CN113847396A - 一种纯电动装载机变速器 - Google Patents

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刘义
张海涛
蒋文志
余淼
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Abstract

本发明公开了一种纯电动装载机变速器，属于变速器技术领域，共包含两个档位，变速器设置了多处润滑油道，有效解决了现有技术因输入、输出高度差大而导致润滑不良的现象，且结构布置紧凑。输入轴一端连接动力源，当挂入一档时，换档拨叉带动滑套向右移动，动力先由输入轴一档齿轮传递给中间轴一档齿轮，后由中间轴输出齿轮传递给输出轴，再由法兰盘输出，挂二档则同理，进一步利用电机的可反转特性来实现倒档。较传统的燃油系统而言，具有显著的节能减排效果，且传动效率大幅度提升。本发明装置可充分利用电机高效区间、可反转特性，取消倒档的结构并减少了档位数量，使变速器具有重量轻、成本低的优势。

Description

一种纯电动装载机变速器
技术领域
本发明属于变速器技术领域，涉及一种纯电动装载机变速器。
背景技术
装载机主要用来铲、装、卸、运土和石料等散状物料，广泛用于基础建设、工业应用等领域，涉及物料搬运、堆积和摊铺等作业形式，工作范围较为固定，工况较为单一。传统燃油装载机动力系统多使用“发动机+变距器+动力换档变速器”的结构，传动效率低、档位数多且结构复杂，污染物排放严重。
为控制非道路柴油移动机械污染物排放，双电机直驱双桥的结构方案控制系统比较复杂，现有“电机+动力换档变速器”结构的装载机在使用过程中因工作扭矩和冲击载荷大，变速器输入、输出高度差大，若通过增加油池高度来使得上方齿轮及轴承得到润滑，则会产生加油量太多、变速器温升高、效率损失大的问题；若油池面高度不足，又会出现变速器润滑不良、噪音超标等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中，电机加动力换档变速器工作扭矩和冲击载荷大、变速器输入输出高度差大导致润滑不足及结构布置复杂的缺点，提供一种纯电动装载机变速器。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种纯电动装载机变速器，包括变速器本体，变速器本体上设有变速器前壳体和变速器后壳体，变速器本体内由上至下依次安装有输入轴、中间轴和输出轴；
输入轴上套设有输入轴一档齿轮和输入轴二档齿轮，输入轴与外接的动力源连接；中间轴上分别套设有中间轴一档齿轮、中间轴二档齿轮和中间轴输出齿轮，中间轴输出齿轮位于中间轴一档齿轮和中间轴二档齿轮之间，中间轴一档齿轮与输入轴一档齿轮啮合，中间轴二档齿轮和输入轴二档齿轮啮合，中间轴输出齿轮与中间轴一档齿轮固定连接；输出轴上设有输出轴齿轮、前法兰盘和后法兰盘分别位于输出轴的两端，输出轴齿轮与中间轴输出齿轮啮合；
输入轴上设有花键，花键位于输入轴一档齿轮和输入轴二档齿轮之间，花键上安装有滑套，滑套上方设有换档拨叉，滑套与输入轴连接。
优选地，变速器前壳体的下端外侧安装有电子油泵，电子油泵下侧安装有滤油螺塞和滤油器；
变速器前壳体上设有第一油道和第二油道；
电子油泵的进油口与第二油道连接，电子油泵的出油口与第一油道连接，
第一油道为主油路，主油路上设有两个油路分支，分别为第一油路分支和第二油路分支，第一油路分支连接至输入轴，第二油路分支连接至中间轴。
优选地，中间轴上安装有短油管，短油管一端与中间轴连接，另一端与变速器前壳体连接；
短油管上开设有小孔。
优选地，输入轴上套设有集油套，集油套上开设有油孔。
优选地，变速器前壳体上安装有长油管，长油管的一端插接在变速器前壳体上，另一端插接在变速器后壳体上；
长油管上开设有小孔，小孔的方向朝向三个区域，三个区域分别为中间轴后轴承区域、输入轴一档齿轮与中间轴一档齿轮啮合的区域、输入轴二档齿轮与中间轴二档齿轮啮合的区域。
优选地，输入轴的一端还连接有塞片；
塞片上开设有孔。
优选地，塞片为碗形，塞片与输入轴的连接处设有卡环。
优选地，中间轴上安装有输出测速转子。
输出测速转子与输出转速传感器电连接，输出转速传感器安装在变速器后壳体外壁上。
优选地，中间轴一档齿轮与中间轴输出齿轮为一体设置，中间轴一档齿轮与中间轴过盈连接；
中间轴二档齿轮与中间轴为一体设置；
输出轴齿轮与输出轴为一体设置。
优选地，变速器前壳体上设有螺纹通孔，滤油螺塞配合安装在螺纹通孔处；
滤油器与滤油螺塞一体设置；
通孔位于电子油泵的外侧，便于拆卸滤油器；
通孔的孔径大于滤油器的径向尺寸。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种纯电动装载机变速器，输入轴一端连接动力源，当挂入一档时，换档拨叉带动滑套向右移动，动力先由输入轴一档齿轮传递给中间轴一档齿轮，后由中间轴输出齿轮传递给输出轴，再由法兰盘输出。同理，当挂入二档时，换档拨叉带动滑套向左移动，动力先由输入轴二档齿轮传递给中间轴二档齿轮，后由中间轴输出齿轮传递给输出轴，再由法兰盘输出。若需要倒车时，则利用电机的可反转特性来实现。基于本发明装置，采用相同的电机匹配不同吨位的工作载荷，只需要更换内部两个齿轮即可实现不同的速比转换，降低了开发成本以应对多样化的市场需求，提高企业生产效率。较传统的燃油系统而言，具有显著的节能减排效果，且传动效率大幅度提升。同时，该技术方案可充分利用电机高效区间、可反转特性，取消倒档的结构并减少了档位数量，使变速器具有重量轻、成本低的优势。
进一步地，输出齿轮布置在两个档位之间，极大缩短了整箱轴向长度，结构紧凑、传递路线清晰。同时，测速转子布置在中间轴后端上，输出转速传感器布置在变速器前壳体对应位置的外侧，有效地节省了下端电子油泵及线束布置空间，也缩小了变速器在高度方向的高度差。在进行测速时只需要赋予速比系数即可，降低了传感器测头因油液搅动而吸附油泥造成失效的风险，电器元件寿命得到较大的提升。
进一步地，设有第一油道和第二油道，第一油道上开设有两个分支油路，分别为输入轴和中间轴提供润滑通道。
进一步地，设有长油管和短油管，短油管用于连通中间轴和变速器前壳体，长油管用于对齿轮的啮合区域和中间轴后轴承区域进行润滑。
附图说明
图1为本发明纯电动装载机变速器结构图；
图2为本发明的总体结构布置图(从输入轴方向)；
图3为本发明变速器前壳体主进油走向结构图；
图4为本发明中间轴油路走向结构图；
图5为本发明输入轴油路走向结构图；
图6为长油管安装位置结构示意图；
图7为滤油器安装位置结构示意图。
其中：1-输入轴一档齿轮；2-集油套；3-输入轴前端轴承；4-输入轴；5-中间轴一档齿轮；6-中间轴输出齿轮；7-后法兰盘；8-输出轴；9-输出轴齿轮；10-前法兰盘；11-中间轴二档齿轮；12-塞片；13-输入轴后端轴承；14-输入轴二档齿轮；15-变速器前壳体；16-电子油泵；17-输入轴滚针轴承；18-长油管；19-短油管；20-中间轴前轴承；21-中间轴后轴承；22-拨叉；23-滑套；24-滤油器；25-滤油螺塞；26-输出测速转子；27-中间轴；28-变速器后壳体；29-防护板；H-第一油道；P-第二油道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
一种纯电动装载机变速器，如图1所示，包括变速器本体，变速器本体上设有变速器前壳体15和变速器后壳体28，变速器本体内由上至下依次安装有输入轴4、中间轴27和输出轴8；输入轴4上套设有输入轴一档齿轮1和输入轴二档齿轮14，输入轴4与外接的动力源连接；中间轴上分别套设有中间轴一档齿轮5、中间轴二档齿轮11和中间轴输出齿轮6，中间轴输出齿轮6位于中间轴一档齿轮5和中间轴二档齿轮11之间，中间轴一档齿轮5与输入轴一档齿轮1啮合，中间轴二档齿轮11和输入轴二档齿轮14啮合，中间轴输出齿轮6与中间轴一档齿轮5固定连接；输出轴8上设有输出轴齿轮9、前法兰盘10和后法兰盘7分别位于输出轴8的两端，输出轴齿轮9与中间轴输出齿轮6啮合；输入轴一档齿轮1和输入轴二档齿轮14之间设有花键，花键上安装有滑套23，滑套23上方设有换档拨叉22，滑套23与输入轴4连接。
实施例2
除以下内容外，其余内容与实施例1相同。
变速器前壳体15的下端外侧安装有电子油泵16，电子油泵16下侧安装有滤油螺塞25和滤油器24；变速器前壳体15上设有第一油道和第二油道；电子油泵16的进油口与第二油道连接，电子油泵16的出油口与第一油道连接，第一油道为主油路，主油路上设有两个油路分支，分别为第一油路分支和第二油路分支，第一油路分支连接至输入轴4，第二油路分支连接至中间轴27。变速器前壳体15上设有螺纹通孔，滤油螺塞25配合安装在螺纹通孔处；滤油器24与滤油螺塞25一体设置；通孔位于电子油泵16的外侧，便于拆卸滤油器24；通孔的孔径大于滤油器24的径向尺寸。
实施例3
如图1所示，本发明提供一种纯电动装载机变速器，包括在变速器前壳体15内设置的输入轴4、中间轴27、输出轴8。所述的输入轴4上通过四组滚针轴承17分别套设有输入轴一档齿轮1和输入轴二档齿轮14。所述的中间轴27上分别设置有与输入轴一档齿轮1和输入轴二档齿轮14啮合的中间轴一档齿轮5和中间轴二档齿轮11。其中，中间轴二档齿轮11与中间轴27为一体设置。所述的中间轴27上还设置有与中间轴一档齿轮5焊接为一体的中间轴输出齿轮6，中间轴一档齿轮5与中间轴27过盈连接。所述的输出轴8上设置有与中间轴输出齿轮6啮合的输出轴齿轮9及输出动力的前法兰盘10和后法兰盘7。其中，输出轴齿轮9与输出轴8为一体设置。
输入轴4的外侧壁中部设有花键，花键上安装有滑套23，在滑套23上方设置有换档拨叉22，滑套23与输入轴4通过内花键连接。输入轴4一端连接动力源，当挂入一档时，换档拨叉22带动滑套23向右移动，动力先由输入轴一档齿轮1传递给中间轴一档齿轮5，后由中间轴输出齿轮6传递给输出轴8，再由法兰盘输出。同理，当挂入二档时，换档拨叉22带动滑套23向左移动，动力先由输入轴二档齿轮14传递给中间轴二档齿轮11，后由中间轴输出齿轮6传递给输出轴8，再由法兰盘输出。若需要倒车时，则利用电机的可反转特性来实现。
如图2、图3、图4和图5所示，在变速器前壳体15上加工有润滑关键零部件所需的油道。变速器前壳体15上设有第一油道和第二油道；电子油泵16的进油口与第二油道连接，电子油泵16的出油口与第一油道连接，位于变速器底部的润滑油，经由滤油器24在变速器前壳体15后端底部设置的电子油泵16的作用下，沿着变速器前壳体15的竖向油道孔向上，第一油道H为主油路，主油路上设有两个油路分支，一路由a油道孔到达中间轴方向、一路由b油道孔到达输入轴方向。在变速器前壳体15上还加工有与a油道垂直贯通的油道c，及与b油道垂直贯通的油道d。如图4所示，中间轴27通过一根短油管19与变速器前壳体15连接，短油管19上开有小孔，并与变速器前壳体15过盈连接。到达中间轴方向的润滑油经由短油管19进入中间轴27，分别润滑中间轴前轴承20和中间轴后轴承21。
实施例4
除以下内容外，其余内容与实施例1相同。
如图5所示，输入轴4上还套设有集油套2，集油套2上有与油道d连接的孔，也有垂直方向润滑输入轴前端轴承3的油孔。到达输入轴方向的润滑油一方面润滑输入轴前端轴承3，一方面通过集油套2进入输入轴4和插接在变速器前壳体15上的长油管18。进入输入轴4的润滑油依次润滑输入轴一档齿轮1及输入轴二档齿轮14内侧的四组滚针轴承17。同时，在输入轴4后端还压有带孔的碗形塞片12，进入输入轴4的润滑油通过碗形塞片12上的孔润滑输入轴后端轴承13。为避免碗形塞片12脱出，在输入轴后端环槽处设置有卡环28。所述的输出轴8上相关零件通过搅动油池进行飞溅润滑。如图6所示，长油管18固定在变速器前壳体15上，并在各个齿轮副的啮入位置处设有小孔，可精准地喷淋在输入轴一档齿轮1与中间轴一档齿轮5啮合处、输入轴二档齿轮14与中间轴二档齿轮11啮合处、中间轴输出齿轮6与输出轴齿轮9啮合处。如图7所示，滤油器24与滤油螺塞25通过螺纹连接，滤油螺塞25自带O型圈并通过螺纹连接在变速器前壳体15上，进油口与电子油泵16相连，滤油器24在拆卸时无需打开变速器前壳体15，将滤油螺塞25拧出即可进行拆卸，方便保养和更换。
利用本发明装置进行实际应用，本发明的变速器最大输入扭矩可达2800Nm，最大泵油量可达15L/min，可满足本发明对应润滑点的油量需求，为避免电子油泵损坏，在变速器前壳体15安装电子油泵外侧还增设了防护板29。
需要说明的是，本发明中所述的滑套23内花键带有倒锥角，在传递扭矩时可有效防止滑套23脱出造成掉档的风险。所述的输出测速转子26布置在中间轴27后端，测速传感器布置在变速器前壳体15对应位置的外侧，有效地节省了下部电子油泵及线束布置空间，在测速时只需要赋予速比系数即可，降低了传感器测头吸附油泥造成失效的风险。中间轴一档齿轮5与中间轴输出齿轮6过盈连接，再进行电子束焊，提高了产品的可靠性。
综上所述，结构布置紧凑，有效地减少了加油量，变速器采用电子油泵多油路全工况进行强制润滑，且所有油路内置，极大地减小了漏油的风险，可靠性高。考虑到工程机械工况冲击大、油液清洁度差，常需要更换滤网，本发明电子油泵处的滤网在拆卸时无需打开壳体，将滤油螺塞拧出即可进行拆卸，方便保养和更换。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯电动装载机变速器，其特征在于，包括变速器本体，变速器本体上设有变速器前壳体(15)和变速器后壳体(28)，变速器本体内由上至下依次安装有输入轴(4)、中间轴(27)和输出轴(8)；
输入轴(4)上套设有输入轴一档齿轮(1)和输入轴二档齿轮(14)，输入轴(4)与外接的动力源连接；中间轴上分别套设有中间轴一档齿轮(5)、中间轴二档齿轮(11)和中间轴输出齿轮(6)，中间轴输出齿轮(6)位于中间轴一档齿轮(5)和中间轴二档齿轮(11)之间，中间轴一档齿轮(5)与输入轴一档齿轮(1)啮合，中间轴二档齿轮(11)和输入轴二档齿轮(14)啮合，中间轴输出齿轮(6)与中间轴一档齿轮(5)固定连接；输出轴(8)上设有输出轴齿轮(9)、前法兰盘(10)和后法兰盘(7)分别位于输出轴(8)的两端，输出轴齿轮(9)与中间轴输出齿轮(6)啮合；
输入轴(4)上设有花键，花键位于输入轴一档齿轮(1)和输入轴二档齿轮(14)之间，花键上安装有滑套(23)，滑套(23)上方设有换档拨叉(22)，滑套(23)与输入轴(4)连接。
2.根据权利要求1所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，变速器前壳体(15)的下端外侧安装有电子油泵(16)，电子油泵(16)下侧安装有滤油螺塞(25)和滤油器(24)；
变速器前壳体(15)上设有第一油道和第二油道；
电子油泵(16)的进油口与第二油道连接，电子油泵(16)的出油口与第一油道连接；
第一油道为主油路，主油路上设有两个油路分支，分别为第一油路分支和第二油路分支，第一油路分支连接至输入轴(4)，第二油路分支连接至中间轴(27)。
3.根据权利要求2所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，中间轴(27)上安装有短油管(19)，短油管(19)一端与中间轴(27)连接，另一端与变速器前壳体(15)连接；
短油管(19)上开设有小孔。
4.根据权利要求1所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，输入轴(8)上套设有集油套，集油套上开设有油孔。
5.根据权利要求1所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，变速器前壳体(15)上安装有长油管(18)，长油管(18)的一端插接在变速器前壳体(15)上，另一端插接在变速器后壳体(28)上；
长油管(18)上开设有小孔，小孔的方向朝向三个区域，三个区域分别为中间轴后轴承区域、输入轴一档齿轮(1)与中间轴一档齿轮(5)啮合的区域、输入轴二档齿轮(14)与中间轴二档齿轮(11)啮合的区域。
6.根据权利要求1所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，输入轴(8)的一端还连接有塞片(12)；
塞片(12)上开设有孔。
7.根据权利要求6所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，塞片(12)为碗形，塞片(12)与输入轴(4)的连接处设有卡环。
8.根据权利要求1所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，中间轴(27)上安装有输出测速转子(26)；
输出测速转子(26)与输出转速传感器电连接，输出转速传感器安装在变速器后壳体(28)外壁上。
9.根据权利要求1所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，中间轴一档齿轮(5)与中间轴输出齿轮(6)为一体设置，中间轴一档齿轮(5)与中间轴(27)过盈连接；
中间轴二档齿轮(11)与中间轴(27)为一体设置；
输出轴齿轮(9)与输出轴(8)为一体设置。
10.根据权利要求2所述的纯电动装载机变速器，其特征在于，变速器前壳体(15)上设有螺纹通孔，滤油螺塞(25)配合安装在螺纹通孔处；
滤油器(24)与滤油螺塞(25)一体设置；
通孔位于电子油泵(16)的外侧，便于拆卸滤油器(24)；
通孔的孔径大于滤油器(24)的径向尺寸。
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