CN113738835A - 一种正倒装置及其正倒切换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种正倒装置及其正倒切换方法，涉及车辆传动设备领域，包括：第一传动机构与第二传动机构，第一传动机构包括第一转轴、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第一摩擦传动器，第三齿轮通过第一摩擦传动器与第一转轴连接，第二传动机构包括第二转轴、第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮以及第二摩擦传动器，第六齿轮通过第二摩擦传动器与第二转轴连接，第一齿轮与第四齿轮外啮合设置，第二齿轮与第五齿轮通过惰轮外啮合设置；本发明中通过两个离合器的结合态与分离态的切换，选择第一传动机构或者第二传动机构进行转动的传输，在整个切换过程中传动齿轮间均处于啮合状态，可在不停机的状态下进行正倒切换，提高了正倒切换效率。

Description

一种正倒装置及其正倒切换方法

技术领域

本发明涉及车辆传动设备领域，特别是涉及一种正倒装置及其正倒切换方法。

背景技术

正倒机构一般位于发动机之后，变速箱之前，通过对正倒机构的合理设计可以实现较为合理的传动比分布，对于传动系统的基本要求是：

1)能倒驶，并且某些车辆要求可以高速倒驶；

2)能切断动力启动发动机或制动车辆；

3)能迅速的消耗车辆行驶的动能，进行减速和停车制动。

但是动力装置性能不足主要又体现在以下几点：

1)转速变化范围小；

2)转矩变化范围狭窄；

3)发动机不能倒转；

4)低速下不能输出功率，即不能带负荷启动。

由于特殊的使用工况以及使用用途，很多车辆要求有快速的倒向行驶功能，特别是要求正向行驶与倒向行驶都有多个挡位，且需要频繁进行换向操作的车辆中，上述的要求与装置的性能有许多矛盾的地方，比如车辆要求能倒驶，但是发动机并不能倒转；以及车辆要求高速行驶，并且正向倒向性能应相当但是发动机转速变化范围小等等。

上述矛盾要求在传动系统设计的过程中改造或者调节发动机性能以此来满足车辆的行驶需要，车辆在工作中需要频繁的进行动力方向的转换，而普通的换向机构用一对齿轮副或者一个行星排实现换向，换向方式结构简单，并不能很好的满足车辆的高速换向行驶需求。

申请号为“201320070066.9”，名称为“一种正反向切换齿轮箱”的实用新型专利公开了一种正倒机构，包括箱体，箱体上设有输入轴和输出轴，还包括切换单元，切换单元包括滑动部件、二个分别固定在滑动部件上的输出切换机构和调节机构，滑动部件可滑动的安装在箱体内，调节机构控制连接滑动部件；二个输出切换机构分别为正向输出机构和反向输出机构，正向输出机构、反向输出机构分别设置在与输入轴、输出轴相适配的位置，通过控制滑动部件的运动选择正向输出机构或反向输出机构与输入轴联动，以实现切换正转和反转的目的，但是在切换过程中需要控制输入轴上的齿轮停止转动才能完成切换，否则在切换时，输入轴上具有一定运动的齿轮与不具备运动的输出机构上的齿轮将会产生速度差，进而在啮合时产生打齿的现象，大大降低齿轮的使用寿命，而齿轮停转——切换——再次启动所需要的时间较长，降低了正倒切换的效率。

申请号为“201811445846.0”，名称为“一种双内啮合正倒机构”的发明专利公开了一种正倒机构，包括：输入轴，输出轴，由左壳体与右壳体构成的壳体，安装在壳体内的双内啮合行星排、离合器以及制动器；双内啮合行星排包括：行星架、齿圈、连接件、带内外齿的行星轮以及太阳轮；离合器包括：碟簧、离合器左端摩擦片、离合器中间摩擦片、离合器右端摩擦片以及离合器外毂；制动器包括：波簧、制动器左端摩擦片、制动器中间摩擦片、制动器右端摩擦片以及活塞，通过制动器与离合器的联动，控制行星齿轮的正向或倒向输出，但是由于行星齿轮中齿圈、行星轮、太阳轮间的力矩较短，在传动时，各个齿轮间所受的内力较大，降低了齿轮的寿命，在频繁进行正倒切换的场景中并不适用。

因此人们亟需一种能够在不停机下进行正倒切换、提高换向效率，且使用寿命长的正倒装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种正倒装置及其正倒切换方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够在不停机下进行正倒切换、提高换向效率，且使用寿命长。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种正倒装置，包括第一传动机构与第二传动机构，所述第一传动机构包括与发动机的输出端连接的第一转轴、依次设置在所述第一转轴上的有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第一摩擦传动器，所述第一齿轮与所述第一转轴固定连接，所述第二齿轮与所述第三齿轮固定连接，且仅可转动的设置在所述第一转轴上，所述第三齿轮通过所述第一摩擦传动器与所述第一转轴连接，所述第二传动机构包括第二转轴、依次设置在所述第二转轴上的第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮以及第二摩擦传动器，所述第四齿轮与所述第二转轴固定连接，所述第五齿轮与所述第六齿轮固定连接，且仅可转动的设置在所述第二转轴上，所述第六齿轮通过所述第二摩擦传动器与所述第二转轴连接，所述第一齿轮与所述第四齿轮外啮合设置，所述第二齿轮与所述第五齿轮通过惰轮外啮合设置，所述第五齿轮为动力输出齿轮，所述第一摩擦传动器与所述第二摩擦传动器交替结合实现正倒切换。

优选的，所述第一摩擦传动器以及所述第二摩擦传动器均为摩擦式离合器或摩擦式制动器。

优选的，所述第二齿轮与所述第三齿轮均通过轴承与所述第一转轴连接，所述第五齿轮与所述第六齿轮均通过轴承与所述第二转轴连接。

优选的，所述第一转轴上设置有用于限制所述第二齿轮不产生轴向位移的限位部，所述第二转轴上设置有用于限制所述第五齿轮不产生轴向位移的限位部。

优选的，所述第一齿轮与所述第四齿轮尺寸相同。

优选的，所述第二齿轮与所述第五齿轮尺寸相同，且所述第二齿轮的直径小于所述第一齿轮的直径。

优选的，还包括用于保护各个零件的外壳体，所述第一转轴与所述第二转轴通过轴承与所述外壳体连接。

本发明还提供一种应用上述正倒装置的正倒切换方法，包括以下步骤：

S1：启动发动机，并控制第一摩擦传动器与第二摩擦传动器均处于分离状态，此时第五齿轮无输出转动；

S2：控制第二摩擦传动器切换至结合状态，第一摩擦传动器保持分离状态，发动机的输出端的正向转动依次通过第一转轴、第一齿轮、第四齿轮、第二转轴、第二摩擦传动器、第六齿轮传递至第五齿轮，第五齿轮输出反向转动；

S3：控制第一摩擦传动器切换至结合状态，第二摩擦传动器保持分离状态，发动机的输出端的正向转动依次通过第一转轴、第一摩擦传动器、第三齿轮、第二齿轮、惰轮传递至第五齿轮，第五齿轮输出正向转动。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中通过两个离合器的结合态与分离态的切换，选择第一传动机构或者第二传动机构进行转动的传输，且在整个切换过程中传动齿轮间均处于啮合状态，不会出现打齿现象，可在不停机的状态下进行正倒切换，提高了正倒切换效率，即提高了换向效率，而且由于各级齿轮副均采用外啮合的方式进行传动，在传动时，两个转轴之间的力矩较长，可降低齿轮所受到的内力，延长了齿轮的使用寿命，可以适配需要频繁进行正倒操作的特殊工况。

2、本发明中第一齿轮与第四齿轮尺寸相同可以保证第一转轴与第二转轴的基础转速是相同的，在此基础上，通过第二齿轮与第五齿轮尺寸相同的方式，使得无论是正转输出还是倒转输出，输出的转速是相同的，实现了前进与倒退相当的性能，满足了车辆所需要的正倒机构行驶要求。

3、本发明中齿轮啮合数量少，具有较高的传动效率，两个离合器的使用可以使得无论是前进挡位或者是倒挡都可以有一个离合器处于工作状态，离合器的工作使得用于车辆中的齿轮可以减少刚性冲击，使离合器进行滑摩，可以实现更稳定、更柔和的结合，在传动系统中增加了离合器，实现更加平稳的正倒切换，系统结构简单，提高了系统的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明正倒装置的传动原理图；

图2为本发明第二摩擦传动器结合时的传动路径图；

图3为本发明第一摩擦传动器结合时的传动路径图；

图4为本发明正倒装置的结构示意图；

其中，1、发动机；2、第一转轴；3、第一齿轮；4、第二齿轮；5、第三齿轮；6、第一摩擦传动器；7、第二转轴；8、第四齿轮；9、第五齿轮；10、第六齿轮；11、第二摩擦传动器；12、惰轮；13、轴承；14、外壳体；15、端盖；16、机盖。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种正倒装置及其正倒切换方法，以解决现有技术存在的问题，能够在不停机下进行正倒切换、提高换向效率，且使用寿命长。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考如图1～4所示，提供一种正倒装置，包括第一传动机构与第二传动机构，第一传动机构包括与发动机1的输出端连接的第一转轴2、依次设置在第一转轴2上的有第一齿轮3、第二齿轮4、第三齿轮5以及第一摩擦传动器6，第一齿轮3与第一转轴2固定连接，第二齿轮4与第三齿轮5固定连接，连接方式可为通过若干个连接杆或者环形连接片连接等，且仅可转动的设置在第一转轴2上，第三齿轮5通过第一摩擦传动器6与第一转轴2连接，第二传动机构包括第二转轴7、依次设置在第二转轴7上的第四齿轮8、第五齿轮9、第六齿轮10以及第二摩擦传动器11，第四齿轮8与第二转轴7固定连接，第五齿轮9与第六齿轮10固定连接，连接方式可为通过若干个连接杆或者环形连接片连接等，且仅可转动的设置在第二转轴7上，第六齿轮10通过第二摩擦传动器11与第二转轴7连接，第一齿轮3与第四齿轮8外啮合设置，第二齿轮4与第五齿轮9通过惰轮12外啮合设置，第五齿轮9为动力输出齿轮，第一摩擦传动器6与第二摩擦传动器11交替结合实现正倒切换，通过两个离合器的结合态与分离态的切换，选择第一传动机构或者第二传动机构进行转动的传输，且在整个切换过程中传动齿轮间均处于啮合状态，不会出现打齿现象，可在不停机的状态下进行正倒切换，提高了正倒切换效率，即提高了换向效率，而且由于各级齿轮副均采用外啮合的方式进行传动，在传动时，两个转轴之间的力矩较长，可降低齿轮所受到的内力，延长了齿轮的使用寿命，可以适配需要频繁进行正倒操作的特殊工况。

为了提高结构强度，第二齿轮4与第三齿轮5可为一体化设置，第五齿轮9与第六齿轮10可为一体化设置。

第一摩擦传动器6以及第二摩擦传动器11均为摩擦式离合器或摩擦式制动器等，利用滑磨的方式传递转动，提高传动的稳定性。

第二齿轮4与第三齿轮5均通过轴承13与第一转轴2连接，第五齿轮9与第六齿轮10均通过轴承13与第二转轴7连接。

第一转轴2上设置有用于限制第二齿轮4不产生轴向位移的限位部，第二转轴7上设置有用于限制第五齿轮9不产生轴向位移的限位部，限位部可以是固定在第一转轴2或第二转轴7上的轴向挡片，或者是其他可实现阻挡第二齿轮4或者第五齿轮9不发生轴向位移的部件。

第一齿轮3与第四齿轮8尺寸相同，可实现第一转轴2与第二转轴7的同速反向转动。

在第一齿轮3与第四齿轮8尺寸相同可以保证第一转轴2与第二转轴7的基础转速是相同的基础上，设置第二齿轮4与第五齿轮9尺寸相同，且第二齿轮4的直径小于第一齿轮3的直径，使得无论是正转输出还是倒转输出，输出的转速是相同的，实现了前进与倒退相当的性能，满足了车辆所需要的正倒机构行驶要求；也可以通过调控第五齿轮9与第二齿轮4的尺寸比，调控正转速度与倒转速度的比值。

为了给整体结构提供良好的保护效果，还设置外壳体14，各零件均设置在外壳体14内，第一转轴2与第二转轴7通过轴承13与外壳体14连接，外壳体14由机盖16与端盖15密封。

发动机1可选用常规的柴油发动机1、汽油发动机1、电动汽车电动机以及混合动力发电机等。

本发明还提供一种应用上述正倒装置的正倒切换方法，包括以下步骤：

S1：启动发动机1，并控制第一摩擦传动器6与第二摩擦传动器11均处于分离状态，此时第五齿轮9无输出转动，但第一转轴2与第二转轴7均处于转动状态；

S2：控制第二摩擦传动器11切换至结合状态，第一摩擦传动器6保持分离状态，发动机1的输出端的正向转动依次通过第一转轴2、第一齿轮3、第四齿轮8、第二转轴7、第二摩擦传动器11、第六齿轮10传递至第五齿轮9，第五齿轮9输出反向转动，由于第一摩擦传动器6不结合，故第二齿轮4与第三齿轮5空套在第一转轴2上空转；

S3：控制第一摩擦传动器6切换至结合状态，第二摩擦传动器11保持分离状态，发动机1的输出端的正向转动依次通过第一转轴2、第一摩擦传动器6、第三齿轮5、第二齿轮4、惰轮12传递至第五齿轮9，第五齿轮9输出正向转动，由于第二摩擦传动器11不结合，故第一齿轮3带动第四齿轮8以及第二转轴7空转。

根据实际需求而进行的适应性改变均在本发明的保护范围内。

需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种正倒装置，其特征在于，包括第一传动机构与第二传动机构，所述第一传动机构包括与发动机的输出端连接的第一转轴、依次设置在所述第一转轴上的有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮以及第一摩擦传动器，所述第一齿轮与所述第一转轴固定连接，所述第二齿轮与所述第三齿轮固定连接，且仅可转动的设置在所述第一转轴上，所述第三齿轮通过所述第一摩擦传动器与所述第一转轴连接，所述第二传动机构包括第二转轴、依次设置在所述第二转轴上的第四齿轮、第五齿轮、第六齿轮以及第二摩擦传动器，所述第四齿轮与所述第二转轴固定连接，所述第五齿轮与所述第六齿轮固定连接，且仅可转动的设置在所述第二转轴上，所述第六齿轮通过所述第二摩擦传动器与所述第二转轴连接，所述第一齿轮与所述第四齿轮外啮合设置，所述第二齿轮与所述第五齿轮通过惰轮外啮合设置，所述第五齿轮为动力输出齿轮，所述第一摩擦传动器与所述第二摩擦传动器交替结合实现正倒切换。

2.根据权利要求1所述的正倒装置，其特征在于，所述第一摩擦传动器以及所述第二摩擦传动器均为摩擦式离合器或摩擦式制动器。

3.根据权利要求1所述的正倒装置，其特征在于，所述第二齿轮与所述第三齿轮均通过轴承与所述第一转轴连接，所述第五齿轮与所述第六齿轮均通过轴承与所述第二转轴连接。

4.根据权利要求3所述的正倒装置，其特征在于，所述第一转轴上设置有用于限制所述第二齿轮不产生轴向位移的限位部，所述第二转轴上设置有用于限制所述第五齿轮不产生轴向位移的限位部。

5.根据权利要求1所述的正倒装置，其特征在于，所述第一齿轮与所述第四齿轮尺寸相同。

6.根据权利要求5所述的正倒装置，其特征在于，所述第二齿轮与所述第五齿轮尺寸相同，且所述第二齿轮的直径小于所述第一齿轮的直径。

7.根据权利要求1所述的正倒装置，其特征在于，还包括用于保护各个零件的外壳体，所述第一转轴与所述第二转轴通过轴承与所述外壳体连接。

8.一种正倒装置的正倒切换方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：启动发动机，并控制第一摩擦传动器与第二摩擦传动器均处于分离状态，此时第五齿轮无输出转动；

S2：控制第二摩擦传动器切换至结合状态，第一摩擦传动器保持分离状态，发动机的输出端的正向转动依次通过第一转轴、第一齿轮、第四齿轮、第二转轴、第二摩擦传动器、第六齿轮传递至第五齿轮，第五齿轮输出反向转动；

S3：控制第一摩擦传动器切换至结合状态，第二摩擦传动器保持分离状态，发动机的输出端的正向转动依次通过第一转轴、第一摩擦传动器、第三齿轮、第二齿轮、惰轮传递至第五齿轮，第五齿轮输出正向转动。

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