CN101856972A - 一种矿用汽车液力机械传动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及车辆传动系统，尤其是涉及到矿用自卸汽车的具有缓冲重载荷冲击功能的传动系统。一种使用在矿用汽车上的具有缓冲重载荷冲击功能的传动系统，该系统包括：输入输出装置、带闭锁离合器的变矩器、增速装置、换挡离合器和两个泵动力输出口。主要用于矿用汽车领域，该传动系统采用电液控制，闭锁和动力切换均采用湿式离合器，可靠性好，能够适应矿山的恶劣环境。该传动系统的优点在于：可以缓冲机械变速箱在换挡和起步时对发动机和整个传动系统造成的冲击，实现了起步时车辆所需的低速度高扭矩的要求；基本实现液力变速箱的功能，但成本要比降低液力变速箱低很多。

Description

一种矿用汽车液力机械传动系统

技术领域

本发明涉及车辆传动系统，尤其是涉及到矿用自卸汽车的具有缓冲重载荷冲击功能的传动系统。

背景技术

矿用自卸汽车的工作特点：重载荷，路面条件差，需要频繁换挡，长距离重载荷爬坡，传动系统冲击较大，只有带有液力变矩器的传动系统才能满足要求；

目前国内没有厂家生产矿用汽车适用的液力机械变速箱，进口机型价格高，难以满足国内矿山较大的需求。研制一款适合矿用汽车工况需要的液力机械变速箱周期长、投入大、风险较高，目前没有企业或科研单位能够承担。

目前国内有较成熟的纯机械变速箱、液力变矩器、离合器以及齿轮传动系统，在现有产品基础上将各个系统组合起来，通过设计精确的控制系统，可以达到矿用汽车传动系统所需的高扭矩传递、较低的稳定车速以及对传动系统的缓冲功能。

发明内容

本发明的目的是为了针对目前国内矿用汽车使用现状，设计一种适合矿山运输的液力机械传动系统。该系统充分利国内现有成熟的技术，如公路卡车使用的发动机、机械变速箱、矿用汽车后桥，通过液力变矩器和增速齿轮，使整个传动系统产生足够的牵引力，并具有减少振动冲击的缓冲作用，较好的满足矿用汽车工况。

本发明一种矿用汽车液力机械传动系统，包括发动机(101)、纯机械变速箱(103)、主减速器(104)、及轮边减速器(105)，还包括一液力传动系统(102)，所述发动机(101)产生动力后进入液力传动系统(102)，实现动力的缓冲、切换和增速的功能；动力传入纯机械变速箱(103)，实现换挡和减速增扭的作用；动力再传入主减速器(104)和轮边减速器(105)，最后传到轮胎，驱动车辆前进；所述液力传动系统(102)包括：动力输入系统、变矩器系统、换挡离合器、增速装置、泵动力输出口和动力输出装置；动力由动力输入装置输入变矩器后系统后，经过泵动力输出口驱动车辆转向泵及举升泵等执行机构工作；其余大部分动力经涡轮、主传动轴输入到换挡离合器，再经增速装置增速后通过输出装置输出；所述变矩器系统包括两部分：液力变矩器和闭锁离合器，根据车辆行驶和道路状况，在闭锁离合器的控制下，液力变矩器随时自锁。

进一步的，所述动力输入系统中，输入凸缘(3)通过花键和输入轴(69)相连接，并由槽螺母(1)固定在输入轴(69)的端部，在槽螺母的根部装有O形油封(2)，可防止润滑油通过螺纹泄露；在输入凸缘(3)的后端有两个轴承(7)，中间用隔套(6)分开，为防止灰尘进入箱体和润滑油泄露，在轴承端部装有骨架油封(4)，油封盖(68)将骨架油封固定在变矩器壳体(67)。

进一步的，所述闭锁离合器设置如下：：泵轮壳(14)和闭锁离合器毂圈(11)相连，闭锁离合器主动片(61)和闭锁离合器毂圈(11)通过花键连接，闭锁离合器被动片(62)和闭锁离合器毂(64)也通过花键连接，闭锁离合器被动片(62)的内圈通过花键和主传动轴(31)结合。

所述闭锁离合器分离时，动力由闭锁离合器活塞毂(8)传到泵轮壳(14)，通过螺栓(55)传到泵轮(18)，泵轮(18)里的液力油穿过导轮(16)推动涡轮(58)转动，涡轮(58)和闭锁离合器毂(64)相连接，闭锁离合器毂(64)的内圈通过花键将动力传到主传动轴(31)；其中超越离合器(59)可防止导轮反方向转动，固定环(17)将超越离合器(59)和导轮(16)连接固定；浮动垫圈(57)和轴承(60)保证导轮(16)可自由转动，轴承隔套对导轮(16)进行轴向定位；变扭器毂(20)和轴承(21)将变矩器连接到箱体上，并在变扭器毂内接通压力油。

所述闭锁离合器闭锁时，高压油在闭锁离合器活塞(9)产生压力，闭锁离合器主动片(61)和闭锁离合器被动片(62)结合，泵轮壳(14)和闭锁离合器毂圈(11)相连，闭锁离合器主动片(61)和闭锁离合器毂圈(11)通过花键连接，闭锁离合器被动片(62)和闭锁离合器毂(64)也通过花键连接，闭锁离合器被动片(62)的内圈通过花键和主传动轴(31)结合，此时动力将由泵轮壳(14)直接传到主传动轴，而不需经过变矩器；其中O形圈(10)、(66)与密封圈(63)、(65)为保证闭锁离合器活塞(9)压紧时压力油不产生泄漏，卡簧(12)与压盘(13)使闭锁离合器活塞(9)压紧时主动片(61)和被动片(62)之间产生足够压力。

进一步的，所述闭锁离合器由ECU自动控制，所述ECU包括：发动机输出转速信号采集模块、发动机油门开度信号采集模块、变矩器涡轮输出转速信号采集模块、换挡杆位置信号采集模块，ECU对采集的信号进行处理和分析，作出判断发出指令，控制电磁液动阀来控制闭锁离合器的开合。

进一步的，所述换挡离合器由换挡离合器毂(27)、换挡离合器主动片(33)、换挡离合器被动片(34)、换挡离合器活塞(24)和换挡离合器活塞毂(26)组成；动力由换挡离合器毂(27)通过花键连接换挡离合器主动片(33)，换挡离合器被动片(34)和变速大齿轮相连接；车辆正常运行时，油路里面充满压力油，换挡离合器活塞(24)得到压力油的推动后将主动片(33)和被动片(34)压紧，产生足够的摩擦力后，动力就会从主传动轴输入到变速大齿轮；需要换挡时，压力油撤除，离合器松开，主传动轴(31)空转，不再传递动力；其中活塞毂为活塞提供密闭腔，密封圈(25)、(28)保证压力油不产生泄露，轴承盖(32)将外界隔开。

进一步的，所述增速系统由变速大齿轮(23)和变速小齿轮(35)相互啮合组成，变速大齿轮内部通过花键与换挡离合器连接，变速小齿轮(35)通过花键和输出轴(45)将动力输入到动力输出部分。

进一步的，所述的动力输出装置由输出轴(45)、输出凸缘(38)、O形油封(39)、槽螺母(40)、骨架油封(41)、防尘油封(42)和轴承盖(43)组成；动力由输出轴(45)输入到输出凸缘(38)，槽螺母(40)压紧输出凸缘，O形油封(39)防止油从螺纹泄露，骨架油封(41)、防尘油封(42)可防止润滑油泄露和灰尘进入箱体，轴承盖(43)可固定油封(41)、(42)。

进一步的，所述泵动力输出口由变扭器泵轮相连接的泵主动齿轮(19)输出，与泵中间齿轮(49)啮合后将动力传递到泵输出齿轮(48)，在泵输出齿轮上可接油泵的输入端，进行动力输出。

本发明的优点在于：(1)该传动系统将变矩器、增速机构、动力切换和泵输出机构集成在一起，而且闭锁和动力切换均采用湿式离合器，可靠性好，能够适应矿山的恶劣环境。(2)该液力传动系统可以缓冲机械变速箱在换挡和起步时对发动机和整个传动系统造成的冲击，实现了起步时车辆所需的低速度高扭矩的要求。(3)可以大幅度降低液力变速箱的成本，国外同级别液力变速箱一般40~60万元，而此液力传动机构和纯机械变速箱总价格不超过10万元。

附图说明

图1是本发明在矿用汽车使用中动力的传递示意图。

图2是本发明液力传动系统的结构示意图。

图3是变矩器闭锁控制原理图。

图1中：101.发动机            102.液力传动系统

103.纯机械变速箱             104.主减速系统

105.轮边减速系统

图2中：1.槽螺母              2.O型油封

3.输入凸缘                   4.骨架油封

5.螺栓                       6.隔套

7.轴承1                      8.闭锁离合器活塞毂

9.闭锁离合器活塞             10.O型油封

11.闭锁离合器毂圈            12.闭锁离合片卡簧

13.闭锁离合器压盘            14.泵轮壳

15.O型油封                   16.导轮

17.固定环                    18.泵轮

19.泵主动齿轮                20.变扭器毂

21.轴承2                     22.换挡离合器压盘

23.变速大齿轮                24.换挡离合器活塞

25.油封                      26.换挡离合器活塞毂

27.换挡离合器毂              28.油封

29.隔套                      30.轴承3

31.主传动轴                  32.轴承端盖

33.换挡离合器主动片          34.换挡离合器被动片

35.变速小齿轮                36.隔套

37.轴承4                     38.输出凸缘

39.O型油封                   40.槽螺母

41.骨架油封                  42.防尘油封

43.轴承盖                    44.螺栓

45.输出轴                    46.输出端箱体

47.螺栓                      48.泵输出齿轮

49.泵中间齿轮                50.中间箱体

51.螺栓                      52.油封

53.轴承5                     54.轴承隔套

55.螺栓                      56.油堵

57.浮动垫圈                  58.涡轮

59.超越离合器                60.轴承6

61.闭锁离合器主动片          62.闭锁离合器被动片

63.油封                      64.闭锁离合器毂

65.密封圈                    66.O型油封

67.变矩器壳体                68.油封盖

69.输入轴

具体实施方式

如图1所示，本发明一种矿用汽车液力机械传动系统，包括发动机101、纯机械变速箱103、主减速器104、及轮边减速器105，其特征在于：还包括一液力传动系统102，所述发动机101产生动力后进入液力传动系统102，实现动力的缓冲、切换和增速的功能；动力传入纯机械变速箱103，实现换挡和减速增扭的作用；动力再传入主减速器104和轮边减速器105，最后传到轮胎，驱动车辆前进。

在本发明的液力传动系统中包括：动力输入部分、带闭锁离合器的变矩器、增速装置、换挡离合器、两个泵动力输出口和动力输出部分。具体结构可见附图2所示。动力由动力输入装置输入变矩器系统后，经过泵动力输出口驱动车辆转向泵及举升泵等执行机构工作；其余大部分动力经涡轮、主传动轴输入到换挡离合器，再经增速装置增速后通过输出装置输出。

在动力输入系统中，输入凸缘3通过花键和输入轴69相连接，并由槽螺母1固定在输入轴69的端部，在槽螺母的根部装有O形油封2，可防止润滑油通过螺纹泄露。在输入凸缘3的后端有两个轴承7，中间用隔套6分开，为防止灰尘进入箱体和润滑油泄露，在轴承端部装有骨架油封4，油封盖68将其固定在变矩器壳体67上。

变矩器系统包括两部分：液力变矩器和闭锁离合器。闭锁离合器分离时，动力由闭锁离合器活塞毂8传到泵轮壳14，通过螺栓55传到泵轮18，泵轮18里的液力油穿过导轮16推动涡轮58转动，涡轮58和闭锁离合器毂64相连接，闭锁离合器毂64的内圈通过花键将动力传到主传动轴31。其中超越离合器59可防止导轮反方向转动，固定环17将超越离合器59和导轮16连接固定。浮动垫圈57和轴承60保证导轮16可自由转动，轴承隔套对导轮16进行轴向定位。变扭器毂20和轴承21将变矩器连接到箱体上，并在变扭器毂内接通压力油。

闭锁离合器闭锁时，高压油在闭锁离合器活塞9产生压力，闭锁离合器主动片61和闭锁离合器被动片62结合，泵轮壳14和闭锁离合器毂圈11相连，闭锁离合器主动片61和闭锁离合器毂圈11通过花键连接，闭锁离合器被动片62和闭锁离合器毂64也通过花键连接，闭锁离合器被动片62的内圈通过花键和主传动轴31结合，此时动力将由泵轮壳14直接传到主传动轴，而不需经过变矩器。其中O形圈10、66与密封圈63、65为保证闭锁离合器活塞9压紧时压力油不产生泄漏，卡簧12与压盘13使闭锁离合器活塞9压紧时主动片61和被动片62之间产生足够压力。

闭锁离合器由ECU自动控制，原理如图3所示。ECU对采集的信号进行处理和分析，作出判断，发出指令，电磁阀伺服控制液压油路来控制离合器的开合。

增速系统由变速大齿轮23和变速小齿轮35相互啮合组成，变速大齿轮内部通过花键与换挡离合器连接，变速小齿轮35通过花键和输出轴45将动力输入到动力输出部分。通过增速系统，可以降低液力装置的输出转矩，降低对机械变速箱的要求。

换挡离合器由换挡离合器毂27、换挡离合器主动片33、换挡离合器被动片34、换挡离合器活塞24和换挡离合器活塞毂26组成。动力由换挡离合器毂27通过花键连接换挡离合器主动片33，换挡离合器被动片34和变速大齿轮相连接。车辆正常运行时，油路里面充满压力油，换挡离合器活塞24得到压力油的推动后将主动片33和被动片34压紧，产生足够的摩擦力后，动力就会从主传动轴输入到变速大齿轮。需要换挡时，压力油撤除，离合器松开，主传动轴31空转，不再传递动力。其中活塞毂为活塞提供密闭腔，密封圈25、28保证压力油不产生泄露，轴承盖32将外界隔开。

动力输出部分由输出轴45、输出凸缘38、O形油封39、槽螺母40、骨架油封41、防尘油封42和轴承盖43组成。动力由输出轴45输入到输出凸缘38，槽螺母40压紧输出凸缘，O形油封39防止油从螺纹泄露，骨架油封41、防尘油封42可防止润滑油泄露和灰尘进入箱体，轴承盖43可固定油封41、42。

泵动力输出由变扭器泵轮相连接的泵主动齿轮19输出，与泵中间齿轮49啮合后将动力传递到泵输出齿轮48，在泵输出齿轮上可接油泵的输入端，进行动力输出。

Claims (8)

1.一种矿用汽车液力机械传动系统，包括发动机(101)、纯机械变速箱(103)、主减速器(104)及轮边减速器(105)，其特征在于：还包括一液力传动系统(102)，所述发动机(101)产生动力后进入液力传动系统(102)，实现动力的缓冲、切换和增速的功能；动力传入纯机械变速箱(103)，实现换挡和减速增扭的作用；动力再传入主减速器(104)和轮边减速器(105)，最后传到轮胎，驱动车辆前进；

所述液力传动系统(102)包括：动力输入系统、变矩器系统、换挡离合器、增速装置、泵动力输出口和动力输出装置；动力由动力输入装置输入变矩器系统后，经过泵动力输出口驱动车辆转向泵及举升泵等执行机构工作；其余大部分动力经涡轮、主传动轴输入到换挡离合器，再经增速装置增速后通过输出装置输出；

所述变矩器系统包括两部分：液力变矩器和闭锁离合器，根据车辆行驶和道路状况，在闭锁离合器的控制下，液力变矩器随时自锁。

2.根据权利要求1所述的一种矿用汽车液力机械传动系统，其特征在于，所述动力输入系统中，输入凸缘(3)通过花键和输入轴(69)相连接，并由槽螺母(1)固定在输入轴(69)的端部，在槽螺母的根部装有O形油封(2)，可防止润滑油通过螺纹泄露；在输入凸缘(3)的后端有两个轴承(7)，中间用隔套(6)分开，为防止灰尘进入箱体和润滑油泄露，在轴承端部装有骨架油封(4)，油封盖(68)将骨架油封固定在变矩器壳体(67)。

3.根据权利要求1所述的一种矿用汽车液力机械传动系统，其特征在于，所述闭锁离合器设置如下：泵轮壳(14)和闭锁离合器毂圈(11)相连，闭锁离合器主动片(61)和闭锁离合器毂圈(11)通过花键连接，闭锁离合器被动片(62)和闭锁离合器毂(64)也通过花键连接，闭锁离合器被动片(62)的内圈通过花键和主传动轴(31)结合；

所述闭锁离合器分离时，动力由闭锁离合器活塞毂(8)传到泵轮壳(14)，通过螺栓(55)传到泵轮(18)，泵轮(18)里的液力油穿过导轮(16)推动涡轮(58)转动，涡轮(58)和闭锁离合器毂(64)相连接，闭锁离合器毂(64)的内圈通过花键将动力传到主传动轴(31)；其中超越离合器(59)可防止导轮反方向转动，固定环(17)将超越离合器(59)和导轮(16)连接固定；浮动垫圈(57)和轴承(60)保证导轮(16)可自由转动，轴承隔套对导轮(16)进行轴向定位；变扭器毂(20)和轴承(21)将变矩器连接到箱体上，并在变扭器毂内接通压力油；

所述闭锁离合器闭锁时，高压油在闭锁离合器活塞(9)产生压力，闭锁离合器主动片(61)和闭锁离合器被动片(62)结合，泵轮壳(14)和闭锁离合器毂圈(11)相连，闭锁离合器主动片(61)和闭锁离合器毂圈(11)通过花键连接，闭锁离合器被动片(62)和闭锁离合器毂(64)也通过花键连接，闭锁离合器被动片(62)的内圈通过花键和主传动轴(31)结合，此时动力将由泵轮壳(14)直接传到主传动轴，而不需经过变矩器；其中O形圈(10)、(66)与密封圈(63)、(65)为保证闭锁离合器活塞(9)压紧时压力油不产生泄漏，卡簧(12)与压盘(13)使闭锁离合器活塞(9)压紧时主动片(61)和被动片(62)之间产生足够压力。

4.根据权利要求3所述的一种矿用汽车液力机械传动系统，其特征在于：所述闭锁离合器由ECU自动控制，所述ECU包括：发动机输出转速信号采集模块、发动机油门开度信号采集模块、变矩器涡轮输出转速信号采集模块、换挡杆位置信号采集模块，ECU对采集的信号进行处理和分析，作出判断发出指令，控制电磁液动阀来控制闭锁离合器的开合。

5.根据权利要求1所述的一种矿用汽车液力机械传动系统，其特征在于：所述换挡离合器由换挡离合器毂(27)、换挡离合器主动片(33)、换挡离合器被动片(34)、换挡离合器活塞(24)和换挡离合器活塞毂(26)组成；动力由换挡离合器毂(27)通过花键连接换挡离合器主动片(33)，换挡离合器被动片(34)和变速大齿轮相连接；车辆正常运行时，油路里面充满压力油，换挡离合器活塞(24)得到压力油的推动后将主动片(33)和被动片(34)压紧，产生足够的摩擦力后，动力就会从主传动轴输入到变速大齿轮；需要换挡时，压力油撤除，离合器松开，主传动轴(31)空转，不再传递动力；其中活塞毂为活塞提供密闭腔，密封圈(25)、(28)保证压力油不产生泄露，轴承盖(32)将外界隔开。

6.根据权利要求1所述的一种矿用汽车液力机械传动系统，其特征在于：所述增速系统由变速大齿轮(23)和变速小齿轮(35)相互啮合组成，变速大齿轮内部通过花键与换挡离合器连接，变速小齿轮(35)通过花键和输出轴(45)将动力输入到动力输出部分。

7.根据权利要求1所述的一种矿用汽车液力机械传动系统，其特征在于：所述的动力输出装置由输出轴(45)、输出凸缘(38)、O形油封(39)、槽螺母(40)、骨架油封(41)、防尘油封(42)和轴承盖(43)组成；动力由输出轴(45)输入到输出凸缘(38)，槽螺母(40)压紧输出凸缘，O形油封(39)防止油从螺纹泄露，骨架油封(41)、防尘油封(42)可防止润滑油泄露和灰尘进入箱体，轴承盖(43)可固定油封(41)、(42)。

8.根据权利要求1所述的一种矿用汽车液力机械传动系统，其特征在于：所述泵动力输出口由变扭器泵轮相连接的泵主动齿轮(19)输出，与泵中间齿轮(49)啮合后将动力传递到泵输出齿轮(48)，在泵输出齿轮上可接油泵的输入端，进行动力输出。

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