[发明专利]机动车的动力输出装置

说明书

本发明涉及一种机动车的动力输出装置(power take offarrangement)。

此处使用的“动力输出装置”指的是用于从机动车的发动机(或其它旋转驱动器如电动马达)传输旋转推进力给使用动力的某些点，而非车辆的从动轮。这个用语可缩写为″PTO″。农用车辆如拖拉机通常都装备有PTO用于连接到动力驱动的配件上，如收割机、割草机、从动轮拖车等。PTO一般包括通过某些形式的变速箱连接到发动机上的传动轴，该传动轴装备有用于形成对配件的轴的可松脱连接的机构。PTO不能单独用于农用车辆中。军用车辆也使用PTO用于驱动从动轮拖车和其它器械，并且PTO在其它领域也具有实际和潜在的用途。

现有的农用PTO一般都打算在固定速度行驶。定比率齿轮箱通常与车辆的变速箱分离，具有一个或一组传动比，并且车辆的限速柴油机被设置到固定速度，以便提供所需的PTO输出速度。发动机和PTO之间需要离合器，以便当PTO不需要推进力时将二者分离。

这种传统的PTO技术受到几个缺点的困扰。一个是遇到“发动”问题，也就是在向PTO输出提供推进力以便使之从静止加速到所需的运行速度时。从动器械经常具有大惯性动量，这需要在相当的时间周期加速以到达其运行速度。当首先接合离合器时，发动机和PTO轴之间的速度不匹配导致瞬间和不理想的震动，并可以使发动机停转。操作者学着重复接合和分离离合器以完成发动，粗鲁的方法能够导致设备损坏。更受控制的发动是理想的。

另一个问题的出现与从动轮拖车相关。许多农用和军用车辆通过动力输出将推进力提供给拖车车轮，帮助车辆例如通过崎岖的地形。拖车车轮的地面速度不总与机动车驱动车轮的速度相同。当转弯时，例如，不同车轮沿不同半径的轨迹移动，并因此以不同速度通过路面。然而，车轮旋转的相对速度由于驱动它们的变速箱所提供的速率固定，通常不提供差速齿轮。随之产生的车轮打滑是必然的，但是通过变速箱伴随非常大且不理想的动力再循环。尽管农用车辆的结构有力，但也经常导致昂贵的故障。问题的出现不仅是由于转弯，还由于车轮尺寸不匹配，地形不平整等原因。理想的是提供驱动PTO的一些机构，能使PTO将PTO的速度匹配车辆从动轮的速度，并提供必需的拖车车轮转矩。

已知的PTO的另一个问题是关于能量效率。正常的固定的传动比在发动机在高速运行的基础上选择，在或者接近能够提供峰值功率的速度选择。这样的结果是在当所需的高功率能提供给驱动器械而不用背离所需驱动速度的时候。这样的结果是即使当器械所需的功率相对低时，发动机也必须在相同的固定的高速度下运转，这不必要地消耗了的油料。

当PTO上的负载变化时将遇到最终的困难。遇到的一个示例是当使用饲料收获机时，饲料收获机是安装在车辆上用于收集切割材料的器械，并且消耗的功率大。当饲料收获机遇到材料的特别密度区域时，驱动它所需的转矩增加。保持PTO速度所需的功率可能超出发动机的供给。在这种情况下，理想的是允许PTO减慢，而不是停转发动机。最好在这样操作时保持高发动机速度以便提供高发动机功率。

以前曾提议使用连续可变变速箱，就是能够提供传动比的无级变化以驱动PTO的变速箱。这方面的资料可参考公开的国际专利申请US2003/0070819，申请号为10/236589，发明人为Hrazdera。从中可以了解使用CVT的优点包括改善发动和驱动发动机的速度的弹性。控制问题仍然存在。例如，传统的CVT不会响应负载产生的过度负荷从而自动保护发动机停转。

欧洲专利局对本发明进行检索包括提到的EPl106870(KawasakiJukogu Kabushiki Kaisha)。其描述了一种用于在恒定速度以喷气发动机驱动飞行器发电机的设备。这种设备使用全环面或部分环面变速器来调整发电机的速度，但是很明显这是一种比率控制装置。这方面的资料可参考第55段的相关描述中的图10。相同的检索可留意US4186616 (Sharpe)，其也关于用于驱动飞行器的交流发电机的变速箱。其使用环面型变速器(variator)，但是否是转矩控制并未规定。当然，从此处的用语的意义上，飞行器的交流发电机驱动不是用于机动车的动力输出。

根据本发明的第一方面，一种用于机动车动力输出(PTO)的驱动装置，包括设置成并适于连接到动力驱动器械上的PTO轴，设置成并适于连接到旋转驱动器上的输入轴，以及连接在输入轴和所述PTO轴之间的连续可变变速箱，以在它们之间以连续可变传动比传输推进力，其中，连续可变变速箱构造和设置成用于通过改变其传动比而调节转矩并自动适应所述PTO轴速度的改变。