專利名稱：具有雙重?zé)o級(jí)變速器和行星齒輪組的傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作業(yè)機(jī)械，更具體地，涉及一種用于這種作業(yè)機(jī)械內(nèi)的傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
作業(yè)機(jī)械，比如建筑作業(yè)機(jī)械、農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械、或林業(yè)作業(yè)機(jī)械，一般包括內(nèi)燃 (IC)機(jī)形式的原動(dòng)機(jī)。所述IC機(jī)在形式上可以是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)(即柴油發(fā)動(dòng)機(jī))或火花 點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)(即汽油發(fā)動(dòng)機(jī))。對(duì)于大多數(shù)重型作業(yè)機(jī)械，原動(dòng)機(jī)在形式上是對(duì)于輔助作 業(yè)操作具有較好超載運(yùn)轉(zhuǎn)能力、下拉和轉(zhuǎn)矩特性的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。作業(yè)機(jī)械內(nèi)的內(nèi)燃機(jī)向傳動(dòng)裝置提供輸入功率，傳動(dòng)裝置接著通過后端差速器與 后軸耦合并驅(qū)動(dòng)后軸。所述傳動(dòng)裝置、后端差速器和后軸被稱為作業(yè)機(jī)械的“后端”。傳動(dòng) 裝置一般裝配到后端差速器的前部并向后端差速器提供輸入功率。后端差速器向兩個(gè)后軸 提供地面動(dòng)力。對(duì)于農(nóng)業(yè)作業(yè)機(jī)械，所述后端差速器也通常包括至少一個(gè)在拖拉機(jī)后部三 角懸掛裝置內(nèi)向后延伸的動(dòng)力輸出(PTO)軸。在上述作業(yè)機(jī)械中，提供具有多個(gè)檔位是較普遍的。一般地用一個(gè)變速桿在 多個(gè)檔位(例如A、B、C和D檔位)之間換檔，以及用第二變速桿在每一個(gè)傳動(dòng)比區(qū)段 (例1、2、3或4)內(nèi)的分離齒輪對(duì)之間切換。本發(fā)明的受讓人也在市場(chǎng)上出售“動(dòng)力換檔 (PowerShift) ”系列變速器，其中至少一個(gè)變速桿在使用中不需要“匆忙地”用腳踩離合器 去換檔。動(dòng)力換檔變速器的變型追溯到I960制造的4020系列拖拉機(jī)。用于作業(yè)機(jī)械的另一種類型的傳動(dòng)裝置是無級(jí)變速器(IVT)，其以無級(jí)方式提供 從0到最大值的連續(xù)可變輸出速度。無級(jí)變速器一般包括靜液壓和機(jī)械齒輪組件。靜液壓 組件將轉(zhuǎn)軸功率轉(zhuǎn)換為液壓流，反之亦然。經(jīng)過無級(jí)變速器的動(dòng)力流基于設(shè)計(jì)和輸出速度 可以僅通過靜液壓組件、僅通過機(jī)械組件、或經(jīng)過二者的結(jié)合。用于作業(yè)機(jī)械的無級(jí)變速器的一個(gè)例子是液力機(jī)械變速器，其包括與行星齒輪組 耦合的液壓組件。用于作業(yè)機(jī)械的無級(jí)變速器的另一個(gè)例子是液壓變速器，其包括與齒輪 組耦合的液壓組件。在目前應(yīng)用中，一般使用直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)力換檔、扭矩變換器驅(qū)動(dòng)動(dòng)力換檔、或靜液壓 驅(qū)動(dòng)分離的速度范圍變速器。這些結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)均要求一些變速操作以改變齒輪箱的速 比以獲得預(yù)期的車輛速度范圍(對(duì)于集材機(jī)高達(dá)17mph，對(duì)裝載機(jī)高達(dá)24mph)。本領(lǐng)域所需要的是操作更容易、更簡(jiǎn)單的變速器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種形式是指用于車輛的傳動(dòng)裝置，包括具有第一輸出軸的第一變速驅(qū) 動(dòng)裝置、和具有第二輸出軸的第二變速驅(qū)動(dòng)裝置。行星齒輪組包括與第一輸出軸耦合的太 陽齒輪、與第二輸出軸耦合的齒圈、嚙合于太陽齒輪和齒圈之間的若干行星齒輪、和與每一 個(gè)行星齒輪耦合的過橋齒輪。末級(jí)輸出裝置包括支撐輸出齒輪的第三輸出軸，所述輸出齒 輪與過橋齒輪相嚙合。
本發(fā)明的另一形式涉及包括發(fā)動(dòng)機(jī)和與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合的后端的作業(yè)機(jī)械。所述后端 包括具有第一輸出軸的第一無級(jí)變速器以及具有第二輸出軸的第二無級(jí)變速器的傳動(dòng)裝 置。行星齒輪組包括與第一輸出軸耦合的太陽齒輪、與第二輸出軸耦合的齒圈、嚙合于太陽 齒輪和齒圈之間的若干行星齒輪、和與每一個(gè)行星齒輪耦合的過橋齒輪。末級(jí)輸出裝置包 括支撐一輸出齒輪的第三輸出軸，所述輸出齒輪與所述過橋齒輪相嚙合。


圖1是用于農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)形式的作業(yè)機(jī)械的本發(fā)明的后端的一個(gè)實(shí)施方式的立體 圖；以及圖2是本發(fā)明傳動(dòng)裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖，其可用于圖1中所示的后端。 具體實(shí)施方案請(qǐng)參考附圖，尤其是參考圖1，其示出了車輛或以農(nóng)業(yè)裝載拖拉機(jī)形式的作業(yè)機(jī)械 10的一部分，尤其是拖拉機(jī)的后端傳動(dòng)系。雖然所圖示的是農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)，所述車輛或作業(yè)機(jī) 械10也可以是其它形式的車輛或作業(yè)機(jī)械，比如建筑拖拉機(jī)或林業(yè)機(jī)械。拖拉機(jī)10包括具有與后端差速器14耦合的傳動(dòng)裝置12的后端，所述后端差速器 14又驅(qū)動(dòng)一對(duì)后軸16。每一根后軸16包括外側(cè)輪轂18，外側(cè)輪轂18上安裝有各自的后 驅(qū)動(dòng)輪(未圖示)。雖然圖示后軸16被構(gòu)造成用于支撐各自的驅(qū)動(dòng)輪，但是后端差速器14 也可以構(gòu)造成驅(qū)動(dòng)一對(duì)地面接合履帶。傳動(dòng)裝置12包括從動(dòng)軸20，其與內(nèi)燃機(jī)22機(jī)械耦合并接收內(nèi)燃機(jī)22的轉(zhuǎn)動(dòng)輸入 功率，如圖1所示。從動(dòng)軸20穿過殼體24并由殼體24可旋轉(zhuǎn)地支撐，所述殼體24同樣容 納并可旋轉(zhuǎn)地支撐許多其它組件。例如，殼體24可以支撐離合器裝置(未圖示)，所述離合 器裝置選擇性地與輸出軸26彼此連接，使得機(jī)械式前輪驅(qū)動(dòng)裝置(MFWD)在操作員控制臺(tái) 由開關(guān)的起動(dòng)而嚙合。從動(dòng)軸20還可以向定位于傳動(dòng)裝置殼體24內(nèi)的其它內(nèi)部傳動(dòng)裝置組件傳送轉(zhuǎn)動(dòng) 功率。根據(jù)選擇的傳動(dòng)比將轉(zhuǎn)動(dòng)功率傳送到后端差速器14。更具體的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，傳動(dòng)裝置12包括若干內(nèi)部組件，其更具體地 圖示在圖2中。S卩，傳動(dòng)裝置12包括第一變速驅(qū)動(dòng)裝置30、第二變速驅(qū)動(dòng)裝置32、行星齒 輪組34、和末級(jí)輸出裝置36。在圖示的實(shí)施例中，第一變速驅(qū)動(dòng)裝置30和第二變速驅(qū)動(dòng)裝 置32形式上均是無級(jí)變速器(IVT)，并且更具體地，形式上是第一靜液壓變速器和第二靜 液壓變速器。不過，可以理解，根據(jù)應(yīng)用，第一變速器30和第二變速器32可以是不同類型 的變速驅(qū)動(dòng)裝置。例如，第一變速驅(qū)動(dòng)裝置30可以被配置為第一電動(dòng)馬達(dá)，第二變速驅(qū)動(dòng) 裝置32可以被配置為第二電動(dòng)馬達(dá)?？蛇x擇的，除了將每一個(gè)變速驅(qū)動(dòng)裝置均設(shè)計(jì)為靜液 壓變速器形式的無級(jí)變速器，每一個(gè)變速驅(qū)動(dòng)裝置可以設(shè)計(jì)為不同類型的IVT(比如液力 機(jī)械IVT)。第一變速驅(qū)動(dòng)裝置30包括可變?nèi)莘e式泵38和可變?nèi)莘e式馬達(dá)40，所述馬達(dá)40與 第一輸出軸42耦合并驅(qū)動(dòng)第一輸出軸42。第二變速驅(qū)動(dòng)裝置32包括可變?nèi)莘e式泵44和 固定容積式馬達(dá)46，所述馬達(dá)46與第二輸出軸48耦合并驅(qū)動(dòng)第二輸出軸48。在所示的實(shí) 施例中，第二變速驅(qū)動(dòng)裝置32的泵44小于第一變速驅(qū)動(dòng)裝置30的泵38。然而，可以理解，泵38與泵44之間的相對(duì)尺寸是可以變化的。相似的，馬達(dá)40和馬達(dá)46之間的相對(duì)尺寸 根據(jù)應(yīng)用也是可以變化的。行星齒輪組34包括太陽齒輪50、齒圈52、若干行星齒輪54、和過橋齒輪56。太陽 齒輪50耦合于與第一變速驅(qū)動(dòng)裝置30相關(guān)聯(lián)的第一輸出軸42。齒圈52耦合于與第二變 速驅(qū)動(dòng)裝置32相關(guān)聯(lián)的第二輸出軸48。所述若干行星齒輪54嚙合于太陽齒輪50和齒圈 52之間。根據(jù)應(yīng)用，在太陽齒輪50和齒圈52之間實(shí)際使用的行星齒輪54的數(shù)目是可變 的。在圖示的實(shí)施例中，可以設(shè)定有四個(gè)行星齒輪54與太陽齒輪50和齒圈52嚙合。過橋 齒輪56與每一個(gè)行星齒輪54耦合。更具體地，過橋齒輪56在每一個(gè)行星齒輪54的轉(zhuǎn)動(dòng) 軸線上與每一個(gè)行星齒輪54耦合，從而根據(jù)所述行星齒輪54繞太陽齒輪50的移動(dòng)速度進(jìn) 行轉(zhuǎn)動(dòng)。末級(jí)輸出裝置36包括支撐輸出齒輪60的第三輸出軸58。輸出齒輪60具有可以 與過橋齒輪56的相應(yīng)外齒64相嚙合的若干外齒62。根據(jù)應(yīng)用，輸出齒輪60的直徑可以變 化，因此過橋齒輪56和輸出齒輪60之間的相對(duì)齒輪傳動(dòng)比是可變的。第三輸出軸58從輸 出齒輪60的相對(duì)兩端軸向延伸。第三輸出軸58的一端被構(gòu)形用以驅(qū)動(dòng)MFWD，而第三輸出 軸58的另一端被構(gòu)形用以驅(qū)動(dòng)后端差速器14。因此第三輸出軸58的前端對(duì)應(yīng)或者耦合于 通向MFWD的輸出軸26。在圖2所示的各種齒輪的定向的情況下，第三輸出軸58同樣大致 平行于第一輸出軸42和第二輸出軸48延伸。
傳動(dòng)裝置12同樣優(yōu)選地包括從齒圈52沿徑向向外延伸的環(huán)形盤66。制動(dòng)器68 被構(gòu)形用以選擇性地接合環(huán)形盤66，從而在操作過程中鎖定齒圈52的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，下文將更 詳細(xì)地進(jìn)行描述。在操作過程中，馬達(dá)40驅(qū)動(dòng)太陽齒輪50，馬達(dá)46沿相同旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)齒圈52。有 兩種模式的操作1)齒圈52由制動(dòng)器68鎖定。這獲得作業(yè)機(jī)械10的最深齒輪減速和最 高牽引效力。2)制動(dòng)器68松開且齒圈52由馬達(dá)46驅(qū)動(dòng)。這種操作模式降低傳動(dòng)裝置12 的速比且車輛速度因第二變速驅(qū)動(dòng)裝置32內(nèi)馬達(dá)46的增加速度而增加。本發(fā)明從所述行星齒輪組34的最深比率(在齒圈52固定的情況下為約6 1) 到1 1或甚至在其最大速度時(shí)與齒圈52的超速傳動(dòng)比獲得無級(jí)變速比。過橋齒輪56是 行星齒輪組34的輸出，并且驅(qū)動(dòng)單齒輪輸出軸58以下降輸出中心位置和從傳動(dòng)裝置12提 供前部和后部輸出。以上是對(duì)所述優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述，顯而易見在不背離隨附權(quán)利要求書所限定的 本發(fā)明范圍，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行不同的修飾。
權(quán)利要求
一種用于車輛的傳動(dòng)裝置，包括一第一變速驅(qū)動(dòng)裝置，其具有一第一輸出軸；一第二變速驅(qū)動(dòng)裝置，其具有一第二輸出軸；一行星齒輪組，其包括與所述第一輸出軸耦合的太陽齒輪、與所述第二輸出軸耦合的齒圈、嚙合于所述太陽齒輪和所述齒圈之間的若干行星齒輪、和與每一個(gè)所述若干行星齒輪耦合的過橋齒輪；以及一末級(jí)輸出裝置，其具有一支撐一輸出齒輪的第三輸出軸，所述輸出齒輪與所述過橋齒輪嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其中所述第一變速驅(qū)動(dòng)裝置是一第一無級(jí)變速器 (IVT)，以及所述第二變速驅(qū)動(dòng)裝置是一第二 IVT。
3.如權(quán)利要求2所述的傳動(dòng)裝置，其中所述第一IVT和所述第二 IVT沿相同旋轉(zhuǎn)方向 分別可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述太陽齒輪和所述齒圈。
4.如權(quán)利要求2所述的傳動(dòng)裝置，其中所述第一IVT包括可變?nèi)莘e式泵和可變?nèi)莘e式 馬達(dá)，所述第二 IVT包括可變?nèi)莘e式泵和固定容積式馬達(dá)。
5.如權(quán)利要求4所述的傳動(dòng)裝置，其中所述第二IVT中的所述泵小于所述第一 IVT中 的所述泵。
6.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，包括從所述齒圈沿徑向向外延伸的環(huán)形盤，和被構(gòu) 形用以選擇性地接合所述環(huán)形盤的制動(dòng)器。
7.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其中所述過橋齒輪和所述輸出齒輪各包括彼此嚙合 的外齒。
8.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其中所述第一輸出軸、第二輸出軸和第三輸出軸均 彼此大致平行地延伸。
9.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其中所述輸出軸從所述輸出齒輪的相對(duì)側(cè)沿軸向延伸。
10.如權(quán)利要求9所述的傳動(dòng)裝置，其中所述輸出軸被構(gòu)形用以在其一端驅(qū)動(dòng)一前端 和在其一相對(duì)端驅(qū)動(dòng)一后端。
11.一種作業(yè)機(jī)械，包括一發(fā)動(dòng)機(jī)；以及一與所述發(fā)動(dòng)機(jī)耦合的后端，所述后端包括一傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置具有一第一無級(jí)變速器(IVT)，其具有一第一輸出軸；一第二 IVT，其具有一第二輸出軸；一行星齒輪組，其包括與所述第一輸出軸耦合的太陽齒輪、與所述第二輸出軸耦合的 齒圈、嚙合于所述太陽齒輪和所述齒圈之間的若干行星齒輪、和與每一個(gè)所述若干行星齒 輪耦合的過橋齒輪；以及一末級(jí)輸出裝置，其具有一支撐一輸出齒輪的第三輸出軸，所述輸出齒輪與所述過橋 齒輪嚙合。
12.如權(quán)利要求11所述的作業(yè)機(jī)械，其中所述第一IVT和所述第二 IVT沿相同旋轉(zhuǎn)方 向分別可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)所述太陽齒輪和所述齒圈。
13.如權(quán)利要求11所述的作業(yè)機(jī)械，其中所述第一IVT包括可變?nèi)莘e式泵和可變?nèi)莘e式馬達(dá)，以及所述第二 IVT包括可變?nèi)莘e式泵和固定容積式馬達(dá)。
14.如權(quán)利要求13所述的作業(yè)機(jī)械，其中所述第二IVT中的所述泵小于所述第一 IVT 中的所述泵。
15.如權(quán)利要求11所述的作業(yè)機(jī)械，包括從所述齒圈沿徑向向外延伸的環(huán)形盤，和被 構(gòu)形用以選擇性地接合所述環(huán)形盤的制動(dòng)器。
16.如權(quán)利要求11所述的作業(yè)機(jī)械，其中所述過橋齒輪和所述輸出齒輪各包括彼此嚙 合的外齒。
17.如權(quán)利要求11所述的作業(yè)機(jī)械，其中所述第一輸出軸、第二輸出軸和第三輸出軸 的均彼此大致平行地延伸。
18.如權(quán)利要求11所述的作業(yè)機(jī)械，其中所述輸出軸從所述輸出齒輪的相對(duì)側(cè)沿軸向 延伸。
全文摘要
具有雙重?zé)o級(jí)變速器和行星齒輪組的傳動(dòng)裝置。一種作業(yè)機(jī)械，包括發(fā)動(dòng)機(jī)和耦合于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的后端。所述后端包括具有帶第一輸出軸的第一無級(jí)變速器和帶第二輸出軸的第二無級(jí)變速器的傳動(dòng)裝置。行星齒輪組包括耦合于第一輸出軸的太陽齒輪、耦合于第二輸出軸的齒圈、嚙合于太陽齒輪和齒圈之間的若干行星齒輪、和與每一個(gè)行星齒輪接合的過橋齒輪。末級(jí)輸出裝置包括支撐輸出齒輪的第三輸出軸，所述輸出齒輪嚙合于所述過橋齒輪。
文檔編號(hào)B60K17/08GK101881326SQ20101014849
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月6日
發(fā)明者約翰·J·布盧姆菲爾德, 羅杰·W·柏捷思 申請(qǐng)人:迪爾公司