CN100436868C - 用于工程机械特别是挖掘装载机和伸缩式装卸机的动力换挡变速箱 - Google Patents

用于工程机械特别是挖掘装载机和伸缩式装卸机的动力换挡变速箱 Download PDF

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Abstract

推荐一种用于工程机械特别是挖掘装载机和伸缩式装卸机的多挡动力换挡变速箱，它具有一变矩器(2)、一驱动轴(3)、一输出轴(4)和多个间隔距离的中间轴(5，6，7，17)，在这些轴上分布有空转齿轮、固定齿轮和换挡离合器(8，9，10，11，12，13)，它们构成多个用于换挡和换向的中间轴单元，包括6个前进挡和3个后退挡，其中输出轴(4)也用作为用于一个挡的中间轴，这里相应于一个前进挡单元的中间轴(17)和相应于另一个前进挡单元的中间轴(5)与驱动轴(3)啮合，其中这两个中间轴(17，5)能够绕驱动轴(3)在任意一个所希望的角度位置转动；相应于其他挡的中间轴(4，6，7)相对于驱动轴(3)依次设置在驱动轴(3)的一侧，并且相应于其他挡的所述中间轴(4，6，7)能够分别绕朝驱动轴(3)方向看在空间上最近设置的中间轴在一个大的角度范围内转动；其中，相应于一些挡的所述其他的中间轴(4，6)能够绕沿力流连接在前面的齿轮的轴转动。

Description

用于工程机械特别是挖掘装载机和伸缩式装卸机的动力换挡变速箱
技术领域
本发明涉及一种用于工程机械、特别是挖掘装载机和伸缩式装卸机的动力换挡变速箱。
背景技术
这种变速箱通常做成倒顺车减速器(Wendegetriebe)，并用在许多不同的工程机械中，其中根据车辆类型安装条件可能得出不同的结果。例如可供使用的安装空间可能极小。其次变速箱驱动轴和变速箱输出轴之间可能出现不同的轴间距；此外根据车辆类型变速箱输入和输出轴之间可能需要一定的轴偏距。
挖掘装载机车辆例如由于中央安装和离地间隙而需要紧凑的结构。伸缩式装卸机车辆根据结构需要一窄的具有小的侧向卸载的高的外形，或具有侧向伸展可能性的低的结构。
此外在工程机械的大多数应用领域内需要一辅助驱动装置，例如用于工作机的液压装置。因此倒顺车减速器需要完成的任务根据车辆结构类型是非常不同的。这些要求必须在变速箱的轴向结构长度和宽度内得到满足。
开头所述类型的变速箱对于输出轴的位置以及必要的前进和后退挡的数量有不同的要求。
例如挖掘装载机变速箱具有驱动轴和输出轴(向后轮)之间距离短的要求，这是由位置和车辆内的安装空间决定的。此外应该保证尽可能多的离地间隙，这意味着，发动机/变速箱单元应该安装得尽可能高。对于挖掘装载机在大多数情况下后轮比前轮大得多，因此后轮轴的垂直位置明显高于前轮轴。由此得到的典型距离在垂直方向是160至180mm，没有侧向错位或只有小的侧向错位。
挖掘装载机通常具有一可接通的前轮输出轴，其中由于变速箱上的前轮较小，前轮驱动装置与向后轮的输出轴相比位于较低的位置。因为发动机法兰连接部位也位于变速箱前侧，这里造成受结构空间决定的限制，因此前轮驱动装置安装在变矩器罩外面或者下面。
相反伸缩式装卸机具有一永久的四轮驱动装置。前轮驱动装置和后轮输出轴处于同样的位置，因此变速箱只需要一个输出轴。由车辆的结构决定伸缩式装卸机变速箱具有不同于挖掘装载机的对轴间距的要求。在许多情况下例如输出轴相对于驱动轴需要大的偏向偏移。这种要求是由发动机的侧向安装位置造成的。因此相对于中心的转向轴需要一水平偏移。在大多数情况下迄今为止力流向车辆中心的桥接通过装入一差速器达到。
在具有侧吊杆的伸缩式装卸机中另一种典型的安装位置可以是变速箱/发动机单元的中心布局。这里不允许有输出轴(相对于驱动轴)的侧向偏移；垂直轴间距显著大于具有分动箱的伸缩式装卸机以及挖掘装载机变速箱。
由申请人的EP 0 759 129 B1已知一种可按负载换挡的倒顺车减速器，它通过在许多中间轴上分成换挡离合器，固定齿轮和空转齿轮具有一驱动轮系和一分配轮系，从而可以实现长的和短的轴间距。对于长轴间距设想，中间轴基本上设置在驱动轴和输出轴之间，其中根据希望的挡数，中间轴的不同组合参与力的传递。在短轴间距时中间轴定位在绕驱动轴的圆周上，由此已经相互预定其位置。在这种倒顺车减速器时为了实现不同的轴间距设置相互不同的轴布局。
其次由本申请人的DE 101 31 329已知一种可动力换挡的第一驱动轴、一输出轴和许多带有分布在它上面的空转齿轮、固定齿轮和换挡离合器的中间轴的多挡倒顺车减速器，这些齿轮和离合器构成许多用于换挡和换向的中间单元。这里各个轴结合成一倒顺车减速器单元和一挡位变速器单元，其中倒顺车减速器单元设置在驱动轴的任意一侧上，挡位变速器单元连接在倒顺车减速器单元上，因此倒顺车减速器单元和挡位变速器单元相对于驱动轴依次安装在驱动轴的一侧上。
在按现有技术的变速箱方案中轴间距不利地设计得不能有很大的变化。由于离合器和轴布局及规定齿轮的相互啮合在定位和轴间距(驱动轴相对于输出轴)方面只有小的设计选择余地。为了能够满足对于轴间距的不同要求所采取结构更改常常只能花很高的费用才有可能，这意味着，为了实现不同的轴间距必须开发不同的变速箱方案。
例如在现有变速箱方案中，为了从小的垂直轴间距变成大的轴间距，需要加入一中间轴。为了得到大的侧向偏移，必须装一分动箱。
现有传动图有这样的缺点，即变速箱外形只能在一定条件下灵活设计。因此常常不可能用一种传动方案满足对不同车型安装空间的要求。
此外许多普通类型变速箱没有所要求的灵活性和模块性，以满足在变速箱方案中对挡数的不同要求。为了实现这些不同的挡数至少经常需要复杂的重新设计。虽然在有些变速箱结构中可以通过“去除”一个离合器由一5挡或6挡变速箱提供一个4挡变速箱，但是这并不造成成本的显著降低，因为这种方案是为例如6挡变速箱设计的。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于工程机械特别是挖掘装载机和伸缩式装卸机的动力换挡变速箱，它避免现有技术的缺点。特别是应该可以有特别小和非常大的轴间距；此外可能的轴布局应该满足对挖掘装载机变速箱和伸缩式装卸机变速箱的不同要求。
这个目的通过本发明的动力换挡变速箱实现。
按本发明的多挡动力换挡变速箱，具有一变矩器、一驱动轴、一输出轴和多个间隔距离的中间轴，在这些轴上分布有空转齿轮、固定齿轮和换挡离合器，它们构成多个用于换挡和换向的中间轴单元，包括6个前进挡和3个后退挡，其中，输出轴也用作为用于一个挡的中间轴，其中，相应于一个前进挡单元的齿轮的中间轴和相应于另一个前进挡单元的齿轮的中间轴与驱动轴的齿轮啮合，这两个中间轴能够绕驱动轴在任意一个所希望的角度位置转动；其特征为，相应于一些挡的其他的中间轴相对于驱动轴依次设置在驱动轴的一侧，并且，相应于一些挡的所述其他的中间轴能够分别绕朝驱动轴方向看在空间上最近设置的中间轴在一个大的角度范围内转动；其中，相应于一些挡的所述其他的中间轴能绕沿力流连接在前面的齿轮的轴转动。
因此推荐一种具有一驱动轴、一输出轴和多个带有分布在它们上面的构成多个用来换挡和换向的中间单元的空转齿轮(Losrad)、固定齿轮和换挡离合器的中间轴的可动力换挡的多挡倒顺车减速器，其中相当于前进挡单元(方向单元)的中间轴和一相当于后退挡单元(方向单元)的中间轴与驱动轴啮合，与驱动轴啮合的中间轴可以在任何希望的角度位置绕驱动轴转动。
按照本发明相应于各个挡的中间轴相对于驱动轴依次设置在驱动轴一侧。
相应于各个挡的中间轴可以以有利的方式分别绕朝驱动轴方向看在空间上最近设置的中间轴在一个大的角度范围内转动。因此可以实现几乎任何一种壳体形状，由此使本发明的变速箱满足对挖掘装载机变速箱和伸缩式装卸机变速箱的要求。本发明的变速箱最好包括六个前进挡和三个后退挡。
按照本发明前轮驱动装置的位置设计得可以在很大范围内变化，因为前轮驱动装置可以设置在绕输出轴的一个大的角度范围内。对于挖掘装载机变速箱，前轮驱动装置可单独接通(zuschaltbar)；对于伸缩式装卸机变速箱，输出轴向后和向前统一在一个轴内。
设有一能接通的前轮驱动装置，该前轮驱动装置能够通过一空转齿轮与输出轴上的固定齿轮连接。
附图说明
下面借助于附图举例详细说明本发明(相同的构件对应相同的附图标记)。附图中：
图1本发明变速箱第一种实施形式的传动图；
图2本发明变速箱第二种实施形式的传动图；
图3-7按本发明的变速箱的其他传动图；
图8按本发明的输出轴与两个相邻的中间轴的连接方案；
图9至11对于按本发明的变速箱的不同实施形式的轴布局视图。
具体实施方式
在图1中表示一可动力换挡的多挡倒顺车减速器1，它具有6个前进挡和3个后退挡，具有一变矩器2、一驱动轴3、一输出轴4和多个中间轴5、6、7、17，具有分布在它们上面的空转齿轮、固定齿轮和换挡离合器8、9、10、11、12、13，它们构成多个用来换挡和换向的中间单元。这里换挡离合器8和10用作前进挡离合器；后退挡离合器配备图形标记9。其次在本发明的变速箱中设有一可通过换挡离合器14接通的单独的前轮驱动装置15，它可通过一空转齿轮32与输出轴4的固定齿轮22连接，因此这种实施形式特别适合于装在挖掘装载机内。
由图1可见，设有一辅助驱动装置，例如PTO16，它最好与驱动轴3连接。
相应于一个前进挡单元的中间轴17和相应于另一前进挡单元的中间轴5与驱动轴3啮合；两个中间轴可绕驱动轴3在任何一个所期望的角度位置转动。
按照本发明，轴6可以绕轴5在一个很大的角度范围内转动。此外输出轴4也可以绕轴6在大的角度范围内转动；轴7也可以在大的角度范围内绕输出轴4转动。通过本发明的方案，变速箱的形状可以和结构空间条件及不同类型工程机械的要求相匹配。
驱动轴3与轴17及5啮合；为此它们通过固定齿轮31与轴17上的固定齿轮20′连接，并通过换挡离合器9和一空转齿轮28与轴5上的固定齿轮24′连接。轴17包括另一固定齿轮20，它与轴5上的空转齿轮21啮合。该空转齿轮21通过换挡离合器10与轴5旋转固定地连接。此外轴5上的固定齿轮24′与轴17上的空转齿轮29啮合，空转齿轮29通过换挡离合器8与轴17不可旋转地连接。换挡离合器9的闭合促使输出轴反转，并与换挡离合器11、12和13结合激活后退挡。
如图可见，轴5上的固定齿轮24′与轴6上的固定齿轮25′啮合；轴6上的空转齿轮23与输出轴4上的固定齿轮22′啮合，并可通过换挡离合器11与轴6不可旋转地连接。其次轴6上的固定齿轮25′与输出轴4上的空转齿轮27啮合，该空转齿轮可通过换挡离合器12与输出轴不可旋转地连接，并与轴7上的固定齿轮26啮合。此外轴7上的空转齿轮30与输出轴4上的固定齿轮22′啮合，该齿轮附加地与前轮驱动装置15的空转齿轮32啮合。
图2中表示按图1的实施形式的一种变型方案，它具有一永久的前轮驱动装置，并特别适合于伸缩式装卸机(Telehandler)。这里前轮和后轮驱动在一个轴上、亦即输出轴4上进行。
用来表示在图1和2中所示的变速箱的6个前进挡和3个后退挡的离合器组合如下：
前进
1挡  换挡离合器8和11
2挡  换挡离合器8和12
3挡  换挡离合器8和13
4挡  换挡离合器10和11
5挡  换挡离合器10和12
6挡  换挡离合器10和13
后退
7挡  换挡离合器9和11
8挡  换挡离合器9和12
9挡  换挡离合器9和13
为了实现仅仅5个或4个前进挡(但是3个后退挡)可以取消6个前进离合器组合中的1个或2个。
所示传动图的基本原理具有10个齿轮。通过添加一个或多个齿轮可以达到范围很宽的速比和扩展。
在图3、4、5、6和7中表示带有可接通的前轮驱动装置15的其他实施形式，它们与已经说明过的实施形式的区别在于齿轮数量。也可以设置一永久的前轮驱动装置，类似于在图2中所示的例子。
按图3的实施例与按图1的实施例的区别在于，在轴17上仅仅设置一个固定齿轮20’，使得轴5上的配设于换挡离合器10的空转齿轮21与它啮合(通过按图1的附加固定齿轮实现另一个速比)；图4中输出轴4具有一固定齿轮22，它与轴6上的空转齿轮23连接并且不再与换挡离合器12连接，同样轴5和6具有与换挡离合器10和11无关的固定齿轮24、25(这里轴5包括两个固定齿轮24、24′)。此外在轴7上固定齿轮26设计成与换挡离合器13无关，并与输出轴4上的空转齿轮27连接。
在按图5的实施例中，在轴6上设有两个固定齿轮25，25′，其中固定齿轮25与轴4(空转齿轮27)、固定齿轮25′与轴5(固定齿轮24′)连接。
图6中所示的例子与按图1的实施例的区别在于，轴5包括两个固定齿轮24、24′，其中固定齿轮24与轴6上的固定齿轮25连接，固定齿轮24′与轴17上的空转齿轮29及轴3上的空转齿轮28连接。其次轴6上的固定齿轮25不与换挡离合器11连接，轴4上的固定齿轮22不与换挡离合器12连接，轴7上的固定齿轮26不与换挡离合器13连接。
按图7的例子与按图4的实施例的区别是，对于轴6和4，固定齿轮25和22与换挡离合器11和12连接；同样轴7上的固定齿轮26与换挡离合器13连接。
图8中表示输出轴4与轴6和7连接的另一种方案，在这种方案中轴4具有两个固定齿轮22、22′，其中固定齿轮22与轴7上的空转齿轮30、固定齿轮22′与轴6上的空转齿轮23连接。此外轴4上的空转齿轮27可通过换挡离合器12与轴7上的固定齿轮26和轴6上的固定齿轮25′连接。
图9用图形表示在伸缩式装卸机中在侧向安装时轴定位的可能性。如上所述，轴7可以绕输出轴4、轴17和5可绕驱动轴3转动。
在图10中表示在伸缩式装卸机时中心安装的两种可能性。这里轴7也可以绕输出轴4、轴17和5可以绕驱动轴3转动。
图11表示在带有可接通的前轮驱动装置15的挖掘装载机中轴布局的四种方案。虽然这里轴15(前轮驱动轴)和7可以绕输出轴4转动；轴17和5可绕驱动轴3转动，从而保证非常高的安装灵活性。
在其他未示出的实施形式的范围内存在这样的可能性，通过取消一根完整的轴造成一具有4个前进挡和2个后退挡的变速箱。
还存在这样的可能性，即前轮驱动轴15通过一未画出的固定齿轮与中间轴6上的空转齿轮23连接。
图形标记表
1  变速箱            20  固定齿轮
2  变矩器            20′固定齿轮
3  驱动轴            21  空转齿轮
4  输出轴            22  固定齿轮
5  中间轴            22′固定齿轮
6  中间轴            23  空转齿轮
7  中间轴            24  固定齿轮
8  换挡离合器        24′固定齿轮
9  换挡离合器        25  固定齿轮
10 换挡离合器        25′固定齿轮
11 换挡离合器        26  固定齿轮
12 换挡离合器        27  空转齿轮
13 换挡离合器        28  空转齿轮
14 换挡离合器        29  空转齿轮
15 前轮驱动轴        30  空转齿轮
16 辅助驱动(PTO)     31  固定齿轮
17 中间轴            32  空转齿轮

Claims (6)

1.用于工程机械的多挡动力换挡变速箱，具有一变矩器(2)、一驱动轴(3)、一输出轴(4)和多个间隔距离的中间轴(5，6，17)，在这些轴上分布有空转齿轮、固定齿轮和换挡离合器(8，9，10，11，12)，它们构成多个用于换挡和换向的中间轴单元，包括6个前进挡和3个后退挡，其中，输出轴(4)也用作为用于一个挡的中间轴，其中，相应于一个前进挡单元的齿轮的中间轴(17)和相应于另一个前进挡单元的齿轮的中间轴(5)与驱动轴(3)的齿轮啮合，这两个中间轴(17、5)能够绕驱动轴(3)在任意一个所希望的角度位置转动；其特征为，相应于一些挡的其他的中间轴(4，6)相对于驱动轴(3)依次设置在驱动轴(3)的一侧，并且，相应于一些挡的所述其他的中间轴(4，6)能够分别绕朝驱动轴(3)方向看在空间上最近设置的中间轴在一个大的角度范围内转动；其中，相应于一些挡的所述其他的中间轴(4，6)能够绕沿力流连接在前面的齿轮的轴转动。
2.如权利要求1所述的用于工程机械的多挡动力换挡变速箱，其特征为：设有一能接通的前轮驱动装置(15)，该前轮驱动装置能够通过一空转齿轮(32)与输出轴(4)上的一个固定齿轮(22)连接，并能够绕输出轴(4)在一大的角度范围内安装。
3.按权利要求1所述的用于工程机械的多挡动力换挡变速箱，其特征为：设置一永久的前轮驱动装置(15)，其中前轮和后轮驱动通过输出轴(4)进行。
4.按权利要求1至3之任一项所述的用于工程机械的多挡动力换挡变速箱，其特征为：通过添加一个或多个齿轮实现范围非常宽的速比和扩展。
5.按权利要求1所述的用于工程机械的多挡动力换挡变速箱，其特征为：所述工程机械是挖掘装载机或伸缩式装卸机。
6.按权利要求1所述的用于工程机械的多挡动力换挡变速箱，其特征为：设有一能接通的前轮驱动装置(15)，该前轮驱动装置可通过一空转齿轮(32)与输出轴上的一个固定齿轮(22)连接。
CNB2004800184828A 2003-07-04 2004-06-07 用于工程机械特别是挖掘装载机和伸缩式装卸机的动力换挡变速箱 Expired - Lifetime CN100436868C (zh)

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