CN1443122A - 包括一种改进的分离器的水陆两用交通工具 - Google Patents

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Abstract

一种分离器，用于连接/分离水陆两用交通工具中动力传动装置输出和道路车轮或船舶驱动装置，分离器与常速万向节一体，节省了空间，降低了重量，并且降低了小批量生产的成本，并且简化了安装布置。动力传动装置输出轴(14)通过孔(16)进入外壳(12)，并且终止于具有花键(22)的法兰盘(20)。同步器锁环(50)和同步圆锥(48)提供驱动环(24)和被驱动CV万向节盖(44)之间的同步啮合动作。杆(30)连接到位于狭槽(26)中的选择器臂(28)上，通过外部控制允连接和分离，控制可以通过气动或液压缸(未示出)辅助。图2示出了连接状态。同步啮合部件可以源于卡车齿轮箱。CV万向节(34)安装在轴承(36)中，并且可以是球笼式的。凹槽(59)允许安装通常的灰尘防护罩(未示出)。

Description

包括一种改进的分离器的水陆两用交通工具
技术领域
本发明涉及一种具有用于连接/分离车辆驱动轴的分离器的水陆两用交通工具，特别是涉及具有用于连接和分离驱动轴的驱动轴分离器的水陆两用交通工具，该驱动轴可驱动地将交通工具的动力传动装置的输出与交通工具的车轮或船舶推进装置连接。
背景技术
已经发现通过传动装置驱动水陆两用交通工具的船舶推进装置，车轮也由该传动装置驱动，这是很方便的。采用这种布置，当水陆两用交通工具处于水上模式时，当船舶推进的驱动接合时车轮的驱动必须分离。同样当交通工具在陆地和船舶模式之间转换时希望能够彼此独立地分离和接合车轮和船舶推进装置的驱动。
在将最终传动和差动单元结合为整个传动装置的整体部分时，只可能通过设计新的内部布置将分离器结合到传动装置中。由于水陆两用交通工具用于专门的用途并且生产较低的数量，因此专门的传动装置将是非常昂贵。
因此，在发动机通过一体的传动/差动装置驱动道路用车轮和船舶推进装置的水陆两用交通工具上，已经发现，需要提供一种外部驱动轴分离器，以便分离差动装置的被动车轮之间的驱动，及传动装置和船舶推进装置之间的驱动。典型地，分离器设置在传动装置和每一个被驱动轮之间的动力传动系统中。然而，可以在传动装置和仅仅被驱动车轮中的一个之间的动力传动系统中使用分离器，因为由于差动作用分离被驱动车轮中的一个的驱动将有效地分离两个车轮的驱动。
现有的外部驱动轴分离器的问题是其需要额外的空间。这是水陆两用交通工具中的特别的问题，在水陆两用交通工具中为了将交通工具用于水中车轮设计得向上收回并且位于交通工具内。在这种交通工具中，提供车轮收回装置和专用的悬挂装置降低了外部驱动轴分离器的可用空间。
出现的另一个问题是，当驱动接合时需要使分离器的输入和输出装置的速度同步。例如，当交通工具准备离开水路，部署车轮时，发生该问题。在这些情况下，为了推进交通工具上岸驱动必须保持接合到船舶推进装置上，同时道路用车轮的驱动接合。这使交通工具利用船舶推进装置和道路用车轮的驱动结合能够推动其自身离开水域。因此分离器必须具有离合装置，以便逐渐地接合传动装置(其转速可能是1000PRM)的差动输出和转动组件之间的驱动，转动组件由代表要克服惯性的驱动轴，刹车盘，轮毂和车轮(其在水中最初是静止的)组成。
当交通工具进入水中时，发生类似的问题，此时期望接合船舶推进装置的驱动同时保持用于道路的车轮的驱动。这使交通工具能够平稳地从陆地过渡到水运的用途，但需要静止的船舶推进装置连接到传动装置的转动的动力输出轴上。
此外，当分离器用在传动装置和水陆两用交通工具车轮的驱动轴之间的动力传动系统中，分离器必须能够处理驱动轴所经受的高扭矩载荷。例如，当车轮的驱动被接合时这种驱动轴经受非常高的扭矩载荷，其中发动机的扭矩(例如250Nm)增加了第一档速比(例如4∶1)乘以最终传动齿轮比(例如3.5∶1)倍：
                     250×4×3.5＝3500Nm
当由车轮/地面的接触力矩作用的振动载荷被计算在内时，通常，平均尺寸的道路交通工具的驱动轴考虑到10-12,000Nm峰值扭矩负荷。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有分离器的水陆两用交通工具，该分离器能够满足上述要求并且比已知的分离器需要更小的空间。
根据本发明，提供一种水陆两用交通工具，包括分离器，所述分离器用于连接/分离从交通工具动力传动装置的输出和被驱动的元件之间的驱动，其特征在于，分离器包括同步装置，当驱动被连接时同步装置适合于使分离器的输入装置和输出装置的速度同步；并且分离器形成还包括常速万向节的整体单元的部分。
通过将分离器与同步装置和常速万向节结合成单个单元，该一体的单元能够位于通常由常速万向节所占据的空间内。由此，与使用单独的分离器和常速万向节的情形所需空间相比，该一体单元需要更小的空间。再者，减少了所需元件的数目并且简化了安装布置。这降低了交通工具的重量，减少了车辆的制造和组装成本并且提高了稳定性。
在特别优选的实施例中，同步装置是包括同步器锁环和圆锥的同步啮合装置，同步啮合装置的同步器锁环和圆锥提供分级的驱动啮合装置。
这种布置具有更多的优点，即常规齿轮箱中的已知的同步啮合装置能够用于分离器中。这使得分离器的同步装置能够利用可商业获得的元件以比这些元件专门设计和制造的情形远低的成本制造。
同时，如在传统的手动齿轮箱中所发现的一样，已知的同步啮合装置作为集成的机构以结合操作的方式执行离合和连接/分离任务，这种装置以前的使用没有超出其设计用途，即在传统的齿轮箱中手动变速。在这方面，应当注意，残留在齿轮箱内部轴系中的惯性载荷远低于浸没在水中的车轮和驱动轴的惯性载荷。同样齿轮箱中的驱动扭矩不经受末级传动倍增和极端的车轮到地面的振动载荷。
然而，广泛的分析和试验表明用于水陆两用交通工具的驱动轴分离器的离合要求可以由包括同步器锁环和同步圆锥的同步啮合装置提供，只要经受的使用循环次数远低于齿轮箱寿命中所正常经历的次数。
随后基于用于水陆两用交通工具的驱动轴分离器的准确要求对惯性载荷，道路载荷输入，扭转振动频率，及水陆工作循环进行了广泛的试验，试验证明重载交通工具齿轮箱的同步啮合装置能够执行这些非惯例的高惯性离合和高扭矩连接任务，同时当同步啮合装置设计在如本申请所示的专用的分离器外壳中时在成本和空间技术要求的范围内。
附图说明
下面将参照附图通过例子描述本发明的实施例，其中：
图1是通过本发明的水陆两用交通工具分离器的断面，图中分离器处于驱动被脱离或分离的位置；
图2是类似于图1的视图，但图中分离器处于驱动被接合或连接的位置；
图3是本发明的水陆两用交通工具的示意断面图，图中示出了传动装置，它包括发动机，变速箱和图1及2所示形式的三个分离器。
具体实施方式
首先参照图1，装有等速CV万向节的分离器一般以标号10表示。分离器10是整体单元的形式，它容纳在外壳12中。驱动轴14可以从变速箱的输出级或差动装置(未示出)，通过圆形孔16进入外壳12，位于外壳12的左手侧(如图所示)，并且在外壳内自由转动。油封18密封驱动轴14和孔16之间。驱动轴14构成分离器10的输入。
在外壳12的内部驱动轴14终止于法兰盘20，法兰盘20的外部周围是花键22。具有相应的内部花健的驱动环24与花键22永久驱动接合并且与驱动轴14一起转动。圆周狭槽26设置在驱动环24的外部圆周中，并且选择器臂28位于狭槽26中。安装在外壳12的孔32中用来往复运动(由箭头A所示)的杆30将选择器臂28安装在其一端上。设有连杆(未示出)，以便使该交通工具(图3中的80)的操作者能够选择性地将杆30和选择器臂28滑动到需要的位置。作为选者，杆30的运动可以通过气动或液压缸(未示出)而远距离控制。
一般由标号34表示的CV万向节可转动地安装在外壳12的右手侧的球轴承36中(如图所示)。油封38密封外壳12和CV万向节34之间，滚柱轴承36被密封在外壳12中的保护位置中。油封38和滚柱轴承36位置对齐并且由一对弹性挡环40支撑在外壳12中。
CV万向节34朝向驱动轴14的法兰盘20的端部形成梯级端42。梯级盖44刚性地安装在梯级端42上。盖44的外部梯级的外部圆周形成有花键46，并且内部梯级的外部圆周设有同步圆锥48。花键46与花键22具有相同的形式。
形成为延伸到法兰盘中的截头圆锥体的同步器锁环(baulk ring)50位于CV万向节34的梯级盖44和驱动轴14的法兰盘20之间。同步器锁环50的法兰盘的外部圆周形成有花键52，并且花键52也与花键22和46具有同样的形式。法兰盘20，同步器锁环50以及盖44的外部梯级具有同样的直径并且同心。
CV万向节34是球笼RZEPPA式的，并且包括花键54，多个滚珠56，及构成分离器输出得从动轴58。典型地具有三个或四个滚珠56，滚珠56以等间距布置围绕驱动轴58端部的外部圆周安装。CV万向节34能够进行直到偏离驱动轴14的轴线45°的连接并且包括常规的灰尘防护罩(未示出)，灰尘防护罩在驱动轴58和凹槽59之间延伸，凹槽59设置在CV万向节34的主体中。
尽管在优选实施例中，CV万向节是球笼式的，但应当理解实际上可以使用任何合适形式的CV万向节。例如，CV万向节可以是下列形式的任何一种：凸轮式，Weiss式，Tripode式，AC式，VL式，UF式，UFC式，GI式，GE式，GIC式，ARR式或Triplan式。
下面将也参照图2描述分离器10的操作。在图1中分离器10分离并且通过杆30运动到右侧而实现连接，如图所示。例如，当杆30通过液压缸移动(未示出)时，接合在驱动环24的圆周狭槽26中的选择器臂28朝向CV万向节34移动花键22中的驱动环24。驱动环24的内部花键啮合同步器锁环50的花键52，并且将同步器锁环50推进到同步圆锥48上。同步器锁环50以驱动轴14的速度并且在同步器锁环50的圆锥形部分和同步圆锥48之间摩擦接触的情况下转动，使梯级盖44和CV万向节34的速度与驱动轴14的速度同步。同步器锁环50，同步圆锥48和驱动环24的布置通常称为同步啮合装置。
由选择器臂28使驱动环24进一步移动使驱动环24滑动到与盖44的花键46和驱动轴法兰盘20的花键22啮合的位置，如图2所示。此时，驱动轴14的全部扭矩能够通过驱动环24传递到CV万向节34的被驱动轴58。
下面参见图3，一般表示为80的水陆两用交通工具具有横向动力传动装置60。动力传动装置60包括发动机62，同轴齿轮箱64，从齿轮箱驱动的差动单元66及从差动装置驱动的传动齿轮箱67。从差动装置到驱动交通工具后部车轮69的一对驱动轴68提供有驱动，并且从传动齿轮箱67到第三轴70提供有驱动，第三轴70以喷水器71的形式驱动船舶推进装置。上面参照图1和2所描述的分离器10设置在后部车轮驱动轴68中的每一个和差动装置66之间以及驱动轴70和传动齿轮箱67之间。分离器10允许驱动选择性地和独立地连接在差动装置66和后部车轮驱动轴68中的每一个之间以及传动齿轮箱和喷水器驱动轴70之间。在所示的布置中，驱动轴68，70包括与图1和2所示的标号为58的驱动轴包括同样的部件。
在图3所示的实施例中，分离器10提供给后部车轮驱动轴68中的每一个。然而，在可选择的实施例中，分离器10可以仅仅提供给后部车轮驱动轴68中的一个，另一个驱动轴68提供有通常的CV万向节等。本领域的普通技术人员容易理解，由于差动装置66的作用。分离到后部车轮中的一个的驱动将有效地分离两个后部车轮的驱动。
类似地，可以认为不必提供船舶推进装置驱动中的分离器，因为当水陆两用交通工具以道路模式驱动时允许船舶推进单元空转是可行的。这需要较小的功率损失，功率损失是不期望的，但使船舶传动简化。
一些水陆两用交通工具动力传动装置不需要任何道路车轮分离器。这些装置包括这种动力传动装置，即船舶动力输出装置位于道路车轮传动装置的上游。例如，夹层结构的动力输出装置可以用在发动机和传动装置之间，如我们的共同审理中的申请no.GB0020887.6的图1所示。在这种情况下，不需要道路车轮分离器，因为到道路车轮的驱动可以简单地通过将齿轮箱置于中间齿轮的位置而分离。
船舶动力输出装置从曲轴的同步端(the timing end of the crankshaft)输出，也不需要道路车轮分离器，例如我们的共同审理中的申请no.GB0021007.0的图2所示。
有上述例子可以理解，尽管图3示出了具有横向的装有发动机的动力传动装置，分离器10同样适合于与纵向的装有发动机的动力传动装置一起使用或者实际上适合于与适合于用于水陆两用交通工具的任何动力传动装置布置一起使用。
分离器10特别适合于用在水陆两用交通工具中，因为围绕发动机和驱动轴的有限空间，以及保持交通工具重量最小的需要。
当交通工具在陆地上时，不有意分离器10用于连接传动装置和车轮之间的驱动连接，此时被连接的扭矩将较高。相反，当交通工具浮在水中并且车轮(未示出)能够几乎没有阻碍地转动时，有意分离器10用于连接到车轮的驱动。车轮到达陆地时，分离器10的驱动环24完全与CV万向节的花键46啮合。再者，当齿轮箱处于低速挡，发动机以低速运转时，驱动轴70和车轮驱动轴68的连接将发生。这降低了在使驱动轴68，70与驱动轴14同步中所要克服的惯性。

Claims (7)

1.一种水陆两用交通工具，包括分离器，所述分离器用于连接/分离来自交通工具动力传动装置的输出和被驱动的元件之间的驱动，其特征在于，分离器包括同步装置，以便当驱动被连接时使分离器的输入装置和输出装置的速度同步；并且分离器构成还包括常速万向节的整体单元的一部分。
2.根据权力要求1所述的水陆两用交通工具，其中同步装置是包括同步器锁环和圆锥的同步啮合装置，同步啮合装置的同步器锁环和圆锥提供分级的驱动啮合装置。
3.根据权力要求2所述的水陆两用交通工具，其中第一组花键形成在输入装置上并且第二组花键形成在输出装置上，分离器还包括驱动环，所述驱动环具有内部表面，在所述内部表面上形成第三组花键，所述第三组花键与输入装置上的花键永久驱动啮合，所述驱动环在第一位置和第二位置之间可移动，在所述第一位置驱动环上的花键与输入装置上的花键啮合但不与输出装置上的花键啮合，在所述第二位置驱动环上的花键与输入装置上的花键和输出装置上的花键啮合。
4.根据权力要求3所述的水陆两用交通工具，其中圆锥设置在输出装置上并且同步器锁环布置在圆锥和输入装置之间，第四组花键设置在同步器锁环上，当驱动环从第一位置移动到第二位置时，驱动环上的花键与同步器锁环上的花键啮合以便同步器锁环与输入装置一起转动并且被推进到与圆锥摩擦接触。
5.根据权力要求1至4中任一项所述的水陆两用交通工具，其中常速万向节包括输出装置。
6.根据权力要求1至5中任一项所述的水陆两用交通工具，其中常速万向节是球笼式RZEPPA万向节。
7.一种水陆两用交通工具，包括分离器，所述分离器实质上与前面参照附图中的图1和2所描述的一样且与图1和2所示的一样，连接/分离来自交通工具动力传动装置的输出和被驱动的元件之间的驱动。
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