CN1097182C - 带有复合超速传动器的动力传动装置 - Google Patents

带有复合超速传动器的动力传动装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种动力传递装置。本发明提供了具有超速传动模式的自动变速器(99)。自动变速器与输入动力源连续啮合，消除了变速器操作。该发明具有电信号驱动变速器的优点。此外，高超速传动器(400)根据自动变速器(99)的超速传动状态产生输出轴的高速。单一动力源装置的限制高超速传动器(400)得以克服。它可以超越最大输出速度到高超速传动速度。

Description

带有复合超速传动器 的动力传动装置
本发明涉及一种动力传动装置，特别是最大输出速度由一行星齿轮变速器和由一动力源装置驱动的复合超速传动器产生。
传统的动力传动装置采用多个子装置，用于改善由一动力源产生的驱动力的性能。
通常，动力由传动装置传递以便以最佳速度和扭矩被输出。重要的是使变速器适于最佳速度和扭矩。
传动装置的一个实例是一变速器，其包括分别具有不同传动比的齿轮组总成，变速器按照源于动力源的输出的驱动力输出速度。
目前，变速器分为手动和自动变速器。自动变速器的目的是提供最佳速度的输出并改善燃料经济性。通过加装一通过一初始行星齿轮组、复合齿轮组和一最后齿轮组而驱动的辅助齿轮组而作出了各种尝试，以增加由自动变速器产生的速比数。
辅助齿轮组与一输入轴或动力源的一曲轴同轴对准。
此种装置的一个实例公开在1996年7月23日授权给Tanzer等人的美国专利No.5538482中，其描述了提供超速传动和直接驱动的多速轴机构。其公开了使用具有各第一摩擦件的一离合器和一制动装置来增加速比数。从而其可在一超速传动模式下运转。此装置具有分别适于两个主轴的制动器和离合器，因而其结构复杂其仅能在单一一个超速传动模式下运转。
超速传动装置的另一实例公开在1999年9月14日授权给Briceland的美国专利No.5951424中。一连续可变驱动变速器的该发明被公开。Briceland仅要求保护类似于传统超速传动装置的简单的行星齿轮组。它是不能令人满意的，因为根据Briceland的公式具有限定的ωcl＝0的速比的增加仅为25％。另一个缺点是，该专利没有去除用于控制行星齿轮组的阀。
另一个多速自动变速器公开在1999年2月9日授权给Beim等人的美国专利No.5868645中。该专利的特征披露了多级变速。配置的由一动力源驱动的多个轴，例如中间轴、输入轴和输出轴，从而在扭矩在其中传递期间造成扭矩的损失。为了减少各轴的扭矩损失，配设有一驱动离合器。该变速器是一在驱动期间手动的传统类型。
上述公开内容试图分别通过变速器和超速传动器改善燃料经济性，没有涉及辅助装置。
本发明的一个目的是提供一种复合超速传动器，用于提高输出轴的速度。
本发明的另一个目的是提供与齿轮组连续啮合的自动变速器，以实现一改进的自动变速器。
本发明的另一个目的是提供驱动传递装置总成，其适合于从一动力源、复合超速传动器以及一变速器到输出轴。
装置总成的简单结构特别具有优点。该装置补偿了扭矩损失。
本发明包括：具有一内燃机的动力源装置；用于传递所述动力源的驱动力的第一驱动传动件；具有一上齿轮和下齿轮的第二驱动传动件，用于传递第一驱动传动件的驱动力；一输出轴，用于输出第二驱动传动件的扭矩和速度；一连接第一驱动传动件和第二驱动传动件的高超速传动器，用于高超速传动所述输出轴的速比数并控制由所述第一驱动传动件输入的输出驱动力；以及一与第二驱动传动件的所述下齿轮和所述输出轴连续啮合的自动变速器，所述变速器通过一支承件同轴对准，所述变速器包括一前传动齿轮组，用于在其中将由所述第二驱动传动件传递的扭矩改变成至少为三的速比数；用于超速传动所述输出轴的速度的一低速超速传动齿轮；一后传动齿轮组，具有一用于颠倒第二驱动传动件的转动的惰轮。
下面参照附图描述本发明的优选实施例。
图1是本发明一示意图；
图2是本发明一优选实施例的分解视图；
图3A-3F是本发明一优选实施例的行星齿轮组的剖面视图；
图4是本发明离合驱动机构的示意图；
图5表示一制动件；
图6是本发明一发动机的剖面视图；
图7是本发明一高超速传动器(hyper-overdriver)的剖面视图；
图8是本发明另一实施例的一制动件；
图9表明图8的细节。
下面结合附图说明本发明。
参见图1，带有复合超速传动器(multiple overdriver)的动力传动装置包括一具有一内燃机80的动力源装置E；用于从动力源传递驱动力的第一驱动传动件100；用于从第一驱动传动件100传递驱动力的第二驱动传动件200具有一上齿轮220和一下齿轮1；用于通过第二驱动传动件200输出扭矩和速度的输出轴2；一高超速传动器400连接第一驱动传动件100和第二驱动传动件200，用于高超速传动输出轴2的速比数(speed ratio number)并控制由第一驱动传动件100输入的输出驱动力；以及与第二驱动传动件200的下齿轮1和输出轴2连续啮合的自动变速器99，借此自动变速器99通过支承件60轴向对准。
第一驱动传动件100和第二驱动传动件200适于是齿轮或皮带。该实施例相应地描述齿轮。
变速器99与第二驱动传动装置200的下齿轮1连续啮合，如图2所示。输出轴2形成在一端部，用于接收变速器99的动力扭矩。变速器99具有一行星齿轮组，与输出轴2轴向对准并由支承件60支承。
行星齿轮组包括前传动齿轮组42A、42B、42C，用于在其中将由第二驱动传动装置200传递的扭矩和速度改变成至少为3的速比数；一低超速传动齿轮42D，用于超速传动输出轴2的速度；一后传动齿轮组42R，具有一用于颠倒第二驱动传动件200的转动的惰轮53；一倾覆齿轮组(overturn gearset)42I，用于在变速器99高速传动时增加制动效率。倾覆齿轮组42I具有一反向齿轮43I，用于颠倒仅以高速反向转动的输出轴2的方向。
行星齿轮组分别具有不同的传动比数并沿相同方向旋转，如图3A-3F所示。行星齿轮组包括多个太阳齿轮组47A、47B、47C、47D、47R、47I(组合标示为47)，与输出轴2轴向对准并分别具有不同的传动比数；多个行星齿轮组43A、43B、43C、43D、43R、43I(组合标示为43)，与太阳齿轮组47的外表面啮合并分别具有不同的传动比数；多个环形齿轮组44A、44B、44C、44D、44R、44I(组合标示为44)，形成有与行星齿轮组43啮合的内齿以及与第二传动件200的下齿轮1连续啮合的外齿，环形齿轮组44适配于太阳齿轮组47和行星齿轮组43；以及用于支承行星齿轮组43的托架45A、45B、45C、45R、45I(组合标示为45)，托架45对称地形成在环形齿轮组44的两侧。
前传动齿轮组42A、42B、42C具有线性增加的传动比数。低超速传动齿轮42D具有相对于前传动齿轮组42A、42B、42C非线性增加的传动比数。这使得太阳齿轮组47的半径线性和非线性地变化。
支承件60是一单向支承，用于增加作为组装支承组件的制动效率。
托架45通过将动力扭矩传递到输出轴2的制动件30实施制动。
图4是制动件30的示意图，其包括用于制动托架45的多个制动件30、用于选择性地驱动制动件30的多个液压驱动件20、以及用于驱动通过产生电信号而得以驱动的液压驱动件20的变速杆10。
制动件30在图1和图5中详细示出。
制动件30包括一与托架45的外表面接触并与之产生摩擦的制动瓦33，用于推或拉制动瓦33的推杆34，以及由变速杆10驱动用于驱动推杆34的液压缸36。制动瓦33成形为托架45外表面的曲线形。
动力源装置E的内燃机80以至少两个对称地安装。参见图6，内燃机80是倾斜的，内燃机80的气缸盖82形成一体以及远端的曲柄轴84。
由于动量矢量和，一体形发动机增加了发动机的效率。
高超速传动器目的是高超速传动和驱动输出轴2。
如图7所示，高超速传动器400包括一正齿轮420，具有一形成一恒定传动比数的行星齿轮组并用于控制第一驱动传动件100的驱动扭矩；一高速超速传动齿轮(high overdrive gear)440，具有一相对于低速超速传动齿轮42D非线性地增加的行星齿轮组并用于高超速传动输出轴2。行星齿轮组包括与第二驱动传动件200的上齿轮220轴向对准并分别具有不同传动比数的多个太阳齿轮组422、442；与太阳齿轮组422、442的外表面啮合并分别具有不同传动比数的行星齿轮组426、446；一环形齿轮组428、448，形成有与行星齿轮组426、446啮合的内齿以及与第一驱动传动件100连续啮合的外齿；环形齿轮428、448适配于太阳齿轮组422、442和行星齿轮组426、446；以及一用于支承行星齿轮组426、446的托架429、449，托架429、449对称地形成在环形齿轮组428、448的两侧。
参见图7，其示出用于选择正齿轮420和高速超速传动齿轮440的驱动模式的制动杆500。一曲柄销520与制动杆500连接，一推/拉压力装置540与曲柄销520连接，用于驱动推/拉压力装置540的液压驱动件560以及产生驱动被驱动的液压驱动件560的电信号的选速杆580。
下面描述设备的操作。
该动力传动装置选择性地工作在正常模式、低速超速传动模式和高超速传动模式下以寻求作为动力源装置E的内燃机80的效率。
正常模式包括驱动自动变速器99。
用户选择最佳条件的变速器99的模式。
第一驱动传动件100与曲柄轴84对准并借助于内燃机80的动力转动，从而高超速传动器400的环形齿轮组428、448同时转动。制动杆500不制动环形齿轮组428、448，从而动力扭矩不传递到第一驱动传动装置100。为了产生正常模式条件，制动杆500制动正齿轮420的托架429。与托架429对准的行星齿轮组426造成正齿轮420的制动，使得动力扭矩不传递到第一驱动传动件100。该动力扭矩使与第二驱动传动件200的低速齿轮1连续啮合的环形齿轮组44转动。
如果在环形齿轮组44转动时制动件30不制动自动变速器99的托架45，则驱动动力扭矩不被输出。
自动变速器99在产生电信号的第一等级下被选择，使得液压驱动件20从而被驱动。液压驱动件20驱动制动件30以施压于液压缸36。液压缸36的该压力推动推杆34，与推杆34连接的制动瓦33接触托架45。由制动瓦33的垫32造成的与托架45的接触使托架45停止转动。行星齿轮组43由于托架45的停止而转动，动力扭矩由第二驱动传动件200的低速齿轮1输出。这种状态被自动变速器99选定为第一等级。
制动件74、74’的另一实施例示于图8。制动件74、74’对称地安装在托架45的下部。行星齿轮组装放其中的一壳体70在其两下侧具有穿孔72。对称制动杆74、74’插入穿孔72。
如图9所示，制动杆74的端面形成摩擦部75，其成形为托架45的外表面的曲线形。摩擦部75具有一其上形成有一腔状区域的中空段76，中空段76具有一弹性件77。弹性件77的上端侧附着于状为三角形的摩擦件78。弹性件77是一刚性弹簧，而摩擦件78是传统的制动垫。
制动杆74的端侧形成有一容纳弹簧79的孔77A。弹簧79在脱体在托架45上时推压另一个制动杆74’。这样制动杆74、74’将彼此推入壳体70中。
内燃机80连续运转以增加动力扭矩，而输出轴2的速度由选定的第一等级的传动比数限定。为了增加输出轴2的速度，传动杆选定为第二或第三等级。参见图6，闸(brake)3由于在变速杆10中产生的电信号而受压，制动器3的液压释放液压驱动件20的压力并驱动释放件50。释放件50借助于推压件52使制动瓦33脱离托架33，使得动力扭矩不被输出而导致怠速。
当变速杆10在怠速期间选定为高等级时，由变速杆10产生驱动另一液压驱动件20的电信号。另一液压驱动件20驱动制动件30的另一液压缸36，从而制动件30由变速杆10驱动。
变速杆10的高等级类似地以上述方式操作。
当变速杆10选定为用于象在超速传动中那样输出高速的低驱动模式时，制动件30制动低速超速传动齿轮42D的托架45。输出轴2由于相对于变速器99的低等级非线性增加的传动比快速转动。为了实现输出轴2的反向转动，惰轮53与第二驱动传动件200和反向传动齿轮43对准。
反向通过制动反向传动齿轮43的托架45而被驱动。
下面描述超高速传动模式。
当输出轴2的选定的每分钟转数(r.p.m)为2500或更大为优选的时。
当动力扭矩由前传动齿轮42C或低速超速传动齿轮42D传递时，选择器580被选择，于选择器580处产生的电信号根据液压驱动件560操作。液压驱动件560推或拉推/拉压力装置540。推或拉的操作取决于推/拉压力装置540的安装。制动杆500从正齿轮420的托架429释放开并与高速超速传动齿轮420的托架449接触以实施停止。停止高速超速传递齿轮440的托架449使正齿轮420的托架429转动，行星齿轮组426旋转，从而防止动力扭矩传递到输出轴2。
同时，当高速超速传动齿轮440的行星齿轮组442停止时，动力扭矩由高速超速传动齿轮440的太阳齿轮442传递。太阳齿轮442和行星齿轮组446的传动比数相对于低速超速传动齿轮非线性增加，使得输出轴2的速度相对于正常超速传动条件更高。
传动比的非线性增加输出输出轴2的超速(hyper-speed)，从而仅只一个动力源装置有效地得以利用。
优选地，高超速传动器在低速超速传动条件下驱动，从而其在低速超速传动模式下得以限制。
变速器99的倾覆齿轮组47I掉转输出轴2的方向。当此传动装置被制动时，制动件30制动托架45I。从而输出轴2的速度迅速减小。为了增加制动效率，倾覆齿轮组47I被驱动。
本发明提供了带有超速传动模式的自动变速器。自动变速器与输入动力源连续啮合，从而消除变速器的操作。本发明具有电信号的优势以驱动变速器。
此外，高超速传动器按照自动变速器的超速传动状态造成输出轴的超速。单一一个动力源装置的限制通过高超速传动器得以克服。它可以以高超速传动速度克服最大输出速度。
虽然本发明参照其特定实施例予以了特别示出和描述，业内人士应当理解，在本发明的精神和范围内，可作出各种变化。

Claims (12)

1.一种带有复合超速传动器的动力传动装置，包括
具有一内燃机的动力源装置；
第一驱动传动件，用于传递所述动力源的驱动力；
具有一上齿轮和一下齿轮的第二驱动传动件，用于传递第一驱动传动件的驱动力；
一输出轴，用于输出第二驱动传动件的扭矩和速度；
一连接第一驱动传动件和第二驱动传动件的高超速传动器，用于高超速传动所述输出轴的速比数并控制由所述第一驱动传动件输入的输出驱动力；以及
一与第二驱动传动件的所述下齿轮和所述输出轴连续啮合的自动变速器，所述变速器通过一支承件轴向对准，所述变速器包括
一前传动齿轮组，用于在其中将由所述第二驱动传动件传递的扭矩改变成至少为三的速比数，
用于超速传动所述输出轴的速度的一低速超速传动齿轮，以及
一后传动齿轮组，具有一用于颠倒第二驱动传动件的转动的惰轮。
2.按照权利要求1所述的动力传动装置，其中，所述动力源装置的所述内燃机以至少两个对称地安装。
3.按照权利要求1所述的动力传动装置，其中，所述内燃机是倾斜的，所述内燃机的气缸盖形成一体以及一远端的曲轴。
4.按照权利要求1所述的动力传动装置，其中，所述前传动齿轮组具有一线性增加的传动比数。
5.按照权利要求1所述的动力传动装置，其中，所述低速超速传动齿轮具有一相对于所述前传动齿轮组非线性增加的传动比数。
6.按照权利要求1所述的动力传动装置，其中，所述自动变速器包括：
多个太阳齿轮组，与输出轴同轴对准并分别具有不同的传动比数；
多个行星齿轮组，与太阳齿轮组的外表面啮合并分别具有不同的传动比数；
多个环形齿轮组，形成有与行星齿轮组啮合的内齿以及与第二驱动传动件的下齿轮连续啮合的外齿，环形齿轮适配于太阳齿轮组和行星齿轮组；
用于支承行星齿轮组的托架，托架对称地形成在环形齿轮组的两侧；
用于制动所述托架的多个制动件；
用于选择性地驱动所述制动件的多个液压驱动件；以及
用于驱动通过产生所述电信号而被驱动的所述液压驱动件的变速杆。
7.按照权利要求6所述的动力传动装置，其中，所述制动件包括：
一与托架的外表面接触并与之产生摩擦的制动瓦；
用于推或拉制动瓦的推杆；以及
由所述变速杆驱动用于驱动推杆的液压缸。
8.按照权利要求7所述的动力传动装置，其中，所述制动瓦成形为类似于所述托架外表面的曲线形。
9.按照权利要求6所述的动力传动装置，其中，所述制动件包括：
一制动杆；
一形成制动杆的一端侧并成形为类似于托架的外表面的曲线形的摩擦部；
一形成摩擦部的一中空段；
一纳置于中空段中的弹性件；
一用于制动所述托架的外表面并附着于所述弹性件的的摩擦件。
10.按照权利要求1所述的动力传动装置，其中，所述支承件是一单向旋转的单向支承。
11.按照权利要求1所述的动力传递装置，其中，所述高超速传动器包括：
一正齿轮，具有一形成一恒定传动比数的行星齿轮组并用于控制第一驱动传动件的驱动扭矩；
一高速超速传动齿轮装置，具有一相对于低速超速传动齿轮非线性地增加的行星齿轮组并用于高超速传动输出轴；
一制动杆，用于选择正齿轮和高超速传动齿轮的驱动模式；
一与制动杆连接的曲柄销；
一与曲柄销连接的推/拉压力装置；
用于驱动推/拉压力装置的液压驱动件；以及
一产生驱动被驱动的液压驱动件的电信号的选择杆。
12.按照权利要求11所述的动力传动装置，其中，所述高超速传动齿轮装置包括：
与第二驱动传动件的上齿轮同轴对准并分别具有不同传动比数的多个太阳齿轮组；
与太阳齿轮组的外表面啮合并分别具有不同传动比数的行星齿轮组；
一环形齿轮组，形成有与行星齿轮组啮合的内齿以及与第一驱动传动件连续啮合的外齿，环形齿轮适配于太阳齿轮组和行星齿轮组；以及
一用于支承行星齿轮组的托架，托架对称地形成在环形齿轮组的两侧。
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