CN86103775A - 双速辅助传动装置 - Google Patents

Abstract

一种双速辅助传动装置〔10〕主要用作以二种可选择速度转动引擎的驱动设备。该装置〔10〕包括一个可随输入轴〔12〕一起转动的鼓轮〔14〕。装在鼓轮〔14〕里的，是多个自行动作的制动块〔180〕，由一相应的连杆〔152〕组移动制动块〔180〕，使之与鼓轮〔14〕啮合和脱开。由在远离鼓轮的多个盘〔92，100〕之间的相对转动控制连杆的运动。

Description

本发明涉及一种双速辅助传动装置，它可以用两种预先选定的相对于输入轴速度的速比的任一种驱动许多引擎设备。更为突出的是，本发明所涉及的这种辅助传动装置利用了内部膨胀的离心响应的连杆操作的制动块。

本发明可在起动许多引擎驱动的设备方面获得应用，其起动过程是由利用许多内膨胀的、自行加力的制动块的一台传动或离合机构来实现的。如下所叙在与它的操作机构连接的使用内膨胀制动块的优点是可消除加在该传动装置各种轴承上的任何冲力。本发明自行加力的特征可允许传动装置用一个最小的操作力来起动。已有的双速辅助传动装置的结构特点是，以与输入轴或引擎速度相等的第一速度和以作为引擎运行特性函数的第二即更高速度驱动联合设备。这些已有装置的特性是，装在这样的装置内的行星齿轮机构要产生很高的齿轮噪声。比较起来，本发明提供一种高效和平静运行的双速传动装置。本发明的另一个目的是，利用多个内膨胀，自行加力制动块控制行星齿轮机构的有效齿比。因此，本发明的一个目的是提供一个能用两个预选速度中任一个驱动设备的传动装置或离合机构。因此，本发明包括：一个采用两个与输入体或轴速度有关的预定速度中任一个驱动输出体的双速辅助传动装置。该装置包括一个可与输入轴一起旋转的鼓轮和一个啮合面。行星齿轮机构远离鼓轮安装，包括一个太阳齿轮，转动地连接到太阳齿轮并由行星架支承的多个行星齿轮和位于行星齿轮周围转动的环形齿轮。太阳齿轮转动地连接接到输入轴，行星架转动地连接到输出体。该装置还包括旋转地使行星架和输出体与输入轴隔离的机构和啮合机构，该啮合机构包括：一个装在鼓轮内和转动连接到环形齿轮的制动盘。该啮合机构还包括多个有离心作用的、可随制动盘转动和相对制动盘枢轴支承的制动块，以及把制动块移到与鼓轮啮合的第一即啮合状态，或把制动块移到脱开鼓轮的第二即非啮合状态的机构，还有许多与制动块一一对应枢轴连接并移动相应的一个制动块的连杆。该啮合机构也包括使连杆作相对于制动盘的运动而将制动块移到第一和第二状态的机构。该装置还包括在制动块与鼓轮脱开以允许行星架以低于输入轴速度转动期间，选择地停止环齿轮转动的机构。

在附图中：

图1为本发明的剖视图。

图2为通过图1的2-2截面的剖视图，表示在高速运行期间两个盘之间的关系。

图3为本发明内使用连杆的剖视图。

图4为所用的一个啮合机构的剖视图。

图5为通过图4的5-5截面的剖视图。

图6表示在低速状态运行期间本发明所用的两个盘之间的关系。

图7为一个带状制动器操作机构的示意图。

参见图1，所示双速辅助传动装置[10]包含一根用螺栓[13]和垫圈[15]牢固连接到引擎的输入轴[12]。总的标为[14]的鼓轮由轴[12]支承，通过键[16]驱动。鼓轮[14]包括连接到中央部分[19]的径向延伸部分[18]和一个轴向延伸部分[20]，中央部分[19]被联接到键[16]。轴向延伸部分包含内部或啮合表面[22]。轴向延伸部分[19]和[20]与径向延伸部分[18]联合包围的空间被标为[24]。

装置[10]还包含行星齿轮机构[30]。行星齿轮机构[30]包含一个位于输入轴[12]周围的太阳齿轮[32]，太阳齿轮[32]由轴[12]通过另一个键[34]和圆筒衬套[33]驱动。行星齿轮机构[30]还包括许多位于太阳齿轮周围、与太阳齿轮[32]转动啮合的行星齿轮[36]和在行星齿轮[36]周围与每一个行星齿轮转动啮合的环齿轮[38]。行星齿轮[36]由标为[40]的行星架支承。行星架[40]包含多个轮状盘[42]和[44]。轮状盘[42]和[44]支承枢轴[46]，每个行星齿轮[36]有一根枢轴[46]。每一个行星齿轮[36]和各自对应的枢轴[46]相关以滚针轴承[48]支承，滚针轴承[48]的外环[50]同与其对应的行星齿轮[36]的内表面接触。在轮状盘[42]和[44]之间，相应于行星齿轮的每一边上有止推垫圈标为[56]和[58]。轮状盘[42]由圆筒衬套[52]支承，圆筒衬套与轴[12]相关通过轴承[54]支承。联接圆筒衬套[52]的是输出皮带轮[60]。输出皮带轮[60]可以借助于诸如多个螺栓[62]联接的已知方法联接到圆筒衬套，在图1中仅画出了一个螺栓。在本发明所推荐的实施例说明其中行星架[40]驱动输出皮带轮[60]的装置[10]时，本发明未受此种限制。输出皮带轮[60]可被行星齿轮机构[30]中三个主要部件中的任何一个驱动。

前罩[70]和后罩[72]装在环齿轮[38]上。罩[70]和[72]各自保护和封闭行星齿轮机构[30]。前罩[70]包含一个由轴承[76]支承的轴向延伸的圆筒凸缘[78]。在此方式中，前罩[70]与圆筒衬套[52]和输入轴[12]分隔。后罩[72]包括一个轴向延伸的圆筒凸缘[74]，而圆筒凸缘[74]则由另一轴承[80]与输入轴[12]旋转分隔。

轮状盘[92]借助于多螺栓[90]机构联接到后罩[72]。轮状盘[92]截止于作为外啮合面[96]的轴向延伸部分[94]。螺栓[90]也起了把罩[70]和[72]联接到环形齿[38]的作用。轮状盘[92]包含多个在其上均匀分布的轴向延伸的枢轴[98]。如图2所示的轮状盘[92]包含有3个这样的枢轴[98]，仅有一个示于图1。

装置[10]还包含第二个轮状盘[100]，轮状盘[100]可旋转地装在后罩[72]的圆筒凸缘[74]上。第二个轮状盘[100]的外径与第一个轮状盘[92]的外径相同。轮状盘[100]包含一个轴向延伸部分[102]，形成一个外啮合表面[104]。分别与第一和第二轮状盘[92]和[100]的外啮合面[96]和[104]啮合定位的，是如[110]所示的柔软金属带制动器[110]。柔软金属带制动器[110]则由一个已知类型如一种螺线管作用机构的组合传动机构[112]啮合，以防止盘和与其接触的装置[10]的其他部分如环齿轮[38]的转动。传动机构[112]、带[110]和轮状盘[92]之间的典型关系示意于图7。第二个盘[100]还包含多个拱形的孔[120]，孔[120]的数量等于从第一个盘[92]延伸的枢轴[98]的数量。枢轴[98]通过孔[120]中相应的一孔延伸。枢轴和孔之间的关系表示在图1、2和6之中。

由图2可见，拱形孔[120]允许第二盘[100]相对于第一个盘[92]转动一个有限的量。为了将盘[92]和[100]回复到它们被推荐的标称位置，希望在系统[10]中加进可把盘[92]和[100]回复到这样位置的机构。在至少一个枢轴[98]和第二个盘[100]之间装上一个弹簧[122]，就可以形成这样的装置。孔[120]、弹簧[122]和枢轴[98]之间的动作关系在下面详细说明。再者，可以看到，当后罩[72]、环齿轮[38]和第一个盘[92]在装置[10]其他部件控制下转动时，弹簧[122]起着追随盘[92]牵引或转动第二个盘[100]的机构的作用。

在盘[92]和[100]之间，围绕于后罩[72]的圆筒凸缘[74]外的是第三个盘[124]，盘[124]是用低摩擦系数材料制造的。第三个盘[124]的作用相当于第一个盘[92]和第二个盘[100]之间的衬垫。

第二个盘[100]包含多个如图1和图4所示的轴向延伸的枢轴[130]。每一个枢轴[130]转动一个连杆[152]，连杆[152]被用来装一个相应的制动块[180]与鼓轮[14]的啮合表面[22]进行摩擦啮合。在本发明推荐的实施例中，用了两个这样的连杆。然而，图1仅仅表示了一个这样的枢轴[130]和一个连杆[152]的连接。连杆在图3和图4中被更清楚地表示出来。

从图3和图4可见，每一连杆包含一个拱形连接机构。每一个连杆的末端位于伸长部分[154]，伸长部分[154]实际上是从装置[10]中心径向向外延伸的。伸长部分[154]包含一个椭圆形孔[156]。椭圆形孔[156]的尺寸定为可滑动地容纳一个枢轴[130]，如图1和图4所示。仅在图1所示的锁紧垫圈[158]将连杆[152]固定于它相应的枢轴[130]。每一个枢轴[130]和椭圆形孔[156]允许它相应的连杆一起转动，实际上在径向方向相对于第二个盘[100]滑动。一般标为[160]的垫圈套在每一个枢轴[130]外，垫圈[160]位于第二个盘[100]和连杆[152]的伸长部分[154]之间。从图1和图3可见，连杆[152]是弯曲的，因此为了与装置[10]的其他部件啮合，允许连杆从第二个盘[100]延伸到部分闭合的空腔[24]。

连杆[152]包含啮合或接合机构的一部分，在图4中标为[150]。该啮合装置还包括一个制动盘[170]。制动盘[170]包含一个实际上是圆形的轮状体，其上有一个圆形孔[172]。应当注意，为清楚起见，图4没有说明鼓轮[14]的中心部分，位于孔[172]内的键[16]和轴[12]。所以这部分由图1表示。制动盘[170]位于空腔[24]内，放在输入轴[12]和鼓轮[14]的中心的轴向延伸部分[19]的同心的位置。制动盘[170]用多个螺栓[176]连接到后罩[72]的轴向延伸的圆筒凸缘[74]，从而有效地固定在环齿轮[38]上。螺栓[176]被穿入同样多的螺栓孔[178]内。为清楚起见，螺栓同样未在图4中画出。

啮合机构[150]还包含多个如[180]所示的拱形制动块，拱形制动块[180]与鼓轮[14]的表面[22]形成啮合。制动块[180]和表面[22]接触的横截面剖视图示于图5。每一制动块[180]都包含一根用粘结或其他方法联接到支持体[184]的摩擦材料带[182]。每一个支持体[184]包含一个向中心延伸的曲柄[186]，曲柄[186]用链轴[188]旋转固定到制动盘[170]。每一个支持体[184]的相反端[189]连接到连杆[152]的延伸部分[190]。连杆[152]的延伸部分[190]位于延伸部分[154]的相对位置。联接延伸部分[190]和延伸部分[154]的，是一个拱形的链体[192]。链体[192]是弯曲的，因此允许连杆[152]如上所述作轴向延伸。另外，每一连杆[152]用链轴[194]轴销连接到制动盘[170]，链轴[194]装于孔[195]内，链轴[194]在拱形链体[192]和延伸部分[190]的接合处与连杆[152]连接。用垫圈[197]将连杆[152]与制动盘[170]隔开。每一个连杆[152]的延伸部分[190]用另一个轴销[196]联接到它所对应制动器支持体[184]。轴销[196]穿过在制动块支持体[184]的径向延伸部分[200]上形成的径向延伸的椭圆形孔[198]。从图4可见，每一连杆[152]受从第二制动盘[100]延伸的枢轴[130]的作用而转动，可使制动块[180]选择性的转动与鼓轮[14]的表面[22]啮合或脱开。

双速辅助传动装置[10]有两个运行模式。在第一高速运行模式中，输出皮带轮[60]以输入轴[12]的速度转动，在第二模式中，输出皮带轮[60]以低于输入轴的速度转动。再者，如图4所示的啮合或离合机构[150]，在高速运模式运行期间是受控制的，使制动块[180]与鼓轮[14]表面[22]啮合。图4作了特别说明。在第二即低速模式运行期间，啮合机构[150]的连杆[152]移动，使制动块[180]从鼓轮[14]脱开。在其推荐的工况条件下，引擎的速度低于标称速度，例如每分钟1200转，则采用第一即高速模式，而当引擎速度高于标称速度时，则在低速模式运行是有效的。

在该装置运行期间，引擎的速度由已知的机构监测。利用假定的方法，设该装置[10]已运行在它的第二即低速运行模式（对应引擎高速度范围），制动块[180]与鼓轮[14]分开，进一步假定，现在引擎的速度已降低。一旦该引擎速度降低到标称值以下，从第一和第二盘[92]和[100]释放带制动器[110]的传动装置[112]接收一个信号，分别允许高速运行。

在装置[10]运行期间，鼓轮[14]往往由通过键[16]的联接作用以输入轴[12]的速度转动。在图4中，实线箭头表示鼓轮[14]的旋转方向。这在理解本发明时有助于鉴别其各部分的转向。在本发明推荐模式的运行中，轴[12]、鼓轮[14]和盘[92]总是顺时针方向转动。图1中，这些部件的顶部表现出转入纸面。参见图4，这是鼓轮[14]从左向右看的截面，实线箭头表示鼓轮[14]逆时针方向转动，如图所示。另外，为进入高速模式运行，要求每个连杆[152]以这样的方式转的，即把它们所对应的制动块[180]推到如图4所示与鼓轮[14]的表面[22]接触的位置。观察图4，可以看到连杆[152]必须相对制动盘[170]作逆时针转动，使制动块[180]和盘[170]接触。同样，连杆[152]的顺时针转动将使制动块[180]从鼓轮[14]移开。

进而，假设现在该引擎的速度低于标称值，则信号传到分别从第一和第二盘[92]和[100]释放带制动器[110]的传动机构[112]。回顾一下盘[92]与环齿[38]、后罩[72]和制动盘[170]的接触，其有效惯性力矩实质上大于第二盘[100]的有效惯性力矩。因此，第二个盘[100]（同已释放的带制动器[110]）一起在弹簧[122]推动下，将趋于转到它的标定位置。更为特殊的是，第二盘[100]将如图2所示按顺时针方向转动，直到弹簧[122]达到其所要求的状态或位置。

回顾一下，连杆[152]和盘[100]通过枢轴[130]的接触且制动盘[170]与盘[92]的刚性接触，盘[100]的转动将使连杆[152]在制动盘[170]上围绕链轴[194]转动，尤其是，盘[100]相对盘[92]的顺时针转动将使连杆[152]作顺时针方向转动。然而这样的转动在图4中，将表现为连杆[152]相对制动盘[170]作逆时针转动。这作用使制动块[180]与鼓轮[14]的表面[22]啮合。更具体的，当每一连杆[152]在其对应的链轴[194]上转动时，制动支体[184]在其对应的链轴[188]上转动，最初链轴[188]把摩擦材料[182]的末端[183]（图4所示）置于与鼓轮[14]接触的位置。如图4所示，因为鼓轮[14]的转动是朝向制动支体[184]的链轴[188]，所以在鼓轮[14]和摩擦材料之间产生一个摩擦力，摩擦材料[182]将进一步推动制动块[180]与鼓轮[14]接触。这作用说明了本发明的自行加力的特点，即，只需要一个相对小的力，就能移动连杆[152]使制动块与鼓轮[14]啮合。随后，通过鼓轮[14]与制动块[180]之间内部的相互作用，制动块[180]就与鼓轮[14]更加紧密的啮合起来。

随着制动盘[170]的转速增加，在制动块[180]上产生的离心力而有推动制动块[180]进一步与鼓轮[14]接触的趋势。因此，增加了它们之间的摩擦力。此后，制动盘[170]将以鼓轮[14]的速度转动（这也是输入轴[12]的速度）。进而，因为环齿轮[38]是通过后罩[72]联接到制动盘[170]的，所以环齿轮[38]和盘[92]将以轴[12]的速度做相似旋转。应该记住盘[100]是松套在后罩[72]轴向延伸的凸缘[74]上的，因此盘[100]不会绕着它转动。当盘[92]以轴的速度转动时，盘[100]在弹簧[122]作用下被其牵引或随其转动。另外，由于太阳齿轮[32]同样被衬套[33]以输入轴[12]的速度驱动，因此行星齿轮机构将整体转动，从而使行星架[40]以轴速转动。行星架[40]随后将以输入轴[12]的速度转动输出皮带轮[60]以及接在那里的那些引擎辅助设备。

为了降低引擎设备的转速，在引擎速度高于标称速度时，传动机构[112]被起动，分别绕在第一和第二盘[92]和[100]上的带制动器[110]起作用。这作用将减慢和停止这些盘和环齿轮[38]的转动。

从上述的讨论可见，由于第一盘[92]与环齿轮[38]和制动盘[170]的联接，其有效惯性转矩大于第二盘[100]的有效惯性转矩。由于第二盘[100]有一个较小的惯性转矩，它将有制止第一盘并解脱与制动块的啮合的趋势。即，在第一盘[92]停转前，在有拉伸弹簧[122]作用的第二盘[100]的孔[120]内，第一盘[92]在顺时针方向继续有个小的偏转。这样的情况示于图6。如图4所示，第二盘[100]相对于第一盘[92]的转动使每一个连杆[152]相对于制动盘[170]有效地顺时针转动，制动盘[170]可从鼓轮[14]上释放制动块[180]。在此情况下，由于制动块不啮合而产生的反向转矩，环齿轮[38]减速。此时，反向转矩起到阻止环齿轮[38]转动的原始制动力的作用。此后，带[110]防止盘[92]和[100]转动。太阳齿轮[32]仍被允许以输入轴[12]的速度转动，行星齿轮机构[30]运行使行星齿轮[36]围绕太阳齿轮[32]转动。太阳齿轮[32]有效地降低行星架[40]和输出体[60]以及联接在其上的那些设备的转速。

当引擎速度已经低于标称值后，再次希望达到高速模式运行时，操作传动机构[112]分别从盘[92]和[100]上释放带[110]。这作用使盘[92]和[100]在弹簧[122]作用下相对转动达到图2所示的状态，因此再次使制动块[180]象上述那样与鼓轮[14]啮合。

如上所述地按发明进行制造的进一步的优点是，该装置[10]本身就能防止故障运行。假如由于一些原因传动机构[112]不运行，以致没有驱动带[110]去停止盘[92]和[100]的转动，装置[10]将总在高速模式运行。此外，从上述中可体会到，如果系统的转矩要求低的话，用于在制动块[180]上放大该力的连杆[152]可以拆掉。例如，如果不用连杆[152]，枢轴[130]可被用来代替轴销[196]直接去移动制动块[180]。

在本发明的上述方案内，可能进行许多变型和改进而不偏离本发明范围。因此，仅可由附加权利要求，去限止要指定的范围。

Claims (11)

1、一种可以用与输入体或轴[12]的速度相关的两种预定速度的任何一种驱动输出体[60]的双速辅助传动装置[10]，其特征在于，该装置包括：

一个与所述的输入轴[12]一起转动的鼓轮[14]，并包括一个啮合面[22]，

一个位于远离所述鼓轮[14]的行星齿轮机构[30]，包括一个太阳齿轮[32]，多个可驱动地链接到所述太阳齿轮[32]并由行星架[40]支承的行星齿轮[36]和一个驱动地位于所述行星齿轮[36]周围的环齿轮[38]，所述太阳齿轮[32]可驱动地连接到所述输入轴[12]，而所述行星架[40]则有效地连接到所述输出体[60]，

为把所述行星架[40]和所述输出体[60]用所述输入轴[12]隔开所需的机构[54]，

啮合机构[150]包括：

一个位于所述鼓轮[14]内并转动联接到所述环齿轮[38]的制动盘[170]，

多个有离心作用的、可随所述制动盘[170]转动并相对于制动盘[170]成枢轴支承的制动块[180]，

将所述制动块[180]移动到第一即与所述鼓轮[14]啮合的状态，以及把所述制动块[180]移动到第二即脱离与所述鼓轮[14]啮合状态的机构，和

在所述制动块盘[180]从所述鼓轮[14]脱开以允许所述行星架[40]以低于输入轴[12]的速度转动期间，选择性地停止所述环齿轮转动的机构。

2、如权利要求1所述的装置[10]，其特征在于所述的移动机构还包括与制动块[180]，一一对应的、枢轴联接到相应一个所述制动块的多个连杆[152]，而且这里所述啮合机构进一步包括相对于所述制动盘[170]移动所述手柄[152]使所述制动块[180]移动到第一和第二状态的机构[92，100，122]。

3、如权利要求2所述的装置[10]，其特征在于，在所述制动块不啮合而产生的反作用转矩的影响下停止所述环齿轮[38]。

4、如权利要求3所述的装置[10]，其特征在于，所述连杆移动机构[92，100，122]包括转动定位于所述输入轴[12]周围的盘[100]，包含为了啮合联接以及在第一方向移动所述连杆[152]以使所述制动块[180]移向所述第一状态的机构[130]。

5、如权利要求4所述的装置[10]，其特征在于，所述连杆移动机构[92，100，122]进一步包括为使所述盘[100]相对所述盘[170]停止转动而使所述连杆在第二方向即与所述第一方向相反的方向移动而引起所述制动块移向所述第二方向的机构。

6、如权利要求5所述的装置[10]，其特征在于，所述连杆[152]包含一个延伸部分[154]，实际上它是从所述制动盘[170]径向地向外延伸而且那里还包含一个椭圆形孔[154]，其中所述啮合联接机构包括多个从所述盘[100]轴向延伸并放入每一个所述椭圆孔[154]内的枢轴[130]。

7、如权利要求6所述的装置[10]，其特征在于，所述制动机构包括环绕放置在所述盘[100]周围的带制动器[110]以及为使所述带制动器[110]啮合包绕所述盘[100]的传动装置[112]。

8、如权利要求7所述的装置[10]，其特征在于，所述的制动机构进一步包括一个与所述的环齿轮[38]接触并可以随它一起转动的轮状盘[92]，有一个等于所述盘[100]外径的外径，和一个包绕所述轮状盘[92]和所述盘[100]的带制动器[110]。

9、如权利要求8所述的装置[10]，其特征在于，所述带制动器[110]同时被加在所述盘[100]和所述轮状盘[92]两者。

10、如权利要求9所述的装置[10]，其特征在于，所述连杆移动机构进一步包括所述轮状盘[100]，其中所述盘[100]紧靠但不接触所述轮状盘[92]，所述盘[100]进一步包含多个拱形孔[120]，每个孔内放入一个由所述轮状盘[92]延伸到这里的轴销[98]，以及

在所述带制动器[110]不起作用致使所述制动块[180]移到与所述鼓轮[14]轻啮合的所述第一状态期间，为对所述盘[100]施加一个偏心力而使所述盘[100]相对于所述制动盘[170]施转，将所述连杆[152]移至所述第一状态的机构[122]。

11、如权利要求10所述的装置[10]，其特征在于，所述偏移机构至少包括一个联接在所述轮状盘[92]上的所述轴销[98]之一与所述盘[100]之间的弹簧[122]。

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