CN113124112B - 拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置 - Google Patents

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Abstract

拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，由设置在箱体内的动力换挡换向装置和爬行挡装置两部分组成，动力换挡换向装置一端与发动机相连，另一端与爬行挡装置的一端相连，爬行挡装置的另一端与变速箱相连，动力换挡换向装置的输入与动力输出轴连接；可以同时实现高低动力换挡、动力换向及爬行挡功能，传动路线清楚，结构紧凑，零部件通用性强。通过动力换挡换向装置、爬行挡装置和变速箱12速组合，可以实现48个前进挡和24个倒退挡，换挡换向简捷、操作方便、传动高效，速度范围宽，提高了拖拉机作业的适应性及操作的方便性。

Description

拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置
技术领域
本发明属于拖拉机技术领域，具体说的是拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置。
背景技术
拖拉机动力换挡及动力换向技术可以实现不切断动力进行换挡或换向，操作轻便快捷,在欧美拖拉机上得到了广泛应用。动力高低挡（Hi-Lo）技术由于只是在两个挡之间进行带负载切换，结构简单，控制方便，在国内多个厂家拖拉机上得到了应用，受到用户好评。随着我国乡村振兴战略的实施，经济作物的种植面积不断扩大，开沟、山药及药材种植等特种作业需要拖拉机具有爬行速度，带动了带爬行挡拖拉机的迅速发展。另外，随着我国农村道路条件的改善，对拖拉机的转移及运输速度也提高了，要求能够达到40公里/小时。市场需要能够灵活实现动力高挡及动力换向和爬行挡功能的拖拉机组合传动装置。
国家知识产权局于2017年9月15日公布的发明专利“用于拖拉机的具有动力高低挡及动力换向的变速箱总成”，专利申请号为：201710593810 .6，其变速箱内依次设置了动力换向及动力高低挡、四挡主变速、两挡副变速及行星爬行挡，箱体长，加工及装配不便；国家知识产权局于2019年3月22日公布的发明专利“一种拖拉机动力换向和动力高低挡变速箱传动机构”，专利申请号为：201811639217 .1，其变速箱内依次设置了动力换向及动力高低挡、四挡主变速及副变速、行星爬行挡；两者的动力换向及动力高低挡离合器除在主动轴及从动轴上的位置差异外，均以R、Hi及Lo方式串行排列，高转速的Hi挡位于轴的中部，搅油损失偏大；两者的爬行挡均采用行星机构，位于变速箱后部，挂接不如啮合套及同步器方便。
发明内容
本发明的目的是提供一种换挡换向简捷、操作方便、传动高效、便于装配的拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置。
为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，由设置在箱体内的动力换挡换向装置和爬行挡装置两部分组成，动力换挡换向装置一端与发动机相连，另一端与爬行挡装置的一端相连，爬行挡装置的另一端与变速箱相连，动力换挡换向装置的输入与动力输出轴连接；
动力换挡换向装置中安装有高挡换向输入轴、换挡换向输出轴和高挡换向从动轴，爬行挡装置内安装有爬行输入轴和爬行输出轴；高挡换向输入轴、换挡换向输出轴、爬行输出轴和变速箱输入轴的轴心在一条直线上形成轴系，高挡换向输入轴一端通过轴承支撑在箱体上，另一端通过轴承支撑在换挡换向输出轴中，换挡换向输出轴通过两排支撑轴承安装在箱体中间隔墙上，爬行输出轴一端通过轴承支撑在换挡换向输出轴上，另一端通过轴承支撑在变速箱上，并与变速箱输入轴键接；高挡换向从动轴、爬行输入轴和变速箱从动轴的轴心在一条直线上形成轴系，两轴系相互平行，高挡换向从动轴一端通过轴承支撑在箱体上，爬行输入轴一端通过轴承支撑在高挡换向从动轴上，另一端通过轴承支撑在变速箱上；动力输出轴从换挡换向输出轴、爬行输出轴及变速箱输入轴的内部穿过，通过花键套与高挡换向输入轴相连；
高挡换向输入轴上空套安装高挡主动齿轮及倒挡主动齿轮，高挡换向输入轴上固定依次安装高挡离合器、倒挡离合器及低挡离合器，当高挡离合器接合时，高挡主动齿轮与高挡换向输入轴联为一体；当倒挡离合器接合时，倒挡主动齿轮与高挡换向输入轴联为一体；当低挡离合器接合时，高挡换向输入轴与换挡换向输出轴联为一体；
换挡换向输出轴上固定有常啮合从动齿轮及爬行挡一级主动齿轮，键接有正常挡连接齿；
高挡换向从动轴上依次键接高挡从动齿轮、倒挡从动齿轮及常啮合主动齿轮，高挡从动齿轮与高挡主动齿轮啮合，常啮合主动齿轮与常啮合从动齿轮啮合；
动力换挡换向装置中还安装有惰轮总成，惰轮总成的惰轮分别与倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮相互啮合；
爬行输入轴上固定有爬行挡一级从动齿轮及爬行挡二级主动齿轮，爬行挡一级从动齿轮与爬行挡一级主动齿轮啮合；
爬行输出轴上空套有爬行挡二级从动齿轮，爬行挡二级从动齿轮与爬行挡二级主动齿轮啮合，爬行挡啮合套键接在爬行输出轴上，当向左滑动时与正常挡连接齿接合，当向右滑动时与爬行挡二级从动齿轮接合。
高挡离合器、倒挡离合器及低挡离合器均为湿式多片离合器。
换挡换向输出轴为空心齿轮轴。
常啮合从动齿轮位于两支撑轴承之间并与换挡换向输出轴做成一体。
惰轮总成由惰轮壳体、惰轮轴及惰轮构成，惰轮轴固定在惰轮壳体上，惰轮通过轴承空套在惰轮轴上，惰轮壳体通过螺栓固定在箱体上。
爬行挡一级从动齿轮及爬行挡二级主动齿轮与爬行输入轴做成一体成为齿轮轴。
本发明有益效果是：拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置采用上述布置方式，可以同时实现动力高挡、动力换向和爬行挡功能，传动路线清楚，结构紧凑，零部件通用性强。本装置与变速箱（12速）组合时，可以实现48个前进挡和24个倒退挡，既有近40公里/小时的最高速度，又能实现爬行挡，作业适应性好；动力换挡换向装置布置在变速箱前，动力换向时负载扭矩相对较小，便于控制，换向平顺性好；同时高挡、倒挡及低挡离合器安装在高挡换向输入轴一根轴上，只使用3个离合器就同时实现高低动力换挡及动力换向功能，结构紧凑；特别是高挡离合器靠近箱体前端面，使得高转速的高挡齿轮靠近箱体，对油液的剪切作用小，同时各离合器均位于传动系润滑油面之上，减少了搅油损失，有利于传动系热平衡；倒挡离合器位于中间且与低挡离合器固定在一起，成为动力换向离合器，可以采用一个离合器壳体，便于加工及润滑油进入；低挡离合器接合后高挡换向输入轴与换向输出轴联成一体，发动机动力可以直接输入到变速箱，传动效率高；传递扭矩相对较小的倒挡主从动齿轮位于轴的中部，可以减少轴的变形；倒挡惰轮总成通过螺栓固定在箱体左侧面中部，既便于高挡换向输入轴及高挡换向从动轴的装配，又可利用其窗口观察各离合器的状态，便于检修；爬行挡装置中爬行输入轴做成齿轮轴，爬行挡二级主动齿轮的齿数可以很少，整个爬行挡的减速比大，从而得到低的爬行速度。
附图说明
图1为本发明的传动简图。
具体实施方式
如附图1所示，拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，由设置在箱体内的动力换挡换向装置T1和爬行挡装置T2两部分组成，其中动力换挡换向装置T1一端与发动机相连，另一端与爬行挡装置T2的一端相连，爬行挡装置T2的另一端与变速箱T3相连，动力换挡换向装置T1的输入与动力输出轴S5连接。
动力换挡换向装置T1中安装有高挡换向输入轴S1、换挡换向输出轴S2、高挡换向从动轴S6及惰轮总成T4，爬行挡装置T2内安装有爬行输入轴S7和爬行输出轴S3；其中高挡换向输入轴S1、换挡换向输出轴S2、爬行输出轴S3、变速箱输入轴S4的轴心在一条直线上形成轴系；高挡换向从动轴S6、爬行输入轴S7和变速箱从动轴S8的轴心在一条直线上形成轴系，两轴系相互平行；动力输出轴S5从换挡换向输出轴S2、爬行输出轴S3及变速箱输入轴S4的内部穿过，通过花键套5与高挡换向输入轴S1相连。
动力换挡换向装置T1中的高挡换向输入轴S1一端通过轴承支撑在箱体H1上，另一端通过轴承支撑在换挡换向输出轴S2中。高挡换向输入轴S1上空套安装高挡主动齿轮1及倒挡主动齿轮2，高挡换向输入轴S1上固定安装高挡离合器Hi、倒挡离合器R及低挡离合器Lo，其中倒挡离合器R位于中间。高挡离合器Hi、倒挡离合器R及低挡离合器Lo均为湿式多片离合器。高挡离合器Hi接合时，高挡主动齿轮1与高挡换向输入轴S1联为一体；倒挡离合器R接合时，倒挡主动齿轮2与高挡换向输入轴S1联为一体；低挡离合器Lo接合时，高挡换向输入轴S1与换挡换向输出轴S2联为一体。
动力换挡换向装置T1中换挡换向输出轴S2为空心齿轮轴，通过两排支撑轴承安装在箱体H1中间隔墙上。换挡换向输出轴S2上固定有常啮合从动齿轮3及爬行挡一级主动齿轮4，键接有正常挡连接齿6，其中常啮合从动齿轮3位于两支撑轴承之间并与换挡换向输出轴S2做成一体。
动力换挡换向装置T1中高挡换向从动轴S6上依次键接高挡从动齿轮9，倒挡从动齿轮10及常啮合主动齿轮13，其中高挡从动齿轮9与高挡主动齿轮1啮合，常啮合主动齿轮13与常啮合从动齿轮3啮合。
动力换挡换向装置T1中惰轮总成T4由惰轮壳体12、惰轮轴S9及惰轮11构成，惰轮轴S9固定在惰轮壳体12上，惰轮11通过轴承空套在惰轮轴S9上，分别与倒挡主动齿轮2和倒挡从动齿轮10相互啮合。惰轮壳体12通过螺栓固定在箱体H1左侧面上。
爬行挡装置T2中爬行输入轴S7一端通过轴承支撑在高挡换向从动轴S6上，另一端通过轴承支撑在变速箱T3上。爬行挡一级从动齿轮14及爬行挡二级主动齿轮15与爬行输入轴S7做成一体成为齿轮轴，爬行挡一级从动齿轮14与换挡换向输出轴S2上的爬行挡一级主动齿轮4啮合。
爬行挡装置T2中爬行输出轴S3一端通过轴承支撑在换挡换向输出轴S2上，另一端通过轴承支撑在变速箱T3上，并与变速箱输入轴S4键接。爬行挡二级从动齿轮8空套在爬行输出轴S3上，并与爬行挡输入轴S7上的爬行挡二级主动齿轮15啮合。爬行挡啮合套7键接在爬行输出轴S3上，可向左滑动与换挡换向输出轴S2上的正常挡连接齿6接合，也可向右滑动与爬行挡二级从动齿轮8接合。
本发明的工作原理如下：
发动机动力可分两路经拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置传递，其路径如下：
第一路从发动机通过高挡换向输入轴S1经花键套5到动力输出轴S5，驱动拖拉机动力输出装置PTO，实现独立动力输出。
第二路从发动机通过高挡换向输入轴S1传递到动力换挡换向装置T1，根据高挡换向输入轴S1上高挡离合器Hi、倒挡离合器R及低挡离合器Lo的状态可实现2个前进挡及1个倒退挡，每个挡的动力传递路径如下：
前进高挡：高挡离合器Hi接合，同时倒挡离合器R及低挡离合器Lo分离，动力由高挡换向输入轴S1→高挡离合器Hi→高挡主动齿轮1→高挡从动齿轮9→高挡换向从动轴S6→常啮合主动齿轮13→常啮合从动齿轮3→换挡换向输出轴S2→爬行挡装置T2。
前进低挡：低挡离合器Lo接合，同时倒挡离合器R及高挡离合器Hi分离，动力由高挡换向输入轴S1→低挡离合器Lo→换挡换向输出轴S2→爬行挡装置T2。
倒退挡：倒挡离合器R接合，同时高挡离合器Hi及低挡离合器Lo分离，动力由高挡换向输入轴S1→倒挡离合器R→倒挡主动齿轮2→倒挡惰轮11→倒挡从动齿轮10→高挡换向从动轴S6→常啮合主动齿轮13→常啮合从动齿轮3→换挡换向输出轴S2→爬行挡装置T2。
动力在爬行挡装置T2中根据爬行挡啮合套7的位置又可分成正常挡和爬行挡。
正常挡：爬行挡啮合套7向左移动与正常挡连接齿6接合，动力由换挡换向输出轴S2→正常挡连接齿6→爬行挡啮合套7→爬行输出轴S3→变速箱输入轴S4→变速箱T3。
爬行挡：爬行挡啮合套7向右移动与爬行挡二级从动齿轮8接合，动力由换挡换向输出轴S2→爬行挡一级主动齿轮4→爬行挡一级从动齿轮14→爬行输入轴S7→爬行挡二级主动齿轮15→二级从动齿轮8→爬行挡啮合套7→爬行输出轴S3→变速箱输入轴S4→变速箱T3。
变速箱T3分为主变速和副变速，主变速有I、II、III及IV四个挡位，副变速有L、M及H三个区段挡位。动力换挡换向装置T1与爬行挡装置T2及变速箱T3组合，可以实现48个前进挡和24个倒退挡，将发动机动力同时传递到拖拉机后桥及前桥。

Claims (6)

1.拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，其特征在于：由设置在箱体内的动力换挡换向装置和爬行挡装置两部分组成，动力换挡换向装置一端与发动机相连，另一端与爬行挡装置的一端相连，爬行挡装置的另一端与变速箱相连，动力换挡换向装置的输入与动力输出轴连接；
动力换挡换向装置中安装有高挡换向输入轴、换挡换向输出轴和高挡换向从动轴，爬行挡装置内安装有爬行输入轴和爬行输出轴；高挡换向输入轴、换挡换向输出轴、爬行输出轴和变速箱输入轴的轴心在一条直线上形成轴系，高挡换向输入轴一端通过轴承支撑在箱体上，另一端通过轴承支撑在换挡换向输出轴中，换挡换向输出轴通过两排支撑轴承安装在箱体中间隔墙上，爬行输出轴一端通过轴承支撑在换挡换向输出轴上，另一端通过轴承支撑在变速箱上，并与变速箱输入轴键接；高挡换向从动轴、爬行输入轴和变速箱从动轴的轴心在一条直线上形成轴系，两轴系相互平行，高挡换向从动轴一端通过轴承支撑在箱体上，爬行输入轴一端通过轴承支撑在高挡换向从动轴上，另一端通过轴承支撑在变速箱上；动力输出轴从换挡换向输出轴、爬行输出轴及变速箱输入轴的内部穿过，通过花键套与高挡换向输入轴相连；
高挡换向输入轴上空套安装高挡主动齿轮及倒挡主动齿轮，高挡换向输入轴上固定依次安装高挡离合器、倒挡离合器及低挡离合器，当高挡离合器接合时，高挡主动齿轮与高挡换向输入轴联为一体；当倒挡离合器接合时，倒挡主动齿轮与高挡换向输入轴联为一体；当低挡离合器接合时，高挡换向输入轴与换挡换向输出轴联为一体；
换挡换向输出轴上固定有常啮合从动齿轮及爬行挡一级主动齿轮，键接有正常挡连接齿；
高挡换向从动轴上依次键接高挡从动齿轮、倒挡从动齿轮及常啮合主动齿轮，高挡从动齿轮与高挡主动齿轮啮合，常啮合主动齿轮与常啮合从动齿轮啮合；
动力换挡换向装置中还安装有惰轮总成，惰轮总成的惰轮分别与倒挡主动齿轮和倒挡从动齿轮相互啮合；
爬行输入轴上固定有爬行挡一级从动齿轮及爬行挡二级主动齿轮，爬行挡一级从动齿轮与爬行挡一级主动齿轮啮合；
爬行输出轴上空套有爬行挡二级从动齿轮，爬行挡二级从动齿轮与爬行挡二级主动齿轮啮合，爬行挡啮合套键接在爬行输出轴上，当向左滑动时与正常挡连接齿接合，当向右滑动时与爬行挡二级从动齿轮接合。
2.如权利要求1所述的拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，其特征在于：高挡离合器、倒挡离合器及低挡离合器均为湿式多片离合器。
3.如权利要求1所述的拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，其特征在于：换挡换向输出轴为空心齿轮轴。
4.如权利要求1所述的拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，其特征在于：常啮合从动齿轮位于两支撑轴承之间并与换挡换向输出轴做成一体。
5.如权利要求1所述的拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，其特征在于：惰轮总成由惰轮壳体、惰轮轴及惰轮构成，惰轮轴固定在惰轮壳体上，惰轮通过轴承空套在惰轮轴上，惰轮壳体通过螺栓固定在箱体上。
6.如权利要求1所述的拖拉机动力高挡及动力换向和爬行挡组合传动装置，其特征在于：爬行挡一级从动齿轮及爬行挡二级主动齿轮与爬行输入轴做成一体成为齿轮轴。
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