CN1129970A - 容积式连接装置以及如此配备的传动装置 - Google Patents

Abstract

制动器(38)安装成有选择地锁紧行星齿轮系的行星轮(9)，在该行星齿轮系中，齿圈(8)形成入口部件、行星齿轮架(13)和出口部件。所述制动器是一种多个液压泵。

所述制动器由环(40)加以控制，当所述制动器处于松开状态时，所述环(40)使每个单个泵的抽吸区域和排送区域相连通，而当所述制动器处于连接状态时，则堵住所述排送区域。所述制动器通过自由轮(16)连接到行星轮(9)上，当直接驱动离合器(18)由离心配重(29)或贝氏弹簧(34)压紧时，所述自由轮(16)允许行星轮(9)沿正常方向转动。

用于在所述制动器的松开状态去除剩余制动力矩。所述自由轮可进行直接驱动操作。

Description

容积式连接装置以及如此配备的传动装置

本发明涉及容积式连接装置，在这种类型的装置中，控制液压泵排送的释放或封闭，以便有选择地阻止或允许在泵的两个构件之间进行相对转动。

本发明也涉及具有至少两种传动比的传动装置，在这种传动装置中，渐进起动功能由上述类型的连接装置加以确保。

人们了解到，例如根据FR-A-1191526和US-A-3130607，容积式连接装置包括一个共用齿轮，与若干旋转支承在外壳中的卫星齿轮相啮合，以便构成若干单个液压泵。实际上，在许多应用中，必须使用若干单个泵，为的是当封闭排送时，每个泵的排送区域形成的压力达不到阻止值。

在公知的连接装置中，排送路径将一个控制单个泵排送的释放或封闭连接到各不相同的单个泵的排送区域。当封闭排送时，共用齿轮不再相对于外壳转动，这样，它们彼此连接。

共用齿轮实际上具有相对大的直径，这里有两个原因。一方面，共用齿轮应该与若干卫星齿轮相啮合，这样，共用齿轮就具有较长的周边。另一方面，共用齿轮的直径越大，则当封闭排送时，由每个单个泵产生的力矩就越大。

因此，所获得的连接力矩越大，卫星齿轮的数目就越多，共用齿轮的直径也越大。当单个泵的排送被释放时，由泵产生的液压流体的流量与卫星齿轮的数目和共用齿轮的直径成比例。由此可以得出，当装置处于分离状态时，必须具有一定的液压流体的流量，才能获得一定的连接力矩。

这样，人们认识到，在大多数情况下，这些流量达到很高的数值，与油在排送区域、控制阀、油储存器、然后直至抽吸区域之间的连接管道中高速循环流动的速度相一致。在大多数情况下，这些速度完全是禁止性的，无论对管道和阀进行怎样的设计都是如此。由此造成运转噪音、发热、压力损失以及不可能实施最佳分离。

因此，本发明旨在提出一种容积式连接装置，可在许多实际情况下进行应用，尤其是用于起动时车辆的驱动轮和热力发动机之间的渐进连接，这在技术上是简单的，可提供良好的分离性能，而在连接状态下液压流体的压力无需过高。

根据本发明，容积式连接装置包括一个共用齿轮，与至少一个旋转安装在外罩中的卫星齿轮啮合，以便与每个卫星齿轮和外罩一起形成一个单个液压泵，所述液压泵包括位于共用齿轮和每个卫星齿轮之间的啮合区域两侧的液压流体抽吸区域和液压流体排送区域，还包括用于有选择性地允许和阻止液压流体从每个泵的排送区域开始流动的分配件，其特征在于，分配件包括同每个卫星齿轮的表面之一相邻近的具有切除部分的活动部件，其特征还在于，活动部件可在松开位置和连接位置之间移动，当其处于松开位置时，由于其具有切除部分的结构，就建立抽吸区域和排送区域的直接连通，当其处于连接位置时，就堵住每个有关卫星齿轮的抽吸区域和排送区域这两个区域当中的至少一个区域。

在本发明装置中，排送路径和抽吸路径不再被集中。它们很短，构成这些路径的切除部分为流体流动提供所希望出现的那样大的横截面，以便使油的循环流动速度达到合适值。这样，同时减小油的流速和流经的距离，所述速度和距离的任何一种减小引起相应的压力损失的减小。所述速度、距离和压力损失的减小因而达到合适水准。为了控制单个泵排送的封闭或释放，将活动部件移动成使一个或若干个切除部分同一个抽吸区域或每个排送区域隔开，或者相反，与之相连。因此，当每个排送区域被隔开时，高压实际上只存在于单个泵或每个单个泵的排送区域中，这就使高压密封问题减至最小。

显然，根据FR-A-601,961和FR-A-1,119,770，人们了解到，在连接装置中，具有切除部分的转动部件控制齿轮泵的流量。但是，根据这些文献所述，具有切除部分的转动部件不与一个或若干个卫星齿轮的表面相邻近，而是通过钻有至少一个开孔的壁加以隔开。另外，具有切除部分的转动部件可以在泵的排送区域和抽吸区域之间建立的连通只是间接的，因为这种连通也要通过所述开孔、蓄积器以及入口孔等。

根据本发明的其他方面，至少具有两个传动比的渐进起动的传动装置，包括渐进连接装置、差动机构，所述差动机构具有入口构件、出口构件和反作用构件，所述反作用构件通过自由轮连到支承件上，有选择地按照第一传动比以及按照第二传动比对差动机构进行作用，在第一传动比中，反作用构件沿自由轮阻挡的方向相对于支承件进行转动，在第二传动比中，反作用构件沿自由轮允许的方向相对于支承件进行转动，其特征在于，连接装置在操作上安装在支承件和传动装置的壳体之间，包括一个共用齿轮，所述共用齿轮至少与一个转动安装在外罩中的卫星齿轮啮合，以便与每个卫星齿轮和外罩形成一个单个液压泵，所述液压泵具有液压流体抽吸区域和液压流体排送区域，位于共用齿轮和每个卫星齿轮之间的啮合区域的两侧，还包括具有切除部分的活动部件，与每个卫星齿轮的表面之一邻近，其特征在于，活动部件在松开位置和连接位置之间进行移动，在松开位置，由于其具有切除部分的结构，它在抽吸位置和排送位置之间建立直接连通，而在连接位置，它至少堵住每个有关卫星齿轮的抽吸区域和排送区域这两个区域中的一个区域。

参照附图及非限制性的实施例，本发明其它特征及优越性将得到进一步描述。

附图如下：

图1是本发明传动装置的局部剖示的立体图；

图2表示了差动机构以减速器方式进行工作时的图1中的细节；

图3是本发明连接装置沿图4中III-III平面局部剖示的正视图，分离状态示于附图上部，连接状态示于附图下部，但是，附图右上部示出沿图4中IIIa-IIIa的剖面图；

图4是沿图3中IV-IV的剖面图。

图1中所示的具有两个传动比的特别适用于汽车的传动装置，包括安装在传动输入轴2a和传动输出轴2b之间的差动机构1。输入轴2a连接在车辆发动机(未示出)的输出轴(未示出)上，没有间置离合器。输出轴2b可以连接到差动器输入端，以便驱动车辆驱动轮。在输出轴2b和差动器输入端之间可以间置一个手动操作的前进档-倒车档换向器和/或一个或若干个具有两个或多个传动比的其它机构，以便增加有效传动比的数目。

输入轴2a和输出轴2b相对于传动箱(图1中未示出)轴向固定。

差动机构包括带内齿的圈8和带外齿的行星轮9，二者皆与卫星齿轮11相啮合，所述卫星齿轮11通过刚性连接输出轴2b上的卫星齿轮架13以等角度间隔围绕传动装置的轴12加以支承。该组合件布置成行星齿轮系，所有齿的几何轴线彼此平行。

卫星齿轮11可以围绕卫星齿轮架13的偏心轴14自由转动。行星轮9可以围绕传动装置的轴12相对于它所包围的输出轴2b进行自由转动。但是，自由轮装置16阻止行星轮9反向转动，也就是说，阻止它沿着与输入轴2a的正常转动方向相反的方向相对于形成轮毂的支承件111进行转动。

齿圈8是转动连接的，但是，可通过滑键17，相对于所述机构的输入轴2a进行轴向自由滑动。

离合器18围绕齿圈8进行配置。它包括与环形盘22交替配置的一组环形盘19。盘19转动连接在齿圈8上，可以轴向滑动。为此，盘19具有内齿，啮合在与齿圈8形成一体的槽21中。盘22可以轴向滑动地转动连接在卫星齿轮架13上。为此，外壳20在其内径向表面上包括若干槽23，一方面，盘22的外齿轴向滑动地进入所述槽23中，另一方面，卫星齿轮架13的外齿轴向滑动地进入所述槽23中。

一组盘19和22可以轴向压紧在与卫星齿轮架13相连的保持盘26和属于外壳20一部分的活动盘27之间。

外壳20对围绕离合器18配置的离心配重29加以支承。

因此，配重与传动装置的输出轴2b转动连接。

每个配重具有主体31和作用端32，所述主体31径向位于盘19和22的外部，所述作用端32通过贝氏(Belleville)弹簧34紧靠在固定盘26外表面上。所述作用端32通过弯臂33与主体31相连接，所述弯臂33围绕几何轴线28铰接在外壳20上，所述几何轴线28相对于装置的轴12呈切向定向。WO-A-91/13275描述了一些有利于铰接安装所述配重的布置。配重的重心G位于主体31内部或靠近主体31，其所处位置相对于轴线28具有与装置的轴12相平行的一定间隔。

这样，卫星齿轮架13的转动，有助于使配重29在其离心力的作用下。围绕其轴线28朝主体31的外部进行径向转动，以便使其从由挡块36靠在外壳20上而加以限定的连接位置(图1的上部和图2)，进入图1底部所示的明显分离的位置。

从所述位置中的一个位置进入另一个位置，伴随着配重的作用端32与铰接轴线28之间的因而也是配重作用端32和外壳20之间的相对轴向移动。间置在外壳20和齿圈8之间的轴向挡块B2，沿着与配重的离心距离相对应的移动方向，向齿圈8传送外壳20的轴向运动。

另外，外壳20相对于配重作用端32的移动，引起作用端32和离合器18b的活动盘27之间的相对接近运动。这种相对移动可与贝氏弹簧34的压缩相一致，和/或与活动盘27沿离合器18b的压紧方向朝固定盘26的移动相一致。

如同图1上部所示，当传动系统处于静止状态时，贝氏弹簧34通过处于连接位置的配重29，向外壳20传送压紧离合器18的作用力，以便输入轴2a与输出轴2b转动连接，这种机构构成直接驱动，可以传送力矩直至由压紧贝氏弹簧的作用力所限定的某一最大值。

另一方面，齿圈8、卫星齿轮11和行星轮9的齿为螺旋形。因此，在负载下啮合的每对齿中，相对的轴向推力与所传送的圆周力成比例，因而与输入轴2a上的力矩和输出轴2b上的力矩成比例。不仅与齿圈8啮合而且与行星轮9啮合的卫星齿轮11，承受两种相对的自身平衡的轴向反作用，行星轮9由于它与卫星齿轮11的啮合，承受轴向推力Pap，所述轴向推力Pap与齿圈8的轴向推力Pac相对，而在大小上与其相等。行星轮9的推力Pap通过挡块B3和卫星齿轮架13传送到壳体上。齿的螺旋形倾斜方向被加以选择，以便在齿圈8中产生的轴向推力Pac(图2)当传送扭矩时通过挡块B2沿着有助于使离合器的活动盘27与保持盘26分离从而有助于松开离合器18的方向、沿着有助于使配重29保持在其连接位置并有助于压缩贝氏弹簧34的方向传送，如图2所示。

假设已经达到这种状态(图2)，下面描述差动机构1的基本操作情况。如果由输入轴2a传送到该组件的扭矩是这样的：齿圈8中的轴向推力Pac足以压缩贝氏弹簧34，将配重29保持在图2中所示的连接位置，那么，离合器的保持盘26和活动盘27之间的间隔则是这样的：盘19和22一个相对于另一个滑动，其间不传送扭矩。在这种情况下，卫星齿轮架13可以以不同于输入轴2a的转速的速度转动，有助于通过与该机构的输出轴2b相连的负载来保持静止不动。由此可以得出，卫星齿轮11势必起运动换向器的作用，也就是说，使行星轮9以与齿圈8的转动方向相反的方向进行转动。但是，所述转动由自由轮16加以阻止，支承用轮毂111假设为静止不动。行星轮9由于自由轮16而保持不动，卫星齿轮架13的转动速度介于行星轮9的零速度和齿圈8及输入轴2a的速度之间。该机构此时起减速器的作用。如果提高转动速度并使扭矩保持不变，那么，此时配重29的离心力在保持盘26和活动盘27之间产生大于轴向推力Pac的压紧用轴向力，活动盘27被推向盘26以进行直接驱动，如图1底部所示。

当离合器18b被压紧时，所述齿不再工作，也就是说，所述齿不再传送任何力，也不会产生任何轴向推力。因此，由离心力产生的轴向推力完全可以用来使盘26和27一个朝另一个压紧。

这样，输出轴2a的转动速度可降低到某一值和/或传送的扭矩可增大到某一值，此时配重29不再在离合器18中确保足以传送扭矩的压紧力。在这种情况下，离合器18开始打滑。行星轮9的速度降低直至为零。自由轮16使行星轮保持不动，齿的作用力Pac再度松开离合器，以便该机构起离合器的作用，如图2所示。

贝氏弹簧34的作用是双重的。一方面，当传动系统处于静止状态时，离合器被压紧，这样，在所述机构的输入和输出之间形成机械连接。因此，当发动机本身关闭时，静止车辆由发动机加以保持。

另一方面，贝氏弹簧34可以使机构以相对低的速度进行直接驱动操作，这时，与速度的平方成比例的离心力是如此小，以致于要传送的最小扭矩实际上以不希望有的方式造成保持或趋向于返回到减速器作用。

轮毂111与起动器制动器38的转子37相连。

如图3和4所示，制动器38由容积式连接装置构成，其中，转子37是一个行星轮，围绕轴12进行转动安装，并与八个卫星齿轮39啮合，所述卫星齿轮39的转动轴平行于轴12，并围绕所述轴12加以分布。行星轮37与每个卫星齿轮39一起形成单个液压齿轮泵。呈U形的开口朝向轴12的环形外罩50，包住行星轮37的周边和卫星齿轮39。

外罩50包括与壳体4相连的法兰盘127，以及密封固定在法兰盘127上的外壳49。外壳49包括内周壁123，限定用于卫星齿轮的腔区48。壁123与行星轮37的齿顶124和卫星齿轮39的齿顶126是接近密封关系，啮合区域130除外。外壳49还包括凸肩128，所述凸肩128与行星轮37的表面之一以及与卫星齿轮39的相应表面是互相接近而密封。

因此，外壳49密封地罩住行星轮37和卫星轮39的每个齿沟的轴向端之一，也密封地罩住未啮合的所述齿沟的外部开口。固定在外壳49上的轴颈116转动地支承卫星轮39。

分配环40间置在法兰盘127和行星轮37、卫星轮39之间，该分配环40呈环形径向盘状，直接与行星轮37和卫星轮39相接触。

对于每个卫星齿轮39来说，环40具有与行星轮37的某些齿沟相连通的切除部分121。除了切除部分121之外，分配环40相对于行星轮37和卫星齿轮39具有平面132，确保与行星轮37和卫星齿轮39的邻近表面密封接触，以便密封行星轮37和卫星齿轮39的齿沟。因此，除了所述齿沟与切除部分121相连通时，或者除了所述齿沟在啮合区域130彼此相连通时，所述齿沟从各方面加以密封。卫星齿轮39轴向定位在外壳49的凸肩128和40的表面132之间。环40可以围绕轴12同时相对于壳体4和与其固定的外壳49以及相对于行星轮37转动地加以支承。

因此，分配环40可以围绕轴12处于松开制动器的角度位置，如图3上部所示，其中，每个切除部分121使单个泵的抽吸区域129与排送区域131相连通。对于齿轮泵来说，抽吸区域129对应于行星轮37的齿和有关卫星轮39的齿彼此脱出啮合的区域，排送区域对应于行星轮37的齿和有关卫星轮39的齿彼此开始啮合的区域，参见图3中箭头所示的转动方向。抽吸区域129和排送区域131因而位于啮合区域130的两侧。在松开位置，通过相连的切除部分121，每个泵的排送区域和抽吸区域是连通的，实际上没有压力损失，因为它足以使油从排送区域进入切除部分121，然后从同一切除部分121进入抽吸区域，除了由切除部分121限定的路径外无任何其它路径。因此，转子37可以无阻力地相对于同传动装置的壳体4相连的外罩50进行转动。

由于分配环40从制动器松开位置开始在其最大角行程CA上转动，切除部分121可以进入一定角度的连接位置中，如图3底部所示，其中，所述切除部分121不再同位于排送区域131的行星轮37和卫星轮39的齿沟相连通。

在连接位置，每个单个液压泵的排送被阻挡，因而阻挡了行星轮37的转动，除了由于流体泄漏产生剩余转动。

在所述的两个极端位置之间，环40可以占用相应于或多或少但不完全制动、与行星轮37相连的轮毂111的任何中间位置。

在所示的实施例中，分配环40比较薄，切除部分121是贯通的切口。环40在法兰盘127一侧包括平面133，所述平面133与法兰盘127的相应平面134密封接触，以便从齿的另一侧密封切除部分121。

图1示出，分配环40配有连接到其外周边的控制舌片136。实际上，舌片136可以连接到手控系统或自动系统，用于操纵车辆的渐进运动。

传动装置的一般操作情况如下所述。

当车辆停车发动机关闭时，差动机构处于图1上部所示的状态，也就是说，利用贝氏弹簧34直接驱动的状态，以便离合器18连接输入轴2a和输出轴2b，而不管容积式制动器38处于何种状态。

发动机起动之前，车辆应保持静止状态，环40置于松开位置(图3上部)，通过旋转密封管接头138，启动在卫星齿轮架13和外壳20之间进行作用的环状举升装置137(图2)，以松开离合器，对抗贝氏弹簧34的作用。为简化附图，举升装置137未在图1中示出。只需有贝氏弹簧34即可，所述贝氏弹簧34本身并非一种必不可少的改进。当启动举升装置137并使环40处于松开位置时，输入轴2a驱动齿圈8，引起行星轮9倒转，因为卫星齿轮架13由于车辆保持停车状态而固定不动。行星轮9的倒转通过自由轮16传送到制动器38的行星轮37，由于将环40定位于松开位置而允许其转动。这就造成死点状态，也就是说，当车辆处于停车状态(输出轴2b固定不动)而输入轴2a转动时，输入轴2a和输出轴2b之间松开。正是由于制动器38的这种功能，就可以去除一般安装在车辆的发动机和传动装置的输入轴2a之间的离合器或变扭器。为了产生输出轴2b的渐进运动，逐渐使环40进入连接位置，以便借助油通过切除部分121的路径中增大的压力损失，对转子37进行渐进制动。这可以用手动或通过自动控制构件进行实施。

这样对支承轮毂111和行星轮9实施渐进制动直至完全停止，并使卫星齿轮架13和输出轴2b渐进转动。在这个阶段，压力可以在举升装置137中释放，然后，传动装置起减速器作用，或者按前述方法直接驱动。

当制动器38处于松开状态时，来自每个单个液压泵的较大的油流量进入切除部分121只经过很短的路径，除了齿间经过的路径之外。

本发明不局限于所描述的实施例。离合器18可以采用与所述方法不同的任何其它方法加以控制，例如，采用手控或者采用由液压或电子控制电路控制的举升装置。

制动器38可以采用不同方式进行制造，例如使用两个分配环，行星轮和卫星齿轮的每侧一个，以便更加有利于释放状态下油的流动。

在环40一侧，外罩即实施例中的法兰盘127可以缩小，以便去除远离切除部分121的可能位置的区域。

也可以只有一个卫星齿轮，例如将配重配置在直径方向上的相对位置上。

为了隔开排送区域，也可以使每个切除部分相对于有关的抽吸区域错开。在这种情况下，这是由排送区域和相应的切除部分构成的系统，虽被隔开，但结果相同，只是高压液压流体可能的泄漏量比较大。

切除部分121可以彼此相连通。

Claims (10)

1.容积式连接装置，包括一个共用齿轮(37)，该共用齿轮(37)与至少一个旋转安装在外罩(50)中的卫星齿轮(39)啮合，以便与每个卫星齿轮(39)和外罩(50)一起形成一个单个液压泵，所述液压泵包括位于共用齿轮(37)和每个卫星齿轮(39)之间的啮合区域(130)两侧的液压流体抽吸区域(129)和液压流体排送区域(131)，所述装置还包括分配件(40)，所述分配件(40)用于有选择性地允许和阻止液压流体从每个泵的排送区域(131)开始流动，其特征在于：分配件包括同每个卫星齿轮(39)的表面之一相邻近的具有切除部分的活动部件(40)；所述活动部件(40)可在松开位置和连接位置之间移动，当其处于松开位置时，由于其具有切除部分的结构，就建立抽吸区域(129)和排送区域(131)的直接连通，当其处于连接位置时，就堵住每个卫星齿轮(39)的抽吸区域(129)和排送区域(131)这两个区域当中的至少一个区域。

2.至少具有两个传动比的渐进起动的传动装置，包括渐进连接装置(38)、差动机构(1)，所述差动机构(1)具有输入构件(8)、输出构件(13)和反作用构件(9)，所述反作用构件(9)通过自由轮(16)连到支承件(111)上，有选择地按照第一传动比以及按照第二传动比对差动机构进行作用，在第一传动比中，反作用构件(9)沿自由轮(16)阻挡的方向相对于支承件(111)进行转动，在第二传动比中，反作用构件(9)沿自由轮(16)允许的方向相对于支承件(111)进行转动，其特征在于：连接装置(38)在操作上安装在支承件(111)和传动装置的壳体(4)之间，包括一个共用齿轮(37)，所述共用齿轮(37)至少与一个转动安装在外罩(50)中的卫星齿轮(39)啮合，以便与每个卫星齿轮和外罩形成一个单个液压泵，所述液压泵具有液压流体抽吸区域(129)和液压流体排送区域(131)，位于共用齿轮(37)和每个卫星齿轮(39)之间的啮合区域(130)的两侧，还包括具有切除部分的活动部件(40)，与每个卫星齿轮(39)的表面之一邻近；活动部件(40)在松开位置和连接位置之间进行移动，在松开位置，由于其具有切除部分的结构，它在抽吸位置(129)和排送位置(131)之间建立直接连通，而在连接位置，它至少堵住每个卫星齿轮(39)的抽吸区域(129)和排送区域(131)这两个区域中的一个区域。

3.根据权利要求1或2中所述的装置，其特征在于，活动部件(40)是一个可围绕共用齿轮(37)转动安装的部件，以便从连接位置和松开位置中的一个位置进入另一个位置。

4.根据权利要求1至3中之一所述的装置，它包括若干卫星齿轮，其特征在于，活动部件(40)包括若干切除部分(121)，当活动部件(40)处于松开位置时，每个切除部分(121)都使同一个单个液压泵各自的抽吸区域(129)和排送区域(131)相连通。

5.根据权利要求1至4中之一所述的装置，在该装置中，共用齿轮(37)的轴和卫星齿轮(39)的轴是平行的，其特征在于，活动部件(40)为盘状。

6.根据权利要求1至5中之一所述的连接装置，其特征在于，活动部件(40)围绕共用齿轮(37)的轴(12)呈环状。

7.根据权利要求1至6中之一所述的连接装置，其特征在于，活动部件(40)还具有使每个卫星齿轮在所述活动部件和属于外罩(50)的相对表面(128)之间保持轴向不动的机械功能。

8.根据权利要求6中所述的连接装置，其特征在于，活动部件(40)与共用齿轮(37)成密封状态，以密封与切除部分(121)分开的至少某些共同齿沟的端部。

9。根据权利要求1至8中之一所述的装置，其特征在于，外罩(50)对于每个卫星齿轮占有的位置至少具有罩住卫星齿轮(39)和活动部件(40)的U形截面。

10.根据权利要求1至9中之一所述的装置，其特征在于，至少一个切除部分(121)横穿活动部分(40)，其特征还在于，与共用齿轮(37)相对的活动部件(40)的表面(133)与外罩(50)的至少围绕每个切除部分(121)的邻近壁(134)进行密封接触。

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