包括至少一個無級變速非滑移超越離合器的傳動系統的製作方法

2023-05-20 08:02:56 1

專利名稱：包括至少一個無級變速非滑移超越離合器的傳動系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種傳動系統，包括至少一個驅動源，通過傳遞轉動和扭矩的主動元件傳送出驅動源的動力，還包括至少一個變速器和至少一個接受轉動和扭矩的被動元件。
象客車傳動裝置那樣的傳動裝置是已知的，尤其是車輪與驅動源之間的連接是通過連續變化的變速裝置來實現的那種傳動裝置。
一般來說，當通過變速器把一個傳遞轉動和扭矩的主動元件，例如驅動源的驅動軸，連接到一個接受轉動和扭矩的被動元件，例如中心輸出軸上時，就需要設置液體離合器、滑移離合器、變速器、超越離合器等裝置，以便在連接之前使主動元件的轉速與被動元件的轉動相適應。由於有了這些零部件，除了因為摩擦和發熱而造成功率損失外，被動元件的轉速不能從零轉速無級地調整至最大值，主動元件也不能從零轉速起變化其轉速。
本發明的一個目的是提供一種傳動系統，其中，主動元件的轉速獨立於被動元件的轉速，被動元件的轉速可以獨立於主動元件的轉速從零轉速變化到最大值。上述工作狀態必須適合於傳動系統的整個控制範圍，即從零轉速至最大轉速。本發明的另一個目的是提供一種傳動系統，其中所有的主動元件始終與被動元件動力連接，即傳動系統中沒有摩擦式、液體式或其它類似的傳統式齧入/脫開離合器。
為此，本文開始所述的傳動系統根據本發明其特徵在於，為了從單一驅動源向幾個被動元件分配動力和/或從幾個驅動源向接受轉動和扭矩的單一被動元件匯集動力，這個或每個變速器被設置成具有輸入軸和輸出軸的無級變速非滑移超越離合器，輸入軸設有至少一對其偏心量可改變的偏心盤，而且可在運轉過程中通過裝在輸入軸中的控制裝置從偏心量為零的空檔位置變化到最大偏心值，各個偏心盤的偏心方向彼此相對，一些周向裝置布置在一個節圓上，其圓心與輸入軸的中心線相重合，節圓位於運轉過程中偏心盤的擺動平面中，或位於擺動平面附近，每個周向裝置都包括一個受某一偏心盤驅使而擺動的曲臂，每個周向裝置的曲臂都通過至少一個由超越裝置構成的單向傳動裝置，再通過各自的中間軸以及具有固定傳動比的傳動裝置，動力連接到輸出軸上。
這種傳動系統可用來從一個驅動源向幾個接受轉動和扭矩的被動元件分配動力，也可用來從幾個驅動源向接受轉動和扭矩的單一被動元件匯集動力。無需在傳動系統中引入其它的液體或摩擦離合器、變速器或類似的其它摩擦源，即可實現所有上述內容。
此外，這種無級變速非滑移超越離合器的運轉不是基於摩擦狀態，而是基於一些超越離合器、齒輪或類似件之間的剛性嚙合。因此，在傳動系統的無級變速非滑移超越離合器中，幾乎沒有摩擦熱形式的功率損失。此外，這種無級變速非滑移超越離合器的另一優點是基本上沒有噪音。
配有無級變速非滑移超越離合器的傳動系統還具有這樣的優點當這種超越離合器的輸出軸轉速高於超越離合器輸入軸作用下的輸出軸轉速時，例如，該無級變速非滑移超越離合器的輸出軸受到與之相連的接受轉動和扭矩的被動元件的作用而轉動，作用於輸出軸的這一驅動力不會通過超越裝置而作用於超越離合器的輸入軸上，這就避免了與輸入軸相連的驅動源受到作用在超越離合器輸出軸上的任何驅動力的驅動作用。
根據本發明的另一實施例，為了從單一驅動源向一些被動元件分配動力，驅動元件可與至少兩個無級變速非滑移超越離合器動力連接，超越離合器的輸出軸各自直接地或動力連接到一個接受轉動和扭矩的被動元件上，被動元件的轉速可相互獨立地加以控制。如果幾個接受轉動和扭矩的被動元件要從單一的驅動源上取得各自的動力，並要求被動元件的轉速可無級變化，在變速過程中要求只有很小的功率損失，就可以採用上述發明。在此之前，只有通過在離合器、變速器或液壓馬達中損失大量功率為代價才能實現動力分配。依照本發明來分配動力，接受動力的某個被動元件的轉速可以降低至零，而接受動力的其它被動元件的轉速可按需要來控制。實現這種傳動系統是非常有利的，例如，在拖拉機中，接受動力的幾個被動元件可從單一的發動機軸上取得各自的動力，又如在坦克的傳動系統中，不需要安裝變速器就可以相互完全獨立地控制各履帶的速度。
為了從幾個驅動源向接受轉動和扭矩的單一被動元件匯集動力，根據本發明傳動系統的另一實施例，一些無級變速非滑移超越離合器可以並聯連接，超越離合器的輸入軸各自連接到某個驅動源的傳遞轉動和扭矩的主動元件上，各超越離合器可加以控制，使其輸出軸的轉速與被動元件的所需轉速相適應，所述輸出軸都與接受轉動和扭矩的單一被動元件動力連接。
對某個經無級變速非滑移超越離合器而與接受轉動和扭矩的單一被動元件相連的主動元件來說，上述傳動系統可以使該主動元件後接合，這樣，逐漸接合經超越離合器而與被動元件動力連接的主動元件，已受驅動的被動元件就能獲得額外的動力。如果某個傳遞動力的主動元件處於靜止，與之相連的超越離合器的輸出軸便自由轉動，此時該超越離合器的輸出軸處於靜止。超越離合器中由此造成的功率損失非常小。
另外，還可以使單一的被動元件由所述的各個主動元件依次驅動。傳動裝置的這種應用形式例如可以使幾個驅動源應用於不同的動力範圍。例如，根據本發明的另一實施例，如上設計的傳動系統適合用於船隻的推進系統中，其中的幾個驅動源是船用汽輪機或船用發動機，傳遞轉動和扭矩的主動元件是船用汽輪機或船用發動機的輸出軸，接受轉動和扭矩的單一被動元件是船用螺旋漿的軸。
在現有的使用幾個驅動源的船隻推進系統中，使用了一種稱為「SSS」的離合器，由於這種離合器的運轉是基於離心力作用下棘爪和棘齒的相互嚙合，因此只能在有限的確定速度範圍內才可適當地接合。因而只能在非常窄的確定速度範圍內才可從一個驅動源切換到另一驅動源。另外，在某些速度範圍內，切換時這種SSS離合器產生咔嗒的聲響。
本發明的船隻推進系統具有優點是，可在船用螺旋漿軸的整個速度範圍中進行切換。因此發生事故時，例如某個驅動源失效，可通過無級變速非滑移超越離合器由另一個驅動源立即接替工作。利用偏心盤來運轉的無級變速非滑移超越離合器實際上是無噪聲的，這點非常重要，尤其對於軍艦的推進系統來說更為重要。
在傳動系統的第三個實施例中，為了從幾個驅動源向接受轉動和扭矩的單一被動元件上匯集動力，該傳動系統的特徵是一些無級變速非滑移超越離合器串接，其中每個無級變速非滑移超越離合器的輸出軸連接到下一個超越離合器的輸入軸上，串接中的最後一個無級變速非滑移超越離合器例外，它的輸出軸連接到接受轉動和扭矩的單一被動元件上，各個超越離合器的輸入軸動力連接到至少一個傳遞轉動和扭矩的主動元件上，並且各個無級變速非滑移超越離合器是可控的，使其輸出軸的轉速同與輸出軸動力連接的傳遞轉動和扭矩的主動元件的預定轉速相適應。
如上設計的傳動系統具有的優點是，用很少的幾個零件，例如軸，和很少的幾個齒輪傳動裝置或類似的傳動裝置，就可將幾個驅動源連接到接受轉動和扭矩的單一被動元件上。由此產生的優點是，系統運轉時只需克服很小的慣性力，以及，由於齒輪件傳動裝置數量很少，只有很少的功率損失在摩擦中。這種傳動系統的另一優點是，由於無級變速非滑移超越離合器可排成一線，傳動系統所佔的空間很小。還有，如果無級變速非滑移超越離合器的輸入軸和輸出軸之間具有固定接合的能力，以實現直接驅動，那麼，一旦某一驅動源失效，與該驅動源相配合的超越離合器的輸入軸和輸出軸就可以固接起來，這就消除了因某個驅動源失效而不再使用了的那個超越離合器中的所有摩擦損耗。
在某些應用場合，可能需要被動元件改變其轉向。
為此，根據本發明的另一實施例，至少一個無級變速非滑移超越離合器的輸出軸可以改變轉向。在無級變速非滑移超越離合器串聯時，只有輸出軸與接受轉動和扭矩的被動元件相連的變速裝置才需要能夠改變轉向。然而，在超越離合器並聯時，與接受轉動和扭矩的單一被動元件相連的每個超越離合器都必須能夠改變轉向。
根據本發明的另一實施例，接受轉動和扭矩的被動元件改變其轉向是這樣實現的其輸出軸可改變轉向的無級變速非滑移超越離合器中的各個單向傳動裝置可改變轉向，它們各包括一個雙作用式的超越裝置，用於沿第一驅動方向和沿與第一驅動方向相反的第二方向驅動各自的中間軸，只有當輸出軸轉速為零時，各自單向傳動裝置才能改變其轉向。
上述這種傳動系統包括至少一個接受動力的被動元件，無需向傳動系統中引入其它的摩擦源即可改變被動元件的轉向。
應當注意到美國專利US2864259號描述了一種無級變速非滑移超越離合器。然而，在動力從單一驅動源分配到幾個被動元件上和/或從幾個驅動源向單一被動元件上匯集動力的傳動系統中，如何應用這種超越離合器，該文獻沒有給出任何啟示。
本發明的優點主要是可以避免使用昂貴的摩擦或液壓離合器，因而使功率損失降至最低，並且仍可實現在一個或幾個被動元件的變速範圍內從零轉速無級變速到其最大轉速。在分配動力或匯集動力的傳動系統中採用這種無級變速非滑移超越離合器，尤其可以顯示出上述優點。
為使本發明更清楚，下面結合附圖描述該傳動系統的五個實施例，其中，

圖1是無級變速非滑移超越離合器的截面視圖，該超越離合器可用於下述附圖中所示的傳動系統中。
圖2是沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的截面視圖。
圖3是傳動系統的示意圖，其中一個驅動源的動力分配到幾個接受動力的被動元件上。
圖4是傳動系統的示意圖，其中動力從幾個驅動源經過一些並聯的超越離合器匯集到接受動力的單一被動元件上。
圖5是採用圖4原理的一個特定實施例。
圖6是採用圖4原理的另一個特定實施例。
圖7是傳動系統的示意圖，其中動力從幾個驅動源經過一些串聯的超越離合器匯集到接受轉動和扭矩的單一被動元件上。
附圖都涉及一種傳動系統，它包括至少一個驅動源P，通過接受、傳遞轉動和扭矩的主動元件T傳送出驅動源的動力，還包括至少一個變速器V和至少一個接受轉動和扭矩的被動元件R，本發明的傳動系統的特徵在於，為了從單一驅動源P1向幾個被動元件R1-R2分配動力(見圖3)和/或從幾個驅動源P1-P4向接受轉動和扭矩的單一被動元件R匯集動力(見圖4-7)，這個或每個變速器V被設置成具有輸入軸1和輸出軸9的無級變速非滑移超越離合器V。輸入軸1包括至少一對偏心盤2a、2b，其偏心盤可以變化，而且可在運轉過程中通過裝入輸入軸1中的控制裝置3從偏心量為零的空檔位置變化到最大偏心值。各個偏心盤2a、2b的偏心方向彼此相對。無級變速非滑移超越離合器還包括一些位於節圓S上的周向裝置4(見圖2)，節圓中心與輸入軸1的中心線H1重合，並且該節圓位於運轉過程中偏心盤2a、2b的擺動平面中，或位於擺動平面附近，每個周向裝置4都設有一個受某一偏心盤2a、2b驅使而擺動的曲臂5。每個周向裝置4的曲臂5都通過至少一個由超越裝置6構成的單向傳動裝置6，再通過各自的中間軸7以及具有固定傳動比的傳動裝置8，動力連接到輸出軸9上。
使用這種無級變速非滑移超越離合器，無需向傳動系統引入其它的摩擦源，例如離合器和變速器等，即可在驅動源和被動元件的數量方面提供極大的靈活性。而且，無級變速非滑移超越離合器本身只有很小的內摩擦。
圖3表示一個傳動系統，其中，為了從單一驅動源P1向兩個被動元件R1、R2分配動力，主動元件T1可通過一個傳動比為i的齒輪傳動裝置連接到兩個無級變速非滑移超越離合器V1、V2上，超越離合器的輸出軸9各自直接或動力連接到一個接受轉動和扭矩的被動元件R1、R2上，被動元件R1、R2的轉速ωO1，ωO2可相互獨立地加以控制。這種動力分配系統可應用於拖拉機、船舶、直升機、以及其它由傳遞轉動和扭矩的單一驅動元件來驅動幾個分裝置的諸多裝置中。
圖4是一個傳動系統的示意圖，其中，一些無級變速非滑移超越離合器V1-V4並聯連接，以便從四個驅動源P1-P4向單一被動元件R匯集動力。超越離合器V1-V4輸入軸1各自連接到某一驅動源P1-P4的傳遞轉動和扭矩的驅動元件T1-T4上。超越離合器V1-V4可加以控制，使其輸出軸9的轉速與被動元件R的所需轉速ωO相適應。各輸出軸9都與接受轉動和扭矩的單一被動元件R動力連接。
圖5表示了無級變速非滑移超越離合器並聯連接的這種傳動裝置的一個可能的應用形式，其中，驅動源P1、P2是船用汽輪機或船用發動機。傳遞轉動和扭矩的主動元件是船用汽輪機或船用發動機P1、P2的輸出軸T1、T2，接受轉動和扭矩的單一被動元件是船用螺旋漿的軸R，它驅動船隻(未示出)的螺旋漿S。與無級變速非滑移超越離合器V1、V2的動力連接通過一個齒輪傳動裝置來實現。它包括一個設在各個超越離合器V1、V2的共同輸出軸9上的小齒輪10，小齒輪10與船用螺旋漿軸R上的大齒輪11相嚙合。
一些無級變速非滑移超越離合器V1-V4並聯連接的這種傳動系統的另一個例子由圖6所示的裝置構成。其中，接受轉動和扭矩的被動元件R是一個很長的傳送帶或傳送鏈，它由安裝在無級變速非滑移超越離合器V1-V4的輸出軸9上的驅動輥12在許多位置上驅動。
圖7示意性表示的傳動系統用於從幾個驅動源P1-P4向接受轉動和扭矩的單一被動元件R匯集動力，其特徵在於，一些無級變速非滑移超越離合器V1～V4串聯連接。串接的無級變速非滑移超越離合器V1～V3的輸出軸9各自連接到下一個超越離合器V2-V4的輸入軸1上，只有串聯中的最後一個無級變速非滑移超越離合器V4例外，它的輸出軸9連接到接受轉動和扭矩的單一被動元件R上。各個超越離合器V1-V4的輸入軸1可通過各自的傳動比分別為i1-i4的齒輪傳動裝置或鏈輪傳動裝置動力連接到至少一個傳遞轉動和扭矩的主動元件T1-T4上。各個無級變速非滑移超越離合器V1-V4可加以控制，使得與傳遞轉動和扭矩的主動元件T1-T4動力連接的輸出軸9的轉速i2ω2-i4ω4同主動元件T1-T4的預定轉速ω2-ω4相適應。經過串聯的超越離合器V1-V4後，如果轉速增加，即i1ω1小於i4ω4，就必須採用其中間軸7和輸出軸9之間的傳動裝置8具有增速比的無級變速非滑移超過離合器V1-V4。
對於某些應用，接受轉動和扭矩的被動元件R可能需要改變其轉向。在超越離合器V1-V4並聯的傳動系統中(圖4-6)，超越離合器都動力連接到接受轉動和扭矩的單一被動元件R上，使每個超越離合器V1-V4的輸出軸9能夠改變轉向即可實現上述要求。在超越離合器V1-V4串聯的傳動系統中(圖7)，只需使如此串聯的最後一個無級變速非滑移超越離合器V4的輸出軸9能夠改變轉向即可實現上述要求。
其輸出軸9可改變轉向的超越離合器V包括可改變轉向的單向傳動裝置6。為此，可換向的單向傳動裝置6包括一個雙作用式超越裝置，用於沿第一驅動方向和沿與第一驅動方向相反的第二方向驅動各個中間軸7。各個單向傳動裝置6隻在超越離合器V的輸出軸9轉速為零時才能改變其轉向。
顯然，本發明並不限於所述的實施例，在本發明的範圍內可以有各種改進形式。比如在一個傳動系統中可能同時進行動力的分配和匯集，例如，通過並聯的超越離合器將船隻推進裝置連接到主汽輪機和並聯複式汽輪機上，螺旋漿軸的一部分動力又通過超越離合器取出以供輔助裝置使用。
權利要求
1.一種傳動系統，包括至少一個驅動源，通過傳遞轉動和扭矩的主動元件傳送出驅動源的動力，還包括至少一個變速器和至少一個接受轉動和扭矩的被動元件，其特徵在於，為了從單一驅動源(P1)向幾個驅動元件(R1，R2)分配動力和/或從幾個驅動源(P1-P4)向接受轉動和扭矩的單一被動元件(R)匯集動力，這個或每個變速器(V)被設置成具有輸入軸(1)和輸出軸(9)的無級變速非滑移超越離合器，輸入軸(1)設有至少一對偏心盤(2a，2b)，其偏心盤可以變化，而且可在運轉過程中通過裝在輸入軸(1)中的控制裝置(3)從偏心量為零的空檔位置變化到最大偏心值，各個偏心盤的偏心方向彼此相對，一些周向裝置(4)設置在一節圓(S)上，節圓圓心與輸入軸(1)的中心線(H1)相重合，節圓位於運轉過程中偏心盤(2a，2b)的擺動平面中，或位於擺動平面附近，所述的周向裝置(4)都包括一個受某一偏心盤(2a、2b)驅使而擺動的曲臂(5)，每個周向裝置(4)的曲臂(5)都通過至少一個由超越裝置(6)構成的單向傳動裝置(6)，再通過各自的中間軸(7)以及具有固定傳動比的傳動裝置(8)，動力連接到輸出軸(9)上。
2.如權利要求1所述的傳動系統，其特徵在於，為了從單一驅動源(P1)向幾個被動元件(R1、R2)分配動力，主動元件T1動力連接到至少兩個無級變速非滑移超越離合器(V1，V2)上，超越離合器的輸出軸(9)各自直接地或動力連接到一個接受轉動和扭矩的被動元件(R1，R2)上，被動元件(R1，R2)的轉速(ωO1，ωO2)可相互獨立地加以控制。
3.如權利要求1所述的傳動系統，其特徵在於，為了從幾個驅動源(P1-P4)向接受轉動和扭矩的單一被動元件(R)上匯集動力，一些無級變速非滑移超越離合器(V1-V4)並聯連接，超越離合器(V1-V4)的輸入軸(1)各自連接到某個驅動源(P1-P4)的傳遞轉動和扭矩的主動元件(T1-T4)上，各超越離合器(V1-V4)是可控制的，其輸出軸(9)的轉速(ωO/i1-ωO/i4)與被動元件(R)的所需轉速(ωO)相適應，所述輸出軸(9)都與接受轉動和扭矩的單一被動元件(R)動力連接。
4.如權利要求3所述的傳動系統，其特徵在於，驅動源(P1、P2)是船用汽輪機或船用發動機，而傳遞轉動和扭矩的主動元件(T1、T2)是船用汽輪機或船用發動機的輸出軸，接受轉動和扭矩的單一被動元件(R)是船用螺旋漿的軸。
5.如權利要求1所述的傳動系統，其特徵在於，為了從幾個驅動源(P1-P4)向接受轉動和扭矩的單一被動元件(R)上匯集動力，一些無級變速非滑移超越離合器(V1-V4)串聯連接，所述無級變速非滑移超越離合器(V1-V3)的輸出軸(9)連接到下一個超越離合器(V2-V4)的輸出軸(1)上，串聯中的最後一個無級變速非滑移超越離合器(V4)例外，它的輸出軸(9)連接到接受轉動和扭矩的單一被動元件(R)上，各個超越離合器(V1-V4)的輸入軸(1)動力連接到至少一個傳遞轉動和扭矩的主動元件(T1-T4)上，各個無級變速非滑移超越離合器(V1-V4)是可控制的，其輸出軸(9)的轉速(i2ω2-i4ω4)同與輸出軸動力連接的傳遞轉動和扭矩的主動元件(T2-T4)的預定轉速(ω2-ω4)相適應。
6.如前述任一項權利要求所述的傳動系統，其特徵在於，至少一個無級變速非滑移超越離合器(V1-V4)的輸出軸(9)可以改變轉向。
7.如權利要求6所述的傳動系統，其特徵在於其輸出軸(9)可改變轉向的無級變速非滑移超越離合器(V1-V4)中的各個單向傳動裝置(6)可以改變轉向，它們各包括一個雙作用式的超越裝置(6)，用於沿第一驅動方向和沿與第一驅動方向相反的第二方向驅動各自的中間軸(7)，只有當輸出軸(9)的轉速為零時，所述的各個單向傳動裝置(6)才能改變其轉向。
全文摘要
本發明涉及一種傳動裝置，包括至少一個驅動源，通過傳遞轉動和扭矩的主動元件傳送出驅動源的動力，還包括至少一個變速器和至少一個接受轉動和扭矩的被動元件。根據本發明，其特徵在於，為了從單一驅動源向幾個被動元件分配動力和/或從幾個動力源向單一被動元件匯集動力，這個或每個變速器是無級變速的非滑移超越離合器。
文檔編號F16H29/04GK1085999SQ9311624
公開日1994年4月27日 申請日期1993年7月3日 優先權日1992年7月3日
發明者梅森·波得羅 申請人:梅森·波得羅