專利名稱：變速器模塊及變速器組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變速器，并且尤其涉及用在農(nóng)業(yè)拖拉機(jī)或類似車輛中的行星式變速器。
背景技術(shù)：
為了最小化工廠的交付周期而同時(shí)給客戶提供可用的變速器規(guī)格的廣泛選擇，已知開發(fā)了一種在車輛變速器組裝中的模塊化方法。例
如，US-2002/0042319中乂/^開了 一種無限式無級(jí)變速器，其中變速器部件形成為預(yù)組裝的模塊單元，所述模塊單元可以結(jié)合以形成整體變速器系統(tǒng)。這樣，制造一種獨(dú)立的無級(jí)變速器，其在可用的變速器系統(tǒng)的范圍內(nèi)用作共用部件。具有不同的動(dòng)力等級(jí)和/或檔位數(shù)量的恒定的變速器模塊附裝至共用的無限式無級(jí)變速器模塊的法蘭，以提供不同范圍的動(dòng)力輸入與輸出比。例如，恒定的變速器模塊可以包括行星齒輪裝置和/或反向單元。配備有無限式無級(jí)變速器或無級(jí)變速器(CVT)的拖拉機(jī)不適用于所有農(nóng)業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的模塊化的變速器，其能夠被組裝到可替代的傳動(dòng)系中。
因而，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種變速器模塊，其包括輸入軸；行星齒輪系，其中行星齒輪系的笫一齒輪元件從輸入軸被機(jī)械地驅(qū)動(dòng)，并且行星齒輪系的第二齒輪元件用作變速器模塊的輸出，所述行星齒輪系還包括第三齒輪元件，其中，所述模塊能夠在以下布置之間選擇地構(gòu)造
(a)無級(jí)變速器(CVT)布置，其中，在輸入軸與第三齒輪元
6件之間形成連續(xù)可變的連接，以便驅(qū)動(dòng)第三齒輪元件并因此驅(qū)動(dòng)輸出
軸；和
(b)多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器布置，其中，在輸入軸與第三 齒輪元件之間連接有第一離合器和笫二離合器，以便依據(jù)哪個(gè)離合器 操作而從輸入軸驅(qū)動(dòng)第三齒輪元件或者保持第三元件固定。
該模塊優(yōu)選地還包括外殼，所述外殼包括通用的端部法蘭，所述 通用的端部法蘭在內(nèi)表面上具有用在CVT布置中的第一組軸支承件
和用在多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器布置中的第二組軸支承件。通用的 端部法蘭的軸支承件可以依據(jù)期望的變速器布置而采用兩種構(gòu)造中的 一種。例如在某些構(gòu)造中，端部法蘭可以具有冗余的軸支承件。
第一組軸支承件和第二組軸支承件可以共用至少一個(gè)共用的軸支 承件，所述至少一個(gè)共用的軸支承件例如可以支承輸入軸。
行星齒輪系可以具有三個(gè)復(fù)合的行星齒輪，所述三個(gè)復(fù)合的行 星齒輪始終一致地共同旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)行星齒輪用作行星齒輪系的輸入并 且接合輸入軸上的相對應(yīng)的太陽輪，而第三個(gè)行星齒輪用作行星齒輪 系的輸出并且接合行星齒輪系的輸出軸上的相應(yīng)的太陽輪；兩個(gè)液壓 操作的離合器，所述兩個(gè)液壓操作的離合器可替代地接合，以從輸入 軸經(jīng)由它們相應(yīng)的太陽輪驅(qū)動(dòng)輸入行星齒輪；以及用于行星齒輪的行 星架，所述行星架從輸入軸被驅(qū)動(dòng)以提供CVT布置。
行星齒輪系可以可替代地具有從輸入軸驅(qū)動(dòng)的行星架；與輸出 連接的太陽輪；和環(huán)形齒輪，其經(jīng)由連續(xù)可變的連接而驅(qū)動(dòng)或在動(dòng)力 換檔變速器布置中與第一和笫二離合器連接。
行星齒輪系可以代替地具有兩個(gè)復(fù)合的行星齒輪，所述兩個(gè)復(fù) 合的行星齒輪始終一致地共同旋轉(zhuǎn)，行星齒輪用作行星齒輪系的輸入 并且接合輸入軸上的相應(yīng)的太陽輪；兩個(gè)液壓操作的離合器，所述兩 個(gè)液壓操作的離合器能夠替代地接合，以從輸入軸經(jīng)由它們相應(yīng)的太 陽輪驅(qū)動(dòng)輸入行星齒輪；用于行星齒輪的行星架，所述行星架用作輸 出；和環(huán)形齒輪，其經(jīng)由連續(xù)可變的連接而驅(qū)動(dòng)或在動(dòng)力換檔變速器 布置中與第一和第二離合器連接。該模塊還可以包括第一齒輪和與該笫一齒輪嚙合的第二齒輪，所 述第 一齒輪可驅(qū)動(dòng)地安裝在輸入軸上，第二齒輪的寬度小于第 一齒輪 的寬度。在輸入軸上提供較厚的齒輪允許兩個(gè)交迭的齒輪待從其驅(qū)動(dòng)。
這增加了設(shè)計(jì)自由度。例如，在CVT布置的優(yōu)選實(shí)施例中，第一齒 輪的寬度的比例保留過剩，而在多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器布置的優(yōu) 選實(shí)施例中，第一齒輪驅(qū)動(dòng)兩個(gè)交迭的齒輪。有利地，這種結(jié)構(gòu)的第 一齒輪為兩種布置所共用，從而進(jìn)一步減少裝配線上的交付周期。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，變速器模塊還包括連續(xù)可變的連接， 由此提供CVT布置。連續(xù)可變的連接例如可以是泵/馬達(dá)回路、可變 傳動(dòng)比的機(jī)械傳動(dòng)、或可變傳動(dòng)比的發(fā)電才幾/電動(dòng)馬達(dá)組合。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，變速器模塊還包括第一和第二離合器， 由此提供多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器布置。
變速器模塊可以是整個(gè)變速器的一部分，其中，行星齒輪系的輸 出軸優(yōu)選地與向前/反向傳輸(shuttle)段連接，在所述向前/反向傳輸 段中，通過液壓操作的向前和反向驅(qū)動(dòng)離合器選擇向前或反向驅(qū)動(dòng)。
額外的可選擇接合的齒輪系也優(yōu)選地從變速器的動(dòng)力傳輸段驅(qū)動(dòng)。
通過傳輸段提供向前和反向能力，并且整個(gè)變速器的總范圍通過 還可選擇接合的齒輪系而延伸。
典型地，所述額外的可選擇接合的齒輪系提供高傳動(dòng)比和低傳動(dòng) 比兩種傳動(dòng)比。如果期望，則可以提供又一個(gè)甚至更低的傳動(dòng)比，并 且也能以與車輛的地速成比例的速度驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力輸出軸。
當(dāng)車輛是拖拉機(jī)或其它的四輪驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)，所述額外的可選擇接 合的齒輪系可以驅(qū)動(dòng)車輛的后軸，并且可以經(jīng)由前輪驅(qū)動(dòng)離合器驅(qū)動(dòng) 車輛的前軸。
也可以從輸入軸經(jīng)由動(dòng)力輸出離合器直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)力輸出軸。動(dòng)力 輸出優(yōu)選地包括齒輪系，以便以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1000rpm或540rpm驅(qū)動(dòng)動(dòng)
力輸出軸。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種組裝變速器的方法，所述方法
8包括提供變速器模塊，所述變速器模塊具有輸入軸；行星齒輪系， 其中行星齒輪系的第 一齒輪元件從輸入軸被機(jī)械地驅(qū)動(dòng)，并且行星齒 輪系的第二齒輪元件用作變速器模塊的輸出，行星齒輪系還包括第三 齒輪元件，于是，在輸入軸與行星齒輪系的第三齒輪元件之間連接有 (a)連續(xù)可變的連接，以便驅(qū)動(dòng)第三元件并因此驅(qū)動(dòng)輸出軸，以提供 無級(jí)變速器(CVT)，或者連接有(b)第一離合器和第二離合器， 以便依據(jù)哪個(gè)離合器操作而從輸入軸驅(qū)動(dòng)第三元件或者保持第三元件 固定，以提供多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器。
本發(fā)明的模塊化的變速器例如使拖拉機(jī)制造商能夠提供使用高百 分比的共用的模塊化部件而提供CVT和多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器。 有利地，在輸入軸與第三齒輪元件之間組裝期望的連接之前，變 速器模塊可以與其它模塊一起儲(chǔ)存。這減少了裝配線上的交付周期， 其中變速器的大量部分可以在包含客戶的具體要求之前組裝。


現(xiàn)在將參照附圖僅通過示例說明本發(fā)明，在附圖中
圖1用圖解法示出根據(jù)本發(fā)明的CVT形式的模塊化的變速器的
布局；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的CVT布置中的變速器模塊的示意性透視
圖，該變速器模塊所示為去除了通用的端部法蘭； 圖3是圖2的模塊的通用的端部法蘭的截面圖； 圖4用圖解法示出修改成五速動(dòng)力換檔變速器的圖1的變速器； 圖5是根據(jù)本發(fā)明的多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器布置中的變速器
模塊的示意性透視圖，該變速器模塊所示為去除了通用的端部法蘭； 圖6是圖4的模塊的通用的端部法蘭的截面圖； 圖7示出圖4的行星式動(dòng)力換檔單元的離合器的接合順序的表格
總結(jié)；
圖8用圖解法示出修改成七檔行星式動(dòng)力換檔變速器的圖1的變 速器；圖9示出圖8的行星式動(dòng)力換檔單元的離合器的接合順序的表格
總結(jié)；
圖IO用圖解法示出修改成九檔行星式動(dòng)力換檔變速器的圖l的變
速器；
圖il示出圖10的行星式動(dòng)力換檔單元的離合器的接合順序的表 格總結(jié)；
圖12示出不同形式的作為CVT操作的行星齒輪裝置；
圖13示出修改成動(dòng)力換檔單元的圖12的變速器；以及
圖14示出另一種不同形式的作為CVT操作的行星齒輪裝置。
具體實(shí)施例方式
參照圖1，拖拉機(jī)的動(dòng)力分支的變速器模塊10具有從發(fā)動(dòng)機(jī)12 驅(qū)動(dòng)的輸入軸11。輸入軸驅(qū)動(dòng)全部串聯(lián)的行星齒輪裝置13、向前/反 向傳輸段14以及額外的可選擇接合的齒輪系15。齒輪系15繼而經(jīng)由 差速器8a和9a分別驅(qū)動(dòng)前輪8和后輪9。
行星齒輪裝置13具有三個(gè)復(fù)合的行星齒輪16、 17和18,所述三 個(gè)復(fù)合的行星齒輪16、 17和18始終一致地旋轉(zhuǎn)并且由共用的行星架 19支承。行星齒輪16和17分別接合太陽輪20和21，所述太陽輪20 和21可以分別經(jīng)由離合器Cl和C2與輸入軸11聯(lián)接。第三行星齒輪 18接合太陽輪22,所述太陽輪22安裝在與傳輸段14連接的行星齒輪 裝置的輸出軸23上。
液壓泵/馬達(dá)回路24從輸入軸11經(jīng)由齒輪27、 28、 29、 30、 31、 32驅(qū)動(dòng)行星架19,所述液壓泵/馬達(dá)回路24包括與馬達(dá)26連接的變: 量泵25。泵25安裝在軸240上，所述軸240通過安裝在其上的齒輪 29驅(qū)動(dòng)。
行星齒輪裝置13設(shè)計(jì)成從齒輪傳動(dòng)的中間條件(geared neutral condition)提供連續(xù)變化的傳動(dòng)比，在所述齒輪傳動(dòng)的中間條件中輸 出軸23沒有旋轉(zhuǎn)到如下所謂的2.2 : 1或2.6 : 1的傳動(dòng)比。
首先，從輸入軸11驅(qū)動(dòng)太陽輪21的離合器Cl接合，并且當(dāng)歲輪傳動(dòng)的中間條件存在時(shí)，通過泵/馬達(dá)回路24以從行星架的最大負(fù) 轉(zhuǎn)速(即，行星架沿著與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)的最大速 度)直到行星架的最大正轉(zhuǎn)速(即，行星架沿著與發(fā)動(dòng)機(jī)相同的方向 旋轉(zhuǎn)的最大速度)變化的速度驅(qū)動(dòng)行星架。這提供從0至1的傳動(dòng)比 的范圍。
然后，從輸入軸11驅(qū)動(dòng)太陽輪20的離合器C2接合，并且通過 泵/馬達(dá)回路24從行星架的最大正轉(zhuǎn)速至行星架的最大負(fù)轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)行 星架19。這提供從1至2.2的傳動(dòng)比的范圍。
向前/反向傳輸段14具有在軸23上的太陽輪33和在輸出軸36上 的太陽輪37。行星齒輪35和36安裝在行星架40上，并且反向惰輪 34連接齒輪33和35。齒輪36和27在沒有使用惰輪的情況下也嚙合。 通過接合將行星架40鎖定到軸36的離合器38而接合向前傳動(dòng)。通過 接合將行星架40鎖定到變速器外殼的離合器39而接合反向傳動(dòng)。
軸36驅(qū)動(dòng)齒輪系15，所述齒輪系15構(gòu)造成給出拖拉機(jī)的需要的 總傳動(dòng)比范圍。在所示布置中，齒輪41、 42和43與軸49一起旋轉(zhuǎn)。 齒輪41與軸36上的齒輪48嚙合以驅(qū)動(dòng)軸49，齒輪42和43與齒輪 44和45嚙合并且可以通過滑動(dòng)耦合器47聯(lián)接至差速器行星齒輪軸46 (參見箭頭H )，以便經(jīng)由齒輪42和44給軸46提供原則上用于道路 工作的高齒輪系并且經(jīng)由齒輪43和45提供低齒輪系(參見箭頭M )， 所述低齒輪系提供最大牽引力并且原則上用于田間工作。
齒輪50和51也圍繞軸46。齒輪51可以使用滑動(dòng)耦合器53聯(lián)接 至軸46 (參見箭頭LL)，以便經(jīng)由齒輪43、 45、 54、 55、 56和51 接合甚至更低的齒輪系。如果滑動(dòng)耦合器57用于將齒輪50聯(lián)接到軸 46(參見箭頭G)，則PTO軸58以與拖拉機(jī)的地速成比例的速度經(jīng) 由齒輪系50、 59、 60、 61和62驅(qū)動(dòng)。
軸46上的齒輪52經(jīng)由齒輪64和前輪驅(qū)動(dòng)離合器65驅(qū)動(dòng)前輪馬區(qū) 動(dòng)軸63。
PTO軸58可以使用滑動(dòng)耦合器71從輸入軸11經(jīng)由液壓離合器 66和齒輪67、 68或齒輪69、 70驅(qū)動(dòng)。齒輪系67、 68以特定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速給出1000r.p.m.的PTO軸轉(zhuǎn)速，而齒輪系69、 70以特定的發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速給出540r.p.m.的PTO軸轉(zhuǎn)速。
參照圖2和3，變速器模塊10包括外殼75，所述外殼75包括在 發(fā)動(dòng)機(jī)的前端的通用的端部法蘭76。模塊10本身容納在拖拉機(jī)110 的底盤內(nèi)。輸入軸11由位于多個(gè)軸支承點(diǎn)78A、 78B、 78C和78D中 的一個(gè)處的軸承77支承，所述多個(gè)軸支承點(diǎn)78A、 78B、 78C和78D 通過栓接到主外殼75的通用的端部法蘭76提供。
液壓泵/馬達(dá)回路24安裝在軸240上并通過軸240驅(qū)動(dòng)。該部件 通過設(shè)置在底盤架110中的進(jìn)入搶口添加到模塊IO朝向裝配線的端部 的其余部分。
馬達(dá)26的輸出驅(qū)動(dòng)齒輪30，所述齒輪30驅(qū)動(dòng)行星架19。
圖3示出在通用的端部法蘭76內(nèi)表面上的用于支承用于齒輪27、 28和29的軸的四個(gè)軸支承點(diǎn)78A、 78B、 78C和78D。由此處可以看 到，用于泵/馬達(dá)回路24的軸240通過輸入軸11經(jīng)由所有由通用的端 部法蘭76支承的齒輪27、 28和29驅(qū)動(dòng)。齒輪27的寬度或厚度例如 基本大于齒輪28的寬度或厚度的兩倍，原因?qū)⒃谝韵聲?huì)清楚。
齒輪120與齒輪28嚙合并且可驅(qū)動(dòng)地安裝在軸121上，所述軸 121由軸支承點(diǎn)78D支承。輔助液壓泵122通過軸121驅(qū)動(dòng)并且用于 操作拖拉機(jī)的輔助液壓功能。
圖1、 2和3中所示的CVT布置的組件可以容易地修改以代替地 提供圖4、 5和6中所示的形式的五速多傳動(dòng)比動(dòng)力換檔變速器。
如從圖4可以看到，與圖1、 2和3的CVT模塊10的主要差異 在于，液壓泵回路24由機(jī)械齒輪回路80代替，所述機(jī)械齒輪回路80 使用離合器c3從輸入軸11經(jīng)由齒輪27、 82、 83和84驅(qū)動(dòng)行星架19， 并且使用離合器C4保持行星架19靜止。
通用的端部法蘭76可選擇地構(gòu)造成CVT變速器布置和動(dòng)力換檔 變速器布置。在動(dòng)力換檔變速器布置中，機(jī)械齒輪回路80安裝在軸 800上，所述軸800通過齒輪82驅(qū)動(dòng)。如從圖5可以看到，齒輪8 與齒輪27嚙合并且與齒輪28交迭，所述齒輪28保持在適當(dāng)?shù)奈恢弥幸则?qū)動(dòng)液壓泵122 (為兩種布置所共用)。從而，軸支承點(diǎn)78C在該 布置中是冗余的(圖6)。
輸入軸11的位置為圖2和5中所示的兩種布置所共用。此外，齒 輪27是兩種布置中共用的部件，其中齒輪27的厚度的比例在CVT 布置中是冗余的。
通過提供可以容納多個(gè)不同的軸支承構(gòu)造的端部法蘭76,可以與 所需要的最終傳動(dòng)系無關(guān)地采用同一部件，并由此允許共用的組裝過 程以用于變速器的更多部分。
到現(xiàn)在為止，雖然已經(jīng)在所述實(shí)施例中使用了通用的端部法蘭 76，但是應(yīng)當(dāng)理解，為期望的布置所特制的法蘭也可以代替使用而沒 有脫離本發(fā)明的范圍。此外，通用的端部法蘭可以代替地包括多個(gè)對 于兩種布置不是共用的軸支承點(diǎn)。
回到圖4、 5和6的多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器，圖7以表格形式 示出離合器C1、 C2、 C3和C4的接合順序，所述接合順序給出由行 星齒輪裝置13和齒輪回路80所提供的動(dòng)力換檔的五個(gè)傳動(dòng)比。因而， 為了接合第一傳動(dòng)比，離合器C1和C4致動(dòng)，并且為了接合第二傳動(dòng) 比，離合器C1和C3致動(dòng)。第三傳動(dòng)比通過致動(dòng)離合器Cl和C2而 接合，并且第四傳動(dòng)比通過致動(dòng)離合器C2和C3而接合。第五傳動(dòng)比 通過致動(dòng)離合器C2和C4而接合。
而且，設(shè)置額外的滑動(dòng)耦合,器90，以便使軸49可以經(jīng)由齒輪91 和41或經(jīng)由齒輪92和42而驅(qū)動(dòng)，從而使齒輪系15可以提供的傳動(dòng) 比的數(shù)量加倍。
圖8示出又一種形式的動(dòng)力換檔變速器，在所述動(dòng)力換檔變速器 中圖4的五速行星式單元通過添加在輸入軸11和行星架19之間延伸 的又一個(gè)機(jī)械回路100而由七速行星式單元代替，所述機(jī)械回路100 包括額外的離合器C5。圖9以表格形式示出離合器C1、 C2、 C3、 C4 和C5的接合順序，所述接合順序提供行星式動(dòng)力換檔單元的七個(gè)傳 動(dòng)比。
圖10中示出動(dòng)力換檔變速器的又一種形式，其中在行星架19與輸出軸23之間添加單向離合器C6。在該布置中，當(dāng)離合器C3接合 時(shí)，輸出軸23可以通過離合器C6經(jīng)由齒輪載荷80驅(qū)動(dòng)，并且類似 地，當(dāng)離合器C5接合時(shí)，輸出軸可以通過離合器C6經(jīng)由齒輪回路 100驅(qū)動(dòng)，以提供九速行星式單元。圖11以表格形式示出所有的離合 器Cl至C6的接合順序以提供九個(gè)傳動(dòng)比。
本發(fā)明的可以組裝成可替代的傳動(dòng)系的模塊化變速器的概念可應(yīng) 用于其它類型的行星齒輪裝置。例如，使用復(fù)合的行星齒輪16、 17 和18的圖1的行星式CVT單元10可以用圖12中所示的太陽輪、行 星齒輪和環(huán)形齒輪的形式代替，其中行星齒輪200承載在行星架201 上，所述行星架201從輸入軸11驅(qū)動(dòng)。行星齒輪200與驅(qū)動(dòng)輸出軸 23的太陽輪202嚙合，并且與從馬達(dá)26經(jīng)由齒輪204驅(qū)動(dòng)的環(huán)形齒 輪203嚙合。
圖12中所示的CVT布置可以通過由齒輪回路300代替泵和馬達(dá) 回路24而轉(zhuǎn)化成圖13中所示的動(dòng)力換檔布置，所述齒輪回路300包 括離合器C7和離合器C8,所述離合器C7當(dāng)接合時(shí)驅(qū)動(dòng)環(huán)形齒輪203 以提供第一傳動(dòng)比，所述離合器C8當(dāng)可替代地接合時(shí)保持環(huán)形齒輪 203靜止以提供第二傳動(dòng)比。變速器的其余部分參照圖l說明。
參照圖14,示出用于CVT的又一可替代的行星齒輪系布置。該 變速器以與圖1的實(shí)施例類似的方式包括兩個(gè)液壓操作的離合器Cl、 C2,所述兩個(gè)液壓操作的離合器C1、 C2能可替代地接合以從輸入軸 11經(jīng)由它們相應(yīng)的太陽輪420、 421驅(qū)動(dòng)輸入4亍星齒輪416、 417。然 而，在該實(shí)施例中，輸出軸23可驅(qū)動(dòng)地連接至行星架419。通過連續(xù) 可變的連接25、 26驅(qū)動(dòng)的齒輪30與環(huán)形(或環(huán)狀)齒輪403嚙合， 所述齒輪403繼而與行星齒輪嚙合。
圖14的CVT能以與圖12的CVT布置同樣的方式通過由適當(dāng)?shù)? 齒輪回路(未示出)代替泵和馬達(dá)回路24而轉(zhuǎn)化成動(dòng)力換檔布置。
因而，將應(yīng)當(dāng)理解，上迷模塊化的變速器允許拖拉機(jī)制造商向其 客戶提供，例如如圖1中所示的CVT，或者如圖4中所示的五速動(dòng)力 換檔變速器，或者如圖8中所示的七速動(dòng)力換檔變速器、或者如圖10
14中所示的九速動(dòng)力換檔變速器，這些變速器具有高百分比的共用的部
件。類似地，圖12的行星式CVT可以修改成圖13的動(dòng)力換檔變速 器。
而且，當(dāng)變速器構(gòu)造為CVT時(shí)，能夠提供高轉(zhuǎn)矩的操作模式， 其中連續(xù)可變的連接被鎖定，以便使軸11和23—致地旋轉(zhuǎn)。這種模 式提供高效率的傳動(dòng)系，所述傳動(dòng)系尤其適合用于諸如耕作的高轉(zhuǎn)矩 應(yīng)用。通過將行星齒輪系的兩個(gè)元件鎖定在一起，在輸入軸ll與輸出 軸23之間建立起直接的1 : 1關(guān)系。
應(yīng)的輸入行星齒輪的離合器，則提供了將兩個(gè)行星式元件鎖定在一起 的簡單路線，以提供高轉(zhuǎn)矩模式。例如，在圖1和14的實(shí)施例中的離 合器C1和C2可以同時(shí)簡單地接合，而同時(shí)允許泵/馬達(dá)回路24自由 地轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)處在高轉(zhuǎn)矩模式中時(shí)，傳動(dòng)可以從輸出軸23經(jīng)由齒輪48、 41、 43、 45傳輸?shù)捷S46并因此傳輸?shù)杰囕啞；蛘撸ㄟ^從軸23經(jīng)由 齒輪48、 41、 42、 44傳輸?shù)捷S46可以滿足道路4吏用的需要。
連續(xù)可變的連接可以允許通過多種方法自由地旋轉(zhuǎn)。例如，在如 圖1和14中所示的變量液壓泵/馬達(dá)回路的情況中，可以設(shè)置打開的 旁通閥。這用于斷開連接泵25和馬達(dá)26的壓力線路之間的液壓連接。
或者，在控制液壓馬達(dá)26的轉(zhuǎn)速的封閉回路控制系統(tǒng)的情況中， 馬達(dá)可以被制成以與鎖定的行星齒輪系相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致沒有 動(dòng)力通過液壓變換器回路24驅(qū)動(dòng)。如果泵/馬達(dá)回路24被轉(zhuǎn)矩控制， 則控制要求可以設(shè)定成零而導(dǎo)致在軸240上沒有載荷。
在裝配線中，拖拉機(jī)制造商可,以根據(jù)本發(fā)明組裝變速器模塊，并 且在將各模塊一個(gè)接一個(gè)地構(gòu)造成CVT布置或動(dòng)力換檔變速器布置 之前根據(jù)期望儲(chǔ)存大量的這種變速器模塊。這樣有利地減少在客戶訂 購具有期望的變速器的拖拉機(jī)與交付這種拖拉機(jī)之間的時(shí)間。
總之，提供一種用于拖拉機(jī)的變速器模塊，所述變速器模塊可在 CVT布置與多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器布置之間選擇地構(gòu)造。該模塊 包括行星式單元，其中行星式單元的第一齒輪元件從輸入軸機(jī)械地驅(qū)動(dòng)，并且行星式單元的第二齒輪元件用作變速器模塊的輸出。通過在
輸入軸與第三齒輪元件之間簡單地連接CVT單元或一對離合器，模 塊可以轉(zhuǎn)化成期望的變速器布置。例如這在工廠中提供交付益處，由 此可以在根據(jù)客戶要求定制變速器之前完成大比例的組裝工作，從而 減少交貨的交付周期。
權(quán)利要求
1.一種變速器模塊，其包括輸入軸；行星齒輪系，其中所述行星齒輪系的第一齒輪元件從所述輸入軸被機(jī)械地驅(qū)動(dòng)，并且所述行星齒輪系的第二齒輪元件用作所述變速器模塊的輸出，所述行星齒輪系還包括第三齒輪元件，其中，所述變速器模塊能夠在以下布置之間選擇地構(gòu)造(a)無級(jí)變速器(CVT)布置，其中，在所述輸入軸與所述第三齒輪元件之間形成連續(xù)可變的連接，以便驅(qū)動(dòng)所述第三齒輪元件并因此驅(qū)動(dòng)所述輸出軸；和(b)多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器布置，其中，在所述輸入軸與所述第三齒輪元件之間連接有第一離合器和第二離合器，以便依據(jù)哪個(gè)離合器操作而從所述輸入軸驅(qū)動(dòng)所述第三齒輪元件或者保持所述第三元件固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的變速器模塊，還包括外殼，所述外殼包 括通用的端部法蘭，所述通用的端部法蘭在內(nèi)表面上具有用在所述 CVT布置中的第一組軸支承件和用在所述多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速 器布置中的第二組軸支承件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的變速器模塊，其中，所述第一組軸支承 件和所述第二組軸支承件共用至少一個(gè)共用的軸支承件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的變速器模塊，其中，所述輸入軸通過所 述至少一個(gè)共用的軸支承件支承。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變速器模塊，其中，所述行 星齒輪系包括三個(gè)復(fù)合的行星齒輪，所述三個(gè)復(fù)合的行星齒輪始終 一致地共同旋轉(zhuǎn)，兩個(gè)行星齒輪用作所述行星齒輪系的輸入并且接合 所述輸入軸上的相對應(yīng)的太陽輪，而第三個(gè)所述行星齒輪用作所述行 星齒輪系的輸出并且接合所述行星齒輪系的輸出軸上的相應(yīng)的太陽 輪；兩個(gè)液壓操作的離合器，所述兩個(gè)液壓操作的離合器能夠替代地 接合，以從所述輸入軸經(jīng)由它們相應(yīng)的太陽輪驅(qū)動(dòng)所述輸入行星齒輪；以及用于所述行星齒輪的行星架，所述行星架從所述輸入軸驅(qū)動(dòng)以提供所述CVT。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的變速器模塊，其中，所述 行星齒輪系具有從所述輸入軸驅(qū)動(dòng)的行星架；與所述輸出連接的太 陽輪；和環(huán)形齒輪，其經(jīng)由所述連續(xù)可變的連接而驅(qū)動(dòng)或在所述動(dòng)力 換檔變速器布置中與所述第一和第二離合器連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的變速器模塊，其中，所述 行星齒輪系包括兩個(gè)復(fù)合的行星齒輪，所述兩個(gè)復(fù)合的行星齒輪始 終一致地共同旋轉(zhuǎn)，所述行星齒輪用作所述行星齒輪系的輸入并且接 合所述輸入軸上的相應(yīng)的太陽輪；兩個(gè)液壓操作的離合器，所述兩個(gè) 液壓操作的離合器能夠替代地接合，以從所述輸入軸經(jīng)由它們相應(yīng)的 太陽輪驅(qū)動(dòng)所述輸入行星齒輪；用于所述行星齒輪的行星架，所述行 星架用作所述輸出；和環(huán)形齒輪，其經(jīng)由所述連續(xù)可變的連接而驅(qū)動(dòng) 或在所述動(dòng)力換檔變速器布置中與所述第一和第二離合器連接。
8. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變速器模塊，還包括第一齒 輪和與所述第一齒輪嚙合的第二齒輪，所述第一齒輪能夠驅(qū)動(dòng)地安裝 在所述輸入軸上，所述第二齒輪的寬度小于所述第一齒輪的寬度。
9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變速器模塊，還包括所述連 續(xù)可變的連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的變速器模塊，還包括所述連續(xù)可變的 連接，所述連接通過與所述第二齒輪嚙合的第三齒輪驅(qū)動(dòng)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或IO所述的變速器模塊，其中，在所述 輸入軸與所述行星架之間的所述連續(xù)可變的連接是變量液壓泵/馬達(dá) 回路。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或IO所述的變速器模塊，其中，在所述 輸入軸與所述行星架之間的所述連續(xù)可變的連接是可變傳動(dòng)比的機(jī)械 傳動(dòng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或IO所述的變速器模塊，其中，在所述 輸入軸與所述行星架之間的所述連續(xù)可變的連接是可變傳動(dòng)比的發(fā)電機(jī)/電動(dòng)馬達(dá)組合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的變速器模塊，還包括所 述第一和第二離合器。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的變速器模塊，還包括所述第一和第二 離合器，所述離合器通過與所述第一齒輪嚙合且與所述第二齒輪交迭 的第三齒輪驅(qū)動(dòng)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的變速器模塊，還包括從所述輸 入軸驅(qū)動(dòng)所迷行星架的第三離合器和保持所述行星架固定的第四離合 器，以借助所有所述離合器的適當(dāng)使用而提供五速動(dòng)力換檔。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的變速器模塊，還包括第五離合器以從 所述輸入軸以又一速度驅(qū)動(dòng)所述行星架，以借助所有所述離合器的適 當(dāng)使用而提供七速動(dòng)力換檔。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的變速器模塊，還包括第六離合器，所 述第六離合器僅沿著一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向?qū)⑺鲂行羌苓B接到所述輸出軸， 以借助所有所述離合器的適當(dāng)使用而提供九速動(dòng)力換檔。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14至18中任一項(xiàng)所述的變速器模塊，還包括 外殼，所述外殼包括通用的端部法蘭，所述通用的端部法蘭具有冗余 的軸支承件。
20. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的變速器模塊，其中，所述 行星齒輪系的輸出軸與向前/反向傳輸段連接，在所述向前/反向傳輸 段中，通過液壓操作的向前和反向驅(qū)動(dòng)離合器選擇向前或反向驅(qū)動(dòng)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的變速器模塊，還包括從所述動(dòng)力傳輸 段驅(qū)動(dòng)的能夠選擇接合的齒輪系。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器模塊，其中，所述能夠選擇接 合的齒輪系提供高傳動(dòng)比和低傳動(dòng)比兩種傳動(dòng)比。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的變速器模塊，其中，所述能夠選擇接 合的齒輪系提供又一個(gè)甚至更低的傳動(dòng)比。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21、 22或23所述的配合到車輛的變速器模塊， 其中，所述能夠選擇接合的齒輪系驅(qū)動(dòng)所述車輛的后軸并且也經(jīng)由前輪驅(qū)動(dòng)離合器驅(qū)動(dòng)所述車輛的前軸。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21至24中任一項(xiàng)所述的配合到車輛的變速器 模塊，其中，能以與所述車輛的地速成比例的速度驅(qū)動(dòng)所述車輛的動(dòng) 力輸出軸。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的變速器模塊，其中，所述動(dòng)力輸出軸 也能夠從所述輸入軸經(jīng)由動(dòng)力輸出離合器和齒輪系被直接驅(qū)動(dòng)，所述 齒輪系以工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1000rpm或540rpm驅(qū)動(dòng)所述動(dòng)力輸出軸。
27. —種組裝變速器的方法，所述方法包括提供變速器模塊，所 述變速器模塊具有輸入軸；行星齒輪系，其中所述行星齒輪系的第 一齒輪元件從所述輸入軸被機(jī)械地驅(qū)動(dòng)，并且所述行星齒輪系的第二 齒輪元件用作所述變速器模塊的輸出，所述行星齒輪系還包括第三齒 輪元件，于是，在所述輸入軸與所述行星齒輪系的第三齒輪元件之間 連接有(a)連續(xù)可變的連接，以便驅(qū)動(dòng)所述第三元件并因此驅(qū)動(dòng)所述 輸出軸，以提供無級(jí)變速器(CVT)，或者連接有(b)第一離合器 和第二離合器，以便依據(jù)哪個(gè)離合器操作而從所述輸入軸驅(qū)動(dòng)所述笫三元件或者保持所述第三元件固'定，以提供多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速 器。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述變速器模塊是根據(jù) 權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的變速器模塊。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中，在所述輸入軸與 第三齒輪元件之間組裝期望的連接之前，所述變速器模塊與其它模塊 一起儲(chǔ)存。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于拖拉機(jī)的變速器模塊(10)，所述變速器模塊可在CVT布置與多傳動(dòng)比的動(dòng)力換檔變速器布置之間選擇地構(gòu)造。該模塊包括行星式單元(13)，其中行星式單元的第一齒輪元件從輸入軸(11)機(jī)械地驅(qū)動(dòng)，并且行星式單元的第二齒輪元件用作變速器模塊的輸出。通過在輸入軸與第三齒輪元件之間簡單地連接CVT單元(24)或一對離合器(80)，模塊(10)可以轉(zhuǎn)化成期望的變速器布置。例如這在工廠中提供交付益處，由此可以在根據(jù)客戶要求定制變速器之前完成大比例的組裝工作，從而減少交貨的交付周期。
文檔編號(hào)F16H47/04GK101680518SQ200880016598
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月19日
發(fā)明者T·羅科拉, V·維塔薩洛 申請人:維美德公司