CN1085999A - 包括至少一个无级变速非滑移超越离合器的传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种传动装置，包括至少一个驱动 源，通过传递转动和扭矩的主动元件传送出驱动源的 动力，还包括至少一个变速器和至少一个接受转动和 扭矩的被动元件。根据本发明，其特征在于，为了从 单一驱动源向几个被动元件分配动力和/或从几个 动力源向单一被动元件汇集动力，这个或每个变速器 是无级变速的非滑移超越离合器。

Description

本发明涉及一种传动系统，包括至少一个驱动源，通过传递转动和扭矩的主动元件传送出驱动源的动力，还包括至少一个变速器和至少一个接受转动和扭矩的被动元件。
象客车传动装置那样的传动装置是已知的，尤其是车轮与驱动源之间的连接是通过连续变化的变速装置来实现的那种传动装置。
一般来说，当通过变速器把一个传递转动和扭矩的主动元件，例如驱动源的驱动轴，连接到一个接受转动和扭矩的被动元件，例如中心输出轴上时，就需要设置液体离合器、滑移离合器、变速器、超越离合器等装置，以便在连接之前使主动元件的转速与被动元件的转动相适应。由于有了这些零部件，除了因为摩擦和发热而造成功率损失外，被动元件的转速不能从零转速无级地调整至最大值，主动元件也不能从零转速起变化其转速。
本发明的一个目的是提供一种传动系统，其中，主动元件的转速独立于被动元件的转速，被动元件的转速可以独立于主动元件的转速从零转速变化到最大值。上述工作状态必须适合于传动系统的整个控制范围，即从零转速至最大转速。本发明的另一个目的是提供一种传动系统，其中所有的主动元件始终与被动元件动力连接，即传动系统中没有摩擦式、液体式或其它类似的传统式啮入/脱开离合器。
为此，本文开始所述的传动系统根据本发明其特征在于，为了从单一驱动源向几个被动元件分配动力和/或从几个驱动源向接受转动和扭矩的单一被动元件汇集动力，这个或每个变速器被设置成具有输入轴和输出轴的无级变速非滑移超越离合器，输入轴设有至少一对其偏心量可改变的偏心盘，而且可在运转过程中通过装在输入轴中的控制装置从偏心量为零的空档位置变化到最大偏心值，各个偏心盘的偏心方向彼此相对，一些周向装置布置在一个节圆上，其圆心与输入轴的中心线相重合，节圆位于运转过程中偏心盘的摆动平面中，或位于摆动平面附近，每个周向装置都包括一个受某一偏心盘驱使而摆动的曲臂，每个周向装置的曲臂都通过至少一个由超越装置构成的单向传动装置，再通过各自的中间轴以及具有固定传动比的传动装置，动力连接到输出轴上。
这种传动系统可用来从一个驱动源向几个接受转动和扭矩的被动元件分配动力，也可用来从几个驱动源向接受转动和扭矩的单一被动元件汇集动力。无需在传动系统中引入其它的液体或摩擦离合器、变速器或类似的其它摩擦源，即可实现所有上述内容。
此外，这种无级变速非滑移超越离合器的运转不是基于摩擦状态，而是基于一些超越离合器、齿轮或类似件之间的刚性啮合。因此，在传动系统的无级变速非滑移超越离合器中，几乎没有摩擦热形式的功率损失。此外，这种无级变速非滑移超越离合器的另一优点是基本上没有噪音。
配有无级变速非滑移超越离合器的传动系统还具有这样的优点：当这种超越离合器的输出轴转速高于超越离合器输入轴作用下的输出轴转速时，例如，该无级变速非滑移超越离合器的输出轴受到与之相连的接受转动和扭矩的被动元件的作用而转动，作用于输出轴的这一驱动力不会通过超越装置而作用于超越离合器的输入轴上，这就避免了与输入轴相连的驱动源受到作用在超越离合器输出轴上的任何驱动力的驱动作用。
根据本发明的另一实施例，为了从单一驱动源向一些被动元件分配动力，驱动元件可与至少两个无级变速非滑移超越离合器动力连接，超越离合器的输出轴各自直接地或动力连接到一个接受转动和扭矩的被动元件上，被动元件的转速可相互独立地加以控制。如果几个接受转动和扭矩的被动元件要从单一的驱动源上取得各自的动力，并要求被动元件的转速可无级变化，在变速过程中要求只有很小的功率损失，就可以采用上述发明。在此之前，只有通过在离合器、变速器或液压马达中损失大量功率为代价才能实现动力分配。依照本发明来分配动力，接受动力的某个被动元件的转速可以降低至零，而接受动力的其它被动元件的转速可按需要来控制。实现这种传动系统是非常有利的，例如，在拖拉机中，接受动力的几个被动元件可从单一的发动机轴上取得各自的动力，又如在坦克的传动系统中，不需要安装变速器就可以相互完全独立地控制各履带的速度。
为了从几个驱动源向接受转动和扭矩的单一被动元件汇集动力，根据本发明传动系统的另一实施例，一些无级变速非滑移超越离合器可以并联连接，超越离合器的输入轴各自连接到某个驱动源的传递转动和扭矩的主动元件上，各超越离合器可加以控制，使其输出轴的转速与被动元件的所需转速相适应，所述输出轴都与接受转动和扭矩的单一被动元件动力连接。
对某个经无级变速非滑移超越离合器而与接受转动和扭矩的单一被动元件相连的主动元件来说，上述传动系统可以使该主动元件后接合，这样，逐渐接合经超越离合器而与被动元件动力连接的主动元件，已受驱动的被动元件就能获得额外的动力。如果某个传递动力的主动元件处于静止，与之相连的超越离合器的输出轴便自由转动，此时该超越离合器的输出轴处于静止。超越离合器中由此造成的功率损失非常小。
另外，还可以使单一的被动元件由所述的各个主动元件依次驱动。传动装置的这种应用形式例如可以使几个驱动源应用于不同的动力范围。例如，根据本发明的另一实施例，如上设计的传动系统适合用于船只的推进系统中，其中的几个驱动源是船用汽轮机或船用发动机，传递转动和扭矩的主动元件是船用汽轮机或船用发动机的输出轴，接受转动和扭矩的单一被动元件是船用螺旋浆的轴。
在现有的使用几个驱动源的船只推进系统中，使用了一种称为“SSS”的离合器，由于这种离合器的运转是基于离心力作用下棘爪和棘齿的相互啮合，因此只能在有限的确定速度范围内才可适当地接合。因而只能在非常窄的确定速度范围内才可从一个驱动源切换到另一驱动源。另外，在某些速度范围内，切换时这种SSS离合器产生咔嗒的声响。
本发明的船只推进系统具有优点是，可在船用螺旋浆轴的整个速度范围中进行切换。因此发生事故时，例如某个驱动源失效，可通过无级变速非滑移超越离合器由另一个驱动源立即接替工作。利用偏心盘来运转的无级变速非滑移超越离合器实际上是无噪声的，这点非常重要，尤其对于军舰的推进系统来说更为重要。
在传动系统的第三个实施例中，为了从几个驱动源向接受转动和扭矩的单一被动元件上汇集动力，该传动系统的特征是一些无级变速非滑移超越离合器串接，其中每个无级变速非滑移超越离合器的输出轴连接到下一个超越离合器的输入轴上，串接中的最后一个无级变速非滑移超越离合器例外，它的输出轴连接到接受转动和扭矩的单一被动元件上，各个超越离合器的输入轴动力连接到至少一个传递转动和扭矩的主动元件上，并且各个无级变速非滑移超越离合器是可控的，使其输出轴的转速同与输出轴动力连接的传递转动和扭矩的主动元件的预定转速相适应。
如上设计的传动系统具有的优点是，用很少的几个零件，例如轴，和很少的几个齿轮传动装置或类似的传动装置，就可将几个驱动源连接到接受转动和扭矩的单一被动元件上。由此产生的优点是，系统运转时只需克服很小的惯性力，以及，由于齿轮件传动装置数量很少，只有很少的功率损失在摩擦中。这种传动系统的另一优点是，由于无级变速非滑移超越离合器可排成一线，传动系统所占的空间很小。还有，如果无级变速非滑移超越离合器的输入轴和输出轴之间具有固定接合的能力，以实现直接驱动，那么，一旦某一驱动源失效，与该驱动源相配合的超越离合器的输入轴和输出轴就可以固接起来，这就消除了因某个驱动源失效而不再使用了的那个超越离合器中的所有摩擦损耗。
在某些应用场合，可能需要被动元件改变其转向。
为此，根据本发明的另一实施例，至少一个无级变速非滑移超越离合器的输出轴可以改变转向。在无级变速非滑移超越离合器串联时，只有输出轴与接受转动和扭矩的被动元件相连的变速装置才需要能够改变转向。然而，在超越离合器并联时，与接受转动和扭矩的单一被动元件相连的每个超越离合器都必须能够改变转向。
根据本发明的另一实施例，接受转动和扭矩的被动元件改变其转向是这样实现的：其输出轴可改变转向的无级变速非滑移超越离合器中的各个单向传动装置可改变转向，它们各包括一个双作用式的超越装置，用于沿第一驱动方向和沿与第一驱动方向相反的第二方向驱动各自的中间轴，只有当输出轴转速为零时，各自单向传动装置才能改变其转向。
上述这种传动系统包括至少一个接受动力的被动元件，无需向传动系统中引入其它的摩擦源即可改变被动元件的转向。
应当注意到美国专利US2864259号描述了一种无级变速非滑移超越离合器。然而，在动力从单一驱动源分配到几个被动元件上和/或从几个驱动源向单一被动元件上汇集动力的传动系统中，如何应用这种超越离合器，该文献没有给出任何启示。
本发明的优点主要是可以避免使用昂贵的摩擦或液压离合器，因而使功率损失降至最低，并且仍可实现在一个或几个被动元件的变速范围内从零转速无级变速到其最大转速。在分配动力或汇集动力的传动系统中采用这种无级变速非滑移超越离合器，尤其可以显示出上述优点。
为使本发明更清楚，下面结合附图描述该传动系统的五个实施例，其中，
图1是无级变速非滑移超越离合器的截面视图，该超越离合器可用于下述附图中所示的传动系统中。
图2是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的截面视图。
图3是传动系统的示意图，其中一个驱动源的动力分配到几个接受动力的被动元件上。
图4是传动系统的示意图，其中动力从几个驱动源经过一些并联的超越离合器汇集到接受动力的单一被动元件上。
图5是采用图4原理的一个特定实施例。
图6是采用图4原理的另一个特定实施例。
图7是传动系统的示意图，其中动力从几个驱动源经过一些串联的超越离合器汇集到接受转动和扭矩的单一被动元件上。
附图都涉及一种传动系统，它包括至少一个驱动源P，通过接受、传递转动和扭矩的主动元件T传送出驱动源的动力，还包括至少一个变速器V和至少一个接受转动和扭矩的被动元件R，本发明的传动系统的特征在于，为了从单一驱动源P1向几个被动元件R1-R2分配动力（见图3）和/或从几个驱动源P1-P4向接受转动和扭矩的单一被动元件R汇集动力（见图4-7），这个或每个变速器V被设置成具有输入轴1和输出轴9的无级变速非滑移超越离合器V。输入轴1包括至少一对偏心盘2a、2b，其偏心盘可以变化，而且可在运转过程中通过装入输入轴1中的控制装置3从偏心量为零的空档位置变化到最大偏心值。各个偏心盘2a、2b的偏心方向彼此相对。无级变速非滑移超越离合器还包括一些位于节圆S上的周向装置4（见图2），节圆中心与输入轴1的中心线H1重合，并且该节圆位于运转过程中偏心盘2a、2b的摆动平面中，或位于摆动平面附近，每个周向装置4都设有一个受某一偏心盘2a、2b驱使而摆动的曲臂5。每个周向装置4的曲臂5都通过至少一个由超越装置6构成的单向传动装置6，再通过各自的中间轴7以及具有固定传动比的传动装置8，动力连接到输出轴9上。
使用这种无级变速非滑移超越离合器，无需向传动系统引入其它的摩擦源，例如离合器和变速器等，即可在驱动源和被动元件的数量方面提供极大的灵活性。而且，无级变速非滑移超越离合器本身只有很小的内摩擦。
图3表示一个传动系统，其中，为了从单一驱动源P1向两个被动元件R1、R2分配动力，主动元件T1可通过一个传动比为i的齿轮传动装置连接到两个无级变速非滑移超越离合器V1、V2上，超越离合器的输出轴9各自直接或动力连接到一个接受转动和扭矩的被动元件R1、R2上，被动元件R1、R2的转速ωO1，ωO2可相互独立地加以控制。这种动力分配系统可应用于拖拉机、船舶、直升机、以及其它由传递转动和扭矩的单一驱动元件来驱动几个分装置的诸多装置中。
图4是一个传动系统的示意图，其中，一些无级变速非滑移超越离合器V1-V4并联连接，以便从四个驱动源P1-P4向单一被动元件R汇集动力。超越离合器V1-V4输入轴1各自连接到某一驱动源P1-P4的传递转动和扭矩的驱动元件T1-T4上。超越离合器V1-V4可加以控制，使其输出轴9的转速与被动元件R的所需转速ωO相适应。各输出轴9都与接受转动和扭矩的单一被动元件R动力连接。
图5表示了无级变速非滑移超越离合器并联连接的这种传动装置的一个可能的应用形式，其中，驱动源P1、P2是船用汽轮机或船用发动机。传递转动和扭矩的主动元件是船用汽轮机或船用发动机P1、P2的输出轴T1、T2，接受转动和扭矩的单一被动元件是船用螺旋浆的轴R，它驱动船只（未示出）的螺旋浆S。与无级变速非滑移超越离合器V1、V2的动力连接通过一个齿轮传动装置来实现。它包括一个设在各个超越离合器V1、V2的共同输出轴9上的小齿轮10，小齿轮10与船用螺旋浆轴R上的大齿轮11相啮合。
一些无级变速非滑移超越离合器V1-V4并联连接的这种传动系统的另一个例子由图6所示的装置构成。其中，接受转动和扭矩的被动元件R是一个很长的传送带或传送链，它由安装在无级变速非滑移超越离合器V1-V4的输出轴9上的驱动辊12在许多位置上驱动。
图7示意性表示的传动系统用于从几个驱动源P1-P4向接受转动和扭矩的单一被动元件R汇集动力，其特征在于，一些无级变速非滑移超越离合器V1～V4串联连接。串接的无级变速非滑移超越离合器V1～V3的输出轴9各自连接到下一个超越离合器V2-V4的输入轴1上，只有串联中的最后一个无级变速非滑移超越离合器V4例外，它的输出轴9连接到接受转动和扭矩的单一被动元件R上。各个超越离合器V1-V4的输入轴1可通过各自的传动比分别为i1-i4的齿轮传动装置或链轮传动装置动力连接到至少一个传递转动和扭矩的主动元件T1-T4上。各个无级变速非滑移超越离合器V1-V4可加以控制，使得与传递转动和扭矩的主动元件T1-T4动力连接的输出轴9的转速i2ω2-i4ω4同主动元件T1-T4的预定转速ω2-ω4相适应。经过串联的超越离合器V1-V4后，如果转速增加，即i1ω1小于i4ω4，就必须采用其中间轴7和输出轴9之间的传动装置8具有增速比的无级变速非滑移超过离合器V1-V4。
对于某些应用，接受转动和扭矩的被动元件R可能需要改变其转向。在超越离合器V1-V4并联的传动系统中（图4-6），超越离合器都动力连接到接受转动和扭矩的单一被动元件R上，使每个超越离合器V1-V4的输出轴9能够改变转向即可实现上述要求。在超越离合器V1-V4串联的传动系统中（图7），只需使如此串联的最后一个无级变速非滑移超越离合器V4的输出轴9能够改变转向即可实现上述要求。
其输出轴9可改变转向的超越离合器V包括可改变转向的单向传动装置6。为此，可换向的单向传动装置6包括一个双作用式超越装置，用于沿第一驱动方向和沿与第一驱动方向相反的第二方向驱动各个中间轴7。各个单向传动装置6只在超越离合器V的输出轴9转速为零时才能改变其转向。
显然，本发明并不限于所述的实施例，在本发明的范围内可以有各种改进形式。比如在一个传动系统中可能同时进行动力的分配和汇集，例如，通过并联的超越离合器将船只推进装置连接到主汽轮机和并联复式汽轮机上，螺旋浆轴的一部分动力又通过超越离合器取出以供辅助装置使用。

Claims (7)

1、一种传动系统，包括至少一个驱动源，通过传递转动和扭矩的主动元件传送出驱动源的动力，还包括至少一个变速器和至少一个接受转动和扭矩的被动元件，其特征在于，为了从单一驱动源(P1)向几个驱动元件(R1，R2)分配动力和/或从几个驱动源(P1-P4)向接受转动和扭矩的单一被动元件(R)汇集动力，这个或每个变速器(V)被设置成具有输入轴(1)和输出轴(9)的无级变速非滑移超越离合器，输入轴(1)设有至少一对偏心盘(2a，2b)，其偏心盘可以变化，而且可在运转过程中通过装在输入轴(1)中的控制装置(3)从偏心量为零的空档位置变化到最大偏心值，各个偏心盘的偏心方向彼此相对，一些周向装置(4)设置在一节圆(S)上，节圆圆心与输入轴(1)的中心线(H1)相重合，节圆位于运转过程中偏心盘(2a，2b)的摆动平面中，或位于摆动平面附近，所述的周向装置(4)都包括一个受某一偏心盘(2a、2b)驱使而摆动的曲臂(5)，每个周向装置(4)的曲臂(5)都通过至少一个由超越装置(6)构成的单向传动装置(6)，再通过各自的中间轴(7)以及具有固定传动比的传动装置(8)，动力连接到输出轴(9)上。
2、如权利要求1所述的传动系统，其特征在于，为了从单一驱动源（P1）向几个被动元件（R1、R2）分配动力，主动元件T1动力连接到至少两个无级变速非滑移超越离合器（V1，V2）上，超越离合器的输出轴（9）各自直接地或动力连接到一个接受转动和扭矩的被动元件（R1，R2）上，被动元件（R1，R2）的转速（ωO1，ωO2）可相互独立地加以控制。
3、如权利要求1所述的传动系统，其特征在于，为了从几个驱动源（P1-P4）向接受转动和扭矩的单一被动元件（R）上汇集动力，一些无级变速非滑移超越离合器（V1-V4）并联连接，超越离合器（V1-V4）的输入轴（1）各自连接到某个驱动源（P1-P4）的传递转动和扭矩的主动元件（T1-T4）上，各超越离合器（V1-V4）是可控制的，其输出轴（9）的转速（ωO/i1-ωO/i4）与被动元件（R）的所需转速（ωO）相适应，所述输出轴（9）都与接受转动和扭矩的单一被动元件（R）动力连接。
4、如权利要求3所述的传动系统，其特征在于，驱动源（P1、P2）是船用汽轮机或船用发动机，而传递转动和扭矩的主动元件（T1、T2）是船用汽轮机或船用发动机的输出轴，接受转动和扭矩的单一被动元件（R）是船用螺旋浆的轴。
5、如权利要求1所述的传动系统，其特征在于，为了从几个驱动源（P1-P4）向接受转动和扭矩的单一被动元件（R）上汇集动力，一些无级变速非滑移超越离合器（V1-V4）串联连接，所述无级变速非滑移超越离合器（V1-V3）的输出轴（9）连接到下一个超越离合器（V2-V4）的输出轴（1）上，串联中的最后一个无级变速非滑移超越离合器（V4）例外，它的输出轴（9）连接到接受转动和扭矩的单一被动元件（R）上，各个超越离合器（V1-V4）的输入轴（1）动力连接到至少一个传递转动和扭矩的主动元件（T1-T4）上，各个无级变速非滑移超越离合器（V1-V4）是可控制的，其输出轴（9）的转速（i2ω2-i4ω4）同与输出轴动力连接的传递转动和扭矩的主动元件（T2-T4）的预定转速（ω2-ω4）相适应。
6、如前述任一项权利要求所述的传动系统，其特征在于，至少一个无级变速非滑移超越离合器（V1-V4）的输出轴（9）可以改变转向。
7、如权利要求6所述的传动系统，其特征在于其输出轴（9）可改变转向的无级变速非滑移超越离合器（V1-V4）中的各个单向传动装置（6）可以改变转向，它们各包括一个双作用式的超越装置（6），用于沿第一驱动方向和沿与第一驱动方向相反的第二方向驱动各自的中间轴（7），只有当输出轴（9）的转速为零时，所述的各个单向传动装置（6）才能改变其转向。
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