專利名稱：與動力輸出裝置一起使用的自動變速器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動變速器，尤其涉及使自動變速器可容納動力輸出裝置。
背景技術(shù)：
常用的工作機械可用于許多不同的應(yīng)用場合，包括建筑、農(nóng)業(yè)、園林和采礦等領(lǐng)域。為了能實現(xiàn)這些應(yīng)用，工作元件通常連接在工作機械的提升臂或其它連接件上，這些連接件由工作機械的輔助液壓回路啟動。例如，一輔助液壓回路可包括一輔助泵，該輔助泵被構(gòu)造為向連接件提供流體，從而完成這些連接件的動作。
在一些工作機械中，可用變速器來驅(qū)動諸如動力輸出裝置(“PTO”)之類的輔助液壓回路。動力輸出裝置驅(qū)動輔助泵來幫助啟動工作機械的連接件。在許多情況下，將動力輸出裝置直接安裝于變速器上。
例如，授予Sauermann等人的美國專利6080081提供了一種動力輸出裝置控制器，并說明了一種在變速器的后部安裝有動力輸出裝置的中間軸變速器。由于在中間軸變速器中有多根可用的軸，故廣泛地采用了在變速器的后部連接動力輸出裝置的方法。
相反，自動變速器只使用一根軸，這根軸與輸入軸同軸對準(zhǔn)以驅(qū)動機械。例如授予Harada等人的美國專利4944193(專利‘193)揭示了一種自動變速器。來自發(fā)動機的動力進入一轉(zhuǎn)矩變換器，該轉(zhuǎn)矩變換器向變速器的驅(qū)動軸輸出動力。多個互相軸向布置的摩擦離合器起到了作用，而提供不同的傳動比。有了該多個離合器和行星齒輪組，就不需要其它的中間軸了。
然而，對于許多類型的大型卡車和專用卡車來說，自動變速器是首選。自動變速器可提供中間軸變速器通常無法提供的提高了的變速性能。游樂車駕駛員尤其注重變速性能，他們要求無級、平滑的變速。自動變速器可以滿足這一要求。在長途和假日汽車行業(yè)中對這一要求也有所增長，比如自卸式卡車和垃圾車，在這些行業(yè)中，需要平滑的變速以使駕駛員舒適、可控制以及減少由于劇烈變速而引起的磨損和損壞。
結(jié)果，就需要在自動變速器上放置動力輸出裝置。為了滿足這一需要，將動力輸出裝置放置在自動變速器的一側(cè)并直接由一連接于輸入軸的大齒輪驅(qū)動。‘193專利講述了一種位于變速器外側(cè)部徑向放置的動力輸出裝置。
許多自動變速器已適于容納一個以上的動力輸出裝置，并包括多個設(shè)計用來連接動力輸出裝置的動力輸出裝置襯墊或接口。變速器的制造商會改變動力輸出裝置襯墊的位置。通常，動力輸出裝置襯墊相對于變速器外殼的圓周來說位于八點鐘和一點鐘的位置。
然而，由于車架梁、排氣管、大型變速器和大型發(fā)動機所引起的尺寸上的限制，大型動力輸出裝置和相應(yīng)的大型液壓泵通常無法配合到動力輸出裝置襯墊上。通常，為了匹配大型動力輸出裝置，必須將發(fā)動機重新定位，建立支架，并在汽車元件上形成槽。由于會影響機械的整體平衡和結(jié)構(gòu)整體性，這種劇烈的改動是不希望發(fā)生的。此外，很少會希望改動原有的元件，且會導(dǎo)致不受保修。
為了克服尺寸限制，通常將動力輸出裝置安裝在汽車的前面。安裝在前面的動力輸出裝置會產(chǎn)生其它問題。例如，當(dāng)被安裝在前面的位置時，時常必須延伸汽車的前保險杠以容納通常較大的泵。另外，在這樣裝備的汽車中的散熱器時常需要裝芯或重新布置以留出液壓泵的安裝位置，這會導(dǎo)致進入散熱器的空氣流的減少，在日益嚴(yán)格的環(huán)境保護機構(gòu)的排放法規(guī)提高發(fā)動機散熱標(biāo)準(zhǔn)的條件下，這是不可行的。一個選擇是增加散熱器的尺寸。然而，增加寬度會使整體更大，而增加高度會減少駕駛員的視野。因此，必須使散熱器向下延伸，這會切斷機軸和前置動力輸出裝置之間的連接。
美國專利6263749也試圖通過設(shè)置一伸長的軸來解決尺寸限制，該軸可將一伸長的軸可操作地連接到側(cè)向安裝的動力輸出裝置和泵上。不幸的是，這種結(jié)構(gòu)受與上述側(cè)向安裝的動力輸出裝置相同的缺點的困擾，即尺寸限制會使這樣的大型裝置無法安裝到變速器上。
所有側(cè)向安裝動力輸出裝置的至少一個問題是能否接觸到動力輸出裝置襯墊。將動力輸出裝置連接到變速器的一側(cè)會需要或者將變速器拆下、或者將發(fā)動機拆下，以夠到動力輸出裝置襯墊。這兩種選擇都不是人們希望的，而且花費都很大。
本發(fā)明旨在解決以上一個或多個問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個示例性方面，一自動變速器包括一變速器殼體，該變速器殼體具有前部和后部；一輸入件，該輸入件被構(gòu)造成可繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；至少一個行星齒輪組，該行星齒輪組具有一中心齒輪、一環(huán)形齒輪和置于中心齒輪和環(huán)形齒輪之間的諸過橋齒輪，該至少一個行星齒輪組由輸入件驅(qū)動；至少一個剎車和/或離合器，該剎車和/或離合器適用于改變來自變速器的輸出傳動比；以及一輸出件，該輸出件繞第一軸線旋轉(zhuǎn)。與輸入件連接的一輸入驅(qū)動齒輪繞第一軸線旋轉(zhuǎn)。一驅(qū)動齒輪與輸入驅(qū)動齒輪互相嚙合并繞偏移并平行于第一軸線的第二軸線旋轉(zhuǎn)。在變速器后部的一安裝結(jié)構(gòu)適于接納一輔助裝置，并形成與第二軸線同軸對準(zhǔn)的孔。
根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例，提供一種將動力輸出軸安裝在自動變速器中的方法。該變速器包括一具有前部和后部變速器殼體、一輸入件、由輸入件驅(qū)動的至少一個行星齒輪組，并且設(shè)置有至少一個剎車或離合器，該剎車和離合器適用于改變來自變速器的輸出傳動比。該方法包括以下步驟將動力輸出軸插入變速器殼體后部的一軸承孔中，并將動力輸出軸的一端與動力輸出軸軸座連接；將一軸承插入變速器殼體后部的軸承孔中，并插到動力輸出軸上；將動力輸出軸固定到軸承上；以及將軸承固定到變速器殼體上。
根據(jù)本發(fā)明的再一個示例性實施例，提供了一種用于自動變速器的動力輸出零件組以可應(yīng)用來自變速器殼體后部的動力輸出裝置。該自動變速器包括一變速器殼體，該變速器殼體具有前部和后部；一輸入件，該輸入件被構(gòu)造成可繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；至少一個行星齒輪組，該行星齒輪組具有一中心齒輪、一環(huán)形齒輪和置于中心齒輪和環(huán)形齒輪之間的諸過橋齒輪，該至少一個行星齒輪組由輸入件驅(qū)動；至少一個剎車和/或離合器，該剎車和/或離合器適用于改變來自變速器的輸出傳動比；以及一輸出件，該輸出件繞第一軸線旋轉(zhuǎn)。與輸入件連接的一輸入驅(qū)動齒輪繞第一軸線旋轉(zhuǎn)。一驅(qū)動齒輪與輸入驅(qū)動齒輪互相嚙合并繞偏移并平行于第一軸線的第二軸線旋轉(zhuǎn)。在變速器后部的一安裝結(jié)構(gòu)適于接納一輔助裝置，并形成與第二軸線同軸對準(zhǔn)的孔。該零件組包括一動力輸出軸；一軸承；一第一緊固件，該第一緊固件是用于將動力輸出軸固定到軸承上的；以及一第二緊固件，該第二緊固件是用于將軸承固定到變速器殼體上的。
可以理解的是，以上的總體描述和以下的詳細(xì)描述只是示例性和說明性的，且不是對本發(fā)明的限制。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的、具有一后側(cè)安裝動力輸出裝置和液壓泵的變速器的等軸視圖；以及圖2是一變速器和驅(qū)動組件的橫截面等軸視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的實施例，它們的例子在附圖中示出。
圖1示出了一種發(fā)動機12的變速器10。該發(fā)動機12可為例如內(nèi)燃機或其它本領(lǐng)域已知類型的發(fā)動機。發(fā)動機12和變速器10可安裝在工作機械(未示出)的發(fā)動機隔艙中，并可被構(gòu)造成以任何常用的方式向工作機械的元件提供動力。
變速器10可以任何常用的方式與發(fā)動機12連接。在一個示例性實施例中，變速器10的輸入軸或輸入件14通過例如常用的轉(zhuǎn)矩變換器(未示出)直接與發(fā)動機12的輸出軸連接。
可用于向泵組件18提供動力的動力輸出裝置(PTO)16安裝在變速器10的后側(cè)，具體在變速器外殼或殼體22的后側(cè)20。動力輸出裝置16工作以驅(qū)動泵組件18，從而向工作機械的元件(未示出)提供液壓流體。在一個實施例中，泵組件18(而不是動力輸出裝置16)通過一泵接頭直接安裝在變速器10的后部20。在這樣的實施例中，只要當(dāng)變速器10接收到動力時，泵送機構(gòu)工作以向工作機械的元件提供液壓動力?？梢哉J(rèn)識到，任何一種諸如動力輸出裝置、泵或電動機/發(fā)電機之類的輔助裝置可連接到變速器外殼22上。
圖2示出了變速器10的橫截面圖。變速器10包括由一壁28分隔的第一和第二部分24和26。在第一部分24上，一輸入驅(qū)動齒輪32與輸入軸14直接連接，從而在發(fā)動機12工作時輸入驅(qū)動齒輪32以與輸入軸14相同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。諸行星齒輪位于第二部分26。
輸入驅(qū)動齒輪32驅(qū)動一驅(qū)動組件34，從而將動力從發(fā)動機12傳送到動力輸出裝置16。驅(qū)動組件34可為連接于驅(qū)動齒輪38的動力輸出裝置驅(qū)動軸36，或者，動力輸出裝置驅(qū)動軸36可與加料泵40連接，該加料泵由驅(qū)動齒輪38通過鍵座41驅(qū)動。驅(qū)動組件34從第一軸線30(見圖1)平行于該第一軸線移位。驅(qū)動齒輪38繞第二軸線39旋轉(zhuǎn)。動力輸出裝置驅(qū)動軸36在第一端44上構(gòu)造有鍵42等，用以容納動力輸出裝置16，從而向其提供動力。同樣，動力輸出裝置驅(qū)動軸36在第二端46上設(shè)有鍵，以與加料泵40或驅(qū)動齒輪38連接。驅(qū)動齒輪38通過壁28并由軸承43支承。可將輸入驅(qū)動齒輪32和驅(qū)動齒輪38的尺寸和構(gòu)造設(shè)置成可以所要求的速度驅(qū)動工作機械的動力輸出裝置16。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以知道，通過改變輸入驅(qū)動齒輪32和驅(qū)動齒輪38的尺寸可以得到很多的傳動比。
該變速器還包括一系列三行星齒輪組、離合器、剎車和其它用于自動變速器的自動變速器元件。行星齒輪組繞第一軸線30旋轉(zhuǎn)，如本領(lǐng)域公知的那樣。類似地，離合器和剎車的功能與其它公知的自動變速器的離合器和剎車類似。變速器包括兩個旋轉(zhuǎn)離合器和三個剎車。輸入裝置驅(qū)動第一行星齒輪的中心齒輪，且第三行星齒輪的過橋齒輪驅(qū)動輸出件。
加料泵40向變速器10所有的元件提供液壓動力，用于潤滑和/或離合器和剎車的接合。加料泵40為齒輪泵，用于將流體從池子48通過抽水管50抽出。本領(lǐng)域技術(shù)人員會知道，有多種類型的加料泵40存在并為本領(lǐng)域所公知。設(shè)想任何類型的加料泵40都可用于現(xiàn)在所述的結(jié)構(gòu)中。流體以預(yù)定的壓力離開加料泵40，流向油過濾器(未示出)，并通過控制閥以驅(qū)動各個離合器和剎車，并潤滑內(nèi)部變速器元件。
在本發(fā)明的一個示例性實施例中，驅(qū)動組件34被置于變速器10的第一軸線30的下方(見圖1)。具體來說，驅(qū)動組件34和動力輸出裝置16可置于變速器10下側(cè)的第四象限處。然而，設(shè)想驅(qū)動組件34和動力輸出裝置16可位于變速器殼體22中的任意位置。然而，較佳地，將驅(qū)動組件34、具體是加料泵40置于便于接觸到的位置。在所示的實施例中，驅(qū)動組件34位于水平面52的下方，從而在將油抽干并將油盤取出后可容易地觸及到它。如果驅(qū)動組件34置于水平面上方的位置，可設(shè)想使用進口孔、隔艙或蓋，以便能觸及到它。
如上所討論的，動力輸出裝置驅(qū)動軸36可為相對于驅(qū)動齒輪38和加料泵40獨立的軸。有利的是，動力輸出裝置驅(qū)動軸36可為一可任選的元件。具體來說，變速器10可以不帶有任選的動力輸出裝置驅(qū)動軸36而制造和銷售。不必購買一完整的新的變速器，可以得到包括任選的動力輸出裝置驅(qū)動軸36、一軸承56和兩個扣環(huán)58和60的零件組。一個扣環(huán)58將軸承56固定于變速器殼體22，而另一個扣環(huán)60將動力輸出裝置驅(qū)動軸36固定于軸承56。動力輸出裝置16緊固于變速器10的后部20上的一法蘭54上?？梢宰⒁獾降氖强梢杂萌魏伟惭b結(jié)構(gòu)來將動力輸出裝置16或其它輔助裝置連接于變速器殼體22。例如，該安裝結(jié)構(gòu)可為設(shè)置在變速器殼體22中的任何類型的螺栓型式，如可從美國汽車工程師學(xué)會(SAE)標(biāo)準(zhǔn)中知道的那樣。
要在售后安裝動力輸出裝置驅(qū)動軸36，客戶、經(jīng)銷商或機械師可將動力輸出裝置蓋子62拆下，將動力輸出裝置驅(qū)動軸36的第一端44插入軸承56中，用扣環(huán)60或其它諸如螺栓、螺絲釘、夾鉗、夾子、壓縮或永久結(jié)構(gòu)之類的緊固裝置將動力輸出裝置驅(qū)動軸36固定于軸承56，且將動力輸出裝置驅(qū)動軸的第二端上的鍵滑到加料泵40的、有鍵輸出件64或驅(qū)動軸38的鍵座41的上方?？梢宰⒁獾娇蓪恿敵鲅b置驅(qū)動軸36壓入軸承56中。還可注意到將動力輸出裝置驅(qū)動軸36壓入軸承56的動作可與將動力輸出裝置驅(qū)動軸36固定在軸承56上是等效的。扣環(huán)56被構(gòu)造成可防止動力輸出裝置驅(qū)動軸36相對于軸承56的明顯移動。將軸承56壓入或安裝到殼體22的變速器軸承孔66中，并用扣環(huán)58或其它諸如螺栓、螺絲釘、夾鉗、夾子、壓縮或永久結(jié)構(gòu)之類的緊固裝置固定?？稍僖淮巫⒁獾降氖菍⑤S承56壓入變速器軸承孔中的動作與將軸承56固定于軸承孔66是等效的。在將軸承56安裝到軸承孔66中之前會需要加熱軸承孔66。軸承孔66和法蘭54形成帶有與第二軸線39同軸對準(zhǔn)的軸的孔?？梢栽O(shè)想可將軸承56固定到動力輸出裝置驅(qū)動軸36中，并從而插進軸承孔66并與加料泵座64或驅(qū)動齒輪38的鍵座41連接。
將動力輸出裝置驅(qū)動軸36的第一端44上的鍵42構(gòu)造成可接納動力輸出裝置16?？梢宰⒁獾芥I42可為內(nèi)部的或外部的，且可為任意形狀。
工業(yè)應(yīng)用性由于發(fā)電機的大尺寸、變速器的大尺寸、車架梁之間的距離、排氣管道以及重型懸掛和控制元件，已知使用本發(fā)明所揭示類型的自動變速器的工作機械具有緊約束。公路卡車以及諸如自卸式卡車、游樂車、水泥攪拌車和垃圾車之類的專業(yè)用車是應(yīng)用本發(fā)明的汽車的典型例子。變速器提供驅(qū)動汽車的動力和將動力輸出裝置安裝到變速器后部的能力。將動力輸出裝置16定位在變速器10的后部20處就可不必要修改工作機械。
動力輸出裝置驅(qū)動軸36可作為任選單元來銷售，以減少不需要后部安裝動力輸出裝置的用戶的成本。然而，如果用戶認(rèn)為需要的話，可在日后銷售和購買動力輸出裝置驅(qū)動軸36，且安裝方便。諸如軸承和扣環(huán)、或其它緊固裝置的其它元件可用于將動力輸出裝置驅(qū)動軸固定到位。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以進行多種修改和變形而不背離本發(fā)明的范圍和精神實質(zhì)。在閱讀了說明書及此處所揭示的對本發(fā)明的實施以后，本發(fā)明的其它實施例對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。本說明書和例子應(yīng)該被認(rèn)為只是示例性的。
權(quán)利要求
1.一種自動變速器，包括一變速器殼體，該變速器殼體具有前部和后部；一輸入件和一輸出件，該輸入件和該輸出件被構(gòu)造成可繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；至少一個行星齒輪組，該至少一個行星齒輪組由輸入件驅(qū)動并具有至少一個剎車和/或離合器，該剎車和/或離合器適用于改變來自變速器的輸出傳動比；一輸入驅(qū)動齒輪，該輸入驅(qū)動齒輪與輸入件連接并繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；一驅(qū)動齒輪，該驅(qū)動齒輪與輸入驅(qū)動齒輪互相嚙合并繞從第一軸線偏移的第二軸線旋轉(zhuǎn)；以及一安裝結(jié)構(gòu)，該安裝結(jié)構(gòu)在變速器后部，且適于接納一動力輸出裝置，并形成與第二軸線同軸對準(zhǔn)的孔。
2.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，其特征在于，驅(qū)動齒輪驅(qū)動一加料泵，且該加料泵包括一動力輸出驅(qū)動軸軸座，該軸座適于與動力輸出驅(qū)動軸連接。
3.如權(quán)利要求1所述的自動變速器，其特征在于，驅(qū)動齒輪和第二軸線位于變速器下部相對于第一軸線的第四象限處。
4.一種將動力輸出軸安裝在自動變速器中的方法，該變速器包括一變速器殼體，該變速器殼體具有前部和后部；一輸入件，該輸入件被構(gòu)造成可繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；至少一個行星齒輪組，該行星齒輪組具有一中心齒輪、一環(huán)形齒輪和置于中心齒輪和環(huán)形齒輪之間的諸過橋齒輪，該至少一個行星齒輪組由輸入件驅(qū)動；至少一個剎車和/或離合器，該剎車和/或離合器適用于改變來自變速器的輸出傳動比；以及一輸出件，該輸出件繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；該方法包括以下步驟將動力輸出軸插入變速器殼體后部的一軸承孔中，并將動力輸出軸的一端與動力輸出軸軸座連接；將一軸承插入變速器殼體后部的軸承孔中，并插到動力輸出軸上；將動力輸出軸固定到軸承上；以及將軸承固定到變速器殼體上。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，這些步驟按所書寫的順序進行。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在插入動力輸出軸之前，將一蓋子從變速器殼體后部上的安裝結(jié)構(gòu)上拆下。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，動力輸出軸與加料泵的動力輸出軸軸座連接。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，動力輸出軸與驅(qū)動齒輪的動力輸出軸軸座連接。
9.一種用于自動變速器的動力輸出零件組，該變速器包括一變速器殼體，該變速器殼體具有前部和后部；一輸入件，該輸入件被構(gòu)造成可繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；至少一個行星齒輪組，該行星齒輪組具有一中心齒輪、一環(huán)形齒輪和置于中心齒輪和環(huán)形齒輪之間的諸過橋齒輪，該至少一個行星齒輪組由輸入件驅(qū)動；至少一個剎車和/或離合器，該剎車和/或離合器適用于改變來自變速器的輸出傳動比；一輸出件，該輸出件繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；一輸入驅(qū)動齒輪，該輸入驅(qū)動齒輪與輸入件連接并繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；一驅(qū)動齒輪，該驅(qū)動齒輪與輸入驅(qū)動齒輪互相嚙合并繞從第一軸線偏移并平行于第一軸線的第二軸線旋轉(zhuǎn)；以及一安裝結(jié)構(gòu)，該安裝結(jié)構(gòu)在變速器后部，且適于接納一輔助裝置，該安裝結(jié)構(gòu)形成與第二軸線同軸對準(zhǔn)的孔，以可應(yīng)用來自變速器殼體后部的輔助裝置；該零件組包括一動力輸出軸；一軸承；一第一緊固件，該第一緊固件是用于將動力輸出軸固定到軸承上的；以及一第二緊固件，該第二緊固件是用于將軸承固定到變速器殼體上的。
10.如權(quán)利要求9所述的動力輸出零件組，其特征在于，動力輸出軸的兩端都設(shè)有鍵。
11.如權(quán)利要求9所述的動力輸出零件組，其特征在于，第一和第二緊固件為扣環(huán)。
12.如權(quán)利要求9所述的動力輸出零件組，其特征在于，驅(qū)動齒輪與動力輸出軸為一整體。
13.如權(quán)利要求9所述的動力輸出零件組，其特征在于，驅(qū)動齒輪包括一動力輸出軸軸座。
14.如權(quán)利要求12所述的動力輸出零件組，其特征在于，動力輸出軸與動力輸出軸軸座連接。
全文摘要
一種適于在其后部容納動力輸出裝置的自動變速器以及用于提供動力輸出元件的零件組。由于自動變速器中的尺寸限制，后部安裝的動力輸出裝置可避免側(cè)面安裝動力輸出裝置通常會有的困難。自動變速器包括一具有前部和后部變速器殼體、一輸入件、由輸入件驅(qū)動的至少一個行星齒輪組、適于改變來自變速器的輸出傳動比的至少一個剎車或離合器。第二旋轉(zhuǎn)軸線上的一驅(qū)動齒輪與第一旋轉(zhuǎn)軸線上的一輸入驅(qū)動齒輪互相嚙合。在變速器后部的一法蘭被構(gòu)造成可接納動力輸出裝置。
文檔編號F16H3/44GK1796828SQ200510003519
公開日2006年7月5日 申請日期2005年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月28日
發(fā)明者A·R·約翰遜, K·G·梅耶, J·M·賽珀德 申請人:卡特彼勒公司