CN104088989B - 直控式履带车辆用无级变速器 - Google Patents

Abstract

直控式履带车辆用无级变速器，其中，动力输入部分动力一部分经动力输出轴减速部分传递至动力输出轴部分用于外部作业，另一部分输送至进退挡无级变速部分，进退挡无级变速部分通过中间动力传递部分与差速行星传动部分连接，再由差速行星传动部分输出至左侧履带驱动部分和右侧履带驱动部分，动力输出轴换挡部分控制动力输入部分对动力输出轴减速部分的输出；进退挡控制部分控制进退挡无级变速部分档位切换，外部控制连接部分与差速行星传动部分连接用于实现直控转向。本发明采用自锁式液压马达控制行星齿轮传动机构行星架以实现机械直驱与液压无级调速，同时差速驱动为直控式，有效提高了控制精度与响应特性，传动效率高，且操作简便，便于转向。

Description

直控式履带车辆用无级变速器

技术领域

本发明涉及农业机械变速技术领域，尤其涉及一种直控式履带车辆用无级变速器。

背景技术

履带车辆以履带式拖拉机为主，履带式拖拉机通常采用纯机械式动力传动系统传递动力，其具有结构简单、效率高等优点，然而纯机械式动力传动机构，换挡操作复杂，同时由于农机操作者通常不具备驾驶汽车或拖拉机的技能，对离合器、油门、换挡的配合难以掌控，进而限制了拖拉机的发展。目前，不少履带拖拉机生产厂家采用液压泵-马达一体系统实现了履带拖拉机的无级驱动系统，由于采用无级驱动系统的履带拖拉机驾驶操作性得到了提高，农机操作者不用参加专业的技术培训，仅需简单训练即可掌握驾驶技能，因而被广大用户所接受，并取得了非常好的效果，但加入液压系统后，提高了操作系统的复杂性和制造成本。在日常生产使用过程中履带式拖拉机通常要挂接农机具，而农机具在田间作业时，发动机一般处于大油门状态，接近于发动机额定工况，车速变化小，机械的功率与扭矩都比较大，进而增加了履带式拖拉机能量消耗。

同时，目前市场上的履带式拖拉机车辆通常采用转向拉杆操作牙嵌式离合器与多盘式制动器的转向方案，其实现过程是：当履带式拖拉机车辆向左转向时，驾驶员操作左转向拉杆使左侧牙嵌式离合器分离与左侧输出轴制动，由于履带拖拉机车辆左侧传动动力中断并制动停止旋转，此时在拖拉机右侧动力的驱动下，机具向左侧实现转向；同理可实现右侧转向，然而这种转向机构采用分离和结合牙嵌式离合器与制动器实现，其转向精度低，转向操控性差。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种直控式履带车辆用无级变速器，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

直控式履带车辆用无级变速器，包括动力输入部分、动力输出轴减速部分、动力输出轴部分、箱体、进退挡无级变速部分、进退挡控制部分、动力输出轴换挡部分、中间动力传递部分、外部控制连接部分、差速行星传动部分、左侧履带驱动部分及右侧履带驱动部分；其中，动力输入部分、动力输出轴减速部分、动力输出轴部分、进退挡无级变速部分、进退挡控制部分、动力输出轴换挡部分、中间动力传递部分、外部控制连接部分、差速行星传动部分、左侧履带驱动部分及右侧履带驱动部分均安装在箱体上，且动力输入部分分别与动力输出轴减速部分、进退挡无级变速部分连接，动力输入部分输入的动力一部分经动力输出轴减速部分输出，另一部分输送至进退挡无级变速部分；动力输出轴减速部分与动力输出轴部分连接，用于将动力传递给外部作业部分；进退挡无级变速部分通过中间动力传递部分与差速行星传动部分连接，而差速行星传动部分分别与左侧履带驱动部分、右侧履带驱动部分连接，动力输出轴换挡部分与动力输入部分连接，用于控制切换动力输入部分对动力输出轴减速部分的高空低三档的输出，进退挡控制部分与进退挡无级变速部分连接，用于进退挡无级变速部分中前进档、倒挡及空档的切换；外部控制连接部分与差速行星传动部分连接，用于实现直控转向。

上述各部分的具体连接结构如下：

动力输入部分中，动力输入轴安装于箱体，其一端为动力输入端，另一端通过花键安装有主动锥齿轮，用于动力输入轴的动力传递；双联换挡齿轮间隙配合套装于动力输入轴花键上，便于双联换挡齿轮从左至右移动，以实现档位从高-空-低的三档切换；动力输入轴通过动力输入轴花键带动双联换挡齿轮旋转传递动力，动力滑动轴承过渡配合安装在动力输入轴上，双联减速齿轮间隙安装在动力滑动轴承上，围绕动力输入轴的回转中心旋转；

动力输出轴减速部分中，动力承接轴一端安装于箱体，另一端通过滚针轴承套装于动力输出轴内，并在动力承接轴上设置有花键，三联齿轮套装于动力承接轴花键上；

动力输出轴部分中，动力输出轴两端安装在箱体内，并在其一端的外部设置有动力输出轴花键，动力输出齿轮套装在动力输出轴花键上，且动力输出齿轮与双联减速齿轮的左侧齿轮啮合，双联减速齿轮的右侧齿轮与三联齿轮的左侧齿轮啮合；

动力输出轴换挡部分中，拨叉轴安装于箱体内，拨叉轴上设置有拨叉空档锁止环、高档锁止环及低档锁止环，拨叉内设置有拨叉钢球和拨叉弹簧并套装在拨叉轴上，其拨叉钢球和拨叉弹簧用于锁定拨叉的位置，拨叉转轴安装于拨叉端盖内，且其一端插入拨叉槽内，用于拨动拨叉在拨叉轴上滑动，从而获得高-空-低三档切换，另一端设置有用于安装外部操纵杆的转轴键槽；

进退挡无级变速部分中，左侧从动锥齿轮与右侧从动锥齿轮空套在锥齿轮支撑轴上呈滑动空转状态，花键毂位于左侧从动锥齿轮与右侧从动锥齿轮之间，并通过花键套装在锥齿轮支撑轴上，结合套安装在花键毂上，主动锥齿轮同时与左侧从动锥齿轮、右侧从动锥齿轮啮合，动力输入轴通过主动锥齿轮将动力传递给左侧从动锥齿轮与右侧从动锥齿轮；左侧推力轴承座集成在锥齿轮支撑轴上，右侧推力轴承座通过卡环定位在右侧从动锥齿轮的一侧，锥齿轮支撑轴两端通过轴承安装在箱体内，太阳轮套装在锥齿轮支撑轴花键上，齿轮式齿圈套装于锥齿轮支撑轴上滑动空转，而行星齿轮安装在齿轮式齿圈与太阳轮之间，且通过行星齿轮支撑组件沿齿轮式行星架周向均布，同时行星齿轮与齿轮式齿圈的内齿轮、太阳轮的外齿轮啮合；液压马达安装在箱体上，液压马达齿轮套装在液压马达的花键主轴上，齿轮式行星架的外部齿轮与液压马达齿轮啮合；

进退挡控制部分中，套管过盈套装于箱体内，弹簧座设置在套管一侧，且在弹簧座内安装有换挡弹簧和换挡钢球，换档轴一端安装在套管内，另一端设置有用于安装外部操纵杆的换挡键槽，换挡拨叉套装在换档轴上，同时插入结合套中，并在插入套管端的换档轴外部设置有空档锁止环、前进档锁止环及倒挡锁止环；

中间动力传递部分中，中间轴安装在箱体内，中间轴主动齿轮和中间轴从动齿轮分别套装在中间轴上，并通过设置在中间轴上的花键进行动力传递，中间轴主动齿轮一侧设置有中间卡环，用于对中间轴主动齿轮进行限位，套筒嵌套在中间轴上，且位于中间轴从动齿轮一侧，用于调整中间轴的轴向间隙并对中间轴从动齿轮进行限位；中间轴从动齿轮与齿轮式齿圈的外齿轮啮合，将动力传递给中间轴上设置的花键以带动中间轴主动齿轮旋转；

差速行星传动部分中包括两个滚针轴承，分别是滚针轴承三与滚针轴承七，转向轴上设置有结构相同的左行星减速控制部分和右行星减速控制部分，且这两个行星减速控制部分关于转向轴主动齿轮对称，并在左行星减速控制部分上设置有左卸力装置，右行星减速控制部分上设置有右卸力装置，转向轴主动齿轮两侧分别过渡套装有左滑动轴承和右滑动轴承，左齿轮式齿圈套装在左滑动轴承上滑动空转，右齿轮式齿圈套装在右滑动轴承上滑动空转，左太阳轮和右太阳轮分别套装在转向轴外部设置的花键上，而左行星齿轮设置在左齿轮式齿圈与左太阳轮之间，右行星齿轮设置在右齿轮式齿圈与右太阳轮之间，左挡圈安装在滚针轴承三和左太阳轮之间，右挡圈安装在滚针轴承七和右太阳轮之间，左挡圈与右挡圈用于调整行星减速部分的轴向间隙；此外，左行星齿轮通过左行星齿轮支撑组件周向均布于左齿轮式行星架上，同时左行星齿轮与左齿轮式齿圈的内齿轮和左太阳轮的外齿轮啮合；右行星齿轮通过右行星齿轮支撑组件周向均布于右齿轮式行星架上，同时右行星齿轮与右齿轮式齿圈的内齿轮和右太阳轮的外齿轮啮合；左齿轮式行星架内设置有左滚针轴承，右齿轮式行星架内设置有右滚针轴承，左滚针轴承与右滚针轴承分别套装于转向轴，左轴承和右轴承分别套装于转向轴上，并安装在紧固于箱体上的端盖内；

外部控制连接部分中包括两个轴承，分别是轴承十二与轴承十三，连接端盖关于转向轴主动齿轮对称并安装在箱体内，转向花键轴套装在轴承十二和轴承十三内，轴承十二与轴承十三关于转向轴主动齿轮对称安装在连接端盖内，转向锥齿轮套装于转向花键轴，且同时与左齿轮式齿圈和右齿轮式齿圈的外部锥齿轮啮合；

左侧履带驱动部分和右侧履带驱动部分结构相同，并关于转向轴主动齿轮对称，其中，左侧履带驱动部分中包括两个轴承，分别是轴承十五与轴承十六，行使输出轴一端通过轴承十六安装在轴承座套内，另一端通过轴承十五安装在箱体内，输出轴驱动齿轮套装在行使输出轴一端，左齿轮式行星架与输出轴驱动齿轮啮合，输出轴驱动齿轮通过行使输出轴花键将动力传递给行使输出轴。

在本发明中，左卸力装置包括第一左分力滚针轴承与第二左分力滚针轴承，且第一左分力滚针轴承设置在左齿轮式行星架和左轴承之间，第二左分力滚针轴承设置在左齿轮式行星架和左太阳轮之间，当转向锥齿轮驱动左齿轮式齿圈时产生的轴向分力经滚针轴承三、左挡圈、左太阳轮、第二左分力滚针轴承、左齿轮式行星架和第一左分力滚针轴承，最终卸在左轴承上；右行星减速控制部分中的卸力装置与此结构一致。

在本发明中，右卸力装置包括第一右分力滚针轴承与第二右分力滚针轴承，且第一右分力滚针轴承设置在右齿轮式行星架与右轴承之间，第二右分力滚针轴承设置在右齿轮式行星架与右太阳轮之间，当转向锥齿轮驱动右齿轮式齿圈时产生的轴向分力经滚针轴承七、右挡圈、右太阳轮、第二右分力滚针轴承、右齿轮式行星架和第一右分力滚针轴承，最终卸在右轴承上。

在本发明中，左行星齿轮支撑组件包括组件动力轴、组件滑动轴承及组件挡圈，组件动力轴一端过盈安装于左齿轮式行星架内，另一端过盈套装有组件挡圈，组件挡圈用于限制左行星齿轮的轴向窜动，组件滑动轴承过盈套装于左行星齿轮内，左行星齿轮通过组件滑动轴承套装于组件动力轴上滑动旋转；右行星齿轮支撑组件与此结构一致。

在本发明中，安装在动力输入轴上的双联减速齿轮两端分别设置有用于轴向限位及间隙调整的挡圈一和挡圈二。

在本发明中，中间轴一端设置有端盖七，并通过螺栓六紧固于箱体；另一端设置有端盖八，并通过螺栓七紧固于箱体。

在本发明中，拨叉轴两端分别设置有密封圈一和密封圈二。

在本发明中，拨叉轴一端设置有用于对拨叉轴进行限位的卡环二。

在本发明中，换档轴上设置有用于对换挡拨叉进行限位的卡环七。

在本发明中，拨叉端盖内设置有拨叉密封圈，用于拨叉转轴的动态旋转密封。

在本发明中，动力输出轴内安装有动力输出滚针轴承，动力承接轴的一端通过动力输出滚针轴承与动力输出轴对接。

在本发明中，花键毂与左侧从动锥齿轮之间设置有挡圈四，花键毂与右侧从动锥齿轮之间设置有挡圈五，用于花键毂在锥齿轮支撑轴上轴向定位。

在本发明中，在外部操纵杆推动换档轴时，换挡钢球在换挡弹簧的作用下对应落入空档锁止环、前进档锁止环及倒挡锁止环内，当换挡钢球对应落入空档锁止环时，结合套处于花键毂的正中位置，此时左侧从动锥齿轮和右侧从动锥齿轮均处于空转状态，车辆停止行驶；当外部操纵杆带动换档轴左行时，安装于换档轴上的换挡拨叉随之左移并带动结合套向左滑动，此时结合套内部的花键同时与花键毂的外花键及左侧从动锥齿轮的外花键啮合，左侧从动锥齿轮将动力通过结合套传递给花键毂，花键毂通过花键带动锥齿轮支承轴正向旋转，车辆前进行驶；同理，当外部操纵杆带动结合套右移时，右侧从动锥齿轮将动力通过结合套传递给花键毂，花键毂通过花键带动锥齿轮支承轴反向旋转，车辆倒退行驶。在使用过程中，操作者仅需操纵外部操纵杆推动换档轴即可实现档位的改变，操作简单便捷。

在本发明中，液压马达通过花键主轴带动液压马达齿轮旋转，液压马达齿轮与齿轮式行星架的外部齿轮啮合，当液压马达无外部液压动力驱动时自锁，安装于其花键主轴上的液压马达齿轮随之锁定，此时齿轮式齿圈也处于锁定状态，锥齿轮支撑轴通过花键带动太阳轮旋转，并带动均布的行星齿轮旋转，从而带动齿轮式行星架旋转，齿轮式行星架通过外部齿轮将动力传递给后续装置，以实现机械式直接驱动；当外部液压正向驱动液压马达带动液压马达齿轮旋转，进而驱动齿轮式齿圈做正向旋转，则可加速齿轮式行星架的转速，反之则可降低齿轮式行星架的转速，通过对外部液压伺服系统的控制以实现对液压马达的无级变速，进而实现对齿轮式行星架的无级变速输出。

在本发明中，转向轴主动齿轮将动力经花键传递给转向轴并带动其旋转，转向轴通过花键分别同时带动左太阳轮和右太阳轮旋转，进而带动左行星齿轮和右行星齿轮旋转，外部控制装置通过转向锥齿轮同时对左齿轮式齿圈和右齿轮式齿圈进行锁定，此时左齿轮式行星架和右齿轮式行星架以相同的转速输出，左齿轮式行星架将动力传递至左侧履带驱动部分，右齿轮式行星架将动力传递至右侧履带驱动部分；当外部驱动装置通过转向花键轴驱动转向锥齿轮旋转时，带动左齿轮式齿圈和右齿轮式齿圈沿不同方向旋转，此时一边对行星传动部分进行减速，另一边对行星传动部分进行加速，在左齿轮式行星架和右齿轮式行星架间产生速差，从而实现转向，转向锥齿轮的正反转实现履带车辆左右转向。

有益效果：本发明采用自锁式液压马达控制行星齿轮传动机构的行星架以实现机械直驱与液压无级调速，解决了机械式直驱传动与液压无级式结合的问题，同时差速驱动为直控式结构，有效提高了控制系统的控制精度与响应特性，传动效率高，且无级变速用于行进中变化，操作简便，易于驾驶，便于履带式拖拉机实现方向盘转向，转向精度高。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。

图2为图1中B-B处剖视图。

图3为图1中C-C处剖视图。

图4为图1中D-D处剖视图。

图5为本发明的较佳实施例中动力输出轴部分结构示意图。

图6为本发明的较佳实施例中动力输出轴减速部分与动力输入部分、动力输出轴部分结构示意图。

图7为本发明的较佳实施例中进退挡无级变速部分结构示意图。

图8为图1中F-F处剖视图。

图9为本发明的较佳实施例中进退挡无级变速部分与动力输入部分结构示意图。

图10为本发明的较佳实施例中中间动力传递部分结构示意图。

图11为图1中E-E处剖视图。

图12为本实用新型的较佳实施例中左行星齿轮支撑组件结构示意图。

图13为本发明的较佳实施例中外部控制连接部分与差速行星传动部分结构示意图。

图14为本发明的较佳实施例中左侧履带驱动部分结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～图2的直控式履带车辆用无级变速器，包括动力输入部分X、动力输出轴减速部分Y、动力输出轴部分Z、箱体W、进退挡无级变速部分L、进退挡控制部分T、动力输出轴换挡部分U、中间动力传递部分M、外部控制连接部分R、差速行星传动部分S、左侧履带驱动部分N1及右侧履带驱动部分N2；其中，动力输入部分X、动力输出轴减速部分Y、动力输出轴部分Z、进退挡无级变速部分L、进退挡控制部分T、动力输出轴换挡部分U、中间动力传递部分M、差速控制部分R、差速行星传动部分S、左侧履带驱动部分N1及右侧履带驱动部分N2均安装在箱体W上，箱体W安装在发动机动力输出位置处，动力经动力输入部分X输入，一部分经动力输出轴减速部分Y输出，另一部分输送给进退挡无级变速部分L，动力输出轴减速部分Y经动力输出轴部分Z将动力传递给外部作业部分，进退挡无级变速部分L经中间动力传递部分M将动力传递给差速行星传动部分S，再由差速行星传动部分S分将动力分别输出驱动左侧履带驱动部分N1和右侧履带驱动部分N2，动力输出轴换挡部分U用于控制切换动力输入部分X对动力输出轴减速部分Y的高空低三挡输出，进退挡控制部分T用于进退挡无级变速部分L的前进挡、倒挡和空挡的切换，外部控制连接部分R用于实现直控转向。

参见图3～图6所示，动力输入部分X包括油封一X1、动力输入轴X2、端盖一X3、轴承一X4、螺栓一X5、卡环一X6、双联换挡齿轮X7、挡圈一X8、双联减速齿轮X9、挡圈二X10、轴承二X11、主动锥齿轮X12、动力滑动轴承X13；动力输出轴减速部分Y包括三联齿轮Y1、轴承三Y2、动力承接轴Y3、端盖二Y4、螺栓二Y5；动力输出轴部分Z包括螺栓三Z1、动力输出轴Z2、挡圈三Z3、轴承四Z4、动力输出滚针轴承Z5、轴承五Z6、端盖三Z7、油封二Z8、动力输出齿轮Z9；动力输出轴换挡部分U包括密封圈一U1、拨叉轴U2、拨叉U3、拨叉空档锁止环U4、卡环二U5、密封圈二U6、高档锁止环U7、拨叉钢球U8、拨叉弹簧U9、低挡锁止环U10、拨叉转轴U11、拨叉端盖U12、卡环三U13、转轴键槽U14、拨叉密封圈U15、内六角螺栓一U16。

动力输出轴X2通过两端的轴承一X4和轴承二X11安装于箱体W内，端盖一X3通过螺栓一X5紧固于箱体W上，油封一X1安装于端盖一X3内，用于动力输入轴X2的动态旋转密封，端盖一X3内安装有卡环一X6用于限定轴承一X4的轴向窜动，且轴承二X11与箱体W为过盈配合，主动锥齿轮X12过渡配合安装于动力输入轴X2上，用于将动力输入轴X2的动力传递给后续相关装置，双联换挡齿轮X7间隙配合套装于动力输入轴X2花键上，动力输入轴X2通过花键带动双联换挡齿轮X7旋转传递动力，动力滑动轴承X13过盈配合安装于动力输入轴X2上，双联减速齿轮X9间隙安装于与动力滑动轴承X13上，围绕动力输入轴X2的回转中心旋转，并在动力输入轴X2上双联减速齿轮X9的两端安装有用于轴向限位及间隙调整的挡圈一X8和挡圈二X10；轴承三Y2安装于箱体W内，并通过端盖二Y4密封限位，端盖二Y4通过螺栓二Y5紧固于箱体W上，动力输出轴Z2一端通过轴承四Z4安装于箱体W内，并通过挡圈三Z3限制其轴向窜动，其另一端通过轴承五Z6安装于箱体W内，并通过端盖三Z7限位，端盖三Z7通过螺栓三Z1紧固于箱体W上，油封二Z8安装于端盖三Z7内，对动力输出轴Z2进行动态旋转密封。

动力输出轴Z2内安装有动力输出滚针轴承Z5，动力承接轴Y3两端分别安装于动力输出滚针轴承Z5和轴承三Y2内，三联齿轮Y1套装于动力承接轴Y3的花键上，动力输出轴Z2一端外部设置有动力输出轴花键，动力输出齿轮Z9套装于动力输出轴花键上；动力输出齿轮Z9与双联减速齿轮X9的左侧齿轮啮合，双联减速齿轮X9的右侧齿轮与三联齿轮Y1的左侧齿轮啮合，双联换挡齿轮X7在动力输入轴X2上从左至右移动，以实现档位从高-空-低三档切换；如图6所示，以低档为例说明其传动路线：双联换挡齿轮X7的右侧齿轮与三联齿轮Y1的右侧齿轮啮合→三联齿轮Y1的左侧齿轮与双联减速齿轮X9的右侧齿轮啮合→双联减速齿轮X9的左侧齿轮与动力输出齿轮Z9啮合，最终动力输出齿轮Z9通过花键将动力传递给动力输出轴Z2，带动其旋转，该传动过程整体为减速传动。

拨叉轴U2安装于箱体W内，其两端通过密封圈一U1和密封圈二U6密封，并通过卡环二U5锁定，拨叉轴U2上设计有拨叉空档锁止环U4、高档锁止环U7和低挡锁止环U10，拨叉U3套装于拨叉轴U2上，拨叉U3内设计有拨叉钢球U8和拨叉弹簧U9，用于锁定拨叉U3的位置，拨叉转轴U11一端插入拨叉槽内，用于拨动拨叉U3在拨叉轴U2上滑动，从而获得高-空-低三档切换，拨叉转轴U11的另一端设置有转轴键槽U14，用于外部操纵杆的安装，拨叉转轴U11安装于拨叉端盖U12内，并通过卡环三U13锁定限位，拨叉端盖U12通过内六角螺栓一U16紧固于箱体W上，拨叉端盖U12内设置有拨叉密封圈U15，用于拨叉转轴U11的动态旋转密封。

参见图7～图9所示，进退挡无级变速部分L包括左侧从动锥齿轮L1-1、挡圈四L1-2、滚针轴承L1-3、结合套L3、花键毂L4、右侧从动锥齿轮L2-1、挡圈五L2-2、滚针轴承L2-3、右侧推力轴承座L5、卡环四L6、锥齿轮支撑轴L7、轴承六L8、端盖五L10、螺栓四L11、行星齿轮支撑组件L12、齿轮式齿圈L13、行星齿轮L14、卡环六L15、液压马达齿轮L16、内六角螺栓二L17、液压马达L18、螺栓五L19、轴承七L21、端盖六L22、挡圈七L23、齿轮式行星架L24、太阳轮L25、左侧推力轴承座L26；进退挡控制部分T包括空档锁止环T1、套管T2、前进档锁止环T3、换挡弹簧T4、换挡钢球T5、倒档锁止环T6、换挡轴T7、换挡拨叉T8、卡环七T9、密封圈四T10、换挡键槽T11、弹簧座T12。

花键毂L4位于左侧从动锥齿轮L1-1和右侧从动锥齿轮L2-1的中间并套装于锥齿轮支撑轴L7的花键上，主动锥齿轮X12同时与左侧从动锥齿轮L1-1和右侧从动锥齿轮L2-1的锥齿轮啮合，动力输入轴X2通过主动锥齿轮X12将动力传递给左侧从动锥齿轮L1-1和右侧从动锥齿轮L2-1，左侧从动锥齿轮L1-1和右侧从动锥齿轮L2-1套装于锥齿轮支撑轴L7上呈滑动空转状态；套管T2过盈套装于箱体W内，换挡轴T7一端装于套管T2内，密封圈四T10安装于箱体W内，对换挡轴T7起到密封作用，换挡轴T7另一端设置有换挡键槽T11，用于外部操纵杆的安装，套管T2一侧设置有弹簧座T12，换挡弹簧T4、换挡钢球T5安装在弹簧座T12内，换挡拨叉T8套装于换挡轴T7上，并通过安装于换挡轴T7上的卡环七T9限位，同时换挡拨叉T8插入结合套L3的外部槽内，并在插入套管T2端的换挡轴T7外部设置有空档锁止环T1、前进档锁止环T3和倒档锁止环T6。

在外部操纵杆推动换挡轴T7时，换挡钢球T5在换挡弹簧T4的作用下对应落入空档锁止环T1、前进档锁止环T3和倒档锁止环T6内，当换挡钢球T5对应落入空档锁止环T1时，套装于花键毂L4上的结合套L3处于花键毂L4的正中位置，此时左侧从动锥齿轮L1-1和右侧从动锥齿轮L2-1均处于空转状态；当外部操纵杆带动换档轴T7左行时，安装于换档轴T7上的换挡拨叉T8随之左移并带动结合套L3向左滑动，此时左侧从动锥齿轮L1-1将动力通过结合套L3传递给花键毂L4，花键毂L4通过花键带动锥齿轮支撑轴L7旋转；同理，当外部操纵杆带动结合套L3右移时，右侧从动锥齿轮L2-1将动力通过结合套L3传递给花键毂L4，花键毂L4通过花键带动锥齿轮支撑轴L7反向旋转。

在花键毂L4与左侧从动锥齿轮L1-1之间设置有挡圈四L1-2，花键毂L4与右侧从动锥齿轮L2-1之间设置有挡圈五L2-2，用于花键毂L4在锥齿轮支撑轴L7上轴向定位，左侧从动锥齿轮L1-1套装于锥齿轮支撑轴L7的一侧设计有滚针轴承L1-3，用于承接左侧从动锥齿轮L1-1动态旋转传递动力时的轴向分力，同样，L2-1套装于锥齿轮支撑轴L7的一侧设计有滚针轴承L2-3，用于承接右侧从动锥齿轮L2-1动态旋转传递动力时的轴向分力，左侧推力轴承座L26集成在锥齿轮支撑轴L7上，右侧推力轴承座L5通过卡环四L6定位在右侧从动锥齿轮L2-1的一侧；锥齿轮支撑轴L7两端分别通过轴承六L8和轴承七L21安装于箱体W内，其一端通过螺栓四L11紧固的端盖五L10密封，并对轴承六L8限位，另一端通过螺栓五L19紧固的端盖六L22密封，并对轴承七L21限位；太阳轮L25套装于锥齿轮支撑轴L7外部设计的花键上传递锥齿轮支撑轴L7的动力，齿轮式齿圈L13套装于锥齿轮支撑轴L7上滑动空转，行星齿轮L14通过行星齿轮支撑组件L12沿齿轮式行星架L24周向均布，均布的行星齿轮L14安装于齿轮式齿圈L13和太阳轮L25之间，同时与齿轮式齿圈L13的内齿轮和太阳轮L25的外齿轮啮合，安装于轴承七L21和齿轮式行星架L24之间的挡圈七L23用于调整行星减速部分的轴向间隙；液压马达L18通过内六角螺栓二L17紧固安装于箱体W上，液压马达齿轮L16套装于液压马达L18的花键主轴上，液压马达L18的花键主轴一端通过卡环六L15限位，液压马达L18通过花键主轴带动液压马达齿轮L16旋转，液压马达齿轮L16与齿轮式行星架L24的外部齿轮啮合。

当液压马达L18无外部液压动力驱动时自锁，安装于其花键主轴上的液压马达齿轮L16随之锁定，此时齿轮式齿圈L13也处于锁定状态，锥齿轮支撑轴L7通过花键带动太阳轮L25旋转，并带动均布的行星齿轮L14旋转，从而带动齿轮式行星架L24旋转，齿轮式行星架L24通过外部齿轮将动力传递给后续相关装置，实现机械式直接驱动；当外部液压正向驱动L18带动液压马达齿轮L16旋转，进而驱动齿轮式齿圈L13做正向旋转，则可加速齿轮式行星架L24的转速，反之则可降低齿轮式行星架L24的转速，通过对外部液压伺服系统的控制可实现对液压马达L18的无级变速，进而实现对齿轮式行星架L24的无级变速输出；即通过液压马达齿轮L16驱动控制齿轮式齿圈L13实现加速或减速。

参见图10所示，中间动力传递部分M包括螺栓六M1、端盖七M2、轴承八M3、套筒M4、中间轴从动齿轮M5、中间轴主动齿轮M6、中间卡环M7、中间轴M8、螺栓七M9、端盖八M10及轴承九M11；中间轴M8两端分别通过轴承九M11和轴承八M3安装于箱体W内，其一端通过螺栓六M1紧固的端盖七M2限位并密封，另一端通过螺栓七M9紧固的端盖八M10限位并密封，中间轴从动齿轮M5和中间轴主动齿轮M6分别套装于中间轴M8上，中间轴主动齿轮M6通过中间卡环M7限位，套筒M4用于调整中间轴M8的轴向间隙并对中间轴从动齿轮M5进行限位，中间轴从动齿轮M5与齿轮式齿圈L13的外齿轮啮合，将动力传递给中间轴M8并通过花键带动中间轴主动齿轮M6旋转，中间轴主动齿轮M6将动力传递给后续相关装置。

参见图11～图13所示，差速行星传动部分S包括左行星齿轮支撑组件S1-1、左轴承S1-2、滚针轴承二S1-3、左齿轮式行星架S1-4、左太阳轮S1-5、左挡圈S1-6、左滑动轴承S1-7、左齿轮式齿圈S1-8、左行星齿轮S1-9、端盖九S1-10、滚针轴承三S1-11、第一左分力滚针轴承S1-12、第二左分力滚针轴承S1-13、右行星齿轮支撑组件S2-1、右轴承S2-2、滚针轴承六S2-3、右齿轮式行星架S2-4、右太阳轮S2-5、右挡圈S2-6、右滑动轴承S2-7、右齿轮式齿圈S2-8、右行星齿轮S2-9、端盖十S2-10、滚针轴承七S2-11、第一右分力滚针轴承S2-12、第二右分力滚针轴承S2-13、组件动力轴S1-1-1、组件滑动轴承S1-1-2、组件挡圈S1-1-3、转向轴S3及转向轴主动齿轮S4；外部控制连接部分R包括连接端盖R1、转向花键轴R2、轴承十二R3、转向锥齿轮R4、轴承十三R5。

左滑动轴承S1-7过渡套装于转向轴S3上，左太阳轮S1-5套装于转向轴S3外部设置的花键上传递转向轴S3的动力，左齿轮式齿圈S1-8套装于左滑动轴承S1-7上滑动空转，左行星齿轮支撑组件S1-1将左行星齿轮S1-9安装于左齿轮式行星架S1-4上，且沿左齿轮式行星架S1-4周向均布，均布的左行星齿轮S1-9安装于左齿轮式齿圈S1-8和左太阳轮S1-5之间，同时与左齿轮式齿圈S1-8的内齿轮和左太阳轮S1-5的外齿轮啮合，安装于滚针轴承三S1-11和左太阳轮S1-5之间的左挡圈S1-6用于调整行星减速部分的轴向间隙，左齿轮式行星架S1-4内设置有滚针轴承二S1-3，滚针轴承二S1-3套装于转向轴S3上，左轴承S1-2套装于转向轴S3上，并安装于紧固在箱体W上的端盖九S1-10内，左齿轮式行星架S1-4和左轴承S1-2之间设置有第一左分力滚针轴承S1-12，左齿轮式行星架S1-4和左太阳轮S1-5之间设置有第二左分力滚针轴承S1-13，左齿轮式齿圈S1-8和左挡圈S1-6之间设置有滚针轴承三S1-11，当转向锥齿轮R4驱动左齿轮式齿圈S1-8时产生的轴向分力经滚针轴承三S1-11、左挡圈S1-6、左太阳轮S1-5、第二左分力滚针轴承S1-13、左齿轮式行星架S1-4和第一左分力滚针轴承S1-12，最终卸在左轴承S1-2上。

右滑动轴承S2-7过渡套装于转向轴S3上，右太阳轮S2-5套装于转向轴S3外部设计的花键上传递转向轴S3的动力，右齿轮式齿圈S2-8套装于右滑动轴承S2-7上滑动空转，右行星齿轮支撑组件S2-1将右行星齿轮S2-9安装于右齿轮式行星架S2-4上，且沿右齿轮式行星架S2-4周向均布，均布的右行星齿轮S2-9安装于右齿轮式齿圈S2-8和右太阳轮S2-5之间，同时与右齿轮式齿圈S2-8的内齿轮和右太阳轮S2-5的外齿轮啮合，安装于滚针轴承七S2-11和右太阳轮S2-5之间的右挡圈S2-6用于调整行星减速部分的轴向间隙，右齿轮式行星架S2-4内设置有滚针轴承六S2-3，滚针轴承六S2-3套装于转向轴S3上，右轴承S2-2套装于转向轴S3上，并安装于紧固在箱体W上的端盖十S2-10内，右齿轮式行星架S2-4与右轴承S2-2之间设置有第一右分力滚针轴承S2-12，右齿轮式行星架S2-4与右太阳轮S2-5之间设置有第二右分力滚针轴承S2-13，右齿轮式齿圈S2-8与右挡圈S2-6之间设置有滚针轴承七S2-11，当转向锥齿轮R4驱动右齿轮式齿圈S2-8时产生的轴向分力经滚针轴承七S2-11、右挡圈S2-6、右太阳轮S2-5、第二右分力滚针轴承S2-13、右齿轮式行星架S2-4和第一右分力滚针轴承S2-12，最终卸在右轴承S2-2上。

左行星齿轮支撑组件S1-1中，组件动力轴S1-1-1一端过盈安装于左齿轮式行星架S1-4内，组件滑动轴承S1-1-2过盈套装于左行星齿轮S1-9内，左行星齿轮S1-9通过组件滑动轴承S1-1-2套装于组件动力轴S1-1-1上滑动旋转，组件动力轴S1-1-1另一端过盈套装有组件挡圈S1-1-3，以限制左行星齿轮S1-9的轴向窜动；右行星齿轮支撑组件S2-1与此结构一致。

连接端盖R1关于转向轴主动齿轮S4对称紧固安装于箱体W上，转向花键轴R2套装于轴承十二R3和轴承十三R5内，轴承十二R3和轴承十三R5关于转向轴主动齿轮S4对称安装于连接端盖R1内，转向锥齿轮R4套装于转向花键轴R2上，并通过花键传递动力，转向锥齿轮R4同时与左齿轮式齿圈S1-8和右齿轮式齿圈S2-8的外部锥齿轮啮合。

转向轴主动齿轮S4将动力经花键传递给转向轴S3并带动其旋转，转向轴S3通过花键分别同时带动左太阳轮S1-5和右太阳轮S2-5旋转，进而左太阳轮S1-5带动左行星齿轮S1-9旋转，右太阳S2-5带动右行星齿轮S2-9旋转，外部控制装置通过转向锥齿轮R4同时对左齿轮式齿圈S1-8和右齿轮式齿圈S2-8进行锁定当左齿轮式齿圈S1-8受到左行星齿轮S1-9的作用力和右齿轮式齿圈S2-8受到右行星齿轮S2-9的作用力相同时具有自锁功能，此时左齿轮式行星架S1-4和右齿轮式行星架S2-4以相同的转速输出，左齿轮式行星架S1-4将动力传递驱动左侧履带驱动部分N1，右齿轮式行星架S2-4将动力传递驱动右侧履带驱动部分N2；当外部驱动装置通过转向花键轴R2驱动转向锥齿轮R4旋转时，带动左齿轮式齿圈S1-8和右齿轮式齿圈S2-8做不同方向的旋转，如此一边对行星传动部分进行减速，另一边对行星传动部分进行加速，在左齿轮式行星架S1-4和右齿轮式行星架S2-4间产生速差，从而实现转向，转向锥齿轮R4正反转实现左右转向。

参见图14所示，左侧履带驱动部分N1与右侧履带驱动部分N2关于转向轴主动齿轮S4对称设置，现以左侧履带驱动部分N1为例，左侧履带驱动部分N1包括轴承十五N1-1、行驶输出轴N1-2、卡环九N1-3、输出轴驱动齿轮N1-4、端盖十四N1-5、连接套N1-6、轴承座套N1-7、卡环九N1-8、轴承十六N1-9及螺栓八N1-10；其中，端盖十四N1-5通过螺栓八N1-10安装于箱体W上，连接套N1-6两端分别与轴承座套N1-7和端盖十四N1-5固接，轴承十五N1-1和轴承十六N1-9分别套装于行驶输出轴N1-2的两端，轴承十五N1-1安装于箱体W内，轴承十六N1-9安装于轴承座套N1-7内，并通过卡环九N1-8限位，输出轴驱动齿轮N1-4套装于行驶输出轴N1-2一端，并通过卡环九N1-3限位，输出轴驱动齿轮N1-4通过花键将动力传递给行驶输出轴N1-2。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.直控式履带车辆用无级变速器，包括动力输入部分、动力输出轴减速部分、动力输出轴部分、箱体、进退挡无级变速部分、进退挡控制部分、动力输出轴换挡部分、中间动力传递部分、外部控制连接部分、差速行星传动部分、左侧履带驱动部分及右侧履带驱动部分；其特征在于，各部分的具体连接结构如下：

动力输入部分中，动力输入轴安装于箱体，其一端为动力输入端，另一端通过花键安装有主动锥齿轮；双联换挡齿轮间隙配合套装于动力输入轴花键上，便于双联换挡齿轮从左至右移动，以实现档位从高-空-低的三档切换；动力滑动轴承过渡配合安装在动力输入轴上，双联减速齿轮间隙安装在动力滑动轴承上，围绕动力输入轴的回转中心旋转；

动力输出轴减速部分中，动力承接轴一端安装于箱体，另一端通过滚针轴承套装于动力输出轴内，并在动力承接轴上设置有花键，三联齿轮套装于动力承接轴花键上；

动力输出轴部分中，动力输出轴两端安装在箱体内，并在其一端的外部设置有动力输出轴花键，动力输出齿轮套装在动力输出轴花键上，且动力输出齿轮与双联减速齿轮的左侧齿轮啮合，双联减速齿轮的右侧齿轮与三联齿轮的左侧齿轮啮合；

动力输出轴换挡部分中，拨叉轴安装于箱体内，拨叉轴上设置有拨叉空档锁止环、高档锁止环及低档锁止环，拨叉内设置有拨叉钢球和拨叉弹簧并套装在拨叉轴上，拨叉转轴安装于拨叉端盖内，且其一端插入拨叉槽内，另一端设置有用于安装外部操纵杆的转轴键槽；

进退挡无级变速部分中，左侧从动锥齿轮与右侧从动锥齿轮空套在锥齿轮支撑轴上呈滑动空转状态，花键毂位于左侧从动锥齿轮与右侧从动锥齿轮之间，并通过花键套装在锥齿轮支撑轴上，结合套安装在花键毂上，主动锥齿轮同时与左侧从动锥齿轮、右侧从动锥齿轮啮合，动力输入轴通过主动锥齿轮将动力传递给左侧从动锥齿轮与右侧从动锥齿轮；左侧推力轴承座集成在锥齿轮支撑轴上，右侧推力轴承座通过卡环定位在右侧从动锥齿轮的一侧，锥齿轮支撑轴两端通过轴承安装在箱体内，太阳轮套装在锥齿轮支撑轴花键上，齿轮式齿圈套装于锥齿轮支撑轴上滑动空转，而行星齿轮安装在齿轮式齿圈与太阳轮之间，且通过行星齿轮支撑组件沿齿轮式行星架周向均布，同时行星齿轮与齿轮式齿圈的内齿轮、太阳轮的外齿轮啮合；液压马达安装在箱体上，液压马达齿轮套装在液压马达的花键主轴上，齿轮式行星架的外部齿轮与液压马达齿轮啮合；

进退挡控制部分中，套管过盈套装于箱体内，弹簧座设置在套管一侧，且在弹簧座内安装有换挡弹簧和换挡钢球，换档轴一端安装在套管内，另一端设置有用于安装外部操纵杆的换挡键槽，换挡拨叉套装在换档轴上，同时插入结合套中，并在插入套管端的换档轴外部设置有空档锁止环、前进档锁止环及倒挡锁止环；

中间动力传递部分中，中间轴安装在箱体内，中间轴主动齿轮和中间轴从动齿轮分别套装在中间轴上，中间轴主动齿轮一侧设置有中间卡环，套筒嵌套在中间轴上，且位于中间轴从动齿轮一侧；中间轴从动齿轮与齿轮式齿圈的外齿轮啮合；

差速行星传动部分中包括两个滚针轴承，分别是滚针轴承三与滚针轴承七，转向轴上设置有结构相同的左行星减速控制部分和右行星减速控制部分，且这两个行星减速控制部分关于转向轴主动齿轮对称，并在左行星减速控制部分上设置有左卸力装置，右行星减速控制部分上设置有右卸力装置，转向轴主动齿轮两侧分别过渡套装有左滑动轴承和右滑动轴承，左齿轮式齿圈套装在左滑动轴承上滑动空转，右齿轮式齿圈套装在右滑动轴承上滑动空转，左太阳轮和右太阳轮分别套装在转向轴外部设置的花键上，而左行星齿轮设置在左齿轮式齿圈与左太阳轮之间，右行星齿轮设置在右齿轮式齿圈与右太阳轮之间，左挡圈安装在滚针轴承三和左太阳轮之间，右挡圈安装在滚针轴承七和右太阳轮之间；此外，左行星齿轮通过左行星齿轮支撑组件周向均布于左齿轮式行星架上，同时左行星齿轮与左齿轮式齿圈的内齿轮和左太阳轮的外齿轮啮合；右行星齿轮通过右行星齿轮支撑组件周向均布于右齿轮式行星架上，同时右行星齿轮与右齿轮式齿圈的内齿轮和右太阳轮的外齿轮啮合；左齿轮式行星架内设置有左滚针轴承，右齿轮式行星架内设置有右滚针轴承，左滚针轴承与右滚针轴承分别套装于转向轴，左轴承和右轴承分别套装于转向轴上，并安装在紧固于箱体上的端盖内；

外部控制连接部分中包括两个轴承，分别是轴承十二与轴承十三，连接端盖关于转向轴主动齿轮对称并安装在箱体内，转向花键轴套装在轴承十二和轴承十三内，轴承十二与轴承十三关于转向轴主动齿轮对称安装在连接端盖内，转向锥齿轮套装于转向花键轴，且同时与左齿轮式齿圈和右齿轮式齿圈的外部锥齿轮啮合；

左侧履带驱动部分和右侧履带驱动部分结构相同，并关于转向轴主动齿轮对称，其中，左侧履带驱动部分中包括两个轴承，分别是轴承十五与轴承十六，行使输出轴一端通过轴承十六安装在轴承座套内，另一端通过轴承十五安装在箱体内，输出轴驱动齿轮套装在行使输出轴一端，左齿轮式行星架与输出轴驱动齿轮啮合，输出轴驱动齿轮通过行使输出轴花键将动力传递给行使输出轴。

2.根据权利要求1所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，左卸力装置包括第一左分力滚针轴承与第二左分力滚针轴承，且第一左分力滚针轴承设置在左齿轮式行星架和左轴承之间，第二左分力滚针轴承设置在左齿轮式行星架和左太阳轮之间。

3.根据权利要求1所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，右卸力装置包括第一右分力滚针轴承与第二右分力滚针轴承，且第一右分力滚针轴承设置在右齿轮式行星架与右轴承之间，第二右分力滚针轴承设置在右齿轮式行星架与右太阳轮之间。

4.根据权利要求1所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，左行星齿轮支撑组件包括组件动力轴、组件滑动轴承及组件挡圈，组件动力轴一端过盈安装于左齿轮式行星架内，另一端过盈套装有组件挡圈，组件挡圈用于限制左行星齿轮的轴向窜动，组件滑动轴承过盈套装于左行星齿轮内，左行星齿轮通过组件滑动轴承套装于组件动力轴上滑动旋转。

5.根据权利要求1所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，安装在动力输入轴上的双联减速齿轮两端分别设置有用于轴向限位及间隙调整的挡圈一和挡圈二。

6.根据权利要求1所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，拨叉轴两端分别设置有密封圈一和密封圈二。

7.根据权利要求1所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，动力输出轴内安装有动力输出滚针轴承，动力承接轴的一端通过动力输出滚针轴承与动力输出轴对接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，在外部操纵杆推动换档轴时，换挡钢球在换挡弹簧的作用下对应落入空档锁止环、前进档锁止环及倒挡锁止环内，当换挡钢球对应落入空档锁止环时，结合套处于花键毂的正中位置，此时左侧从动锥齿轮和右侧从动锥齿轮均处于空转状态，车辆停止行驶；当外部操纵杆带动换档轴左行时，安装于换档轴上的换挡拨叉随之左移并带动结合套向左滑动，此时结合套内部的花键同时与花键毂的外花键及左侧从动锥齿轮的外花键啮合，左侧从动锥齿轮将动力通过结合套传递给花键毂，花键毂通过花键带动锥齿轮支承轴正向旋转，车辆前进行驶；同理，当外部操纵杆带动结合套右移时，右侧从动锥齿轮将动力通过结合套传递给花键毂，花键毂通过花键带动锥齿轮支承轴反向旋转，车辆倒退行驶。

9.根据权利要求1～7任一项所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，液压马达通过花键主轴带动液压马达齿轮旋转，液压马达齿轮与齿轮式行星架的外部齿轮啮合，当液压马达无外部液压动力驱动时自锁，安装于其花键主轴上的液压马达齿轮随之锁定，此时齿轮式齿圈也处于锁定状态，锥齿轮支撑轴通过花键带动太阳轮旋转，并带动均布的行星齿轮旋转，从而带动齿轮式行星架旋转，齿轮式行星架通过外部齿轮将动力传递，以实现机械式直接驱动；当外部液压正向驱动液压马达带动液压马达齿轮旋转，进而驱动齿轮式齿圈做正向旋转，则加速齿轮式行星架的转速，反之则降低齿轮式行星架的转速，通过对外部液压伺服系统的控制以实现对液压马达的无级变速，进而实现对齿轮式行星架的无级变速输出。

10.根据权利要求1～7任一项所述的直控式履带车辆用无级变速器，其特征在于，转向轴主动齿轮将动力经花键传递给转向轴并带动其旋转，转向轴通过花键分别同时带动左太阳轮和右太阳轮旋转，进而带动左行星齿轮和右行星齿轮旋转，外部控制装置通过转向锥齿轮同时对左齿轮式齿圈和右齿轮式齿圈进行锁定，此时左齿轮式行星架和右齿轮式行星架以相同的转速输出，左齿轮式行星架将动力传递至左侧履带驱动部分，右齿轮式行星架将动力传递至右侧履带驱动部分；当外部驱动装置通过转向花键轴驱动转向锥齿轮旋转时，带动左齿轮式齿圈和右齿轮式齿圈沿不同方向旋转，在左齿轮式行星架和右齿轮式行星架间产生速差，从而实现转向，转向锥齿轮的正反转实现履带车辆的左右转向。