CN103216599B - 一种推土机及其变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变速箱，包括动力换挡变速箱，还包括用于驱动装置的动力输出轴传动连接的主动力输入轴和用于与车轮传动连接的主动力输出轴；其中，动力换挡变速箱数量为多个，每个动力换挡变速箱的动力输入轴通过动力输入齿轮与固连于主动力输入轴上的主动力输入齿轮啮合，其动力输出轴通过动力输出齿轮与固连于主动力输出轴上的主动力输出齿轮啮合。与现有技术相比，本方案通过齿轮传动系将多个动力换挡变速箱并联设置，利用轮系的动力分流和汇聚功能，将驱动装置输出的大动力，由齿轮传动系分流后由多个动力换挡变速箱共同传递，使之适用于与大功率驱动装置配套使用。在此基础上，本发明还公开了一种包括上述变速箱的推土机。

Description

一种推土机及其变速箱

技术领域

本发明涉及变速箱技术领域，特别涉及一种推土机及其变速箱。

背景技术

目前，动力换挡变速箱以其结构紧凑、载荷容量大、传动效率高和结构刚度好等特点广泛应用于工程车辆及汽车上。

动力换挡变速包括定轴式动力换挡变速箱和周转式动力换挡变速箱。现以周转式动力换挡变速箱为例来说明动力换挡变速箱的基本结构和工作原理，周转式动力换挡变速箱是由多个行星排组成的变速箱，行星排是由太阳轮、行星轮、齿圈和行星架组成的，行星轮装在行星架与太阳轮和齿圈处于常啮合状态。行星排各组成构件连接于输入、输出或制动离合器，对于每一种给定的输入，都能输出不同的速度和输出方向。在动力换挡行星变速箱中，无需变换变速箱中的齿轮相对位置即可实现不同档位的切换。车辆速度的变化，即档位的切换是通过制动一个行星排中的某个元件，同时又使另一个行星排的某个元件放松，从而达到传动动力的目的。而某个行星排的制动和结合是通过与之配合的离合器来实现.

传统的动力换挡变速器在小马力推土机上能够正常工作，但在大马力推土机上由于发动机输出功率较高，尤其在遇到复杂工况时会对变速器内的齿轮和离合器等关键零件造成冲击和磨损以致损坏，使其工作寿命受到严重影响，而且由于动力换挡变速箱内部结构复杂，因此维修起来极为不便，大大降低了推土机的工作效率和使用寿命。

有鉴于此，本领域技术人员亟待对传动的动力换挡变速箱进行结构改进，以解决传统的动力换挡变速箱与大功率驱动装置配套使用时，工作效率低、使用寿命短的问题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的核心目的在于，提供一种变速箱，以解决传统的动力换挡变速箱与大功率驱动装置配套使用时，工作效率低、使用寿命短的问题。在此基础上，本发明还提供一种包括上述变速箱的推土机。

本发明所提供的一种变速箱，包括动力换挡变速箱，还包括用于与驱动装置的动力输出轴传动连接的主动力输入轴和用于与车轮传动连接的主动力输出轴；其中，所述动力换挡变速箱数量为多个，每个所述动力换挡变速箱的动力输入轴通过动力输入齿轮与固连于所述主动力输入轴上的主动力输入齿轮啮合，其动力输出轴通过动力输出齿轮与固连于所述主动力输出轴上的主动力输出齿轮啮合。

优选地，每个所述动力输入齿轮与所述主动力输入齿轮的传动比τ_in相等，每个所述动力输出齿轮与所述主动力输出齿轮的传动比τ_out相等。

优选地，所述主动力输入轴和所述主动力输出轴同轴设置。

优选地，所述变速箱还包括液压控制阀，所述液压控制阀的进油口与所述变速箱的工作油泵连通，其出油口与每个所述动力换挡变速箱的换挡操纵件的控制油路连通，以控制所述换挡操纵件在工作状态与非工作状态之间的切换。

优选地，所述液压控制阀设置于所述动力输入轴和所述动力输出轴的轴心线上。

优选地，所述变速箱还包括箱体，所述主动力输入轴、所述主动力输出轴、每个所述动力输入轴和每个所述动力输出通过轴承支撑传动连接于所述箱体。

优选地，所述箱体具有第一腔体和第二腔体；其中，所述第一腔体用于容置所述主动力输入齿轮和所述动力输入齿轮，所述第二腔体用于容置所述主动力输出齿轮和所述动力输出齿轮。

本发明还提供一种推土机，包括车体、驱动所述车体运行的驱动装置和变速箱；其中，所述变速箱的动力输入轴与所述驱动装置的动力输出轴传动连接，其动力输出轴与所述车体的车轮传动连接，所述变速箱具体为如上所述的变速箱。

相对于背景技术，本发明所提供的一种变速箱，包括动力换挡变速箱，还包括用于驱动装置的动力输出轴传动连接的主动力输入轴和用于与车轮传动连接的主动力输出轴；其中，动力换挡变速箱数量为多个，每个动力换挡变速箱的动力输入轴通过动力输入齿轮与固连于主动力输入轴上的主动力输入齿轮啮合，其动力输出轴通过动力输出齿轮与固连于主动力输出轴上的主动力输出齿轮啮合。

所述变速箱工作时动力传动过程为：由驱动装置的动力输出轴输出的动力通过主动力输入轴传递至主动力输入齿轮，再由主动力输入齿轮分别经由与之啮合传动的每个动力输入齿轮传递至相应的动力换挡变速箱，切换至与车辆实际工况匹配的档位后，再由与每个动力输出轴啮合传动的主动力输出齿轮汇合输出至主动力输出轴，最后经由主动力输出轴传递至下一级传动系统。

与现有技术相比，本方案所提供的变速箱，通过齿轮传动系将多个动力换挡变速箱并联设置，利用齿轮传动系的动力分流和汇聚功能，将由车辆驱动装置的动力输出轴输出的动力，由齿轮传动系分流后由多个动力换挡变速箱共同传递，最终经由主动力输出轴汇合后传递至下一级车辆传动系统。显然，所述变速箱适用于与大功率驱动装置配套使用时，尤其在复杂工况下其优势更为突出。

附图说明

图1为本发明所提供的变速箱具体实施例的结构示意图；

图2为图1中所示变速箱的剖视示意图；

图3为图1中所述变速箱的动力换挡变速箱的齿轮传动原理图。

图中：

1第一动力换挡变速箱、11第一动力输入轴、111第一动力输入齿轮、112第一太阳轮、113行星架、114行星轮、115第二太阳轮、12第一动力输出轴、121第一动力输出齿轮、2第二动力换挡变速箱、21第二动力输入轴、211第二动力输入齿轮、22第二动力输出轴、221第二动力输出齿轮、3主动力输入轴、31主动力输入齿轮、4主动力输出轴、41主动力输出齿轮、5箱体、51第一腔体、52第二腔体、6液压控制阀。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种变速箱，在保证工作效率和使用寿命的基础上，使之适用于与大功率驱动装置的配套使用。在此基础上，本发明还提供一种包括上述变速箱的推土机。

不失一般性，下面结合说明书附图，来具体说明本发明所提供的变速箱的具体实施例。

请参见图1，图1为本发明所提供的变速箱具体实施例的结构示意图。

相对于背景技术，如图1所示，本方案所提供的变速箱，包括第一动力换挡变速箱1、第二动力换挡变速箱2、用于与发动机动力输出轴传动连接的主动力输入轴3和用于与车辆的车轮传动连接的主动力输出轴4；其中，第一动力换挡变速箱1的第一动力输入轴11通过花键固定连接有第一动力输入齿轮111，其第一动力输出轴12通过花键固定连接有第一动力输出齿轮121；第二动力换挡变速箱2的第二动力输入轴21通过花键固定连接有第二齿轮211，其第二动力输出轴22通过花键固定连接有第二输出齿轮221。第一动力输入齿轮111和第二动力输入齿轮211均与与固定连接于主动力输入轴3的主动力输入齿轮31啮合传动，第一动力输出齿轮121和第二动力输出齿轮221均与固定连接于主动力输出轴4的主动力输出轴齿轮41啮合传动。

所述变速箱工作时的动力传动过程为：由驱动装置的动力输出轴输出的动力通过主动力输入轴3输入至主动力输入齿轮31，再由主动力输入齿轮31分别经由与之啮合传动的第一动力输入齿轮111和第二动力输入齿轮211分流后，分别传递至第一动力换挡变速箱1和动力换挡变速箱2，切换至与车辆实际工况匹配的档位后，再由与第一动力输出轴12和第二动力输出轴22共同啮合传动的主动力输出齿轮41汇合后，输出至主动力输出轴4，最后经由主动力输出轴4传递至下一级传动系统。

与现有技术相比，本方案所提供的变速箱，通过齿轮传动系将第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱2并联设置，利用齿轮传动系的动力分流和汇聚功能，将由车辆驱动装置输出的动力，由齿轮传动系分流后由两个动力换挡变速箱共同传递，最终经由主动力输出轴4汇合后传递至下一级车辆传动系统。显然，所述变速箱适用于与大功率驱动装置配套使用时，尤其在复杂工况下其优势更为突出。

需要说明的是，本方案中并联设置的动力换挡变速箱的数量具体为两个，可以理解，其具体数量与配套使用的驱动装置的动力以及变速箱的安装空间等因素有关，在实现齿轮传动系动力分流功能以及装配工艺满足要求的基础上，本方案中的动力换挡变速箱的数量可以为三个、四个等异于本方案中所提供的数量。因此，通过齿轮传动系并联设置的动力换挡变速箱的具体数量不限定本发明的保护范围。

进一步，为了能使第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱2同步运行，提高所述变速箱动力传动的平稳性。本方案的优选方案中，第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速2均分由发动机动力输出轴传递至主动力输入轴3上的动力，也就是说，本方案中的第一动力输入齿轮111和第二动力输入齿轮211与主动力输入齿轮31的传动比τ_in相等，即第一动力输入齿轮111和第二动力输入齿轮211齿数相等；同理，由第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速2输出的动力传递至主动力输出齿轮41，由其将动力汇合由主动力输出轴4输出至下一级传动部件，即第一动力输出齿轮121和第二动力输出齿轮221与主动力输输出齿轮41的传动比τ_out相等，即第一动力输出齿轮121和第二动力输出齿轮221齿数相等。

此外，本方案中的变速箱的主动力输入轴3和主动力输出轴4同轴设置，使第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱2相对于两者的轴心线对称布置，这种布置方式优化了所述变速箱动力传动的平稳性。

需要说明的是，本方案中的第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱2均为周转式动力换挡变速箱，利用周转式动力换挡变速箱动力输出轴和动力输入轴同轴特点，使所述变速箱的布局合理、结构紧凑且优化了所述变速箱的动力传动平稳性。当然，在满足装配工艺要求的基础上，本方案所提供变速箱中的动力换挡变速箱也可以为定轴式动力换挡变速箱。

如前所述，本方案中采用周转式动力换挡变速箱，为了进一步的降低所述变速箱的整体设计和加工成本，优选方案中与第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱2传动配合的传动齿轮系的所有齿轮均为相同参数的齿轮。

显然，通过上述结构使其主动力输入轴3和主动力输出轴4同轴设置，且相对于两者的轴心线，第一动力换挡变速箱1、第一动力输入齿轮21和第一动力输出齿轮22，分别与第二动力换挡变速箱2、第二动力输入齿轮211和第二动力输出齿轮221对称设置。这样不仅使所述变速箱的结构紧凑、布局合理且传动平稳性高，而且简化了与两个动力换挡变速箱传动配合的齿轮的加工工艺和装配工艺，从而进一步的缩短了所述变速箱的整体制造周期，降低了其制造成本。

接下来，结合图2和图3来阐明周转式动力换挡变速箱的结构及其传动原理，其中，图2为图1所示变速箱的剖视示意图；图3为图2中周转式动力换挡变速箱的传动原理图。

如图3所示，周转式动力换挡变速箱包括2个方向离合器V_r和V_f，3个档位离合器V_I、V_II和V_m；其中，V_r为后退，V_f为前进。请参见表1，表1示出了车辆不同档位的切换与方向离合器和档位离合器之间的关系：

表1

由表1可知，当方向离合器V_f和档位离合器V_m同时结合时，车辆以3档速度前进。现结合图2和图3，以实现这种运行工况为例来说明周转式动力变速箱内部的动力传动过程。

如图3所示，同时结合方向离合器V_f和档位离合器V_m，第一动力输入轴11将动力传递至第一太阳轮112，第一太阳轮112带动行星架113转动，行星架113带动行星轮114转动，行星轮114带动第二太阳轮115转动，太阳轮第二115通过第一动力输出轴12将动力输出。其他档位的切换的传动原理与之相同，本领域技术人员基于现有技术完全可实现，在此不再赘述。而退档是结合方向离合器V_r以及相应的档位离合器时，动力传动方式与前进换挡相似，只是行星架的转动方向相反。

如前所述，本方案中的第一动力换挡变速箱1通过液压控制阀控制方向离合器和档位离合器等换挡操纵件的结合和分离，以实现与车辆实际运行工况匹配的档位之间的切换。而液压控制阀实现换挡操纵件的工作状态和非工作状态的切换，即相应的方向离合器和档位离合器的结合和分离的具体控制过程为，通过液压控制阀导通与相应方向离合器和档位离合器连通的液压油路，活塞在压力油液的作用下推动主动摩擦片和从动摩擦片压紧，相应的方向离合器和档位离合器结合。当车辆工况发生变化时，切断相应方向离合器和档位离合器的液压油路，活塞在蝶形弹簧弹性力作用下恢复至初始位置，相应的方向离合器档位离合器分离。

为了在保证第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速2同步运行的基础上，简化所述变速箱的液压控制过程，本方案采用同一液压控制阀6来完成对两个动力换挡变速箱换挡工作。该液压控制阀6的进油口与所述变速箱的工作油泵连通，其多个出油口通过箱体5上的油道分别与第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱2的方向离合器和档位离合器的油路连通，以通过压力油液的导通和断开实现相应的离合器的结合和分离，进而实现不同档位之间的切换，以提供与车辆不同运行工况匹配的转速。可以理解，在满足两者可同步动作的基础上，本方案中的控制阀也可以为分别安装于两个动力换挡变速箱上，以相对独立的切换两者的档位。

此外，如图1所示，本方案中又一优选方案中控制阀安装于主动力输入轴3和主动力输出轴4轴心线连线的中间位置，使得分别与第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱2的推动离合器活塞的液压管路的长度以及布置方式相对于主动力输入轴3和主动力输出轴4轴心线对称，这样不仅使所述传动装置的结构对称、布局合理，而且这样可使分别与第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱2的油路连通的液压管路长度相等，从而可消除因液压管路长度不同而造成的换挡操纵件工作状态的响应速度，进而进一步的提高了第一动力换挡变速箱1和第二动力换挡变速箱的运行的同步性。

继续参见图1，由图1可知，本方案中所提供的变速箱还包括箱体5，第一动力换挡变速箱1的第一动力输入轴11和第一动力输出轴12、动力换挡变速箱2的第二动力输入轴21和第二动力输出轴22以及主动力输入轴3和主动力输出轴4均通过轴承支撑于箱体5。且箱体5上具有第一腔体51和第二腔体52；其中，第一腔体51用于容置主动力输入齿轮31、第一动力输入齿轮111和第二动力输入齿轮211，第二腔体52用于容置主动力输出齿轮41、第一动力输出齿轮121和第二动力输出齿轮221。通过上述结构箱体的设置不仅为所述变速箱中的各个动力输入/输出轴定位支撑，保证了所述变速箱传动的平稳性，而且防止了因空气中污染物对传动啮合齿轮工作面腐蚀，防止了齿轮在尚未达到疲劳强度而在外部交变载荷冲击下断裂问题的发生，从而在保证传动平稳性的基础上，延长了传动齿轮系内齿轮的使用寿命。

可以理解，在满足传动效率以及装配工艺要求的基础上，本方案中的动力输入/输出轴也可以直接上一级/下一级动力输出单元连接，传动啮合齿轮也可以直接固定连接于相应的动力输入/输出轴上。

除了上述变速箱外，本实用还提供一种推土机，该推土机包括车体、驱动车体发生位移的发动机以及设置于车体和发动机之间，以传递和调整动力的变速箱，所述变速箱具体为如上所述的变速箱。可以理解，该推土机内基本功能部件及工作原理与现有技术基本相同，本领域的技术人员基于现有技术完全可以实现，故本文不再赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变速箱，包括动力换挡变速箱，其特征在于，还包括用于与驱动装置的动力输出轴传动连接的主动力输入轴和用于与车轮传动连接的主动力输出轴；其中，所述动力换挡变速箱数量为多个，每个所述动力换挡变速箱的动力输入轴通过动力输入齿轮与固连于所述主动力输入轴上的主动力输入齿轮啮合，其动力输出轴通过动力输出齿轮与固连于所述主动力输出轴上的主动力输出齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的变速箱，其特征在于，每个所述动力输入齿轮与所述主动力输入齿轮的传动比τ_in相等，每个所述动力输出齿轮与所述主动力输出齿轮的传动比τ_out相等。

3.根据权利要求2所述的变速箱，其特征在于，所述主动力输入轴和所述主动力输出轴同轴设置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的变速箱，其特征在于，所述变速箱还包括液压控制阀，所述液压控制阀的进油口与所述变速箱的工作油泵连通，其出油口与每个所述动力换挡变速箱的换挡操纵件的控制油路连通，以控制所述换挡操纵件在工作状态与非工作状态之间的切换。

5.根据权利要求4所述的变速箱，其特征在于，所述液压控制阀设置于所述动力输入轴和所述动力输出轴的轴心线上。

6.根据权利要求5所述的变速箱，其特征在于，所述变速箱还包括箱体，所述主动力输入轴、所述主动力输出轴、每个所述动力输入轴和每个所述动力输出轴支撑传动连接于所述箱体。

7.根据权利要求6所述的变速箱，其特征在于，所述箱体具有第一腔体和第二腔体；其中，所述第一腔体用于容置所述主动力输入齿轮和所述动力输入齿轮，所述第二腔体用于容置所述主动力输出齿轮和所述动力输出齿轮。

8.一种推土机，包括车体、驱动所述车体运行的驱动装置和变速箱；其中，所述变速箱的动力输入轴与所述驱动装置的动力输出轴传动连接，其动力输出轴与所述车体的车轮传动连接，其特征在于，所述变速箱具体为如权利要求1至7中任一项所述的变速箱。