CN101312845B - 动力产生单元及设有原动机并布置用于驱动该动力产生单元的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种动力产生单元，其安装至转动能量源并布置成把液压压力和液压流供给到至少一个从动附件。动力产生单元包括可拆卸地安装在转动能量源上的外壳、适于连接到转动能量源的输入轴和用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置，所述输入轴包括第一端和第二端，所述第一端设有把输入轴与转动能量源上的动力输出接口接合的装置，所述第二端与液压泵连接。输入轴、用于选择性地接合输入轴的装置和液压泵布置为在所述外壳内的整体动力产生单元。本发明还涉及设有这种动力产生单元的车辆。

Description

动力产生单元及设有原动机并布置用于驱动该动力产生单元的车辆

技术领域

本发明涉及一种动力产生单元，该动力产生单元在一个或多个预定位置处安装至转动能量源，并布置成把液压压力和液压流供给到至少一个从动附件。 

背景技术

为了能以转动方式搬运装载物，卡车通常需要一装载物搬运单元。这种装载物搬运单元的最普通的示例是翻斗车和起重机。最常见的是可拆卸的装载物搬运器，例如吊钩起重设备、垃圾搬运设备、转动的水泥混合器和用于装卸散装货物的压紧器。为了使用卡车的发动机提供用于装载物搬运设备的动力，必须装有一常称为PTO的动力输出(power take-off)单元。来自该单元的动力可通过传动轴或皮带机械地传送，或通过给动力输出单元装一液压泵而液压地传送。动力输出单元分为两类，也就是独立于车辆传动系中的离合器的动力输出单元和依靠该离合器的动力输出单元。 

独立于离合器的动力输出单元或PTO可装配到发动机或在发动机和变速箱之间。这类PTO可在每当发动机运行时就工作。这种PTO的速度及动力输出直接取决于发动机速度，而与卡车是正在被驱动还是静止不动无关。独立于离合器的PTO适合于诸如装载物搬运设备的装置，该装置在卡车正在被驱动时使用。装载物搬运设备的示例是可拆卸的机械和液压单元、垃圾车、水泥混合器和除雪机。 

依靠离合器的动力输出单元装配到变速箱或邻近变速箱的传动系，并可由例如在变速箱中的惰轮轴驱动。这意味着PTO仅在发动机和变速箱之间的离合器接合时传送液压的或机械的动力。PTO的速度取决于发动机的速度和惰轮轴的速度。如果变速箱具有范围分配器，则范围选择可影响惰轮轴的速度，并因此影响PTO的速度。PTO可 与液压泵连接，用来传送液压压力，或与传动轴连接，用来传送机械动力或力矩。一些PTO具有双连接的特点，以设有液压泵和/或机械传动轴。 

在一液压系统中，动力输出单元连接有把液压压力和液压流传送到带被驱动的辅助设备的液压泵。有不同种类的液压动力输出单元。一类PTO与发动机固定地连接或连接在发动机和变速箱之间，如上所述。这类PTO恒定地接合并适合于驱动液压泵的PTO的连接。从动的辅助设备可使用设在PTO上、辅助设备上或在车辆的适当位置上的阀单元起动和停止，所述阀单元控制液压油通过辅助设备的流动。在这个情况下，液压泵把加压的油稳定地传送到设备或传送到储油器。这类PTO适合于经常使用从动辅助设备的车辆。 

为了使PTO中的液压泵可空转，可以设置一旁通阀。旁通阀由使用者控制，并且在设备不使用时允许油绕过液压泵。这可以通过致动旁通阀以把液压泵的出口与其进口连接起来而实现。随后泵以较低阻力空转运行，这可减小由于不必要地驱动泵引起的损失，并可减小泵的磨损。这类PTO适合于经常使用的设备，并适合于在车辆运行时使用。 

其它类型的PTO可以与发动机或传动系接合或脱开。一种这样的PTO使用爪形联接器，其中联接座通过拨叉把两个花键轴联接在一起。这类PTO允许在使用期间脱开。但是为了接合PTO，两个花键轴必须完全静止。因而，当这类PTO安装在变速箱上时，当拨叉被致动时，车辆必须静止，并且离合器脱开。因此这类PTO并不总是适合于安装在发动机上或安装在发动机和变速箱之间。 

还有一类PTO使用液压致动的多盘离合器接合或脱开PTO。这一装置使得可以在输入轴转动时接合和脱开PTO。因此，这类PTO既可安装在发动机，又可安装在变速箱上，并可用于驱动需要当车辆被驱动时接合的辅助设备。 

与发动机或变速箱直接连接的PTO的一个问题是液压系统不能脱开。如上所述，只要发动机运转，泵就使液压系统的流体环流。因 此，即使辅助设备不使用时，泵仍使流体环流通过系统。这是一个问题，因为当辅助设备不使用时，车辆的燃料消耗不必要地增加。另外，当不致动辅助设备时，通过泵使液压系统的管中的流体循环造成液压系统不必要的磨损。随后磨损了的零件的修理和更换引起额外成本。 

不能脱开的PTO的另一个问题在于，如果液压系统有漏泄，例如液压管线破裂或以其它方式损坏，则车辆不能被驱动。由于PTO恒定地接合，车辆的工作会使液压流体泄漏。除了使液压流体溢出之外，液压系统中缺乏流体会使液压泵由于缺少润滑而损坏。为避免发生这一情况，液压系统必须原地修理，或必须把车辆拖到修理厂。 

为了解决与增加燃料消耗及液压系统中部件不必要的磨损相关的问题，已知的系统已引入旁通阀。该旁通阀使液压系统从液压泵断开，以便使泵空转。这可减小液压系统中的磨损及减小燃料消耗。但是，PTO仍接合着，并且泵仍然运转着。这类PTO的一个问题是当车辆被驱动时，液压系统由发动机的齿轮传动系直接驱动。因此，车辆无法在不引起液压流体溢出的情况下被驱动，并且会使液压泵损坏，如上所述。 

对具有带空转液压泵的PTO的问题的一个解决方案是使用允许把PTO与发动机或变速箱完全脱开的离合器，如上所述。虽然这类系统允许脱开PTO，但这类系统较重并且成本高。另一个问题是这种PTO的标准接口必须定制，并在固定的发动机或车辆发动机的生产期间安装。标准接口具有输入侧，该输入侧连接到发动机或变速箱上的适当的传动轴或类似物。标准接口允许连接机械传动单元或液压泵，用来驱动辅助设备。后制造装配或改型用于这种系统的标准接口是昂贵的，并且假设可能的话，则会要求发动机和/或变速箱相当大的改动。 

虽然原始的车辆制造商给一般目的的液压泵配以适合于支持液压动力输出工作的车辆，但供应控制装置及液压管线一般留给售后市场专家。这种控制装置典型地通过加入线路及液压管线真对车辆进行改型。与其它车辆系统的集成是差的，并且液压箱的位置和车身系统的改动会牺牲物主的底盘保证。这些附件不是可靠的、重量轻的或尽可 能小的，也不能在不改型车辆的硬件的情况下方便地提供如所要求的那么多的动力。 

因此本发明的目的是提供一种克服上述问题的动力产生单元。这种动力产生单元的目标是在辅助设备不使用时降低发动机的燃料消耗，减小液压系统不必要的磨损，以便于损坏的或磨损了的单元的更换，以及液压系统的部件的修理，并且即使液压系统损坏也允许设有这种PTO的车辆被驱动。 

发明内容

通过如权利要求1及其从属权利要求所述的动力产生单元和如权利要求15所述的设有这种动力产生单元的车辆解决上述问题。 

按照一优选的实施例，本发明涉及一种动力产生单元，其安装至转动能量源并布置成把液压压力和液压流供给到至少一个从动附件。动力产生单元可包括可拆卸地安装在转动能量源上的外壳和能连接到转动能量源的输入轴。所述输入轴可包括第一端、第二端和用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置，所述第一端设有把输入轴与转动能量源上的动力输出接合的装置，所述第二端与液压泵连接。用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置可定位成邻近输入轴的第二端或在所述第一端和第二端之间的任何点处。输入轴、用于选择性地接合输入轴的装置和液压泵可布置为在所述外壳内的整体动力输出单元。 

转动能量源可以是适当的原动机，如内燃机、电动马达或任何类类的混合马达或发动机。原动机可以是固定式的或布置用来驱动一车辆或船只。或者，转动能量源可以是传动系的任意部分，如车辆的变速箱或在变速箱和从动轮之间的车辆传动系的适当部分，这些转动能量源选择性地接合至原动机并由原动机驱动。传动系可以是固定式的，用于驱动一固定的发电机或其它装置，或者是诸如车辆或船只的运动结构的一部分。 

按照一个实施例，用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置可以是一离合器。离合器可连接到原动机，与用来把原动机连接到传动系或传动系上的适当位置的主离合器邻近。当安装在变速箱或传动系 上的某些位置时，离合器可以是一单向离合器，以允许当选择反向齿轮时，离合器滑动。用于动力产生单元的适当的离合器可以是滑动离合器、摩擦离合器、液压离合器或类似物。离合器可电动地、气动地或电磁地致动，或通过任何其它适当的致动装置致动。 

按照一个实施例，用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置是可机械接合的联接器，如爪形联接器。爪形联接器包括用于通过拨叉把两个花键轴连接在一起的联接座。这类联接器可连接到原动机或邻近用于把原动机连接到传动系的主离合器。 

在某些情况下，希望提供具有如上所述的组合离合器以及如爪形联接器或类似物的可机械接合的联接器的布置，。这种布置可允许通过动力产生单元传递较大的力。在工作中，动力产生单元可使用一传递较低力矩的离合器来起动，其中在滑动联接器或爪形联接器被致动后允许传递较高的力矩。 

按照一个实施例，转动能量源可包括至少一个动力输出接口，动力产生单元可连接到该动力输出接口。容易拆除或更换设有可连接到这种动力输出接口的整体的动力连接器的动力产生单元。另外，动力产生单元可以位于转动能量源上的多个位置。这样，可在设有兼容的动力输出接合的任意位置处可拆除和附装单个单元。或者，如果单个的动力产生单元不足以驱动一特定的附件，或希望驱动多个附件，则可以设置多于一个的单元。 

各动力输出接口可具有用来与设在各动力产生单元上的整体的动力连接器协同操作的专用的或通用的连接器。专用的连接器可设置用于布置成安装在转动能量源上的单个位置或有限数目的位置上的动力产生单元。例如，这个动力产生单元可以是用于安装在诸如内燃机的原动机上的带爪形联接器的动力产生单元。使用不同的连接器的原因可以是防止没经验的使用者把一特定类型的动力产生单元安装在不适合使用的位置上。 

一个通用的连接器可设置在动力输出接口中，用于与布置成安装在原动机和转动能量源的传动系的多个位置处的动力产生单元协同操 作。例如，这可以是具有用于安装在诸如内燃机的原动机、变速箱或传动系上的一个或多个位置处的离合器的动力产生单元。一个通用的连接器也可设有这样的装置，该装置允许在任意动力终端中安装动力产生单元，该动力产生单元设有离合器或类似的可连接和脱开的装置，同时防止在某些预定位置连接打算用于专用的动力输出接口的动力产生单元。这样，可以在转动能量源和相联的动力产生单元之间设置一共用接口。该共用接口也允许动力产生单元安装在一个或多个适当位置，而防止它安装在不适当的位置。例如，一动力产生单元可具有一预定最大额定功率或输入速度，如果该动力产生单元连接到能传递较高额定功率或输入速度的动力输出接口，则该额定功率会被超过。当使用按照本发明的接口时，这是不可能的。 

或者，相应的专用的或通用的连接器可以设置在各动力产生单元上，允许它们与在转动能量源上的一些位置或所有位置的动力输出接口连接。 

通用的或专用的连接器可以包括用于把在转动能量源上的动力输出接口与动力产生单元的输入轴连接的传统装置。这种连接装置的示例可以是齿轮或花键。 

为了允许控制由液压泵传送的压力和/或体积，泵可以是一可变排量泵。对于按照本发明的应用适当的泵的示例是具有直线(inline)轴线或弯曲轴线的固定或可变排量活塞泵、叶片泵或具有一个或多个流的齿轮泵。 

在某些情况下，转动能量源可布置成当输入轴与动力终端中的传动轴脱开时独立于动力产生单元工作。按照本发明，动力产生单元可布置成仅当输入轴和液压泵接合到传动轴时供给液压压力和液压流。这样，仅当一个或多个从动附件需要液压压力和液压流时，液压泵才工作。这减小了原动机的能量消耗并使泵和动力输出单元的磨损最小。 

另外，在液压选择性地把输入轴接合到液压泵的装置脱开时，没有液压流体流动通过与其相联的液压管线的泵。这允许即使在动力产生单元中或在与液压泵连接的液压系统中发生漏泄时，转动能量源也 可工作。当原动机是车辆中的内燃机时，这一功能允许车辆以“应急”模式被驱动到可修理漏泄的修理厂。 

在动力输出单元中的液压泵和为原动机或相联的变速箱和/或传动系的转动能量源可设有共用的液压流体源。根据转动能量源的类型，共用液压流体可以是适当类型的油，如发动机油或液体润滑剂。或者，液压泵可设有分离的液压流体源。在这一情况下，任意类型的液压流体可用于动力产生单元。在这两种情况下，液压流体可布置成全部或部分地充填共用动力产生单元外壳，并用作用于容纳在外壳中的部件的润滑剂。 

本发明还涉及设有原动机并布置成驱动至少一个动力产生单元的车辆，在动力产生单元中，动力输出单元布置成把液压压力和液压流供给到至少一个从动附件。如上面所述，动力产生单元包括可拆卸地布置在转动能量源上的外壳和适于连接到转动能量源的输入轴，所述输入轴包括第一端、第二端和用于选择性地把输入轴接合到泵的装置，所述第一端设有用于把输入轴与转动能量源上的动力输出接口接合的装置，所述第二端与液压泵相连。输入轴、用于选择性地接合输入轴的装置和液压泵可布置为在所述外壳内的整体动力产生单元。 

相应地，车辆及其原动机可布置成当输入轴和/或用于选择性地把输入轴接合到泵的装置与传动轴脱开时，可独立于动力产生单元工作。这可以通过将动力产生单元布置成仅当输入轴和用于选择性地把输入轴接合到泵的装置与原动机或其传动系的传动轴接合时，供给液压压力和液压流。 

按照本发明，驱动单元可以是固定式的发动机或用于车辆的发动机，该发动机可以连接到手动或自动变速箱、无级变速器(CVT)或类似的齿轮传动系以及用来把动力从齿轮传动系传递到驱动轮的传动系。 

附图说明

下面参照附图通过示例说明本发明的实施例，附图中： 

图1示出具有液压泵系统的驱动系统的一个优选的实施例； 

图2示出具有液压泵系统的驱动系统的另一个优选的实施例； 

图3示出为齿轮组件形式的与液压泵系统相连的传动系统。 

具体实施方式

图1示出一动力产生单元1，该动力产生单元1安装到一转动能量源2，并布置成把液压压力及液压流供给到至少一个从动附件(未示出)。在该示例中，转动能量源2是一内燃机3，该内燃机3与一车辆传动系驱动连接。传动系包括位于内燃机3与变速箱5之间的离合器4，其中变速箱5有用于驱动传动轴7的输出轴6。在变速箱5和传动轴7之间的输出轴6上或在传动轴7本身上可设有一额外的齿轮单元8。 

转动能量源2设有至少一个动力输出接口10。动力产生单元1可在转动能量源2的寿命期间的任何时候与动力输出接口10连接或脱开。从图1可知，一额外的动力产生单元1a(以虚线示出)可与变速箱5上的动力输出接口10a连接。另一动力产生单元1b(以虚线示出)可与额外齿轮单元8上的动力输出接口10b连接，所述额外齿轮单元8在变速箱5和传动轴7之间的输出轴6上。 

这些位置仅作为示例示出。动力输出接口可设在内燃机、变速箱或传动系的任何其它部分6、7、8上的一个或多个适当的位置处。如果动力产生单元1的额定功率允许，则同一单元可连接到所有的动力输出接口10、10a、10b。或者，在各位置使用分开的动力产生单元1、1a、1b。 

图2示出动力产生单元1，该动力产生单元1可拆卸地安装在用于离合器(未示出)的壳体11上，所述离合器连接内燃机3与变速箱5(两者均用点划线示出)。在把离合器(见图3)和输入轴的外端插入到所述壳体11中后，动力产生单元1用螺栓连接到壳体11上。由于输入轴被插入，因此输入轴与位于用于内燃机3的相应壳体内的传动轴接合。一旦动力产生单元1固定到壳体11上，输入轴就可被传动轴驱动，以驱动位于动力产生单元1的外部段12内的液压泵(未示出)。通过接合或脱开在输入轴的外端和液压泵之间的离合器控制液压泵的 工作。这样，仅当一个或多个从动附件需要液压压力和液压流时，液压泵才工作。 

图3示出图2所示的动力产生单元1，该动力产生单元1包括一外壳13，该外壳13设有用于连接外壳13与内燃机的法兰14。从法兰14的一侧延伸的外壳13容纳用来把液压压力及液压流供给到与外端表面15连接的液压从动附件的液压泵(未示出)，该液压泵的外端表面15有进口16及出口17。可以通过普通的装置完成液压从动附件与端表面20的连接。 

从法兰14的相对侧延伸的是外壳13的围绕一可控离合器18的额外段和适于与在内燃机中的传动轴连接的输入轴19的一端。输入轴19具有第一外端和第二端，所述第一外端设有用来把输入轴接合到在转动能量源(见图1)上的动力输出接口的花键20，所述第二端与液压泵相连。用于选择性地把输入轴与泵接合的离合器18位于输入轴的第一和第二端之间。输入轴、用于选择性地接合输入轴的装置和液压泵布置为在外壳13中的整体动力输出单元。用于供给液压压力或液压流的适当的泵是具有直线轴线或弯曲轴线的固定或可变排量活塞泵、叶片泵或具有一个或多个流动的齿轮泵。 

按照本发明的动力输出接口可具有用于与设在各动力产生单元上的整体的动力连接器协同操作的专用的或通用的连接器。专用的连接器是提供用于动力产生单元，该动力产生单元布置成安装在例如内燃机或变速箱上的单一位置或有限数目的位置上的。按照一个示例，这通过给不同的动力产生单元设置诸如爪形联接器或花键连接器的单个连接器而实现。按照第二示例，在动力输出接口和动力产生单元之间的连接器的物理形状可用于该目的。例如，在把法兰附装到外壳上的螺栓之间的特定间距可用来防止安装预定类型的动力产生单元。通过使用上述的连接器，可有效地防止没有经验的使用者把特定类型的动力产生单元安装在不适合使用的位置。 

本发明不限于上述实施例，而可以在权利要求书的范围内自由地改变。 

Claims (23)

1.一种动力产生单元，所述动力产生单元安装至转动能量源并布置成把液压压力和液压流供给到至少一个从动附件，其特征在于，所述动力产生单元包括可拆卸地安装在所述转动能量源上的外壳和能连接到所述转动能量源的输入轴，所述输入轴包括第一端、第二端和用于选择性地把所述输入轴接合至液压泵的装置，所述第一端设有用于把所述输入轴与所述转动能量源上的动力输出接口接合的装置，所述第二端连接至所述液压泵，其中所述输入轴、用于选择性地接合输入轴的装置和液压泵布置为在所述外壳内的整体动力产生单元。

2.按照权利要求1所述的动力产生单元，其特征在于，所述转动能量源是一原动机。

3.按照权利要求1所述的动力产生单元，其特征在于，所述转动能量源是一选择性地接合至原动机并由所述原动机驱动的变速箱或传动系。

4.按照权利要求1至3中的任一项所述的动力产生单元，其特征在于，所述用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置是一离合器。

5.按照权利要求1至3中的任一项所述的动力产生单元，其特征在于，所述用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置是一与可机械接合的联接器连接的离合器。

6.按照权利要求1或2所述的动力产生单元，其特征在于，所述用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置是一可机械接合的联接器。

7.按照权利要求1所述的动力产生单元，其特征在于，一个或多个动力产生单元布置成在所述转动能量源的多个位置处安装到一个或多个动力输出接口。

8.按照权利要求7所述的动力产生单元，其特征在于，至少一个动力产生单元布置成能在所述转动能量源上重新定位，因而所述至少一个动力产生单元能在多于一个位置上工作。

9.按照权利要求8所述的动力产生单元，其特征在于，所述动力产生单元和所述动力输出接口设有用于把动力产生单元的输入轴连接至动力终端上的传动轴的共用接口。

10.按照权利要求9所述的动力产生单元，其特征在于，所述共用接口设有仅允许一动力产生单元安装在一个或多个预定的动力输出接口处的装置。

11.按照权利要求9所述的动力产生单元，其特征在于，所述共用接口设有防止一动力产生单元安装在一个或多个预定的动力输出接口处的装置。

12.按照权利要求9所述的动力产生单元，其特征在于，所述共用接口设有防止打算用在原动机上的动力产生单元安装在一传动系上的一个或多个预定的动力输出接口处并且反之亦然的装置。

13.按照权利要求9所述的动力产生单元，其特征在于，所述转动能量源布置成当所述输入轴与传动轴脱开时，独立于所述动力产生单元工作。

14.按照权利要求9所述的动力产生单元，其特征在于，所述动力产生单元布置成仅当所述输入轴与传动轴接合时供给液压压力和液压流。

15.一种设有原动机并布置用于驱动至少一个按照权利要求1所述的动力产生单元的车辆，所述动力产生单元布置成把液压压力和液压流供给到至少一个从动附件，其特征在于，所述动力产生单元包括可拆卸地安装在转动能量源上的外壳和能连接到所述转动能量源的输入轴，所述输入轴包括第一端、第二端和用于选择性地把输入轴接合至液压泵的装置，所述第一端设有用于把输入轴与转动能量源上的动力输出接口接合的装置，所述第二端与液压泵连接，其中所述输入轴、用于选择性地接合输入轴的装置和液压泵布置为在所述外壳内的整体动力产生单元。

16.按照权利要求15所述的车辆，其特征在于，所述原动机布置成当输入轴与动力终端上的传动轴脱开时，独立于所述动力产生单元工作。

17.按照权利要求15所述的车辆，其特征在于，所述动力产生单元布置成仅当所述输入轴与动力终端上的传动轴接合时供给液压压力和液压流。

18.按照权利要求15所述的车辆，其特征在于，一个或多个动力产生单元布置成在所述转动能量源的多个位置处安装到一个或多个动力输出接口。

19.按照权利要求18所述的车辆，其特征在于，至少一个动力产生单元布置成能在所述转动能量源上重新定位，因而所述至少一个动力产生单元能在多于一个位置上工作。

20.按照权利要求19所述的车辆，其特征在于，所述动力产生单元和所述动力输出接口设有用于把动力产生单元的输入轴与动力输出接口上的传动轴连接的共用接口。

21.按照权利要求20所述的车辆，其特征在于，所述共用接口设有仅允许一动力产生单元安装在一个或多个预定的动力输出接口处的装置。

22.按照权利要求20所述的车辆，其特征在于，所述共用接口设有防止一动力产生单元安装在一个或多个预定的动力输出接口处的装置。

23.按照权利要求20所述的车辆，其特征在于，所述共用接口设有防止打算用在原动机上的动力产生单元安装在一传动系上的一个或多个预定的动力输出接口处并且反之亦然的装置。

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