CN110454568B - 一种高效节能三离合双向输出齿轮箱 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效节能三离合双向输出齿轮箱，包括齿轮箱壳体、输入轴和输出轴，输入轴的中间上安装有离合器，两端连接有正向旋转主动轮和反向旋转主动轮，输出轴的中部连接有接合子，两端连接有正向旋转从动轮和反向旋转从动轮，正向旋转主动轮、反向旋转主动轮分别与正向旋转从动轮、反向旋转从动轮相对应并传动连接；齿轮箱壳体的外侧安装有液压分配器，液压分配器上的分配器操纵杆及离合器上的嵌合式离合操作手柄，均与操控器操作手柄连接，工作时，通过操控器操作手柄控制，可以实现空档、顺车和倒车三个状态的顺利切换。本发明布局紧凑，传动连接更加稳定，噪音小、寿命长，行驶过程中即可实现切换，传动效率高。

Description

一种高效节能三离合双向输出齿轮箱

技术领域

本发明涉及齿轮箱技术领域，尤其涉及一种高效节能三离合双向输出齿轮箱。

背景技术

双向双离合齿轮箱，是将源动机单一的旋转方向转换为可以双向旋转并且可以切断动力的装置。现有技术多为单一的嵌合式离合或单一的多片式离合，单一的嵌合式离合存在冲击力大，噪音大高速不能切换档位，带负荷不能切换档位，故障率高，使用寿命短等问题。而多片式离合器存在功率消耗大(10-15％)高温，配套部件多，体积庞大等一系列问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效节能三离合双向输出齿轮箱，解决现有技术嵌合式离合存在冲击力大，噪音大，且带负荷不能切换档位的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种高效节能三离合双向输出齿轮箱，包括齿轮箱壳体，所述齿轮箱壳体内安装有输入轴和输出轴，所述输入轴与原动力连接的一端安装有输入联接盘，所述输入轴的另一端连接有机油泵，所述输入轴的中部安装有离合器，所述离合器的两侧分别设置有正向旋转主动轮和反向旋转主动轮，所述正向旋转主动轮和反向旋转主动轮通过分离轴承连接在所述输入轴上；所述输出轴的中部连接有接合子，所述接合子上连接有拨叉组件，所述接合子的两侧设置有正向旋转从动轮和反向旋转从动轮，所述正向旋转从动轮和反向旋转从动轮通过分离轴承连接在所述输出轴上，所述正向旋转主动轮与所述正向旋转从动轮传动连接，所述反向旋转主动轮与所述反向旋转从动轮传动连接；所述离合器与所述齿轮箱壳体之间安装有制动机构，所述制动机构的制动片靠近所述离合器一侧；所述齿轮箱壳体的外侧安装有液压分配器，所述液压分配器上安装有分配器操纵杆，所述齿轮箱壳体上设置有嵌合式离合操作手柄，所述分配器操纵杆和嵌合式离合操作手柄均通过连杆与操控器操作手柄连接。

进一步的，所述离合器采用液压湿式结构的多片式离合器，包括离合器座、外磨片、内磨片和离合器外壳，所述离合器座连接在所述输入轴上，所述离合器外壳的一侧与所述正向旋转从动轮连接，另一侧与离合器油缸连接，所述外磨片和内磨片间隔排布在所述离合器座的腔体内，所述外磨片连接在所述离合器外壳上，所述内磨片连接在所述离合器座上，所述外磨片的一侧设置有承压板，所述承压板的一侧设置有轴用弹性挡圈，所述承压板的内圈连接在所述离合器座上，所述轴用弹性挡圈连接在所述离合器座上；所述离合器油缸与所述外磨片之间设置离合器工作活塞，所述离合器工作活塞与所述离合器座之间设置有返回弹簧，所述离合器油缸通过工作油道与外部的分油套连通，所述输入轴上与所述离合器油缸连接处设置有第一封油环，所述输入轴上与所述分油套连接处设置有第二封油环。

再进一步的，所述离合器座与所述输入轴过盈连接在一起。

再进一步的，所述离合器工作活塞的外周壁上设置有工作活塞封油环。

再进一步的，所述第一封油环和第二封油环均并排设置有两个，两个所述第二封油环位于所述分油套上的油路与所述工作油道相接位置的两侧。

再进一步的，所述正向旋转主动轮通过正向旋转主动轮分离轴承连接在所述输入轴上，所述反向旋转主动轮通过反向旋转主动轮分离轴承连接在所述输入轴上；所述正向旋转从动轮通过正向旋转从动轮分离轴承连接在所述输出轴上，所述反向旋转从动轮通过反向旋转从动轮分离轴承连接在所述输出轴上。

再进一步的，所述正向旋转主动轮与所述正向旋转从动轮通过齿轮组或链轮链条组传动连接，所述反向旋转主动轮与所述反向旋转从动轮通过齿轮组或链轮链条组传动连接。

再进一步的，所述接合子在所述分配器操纵杆的控制下沿所述输出轴水平移动，实现与所述正向旋转从动轮或反向旋转从动轮的嵌入连接。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

本发明一种高效节能三离合双向输出齿轮箱，包括齿轮箱壳体，齿轮箱壳体内安装有输入轴和输出轴，输入轴上安装有多片式离合器，输入轴的两端通过分离轴承连接有正向旋转主动轮和反向旋转主动轮，输出轴的中部连接有接合子，两端通过分离轴承连接有正向旋转从动轮和反向旋转从动轮，正向旋转主动轮与正向旋转从动轮相对应且传动连接，反向旋转主动轮与反向旋转从动轮相对应且传动连接；齿轮箱壳体的外侧安装有液压分配器，液压分配器上安装有分配器操纵杆，齿轮箱壳体上设置有嵌合式离合操作手柄，分配器操纵杆和嵌合式离合操作手柄均与操控器操作手柄连接；工作时，通过一个单柄五工位的操控器控制，可以实现空档、顺车和倒车三个状态的顺利切换，行驶过程中即可实现切换，操作方便快捷，传动效率高。

本发明的离合器在结合与分离前多片式离合器都处于分离状态，所以正向旋转从动轮(顺车从动轮)或反向旋转从动轮(倒车从动轮)都无动力输入，当接合子分别与它们结合时才能实现动力输出，同时因为是一组多片式离合并且只有在空挡情况下才能产生极少的热量，磨损小寿命延长，因而从根本上解决了单一多片式离合器存在的冲击力大、噪音大且高速不能切换档位的问题，且消除了现有技术下两组离合器作用，当顺车时负责倒车的离合器转速为正常的两倍，运转产生热量高，磨损大，功率消耗高的问题。

本发明应用领域广泛，可以应用在工业、农业、船舶、渔业、军事、旅游及内河运输等设备上。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为本发明高效节能三离合双向输出齿轮箱空挡时剖视图；

图2为本发明高效节能三离合双向输出齿轮箱倒车时连接剖视图；

图3为本发明高效节能三离合双向输出齿轮箱顺车时连接剖视图；

图4为本发明安装时外部结构示意图；

图5为本发明图1中离合器局部放大图；

附图标记说明：1、输入联接盘；2、输入轴；3、正向旋转主动轮分离轴承；4、正向旋转主动轮；5、离合器座；6、轴用弹性挡圈；7、承压板；8、离合器外壳；9、外磨片；10、内磨片；11、制动片；12、制动机构；13、离合器工作活塞；14、离合器油缸；15、返回弹簧；16、第一封油环；17、反向旋转主动轮；18、反向旋转主动轮分离轴承；19、分油套；20、第二封油环；21、机油泵；22、输出轴；23、反向旋转从动轮分离轴承；24、反向旋转从动轮；25、接合子；26、拨叉组件；27、正向旋转从动轮；28、正向旋转从动轮分离轴承；29、分配器操纵手柄；30、液压分配器；31、嵌合式离合操作手柄；32、操控器操作手柄；33、工作活塞封油环。

具体实施方式

如图1-5所示，一种高效节能三离合双向输出齿轮箱，包括齿轮箱壳体，所述齿轮箱壳体内安装有输入轴2和输出轴22，所述输入轴2与原动力连接的一端安装有输入联接盘1，所述输入轴2的另一端连接有机油泵21，所述输入轴2的中部安装有离合器，所述离合器的两侧分别设置有正向旋转主动轮4和反向旋转主动轮17，所述正向旋转主动轮4和反向旋转主动轮17通过分离轴承连接在所述输入轴2上；所述输出轴22的中部连接有接合子25，所述接合子25通过花键与所述输出轴22连接，所述接合子25上连接有拨叉组件26，所述接合子25的两侧设置有正向旋转从动轮27和反向旋转从动轮24，所述接合子25在所述分配器操纵杆29的控制下沿所述输出轴22水平移动，实现与所述正向旋转从动轮27或反向旋转从动轮24的嵌入连接；所述正向旋转从动轮27和反向旋转从动轮24通过分离轴承连接在所述输出轴22上，所述正向旋转主动轮4与所述正向旋转从动轮27传动连接，所述反向旋转主动轮17与所述反向旋转从动轮24传动连接；所述离合器与所述齿轮箱壳体之间安装有制动机构12，所述制动机构12的制动片11靠近所述离合器一侧，以实现制动的功能；所述齿轮箱壳体的外侧安装有液压分配器30，所述液压分配器30上安装有分配器操纵杆29，所述齿轮箱壳体上设置有嵌合式离合操作手柄31，所述分配器操纵杆29和嵌合式离合操作手柄31均通过连杆(或推拉软轴)与操控器操作手柄32连接。具体的，所述接合子25的内部设置有多个弹簧定位珠，所述弹簧定位珠与所述输出轴22外周面上的定位凹槽相配合。

具体来说，所述离合器采用液压湿式结构的多片式离合器，包括离合器座5、外磨片9、内磨片10和离合器外壳8，所述离合器座5连接在所述输入轴2上，所述离合器外壳8的一侧与所述正向旋转从动轮27连接，另一侧与离合器油缸14连接，外磨片9、内磨片10设置有多片且间隔排布，所述外磨片9和内磨片10间隔排布在所述离合器座5的腔体内，所述外磨片10连接在所述离合器外壳8上，所述内磨片9连接在所述离合器座5上，所述外磨片9的一侧设置有承压板7，所述承压板7的一侧设置有轴用弹性挡圈6，所述承压板7的内圈连接在所述离合器座5上，所述轴用弹性挡圈6连接在所述离合器座5上，轴用弹性挡圈6的设计主要用于内磨片和外磨片压紧时的限位；所述离合器油缸14与所述外磨片9之间设置离合器工作活塞13，所述离合器工作活塞13与所述离合器座5之间设置有返回弹簧15，所述离合器油缸14通过工作油道与外部的分油套19连通，所述输入轴2上与所述离合器油缸14连接处设置有第一封油环16，所述输入轴2上与所述分油套19连接处设置有第二封油环20。分离状态下，外磨片9、内磨片10彼此之间和承压板7之间有间隙，压紧状态时，外磨片9、内磨片10与承压板7相互压紧无间隙。

所述离合器座5与所述输入轴2过盈连接在一起，实现合器座5与输入轴2的同步旋转运动。

所述离合器工作活塞13的外周壁上设置有工作活塞封油环33，保证油通过注油孔进入到离合器内部的外磨片9和内磨片10处进行润滑，防止油沿缝隙溢流导致浪费。所述第一封油环16和第二封油环20均并排设置有两个，第一封油环16安装在所述输入轴2上，保证油缸与输入轴之间的密封性，从而保证油压的稳定性；两个所述第二封油环20位于所述分油套20上的油路与所述工作油道相接位置的两侧，保证进油处的密封性，防止油沿缝隙外溢。

所述正向旋转主动轮4通过正向旋转主动轮分离轴承3连接在所述输入轴2上，所述反向旋转主动轮17通过反向旋转主动轮分离轴承18连接在所述输入轴2上；所述正向旋转从动轮27通过正向旋转从动轮分离轴承28连接在所述输出轴22上，所述反向旋转从动轮24通过反向旋转从动轮分离轴承23连接在所述输出轴22上。所述正向旋转主动轮分离轴承3、反向旋转主动轮分离轴承18、正向旋转从动轮分离轴承28、反向旋转从动轮分离轴承23的采用气浮轴承，该气浮轴承为标准零件通过采购获得，可以有效的保证正向旋转主动轮4、反向旋转主动轮17与输入轴2之间的连接，正向旋转从动轮27、反向旋转从动轮24与输出轴22的连接，保证换向操作的稳定性。

所述正向旋转主动轮4与所述正向旋转从动轮27通过齿轮组或链轮链条组传动连接，所述反向旋转主动轮17与所述反向旋转从动轮24通过齿轮组或链轮链条组传动连接，具体的连接方式，可根据产品的规格和适用的场合进行选择，正向旋转主动轮4、所述正向旋转从动轮27、所述反向旋转主动轮17与所述反向旋转从动轮24具体可选择使用齿轮或链轮结构。

具体来说，本发明工作作态包括以下几种：

如图1、1-1所示的空车状态，分配器操纵手柄29和嵌合式离合器操纵手柄31处于空挡位置，返回弹簧15将工作活塞13往左推动，此时內磨片10和外磨片9处于分离状态，接合子25处于中间的空挡位置，即与正向旋转从动轮27、反向旋转从动轮24处于分离，原动力经输入联接盘1上的输入轴2带动另一端的机油泵21、中间的离合器座5、正向旋转主动轮分离轴承3、向旋转主动轮分离轴承18旋转无动力输出。

如图2、4所示为顺车路径，分配器操纵手柄29、嵌合式离合器操纵手柄31均处于顺车位置，此时液压油通过液压分配器30的顺车油道经分油套19进入输入轴2的工作油道，将工作活塞13向右推出并克服返回弹簧15的推力使得內磨片10、外磨片9和承压板7压紧，原动力传给正向旋转主动轮4和反向旋转主动轮17旋转，通过齿轮组或链轮链条组传动带动正向旋转从动轮27和反向旋转从动轮24旋转。因为此时的接合子25与正向旋转从动轮27处于结合状态，所以输出轴22有动力输出，而反向旋转从动轮24处于空转状态。

如图3、4所示为倒车路径，分配器操纵手柄29、嵌合式离合器操纵手柄31均处于倒车位置，此时液压油通过液压分配器30的倒车油道经分油套19进入输入轴2的工作油道将工作活塞13向右推出，并克服返回弹簧15的推力使得內磨片10、外磨片9和承压板7压紧，原动力传给正向旋转主动轮4和反向旋转主动轮17旋转，通过齿轮组或链轮链条组传动带动正向旋转从动轮27和反向旋转从动轮24旋转。因为此时接合子25与反向旋转从动轮24处于结合状态，所以输出轴22有动力输出，而正向旋转从动轮27处于空转状态。

本发明的工作过程如下：

如图4所示，本发明的齿轮箱通过一个单柄五工位的操控器控制，操控器上设置有一个操控器操作手柄32，中间位置为0位，左侧1、2两位，右侧为3、4两位；工作时，当操控器操控手柄32在0位时，分配器操纵手柄29和嵌合式离合器操纵手柄31都处于空挡位置；当操控器操控手柄32处于1位置时分配器手柄29处于空挡位置，嵌合式操纵手柄31处于顺车位置使得接合子25与正向旋转从动轮27处于结合状态，但是输出轴22无动力输出(多片式离合器处于分离状态)；当操控手柄处于2位置时分配器手柄29和嵌合式操控手柄31都处于顺车位置，输出轴22有动力输出(多片式离合器压紧结合)，实现顺车作业。当需要换挡时，操控器操作手柄32返回到1位置时分配器操纵手柄29处于空挡位置，原动力被切断,嵌合式操纵手柄31处于结合状态，当操控器操作手柄32返回到0位时，离合器处于分离状态，嵌合式离合器操纵手柄31处于空档位置。

当操控器操控手柄32处于3位时，分配器操纵手柄29处于空挡位置，嵌合式离合器操纵手柄31处于倒车位置，使得接合子25与反向旋转从动轮24处于结合状态，但是输出轴22无动力输出(多片式离合器处于分离状态)；当操控器操控手柄32处于4位置时，分配器操纵手柄29和嵌合式离合器操纵手柄31都处于倒车位置，输出轴22有动力输出(多片式离合器压紧结合)，实现倒车作业。当需要换挡时，操控器操控手柄32返回到3位时分配器操纵手柄29处于空挡位置，原动力被切断,嵌合式离合器操纵手柄31处于结合状态，当操控器操控手柄32返回到0位时，离合器处于分离状态，嵌合式离合器操纵手柄31处于空档位置。

因为本发明的离合器在结合与分离前多片式离合器都处于分离状态，所以正向旋转从动轮(顺车从动轮)或反向旋转从动轮(倒车从动轮)都无动力输入，当接合子分别与它们结合时才能实现动力输出，同时因为是一组多片式离合并且只有在空挡情况下才能产生极少的热量，磨损小寿命延长，因而从根本上解决了单一多片式离合器存在的冲击力大、噪音大且高速不能切换档位的问题。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种高效节能三离合双向输出齿轮箱，包括齿轮箱壳体，其特征在于：所述齿轮箱壳体内安装有输入轴(2)和输出轴(22)，所述输入轴(2)与原动力连接的一端安装有输入联接盘(1)，所述输入轴(2)的另一端连接有机油泵(21)，所述输入轴(2)的中部安装有离合器，所述离合器的两侧分别设置有正向旋转主动轮(4)和反向旋转主动轮(17)，所述正向旋转主动轮(4)和反向旋转主动轮(17)通过分离轴承连接在所述输入轴(2)上；所述输出轴(22)的中部连接有接合子(25)，所述接合子(25)上连接有拨叉组件(26)，所述接合子(25)的两侧设置有正向旋转从动轮(27)和反向旋转从动轮(24)，所述正向旋转从动轮(27)和反向旋转从动轮(24)通过分离轴承连接在所述输出轴(22)上，所述正向旋转主动轮(4)与所述正向旋转从动轮(27)传动连接，所述反向旋转主动轮(17)与所述反向旋转从动轮(24)传动连接；

所述离合器与所述齿轮箱壳体之间安装有制动机构(12)，所述制动机构(12)的制动片(11)靠近所述离合器一侧；

所述齿轮箱壳体的外侧安装有液压分配器(30)，所述液压分配器(30)上安装有分配器操纵手柄(29)，所述齿轮箱壳体上设置有嵌合式离合操作手柄(31)，所述分配器操纵手柄(29)和嵌合式离合操作手柄(31)均通过连杆与操控器操作手柄(32)连接，所述操控器操作手柄(32)摆动对分配器操纵手柄(29)和嵌合式离合操作手柄(31)的控制实现顺车或倒车作业；所述离合器采用液压湿式结构的多片式离合器，包括离合器座(5)、外磨片(9)、内磨片(10)和离合器外壳(8)，所述离合器座(5)连接在所述输入轴(2)上，所述离合器外壳(8)的一侧与所述正向旋转从动轮(27)连接，另一侧与离合器油缸(14)连接，所述外磨片(9)和内磨片(10)间隔排布在所述离合器座(5)的腔体内，所述外磨片(9)连接在所述离合器外壳(8)上，所述内磨片(10)连接在所述离合器座(5)上，所述外磨片(9)的一侧设置有承压板(7)，所述承压板(7)的一侧设置有轴用弹性挡圈(6)，所述承压板(7)的内圈连接在所述离合器座(5)上，所述轴用弹性挡圈(6)连接在所述离合器座(5)上；

所述离合器油缸(14)与所述外磨片(9)之间设置离合器工作活塞(13)，所述离合器工作活塞(13)与所述离合器座(5)之间设置有返回弹簧(15)，所述离合器油缸(14)通过工作油道与外部的分油套(19)连通，所述输入轴(2)上与所述离合器油缸(14)连接处设置有第一封油环(16)，所述输入轴(2)上与所述分油套(19)连接处设置有第二封油环(20)；齿轮箱通过单柄五工位的操控器控制，操控器上设置有一个操控器操作手柄(32)，中间位置为0位，左侧为1、2两位，右侧为3、4两位；工作时，当操控器操作手柄(32)在0位时，分配器操纵手柄(29)和嵌合式离合操作手柄(31)都处于空挡位置；当操控器操作手柄(32)处于1位置时分配器操纵手柄(29)处于空挡位置，嵌合式离合操作手柄(31)处于顺车位置使得接合子(25)与正向旋转从动轮(27)处于结合状态，但是输出轴(22)无动力输出，多片式离合器处于分离状态；当操控器操作手柄处于2位置时分配器操纵手柄(29)和嵌合式离合操作手柄(31)都处于顺车位置，输出轴（22）有动力输出，多片式离合器压紧结合，实现顺车作业；当需要换挡时，操控器操作手柄(32)返回到1位置时分配器操纵手柄(29)处于空挡位置，原动力被切断，嵌合式离合操作手柄(31)处于结合状态，当操控器操作手柄(32)返回到0位时，离合器处于分离状态，嵌合式离合操作手柄(31)处于空挡位置；当操控器操作手柄(32)处于3位时，分配器操纵手柄(29)处于空挡位置，嵌合式离合操作手柄(31)处于倒车位置，使得接合子(25)与反向旋转从动轮(24)处于结合状态，但是输出轴(22)无动力输出，多片式离合器处于分离状态；当操控器操作手柄(32)处于4位置时，分配器操纵手柄(29)和嵌合式离合操作手柄(31)都处于倒车位置，输出轴(22)有动力输出，多片式离合器压紧结合，实现倒车作业；当需要换挡时，操控器操作手柄(32)返回到3位时分配器操纵手柄(29)处于空挡位置，原动力被切断，嵌合式离合操作手柄(31)处于结合状态，当操控器操作手柄(32)返回到0位时，离合器处于分离状态，嵌合式离合操作手柄(31)处于空挡位置。

2.根据权利要求1所述的高效节能三离合双向输出齿轮箱，其特征在于：所述离合器座(5)与所述输入轴(2)过盈连接在一起。

3.根据权利要求1所述的高效节能三离合双向输出齿轮箱，其特征在于：所述离合器工作活塞(13)的外周壁上设置有工作活塞封油环(33)。

4.根据权利要求1所述的高效节能三离合双向输出齿轮箱，其特征在于：所述第一封油环(16)和第二封油环(20)均并排设置有两个，两个所述第二封油环(20)位于所述分油套(19)上的油路与所述工作油道相接位置的两侧。

5.根据权利要求1所述的高效节能三离合双向输出齿轮箱，其特征在于：所述正向旋转主动轮(4)通过正向旋转主动轮分离轴承(3)连接在所述输入轴(2)上，所述反向旋转主动轮(17)通过反向旋转主动轮分离轴承(18)连接在所述输入轴(2)上；所述正向旋转从动轮(27)通过正向旋转从动轮分离轴承(28)连接在所述输出轴(22)上，所述反向旋转从动轮(24)通过反向旋转从动轮分离轴承(23)连接在所述输出轴(22)上。

6.根据权利要求5所述的高效节能三离合双向输出齿轮箱，其特征在于：所述正向旋转主动轮(4)与所述正向旋转从动轮(27)通过齿轮组或链轮链条组传动连接，所述反向旋转主动轮(17)与所述反向旋转从动轮(24)通过齿轮组或链轮链条组传动连接。

7.根据权利要求1所述的高效节能三离合双向输出齿轮箱，其特征在于：所述接合子(25)在所述分配器操纵手柄(29)的控制下沿所述输出轴(22)水平移动，实现与所述正向旋转从动轮(27)或反向旋转从动轮(24)的嵌入连接。

Images