CN111734793B - 一种多挡位动力换挡变速箱 - Google Patents

一种多挡位动力换挡变速箱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多挡位动力换挡变速箱，包括箱体、输入轴AN、中间轴SVL、中间轴SVH、中间轴SR、中间轴S1、中间轴S2、中间轴S3、中间轴S4和输出轴AB，各轴上设置有固定齿轮和/或通过离合器安装的浮动齿轮，通过不同的齿轮啮合和不同的离合器结合，将输入轴的动力传送至输出轴，形成最多前进8挡/后退4挡的工作模式。该变速箱通过九根轴、七个离合器实现前进8挡/后退4挡，齿轮速比能在0.6～8范围内调整，更好地适应工程机械在不同工况下的速比需求。变速箱内部采用离合器单包结构，结构简单，易于加工制造，传动精度高，并对各个轴的位置进行优化设计，进一步缩小变速箱的占用空间，同时能够减小噪声，提升可靠性。

Description

一种多挡位动力换挡变速箱
技术领域
本发明涉及工程机械变速箱技术领域，特别是涉及一种多挡位动力换挡变速箱。
背景技术
变速箱是工程机械传送系统中重要的部件之一，在工程机械中起到及其关键的作用，工程车辆在行走及工作过程中都需要用变速箱来满足车辆速度及扭矩的不同需求。
现有变速箱按其齿轮和轴的分布形式分为行星式和定轴式变速箱两种。行星式变速箱挡位少、换挡时动力中断，会产生明显的顿挫感，结构复杂，齿轮精度要求高，且变速箱可靠性低，故障率较高。定轴式变速箱是目前 工程机械行业中逐渐占据主导地位的产品，换挡舒适性较好，无动力中断，操作简便，通过液压控制系统实现挡位、方向的自由切换，挡位多，可针对不同工况选择合适的挡位，具有更强的燃油经济性，而且挡位速比分布合理，驾驶更平稳舒适，易于实现变挡位数、变速比，适应性较强且结构设计简单，制造与维修方便，是未来工程机械中高端市场的发展趋势。
目前应用于平地机的变速箱主要是前进6挡/后退3挡的定轴式变速箱，前进一挡速比在5.2左右，近年来基于对前进一挡时的工作效率的需求，平地机需要变速箱前进一挡可以提供更高的速比，此外随着平地机用户对主机工作平顺性的要求日益提高，变速箱挡位数也需要增加。同时，大多数变速箱仍采用一根轴上安装两个离合器包的传动结构，增加了轴的长度，使得轴的弯曲变形加大，对于轴的寿命、齿轮的传递精度、变速箱的噪声等影响较大，也增加了轴的加工制造难度和成本。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种多挡位动力换挡变速箱，能够实现前进8挡/后退4挡，结构紧凑，加工难度小，制造成本低，装配和维修更加便利。
本发明提供一种多挡位动力换挡变速箱，包括箱体，还包括输入轴AN、中间轴SVL、中间轴SVH、中间轴SR、中间轴S1、中间轴S2、中间轴S3、中间轴S4和输出轴AB，所述输入轴AN上设置固定齿轮Z1和固定齿轮Z2，所述中间轴SVL上设置有固定齿轮Z13和通过离合器CVL安装的浮动齿轮Z14，所述中间轴SVH上设置有固定齿轮Z5和通过离合器CVH安装的浮动齿轮Z6，所述中间轴SR上设置有固定齿轮Z3和通过离合器CR安装的浮动齿轮Z4，所述中间轴S1上设置有固定齿轮Z15和通过离合器C1安装的浮动齿轮Z16，所述中间轴S2上设置有固定齿轮Z19及固定齿轮Z20和通过同一个离合器C2安装的浮动齿轮Z17及浮动齿轮Z18，所述中间轴S3上设置有固定齿轮Z8和通过离合器C3安装的浮动齿轮Z7，所述中间轴S4上设置有固定齿轮组和通过离合器C4安装的浮动齿轮Z9，所述输出轴AB上设置有固定齿轮Z11和固定齿轮Z12，所述固定齿轮Z1与所述浮动齿轮Z6相啮合，所述固定齿轮Z2与所述浮动齿轮Z4相啮合，所述固定齿轮Z2与所述浮动齿轮Z14相啮合，所述固定齿轮Z3与所述固定齿轮Z5相啮合，所述固定齿轮Z5与所述浮动齿轮Z7相啮合，所述浮动齿轮Z7与所述浮动齿轮Z9相啮合，所述浮动齿轮Z7与所述浮动齿轮Z18相啮合，所述固定齿轮Z8与所述固定齿轮组相啮合，所述固定齿轮组与所述固定齿轮Z11相啮合，所述固定齿轮Z12与所述固定齿轮Z20相啮合，所述固定齿轮Z13与所述固定齿轮Z15相啮合，所述固定齿轮Z15与所述浮动齿轮Z17相啮合，所述浮动齿轮Z16与所述固定齿轮Z19相啮合；前进挡模式下，所述离合器CVL和所述离合器CVH中的一者处于结合状态，且所述离合器C1、所述离合器C2、所述离合器C3和所述离合器C4中的一者处于结合状态；后退挡模式下，所述离合器CR处于结合状态，且所述离合器C1、所述离合器C2、所述离合器C3和所述离合器C4中的一者处于结合状态。
可选地，前进挡模式下，所述离合器CVH和所述离合器C1处于结合状态时，实现前进1挡；所述离合器CVL和所述离合器C1处于结合状态时，实现前进2挡；所述离合器 CVH和所述离合器C2处于结合状态时，实现前进3挡；所述离合器CVL和所述离合器C2处于结合状态时，实现前进4挡；所述离合器CVH和所述离合器C3处于结合状态时，实现前进5挡；所述离合器CVL和所述离合器C3处于结合状态时，实现前进6挡；所述离合器CVH和所述离合器C4处于结合状态时，实现前进7挡；所述离合器CVL和所述离合器C4处于结合状态时，实现前进8挡；后退挡模式下，所述离合器CR和所述离合器C1处于结合状态时，实现后退1挡；所述离合器CR和所述离合器C2处于结合状态时，实现后退2挡；所述离合器CR和所述离合器C3处于结合状态时，实现后退3挡；所述离合器CR和所述离合器C4处于结合状态时，实现后退4挡。
可选地，所述固定齿轮组包括固定设置在所述中间轴S4上的固定齿轮Z10，所述固定齿轮Z10与所述固定齿轮Z8相啮合，所述固定齿轮Z10与所述固定齿轮Z11相啮合。
可选地，所述固定齿轮组包括同轴固定设置在所述中间轴S4上的固定齿轮Z10和固定齿轮Z21，所述固定齿轮Z10与所述固定齿轮Z8相啮合，所述固定齿轮Z21与所述固定齿轮Z11相啮合。
可选地，所述输入轴AN的轴心线、所述中间轴SVH的轴心线及所述中间轴SR的轴心线在垂直于所述输入轴AN的轴心线的平面内的投影的连线呈三角形，所述输入轴AN的轴心线、所述中间轴SVL的轴心线、所述中间轴S1的轴心线、所述中间轴S3的轴心线及所述中间轴SVH的轴心线在垂直于所述输入轴AN的轴心线的平面内的投影的连线呈五边形，所述中间轴S2的轴心线、所述中间轴S3的轴心线、所述中间轴S4的轴心线及所述输出轴AB的轴心线在垂直于所述中间轴S2的轴心线的平面内的投影的连线呈四边形。
可选地，所述离合器C1、所述离合器C2、所述离合器C3及所述离合器C4中的一者不参与传动时，该变速箱用于实现前进6挡/后退3挡。
可选地，所述离合器CVH或所述离合器CVL不参与传动时，该变速箱用于实现前进4挡/后退4挡。
本发明的技术方案的有益效果：本发明设计一种多挡位动力换挡变速箱，通过九根轴、七个离合器实现前进8挡/后退4挡，齿轮速比能在0.6～8范围内调整，更好地适应工程机械在不同工况下的速比需求。变速箱内部采用离合器单包结构，结构简单，易于加工制造，传动精度高，同时能够减小噪声，提升可靠性。
附图说明
图1为实施例一中的多挡位动力换挡变速箱在前进8挡/后退4挡模式下的传动示意图；
图2为图1的结构中的各轴端面示意图；
图3为实施例二中的多挡位动力换挡变速箱在前进8挡/后退4挡模式下的传动示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
实施例一，参考图1和图2，本发明的一种多挡位动力换挡变速箱，包括箱体，还包括输入轴AN、中间轴SVL、中间轴SVH、中间轴SR、中间轴S1、中间轴S2、中间轴S3、中间轴S4和输出轴AB，输入轴AN上设置固定齿轮Z1和固定齿轮Z2，中间轴SVL上设置有固定齿轮Z13和通过离合器CVL安装的浮动齿轮Z14，中间轴SVH上设置有固定齿轮Z5和通过离合器CVH安装的浮动齿轮Z6，中间轴SR上设置有固定齿轮Z3和通过离合器CR安装的浮动齿轮Z4，中间轴S1上设置有固定齿轮Z15和通过离合器C1安装的浮动齿轮Z16，中间轴S2上设置有固定齿轮Z19及固定齿轮Z20和通过同一个离合器C2安装的浮动齿轮Z17及浮动齿轮Z18，中间轴S3上设置有固定齿轮Z8和通过离合器C3安装的浮动齿轮Z7，中间轴S4上设置有固定齿轮组和通过离合器C4安装的浮动齿轮Z9，输出轴AB上设置有固定齿轮Z11和固定齿轮Z12，固定齿轮Z1与浮动齿轮Z6相啮合，固定齿轮Z2与浮动齿轮Z4相啮合，固定齿轮Z2与浮动齿轮Z14相啮合，固定齿轮Z3与固定齿轮Z5相啮合，固定齿轮Z5与浮动齿轮Z7相啮合，浮动齿轮Z7与浮动齿轮Z9相啮合，浮动齿轮Z7与浮动齿轮Z18相啮合，固定齿轮Z8与固定齿轮组相啮合，固定齿轮组与固定齿轮Z11相啮合，固定齿轮Z12与固定齿轮Z20相啮合，固定齿轮Z13与固定齿轮Z15相啮合，固定齿轮Z15与浮动齿轮Z17相啮合，浮动齿轮Z16与固定齿轮Z19相啮合；前进挡模式下，离合器CVL和离合器CVH中的一者处于结合状态，且离合器C1、离合器C2、离合器C3和离合器C4中的一者处于结合状态；后退挡模式下，离合器CR处于结合状态，且离合器C1、离合器C2、离合器C3和离合器C4中的一者处于结合状态。
更具体第，本实施例一中：前进挡模式下，离合器CVH和离合器C1处于结合状态时，实现前进1挡；离合器CVL和离合器C1处于结合状态时，实现前进2挡；离合器 CVH和离合器C2处于结合状态时，实现前进3挡；离合器CVL和离合器C2处于结合状态时，实现前进4挡；离合器CVH和离合器C3处于结合状态时，实现前进5挡；离合器CVL和离合器C3处于结合状态时，实现前进6挡；离合器CVH和离合器C4处于结合状态时，实现前进7挡；离合器CVL和离合器C4处于结合状态时，实现前进8挡；后退挡模式下，离合器CR和离合器C1处于结合状态时，实现后退1挡；离合器CR和离合器C2处于结合状态时，实现后退2挡；离合器CR和离合器C3处于结合状态时，实现后退3挡；离合器CR和离合器C4处于结合状态时，实现后退4挡；上述的固定齿轮组仅包括固定设置在中间轴S4上的固定齿轮Z10，固定齿轮Z10与固定齿轮Z8相啮合，固定齿轮Z10与固定齿轮Z11相啮合；输入轴AN的轴心线、中间轴SVH的轴心线及中间轴SR的轴心线在垂直于输入轴AN的轴心线的平面内的投影的连线呈三角形，输入轴AN的轴心线、中间轴SVL的轴心线、中间轴S1的轴心线、中间轴S3的轴心线及中间轴SVH的轴心线在垂直于输入轴AN的轴心线的平面内的投影的连线呈五边形，中间轴S2的轴心线、中间轴S3的轴心线、中间轴S4的轴心线及输出轴AB的轴心线在垂直于中间轴S2的轴心线的平面内的投影的连线呈四边形。
以上结构实现前进8挡/后退4挡的具体传动路径如下：
前进1挡：离合器CVH和离合器C1处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z1、浮动齿轮Z6、固定齿轮Z5、浮动齿轮Z7、浮动齿轮Z18、浮动齿轮Z17、固定齿轮Z15、浮动齿轮Z16、固定齿轮Z19、固定齿轮Z20、固定齿轮Z12传递到输出轴AB；
前进2挡：离合器CVL和离合器C1处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z2、浮动齿轮Z14、固定齿轮Z13、固定齿轮Z15、浮动齿轮Z16、固定齿轮Z19、固定齿轮Z20、固定齿轮Z12传递到输出轴AB；
前进3挡：离合器 CVH和离合器C2处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z1、浮动齿轮Z6、固定齿轮Z5、浮动齿轮Z7、浮动齿轮Z18、固定齿轮Z20、固定齿轮Z12传递到输出轴AB；
前进4挡：离合器CVL和离合器C2处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z2、浮动齿轮Z14、固定齿轮Z13、固定齿轮Z15、浮动齿轮Z17、固定齿轮Z20、固定齿轮Z12传递到输出轴AB；
前进5挡：离合器CVH和离合器C3处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z1、浮动齿轮Z6、固定齿轮Z5、浮动齿轮Z7、固定齿轮Z8、固定齿轮Z10、固定齿轮Z11传递到输出轴AB；
前进6挡：离合器CVL和离合器C3处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z2、浮动齿轮Z14、固定齿轮Z13、固定齿轮Z15、浮动齿轮Z17、浮动齿轮Z18、浮动齿轮Z7、固定齿轮Z8、固定齿轮Z10、固定齿轮Z11传递到输出轴AB；
前进7挡：离合器CVH和离合器C4处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z1、浮动齿轮Z6、固定齿轮Z5、浮动齿轮Z7、浮动齿轮Z9、固定齿轮Z10、固定齿轮Z11传递到输出轴AB；
前进8挡：离合器CVL和离合器C4处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z2、浮动齿轮Z14、固定齿轮Z13、固定齿轮Z15、浮动齿轮Z17、浮动齿轮Z18、浮动齿轮Z7、浮动齿轮Z9、固定齿轮Z10、固定齿轮Z11传递到输出轴AB；
后退1挡：离合器CR和离合器C1处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z2、浮动齿轮Z4、固定齿轮Z3、固定齿轮Z5、浮动齿轮Z7、浮动齿轮Z18、浮动齿轮Z17、固定齿轮Z15、浮动齿轮Z16、固定齿轮Z19、固定齿轮Z20、固定齿轮Z12传递到输出轴AB；
后退2挡：离合器CR和离合器C2处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z2、浮动齿轮Z4、固定齿轮Z3、固定齿轮Z5、浮动齿轮Z7、浮动齿轮Z18、固定齿轮Z20、固定齿轮Z12传递到输出轴AB；
后退3挡：离合器CR和离合器C3处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z2、浮动齿轮Z4、固定齿轮Z3、固定齿轮Z5、浮动齿轮Z7、固定齿轮Z8、固定齿轮Z10、固定齿轮Z11传递到输出轴AB；
后退4挡：离合器CR和离合器C4处于结合状态，动力从输入轴AN依次经过固定齿轮Z2、浮动齿轮Z4、固定齿轮Z3、固定齿轮Z5、浮动齿轮Z7、浮动齿轮Z9、固定齿轮Z10、固定齿轮Z11传递到输出轴AB。
在本实施例一的结构基础上，在离合器C1、离合器C2、离合器C3及离合器C4中的一者不参与传动的情况下，该变速箱用于实现前进6挡/后退3挡；另外，在离合器CVH或离合器CVL不参与传动的情况下，该变速箱用于实现前进4挡/后退4挡。
实施例二，参考图3，其与实施例一中的结构的不同之处在于：其中的固定齿轮组包括同轴固定设置在中间轴S4上的固定齿轮Z10和固定齿轮Z21，固定齿轮Z10与固定齿轮Z8相啮合，固定齿轮Z21与固定齿轮Z11相啮合，这样的结构能够更灵活地调整该变速箱的齿轮速比；其余结构与实施例一相同，此处不进行赘述。
综上，本发明的技术方案中的多挡位动力换挡变速箱，通过九根轴、七个离合器实现前进8挡/后退4挡，齿轮速比能在0.6～8范围内调整，更好地适应工程机械在不同工况下的速比需求。变速箱内部采用离合器单包结构，结构简单，易于加工制造，传动精度高，并对各个轴的位置进行优化设计，进一步缩小变速箱的占用空间，同时能够减小噪声，提升可靠性。
以上具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (7)

1.一种多挡位动力换挡变速箱，包括箱体，其特征在于，还包括：
输入轴AN，其上设置固定齿轮Z1和固定齿轮Z2，
中间轴SVL，其上设置有固定齿轮Z13和通过离合器CVL安装的浮动齿轮Z14，
中间轴SVH，其上设置有固定齿轮Z5和通过离合器CVH安装的浮动齿轮Z6，
中间轴SR，其上设置有固定齿轮Z3和通过离合器CR安装的浮动齿轮Z4，
中间轴S1，其上设置有固定齿轮Z15和通过离合器C1安装的浮动齿轮Z16，
中间轴S2，其上设置有固定齿轮Z19及固定齿轮Z20和通过同一个离合器C2安装的浮动齿轮Z17及浮动齿轮Z18，
中间轴S3，其上设置有固定齿轮Z8和通过离合器C3安装的浮动齿轮Z7，
中间轴S4，其上设置有固定齿轮组和通过离合器C4安装的浮动齿轮Z9，
输出轴AB，其上设置有固定齿轮Z11和固定齿轮Z12，
所述固定齿轮Z1与所述浮动齿轮Z6相啮合，所述固定齿轮Z2与所述浮动齿轮Z4相啮合，所述固定齿轮Z2与所述浮动齿轮Z14相啮合，所述固定齿轮Z3与所述固定齿轮Z5相啮合，所述固定齿轮Z5与所述浮动齿轮Z7相啮合，所述浮动齿轮Z7与所述浮动齿轮Z9相啮合，所述浮动齿轮Z7与所述浮动齿轮Z18相啮合，所述固定齿轮Z8与所述固定齿轮组相啮合，所述固定齿轮组与所述固定齿轮Z11相啮合，所述固定齿轮Z12与所述固定齿轮Z20相啮合，所述固定齿轮Z13与所述固定齿轮Z15相啮合，所述固定齿轮Z15与所述浮动齿轮Z17相啮合，所述浮动齿轮Z16与所述固定齿轮Z19相啮合；
前进挡模式下，所述离合器CVL和所述离合器CVH中的一者处于结合状态，且所述离合器C1、所述离合器C2、所述离合器C3和所述离合器C4中的一者处于结合状态；
后退挡模式下，所述离合器CR处于结合状态，且所述离合器C1、所述离合器C2、所述离合器C3和所述离合器C4中的一者处于结合状态。
2.如权利要求1所述的一种多挡位动力换挡变速箱，其特征在于，
前进挡模式下，所述离合器CVH和所述离合器C1处于结合状态时，实现前进1挡；所述离合器CVL和所述离合器C1处于结合状态时，实现前进2挡；所述离合器 CVH和所述离合器C2处于结合状态时，实现前进3挡；所述离合器CVL和所述离合器C2处于结合状态时，实现前进4挡；所述离合器CVH和所述离合器C3处于结合状态时，实现前进5挡；所述离合器CVL和所述离合器C3处于结合状态时，实现前进6挡；所述离合器CVH和所述离合器C4处于结合状态时，实现前进7挡；所述离合器CVL和所述离合器C4处于结合状态时，实现前进8挡；
后退挡模式下，所述离合器CR和所述离合器C1处于结合状态时，实现后退1挡；所述离合器CR和所述离合器C2处于结合状态时，实现后退2挡；所述离合器CR和所述离合器C3处于结合状态时，实现后退3挡；所述离合器CR和所述离合器C4处于结合状态时，实现后退4挡。
3.如权利要求1所述的一种多挡位动力换挡变速箱，其特征在于，所述固定齿轮组包括固定设置在所述中间轴S4上的固定齿轮Z10，所述固定齿轮Z10与所述固定齿轮Z8相啮合，所述固定齿轮Z10与所述固定齿轮Z11相啮合。
4.如权利要求1所述的一种多挡位动力换挡变速箱，其特征在于，所述固定齿轮组包括同轴固定设置在所述中间轴S4上的固定齿轮Z10和固定齿轮Z21，所述固定齿轮Z10与所述固定齿轮Z8相啮合，所述固定齿轮Z21与所述固定齿轮Z11相啮合。
5.如权利要求1所述的一种多挡位动力换挡变速箱，其特征在于，所述输入轴AN的轴心线、所述中间轴SVH的轴心线及所述中间轴SR的轴心线在垂直于所述输入轴AN的轴心线的平面内的投影的连线呈三角形，所述输入轴AN的轴心线、所述中间轴SVL的轴心线、所述中间轴S1的轴心线、所述中间轴S3的轴心线及所述中间轴SVH的轴心线在垂直于所述输入轴AN的轴心线的平面内的投影的连线呈五边形，所述中间轴S2的轴心线、所述中间轴S3的轴心线、所述中间轴S4的轴心线及所述输出轴AB的轴心线在垂直于所述中间轴S2的轴心线的平面内的投影的连线呈四边形。
6.如权利要求1所述的一种多挡位动力换挡变速箱，其特征在于，所述离合器C1、所述离合器C2、所述离合器C3及所述离合器C4中的一者不参与传动时，该变速箱用于实现前进6挡/后退3挡。
7.如权利要求1所述的一种多挡位动力换挡变速箱，其特征在于，所述离合器CVH或所述离合器CVL不参与传动时，该变速箱用于实现前进4挡/后退4挡。
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