專利名稱:副軸傳動裝置的制作方法
本發(fā)明一般地涉及車輛或類似物的一種副軸傳動裝置，且更特別地是該中間軸傳動裝置使用恒嚙合齒輪及多個用流體操縱的屬于交插的多片板及盤型轉(zhuǎn)動離合器，并具有多種正向及反向轉(zhuǎn)速。
每個運(yùn)轉(zhuǎn)方向上有多種轉(zhuǎn)速比的副軸傳動裝置，特別可用作諸如輪式裝卸車，橡膠輪胎木材拖車及其它載重車之類的車輛的動力傳動系統(tǒng)。這類傳動裝置的優(yōu)點(diǎn)在于可將多個轉(zhuǎn)動離合器及其相連的連續(xù)嚙合齒輪裝在通常的平行軸上，因而結(jié)構(gòu)相當(dāng)緊湊，并適用在輸入軸及輸出軸之間有高度差要求的情況下。
日本的卡布西基·凱夏·浩馬索·賽沙柯肖(Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho)所提出的一種動力軸傳動裝置為由縱向?qū)?zhǔn)的發(fā)動機(jī)及扭矩變速器所驅(qū)動的副軸傳動裝置，并應(yīng)用了一對定向的離合器，三個轉(zhuǎn)速離合器，五根軸及十一個齒輪。因?yàn)樽詈蟮妮S及其中兩個齒輪僅僅用于傳送動力，故該傳動裝置基本上使用了四根軸及九個齒輪以提供三種正向及三種反向轉(zhuǎn)速。雖然軸向緊湊并允許輸入軸與輸出軸之間有高度差，但由于很復(fù)雜且成本高，因而不能令人滿意。這主要是由于用了不必要的惰輪及其相連的軸的緣故。
克拉克裝備公司(Clark Equipment Company)也生產(chǎn)了副軸傳動裝置的系列產(chǎn)品及在1969年9月出版的授予費(fèi)亞爾(J、F、Fisher)等的美國專利3，465，609的參考文獻(xiàn)中都提到了可提供兩種、三種或四種任選轉(zhuǎn)速的一種可以反轉(zhuǎn)的單元。但是該系列產(chǎn)品的缺點(diǎn)是第三轉(zhuǎn)速離合器及其相連的齒輪位于距包括有該單元的其余部分的殼壁較遠(yuǎn)的一側(cè)，因而需要在殼體上增加另一個壁，故該單元軸向較長。
在下列美國專利中對已有技術(shù)作了進(jìn)一步地說明，即1960年11月1日授予吉爾斯特(C、Gerst)的2，958，231號專利，1961年2月28日授予吉爾斯特(C、Gerst)的2，972，901號專利;1966年6月7日授予西周(C.E.Schou)的3，254，541號專利;1970年11月7日授予斯諾(J.B.Snoy)等的3，540，556號專利;1972年4月11日授予林克(H.Link)的3，654，819號專利;1975年10月21日授予浩爾希(J.HOrsch)的3，913，616號專利;1981年6月30日授予斯諾(J.B.Snoy)4，275，607號專利及1982年6月8日授予格拉他帕格聶爾(G.P.Grattapaglia)的4，333，358號專利。這些傳動裝置多半相對于所提供的轉(zhuǎn)速來說，軸和齒輪用得太多，因而更加復(fù)雜，且并無必要。
因而，所需要的傳動裝置是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊的副軸傳動裝置，使用最多三根軸及最少量的齒輪就能得到至少兩種正向轉(zhuǎn)速及至少兩種反向轉(zhuǎn)速。例如，如需要三種正向轉(zhuǎn)速及三種反向轉(zhuǎn)速則需要的與三根軸相連的齒輪數(shù)最好應(yīng)限制到八個。這些限制應(yīng)根據(jù)主變速功能及定向功能加以注意，且這些限制應(yīng)考慮到對在特別的車輛環(huán)境中可能需要的任何連續(xù)傳動齒輪系是無關(guān)的。
而且，所要的副軸傳動裝置應(yīng)最好能使用尺寸相似的轉(zhuǎn)動離合器零件，以便得到最大的零件通用性，且在設(shè)計(jì)各零件及其連接部分時應(yīng)避免高動作速度或離合器板的高嚙合速度以便延長零件的使用壽命。并且，軸齒輪及轉(zhuǎn)動離合器應(yīng)該是在徑向上互相套裝，且軸向上的長度應(yīng)相對縮短以便裝進(jìn)車輛中的有限空間，并裝在可拆開的殼體的前、后壁之間。
本發(fā)明的目的是為了克服一個或幾個上述問題。
本發(fā)明的一種情況是提供一種副軸傳動裝置包括一根輸入軸，該軸上具有在軸上可自由轉(zhuǎn)動的第一及第二齒輪并有第一及第二離合器總承用來有選擇地將其中一個齒輪與輸入軸相連并一起轉(zhuǎn)動，一根輸出軸，該軸上具有在軸上可自由轉(zhuǎn)動的第三齒輪，與軸相連接的第四齒輪及用來有選擇地將第三齒輪與輸出軸相連的第三離合器總承，及一根第三軸，該軸上具有在其上可以自由轉(zhuǎn)動的第五齒輪，與第三軸相連接的第六及第七齒輪及有選擇地將第五齒輪與第三軸相連的第四離合器總承，且第一齒輪與第三齒輪相連，第二齒輪與第七齒輪相連，第三齒輪與第六齒輪相連，第四齒輪與第五齒輪相連。因而可有效地提供兩種正向及反向轉(zhuǎn)速。
很方便地將第八齒輪裝在輸出軸上自由轉(zhuǎn)動，且與第七齒輪相互嚙合，且可以提供第五離合器總承，使第八齒輪與輸出軸交連，以便在不需要增加另一根軸或增加惰輪的情況下，能提供三種正向及三種反向轉(zhuǎn)速。
以下為對附圖的簡要說明圖1為按本發(fā)明繪制的正向三速及反向三速的副軸傳動裝置的示意的，展開的但基本上是側(cè)面剖視圖;及圖2為圖1中的副軸傳動裝置的示意的，沿圖1Ⅱ-Ⅱ線的前視圖，并能顯示出不同軸的軸線與在該軸上的恒嚙合齒輪之間的關(guān)系及展開圖1的剖切平面。
以下為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最佳方式。
參見圖1的展開剖視圖，圖中所示的副軸傳動裝置[10]具有上輸入軸[12]，下輸出軸[14]及第三軸或中間軸[16]，并將這些軸旋轉(zhuǎn)地支持在殼體或有高差的箱體[18]上。軸[12]、[14]及[16]分別沿平行軸線[20]、[22]及[24]旋轉(zhuǎn)地裝在殼體內(nèi)，并具有如圖2所示的前視圖關(guān)系。輸入及輸出軸線[20]及[22]位于垂直平面[26]之中，及第三軸[24]位于該平面的一側(cè)并在其余兩軸線的水平面之間的一個水平面高度上。
殼體[18]一般由兩個主要部件構(gòu)成;即配置在中央部分的前主箱體[28]，該箱體從圖1中看位于左面，及位于右面的后蓋[30]主箱體的前壁[32]在輸入軸線[20]上整體地限定一個有臺階的圓柱形孔[34]，并分別在輸出軸線[22]及第三軸線[24]上限定有加工成有臺階的圓柱形閉孔套[36]及[38]。同樣的，后蓋的壁[40]在輸入軸線[20]及在第三軸線[24]上整體地限定有加工成圓柱形的有臺階的套[42]及[44]、沿輸出軸線[22]在后壁上還限定有圓柱形孔[46]，該孔適用于可分離地容納環(huán)形的法蘭盤[48]，其上具有內(nèi)軸承座[50]及外密封座[52]。用花鍵連接將輸出軛[54]可分離地固裝到輸出軸[14]的后段上，具有環(huán)形密封件[58]填充在座[52]及軛之間。環(huán)繞的周壁[60]從前壁向后延伸并可分離地固定到后蓋[30]的周壁[62]上，該固定處的交連聯(lián)接面[64]配置在橫向定向的垂直平面上。多個帶螺紋的緊固件[66]將箱體與蓋剛性的連接在一起，并用來限定密封的內(nèi)箱[68]。
輸入軸[12]由液動扭矩變速器驅(qū)動，本實(shí)施例中的該變速器示意地表示為[70]，該扭矩變速器雖然在圖中沒有表示出來，但以通常的方式與發(fā)動機(jī)串聯(lián)。扭矩變速器輸出軸[72]可分離地與傳動輸入軸[12]以花鍵連接[74]相連，且另一個扭矩變速器元件[76]驅(qū)動泵驅(qū)動齒輪[78]，該齒輪旋轉(zhuǎn)地配置在主箱體[28]所限定的面向前面的環(huán)形套[80]中。
輸入軸[12]的前端由滾針或滾軸軸承總承[89]旋轉(zhuǎn)地支持在孔[34]中，而其后端則由相似的滾針或滾軸軸承總承[84]旋轉(zhuǎn)地支持在有臺階的套[42]中，圓環(huán)形板[86]與輸入軸在中心相連成整體，而有內(nèi)花鍵的前鼓[88]及有內(nèi)花鍵的后鼓[90]則與該板相連成整體。鼓[88]及[90]分別形成反向離合器總承[92]及正向離合器總承[94]的驅(qū)動元件。這些離合器總承的型式為通常的交插的多片板及盤型離合器。例如，前離合器或反向轉(zhuǎn)動離合器總承[92]包括圓環(huán)形執(zhí)行活塞[96]，在液壓作用下，該活塞有選擇地以正常方式向左運(yùn)動(從圖1中看)將多片交插的環(huán)形片及摩擦盤片[90]對反作用板[100]卡緊。因而將第一齒輪[102]和毗連的轂總承[104]相連并與輸入軸聯(lián)合旋轉(zhuǎn)。當(dāng)執(zhí)行活塞上的液壓降低時多個壓縮彈簧[106]使執(zhí)行活塞向右返回，將反向轉(zhuǎn)動離合器可靠地分離。這就允許第一齒輪[102]及轂總承[104]通過中間的滾針及滾軸軸承總承[108]在輸入軸上一起自由旋轉(zhuǎn)。
以花鍵相連的第二齒輪[110]及轂總承[112]也通過滾針或滾軸軸承[114]裝在輸入軸[12]上并可以自由旋轉(zhuǎn)。正向離合器總承[94]的另一個執(zhí)行活塞[110]向右運(yùn)動(從圖中看)同樣地會使第二齒輪[110]和轂總承[112]與輸入軸交連。因而定向離合器總承[92]及[94]的動作可以有效地使齒輪[102]及[110]中任何一個齒輪驅(qū)動，大家都明白將離合器總承[92]及[94]分別指定反向及正向離合器是任意的，而且很容易地分別看作正向及反向離合器。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)過來說明輸出軸[14]，可以看出該輸出軸是通過錐形滾軸軸承總承[118]支持在前壁[32]的有臺階的套[36]中，并通過裝在法蘭盤[48]的座[50]上的反向安裝的錐形滾軸軸承[120]支持在后壁[40]上。實(shí)際上，軸承總承[120]是通過第四齒輪[122]間接支持輸出軸的后段，而第四齒輪是通過花鍵連接[124]裝在輸出軸上并在一起旋轉(zhuǎn)。第三齒輪[126]及其相連的轂總承[128]裝在輸出軸的前部，可以自由旋轉(zhuǎn)，并通過第二轉(zhuǎn)速離合器總承[130]有選擇地與輸出軸交連并在一起旋轉(zhuǎn)。第八齒輪[132]及其相連的轂總承[134]裝在輸出軸的后段上并可自由旋轉(zhuǎn)，且通過第三轉(zhuǎn)速離合器總承[136]有選擇地與輸出軸交連。第三齒輪配置成與第一齒輪[102]連續(xù)地互相嚙合。
第五齒輪[138]及其相連的轂總承[140]經(jīng)由具有相當(dāng)大能力的凸緣軸承[141]裝在第三軸[16]上，并可自由旋轉(zhuǎn)，且通過第一轉(zhuǎn)速離合器總承[142]使其有選擇地與第三軸相嚙合。該第一轉(zhuǎn)速離合器總承[142]具有固定到第三軸上的向后延伸的鼓[143]。再者第六齒輪[144]通過花鍵連接[145]裝在第三軸上并一起旋轉(zhuǎn)，且第七齒輪[146]經(jīng)由花鍵連接[147]與鼓[143]相連，因而間接地與第三軸相連。第六齒輪[144]連續(xù)地與第三齒輪[126]相互嚙合，而第七齒輪[146]則連續(xù)地與第二齒輪[110]及第八齒輪[132]互相嚙合，且第五齒輪[138]連續(xù)地與第四齒輪[122]互相嚙合。和輸入軸一樣，第三軸[16]通過滾針軸承或滾軸軸承總承[148]可以旋轉(zhuǎn)地支持在前套[38]上，并通過滾針軸承或滾軸軸承總承[150]支持在后套[44]上。
第一、第二及第三轉(zhuǎn)速離合器總承[142]、[130]及[136]在結(jié)構(gòu)上與定向離合器總承[92]及[94]相似，故不需詳加敘述。然而，離合器板與盤片，執(zhí)行活塞及幾種其他元件的尺寸以使用同一尺寸為有利，這樣可提高各零件的通用性。
在運(yùn)行時，扭矩變速器輸出軸[72]驅(qū)動副軸傳動裝置[10]的輸入軸[12]，因而分別驅(qū)動定向離合器總承[92]及[94]的前鼓[88]和后鼓[90]，其旋轉(zhuǎn)方向，例如，從傳動裝置的前部沿輸入軸線[20]看去為順時針方向。假設(shè)需要第一正向轉(zhuǎn)速，操作者應(yīng)控制車輛以便用液壓使正向離合器總承[94]及第一轉(zhuǎn)速離合器總承[142]動作并使交插的離合器板及盤片嚙合或卡緊。因而分別使第二齒輪[110]與輸入軸[12]及第五齒輪[138]與第三軸[16]相連。故輸出軸[14]利用齒輪副110-146與齒輪副138-122以較低的轉(zhuǎn)速比驅(qū)動。如圖2中以字母A指示的破折線箭頭所示，輸出軸以順時針方向旋轉(zhuǎn)，或者以與輸入軸相同的方向旋轉(zhuǎn)。
為了將傳動裝置[10]的轉(zhuǎn)速從第一正向轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)榈诙蜣D(zhuǎn)速僅需要將第一轉(zhuǎn)速離合器總承[142]分離，而將第二轉(zhuǎn)速離合器總承[130]嚙合即可。在此方式中，減速比減少，輸出軸[14]通過齒輪副110-146及144-126驅(qū)動。
使第二轉(zhuǎn)速離合器總承[130]分離，并使第三轉(zhuǎn)速離合器總承[136]嚙合則轉(zhuǎn)速從第二正向轉(zhuǎn)速變換為第三正向轉(zhuǎn)速。這樣進(jìn)一步降低了減速比，輸出軸[14]經(jīng)由齒輪副110-146及146-132以最高轉(zhuǎn)速驅(qū)動。
在第一反向轉(zhuǎn)速的情況中，僅有反向離合器總承[92]及第一轉(zhuǎn)速離合器總承[142]嚙合。因而扭矩經(jīng)由三齒輪鏈102-126-144及齒輪副138-122傳給輸出軸[14]。此時自由轉(zhuǎn)動的第三齒輪[126]很方便地用作惰輪，故驅(qū)動輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向與輸入軸[12]的旋轉(zhuǎn)方向相反，參照圖2中用字母B標(biāo)示的方向箭頭就可以看出這一點(diǎn)。
從副軸傳動裝置[10]的一個實(shí)施例中得到的齒輪齒數(shù)及相應(yīng)的減速比可用圖表表示如下齒輪齒數(shù)齒輪10233齒齒輪11047齒齒輪12657齒齒輪12269齒齒輪13827齒齒輪14441齒齒輪14658齒齒輪13239齒齒輪減速比正向 反向低 3.15 3.18中 1.72 1.73高 0.83 0.84副軸傳動裝置[10]的一個特征為第一轉(zhuǎn)速離合器總承[142]在第三軸[16]上的具體位置應(yīng)使其總尺寸為最小，因?yàn)檫M(jìn)一步向下減速是經(jīng)由齒輪138-122進(jìn)行的。
副軸傳動裝置[10]的另一個特征在于使用背靠背的定向離合器總承[92]及[94]這些總承在側(cè)向上應(yīng)分別與背靠背的第二轉(zhuǎn)速及第三轉(zhuǎn)速離合器總承[130]及[136]縱向校準(zhǔn)，而且第一轉(zhuǎn)速離合器總承[142]也應(yīng)在側(cè)向上與正向離合器總承及第三轉(zhuǎn)速離合器總承[94]及[136]縱向校準(zhǔn)。各離合器總承與不同的齒輪在軸線上互相分開，但由于在徑向上間隔很小，而且裝在前壁及后壁[32]及[40]之間，故傳動裝置在徑向上的緊湊性最大，這一點(diǎn)參見圖2就可以看出，且總寬度與總高度的描述分別以字母“W”及“H”表示。在各軸的縱向上傳動裝置的長度相對較短，通過參見圖1及其上用字母“L”表示的總長度就能看出?？傞L度的一部分上設(shè)計(jì)了臺階形的套[36]、[38]、[42]及[44]，這些套還很方便地提供了多個壓縮流體工作通道及該處的潤滑通道。而且由于有兩塊殼體[18]及殼體上的孔[34、46]及套[36]、[38]、[42]及[44]使得傳動裝置的拆裝很方便。
鑒于上述情況，很明顯副軸傳動裝置[10]在結(jié)構(gòu)上既簡單又牢固而且重量輕。通過僅僅使用四個離合器總承[92]、[94]、[142]及[130]七個齒輪[102]、[110]、[126]、[122]、[138]、[144]及[146]，及三根軸[12]、[14]及[16]就可以得到兩種正向轉(zhuǎn)速及兩種反向轉(zhuǎn)速。而且只要再增加一個離合器總承[136]及一個齒輪[132]就可以得到三種正向轉(zhuǎn)速及三種反向轉(zhuǎn)速。
其他方面本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)可從對附圖、說明部分及附屬權(quán)項(xiàng)的研究中獲得。
權(quán)利要求
1.一種副軸傳動裝置[10]，其特征在于一根輸入軸[12]，該軸具有裝于其上并可自由轉(zhuǎn)動的第一及第二齒輪[102、110]，及將第一及第二齒輪[102、110]中的一個齒輪分別有選擇地連接到輸入軸[12]上的第一及第二離合器裝置[92、94]。一根輸出軸[14]，該軸具有裝于其上并可自由轉(zhuǎn)動的第三齒輪[126]裝于其上并與其一起轉(zhuǎn)動的第四齒輪[122]，及有選擇地將第三齒輪[126]連接到輸出軸[14]上的第三離合器裝置[130]；一根第三軸[16]，該軸具有裝于其上并可自由轉(zhuǎn)動的第五齒輪[138]，裝于其上并與其同時轉(zhuǎn)動的第六及第七齒輪[144、146]，及有選擇地將第五齒輪[138]連接到第三軸[16]的第四離合器裝置[142]，第一齒輪[102]直接連到第三齒輪[126]，第二齒輪[110]直接連到第七齒輪[146]，第三齒輪[126]與第六齒輪[144]直接相連，及第四齒輪[122]與第五齒輪[138]直接相連。
2.如權(quán)利要求
1所述的副軸傳動裝置，其特征在于第一、第二、第三及第四離合器裝置[92、94、130、142]為交插的多片板及盤型離合器，為使零件通用，其直徑都是預(yù)先選定并且相同。
3.如權(quán)利要求
1所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第四離合器裝置[142]包括與第三軸[16]相連并結(jié)合在一起的鼓[143]及可以分離地與鼓[143]相連，并與鼓及第三軸一起轉(zhuǎn)動的第七齒輪[146]。
4.如權(quán)利要求
1所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第四及第三離合器裝置[142、130]分別提供第一及第二轉(zhuǎn)速比，且第一及第二離合器裝置單個地提供正向和反向兩種運(yùn)轉(zhuǎn)方式中的一種方式。
5.如權(quán)利要求
1所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第八齒輪[132]裝在輸出軸[14]上，可自由旋轉(zhuǎn)并與第七齒輪[146]直接相連，第五離合器裝置[136]用來有選擇地將第八齒輪[132]與輸出軸[14]相連，且其中第四離合器裝置[142]在側(cè)向上與第二及第五離合器裝置[94、136]一般性縱向校準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求
5所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第四、第三及第五離合器裝置[142、130、136]之一的嚙合分別提供第一、第二及第三轉(zhuǎn)速，且第一及第二離合器裝置[92、94]之一的嚙合分別提供反轉(zhuǎn)及正轉(zhuǎn)運(yùn)行方式。
7.如權(quán)利要求
6所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于限定第一箱壁[32]的箱殼[28]，限定第二箱壁[40]的箱蓋[30]，及在箱壁[32、40]中對軸[12、14、16]作可旋轉(zhuǎn)支持的軸承裝置[82、84、118、120、148、150]。
8.如權(quán)利要求
1所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于裝在輸出軸[14]上自由旋轉(zhuǎn)并與第七齒輪[146]相連的第八齒輪[132]，及有選擇地將第八齒輪[132]連到輸出軸[14]上的第五離合器裝置[136]。
9.如權(quán)利要求
8所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于輸入軸[12]具有第一軸線[20]及輸出軸[14]具有第二軸線[22]且第二軸線實(shí)質(zhì)上垂直地位于第一軸線[20]的下方。
10.如權(quán)利要求
9所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第三軸[16]具有第三軸線[24]，該軸線在高度上位于第一軸線及第二軸線[20、22]之間且在側(cè)向上與其偏離。
11.如權(quán)利要求
8所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第一及第三離合器裝置[92、130]在側(cè)向上縱向校準(zhǔn)，且第二及第五離合器裝置[94、136]在側(cè)向上縱向校準(zhǔn)。
12.如權(quán)利要求
11所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第四離合器裝置[142]在側(cè)向上與第二及第五離合器裝置[94、136]縱向校準(zhǔn)。
13.如權(quán)利要求
8所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第四離合器裝置[142]的嚙合提供低速范圍。
14.如權(quán)利要求
13所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第三離合器裝置[130]的嚙合提供中速范圍及第五離合器裝置[136]的嚙合提供高速范圍。
15.如權(quán)利要求
8所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于第一及第二離合器裝置[92、94]的嚙合分別提供反向及正向運(yùn)轉(zhuǎn)方式。
16.如權(quán)利要求
8所述的副軸傳動裝置[10]，其特征在于所有的離合器裝置[92、94、130、136、142]都具有交插的多片板及盤，且其直徑相同，以便零件可互換。
專利摘要
一種副軸傳動裝置〔10〕，使用輸入軸〔12〕，輸出軸〔14〕，中間軸〔16〕，五個交插多片板及盤型轉(zhuǎn)動離合器總承〔92、94、130、136、142〕及八個齒輪〔102、110、126、122、138、144、146、132〕，可提供三種正向轉(zhuǎn)速及三種反向轉(zhuǎn)速。第一轉(zhuǎn)速離合器總承〔142〕裝在中間軸〔16〕上，第二及第三轉(zhuǎn)速離合器總承〔130、136〕裝在輸出軸〔14〕上，其余的定向離合器總承〔92、94〕裝在輸入軸〔12〕上及各離合器總承一般緊湊地裝在傳動裝置中，其優(yōu)點(diǎn)是不需要分開的惰輪及其相連的軸。
文檔編號F16H3/02GK85104489SQ85104489
公開日1986年12月3日 申請日期1985年6月7日
發(fā)明者密歇爾·雷·西奧博爾德 申請人:卡特皮拉拖拉機(jī)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan