CN111271427A - 整体式双hst行星差速转向变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明创造公开了一种整体式双HST行星差速转向变速箱，包括动力输出机构、行走传动机构、转向传动机构，所述的行走传动机构包括行走HST、换档轴、行走制动轴、太阳轴，行走HST上安装有液压行走齿轮，换档轴上设有与液压行走齿轮啮合的液压档齿轮、机械档从动齿轮、快慢档主动齿轮，换档轴上安装有第一和第二换档滑套，行走制动轴上固定有行走输入齿轮、以及与快慢档主动齿轮啮合的快慢档从动齿轮，太阳轴的中间设有行走从动齿轮，太阳轴的两侧对应设有行星差速机构，行走输入齿轮带动行走从动齿轮转动。采用上述结构后，具有结构简单紧凑、体积小、重量轻、性能稳定可靠、传动效率高、使用效果好等优点。

Description

整体式双HST行星差速转向变速箱

技术领域

本发明创造涉及农业机械技术领域，特别是一种农业机械上使用的整体式双HST行星差速转向变速箱。

背景技术

我国是人口大国，同时也是一个农业大国，随着国家经济快速发展，国家对农业及农业机械补贴的投入不断增加，原有的劳作格局发生了根本性的变化，现代化的农业机械产品为广大农民所接受，大大减轻了农民劳动强度，大大提高了生产效率。但是，当前农业机械的技术水平还不够成熟，在使用过程中就相继暴露出诸多问题，例如履带式拖拉机，主要体现在行星差速转向变速箱上，所采用变速箱的行走系统有二种方案，一种是采用机械档变速，其优点是损耗小、传动效率高，其存在的问题是档位少、级差大、线性差，还必须配置倒档结构；另一种是采用液压档变速，其优点是可实现无级变速，变速平缓，稳定性好，其存在的问题是损耗大、传动效率低；由于目前还没有同时拥有机械档变速和液压档变速并可实现行星差速转向功能的整体式变速箱，变速箱只能满足其中一种方案，在行星差速机构上无法实现差速转向功能；如果要实现差速转向功能就必须将箱体分为左右两部分，同时需增加差速转向功能的部件，结构复杂，部件加工精度要求高，机构整体重量重。针对上述问题，许多生产厂家和有识之士进行了开发和研究，但至今尚未有较合理的办法来解决上述问题。

发明内容

为克服现有技术存在的上述问题，本发明创造的目的是提供一种结构简单紧凑、体积小、重量轻、性能稳定可靠、传动效率高、使用效果好的整体式双HST行星差速转向变速箱。

本发明创造解决上述技术问题所采用的技术方案，它包括安装在箱体上的动力输出机构、行走传动机构、转向传动机构，所述的行走传动机构包括固定在箱体上并与动力输出机构连接的行走HST、设置在箱体上的换档轴、行走制动轴、太阳轴，行走HST的输出轴上安装有液压行走齿轮，换档轴上设有与液压行走齿轮啮合并可转动的液压档齿轮、由动力输出机构带动的机械档从动齿轮、可转动的快档主动齿轮和慢档主动齿轮，在液压档齿轮与机械档从动齿轮之间的换档轴上安装有第一换档滑套，在快档主动齿轮与慢档主动齿轮之间的换档轴上安装有第二换档滑套，行走制动轴上固定有行走输入齿轮、以及与快档主动齿轮和慢档主动齿轮啮合的快档从动齿轮和慢档从动齿轮，太阳轴的中间设有行走从动齿轮，太阳轴的两侧对应设有行星差速机构，行走输入齿轮带动行走从动齿轮转动。

本发明创造的进一步方案，所述的转向传动机构包括固定在箱体上并与动力输出机构连接的转向HST、可相对换档轴转动的转向一级齿轮、可相对行走制动轴转动的转向二级齿轮、设置在箱体上的转向制动轴，转向一级齿轮上设有转向一级从动齿轮，转向二级齿轮上设有转向二级从动齿轮，转向制动轴上安装有转向三级齿轮和转向输入齿轮、以及可转动的第一隋轮，转向HST的输出轴上安装有液压转向齿轮，转向一级齿轮与液压转向齿轮啮合，转向二级齿轮与转向一级从动齿轮啮合，转向三级齿轮与转向二级从动齿轮啮合，第一隋轮与行走输入齿轮啮合，行走从动齿轮与第一隋轮啮合，转向输入齿轮与行星差速机构配合。

本发明创造的进一步方案，所述的动力输出机构包括设置在箱体上的动力输入轴、动力输出从动轴、传动轴、动力输出轴，动力输入轴上设有第一主动齿轮、第二主动齿轮和主动锥齿轮，动力输出从动轴上设有可转动的第一从动齿轮和第二从动齿轮，在第一从动齿轮和第二从动齿轮之间的动力输出从动轴上设有动力输出啮合套，第一从动齿轮和第二从动齿轮与相对应的第一主动齿轮和第二主动齿轮啮合，传动轴上固定有与主动锥齿轮啮合的从动锥齿轮以及与机械档从动齿轮啮合的机械档主动齿轮，传动轴的一端与转向HST的输入轴连接，另一端与行走HST的输入轴连接，动力输出轴通过连接轴与动力输出从动轴连接。

本发明创造的进一步方案，所述的行星差速机构包括行星架、行星轮、齿套，齿套上设有内齿圈和外齿圈，齿套可转动地设置在太阳轴上，行星轮通过行星轮轴可转动地设置在行星架上，行星轮的内侧与太阳轴啮合，行星轮的外侧与齿套的内齿圈啮合。

本发明创造的进一步方案，所述的箱体上设有可转动的惰轮轴，惰轮轴上设有二个第二惰轮，转向输入齿轮与其中一侧行星差速机构的齿套外齿圈啮合并同时与其中一个第二惰轮啮合，另一个第二惰轮与相对应的另一侧行星差速机构的齿套外齿圈啮合。

本发明创造的进一步方案，所述箱体的两侧对应设有行走驱动机构，所述的行走驱动机构包括连接在相对应行星架上的驱动主动齿轮、驱动从动齿轮、半轴、驱动轮，半轴可转动地设置在箱体上，驱动从动齿轮安装在半轴上并与驱动主动齿轮啮合，驱动轮安装在半轴的输出端。

本发明创造的进一步方案，所述的箱体上固定有与行走制动轴连接的行走制动器，箱体上固定有与转向制动轴连接的转向制动器。

采用上述结构后，与现有技术相比有如下优点：一是动力输出机构可以通过齿轮传动及换档为拖挂机具提供高低两档动力输出的同时，还为行走HST、机械档主动齿轮和转向HST提供三路动力输出，HST是液压无级变速器的简称，通过HST实现无级变速；行走HST通过行走传动机构可以为行走驱动机构提供高速前进、低速前进、高速后退和低速后退4档动力；机械档主动齿轮通过行走传动机构可以为行走驱动机构提供工作前进、爬速前进2档动力；转向HST通过转向传动机构为行走驱动机构提供转向动力；可根据不同工况要求选择液压传动和机械传动来实现前进或后退，提高工作的稳定性以及传动效率；采用上述三路动力输出可以取消倒档传动机构，简化了变速箱传动机构，并提高了变速箱的可装配性、适应性和可靠性。二是采用行星差速机构可获得较大的减速传动比和转向功能，缩减变速箱减速级数，减小了变速箱重量；将行星差速机构从最后一级减速移动到倒数第二级上，使行星差速机构承受的应力降低，从而可以减小行星机构的结构重量；通过行走驱动机构和转向传动机构可有效控制行星差速机构太阳轴和齿套的转速，让两根半轴可获得大小方向都可控的转速，从而使变速箱实现直线行走功能、可变径转向功能和原地转向功能。三是将行走驱动机构和转向传动机构的齿轮减速机构的转动轴进行合并，减少转动轴和轴承使用数量，简化变速箱结构，减小了变速箱重量，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明创造的主视结构示意图。

图2为本发明创造的立体结构示意图。

图3为本发明创造的配合结构原理示意图。

图4为本发明创造图1的A-A的剖面示意图。

图5为本发明创造图4的B-B剖面示意图。

图6为本发明创造图4的C-C剖面示意图。

其中1第一主动齿轮，2动力输入轴，3第二主动齿轮，4主动锥齿轮，5从动锥齿轮，6转向HST，7液压转向齿轮，8慢档主动齿轮，9转向一级齿轮，10转向一级从动齿轮，11转向二级齿轮，12二级从动齿轮，13慢档从动齿轮，14转向三级齿轮，15转向制动器，16转向制动轴，17行星差速机构，18驱动主动齿轮，19太阳轴，20行走从动齿轮，21半轴，22驱动轮，23驱动从动齿轮，24第二惰轮，25惰轮轴，26第一从动齿轮，27动力输出啮合套，28第二从动齿轮，29动力输出从动轴，30传动轴，31机械档主动齿轮，32行走HST，33液压行走齿轮，34液压档齿轮，35换档轴，36第一换档滑套，37机械档从动齿轮，38第二换档滑套，39行走制动器，40快档主动齿轮，41行走制动轴，42快档从动齿轮，43行走输入齿轮，44转向输入齿轮，45第一隋轮，46连接轴，47行走驱动机构，48动力输出轴，49行星架，50行星轮，51齿套。

具体实施方式

图1至图6所示，为本发明创造一种整体式双HST行星差速转向变速箱的具体实施方案，它包括安装在箱体上的动力输出机构、行走传动机构、转向传动机构，所述的行走传动机构包括固定在箱体上并与动力输出机构连接的行走HST32、设置在箱体上的换档轴35、行走制动轴41、太阳轴19，行走HST32的输出轴上安装有液压行走齿轮33，换档轴35上设有与液压行走齿轮33啮合并可转动的液压档齿轮34、由动力输出机构带动的机械档从动齿轮37、可转动的快档主动齿轮40和慢档主动齿轮8，在液压档齿轮34与机械档从动齿轮37之间的换档轴35上安装有第一换档滑套36，在快档主动齿轮40与慢档主动齿轮8之间的换档轴35上安装有第二换档滑套38，行走制动轴41上固定有行走输入齿轮43、以及与快档主动齿轮40和慢档主动齿轮8啮合的快档从动齿轮42和慢档从动齿轮13，太阳轴19的中间设有行走从动齿轮20，太阳轴19的两侧对应设有行星差速机构17，行走输入齿轮43带动行走从动齿轮20转动。

为了方便实现转向传动，所述的转向传动机构包括固定在箱体上并与动力输出机构连接的转向HST6、可相对换档轴35转动的转向一级齿轮9、可相对行走制动轴41转动的转向二级齿轮11、设置在箱体上的转向制动轴16，转向一级齿轮9上设有转向一级从动齿轮10，转向二级齿轮11上设有转向二级从动齿轮12，转向制动轴16上安装有转向三级齿轮14和转向输入齿轮44、以及可转动的第一隋轮45，转向HST6的输出轴上安装有液压转向齿轮7，转向一级齿轮9与液压转向齿轮7啮合，转向二级齿轮11与转向一级从动齿轮10啮合，转向三级齿轮14与转向二级从动齿轮12啮合，第一隋轮45与行走输入齿轮43啮合，行走从动齿轮20与第一隋轮45啮合，转向输入齿轮44与行星差速机构配合。

为了保证动力输出，所述的动力输出机构包括设置在箱体上的动力输入轴2、动力输出从动轴29、传动轴30、动力输出轴48，动力输入轴2上设有第一主动齿轮1、第二主动齿轮3和主动锥齿轮4，动力输出从动轴29上设有可转动的第一从动齿轮26和第二从动齿轮28，在第一从动齿轮26和第二从动齿轮28之间的动力输出从动轴29上设有动力输出啮合套27，第一从动齿轮26和第二从动齿轮28与相对应的第一主动齿轮1和第二主动齿轮3啮合，传动轴30上固定有与主动锥齿轮4啮合的从动锥齿轮5以及与机械档从动齿轮37啮合的机械档主动齿轮31，传动轴30的一端与转向HST6的输入轴连接，另一端与行走HST32的输入轴连接，动力输出轴48通过连接轴46与动力输出从动轴29连接。

为了实现差速转向，所述的行星差速机构17包括行星架49、行星轮50、齿套51，齿套51上设有内齿圈和外齿圈，齿套51可转动地设置在太阳轴19上，行星轮50通过行星轮轴可转动地设置在行星架49上，行星轮50的内侧与太阳轴19啮合，行星轮50的外侧与齿套51的内齿圈啮合。所述的箱体上设有可转动的惰轮轴25，惰轮轴25上设有二个第二惰轮24，转向输入齿轮44与其中一侧行星差速机构的齿套51外齿圈啮合并同时与其中一个第二惰轮24啮合，另一个第二惰轮24与相对应的另一侧行星差速机构的齿套51外齿圈啮合。

为了实现行走驱动，所述箱体的两侧对应设有行走驱动机构47，所述的行走驱动机构47包括连接在相对应行星架49上的驱动主动齿轮18、驱动从动齿轮23、半轴21、驱动轮22，半轴21可转动地设置在箱体上，驱动从动齿轮23安装在半轴21上并与驱动主动齿轮18啮合，驱动轮22安装在半轴21的输出端。

为了实现制动，所述的箱体上固定有与行走制动轴41连接的行走制动器39，箱体上固定有与转向制动轴16连接的转向制动器15。

本发明创造的工作原理如下：动力机通过动力输入轴2将动力传递给第一主动齿轮1、第二主动齿轮3和主动锥齿轮4。

第一主动齿轮1带动第一从动齿轮26或者第二主动齿轮3带动第二从动齿轮28，然后经过动力输出啮合套27将动力传递给动力输出从动轴29，动力输出从动轴29通过连接轴47使动力输出轴48获得2档动力。

主动锥齿轮4带动从动锥齿轮5改变动力传动方向，从动锥齿轮5带动传动轴30，传动轴30输出三路动力：一路传递给行走HST32，带动液压行走齿轮33；一路传递给机械档主动齿轮31；一路传递给转向HST6，带动液压转向齿轮7。

液压行走齿轮33带动液压档齿轮34或者机械档主动齿轮31带动机械档从动齿轮37，再经过第一换档滑套36传递给换档轴35，换档轴35经过第二换档滑套38将动力传递给快档主动齿轮40或者慢档主动齿轮8。动力经过液压行走齿轮33再传到快档主动齿轮40，得到高速前进和高速后退两档输出动力；动力经过液压行走齿轮33再传到慢档主动齿轮8，得到低速前进和低速后退两档输出动力；动力经过机械档主动齿轮31再传到快档主动齿轮40，得到工作前进档输出动力；动力经过机械档主动齿轮31再传到慢档主动齿轮8，得到爬速前进档输出动力。

快档主动齿轮40带动快档从动齿轮42或者慢档主动齿轮8带动慢档从动齿轮13，再带动行走制动轴41，行走制动轴41带动行走输入齿轮43。行走输入齿轮43通过第一隋轮45带动行走输入齿轮18，行走输入齿轮18再带动太阳轴19，太阳轴19获得一个转速n_太，太阳轴19上自带两个太阳轴齿轮。

转向一级齿轮9与转向一级从动齿轮10为连体齿轮，转向二级齿轮11与转向二级从动齿轮12为连体齿轮。液压转向齿轮7带动转向一级齿轮9，再由转向一级从动齿轮10带动转向二级齿轮11，然后转向二级从动齿轮12带动转向三级齿轮14，并带动转向三级齿轮14所属的转向制动轴16，转向制动轴16再带动转向输入齿轮44。转向输入齿轮44一路带动一个行星差速机构17的齿套51外齿圈，使一个行星差速机构17的齿套51得到转速n_齿圈1。同时，转向输入齿轮44另一路带动第二惰轮24，再由第二惰轮24带动另一个行星差速机构17的齿套51外齿圈，使另一个行星差速机构17的齿套51得到与转速n_齿圈1大小相同方向相反的转速n_齿圈2。

当二个齿套51转速n_齿圈1和n_齿圈2为0时，二个行星架49由太阳轴19上的太阳轴齿轮带动，二个行星架49再带动左右两个驱动主动齿轮18，使左右两个驱动主动齿轮18得到大小相同，方向相同的转速。然后左右两个驱动主动齿轮18分别带动左右两个驱动从动齿轮23，左右两个驱动从动齿轮23分别经过所属半轴21带动驱动轮22，从而使左右两个驱动轮22得到大小相同，方向相同的转速，使机具能够进行直线行驶。

当二个齿套51转速n_齿圈1、n_齿圈2和太阳轴19转速n_太都不为0时，二个行星架49由太阳轴齿轮和齿套51的内齿圈共同作用带动，二个行星架49再分别带动左右两个驱动主动齿轮18，使左右两个驱动主动齿轮18得到一个大小可变的转速差。然后左右两个驱动主动齿轮18分别带动左右两个驱动从动齿轮23，左右两个驱动从动齿轮23分别经过所属半轴21带动驱动轮22，从而使左右两个驱动轮22得到一个大小可变的转速差，使机具能够进行转弯半径可变的转弯动作。

当太阳轴19转速n_太为0时，二个行星架49由齿套51的内齿圈带动，二个行星架49再分别带动左右两个驱动主动齿轮18，使左右两个驱动主动齿轮18得到大小相同，方向相反的转速。然后左右两个驱动主动齿轮18分别带动左右两个驱动从动齿轮23，左右两个驱动从动齿轮23分别经过所属半轴21带动驱动轮22，从而使左右两个驱动轮22也得到大小相同，方向相反的转速，使机具能够进行原地转向动作。

由于行星差速机构17有两个动力输入端，所以需要两个制动点进行动力掐断来确保安全，其中行走制动轴41一端的行走制动器39可当普通制动器使用，转向制动轴16一端的转向制动器15可当差速锁使用，差速锁锁住之后，机具不能进行转向，可确保机具工作行进时的直线性。

以上所述，只是本发明创造的具体实施例，并非对本发明创造作出任何形式上的限制，在不脱离本发明创造的技术方案基础上，所作出的简单修改、等同变化或修饰，均落入本发明创造的保护范围。

Claims (7)

1.一种整体式双HST行星差速转向变速箱，包括安装在箱体上的动力输出机构、行走传动机构、转向传动机构，其特征是：所述的行走传动机构包括固定在箱体上并与动力输出机构连接的行走HST(32)、设置在箱体上的换档轴(35)、行走制动轴(41)、太阳轴(19)，行走HST(32)的输出轴上安装有液压行走齿轮(33)，换档轴(35)上设有与液压行走齿轮(33)啮合并可转动的液压档齿轮(34)、由动力输出机构带动的机械档从动齿轮(37)、可转动的快档主动齿轮(40)和慢档主动齿轮(8)，在液压档齿轮(34)与机械档从动齿轮(37)之间的换档轴(35)上安装有第一换档滑套(36)，在快档主动齿轮(40)与慢档主动齿轮(8)之间的换档轴(35)上安装有第二换档滑套(38)，行走制动轴(41)上固定有行走输入齿轮(43)、以及与快档主动齿轮(40)和慢档主动齿轮(8)啮合的快档从动齿轮(42)和慢档从动齿轮(13)，太阳轴(19)的中间设有行走从动齿轮(20)，太阳轴(19)的两侧对应设有行星差速机构(17)，行走输入齿轮(43)带动行走从动齿轮(20)转动。

2.根据权利要求1所述的整体式双HST行星差速转向变速箱，其特征是：所述的转向传动机构包括固定在箱体上并与动力输出机构连接的转向HST(6)、可相对换档轴(35)转动的转向一级齿轮(9)、可相对行走制动轴(41)转动的转向二级齿轮(11)、设置在箱体上的转向制动轴(16)，转向一级齿轮(9)上设有转向一级从动齿轮(10)，转向二级齿轮(11)上设有转向二级从动齿轮(12)，转向制动轴(16)上安装有转向三级齿轮(14)和转向输入齿轮(44)、以及可转动的第一隋轮(45)，转向HST(6)的输出轴上安装有液压转向齿轮(7)，转向一级齿轮(9)与液压转向齿轮(7)啮合，转向二级齿轮(11)与转向一级从动齿轮(10)啮合，转向三级齿轮(14)与转向二级从动齿轮(12)啮合，第一隋轮(45)与行走输入齿轮(43)啮合，行走从动齿轮(20)与第一隋轮(45)啮合，转向输入齿轮(44)与行星差速机构配合。

3.根据权利要求1或2所述的整体式双HST行星差速转向变速箱，其特征是：所述的动力输出机构包括设置在箱体上的动力输入轴(2)、动力输出从动轴(29)、传动轴(30)、动力输出轴(48)，动力输入轴(2)上设有第一主动齿轮(1)、第二主动齿轮(3)和主动锥齿轮(4)，动力输出从动轴(29)上设有可转动的第一从动齿轮(26)和第二从动齿轮(28)，在第一从动齿轮(26)和第二从动齿轮(28)之间的动力输出从动轴(29)上设有动力输出啮合套(27)，第一从动齿轮(26)和第二从动齿轮(28)与相对应的第一主动齿轮(1)和第二主动齿轮(3)啮合，传动轴(30)上固定有与主动锥齿轮(4)啮合的从动锥齿轮(5)以及与机械档从动齿轮(37)啮合的机械档主动齿轮(31)，传动轴(30)的一端与转向HST(6)的输入轴连接，另一端与行走HST(32)的输入轴连接，动力输出轴(48)通过连接轴(46)与动力输出从动轴(29)连接。

4.根据权利要求3所述的整体式双HST行星差速转向变速箱，其特征是：所述的行星差速机构(17)包括行星架(49)、行星轮(50)、齿套(51)，齿套(51)上设有内齿圈和外齿圈，齿套(51)可转动地设置在太阳轴(19)上，行星轮(50)通过行星轮轴可转动地设置在行星架(49)上，行星轮(50)的内侧与太阳轴(19)啮合，行星轮(50)的外侧与齿套(51)的内齿圈啮合。

5.根据权利要求4所述的整体式双HST行星差速转向变速箱，其特征是：所述的箱体上设有可转动的惰轮轴(25)，惰轮轴(25)上设有二个第二惰轮(24)，转向输入齿轮(44)与其中一侧行星差速机构的齿套(51)外齿圈啮合并同时与其中一个第二惰轮(24)啮合，另一个第二惰轮(24)与相对应的另一侧行星差速机构的齿套(51)外齿圈啮合。

6.根据权利要求5所述的整体式双HST行星差速转向变速箱，其特征是：所述箱体的两侧对应设有行走驱动机构(47)，所述的行走驱动机构(47)包括连接在相对应行星架(49)上的驱动主动齿轮(18)、驱动从动齿轮(23)、半轴(21)、驱动轮(22)，半轴(21)可转动地设置在箱体上，驱动从动齿轮(23)安装在半轴(21)上并与驱动主动齿轮(18)啮合，驱动轮(22)安装在半轴(21)的输出端。

7.根据权利要求6所述的整体式双HST行星差速转向变速箱，其特征是：所述的箱体上固定有与行走制动轴(41)连接的行走制动器(39)，箱体上固定有与转向制动轴(16)连接的转向制动器(15)。

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