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CN101189456A - 用于变速发动机的辅助设备或附件的传动装置和配有该传动装置的发动机及其应用 - Google Patents

用于变速发动机的辅助设备或附件的传动装置和配有该传动装置的发动机及其应用 Download PDF

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CN101189456A
CN101189456A CNA2005800321001A CN200580032100A CN101189456A CN 101189456 A CN101189456 A CN 101189456A CN A2005800321001 A CNA2005800321001 A CN A2005800321001A CN 200580032100 A CN200580032100 A CN 200580032100A CN 101189456 A CN101189456 A CN 101189456A
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China
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coupling arrangement
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torsion
moment
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CNA2005800321001A
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R·安东诺夫
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Antonov Automotive Europe BV
Original Assignee
Antonov Automotive Technologies BV
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Publication date
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Abstract

本发明提出一种传动装置(12)，该传动装置安装于增压压缩机(7)和带轮(11)之间，其设计成驱动机动车辆的传动装置。该传动装置包括两个连续的模块(16、46)，每一个模块能够通过飞轮(31、61)获得直接的传动比，或者借助于离合器(26、56)锁定行星轮(21、51)获得超速传动比，该离合器由弹簧(28)夹紧或者在其离心配重(32、62)的作用下释放，其中该离心配重(32、62)的作用至少可以通过在行星轮(21、52)加载时由行星齿轮产生的齿的轴向推力(Fp)进行补偿。本发明用于独立地调节设备(7)的旋转速度，不考虑带轮(11)的转速变化。

Description

用于变速发动机的辅助设备或附件的传动装置和配有该传动装置的发动机及其应用
技术领域
本发明涉及一种带有至少两级传动比的传动装置，该传动装置用于驱动变速(或可变转速)发动机的，特别是用于驱动机动车辆的发动机，典型是一种热机的例如增压压缩机(或增压器)、空调压缩机或者电机。
本发明还涉及一个装备有根据本发明的传动装置的增压的热机。
本发明进一步还涉及根据本发明的传动装置的各种用途。
背景技术
上述类型的设备典型的是由与车辆的发动机曲轴相联接的皮带驱动，该设备因此经历车辆发动机的转速的各种变化。这类设备常常具有相对窄的的有效工作范围，比车辆发动机的转速范围更窄。因此，在驱动发动机和该设备之间不可能只带有确保该设备的持续良好运行状态的单一传动比。
因此，选择传动比一方面通常是为了考虑该设备的最大转速，特别地，当发动机运行在其最大转速值附近时该设备的最大转速不会超出，另一方面，是为了在发动机以其最常用的转速旋转时保证该设备有最佳的运转速度。
然而，随着这样一种设定条件，当发动机怠速或低速运转时，该设备的效率常常很低，在实践中，这是一个很大的缺陷。例如，当车辆的速度很低或为零时，车辆中的空调却需要最大转速。作为进一步的示例，为了使热机基于其转速具有有利的其发动机扭矩的特性曲线，一般希望对于转速较低时扭矩较高。至于电机，优选地是当发动机怠速运转时能够对蓄电池充电，而不是当所述能量需要用于驱动车辆时，从发动机获取能量以达到为蓄电池充电的目的。
为了克服上述缺陷，已经发展了带有多级传动比的传动装置。然而，这些传动装置是基于传感器给出的指示信号，由发动机的电子装置进行控制，甚至是由车辆的电子装置加以控制。而且，电子或液压致动装置(或驱动装置)是必要的。总体来说，公知的这些传动装置是复杂的，并且传动装置与车辆的电子系统的相互连接是复杂故障的潜在根源。
本发明的目的是弥补这些缺陷，特别是提供一种能够满足本质上自主控制的要求的传动装置。
发明目的
根据本发明，传动装置带有至少两级传动比，能够使一个设备通过变速发动机例如车辆发动机来驱动，该传动装置包括选择性联接装置，该选择性联接装置可以有两种状态，分别对应于低传动比和高传动比，其中对于发动机的相同的转速，该设备以比低传动比时更高的速度受到驱动，其特征在于，所述传动装置包括至少一个力生成装置，以便产生一个致动力(或驱动力)，所述致动力依据从所述装置中的转速或扭矩中选择的至少一个参数发生变化，和至少一个驱动装置(或促动装置)，所述驱动装置将致动力施加至选择性联接装置。
本发明还涉及根据本发明的传动装置的各种用途，用于驱动发动机的增压压缩机，用于驱动来自机动车辆的推进发动机的机动车辆的空调压缩机，或者也用于联结在机动车辆的推进发动机和电机之间。
而且，本发明涉及一种装备有增压压缩机的热机，其特征在于，该增压压缩机通过本发明的传动装置被发动机曲轴驱动。
本发明的其它特征和优点从下述的涉及非限定性实施例的说明中可以清楚地理解。
附图说明
图1是本发明的发动机的示意性透视图；
图2是驱动图1所示的本发明发动机的增压压缩机的传动装置的轴向剖视图；以及
图3和4是类似于图1所示的视图，但是分别表示本发明传动装置在驱动电机和空调压缩机方面的用途。
具体实施方式
在图1所示的示例中，增压(或增压运行)的热机1包括一个热能发动机(或热机)2，该热能发动机典型地为设有活塞的那种类型。该发动机具有一个发动机曲轴，该曲轴的未示出的一端与一齿轮箱3连接，而曲轴的另一端4载装有至少一个带轮6，用于驱动辅助设备以及附加设备。在图1的非常简化的示图中，并未示出辅助设备，且只示出了附加设备的一个部件作为代表，即一增压压缩机(或增压器)7，该增压压缩机7对空气进行压缩，该空气被送入到发动机2的进气歧管8。在实践中，压缩机7和进气歧管8之间的空气路径(或管路)比所图示出的可能更为复杂，特别是要通过一中冷器(或中间冷却器)，以便除去由于压缩所产生的压缩空气中的过多热量。
压缩机7由一皮带9驱动，该皮带9连接带轮6和一被动(或受驱动的)带轮11。该被动带轮11通过本发明的三级传动比的传动装置12驱动压缩机7。
带轮11(见图2)键连接到该传动装置的一输入轴13上，该输入轴与第一差动机构16的一行星支架14成整体，该差动机构为行星轮系。行星支架14相对于传动装置的中心线17设置，该行星支架具有耳轴18，耳轴支承着可自由可旋转的行星轮(或行星齿轮)19，行星轮19一方面与差动机构16的一太阳轮(或中心齿轮)21啮合，该太阳轮径向上位于行星轮内侧，而另一方面，行星轮19与一个径向地位于行星轮外侧的齿环22啮合。太阳轮21与一盘23成整体，该盘23通过选择性的联接装置如一摩擦离合器26选择性地与该传动装置的壳体24成为整体。离合器26包括一个夹紧件27，该夹紧件相对于壳体24不可转动，但在压缩弹簧28的推动下相对于壳体24可轴向移动，该压缩弹簧趋向于夹紧该离合器26，因此，使太阳轮21相对于壳体24不可移动。
齿环22与一钟形部件29成整体，该钟形部件构成传动装置的第一模块的输出，这种输出避免了模块输出比模块输入转得稍快的现象，该模块输入由轴13、飞轮31或单向离合器构成，该单向离合器配装于轴13与钟形部件29之间。
行星支架14转动时驱动离心配重32，每一离心配重都带有一凸轮33。在所产生的离心力的作用下，离心配重32沿径向向外侧枢转。凸轮33如图2所示的顺时针方向枢转。这趋向于相对于行星支架14朝着图2的左侧推动一滑块34，滑块34被行星支架14转动地驱动，借助于轴向推力轴承36的支靠在盘23上，盘23与太阳轮21成整体。
差动机构16具有螺旋形齿。因此，齿的压力不仅具有一个可以传递扭矩的周向分量，而且在齿环22内和太阳轮21内具有相反的轴向分量，而行星轮19则要承受相互的平衡力。在图2的实施例中，选择齿的倾斜与要传递的发动机扭矩的方向有关，以便太阳轮21可以沿着箭头Fp方向被轴向压紧，该太阳轮压紧推力轴承36，从而趋向于防止离心配重32被抬起。因此，齿环22上的轴向推力朝向图2的左侧，且该推力被轴向推力轴承37吸收，推力轴承37借助于钟形外壳29支靠在行星支架14上，该行星支架与轴13成整体，该轴相对于壳体24在轴向上被保持于其主轴承中。
此外，在面对远离推力轴承36的一侧，盘23通过另一个轴向推力轴承38在轴向上支靠于夹紧部件27。
因此刚刚被描述过的第一模块的操作过程如下。
不工作时，弹簧28夹紧离合器26，方式是太阳轮21是不可移动的。当轴13的转速较低时，离心配重32的离心力与输入轴13的转速平方成正比。该离心力本身很低，且因而由于弹簧28的作用力或者由于轴向齿轮力Fp避免离心配重32被抬起，该离心配重32通过推力轴承36和滑块34产生作用。因此随着太阳轮21保持静止的状态模块启动，所以，行星支架14随着输入轴13的转动引起齿环22的转速增加，并因而引起钟形外壳29的输出转速增加。如果输入轴13的速度达到某一上限值(或上阈值)，在该上限值随着传递的扭矩会升高，随着所测量的轴向力Fp增大，转速也相应增加。当朝着左侧克服力Fp推动盘23时，离心配重32趋向于被抬起。盘23在其转动中通过推力轴承38趋于克服预先加载的弹簧28的作用力在离合器26的释放的方向上推动夹紧部件27。因此，离合器26开始滑动，太阳轮21被释放，并开始在与行星支架14和钟形部件29的相同方向上转动，同时，钟形部件29的转速下降。当这个速度变得等于输入轴13的速度时，飞轮31直接将输入轴13与钟形部件29联接(或耦合)在一起。该扭矩不再通过差动机构16传递，齿压力及其轴向力Fp消失，由此，离心配重32现在可以主动地释放离合器26，且建立刚刚实现的传动比的变化。模块已自动地从超速传动(或超速驱动)比切换至直接传动(或直接驱动)比。
当转速下降到低于某一下限值(或下阈值)时，返回到超速传动比出现，该下限值明显低于已触发转换装置(换档器)到直接传动的上限值。当达到下限值时，预加载弹簧28在离合器26的夹紧方向上具有一个足以克服由离心配重32产生的离心作用力推动夹紧部件27的作用力。
当摩擦足以减缓太阳轮21运行，且因而使钟形部件29的速度加快超过由飞轮31所施加的速度时，在离合器26上的摩擦借助于齿重新确立一定的扭矩传递，甚至全部的扭矩传递。因此，飞轮在扭矩的传递方面不再起作用。齿21上扭矩的重新出现引起轴向力Fp的重新出现，由于通过推力轴承36减小或甚至消除了离心配重32的径向位移，该轴向力同时协助弹簧28重建引起差动机构16以其超速传动比运行的条件。
钟形部件29旋转地被连接到一管状轴43上，管状轴43安装成用于相对输入轴13自由转动，该输入轴13沿着整个装置延伸，因此成为整个装置的一轴向支承。管状轴43是第二差动机构46的输入轴，该第二差动机构与第一差动机构16机械上串联连接，第二差动机构46与第一差动机构16操作相同，因此不再做详细地描述。与第一差动机构16相同且在原理上类似的条件下能够在其输入部件43和输出钟形部件59之间建立一个直接传动比或超速传动比，。总的来说，用于第二差动机构46的附图标记相对于用于第一差动机构16的相应的部件的附图标记增加了30。对于直接传动，钟形部件59通过一飞轮61与管状输入轴43联接。对于超速传动操作，一由一摩擦离合器构成的选择性联接装置56阻止太阳轮51相对于壳体24转动。在差动机构46中的齿环和太阳轮之间的齿数的比例比在差动机构16中更接近于1。因此，在第二差动机构46中在两级传动比率之间的跳动(或阶差)较小。
构成第二模块46的输出部件的钟形部件59通过一选择性联接装置72连接到传动装置12的一输出轴71上，该联接装置72由一在油中运行的多级盘形离合器构成，形成一安全装置73的一部分，该安全装置保护输出轴71，且使得压缩机7不会超速。离合器72一般由压缩弹簧74夹紧，压缩弹簧对离合器进行预加载。压缩弹簧74通过一夹紧推动装置76起作用，通过受限于输入轴71的转速且通过一轴向推力轴承78作用于夹紧部件76上的离心配重77该可以克服弹簧74的作用力在离合器72的释放方向上被推回。由于当离合器72被释放时，夹紧部件76与钟形部件59一起因此以与输出轴71不同的速度转动，所述轴向推力轴承78是必需的。
图2的传动装置的整体操作过程如下。
在低速时，两个差动机构16、46运行在超速传动状态。在该第二差动机构中的随这个第二差动机构的离心配重62一起转动的输入轴43的速度因此要比驱动第一差动机构的离心配重32的轴13的速度高一些。结果是，当轴13的转速增加时，第二差动机构46的离心配重62首先使得第二差动机构46切换到直接传动比。如果输入轴13的速度继续增加，则第一差动机构16以其转动切换到直接传动比。
因此提供有一个传动装置，该装置趋于调节压缩机7的运行速度，以便使其较少对发动机曲轴的旋转速度依赖。这样，压缩机7可以尽可能地在其最佳的速度下运行，特别是显著地改善了压缩机在低发动机转速情况下的效率。
选择性联接装置26、56是在油中运行的摩擦离合器，使得传动比能够无跳动地平缓的改变。
离心配重32、62将离心力转换为轴向力Fp，该轴向力基本与由离心配重所承受的转速的平方成正比。因此，肯定所产生的离心力的增加不会完全平衡由其转速决定的受驱动的设备的阻力矩的增加。
在图3的实施例中，使用一根据本发明的装置81，为的是驱动连接到发动机2的电机82。装置81是一个两级传动装置，其完全容纳于一杯状件83内，杯状件83与传动装置的输入元件成整体。杯状件的周边形成一个带轮，该带轮用于一个位于该传动轮与发动机2的曲轴4之间的传动带84。该电机可以是一个可以为蓄电池(或蓄电池组)再充电的发电机，或者是一个带有起动器功能和/或带有将其能量添加到发动机2的能量上的辅助驱动功能的发电机。当电机82作为一电动机运行时，在图2中齿反作用力例如Fp是相反的，但是，相反地离心力是相对低的，因此整体被设计成能够超速运转(因此，当电机82作为一驱动装置时，超速传动变为减速运转)。
在图4所示的实施例中，传动装置81类似于图3所示的传动装置，其用来驱动空调压缩机86，而且，当发动机的曲轴4的转速变低时，装置81切换到超速传动比，且增加压缩机86的制冷功率。
当然，本发明不局限于所描述和所阐释的实例。
本发明也不局限于确立超速传动及直接传动比。

Claims (21)

1.一种带有至少两级传动比的用于通过变速发动机(2)例如车辆发动机驱动设备(7、82、86)的传动装置，所述传动装置包括选择性联接装置(26、56)，所述选择性联接装置具有两个分别对应于低传动比和高传动比的状态，其中，对于同样的发动机转速，所述设备以比在低传动比时更高的速度受到驱动，其特征在于，所述传动装置包括至少一个力生成装置(32、62、21、51)，用于产生根据选自所述装置的转速或扭矩中的至少一个参数发生变化的致动力，和至少一个驱动装置(34、36、23、38)，将所述致动力施加至所述选择性联接装置(26、56)。
2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述至少一个力生成装置包括离心配重装置(32、62)，以及所述至少一个驱动装置在趋向于将所述选择性联接装置(26、56)置于其对应于低传动比的状态的方向上施加离心作用力。
3.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述离心配重装置(32、62)受控于轮系(16、46)的输入转速，根据所述选择性联接装置(26、56)的状态产生所述两级传动比的一级或另一级。
4.根据权利要求2或3所述的传动装置，其特征在于，所述至少一个力生成装置包括稳定装置，其产生于由所述选择性联接装置(26、56)的状态改变的所传递的扭矩，以及作为迭加于所产生的离心力上的致动力施加于所述选择性联接装置上的稳定状态的力(Fp)。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述至少一个力生成装置包括从所传递的扭矩生成致动力(Fp)的装置(21、51)。
6.根据权利要求5所述的传动装置，其特征在于，所述所传递的扭矩是部件(21、51)的扭矩，不同地加载所述部件的扭矩，取决于所述选择性联接装置(26、56)是否处于其两个状态中的一个或者另一个状态中。
7.根据权利要求4-6中任一项所述的传动装置，其特征在于，其包括差动机构(16、46)，所述差动机构在所述选择性联接装置(26、56)的所述两个状态中的一个状态下以直接传动运行，其中所述所传递的扭矩是传动部件(21、51)的扭矩，在直接传动运行期间，用于扭矩传递的所述传动部件被短路。
8.根据权利要求4-7中任一项所述的传动装置，其特征在于，由所传递的扭矩生成致动力的装置是由螺旋形齿的轴向压力分量生成的轴向推力(Fp)的装置。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述低传动比是直接传动比，而所述高传动比是超速传动比。
10.根据权利要求9所述的传动装置，其特征在于，所述选择性联接装置(26、56)是离合器，用于使所述差动机构(16、46)的反作用部件(21、51)选择性地不动。
11.根据权利要求9或10所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置包括单向离合器(31、61)，当所述选择性联接装置(26、56)为断开状态时，所述单向离合器防止输出部件(29、59)比输入部件(13、43)转动得慢。
12.根据权利要求1-10中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述选择性联接装置(26、56)对于高传动比运行处于接合状态，而当要传递的扭矩超过一个限定值(或阈值)，所述选择性联接装置可以从被连接的状态滑动，直到单向离合器重新确立低传动比状态。
13.根据权利要求1-12中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述选择性联接装置的夹紧装置(27)通过合力受到作用，所述合力来自于：
至少一个趋于将所述选择性联接装置(28、58)置于联接的状态的弹簧(26)；
承受所产生的离心力趋于将所述选择性联接装置(28、58)置于断开联接的状态的部件(34)；以及
承受螺旋形齿轮的轴向推力(Fp)促进所述联接的状态的部件(23)。
14.根据权利要求13所述的传动装置，其特征在于，承受所产生的离心力的所述部件(34)借助于承受轴向齿推力的所述部件(23)施加于所述夹紧部件(27)上。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的传动装置，其特征在于，其包括两个串联安装的分组件(16、46)，每一所述分组件带有两级传动比。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的传动装置，其特征在于，其在所述输出端包括带有离心控制装置(73)的安全离合器，用于在所述输出端超速的情况下分离所述装置的所述输出(71)。
17.根据权利要求1-16中任一项所述的传动装置，其特征在于，其包括呈带轮(83)形式的输入部件，形成至少部分包围所述装置的杯状件。
18.一种根据权利要求1-17中任一项所述的传动装置的用途，用于驱动发动机的增压压缩机(7)。
19.一种装备有增压压缩机(7)的热机，其特征在于，所述增压压缩机(7)通过根据权利要求1-17中任一项所述的传动装置(12)由所述发动机(2)的所述曲轴(4)驱动。
20.一种根据权利要求1-17中任一项所述的传动装置的用途，用于由机动车辆的推进发动机(2)驱动所述机动车辆的空调压缩机(86)。
21.一种根据权利要求1-17中任一项所述的传动装置(81)的用途，用于将所述电机(82)连接至机动车辆的推进发动机(2)上。
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