施方式中，可利用合适的制动器或离合器组件选择性地限制或调节第二齿圈118的旋转。
第二组行星齿轮120被支撑第一组行星齿轮112的同一齿轮架116支撑。齿轮架116由此在下文中被称为“公共齿轮架116”。除支撑两组行星齿轮112、120之外，公共齿轮架116还部分地嵌套在较大可旋转鼓88内。公共齿轮架116又包括将第一太阳齿轮114和第二太阳齿轮122嵌套在其中的中心空腔124。通过以这种方式将太阳齿轮114、122嵌套在公共齿轮架116内，能有利地减少双行星齿轮系统108的重量和外壳(特别是齿轮系统108的轴向尺寸)。第二组行星齿轮120围绕主动力路径轴线84成角度地间隔开并且接合第二齿圈118。第二太阳齿轮118围绕变速器输入轴76并且能相对于变速器输入轴76围绕主动力路径轴线84旋转。第二太阳齿轮122进一步接合第二组行星齿轮120并且用作双行星齿轮系统108的机械输出。
管状适配器件126进一步用作套准双行星变速器齿轮箱62的主齿轮箱输出。管状适配器件126在与变速器输入轴76相反的方向上从齿轮箱壳体66突出并且以抗旋转的方式机械地联接到第二太阳齿轮122。如果需要，第二太阳齿轮122和管状适配器件126能一体地形成为如图6中指示的单个件；然而，在所有实施方式中不需要这样。当套准双行星变速器齿轮箱62被装设在工作车辆传动系统内时，管状适配器件126进一步机械地链接(例如，经由花键连接件)到另一旋转部件或轴(图6中未示出)。与管状适配器件126链接的旋转轴可用作工作车辆传动系统的最终地面车轮输出或者可替代地向包括在工作车辆传动系统内的另一部件(诸如图2中示出的工作车辆传动系统12的多速传动装置48)提供动力输入。
凭借上述齿轮布置，变速器输入轴76经由第一太阳齿轮114机械地联接到双行星齿轮系统108。第一太阳齿轮114由此用作双行星齿轮系统108(更一般地，套准双行星变速器齿轮箱62)的第一机械输入。第一齿圈110进一步用作双行星齿轮系统108的第二机械输入(和机械输出)；如前所述，变速器马达102的I/O轴100经由第一齿圈110机械地链接到双行星齿轮系统108，因此机械地链接到可旋转鼓88。当变速器马达102被向前驱动时，双行星齿轮系统108的旋转由变速器马达102(再次，通过第一齿圈110作用)和原动机(通过变速器输入轴76和第一太阳齿轮114作用)两者提供动力。当第一齿圈110和第一太阳齿轮114围绕主动力路径轴线84旋转时，第一组行星齿轮112和公共齿轮架116也是如此。公共齿轮架116的旋转驱动第二组行星齿轮120的旋转，第二组行星齿轮120沿着固定的第二齿圈118的内部行进并且向第二太阳齿轮122施加旋转运动。
第二太阳齿轮122用作双行星齿轮系统108的主机械输出，其经由前述管状适配器件126向工作车辆地面车轮提供动力输出。以这种方式，双行星齿轮系统108将接收在第一齿圈110处的动力输入(POVM)与接收在第一太阳齿轮114处的动力输入(PO％PM)相加并且经由第二太阳齿轮122将该相加的动力施加到工作车辆地面车轮。第一相对较高齿轮比(GR1)有利地设置在变速器马达102驱动(在说明的示例中为第一齿圈110)的机械输入与双行星齿轮系统108(第二太阳齿轮122)的机械输出之间，并且第二相对较高齿轮比(GR2)可设置在发动机驱动(在说明的示例中为第一太阳齿轮114)的机械输入与第二太阳齿轮122之间，第一齿轮比大于第一齿轮比(GR1>GR2)。
当变速器马达102被反向驱动时，从原动机(例如，图2中示出的发动机32)经由变速器输入轴76抽出的过量动力(PO％PM)经由双行星齿轮系统108返回到变速器马达102。具体地，经由变速器输入轴76抽出的过量动力经由第一组行星齿轮112被传递到第一齿圈110(更一般地，传递到可旋转鼓88)。然后，可旋转鼓88的旋转经由小齿轮98驱动变速器马达I/O轴100的旋转。然后，施加到变速器马达102的运动临时转换成储存能量，随后当马达102在向前驱动模式下再次操作时能利用储存能量。套准双行星变速器齿轮箱62允许变速器马达102的这种反向驱动，由此允许工作车辆传动系统在某些操作条件下的再生功能性。例如，套准双行星变速器齿轮箱62可允许变速器马达102在多速传动装置(诸如包括在图2中示出的工作车辆传动系统12中的多速传动装置48)的选定齿轮比设定的初始速度范围内的反向驱动。这样有利地允许工作车辆传动系统向地面车轮提供非步进或无级变速动力输出，尽管在传动系统内包括步进多速传动装置。作为进一步的优点，套准双行星齿轮箱62提供结构坚固的设计，以在传动系统操作期间促进均匀的齿负载并且有助于最小化离轴扰动力。
由此提供了非常适合棉花收割机、甘蔗收割机及配备有轴提供动力的器具的其它工作车辆的高效双输出工作车辆传动系统的多个示例实施方式。在双输出工作车辆传动系统的上述实施方式中，利用原动机(例如，发动机)驱动辅助PTO轴和轴提供动力的器具的旋转，进一步经由地面车轮输出向工作车辆地面车轮提供基线动力输出。包括变速器马达和变速器齿轮箱的变速器组件在车辆的至少一部分工作地面速度范围内向工作车辆的地面车轮输出提供受控的动力输出。这样的布置有利地允许变速器马达的大小和动力要求被最小化以提高整体工作车辆效率。另外，在其中工作车辆传动系统包含多速传动装置的某些实施方式中，双输出工作车辆传动系统可被构造成至少部分地补偿传动装置齿轮比设定的步进属性，从而产生在工作车辆的至少大部分工作地面速度范围内且可能在工作车辆的基本整个工作地面速度范围内为地面车轮提供动力的无级变速动力输出。还公开了有利地用在双输出工作车辆传动系统内的套准(例如，双)行星变速器齿轮箱的实施方式。
虽然已在前述详细描述中呈现了至少一个示例实施方式，但是应该认识到，存在大量的变型。还应该认识到，一个或多个示例实施方式仅是示例，并不旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或构造。相反，为了实施本发明示例实施方式的工作，前述详细描述将为本领域技术人员提供方便的路线图。应理解，可在不脱离如随附权利要求书中阐述的本发明的范围的情况下针对示例实施方式中描述的元件的功能和布置作出各种变型。

Claims (14)

1.一种工作车辆传动系统，该工作车辆传动系统包括：
发动机；
辅助动力输出轴，即，辅助PTO轴，所述辅助PTO轴联接到所述发动机并且当被所述发动机驱动时能围绕主动力路径轴线旋转；以及
变速器组件，所述变速器组件包括：
变速器马达；
变速器齿轮箱，所述变速器齿轮箱包含与所述变速器马达和所述辅助PTO轴联接的行星齿轮系统，所述行星齿轮系统能围绕与所述主动力路径轴线同轴的行星轴线旋转；以及
变速器输入轴，所述发动机经由所述变速器输入轴机械地联接到所述行星齿轮系统；
其中，所述行星齿轮系统包括第一太阳齿轮，所述第一太阳齿轮抗旋转地固定到所述变速器输入轴，以及第二太阳齿轮，所述第二太阳齿轮邻近所述第一太阳齿轮并且提供所述变速器齿轮箱的机械输出。
2.根据权利要求1所述的工作车辆传动系统，其中，所述变速器马达具有输出轴，所述输出轴能围绕基本上平行于所述行星轴线和主动力路径轴线并从所述行星轴线和主动力路径轴线偏移的轴线旋转。
3.根据权利要求1所述的工作车辆传动系统，其中，行星齿轮系统包括双行星齿轮系统。
4.根据权利要求1所述的工作车辆传动系统，其中，所述辅助PTO轴以抗旋转的关系联接到所述变速器输入轴。
5.根据权利要求1所述的工作车辆传动系统，所述工作车辆传动系统进一步包括齿轮架，所述第一太阳齿轮和第二太阳齿轮被至少部分地嵌套在所述齿轮架内。
6.根据权利要求1所述的工作车辆传动系统，其中，所述行星齿轮系统进一步包括第一齿圈，所述变速器马达经由所述第一齿圈机械地联接到行星齿轮系统。
7.根据权利要求6所述的工作车辆传动系统，其中，所述行星齿轮系统进一步包括：
变速器齿轮箱壳体；以及
第二齿圈，所述第二齿圈固定地联接到所述变速器齿轮箱壳体。
8.根据权利要求1所述的工作车辆传动系统，所述工作车辆传动系统进一步包括主齿轮箱输出，所述行星齿轮系统将所述变速器马达的动力输出与所述发动机的至少一部分动力输出相加而施加到所述主齿轮箱输出。
9.根据权利要求1所述的工作车辆传动系统，其中，所述工作车辆传动系统被构造成部署在具有工作地面速度范围的工作车辆上，并且其中所述工作车辆进一步包括：
传动装置，所述传动装置具有多种步进齿轮比设定；以及
控制器，所述控制器操作地联接到所述发动机、所述传动装置和所述变速器马达，所述控制器被构造成控制所述变速器马达以至少部分地线性化所述传动装置的所述步进齿轮比设定。
10.一种变速器组件，该变速器组件包括：
变速器马达；以及
变速器齿轮箱，所述变速器齿轮箱包括：
齿轮箱壳体，所述变速器马达被安装至所述齿轮箱壳体；
变速器输入轴，所述变速器输入轴延伸到所述齿轮箱壳体中并且能相对于所述齿轮箱壳体围绕主动力路径轴线旋转；以及
行星齿轮系统，所述行星齿轮系统被配置在所述齿轮箱壳体内，联接到所述变速器马达和所述变速器输入轴，并且能围绕与所述主动力路径轴线基本上同轴的行星轴线旋转，其中，所述行星齿轮系统包括：
第一太阳齿轮，所述变速器输入轴经由所述第一太阳齿轮机械地联接到所述行星齿轮系统；
第一齿圈，所述变速器马达经由所述第一齿圈机械地联接到所述行星齿轮系统；
第二太阳齿轮，所述第二太阳齿轮提供所述行星齿轮系统的机械输出；以及
第二齿圈，所述第二齿圈固定地联接到所述齿轮箱壳体。
11.根据权利要求10所述的变速器组件，其中，所述变速器马达包括变速器马达输入/输出轴，即变速器马达I/O轴，所述变速器马达I/O轴能围绕基本上平行于行星齿轮系统轴线和主动力路径轴线并从所述行星齿轮系统轴线和主动力路径轴线偏移的轴线旋转。
12.一种变速器齿轮箱，该变速器齿轮箱包括：
齿轮箱壳体；
变速器输入轴，所述变速器输入轴延伸到所述齿轮箱壳体中并且能相对于所述齿轮箱壳体围绕主动力路径轴线旋转；以及
行星齿轮系统，所述行星齿轮系统被配置在所述齿轮箱壳体内，所述行星齿轮系统包括：
第一太阳齿轮，所述变速器输入轴经由所述第一太阳齿轮机械地联接到所述行星齿轮系统；
第二太阳齿轮，所述第二太阳齿轮邻近所述第一太阳齿轮并且提供所述行星齿轮系统的机械输出；
第一齿圈，变速器马达经由所述第一齿圈机械地联接到所述行星齿轮系统；以及
第二齿圈，所述第二齿圈固定地联接到所述齿轮箱壳体。
13.根据权利要求12所述的变速器齿轮箱，其中，所述第一太阳齿轮和所述第二太阳齿轮能围绕与所述主动力路径轴线基本上同轴的行星轴线旋转。
14.根据权利要求12所述的变速器齿轮箱，所述变速器齿轮箱进一步包括：
第一组行星齿轮，所述第一组行星齿轮接合所述第一太阳齿轮；
第二组行星齿轮，所述第二组行星齿轮接合所述第二太阳齿轮；以及
公共齿轮架，所述公共齿轮架支撑所述第一组行星齿轮，支撑所述第二组行星齿轮，并且具有供至少部分地嵌套所述第一太阳齿轮和第二太阳齿轮的空腔。
CN201710455375.0A 2016-07-19 2017-06-16 用于工作车辆传动系统的变速器 Active CN107630987B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/214,333 US10190662B2 (en) 2016-07-19 2016-07-19 Variator for work vehicle drivetrain
US15/214,333 2016-07-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107630987A CN107630987A (zh) 2018-01-26
CN107630987B true CN107630987B (zh) 2022-04-15

Family

ID=60890509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710455375.0A Active CN107630987B (zh) 2016-07-19 2017-06-16 用于工作车辆传动系统的变速器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10190662B2 (zh)
CN (1) CN107630987B (zh)
BR (1) BR102017012788A2 (zh)
DE (1) DE102017210095A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10584775B2 (en) 2015-02-17 2020-03-10 Oshkosh Corporation Inline electromechanical variable transmission system
US9656659B2 (en) 2015-02-17 2017-05-23 Oshkosh Corporation Multi-mode electromechanical variable transmission
US9650032B2 (en) 2015-02-17 2017-05-16 Oshkosh Corporation Multi-mode electromechanical variable transmission
US10982736B2 (en) 2015-02-17 2021-04-20 Oshkosh Corporation Multi-mode electromechanical variable transmission
US10578195B2 (en) 2015-02-17 2020-03-03 Oshkosh Corporation Inline electromechanical variable transmission system
US11701959B2 (en) 2015-02-17 2023-07-18 Oshkosh Corporation Inline electromechanical variable transmission system
US10421350B2 (en) 2015-10-20 2019-09-24 Oshkosh Corporation Inline electromechanical variable transmission system
US9651120B2 (en) 2015-02-17 2017-05-16 Oshkosh Corporation Multi-mode electromechanical variable transmission
US11483974B2 (en) * 2019-07-19 2022-11-01 Deere & Company Cotton harvesting machine with automatically variable drum and spindle speed
US11572672B2 (en) * 2020-02-21 2023-02-07 Deere & Company Method to decouple engine speed from hydraulic pump speed through an electric motor driven variator
US11674576B2 (en) * 2020-09-29 2023-06-13 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Speed-changing device
US20220169232A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-02 Caterpillar Paving Products Inc. Machine and drivetrain associated with machine

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3354729A (en) * 1966-04-04 1967-11-28 Deere & Co Vehicle planetary transmission and pto
US4291592A (en) * 1977-12-29 1981-09-29 Zahnradfabrik Friedrichshafen Aktiengesellschaft Load splitting hydromechanical transmission
JP2000130556A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 油圧−機械式変速機
CN101037087A (zh) * 2006-03-14 2007-09-19 朱荣辉 一种机动车无级变速混合动力节能装置
CN101939568A (zh) * 2008-02-08 2011-01-05 马里控股公司 静液压动力分支传动装置
CN104999909A (zh) * 2014-04-18 2015-10-28 本田技研工业株式会社 车辆用动力传递装置
CN105128934A (zh) * 2015-09-16 2015-12-09 湖南农业大学 双动力输入和差动式转向履带车辆变速器

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2504040A (en) 1945-01-12 1950-04-11 Acrotorque Co Driving mechanism
US6645112B1 (en) * 1999-10-15 2003-11-11 New Venture Gear, Inc. On-demand transfer case
ITBO20000648A1 (it) * 2000-11-09 2002-05-09 New Holland Italia Spa Apparecchiatura di comando del regime di un mezzo semovente
DE10133919A1 (de) * 2001-07-12 2003-01-23 Bayerische Motoren Werke Ag Elektromechanisches Getriebe
ITTO20030649A1 (it) * 2003-08-22 2005-02-23 Same Deutz Fahr Group Spa Trasmissione idromeccanica per trattrici agricole.
JP4239923B2 (ja) * 2004-08-02 2009-03-18 日産自動車株式会社 電動力伝達装置
US7588511B2 (en) * 2004-09-15 2009-09-15 Magna Steyr Fährzeugtechnik AG & Co. KG Differential gear unit with controllable torque and rotational speed distribution
PT1802896E (pt) 2004-10-20 2008-06-19 Mali Markus Libebherr Internat Transmissão com repartição de potência e processo de operação de uma transmissão deste tipo
US7192373B2 (en) * 2004-11-24 2007-03-20 General Motors Corporation Electrically variable transmission having two planetary gear sets with one fixed interconnection
US7179185B2 (en) 2005-01-04 2007-02-20 General Motors Corporation Electrically variable transmission having three interconnected planetary gear sets, two clutches and at least two brakes
DE102005044181A1 (de) 2005-09-15 2007-04-19 Deere & Company, Moline Antriebssystem für ein Fahrzeug und ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug
KR100756724B1 (ko) * 2006-08-10 2007-09-07 현대자동차주식회사 하이브리드 차량의 파워트레인
DE102008021010B4 (de) * 2008-04-25 2010-02-25 Lohmann & Stolterfoht Gmbh Leistungsverzweigungsgetriebe
US8839694B2 (en) 2009-06-05 2014-09-23 Deere & Company Hydraulic regenerating and low-speed operating power shift transmission
DE102009028674A1 (de) * 2009-08-20 2011-02-24 Zf Friedrichshafen Ag Mehrstufengetriebe
US8663051B2 (en) * 2010-07-14 2014-03-04 E-Aam Driveline Systems Ab Axle assembly with torque distribution drive mechanism
ITTO20110136A1 (it) * 2011-02-17 2012-08-18 Cnh Italia Spa Sistema di trasmissione per pto in un veicolo agricolo o industriale, e relativo metodo operativo
DE102011115002A1 (de) * 2011-10-06 2013-04-11 Liebherr-Components Biberach Gmbh Leistungsverzweigungsgetriebe
FR2981886B1 (fr) * 2011-11-02 2013-11-08 Denis Ernest Celestin Buffet Transmission pour vehicule hybride a deux trains d'engrenages epicycloidaux a derivation de puissance et a recuperation de l'energie cinetique par volant d'inertie
CN103998269B (zh) 2011-12-20 2016-09-14 丰田自动车株式会社 车辆用驱动装置
DE102012006189A1 (de) * 2012-03-27 2013-10-02 Bomag Gmbh Antriebsvorrichtung in einer selbstfahrenden Baumaschine sowie Verfahren zum Einstellen eines Drehzahlverhältnisses bei einer derartigen Antriebsvorrichtung
JP5794384B2 (ja) * 2012-03-28 2015-10-14 トヨタ自動車株式会社 ハイブリッド車両用駆動装置
US8998764B2 (en) * 2013-03-13 2015-04-07 E-Aam Driveline Systems Ab Drive module having planetary transmission with nested ring gears
JP5657772B1 (ja) * 2013-08-08 2015-01-21 株式会社小松製作所 ホイールローダ
US9981665B2 (en) 2013-12-31 2018-05-29 Deere & Company Energy storage and delivery for power trains of work vehicles
US9206885B2 (en) 2013-12-31 2015-12-08 Deere & Company Multi-mode infinitely variable transmission
US9428049B2 (en) 2014-02-26 2016-08-30 Deere & Company Multi-mode power trains with direct-drive lock-up
US9944163B2 (en) 2014-04-09 2018-04-17 Deere & Company Multi-mode power trains
US9487073B2 (en) 2014-04-17 2016-11-08 Deere & Company Power train for continuously variable power transmission
US9975424B2 (en) * 2015-05-15 2018-05-22 Cnh Industrial America Llc Dropbox assembly for transmission of work vehicle
US10125848B2 (en) * 2016-07-19 2018-11-13 Deere & Company Variator for work vehicle drivetrain

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3354729A (en) * 1966-04-04 1967-11-28 Deere & Co Vehicle planetary transmission and pto
US4291592A (en) * 1977-12-29 1981-09-29 Zahnradfabrik Friedrichshafen Aktiengesellschaft Load splitting hydromechanical transmission
JP2000130556A (ja) * 1998-10-27 2000-05-12 Yanmar Diesel Engine Co Ltd 油圧−機械式変速機
CN101037087A (zh) * 2006-03-14 2007-09-19 朱荣辉 一种机动车无级变速混合动力节能装置
CN101939568A (zh) * 2008-02-08 2011-01-05 马里控股公司 静液压动力分支传动装置
CN104999909A (zh) * 2014-04-18 2015-10-28 本田技研工业株式会社 车辆用动力传递装置
CN105128934A (zh) * 2015-09-16 2015-12-09 湖南农业大学 双动力输入和差动式转向履带车辆变速器

Also Published As

Publication number Publication date
BR102017012788A2 (pt) 2018-02-06
DE102017210095A1 (de) 2018-01-25
US10190662B2 (en) 2019-01-29
US20180023671A1 (en) 2018-01-25
CN107630987A (zh) 2018-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107630987B (zh) 用于工作车辆传动系统的变速器
CN107627840B (zh) 用于工作车辆传动系统的变速器
EP3863877B1 (en) Utility vehicle driveline
KR102315156B1 (ko) 자동차의 다른 차축으로의 동력전달을 위한 장치를 구비하는 자동차용 하이브리드 파워트레인 유닛
KR102315154B1 (ko) 보조 장치를 구비한 자동차용 하이브리드 파워트레인 유닛
EP3863876B1 (en) Electric utility vehicle driveline recharging
US9695920B2 (en) Agricultural vehicle transmission
US4373359A (en) Hydrostatic-mechanical gear unit
KR102315151B1 (ko) 전기 기계의 대향 측부들 상에 결합 장치를 구비한 자동차용 하이브리드 파워트레인 유닛
GB2493961A (en) Power takeoff drive system for an agricultural tractor
US10514084B2 (en) Infinitely variable power transmission system
US7213389B2 (en) Infinitely variable transmission for a combine header unit
CN211715703U (zh) 一种液压机械无级变速传动装置
CN103707764A (zh) 一种履带车辆的双侧静液耦合驱动系统
US11458837B2 (en) Drive train for an agricultural machine
CN111605393B (zh) 机电驱动单元和动力系
WO2020165393A1 (en) Hybrid agricultural vehicle
CN217835357U (zh) 轮式拖拉机液压传动系统
CN217835359U (zh) 轮式拖拉机液压传动系统
CN212708949U (zh) 一种采棉机用行走液压调速系统
CN217835358U (zh) 轮式拖拉机液压传动系统
CN220874988U (zh) 一种耕作设备
CN220764543U (zh) 一种农机底盘和农用机械
CN212353614U (zh) 一种拖拉机用多级动力分配装置
EP4086098A1 (en) A self-propelled vehicle and method for crossing land at a broad speed range

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant