CN103318247A

CN103318247A - 一种工程机械及其转向装置

Info

Publication number: CN103318247A
Application number: CN2013102896851A
Authority: CN
Inventors: 徐刚; 续鲁宁; 李宣秋; 侯文军; 赵成龙; 冯西友
Original assignee: Shantui Chutian Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Shantui Chutian Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-07-10
Also published as: CN103318247B

Abstract

本发明公开了一种工程机械及其转向装置，该工程机械的转向装置包括设于中央传动轴两侧的行星排、与所述中央传动轴联结的大伞齿轮、小伞齿轮轴以及转向马达；所述小伞齿轮轴设于推土机的变速箱，小伞齿轮轴的小伞齿轮与所述大伞齿轮啮合；推土机转向时，所述转向马达输出转向动力至所述行星排的太阳轮；还包括制动件，推土机原地转向时，所述制动件能够制动所述行星排的齿圈。由于在工程机械原地转向时，行星排的齿圈制动，当两侧太阳轮输出大小相等、方向相反的动力时，两侧行星架能够输出大小相反、方向相反的作用力，从而使工程机械实现原地转向，进而可节约时间，降低油耗，并提高可操控性。

Description

一种工程机械及其转向装置

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别是涉及一种转向装置。此外，本发明还涉及一种包括上述转向装置的工程机械。

背景技术

推土机等重型工程机械，在工作过程中往往需要进行转向以适应不同的作业，如在受限空间能够原地转向。

目前国内的重型工程机械，如推土机，一般采用差速转向控制系统来实现原地转向。当需要原地转向时，切断变速箱的动力，启动转向马达，推土机处于非工作状态，即处于空档处；理论上，当左右两侧太阳轮，以大小相等、方向相反的动力输入时，只要左右两侧行星架输出大小相等、方向相反的作用力，即可实现原地转向。

根据行星排原理，要使左右两侧行星架输出大小相等、方向相反的作用力，左右两侧的齿圈必须输出大小相等、方向相反的作用力。现有技术中推土机的差速转向系统中，左右两侧的制动齿圈通过齿轮轴和中央传动轴连接，是一个连接件，两齿圈无法输出大小相等、方向相反的作用力；当转向马达启动，左右两侧行星排的太阳轮同时输入大小相等、方向相反的动力时，左右两侧齿圈输出一部分动力通过变速箱内的行星排空转消耗动力，如此，左右两侧的行星架无法输出大小相等、方向相反的作用力，推土机向速度较慢的一侧转向，无法实现原地转向。

在受限空间，推土机需要转向掉头时，若不能原地转向，则需要反复进出，不仅浪费时间，而且增加油耗，可操控性也较差。

除了推土机外，其他工程机械如装载机、推耙机等也存在上述问题。

有鉴于此，如何改进工程机械的转向装置，使其可以实现原地转向，节约时间，降低油耗且可操控性强，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种工程机械的转向装置，该转向装置可以实现工程机械的原地转向，从而节约时间和降低油耗。本发明的另一目的是提供一种包括上述转向装置的工程机械。

为解决上述技术问题，本发明提供一种工程机械的转向装置，包括设于中央传动轴两侧的行星排、与所述中央传动轴联结的大伞齿轮、小伞齿轮轴以及转向马达；所述小伞齿轮轴设于推土机的变速箱，小伞齿轮轴的小伞齿轮与大伞齿轮啮合；推土机转向时，所述转向马达输出转向动力至所述行星排的太阳轮；还包括制动件，推土机原地转向时，所述制动件能够制动所述行星排的齿圈。

优选地，所述制动件为所述变速箱内的多个档位行星排，推土机原地转向时，多个档位行星排中的任意两者闭合；推土机原地转向结束时，松开闭合的档位行星排。

优选地，所述变速箱内设有第一档位行星排、第二档位行星排和第三档位行星排,还包括前进挡F和倒档R；推土机原地转向时，所述第一档位行星排、所述第二档位行星排和所述第三档位行星排三者中的两者闭合。

优选地，所述档位行星排通过液压油路闭合。

优选地，控制各档位行星排的液压油路并联设置。

优选地，还包括马达输出齿轮、转向齿轮和惰轮；推土机原地转向时，转向动力由所述转向马达输入，经所述马达输出齿轮传至所述转向齿轮，所述转向齿轮分别与所述惰轮和一侧太阳轮啮合，所述惰轮与另一侧太阳轮啮合。

本发明还提供一种工程机械，安装有转向装置，所述转向装置为上述任一项所述的转向装置。

优选地，所述工程机械为推土机。

本发明所提供的工程机械的转向装置通过结构改进使得推土机可以实现原地转向，可操控性强。具体地，本方案中工程机械的转向装置包括设于中央传动轴两侧的行星排、与中央传动轴联结的大伞齿轮、小伞齿轮轴以及转向马达；其中，转向马达用于转向时输出转向动力至行星排的太阳轮，小伞齿轮轴设于变速箱；还包括制动件，推土机原地转向时，制动件能够制动行星排的齿圈。由于本发明提供的转向装置设有制动件，在工程机械原地转向时，能够使中央传动轴两侧的行星排的齿圈制动，如此，当工程机械原地转向时，转向马达输出转向动力至两侧行星排的太阳轮，两侧太阳轮的输入动力大小相等、方向相反，两侧齿圈通过中央传动轴的连接为一连接件，由于齿圈通过制动件制动，无动力输出，两侧行星架能够输出大小相等、方向相反的作用力，从而使工程机械能够实现原地转向，进而节约时间，降低油耗，提高可操控性。

附图说明

图1为本发明所提供推土机的转向装置的结构示意图；

图2为推土机原地转向时变速箱内档位行星排的结构示意图；

图3为推土机变速箱内控制各档位行星排的液压油路的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种工程机械的转向装置，该转向装置可以实现推土机的原地转向，从而节约时间和降低油耗。本发明的另一核心是提供一种包括上述转向装置的工程机械。

不失一般性，以推土机为例，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供推土机的转向装置的结构示意图。

如图1所示，该实施例中，推土机的转向装置包括中央传动轴10；中央传动轴10的两侧设有行星排20，所述行星排20包括齿圈21、行星轮22、行星架23和太阳轮24。

推土机的转向装置还包括小伞齿轮轴30和大伞齿轮40；其中，小伞齿轮轴30设于推土机的变速箱，小伞齿轮轴30的小伞齿轮与大伞齿轮40啮合，大伞齿轮40与中央传动轴10联结。

推土机的转向装置进一步包括制动内毂50、输出轴70和花键套71；制动内毂50与行星架23连接，可以通过螺栓连接；行星排传递的动力通过花键套71与输出轴70连接。

推土机转向时，转向动力由转向马达60输入，具体地，转向动力经马达输出齿轮61传至转向齿轮62，转向齿轮62分别与惰轮63和一侧太阳轮24啮合，惰轮63与另一侧太阳轮24啮合。

在该实施例中，转向齿轮62与设于右侧的太阳轮24啮合，惰轮63与设于左侧的太阳轮24啮合。

这里的方位词左和右是以图1中零部件位于图中及零部件之间的相互位置关系来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便；应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求的保护范围；下文所述与此类似，不再赘述。

推土机正常行驶时，转向马达60不动，动力由变速箱的小伞齿轮轴30输入，经大伞齿轮40-中央传动轴10-齿圈21-行星轮22-行星架23-制动内毂50-花键套71-输出轴70，两侧输出轴70同速同向转动。推土机正常行驶时，转向马达60起到制动器的作用，此时，行星排的太阳轮24制动，行星排的制动离合器80的动力由齿圈21输入，行星架23输出。

推土机的转向装置进一步包括制动件，当推土机原地转向时，所述制动件能够使所述行星排的齿圈21制动。

其中，所述制动件可以为推土机变速箱内的多个档位行星排，推土机原地转向时，多个档位行星排中的任意两者闭合，待推土机原地转向结束时，松开闭合的档位行星排。

请一并参考图2和图3，图2为推土机原地转向时变速箱内档位行星排的结构示意图；图3为推土机变速箱内控制各档位行星排的液压油路的示意图。

如图2所示，该实施例中，变速箱内的档位行星排包括第一档位行星排I、第二档位行星排II和第三档位行星排III，还包括前进挡F和倒档R；其中变速箱输入端动力来自于发动机，输出端通过小伞齿轮与中央传动轴的大伞齿轮啮合传递动力。

如图3所示，控制变速箱内各档位的液压油路并列设置，亦即各档位的闭合或松开互不干扰，可以根据需要分别闭合或松开。

具体地，推土机原地转向时，可以通过控制液压油路闭合上述三个档位行星排中的任意两个，如闭合第一档位行星排I和第二档位行星排II，或闭合第一档位行星排I和第三档位行星排III，或闭合第二档位行星排II和第三档位行星排III，如此，变速箱内的小伞齿轮轴30制动，由于左右两侧行星排的齿圈21与中央传动轴10联结，中央传动轴10又与大伞齿轮40联结，大伞齿轮40与小伞齿轮轴30的小伞齿轮啮合，所以此时左右两侧行星排的齿圈21制动。

推土机原地转向时，变速箱的转速为零，即推土机处于空档位置，小伞齿轮轴传递的动力切断，此时，启动转向马达60，转向马达输出的动力经两路传递：

右侧传动路线：动力由马达输出齿轮61输入，经转向齿轮62-太阳轮24-行星轮22-行星架23-制动内毂50-花键套71-输出轴70；

左侧传动路线：动力由马达输出齿轮61输入，经转向齿轮62-惰轮63-惰轮齿轮轴64-另一侧惰轮63-太阳轮24-行星轮22-行星架23-制动内毂50-花键套71-输出轴70。

上述右侧、左侧传动路线自太阳轮24到输出轴70的传动部件相同，计算转向马达60到太阳轮24的传动比如下：

右侧传动路线的传动比为：

左侧传动路线的传动比为：

其中，Z₉表示惰轮63的齿数，Z₈表示马达输出齿轮61的齿数，Z₇表示转向齿轮62的齿数，Z₆表示与惰轮63啮合的太阳轮24的齿数。

由上可以看出，右侧传动路线和左侧传动路线的传动比大小相等，方向相反；也就是说，启动转向马达60后，左右两侧的太阳轮24的动力输入大小相等、方向相反。

根据行星排原理，左右两侧太阳轮24的动力输入大小相等、方向相反，并且齿圈21制动，所以左右两侧行星架23输出大小相等、方向相反的作用力，从而使推土机实现原地转向。

当推土机原地转向结束后，再同时将变速箱内闭合的两个档位行星排通过液压油路松开，操作人员即可根据需要进行推土机的下一步动作。

当推土机差速转向时，来自变速箱的动力切断，转向马达60启动，此时，变速箱内所有档位行星排均松开。转向马达60输出的动力传递路线与上述推土机原地转向时一致，不再赘述，即左右两侧太阳轮24的动力输入大小相等、方向相反，由于此时左右两侧的齿圈21未制动，又左右两侧齿圈21为一连接件，存在动力输出，即齿圈21的动力输出通过大伞齿轮40和小伞齿轮轴30传递至变速箱内的档位行星排，通过其空转将动力消耗掉，因此，左右两侧行星排的行星架23输出大小不相等、方向相反的作用力，推土机向速度较慢的一侧转向，从而实现推土机的差速转向。

与现有技术相比，本发明提供的转向装置在推土机原地转向时，两侧太阳轮输入大小相等、方向相反的动力，通过制动件使中央传动轴两侧行星排的齿圈制动，从而行星架可以输出大小相等、方向相反的作用力，进而使推土机实现原地转向。由于推土机可以实现原地转向，在空间受限需要转向掉头时，推土机只需少量进出即可实现掉头，不需要反复进出，节约了时间精力、降低了油耗，并且可操控性好；相较于不能实现原地转向的推土机，该可实现原地转向的推土机在不同地面情况下能够快速、灵活地转向，机动性更好；此外，能够实现原地转向的推土机其转弯半径小，可以节省能量。

除了上述转向装置外，本发明还提供一种工程机械，该工程机械安装有如上所述的转向装置。该工程机械的其他结构可参考现有技术，这里不再赘述。

以上对本发明所提供的工程机械及其转向装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims

1.一种工程机械的转向装置，包括设于中央传动轴两侧的行星排、与所述中央传动轴联结的大伞齿轮、小伞齿轮轴以及转向马达；所述小伞齿轮轴设于推土机的变速箱，小伞齿轮轴的小伞齿轮与所述大伞齿轮啮合；推土机转向时，所述转向马达输出转向动力至所述行星排的太阳轮；其特征在于，还包括制动件，推土机原地转向时，所述制动件能够制动所述行星排的齿圈。

2.如权利要求1所述的工程机械的转向装置，其特征在于，所述制动件为所述变速箱内的多个档位行星排，推土机原地转向时，多个档位行星排中的任意两者闭合；推土机原地转向结束时，松开闭合的档位行星排。

3.如权利要求2所述的工程机械的转向装置，其特征在于，所述变速箱内设有第一档位行星排、第二档位行星排和第三档位行星排,还包括前进挡F和倒档R；推土机原地转向时，所述第一档位行星排、所述第二档位行星排和所述第三档位行星排三者中的两者闭合。

4.如权利要求2所述的工程机械的转向装置，其特征在于，所述档位行星排通过液压油路闭合。

5.如权利要求4所述的工程机械的转向装置，其特征在于，控制各档位行星排的液压油路并联设置。

6.如权利要求1至5任一项所述的工程机械的转向装置，其特征在于，还包括马达输出齿轮、转向齿轮和惰轮；推土机原地转向时，转向动力由所述转向马达输入，经所述马达输出齿轮传至所述转向齿轮，所述转向齿轮分别与所述惰轮和一侧太阳轮啮合，所述惰轮与另一侧太阳轮啮合。

7.一种工程机械，安装有转向装置，其特征在于，所述转向装置为如权利要求1至6任一项所述的转向装置。

8.如权利要求7所述的工程机械，其特征在于，所述工程机械为推土机。