CN102741587A

CN102741587A - 组合传动***

Info

Publication number: CN102741587A
Application number: CN2010800624630A
Authority: CN
Inventors: S·潘克斯克; S·沃克
Original assignee: Turner Powertrain Systems Ltd
Current assignee: Turner Powertrain Systems Ltd
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: WO2011067238A1; EP2330316B1; WO2011067238A8; EP2330316A1; CN102741587B

Abstract

一种尤其用于车辆的传动***，包括：行星齿轮结构，该行星齿轮结构具有连接到输入件的恒星齿轮、与输出组件连接的行星架和联接到环形齿轮的一组行星齿轮；齿式离合器组件，该齿式离合器组件选择性地将恒星齿轮连接到输出组件；以及摩擦离合器组件，该摩擦离合器组件选择性地将环形齿轮联接到固定壳体。

Description

组合传动***

技术领域

本发明总体涉及用于诸如越野车的车辆的传动***。具体来说，本发明涉及一种提供几种运行模式的传动***。更具体地，本发明涉及一种提供直接驱动模式、爬行模式、微动模式、停车/制动模式和中位模式的传动***。

背景

包括行星齿轮结构和至少两个离合器组的驱动***是通常已知的，尤其是在与移动车辆应用相关的实施例中。这些驱动***可位于固定壳体内并可包括连接到输入件的恒星齿轮、行星齿轮组、环形齿轮以及至少两个离合器，该至少两个离合器可以是弹簧施加压力松开的离合器。

美国专利第5,024,636号描述了一种行星传动机构，其位于固定壳体内并包括恒星齿轮、行星齿轮组以及环形齿轮，恒星齿轮与输入件连接并随之转动，行星齿轮组包括连接到传动机构的输入部的行星架，环形齿轮围绕行星齿轮。传动机构包括两个弹簧施加压力松开的离合器组，其中第一离合器组将行星架连接到恒星齿轮以随之转动，而第二离合器组将环形齿轮连接到固定壳体。此外，传动***包括第一装置和第二装置，第一装置包括可动柱塞以将行星架从恒星齿轮脱开，第二装置将环形齿轮从固定壳体脱开。操作装置可改变根据本发明的传动***的运行状态并提供可选择的传动比、制动和中位状态。

美国专利第7,537,536号描述了一种具有中心行星齿轮架组件的双速齿轮箱，包括由驱动轴驱动的恒星齿轮、由行星齿轮架支承的多个行星齿轮以及环形齿轮。此外，其包括低速离合器组件以选择性地触发环形齿轮，并包括高速离合器组件以选择性地触发恒星齿轮；这两个离合器组件通过液压驱动弹簧返回柱塞触发，液压驱动弹簧返回柱塞被选择性地触发以提供所需的运行速度模式。

本发明至少部分地涉及改进或克服现有技术***的一个或多个方面。

发明内容

在第一方面，本发明描述一种尤其用于车辆的传动***，包括：行星齿轮结构，该行星齿轮结构具有连接到输入件的恒星齿轮、与输出组件连接的行星架和联接到环形齿轮的一组行星齿轮；齿式离合器组件，该齿式离合器组件选择性地将恒星齿轮连接到输出组件；以及摩擦离合器组件，该摩擦离合器组件选择性地将环形齿轮联接到固定壳体。

在第二方面，本发明描述一种车辆运行方法，该车辆包括传动***，该传动***设有：行星齿轮结构，该行星齿轮结构具有连接到输入件的恒星齿轮、与输出组件连接的行星架和联接到环形齿轮的一组行星齿轮；齿式离合器组件，该齿式离合器组件选择性地将恒星齿轮连接到输出组件；以及摩擦离合器组件，该摩擦离合器组件选择性地将环形齿轮联接到固定壳体，该方法包括选择性地接合和脱开齿式离合器组件和摩擦离合器组件以选择驱动、爬行、微动、制动运行模式中的一种模式。

当结合附图阅读时，从各实施例的以下说明，本发明的其它特征和优点会显而易见。

附图的简要描述

当结合附图阅读时，从各实施例的以下说明，将更充分地理解本发明的前述其它特征以及优点。

图1是根据本发明传动***的分解图；

图2是根据本发明处于爬行模式的传动***的剖视图。

具体实施方式

本发明总体涉及一种提供几种运行模式的传动***，具体来说其能够使用直接驱动模式、爬行模式、微动模式、停车/制动模式和中位模式。

图1和2示出根据本发明传动***的实施例。总体标记为200的传动***可包括行星齿轮结构102，该行星齿轮结构102包括恒星齿轮4、行星架5、各行星齿轮6以及环形齿轮7。恒星齿轮4可与输入件50连接，输入件50例如是由车辆的发动机驱动的轴或齿轮。行星架5可与输出件或输出组件51连接。

传动***200还可包括两个离合器组件：齿式离合器组件103和摩擦离合器组件101，齿式离合器组件103选择性地将恒星齿轮4联接到输出组件51，而摩擦离合器组件101选择性地将环形齿轮7联接到固定壳体19。

在一实施例中，传动***200可容纳在容纳壳100内，容纳壳100可既用作容纳件又用作传动***200的支承件。容纳壳100还可容纳输入件50。

根据本发明的一实施例，传动***200可包括输入齿轮3，该输入齿轮3可与输入件50连接。恒星齿轮4可与输入齿轮3联接，使得恒星齿轮4可为传动***200提供驱动输入。

输出组件51可包括输出轴8，该输出轴8可穿过恒星齿轮4的中心，其间留有间隙，从而直接与输入齿轮3啮合的恒星齿轮4的转动不会使输出轴8转动。输出轴8的一端可穿过轴承内圈2并可连接到第一输出轭1，而输出轴8的另一端可具有带齿部分14，该带齿部分14可连接到第二输出轭25，在该端可能有密封套筒23和唇形密封件24。

成组行星齿轮6可由行星架5支承。各行星齿轮6可与恒星齿轮4啮合。

输出轴8在其中部可连接到齿式离合器组件103。齿式离合器组件103包括齿式离合器花键9，该齿式离合器花键9可与输出轴8连接，且齿式离合器花键9可***齿式离合器套筒10。

在一实施例中，齿式离合器组件103可以是弹簧加载的。波形弹簧11可设置在齿式离合器套筒10的横截面与行星架至输出轴连接件12的内壁之间。这样，齿式离合器套筒10可由弹簧加载，从而推压齿式离合器套筒10与恒星齿轮4接合。

行星架至输出轴连接件12可与输出轴8永久连接以与其可转动地互连。

行星架至输出轴连接件12可通过用于其间稳定连接的螺栓连接至行星架5。某些螺栓还可穿过各行星齿轮6的中心，各行星齿轮6围绕这些中心转动。行星架至输出轴连接件12的下部连接至输出轴8，从而行星架至输出轴连接件12将行星架5与输出轴8固定。

各行星齿轮6连接至环形齿轮7并与环形齿轮7啮合。环形齿轮7还围绕离合器毂15的带齿外部轮廓并与该带齿外部轮廓连接。

摩擦离合器组件101可通过离合器毂15连接至环形齿轮7。

离合器毂15可与摩擦板39连接，摩擦板39可随之转动。

离合器毂15的圆柱体可包括花键36，花键36可由一组反作用板35围绕。这些反作用板35可沿离合器毂15的圆柱体的轴向在花键36上滑动，使得反作用板39可往复地更近或更远。摩擦板39可通过花键36连结到离合器毂15。

柄脚38可附连到反作用板35的外边界。柄脚38可沿固定壳体19的轴向内部槽40移动，固定壳体19可容纳摩擦离合器组件101。反作用板35可借助于槽40内的柄脚38而与固定壳体19锁定，这由此防止反作用板35转动。

推压板17可容纳在固定壳体19内，并可作用在反作用板15上，从而推压每个反作用板与相邻板接触。推压板17可产生反作用板35在槽40内的滑动运动。

摩擦离合器组件101可包括成组反作用板35和摩擦板39，并可以是弹簧加载的。波形弹簧18可放置在推压板17与固定壳体19的横截面缩小部37之间。波形弹簧18可将推压板17偏置抵靠反作用板35。当反作用板35与摩擦板39接触时，摩擦离合器组件101可处于接合状态。

更详细地，当摩擦离合器组件101处于接合状态时，可锁定至固定壳体19的反作用板35可被推压和堆叠在一起，从而它们可与和摩擦离合器毂15关联的摩擦板39接触，摩擦离合器毂15可***环形齿轮7内。这样，摩擦离合器组件101可将环形齿轮7与固定壳体19锁定。

闭合板20可抵靠在固定壳体19的横截面缩小部37上。推压板17可在闭合板20的中部内限定的圆形空间内移动。

柱塞21可与闭合板20轴向间隔开，且柱塞21的下部可附连到推压板17的基部。

壳体19可在端部由盖22密封。盖22可与轴承杯26联接，轴承杯26可支承输出轴8。

在一实施例中，齿式离合器组件103可以是液压控制的。向齿式离合器组件103提供液压流体的第一流体通道27可延伸穿过输出轴8并可与第一腔室30连通，第一腔室30可由齿式离合器花键9与轴8之间的空间限定。

在一实施例中，摩擦离合器组件101可被冷却。向摩擦离合器组件101提供流体的第二流体通道28可延伸穿过输出轴8并可与第二腔室31连通，第二腔室31可由推压板17与行星架至输出轴连接件12之间的空间限定。

摩擦离合器组件101的运行可通过比例减压阀控制，比例减压阀可改变供给摩擦离合器组件101的流体压力。

更详细地，包括在闭合板20与柱塞21之间的空间限定第三腔室32，用于摩擦离合组件101的流体通过位于固定壳体19内的第三流体通道29到达该第三腔室。

减压阀可连接到第三流体通道29以控制第三腔室32内的流体压力，并由此将推压板17与反作用板35脱开。反作用板35可与摩擦板39脱开。

齿式离合器组件103可在接合状态下或脱开状态下作用。

在接合状态下，第一腔室30内的流体可不受压，这可允许波形弹簧11将齿式离合器套筒10朝向恒星齿轮4推压并与其接合。

在齿式离合器组件103的脱开状态下，第一腔室30内的受压流体可产生可抵抗齿式离合器波形弹簧11的推力作用的液压。该液压可将行星架内的齿式离合器套筒10推向行星架至输出轴连接件12，并将恒星齿轮4与输出轴8脱开。所以，在该情况下，恒星齿轮4可不与输出轴8直接接合。

摩擦离合器组件101可具有接合状态和脱开状态。

在摩擦离合器组件101的接合状态下，在第三腔室32内可不具有受压流体，所以波形弹簧18可将推压板17推抵反作用板35以将这些板35抵靠摩擦板39堆叠。由于摩擦板39可与离合器毂15永久连接，所以环形齿轮7可经由反作用板35与摩擦板39的接触而锁定至固定壳体19。

在摩擦离合器组件101完全脱开的状态下，第三腔室32内的受压流体可抵抗波形弹簧18的推力作用以将柱塞21和推压板17向远离摩擦板39的方向移动。反作用板35可与相邻反作用板35间隔开，且可不与摩擦板39接触。所以环形齿轮7可自由转动。

由于存在比例减压阀，根据本发明的摩擦离合器组件101也可具有受控的脱开状态。

在受控脱开状态，腔室32内经过通道29的流体的压力可由比例减压阀控制。减压阀可逐渐增加可抵抗弹簧波形摩擦离合器18的推力作用的液压，从而可控制固定壳体19与环形齿轮7脱开。这样，在花键36上滑动的反作用板35可受控地移离摩擦板39，从而环形齿轮7可不锁定到固定壳体19，而是可滑动。

在替代方式中，减压阀也可逐渐减小液压，这使得弹簧波形摩擦离合器18的推力能够作用在推压板17上以使固定壳体19与环形齿轮7受控接合。这样，在花键36上滑动的反作用板35可受控地移向摩擦板39，从而环形齿轮7可锁定到固定壳体19。可进行环形齿轮7的滑动。

齿式离合器组件103和摩擦离合器组件101在接合模式期间都可通常是弹簧加载的，同时可受到液压以进行脱开。

在一实施例中，为了使齿式离合器组件103仅具有两个状态（接合/脱开），齿式离合器阀可以是开/关型。当齿式离合器阀关闭时，可没有加压流体进入第一腔室30，且齿式离合器组件103可接合。当齿式离合器阀打开时，第一腔室30内的加压流体可抵抗波形弹簧齿式离合器11作用，使齿式离合器套筒100与恒星齿轮4脱开。

摩擦离合器组件101可由比例减压阀控制。具体来说，可使用阀的减压范围的线性部分，且这意味着可控制阀的调节作用，使得可抵抗弹簧波形摩擦离合器18的推力作用的流体压力可线性地变化。

比例减压阀可与例如电子控制单元（ELU）的控制装置连接。

控制装置可从用户接收输入，并可适当地编程成产生输出信号，该输出信号可致动比例减压阀和齿式离合器阀。

在一实施例中，比例减压阀和齿式离合器阀可以都是电动机械阀，而其打开或关闭可与通过螺线管的电流相关。来自控制装置的输出信号可运行比例减压阀的螺线管和齿式离合器阀的螺线管。

由用户提供给控制装置的信号可包括可与开关关联的开/关信号和与致动杆的运动（例如脚踏板的位移）成比例的信号。

更具体地，控制装置可将与脚踏板位移成比例的信号转换成用于比例减压阀的输出信号，这可线性地且逐渐地增加摩擦离合器腔室32内的流体压力，从而使摩擦离合器组件101可受控地脱开。

齿式离合器组件103和摩擦离合器组件101的接合和脱开情况的组合可为传动***200提供五个不同的运行模式，具体是，它们可以是直接驱动模式、爬行模式、微动模式、停车模式和中位模式。

直接驱动模式可以是传动***200的正常运行模式，其中从输入件50到输出件51不传递减速。在该运行模式中，齿式离合器组件103可处于接合状态，而摩擦离合器组件101可处于脱开状态。

爬行模式是传动***200的在输出件上有减速的运行模式。在该运行模式中，齿式离合器组件103可处于脱开状态，从而没有直接驱动可达到输出件51，而摩擦离合器组件101可处于接合状态。详细地，与输入件50关联的恒星齿轮4可转动而不与输出件51直接连接。环形齿轮7可锁定至固定壳体19，所以与输出件51关联的行星架5可减速转动。

在微动模式，齿式离合器组件103可处于脱开状态，而摩擦离合器组件101可在受控状态作业；具体来说，逐渐脱开的摩擦离合器组件101可引起反作用板35的受控滑动，这可提供从爬行速度到零速度的任何速度。

在停车模式，齿式离合器组件103和摩擦离合器组件101可处于接合状态，且该运行模式提供制动功能和紧急停车。

在中位模式，齿式离合器组件103和摩擦离合器组件101可都处于脱开状态。

控制装置可接收与输出轴8的速度相关的输入以在车辆移动的同时抑制爬行模式的接合。

摩擦离合器组件103可在齿式离合器组件101脱开之前脱开，从而可锁定输出轴8以避免车辆移走。详细来说，如果传动***1通过与弹簧配合的两个离合器锁定且如果主传动中的向前或反向离合器同时接合，则当摩擦离合器组件103脱开时，车辆将开走而不会后退，即，当摩擦组件103脱开时主传动离合器将负责驱动。假设主传动由扭矩转换器驱动，这会防止发动机失速。

工业应用

本发明描述一种为车辆、尤其是小型越野车提供几种运行模式的传动***200。

运行时，开关可向控制装置提供输入，控制装置可发出输出信号以使齿式离合器阀的螺线管和与摩擦离合器组件101关联的比例减压阀的螺线管运行。

在直接驱动模式中，齿式离合器阀可关闭，从而不会有液压施加到齿式离合器组件103，且齿式离合器波形弹簧11可将齿式离合器套筒10偏置成与恒星齿轮4接合以将恒星齿轮4与行星齿轮架5接合。比例减压阀可完全打开，从而流体的液压可使摩擦离合器组件101脱开。由于将恒星齿轮4锁定到行星齿轮架5，输入件50与输出件51之间的齿轮传动比可以是1：1，从而在输入与输出之间没有减速。

在爬行模式中，比例减压阀可完全关闭，从而可从摩擦离合器组件101释放液压以借助于摩擦离合器波形弹簧11配合；齿式离合器阀可打开，从而可将液压施加到齿式离合器组件103以将齿式离合器组件103脱开。这样，输出轴8可由行星齿轮架5驱动，从而可实现减速。

当传动***200处于爬行模式时，使用者可通过他/她在脚踏板上的作用来控制微动模式。控制装置可将由使用者下踩脚踏板提供的信号转换成对与摩擦离合器组件101关联的比例减压阀的螺线管的命令。该阀可逐渐增加摩擦离合器组件101内的压力，从而其可逐渐脱开。反作用板35的滑动可提供微动功能，这使得越野车能够方便可控地向前或向后短距离缓慢移动。

当脚踏板到达其行程底部时，齿式离合器组件103可接合，且在短间隔后，摩擦离合器组件101可接合，同时，输入传动离合器可通过发动机脱开，从而可实现停车制动模式。在松开脚踏板时，摩擦离合器组件101可脱开，且然后齿式离合器组件103可再接合，而输入传动离合器可与发动机再接合。

为了从直接驱动模式过渡到停车模式，齿式离合器组件103可已经接合，同时摩擦离合器组件101可接合。

为了从爬行或微动模式过渡到停车模式，首先摩擦离合器组件101可暂时脱开，接着齿式离合器组件103可接合，最后摩擦离合器组件101可再接合。

当齿式离合器组件103和摩擦离合器组件101都脱开时，传动***200可处于中位模式，且该模式可能适于在车轮脱开连接的同时通过传动***200附连所要驱动的动力输出装置（PTO）。

因此，根据本发明的传动***能够将五种不同的运行模式组合成单个驱动组件单元，由此可能节约空间或者可能使其能够配装到小型机械传动装置内。

此外，尤其是在小型越野车中，根据本发明的传动***能够以方便可控的方式使车辆向前或向后微动一个较短的距离。此外，根据本发明的传动***能够在爬行模式使车辆在低输出速度但高发动机输入速度下运动，以全速驱动附件。根据本发明的传动***能够使安全停车和副制动失效。

通过输入传动离合器的适当控制，可设计斜坡起动特征。

从前述讨论将容易地理解本文所述的传动***的工业应用。

因此，当适用的法律允许时，本发明包括所附权利要求书中所述的主题的所有修改和等同物。而且，上述元素的任何组合在其所有可能变型中被包含在本发明中，除非这里另外指出。

在权利要求书中所指出的技术特征后面跟有附图标记时，包括这些附图标记仅是为了增加这些权利要求书的可理解性，且因此这些附图标记的有无对本文所述的技术特征或任何要求保护元素的范围没有任何限制作用。

本领域的技术人员将意识到本发明可体现为其它具体形式，而不背离本发明或本发明的本质特性。因此认为上述实施例在各方面均是说明性的而非限制本文描述的本发明。因此，本发明的范围由所附权利要求而不是由上述描述指定，且因此在该权利要求的等价技术方案的含义和范围内的所有变形都旨在包含于此。

Claims

1.一种尤其用于车辆的传动***（200），包括：

行星齿轮结构（102），所述行星齿轮结构（102）具有连接到输入件（50）的恒星齿轮（4）、与输出组件（51）连接的行星架（5）和联接到环形齿轮（7）的一组行星齿轮（6）；

齿式离合器组件（103），所述齿式离合器组件选择性地将所述恒星齿轮（4）连接到所述输出组件（51）；以及

摩擦离合器组件（101），所述摩擦离合器组件（101）选择性地将所述环形齿轮（7）连接到固定壳体（19）。

2.如权利要求1所述的传动***（200），其特征在于，所述传动***包括调节器以可变地控制所述环形齿轮（7）到所述固定壳体（19）的施加。

3.如权利要求1所述的传动***（200），其特征在于，所述调节器是比例减压阀，所述比例减压阀布置在所述摩擦离合器组件（101）与控制装置之间。

4.如权利要求1所述的传动***（200），其特征在于，所述比例减压阀的压力范围的线性部分由所述控制装置用来运行所述摩擦离合器组件。

5.如前述权利要求中任一项所述的传动***（200），其特征在于，所述控制装置向所述比例减压阀提供与用户提供的信号相关的命令。

6.如权利要求5所述的传动***（200），其特征在于，由用户提供的所述信号是脚踏板的行程。

7.如权利要求5或6所述的传动***（200），其特征在于，所述齿式离合器组件（103）由开/关型齿式离合器阀液压控制并由所述控制装置提供命令。

8.如前述权利要求中任一项所述的传动***（200），其特征在于：

-当所述齿式离合器组件（103）和所述摩擦离合器组件（101）接合时提供制动模式；

-当所述齿式离合器组件（103）脱开而所述摩擦离合器组件（101）完全接合时提供爬行模式；以及

-当所述齿式离合器组件（103）脱开而所述摩擦离合器组件（101）部分脱开、控制所述调节器时，爬行模式。

9.如前述权利要求中任一项所述的传动***（200），其特征在于，还包括直接驱动运行模式，在所述直接驱动运行模式中所述齿式离合器组件（103）接合而所述摩擦离合器组件（101）完全脱开。

10.一种车辆，包括如前述权利要求中任一项所述的传动***（200）。

11.一种车辆运行方法，所述车辆包括传动***（200），所述传动***（200）设有：行星齿轮结构（102），所述行星齿轮结构具有连接到输入件（50）的恒星齿轮（4）、与输出组件（51）连接的行星架（5）和联接到环形齿轮（7）的一组行星齿轮（86）；齿式离合器组件（103），所述齿式离合器组件（103）选择性地将所述恒星齿轮（4）连接到所述输出组件（51）；以及摩擦离合器组件（101），所述摩擦离合器组件（101）选择性地将所述环形齿轮（7）联接到固定壳体（19），所述方法包括选择性地接合和脱开所述齿式离合器组件（103）和所述摩擦离合器组件（101）以选择驱动、爬行、微动、制动运行模式中的一种模式。

12.如权利要求11所述的方法，包括通过以下方式选择驱动模式：

-使所述齿式离合器组件（103）接合；以及

-使所述摩擦离合器组件（101）脱开。

13.如权利要求11所述的方法，包括通过以下方式选择爬行模式：

-使所述齿式离合器组件（103）脱开；以及

-使所述摩擦离合器组件（101）完全接合。

14.如权利要求11所述的方法，包括通过以下方式选择微动模式：

-使所述齿式离合器组件（103）脱开；以及

-使所述摩擦离合器组件（101）部分脱开以使所述摩擦离合器成比例地滑动。

15.如权利要求11所述的方法，包括通过以下方式选择制动模式：

-使所述齿式离合器组件（103）接合；以及

-使所述摩擦离合器组件（101）完全接合。