CN1796828B - 自动变速器、安装动力输出轴的方法和动力输出零件组 - Google Patents

Abstract

一种适于在其后部容纳动力输出装置的自动变速器以及用于提供动力输出元件的零件组。由于自动变速器中的尺寸限制，后部安装的动力输出装置可避免侧面安装动力输出装置通常会有的困难。自动变速器包括一具有前部和后部变速器壳体、一输入件、由输入件驱动的至少一个行星齿轮组、适于改变来自变速器的输出传动比的至少一个刹车或离合器。第二旋转轴线上的一驱动齿轮与第一旋转轴线上的一输入驱动齿轮互相啮合。在变速器后部的一法兰被构造成可接纳动力输出装置。

Description

自动变速器、安装动力输出轴的方法和动力输出零件组

技术领域

本发明涉及自动变速器，尤其涉及使自动变速器可容纳动力输出装置。

背景技术

常用的工作机械可用于许多不同的应用场合，包括建筑、农业、园林和采矿等领域。为了能实现这些应用，工作元件通常连接在工作机械的提升臂或其它连接件上，这些连接件由工作机械的辅助液压回路启动。例如，一辅助液压回路可包括一辅助泵，该辅助泵被构造为向连接件提供流体，从而完成这些连接件的动作。

在一些工作机械中，可用变速器来驱动诸如动力输出装置(“PTO”)之类的辅助液压回路。动力输出装置驱动辅助泵来帮助启动工作机械的连接件。在许多情况下，将动力输出装置直接安装于变速器上。

例如，授予Sauermann等人的美国专利6080081提供了一种动力输出装置控制器，并说明了一种在变速器的后部安装有动力输出装置的中间轴变速器。由于在中间轴变速器中有多根可用的轴，故广泛地采用了在变速器的后部连接动力输出装置的方法。

相反，自动变速器只使用一根轴，这根轴与输入轴同轴对准以驱动机械。例如授予Harada等人的美国专利4944193(专利‘193)揭示了一种自动变速器。来自发动机的动力进入一转矩变换器，该转矩变换器向变速器的驱动轴输出动力。多个互相轴向布置的摩擦离合器起到了作用，而提供不同的传动比。有了该多个离合器和行星齿轮组，就不需要其它的中间轴了。

然而，对于许多类型的大型卡车和专用卡车来说，自动变速器是首选。自动变速器可提供中间轴变速器通常无法提供的提高了的变速性能。游乐车驾驶员尤其注重变速性能，他们要求无级、平滑的变速。自动变速器可以满足这一要求。在长途和假日汽车行业中对这一要求也有所增长，比如自卸式卡车和垃圾车，在这些行业中，需要平滑的变速以使驾驶员舒适、可控制以及减少由于剧烈变速而引起的磨损和损坏。

结果，就需要在自动变速器上放置动力输出装置。为了满足这一需要，将动力输出装置放置在自动变速器的一侧并直接由一连接于输入轴的大齿轮驱动。‘193专利讲述了一种位于变速器外侧部径向放置的动力输出装置。

许多自动变速器已适于容纳一个以上的动力输出装置，并包括多个设计用来连接动力输出装置的动力输出装置衬垫或接口。变速器的制造商会改变动力输出装置衬垫的位置。通常，动力输出装置衬垫相对于变速器外壳的圆周来说位于八点钟和一点钟的位置。

然而，由于车架梁、排气管、大型变速器和大型发动机所引起的尺寸上的限制，大型动力输出装置和相应的大型液压泵通常无法配合到动力输出装置衬垫上。通常，为了匹配大型动力输出装置，必须将发动机重新定位，建立支架，并在汽车元件上形成槽。由于会影响机械的整体平衡和结构整体性，这种剧烈的改动是不希望发生的。此外，很少会希望改动原有的元件，且会导致不受保修。

为了克服尺寸限制，通常将动力输出装置安装在汽车的前面。安装在前面的动力输出装置会产生其它问题。例如，当被安装在前面的位置时，时常必须延伸汽车的前保险杠以容纳通常较大的泵。另外，在这样装备的汽车中的散热器时常需要装芯或重新布置以留出液压泵的安装位置，这会导致进入散热器的空气流的减少，在日益严格的环境保护机构的排放法规提高发动机散热标准的条件下，这是不可行的。一个选择是增加散热器的尺寸。然而，增加宽度会使整体更大，而增加高度会减少驾驶员的视野。因此，必须使散热器向下延伸，这会切断机轴和前置动力输出装置之间的连接。

美国专利6263749也试图通过设置一伸长的轴来解决尺寸限制，该轴可将一伸长的轴可操作地连接到侧向安装的动力输出装置和泵上。不幸的是，这种结构受与上述侧向安装的动力输出装置相同的缺点的困扰，即尺寸限制会使这样的大型装置无法安装到变速器上。

所有侧向安装动力输出装置的至少一个问题是能否接触到动力输出装置衬垫。将动力输出装置连接到变速器的一侧会需要或者将变速器拆下、或者将发动机拆下，以够到动力输出装置衬垫。这两种选择都不是人们希望的，而且花费都很大。

本发明旨在解决以上一个或多个问题。

发明内容

根据本发明的一个示例性方面，一自动变速器包括：一变速器壳体，该变速器壳体具有前部和后部；一输入件，该输入件被构造成可绕第一轴线旋转；至少一个行星齿轮组，该行星齿轮组具有一中心齿轮、一环形齿轮和置于中心齿轮和环形齿轮之间的诸过桥齿轮，该至少一个行星齿轮组由输入件驱动；至少一个刹车和/或离合器，该刹车和/或离合器适用于改变来自变速器的输出传动比；以及一输出件，该输出件绕第一轴线旋转。与输入件连接的一输入驱动齿轮绕第一轴线旋转。一驱动齿轮与输入驱动齿轮互相啮合并绕偏移并平行于第一轴线的第二轴线旋转。在变速器后部的一安装结构适于接纳一辅助装置，并形成与第二轴线同轴对准的孔。

根据本发明的另一个示例性实施例，提供一种将动力输出轴安装在自动变速器中的方法。该变速器包括一具有前部和后部变速器壳体、一输入件、由输入件驱动的至少一个行星齿轮组，并且设置有至少一个刹车或离合器，该刹车和离合器适用于改变来自变速器的输出传动比。该方法包括以下步骤：将动力输出轴插入变速器壳体后部的一轴承孔中，并将动力输出轴的一端与动力输出轴轴座连接；将一轴承插入变速器壳体后部的轴承孔中，并插到动力输出轴上；将动力输出轴固定到轴承上；以及将轴承固定到变速器壳体上。

根据本发明的再一个示例性实施例，提供了一种用于自动变速器的动力输出零件组以可应用来自变速器壳体后部的动力输出装置。该自动变速器包括：一变速器壳体，该变速器壳体具有前部和后部；一输入件，该输入件被构造成可绕第一轴线旋转；至少一个行星齿轮组，该行星齿轮组具有一中心齿轮、一环形齿轮和置于中心齿轮和环形齿轮之间的诸过桥齿轮，该至少一个行星齿轮组由输入件驱动；至少一个刹车和/或离合器，该刹车和/或离合器适用于改变来自变速器的输出传动比；以及一输出件，该输出件绕第一轴线旋转。与输入件连接的一输入驱动齿轮绕第一轴线旋转。一驱动齿轮与输入驱动齿轮互相啮合并绕偏移并平行于第一轴线的第二轴线旋转。在变速器后部的一安装结构适于接纳一辅助装置，并形成与第二轴线同轴对准的孔。该零件组包括：一动力输出轴；一轴承；一第一紧固件，该第一紧固件是用于将动力输出轴固定到轴承上的；以及一第二紧固件，该第二紧固件是用于将轴承固定到变速器壳体上的。

可以理解的是，以上的总体描述和以下的详细描述只是示例性和说明性的，且不是对本发明的限制。

附图说明

图1是根据本发明的一个示例性实施例的、具有一后侧安装动力输出装置和液压泵的变速器的等轴视图；以及

图2是一变速器和驱动组件的横截面等轴视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，它们的例子在附图中示出。

图1示出了一种发动机12的变速器10。该发动机12可为例如内燃机或其它本领域已知类型的发动机。发动机12和变速器10可安装在工作机械(未示出)的发动机隔舱中，并可被构造成以任何常用的方式向工作机械的元件提供动力。

变速器10可以任何常用的方式与发动机12连接。在一个示例性实施例中，变速器10的输入轴或输入件14通过例如常用的转矩变换器(未示出)直接与发动机12的输出轴连接。

可用于向泵组件18提供动力的动力输出装置(PTO)16安装在变速器10的后侧，具体在变速器外壳或壳体22的后侧20。动力输出装置16工作以驱动泵组件18，从而向工作机械的元件(未示出)提供液压流体。在一个实施例中，泵组件18(而不是动力输出装置16)通过一泵接头直接安装在变速器10的后部20。在这样的实施例中，只要当变速器10接收到动力时，泵送机构工作以向工作机械的元件提供液压动力。可以认识到，任何一种诸如动力输出装置、泵或电动机/发电机之类的辅助装置可连接到变速器外壳22上。

图2示出了变速器10的横截面图。变速器10包括由一壁28分隔的第一和第二部分24和26。在第一部分24上，一输入驱动齿轮32与输入轴14直接连接，从而在发动机12工作时输入驱动齿轮32以与输入轴14相同的转速旋转。诸行星齿轮位于第二部分26。

输入驱动齿轮32驱动一驱动组件34，从而将动力从发动机12传送到动力输出装置16。驱动组件34可为连接于驱动齿轮38的动力输出驱动轴36，或者，动力输出驱动轴36可与加料泵40连接，该加料泵由驱动齿轮38通过键座41驱动。驱动组件34从第一轴线30(见图1)平行于该第一轴线移位。驱动齿轮38绕第二轴线39旋转。动力输出驱动轴36在第一端44上构造有键42等，用以容纳动力输出装置16，从而向其提供动力。同样，动力输出驱动轴36在第二端46上设有键，以与加料泵40或驱动齿轮38连接。驱动齿轮38通过壁28并由轴承43支承。可将输入驱动齿轮32和驱动齿轮38的尺寸和构造设置成可以所要求的速度驱动工作机械的动力输出装置16。本领域技术人员可以知道，通过改变输入驱动齿轮32和驱动齿轮38的尺寸可以得到很多的传动比。

该变速器还包括一系列三行星齿轮组、离合器、刹车和其它用于自动变速器的自动变速器元件。行星齿轮组绕第一轴线30旋转，如本领域公知的那样。类似地，离合器和刹车的功能与其它公知的自动变速器的离合器和刹车类似。变速器包括两个旋转离合器和三个刹车。输入装置驱动第一行星齿轮的中心齿轮，且第三行星齿轮的过桥齿轮驱动输出件。

加料泵40向变速器10所有的元件提供液压动力，用于润滑和/或离合器和刹车的接合。加料泵40为齿轮泵，用于将流体从池子48通过抽水管50抽出。本领域技术人员会知道，有多种类型的加料泵40存在并为本领域所公知。设想任何类型的加料泵40都可用于现在所述的结构中。流体以预定的压力离开加料泵40，流向油过滤器(未示出)，并通过控制阀以驱动各个离合器和刹车，并润滑内部变速器元件。

在本发明的一个示例性实施例中，驱动组件34被置于变速器10的第一轴线30的下方(见图1)。具体来说，驱动组件34和动力输出装置16可置于变速器10下侧的第四象限处。然而，设想驱动组件34和动力输出装置16可位于变速器壳体22中的任意位置。然而，较佳地，将驱动组件34、具体是加料泵40置于便于接触到的位置。在所示的实施例中，驱动组件34位于水平面52的下方，从而在将油抽干并将油盘取出后可容易地触及到它。如果驱动组件34置于水平面上方的位置，可设想使用进口孔、隔舱或盖，以便能触及到它。

如上所讨论的，动力输出驱动轴36可为相对于驱动齿轮38和加料泵40独立的轴。有利的是，动力输出驱动轴36可为一可任选的元件。具体来说，变速器10可以不带有任选的动力输出驱动轴36而制造和销售。不必购买一完整的新的变速器，可以得到包括任选的动力输出驱动轴36、一轴承56和两个扣环58和60的零件组。一个扣环58将轴承56固定于变速器壳体22，而另一个扣环60将动力输出驱动轴36固定于轴承56。动力输出装置16紧固于变速器10的后部20上的一法兰54上。可以注意到的是：可以用任何安装结构来将动力输出装置16或其它辅助装置连接于变速器壳体22。例如，该安装结构可为设置在变速器壳体22中的任何类型的螺栓型式，如可从美国汽车工程师学会(SAE)标准中知道的那样。

要在售后安装动力输出驱动轴36，客户、经销商或机械师可将动力输出装置盖子62拆下，将动力输出驱动轴36的第一端44插入轴承56中，用扣环60或其它诸如螺栓、螺丝钉、夹钳、夹子、压缩或永久结构之类的紧固装置将动力输出驱动轴36固定于轴承56，且将动力输出驱动轴的第二端上的键滑到加料泵40的、有键输出件64或驱动轴38的键座41的上方。可以注意到：可将动力输出驱动轴36压入轴承56中。还可注意到：将动力输出驱动轴36压入轴承56的动作可与将动力输出驱动轴36固定在轴承56上是等效的。扣环56被构造成可防止动力输出驱动轴36相对于轴承56的明显移动。将轴承56压入或安装到壳体22的变速器轴承孔66中，并用扣环58或其它诸如螺栓、螺丝钉、夹钳、夹子、压缩或永久结构之类的紧固装置固定。可再一次注意到的是：将轴承56压入变速器轴承孔中的动作与将轴承56固定于轴承孔66是等效的。在将轴承56安装到轴承孔66中之前会需要加热轴承孔66。轴承孔66和法兰54形成带有与第二轴线39同轴对准的轴的孔。可以设想：可将轴承56固定到动力输出驱动轴36中，并从而插进轴承孔66并与加料泵座64或驱动齿轮38的键座41连接。

将动力输出驱动轴36的第一端44上的键42构造成可接纳动力输出装置16。可以注意到：键42可为内部的或外部的，且可为任意形状。

工业应用性

由于发电机的大尺寸、变速器的大尺寸、车架梁之间的距离、排气管道以及重型悬挂和控制元件，已知使用本发明所揭示类型的自动变速器的工作机械具有紧约束。公路卡车以及诸如自卸式卡车、游乐车、水泥搅拌车和垃圾车之类的专业用车是应用本发明的汽车的典型例子。变速器提供驱动汽车的动力和将动力输出装置安装到变速器后部的能力。将动力输出装置16定位在变速器10的后部20处就可不必要修改工作机械。

动力输出驱动轴36可作为任选单元来销售，以减少不需要后部安装动力输出装置的用户的成本。然而，如果用户认为需要的话，可在日后销售和购买动力输出驱动轴36，且安装方便。诸如轴承和扣环、或其它紧固装置的其它元件可用于将动力输出驱动轴固定到位。

对于本领域技术人员显而易见的是，可以进行多种修改和变形而不背离本发明的范围和精神实质。在阅读了说明书及此处所揭示的对本发明的实施以后，本发明的其它实施例对本领域技术人员来说是显而易见的。本说明书和例子应该被认为只是示例性的。

Claims (13)

1.一种自动变速器，包括：

一变速器壳体，该变速器壳体具有前部和后部；

一输入件和一输出件，该输入件和该输出件被构造成可绕第一轴线旋转；

至少一个行星齿轮组，该至少一个行星齿轮组由输入件驱动并具有至少一个刹车和/或离合器，该刹车和/或离合器适用于改变来自变速器的输出传动比；

一输入驱动齿轮，该输入驱动齿轮与输入件连接并绕第一轴线旋转；

一驱动齿轮，该驱动齿轮与输入驱动齿轮互相啮合并绕从第一轴线偏移的第二轴线旋转；其特征在于，还包括：

一安装结构，该安装结构在变速器后部，且适于接纳一动力输出装置，并形成与第二轴线同轴对准的孔。

2.如权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，驱动齿轮驱动一加料泵，且该加料泵包括一动力输出驱动轴键座，该键座适于与动力输出驱动轴连接。

3.如权利要求1所述的自动变速器，其特征在于，驱动齿轮和第二轴线位于变速器下部相对于第一轴线的第四象限处。

4.一种将动力输出轴安装在自动变速器中的方法，该变速器包括：一变速器壳体，该变速器壳体具有前部和后部；一输入件，该输入件被构造成可绕第一轴线旋转；至少一个行星齿轮组，该行星齿轮组具有一中心齿轮、一环形齿轮和置于中心齿轮和环形齿轮之间的诸过桥齿轮，该至少一个行星齿轮组由输入件驱动；至少一个刹车和/或离合器，该刹车和/或离合器适用于改变来自变速器的输出传动比；以及一输出件，该输出件绕第一轴线旋转；该方法包括以下步骤：

将动力输出驱动轴的一端插入一轴承；

将动力输出驱动轴固定到轴承上；

将动力输出驱动轴的另一端与动力输出驱动轴键座连接；以及

将轴承固定到变速器壳体上。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在插入动力输出驱动轴之前，将一盖子从变速器壳体后部上的安装结构上拆下。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，动力输出驱动轴与加料泵的动力输出驱动轴键座连接。

7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，动力输出驱动轴与驱动齿轮的动力输出驱动轴键座连接。

8.一种用于自动变速器的动力输出零件组，该变速器包括：一变速器壳体，该变速器壳体具有前部和后部；一输入件，该输入件被构造成可绕第一轴线旋转；至少一个行星齿轮组，该行星齿轮组具有一中心齿轮、一环形齿轮和置于中心齿轮和环形齿轮之间的诸过桥齿轮，该至少一个行星齿轮组由输入件驱动；至少一个刹车和/或离合器，该刹车和/或离合器适用于改变来自变速器的输出传动比；一输出件，该输出件绕第一轴线旋转；一输入驱动齿轮，该输入驱动齿轮与输入件连接并绕第一轴线旋转；一驱动齿轮，该驱动齿轮与输入驱动齿轮互相啮合并绕从第一轴线偏移并平行于第一轴线的第二轴线旋转；其特征在于，还包括一安装结构，该安装结构在变速器后部，且适于接纳一辅助装置，该安装结构形成与第二轴线同轴对准的孔，以可应用来自变速器壳体后部的辅助装置；该零件组包括：

一动力输出驱动轴；

一轴承；

一第一紧固件，该第一紧固件是用于将动力输出驱动轴固定到轴承上的；以及

一第二紧固件，该第二紧固件是用于将轴承固定到变速器壳体上的。

9.如权利要求8所述的动力输出零件组，其特征在于，动力输出驱动轴的两端都设有键。

10.如权利要求8所述的动力输出零件组，其特征在于，第一和第二紧固件为扣环。

11.如权利要求8所述的动力输出零件组，其特征在于，驱动齿轮与动力输出驱动轴连接。

12.如权利要求8所述的动力输出零件组，其特征在于，驱动齿轮包括一动力输出驱动轴键座。

13.如权利要求12所述的动力输出零件组，其特征在于，动力输出驱动轴与动力输出驱动轴键座连接。

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