CN108569140A - 一种铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，包括输入轴第一轴I，中间轴第二轴II、差速器轴及后输出轴第三轴III、前输出轴第四轴IV，第一轴I，第二轴II、第三轴III、第四轴IV均安装有齿轮，通过不同形式的齿轮的啮合，实现动力的传递；通过离合器的结合或断开，实现低速档、高速档以及空档功能；在竖直方向上，第一轴、第三轴、第四轴在一条直线上，第二轴不在一条直线上；输出轴第三轴III与输入轴第一轴I旋转方向保持一致，第二轴II、第四轴IV与输入轴第一轴I旋转方向相反。离地间隙大、通过性能好；高档和低档切换通过离合器完成，车辆行驶过程中可以切换且没有冲击；结构紧凑，制造成本低、易于维修。
Description
技术领域
本发明涉及一种铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，属于铰接式自卸车技术领域。
背景技术
铰接式自卸汽车是指驾驶室和车体之间具有铰接点及摆动环的运输机械。铰接车的设计思想起源于20世纪60年代末的北欧，当时恶劣天气及空间受限的工作条件迫切需要一种介于传统刚性后卸式运输汽车和铲运机之间的铲土运输设备，这种设备就是现在的铰接式自卸车。其用途由最初的修路逐渐发展应用到采矿业、水电工程、铁路工程和机场等不同行业的工程项目中，运输物料的种类主要有泥土、岩石、木屑和垃圾等散装物料运输。
普通刚性自卸车，一般前轴为非驱动的转向轴，后轴为驱动轴。由于运行的道路条件非常恶劣，为了提高车辆的动力性能，与刚性车不同，铰接式自卸车所有的车轴都需要驱动。因此，需要将发动机和变速箱传递过来的动力进行分配，一部分往前驱动前轴，一部分往后驱动后轴。
中国发明专利授权CN 103982632 B公开了一种用于工程车辆的分动箱以及铰接式自卸车，涉及工程机械技术领域。解决了现有技术存在加工装配难度较大的技术问题。该用于工程车辆的分动箱包括箱体、动力输入轴、前桥输出轴、后桥输出轴以及差速传动机构，差速传动机构设置在动力输入轴、前桥输出轴以及后桥输出轴三者之间，且动力输入轴通过差速传动机构带动前桥输出轴以及后桥输出轴相对于箱体既能以不同的转速转动又能以相同的转速转动；前桥输出轴的转动轴线与后桥输出轴的转动轴线重合。
上述发明专利公布的技术可以用于铰接式自卸车全轮驱动动力分配，但是存在以下改进空间：分动箱的前输出和后输出在同轴，后输出较低，不利于增加离地间隙；高档和低档切换通过滑动花键套实现，为了防止打齿，车辆行进过程中不能切换高档和低档；零部件个数较多，结构复杂，不够紧凑。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：包括输入轴第一轴I，中间轴第二轴II、差速器轴及后输出轴第三轴III、前输出轴第四轴IV，其中：
输入轴第一轴I，中间轴第二轴II、差速器轴及后输出轴第三轴III、前输出轴第四轴IV均安装有齿轮，通过不同形式的齿轮的啮合，实现动力的传递；通过离合器的结合或断开，实现低速档、高速档以及空档功能；
在竖直方向上，输入轴第一轴、差速器轴及后输出轴第三轴、前输出轴第四轴在一条直线上，中间轴第二轴不在一条直线上；
输出轴第三轴III与输入轴第一轴I旋转方向保持一致，第二轴II、第四轴IV与输入轴第一轴I旋转方向相反。
进一步地，第一轴I为输入轴，装备有浮动齿轮Z11、Z12，浮动齿轮Z11、Z12分别通过离合器C1、C2与第一轴相连；第一轴所装备的输入法兰5提供动力输入，用于接收传动系统传递过来的转速和扭矩；
第二轴II为中间轴，装备有固定齿轮Z21和Z22；
第三轴III装备有浮动齿轮Z31，浮动齿轮Z31通过托架8与十字轴齿11固定连接；后输出法兰7通过中心轴与后输出端面齿10固定连接；浮动齿轮Z32通过空心轴与前输出端面齿9固定连接；
第四轴IV装备有固定齿轮Z4和前输出法兰12。
所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：还包括PTO法兰6，所述PTO法兰6通过轴与输入法兰5保持常连接，提供动力输出，用于驱动动力装置。
进一步地，所述输入轴第一轴I的浮动齿轮Z11和第二轴II固定齿轮Z21保持常啮合以及浮动齿轮Z12与固定齿轮Z22保持常啮合，能在低速档、高速档下将动力传递到第二轴II，在空档下切断往第二轴II的动力传动。
进一步地，固定齿轮Z21齿数少于浮动齿轮Z11，固定齿轮Z22齿轮大于浮动齿轮Z12。
进一步地，所述第二轴II固定齿轮Z22与第三轴III浮动齿轮Z31保持常啮合，能将动力传递到第三轴III；第三轴III的十字轴齿11的四个小齿轮同时与前输出端面齿9和后输出端面齿10保持常啮合，能将托架8传递来的动力一分为二，分别通过后输出法兰7和浮动齿轮Z32输出。
进一步地，所述第四轴IV的固定齿轮Z4与第三轴的浮动齿轮Z32保持常啮合，完成前输出的动力输出；浮动齿轮Z32齿数与固定齿轮Z4齿数相同或不同的情况下，能提供非差速状态下的前输出和后输出的转速相同或不同。
进一步地，所述第三轴III的十字轴齿11通过托架8从浮动齿轮Z31获得动力；
非差速状态下：十字轴齿11只有公转，四个小齿轮没有自转，公转速度与浮动齿轮Z31转速相同，此时前端输出端面齿9、后端输出端面齿10的转速均与浮动齿轮Z31转速相同；
供差速状态：此时十字轴齿11公转转速小于浮动齿轮Z31转速，四个小齿轮发生自转，此时前端输出端面齿9、后端输出端面齿10的转速不同，且具有下列关系：
前端输出端面齿9的转速+后端输出端面齿10的转速=2倍浮动齿轮Z31转速。
进一步地，所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：用于变换档位时，
空档：离合器C1和C2均处于断开状态，第一轴I不再向第二轴II提供动力输出；
低速档：第一轴I离合器C1断开、离合器C2施加，动力通过与浮动齿轮Z12常啮合的固定齿轮Z22，传递到第二轴II；因固定齿轮Z22齿轮大于浮动齿轮Z12，故第二轴II转速小于第一轴I的转速，实现减速增矩的功能；
高速档：第一轴I离合器C1施加、离合器C2断开，动力通过与浮动齿轮Z11常啮合的固定齿轮Z21，传递到第二轴II；因固定齿轮Z21齿轮小于浮动齿轮Z11，故第二轴II转速大于第一轴I的转速，实现增速的功能。
所述的驱动动力分配机构，用于铰接式自卸车时，实现将输入的动力一分为二变为前后输出的功能，后输出高于前输出，同时前输出和后输出具有差速功能，以及低速档、高速档以及空档功能。
有益效果：本发明提供的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，具有后输出高于前输出的优点，离地间隙大、通过性能好；高档和低档切换通过离合器完成，车辆行驶过程中可以切换且没有冲击；零部件数量少且结构紧凑，制造成本低、易于维修。
附图说明
图1为本发明的总体结构示意图；
图2为图1中A-A剖面结构示意图；
图3为本发明中前端输出端面齿的示意图；
图4为后端输出端面齿的示意图；
图5为十字轴齿的示意图；
图6为十字轴齿的俯视图；
图中：第一轴I，第二轴II、第三轴III、第四轴IV，5输入法兰，6 PTO法兰，7后输出法兰，8托架，9后输出端面齿，10后输出端面齿，11十字轴齿，12前输出法兰。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，为一种铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，共有四个轴组成，能够实现将输入的动力一分为二变为前后输出的功能，后输出高于前输出，同时前输出和后输出具有差速功能，以及低速档、高速档以及空档功能。组成部分为：输入轴第一轴I，中间轴第二轴II、差速器轴及后输出轴第三轴III、前输出轴第四轴IV。上述四根轴均安装有齿轮，通过不同形式的齿轮的啮合，实现动力的传递；通过离合器的结合或断开，实现低速档、高速档以及空档功能；
在竖直方向上，第二轴II与其它轴不在一条直线上，能减小分配机构的竖直尺寸；
第三轴III与输入轴第一轴I旋转方向保持一致，第二轴II、第四轴IV与输入轴第一轴I旋转方向相反。
如图2所示，全轮驱动动力分配机构A-A剖面结构示意图，结合图1和图3，对各轴说明。
固定齿轮：在本发明专利中，固定齿轮与轴之间固定连接，保持同等转速，传递转速和扭矩。
浮动齿轮：在本发明专利中，浮动齿轮与轴之间通过离合器相连，当离合器施加，浮动齿轮与轴固定连接、传递扭矩并保持同转速；当离合器打开，浮动齿轮与轴脱离，无转速关系且不传递扭矩，可以与轴之间发生相对滑动。
离合器：在本发明专利中，离合器具有结合或断开动力传动的功能，通过离合器的施加或断开，实现不同的动力传输路径，获得不同的速比。
第一轴I为输入轴，装备有浮动齿轮Z11和Z12，分别通过离合器C1和C2与轴相连。所装备的输入法兰5提供动力输入，用于接收传动系统传递过来的转速和扭矩。PTO法兰6通过轴与输入法兰5保持常连接，提供动力输出，用于驱动液压泵或其它动力装置。
第二轴II为中间轴，装备有固定齿轮Z21和Z22。
第三轴III装备有浮动齿轮Z31，浮动齿轮Z31通过托架8与十字轴齿11固定连接；后输出法兰7通过中心轴与后输出端面齿10固定连接；浮动齿轮Z32通过空心轴与前输出端面齿9固定连接。前输出端面齿9的示意图如图3所示，后输出端面齿10的示意图如图4所示，十字轴齿11的示意图如图5和图6所示。
第四轴IV装备有固定齿轮Z4和前输出法兰12。
下面结合图1至6，解释各齿轮间的啮合关系。
输入轴第一轴I的浮动齿轮Z11和第二轴II固定齿轮Z21保持常啮合以及浮动齿轮Z12与固定齿轮Z22保持常啮合，能在低速档、高速档下将动力传递到第二轴II，在空档下切断往第二轴II的动力传动。且具有固定齿轮Z21齿数少于浮动齿轮Z11，固定齿轮Z22齿轮大于浮动齿轮Z12的特点。
第二轴II固定齿轮Z22与第三轴III浮动齿轮Z31保持常啮合，能将动力传递到第三轴III。
第三轴III的十字轴齿11的四个小齿轮同时与前输出端面齿9和后输出端面齿10保持常啮合，能将托架8传递来的动力一分为二，分别通过后输出法兰7和浮动齿轮Z32输出。
第四轴IV的固定齿轮与第三轴的浮动齿轮Z32保持常啮合，完成前输出的动力输出。Z32齿数与Z4相同或不同的情况下，能提供非差速状态下的前输出和后输出的转速相同或不同。
下面结合图2至6说明差速功能的实现方法：
第三轴III的十字轴齿11通过托架8、与固定齿轮Z22啮合的浮动齿轮Z31获得动力。
非差速状态下：十字轴齿11只有公转，四个小齿轮没有自转，公转速度与浮动齿轮Z31转速相同，此时前端输出端面齿9、后端输出端面齿10的转速均与浮动齿轮Z31转速相同。
当铰接式自卸车运行的路面情况发生变化时，需要提供差速状态：此时十字轴齿11公转转速等于浮动齿轮Z31转速，但是四个小齿轮发生自转，此时前端输出端面齿9、后端输出端面齿10的转速不同，且具有下列关系：
前端输出端面齿9的转速+后端输出端面齿10的转速=2倍浮动齿轮Z31转速
例如：当前输出法兰12完全静止的情况下，浮动齿轮Z32转速为零，此时前输出端面齿转速为零，后端输出端面齿10转速为2倍浮动齿轮Z31转速。
下面结合图1、图2说明低速档、高速档和空档的实现方法。
空档：离合器C1和C2均处于断开状态，第一轴I不再向第二轴II提供动力输出。
低速档：第一轴I离合器C1断开、离合器C2施加，动力通过与浮动齿轮Z12常啮合的固定齿轮Z22，传递到第二轴II。因固定齿轮Z22齿轮大于浮动齿轮Z12，故第二轴II转速小于第一轴I的转速，实现减速增矩的功能。
高速档：第一轴I离合器C1施加、离合器C2断开，动力通过与浮动齿轮Z11常啮合的固定齿轮Z21，传递到第二轴II。因固定齿轮Z21齿轮小于浮动齿轮Z11，故第二轴II转速大于第一轴I的转速，实现增速的功能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：包括输入轴第一轴I，中间轴第二轴II、差速器轴及后输出轴第三轴III、前输出轴第四轴IV，其中：
输入轴第一轴I，中间轴第二轴II、差速器轴及后输出轴第三轴III、前输出轴第四轴IV均安装有齿轮，通过不同形式的齿轮的啮合，实现动力的传递；通过离合器的结合或断开，实现低速档、高速档以及空档功能；
在竖直方向上，输入轴第一轴、差速器轴及后输出轴第三轴、前输出轴第四轴在一条直线上，中间轴第二轴不在一条直线上；
输出轴第三轴III与输入轴第一轴I旋转方向保持一致，第二轴II、第四轴IV与输入轴第一轴I旋转方向相反。
2.根据权利要求1所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：第一轴I为输入轴，装备有浮动齿轮（Z11）、浮动齿轮（Z12），浮动齿轮（Z11）、浮动齿轮（Z12）分别通过离合器（C1）、离合器（C2）与第一轴相连；第一轴所装备的输入法兰（5）提供动力输入，用于接收传动系统传递过来的转速和扭矩；
第二轴II为中间轴，装备有固定齿轮（Z21）和固定齿轮（Z22）；
第三轴III装备有浮动齿轮（Z31），浮动齿轮（Z31）通过托架（8）与十字轴齿（11）固定连接；后输出法兰（7）通过中心轴与后输出端面齿（10）固定连接；浮动齿轮（Z32）通过空心轴与前输出端面齿（9）固定连接；
第四轴IV装备有固定齿轮（Z4）和前输出法兰（12）。
3.根据权利要求2所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：还包括PTO法兰（6），所述PTO法兰（6）通过轴与输入法兰（5）保持常连接，提供动力输出，用于驱动动力装置。
4.根据权利要求2所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：所述输入轴第一轴I的浮动齿轮（Z11）和第二轴II固定齿轮（Z21）保持常啮合以及浮动齿轮（Z12）与固定齿轮（Z22）保持常啮合，能在低速档、高速档下将动力传递到第二轴II，在空档下切断往第二轴II的动力传动。
5.根据权利要求4所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：固定齿轮（Z21）齿数少于浮动齿轮（Z11），固定齿轮（Z22）齿轮大于浮动齿轮（Z12）。
6.根据权利要求4所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：所述第二轴II固定齿轮（Z22）与第三轴III浮动齿轮（Z31）保持常啮合，能将动力传递到第三轴III；第三轴III的十字轴齿（11）的四个小齿轮同时与前输出端面齿（9）和后输出端面齿10保持常啮合，能将托架（8）传递来的动力一分为二，分别通过后输出法兰（7）和浮动齿轮（Z32）输出。
7.根据权利要求4所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：所述第四轴IV的固定齿轮（Z4）与第三轴的浮动齿轮（Z32）保持常啮合，完成前输出的动力输出；浮动齿轮（Z32）齿数与固定齿轮（Z4）齿数相同或不同的情况下，能提供非差速状态下的前输出和后输出的转速相同或不同。
8.根据权利要求4所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：所述第三轴III的十字轴齿（11）通过托架（8）从浮动齿轮（Z31）获得动力；
非差速状态下：十字轴齿（11）只有公转，四个小齿轮没有自转，公转速度与浮动齿轮（Z31）转速相同，此时前端输出端面齿（9）、后端输出端面齿（10）的转速均与浮动齿轮（Z31）转速相同；
供差速状态：此时十字轴齿（11）公转转速小于浮动齿轮（Z31）转速，四个小齿轮发生自转，此时前端输出端面齿（9）、后端输出端面齿（10）的转速不同，且具有下列关系：
前端输出端面齿（9）的转速+后端输出端面齿（10）的转速=2倍浮动齿轮（Z31）转速。
9.根据权利要求1所述的铰接式自卸车全轮驱动动力分配机构，其特征在于：用于变换档位时，
空档：离合器（C1）和离合器（C2）均处于断开状态，第一轴I不再向第二轴II提供动力输出；
低速档：第一轴I离合器（C1）断开、离合器（C2）施加，动力通过与浮动齿轮（Z12）常啮合的固定齿轮（Z22），传递到第二轴II；因固定齿轮（Z22）齿轮大于浮动齿轮（Z12），故第二轴II转速小于第一轴I的转速，实现减速增矩的功能；
高速档：第一轴I离合器（C1）施加、离合器（C2）断开，动力通过与浮动齿轮（Z11）常啮合的固定齿轮（Z21），传递到第二轴II；因固定齿轮（Z21）齿轮小于浮动齿轮（Z11），故第二轴II转速大于第一轴I的转速，实现增速的功能。
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