CN113915309A - 一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明适用于车辆传动技术领域，提供了一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，包括箱体，所述箱体内设有HST和传递动力的齿轮组，所述齿轮组包括动力输入组、中间PTO组、后端PTO组、后驱动组、前驱动组、左半轴组、右半轴组和液压制动组，所述动力输入组将动力传递给所述HST、所述中间PTO组和所述后端PTO组，所述HST将动力传递给所述后驱动组和所述前驱动组，所述后驱动组将动力传递给所述左半轴组和所述右半轴组，所述液压制动组与所述左半轴组配合能够实现左右轮同速反转。借此，本发明能够实现无级变速，拖拉机作业舒适，适应机具作业的需要，实现了左右轮一正一反转动，省掉许多人工操作步骤，降低机器操控的容错率。

Description

一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱

技术领域

本发明涉及车辆传动技术领域，尤其涉及一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱。

背景技术

在拖拉机农田作业过程中，较小的转弯半径则意味着有着更好的机动性，在犁等作业时，较小的转弯半径则能够提供更大的有效作业面积，提高工作效率。另外在果园、山地丘陵等地段狭小的田地作业时，如果转弯半径过大则需要拖拉机多次前进倒车，来避免与周围农作物或者障碍物发生碰撞，过多的前进倒车则一方面会将土壤压实，破坏土壤结构，另一方面会浪费大量时间，降低工作效率，提高拖拉机油耗；另外在特别小的地段上，过大的转弯半径可能无法完成掉头等工作。目前轮式拖拉机和履带拖拉机普遍使用单边离合制动的方式，制动单边轮胎（履带），另外一侧轮胎（履带）驱动绕制动侧转动，来降低转弯半径。此种方法一定程度上可以降低转弯半径，但是降低有限，并且这种方式会造成制动侧轮胎磨损以及对土壤的压实等土壤结构破坏，另外轮式拖拉机还可以通过增大转向角、缩短轴距等修改底盘的方式来降低转弯半径，但是效果有限，并不能根本上解决转弯半径大的问题。

目前主导的传统机械齿轮变速箱，其特点在于档位数众多，作业时需要频繁人工换挡，在自动化的趋势下，如果为每个档位都添加自动换挡的执行机构，会导致变速箱内部机构复杂，性价比不高。在无级变速方面，也有许多种：典型的cvt无级变速箱，其原理是用两组带轮通过改变驱动轮与从动轮传送带的接触半径进行变速传动，实现传动比的连续改变，这种变速箱其结构简单，变速范围相对大，换挡过程速比是连续的，是典型的无级变速传动，但其缺点也明显：载重小，上坡变速箱传动带易打滑，承受的扭矩有限，只适用于微小型车辆；带轮摩擦易变型，且易折断，维护保养成本也高，寿命短，这些技术瓶颈导致cvt变速箱这些年在技术上难有突破。大中型拖拉机应用动力换挡进行变速，动力换挡是在拖拉机工作过程中实现换挡时动力不中断，通常是采用摩擦离合器作为换挡过程的执行元件，相对于传统的机械换挡方式，动力换挡的过程更为柔和，能够显著降低传动零件在换挡过程中的冲击和磨损问题。由于市场上的拖拉机的结构及其设计理念之间存在很大的差距，且其工作环境复杂，影响因素较多，动力换挡技术对换挡规律有很高的要求，使用离合器作为换挡元件，对换挡过程的动力损失较大，滑动摩擦过多也导致零部件寿命缩短，面对日益发展的自动变速和无人驾驶技术，其技术衔接有很大的壁垒。HST无级变速箱，HST是静液压无级变速器的英文单词的缩写，是液压泵与马达一体的无级变速装置。它由柱塞变量泵、柱塞定量马达、摆线补油泵及液压控制阀等几部分组成，是多功能液压元件的组合体，并形成闭式回路。它通过传动装置直接串接在底盘行驶系统动力传输链中，这样便可以通过操作手柄改变柱塞泵的变量盘倾斜角度，改变柱塞泵的排量与方向，达到改变柱塞马达的输出转速与方向的目的，进而实现行走装置的无级变速。HST技术目前也有应用，但大部分配合机械变速箱换挡，控制端还是依靠人手，没有与之相配的自动控制机构。

综上可知，现有技术在实际使用上显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其能够实现无级变速，拖拉机作业舒适，适应机具作业的需要，实现了左右轮一正一反转动，省掉许多人工操作步骤，降低机器操控的容错率。

为了实现上述目的，本发明提供一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，包括箱体，所述箱体内设有HST和传递动力的齿轮组，所述齿轮组包括动力输入组、中间PTO组、后端PTO组、后驱动组、前驱动组、左半轴组、右半轴组和液压制动组，所述动力输入组将动力传递给所述HST、所述中间PTO组和所述后端PTO组，所述HST将动力传递给所述后驱动组和所述前驱动组，所述后驱动组将动力传递给所述左半轴组和所述右半轴组，所述液压制动组与所述左半轴组配合能够实现左右轮同速反转；所述液压制动组包括液压制动器、反转马达、反转齿轮、反转马达齿轮、反转轴、行星轮和太阳轮；所述行星轮与所述左半轴组的内齿圈和所述太阳轮啮合，所述太阳轮固定在所述反转轴上，所述反转轴上固定有所述反转齿轮和所述液压制动器，所述反转齿轮与所述反转马达上的所述反转马达齿轮啮合；所述箱体上设有自动控制组件，所述自动控制组件包括后驱同步器拨叉自动控制机构、分离拨叉自动控制机构、PTO档位拨叉自动控制机构、HST耳轴自动控制机构和2/4驱拨叉自动控制机构。

根据本发明的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，所述动力输入组包括动力输入总轴、分离轴承齿轮、第一中间传动齿轮、第二中间传动齿轮、中间传动轴、中间传动轴同步器齿轮和中间传动轴同步器；所述动力输入总轴与所述分离轴承齿轮之间设有分离轴承，所述分离轴承齿轮与所述第一中间传动齿轮啮合，所述第一中间传动齿轮固接在所述中间传动轴上，所述中间传动轴上还设有所述第二中间传动齿轮和所述中间传动轴同步器齿轮，所述中间传动轴同步器齿轮与所述中间传动轴之间设有所述中间传动轴同步器。

根据本发明的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，所述中间PTO组包括中间PTO输出轴和固接在所述中间PTO输出轴上的中间PTO驱动齿轮；所述中间PTO驱动齿轮与所述中间传动轴同步器齿轮相配合。

根据本发明的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，所述后端PTO组包括后端PTO传动轴、后端PTO传动齿轮、第二后端PTO减速齿轮、第一后端PTO减速齿轮、后端PTO输出轴、后端PTO档位啮合套、后端PTO低速齿轮和后端PTO高速齿轮；所述后端PTO传动轴的一端固接所述后端PTO传动齿轮，所述后端PTO传动齿轮与所述中间传动轴同步器齿轮相配合，所述后端PTO传动轴的另一端依次固接所述第一后端PTO减速齿轮和所述第二后端PTO减速齿轮，所述第一后端PTO减速齿轮与所述后端PTO低速齿轮配合，所述第二后端PTO减速齿轮与所述后端PTO高速齿轮配合，所述后端PTO低速齿轮和所述后端PTO高速齿轮通过所述后端PTO档位啮合套与所述后端PTO输出轴连接。

根据本发明的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，所述HST上设有HST动力输入轴和HST变速输出轴，所述HST变速输出轴上固接HST动力输入齿轮，所述HST变速输出轴设有第一HST减速齿轮和第二HST减速齿轮。

根据本发明的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，所述后驱动组包括所述第一HST减速齿轮、所述第二HST减速齿轮、后驱动轴、后驱动轴同步器、后驱动轴高速齿轮、后驱动轴低速齿轮、后驱动轴中间齿轮、后驱锥齿轮和主减速齿轮；所述第一HST减速齿轮和所述第二HST减速齿轮固接在所述HST变速输出轴上，所述第一HST减速齿轮和所述第二HST减速齿轮将动力传递给所述后驱动轴高速齿轮或所述后驱动轴低速齿轮，所述后驱动轴高速齿轮和所述后驱动轴低速齿轮均通过所述后驱动轴同步器连接在所述后驱动轴的一端，所述后驱动轴中部固接有所述后驱动轴中间齿轮，所述后驱动轴的另一端固接所述后驱锥齿轮，所述后驱锥齿轮与所述主减速齿轮啮合。

根据本发明的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，所述前驱动组包括前驱动输入轴齿轮、前驱动输入轴、前驱动齿轮、前驱动轴、2/4驱啮合套和2/4驱啮合套齿轮；所述前驱动输入轴齿轮与所述后驱动轴中间齿轮常啮合，所述前驱动输入轴齿轮和所述前驱动齿轮均固接在所述前驱动输入轴上，所述前驱动齿轮与所述2/4驱啮合套齿轮啮合，所述2/4驱啮合套齿轮与所述前驱动轴之间设有所述2/4驱啮合套。

根据本发明的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，所述左半轴组包括左半轴输入齿轮、左半轴、外齿圈、所述内齿圈和行星轮架；所述主减速齿轮上设有差速器，所述差速器上固接所述左半轴输入齿轮，所述左半轴输入齿轮与所述外齿圈啮合，所述行星轮架固定在所述左半轴上，所述行星轮架上设有若干所述行星轮。

根据本发明的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，所述右半轴组包括右半轴输入齿轮、右半轴末级齿轮和右半轴；所述差速器上固接所述右半轴输入齿轮，所述右半轴输入齿轮与所述右半轴末级齿轮常啮合，所述右半轴末级齿轮固定在所述右半轴上，所述右半轴连接车轮。

本发明的目的在于提供一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，通过使用HST，实现了无级变速，HST直接装在变速箱体前面，将发动机输出的动力，输入到HST内部，HST耳轴自动控制机构204操控耳轴，改变耳轴旋转角度，调控液压流量大小，即改变动力输出的转矩和速度，动力传输过程实现无级调速，省去了传统的变速箱齿轮多个档位切换的繁琐程序，操作灵活，HST是静液压无级变速技术，承受扭矩大，维护保养成本低，变速幅度大，变速平稳，拖拉机作业舒适，很适合用于拖拉机等工程机械领域，变速箱后驱动轴53上设有高低两个档位，根据拖拉机实际作业需求，HST可在这两个档位区间内连续地调控车速；动力输入总轴直接给PTO作业提供动力源，后端PTO轴上也设有高低档，适应机具作业的需要；通过设置齿轮组实现行走变速箱正反转，提高了拖拉机农田作业的质量，液压制动器101和反转马达102控制行星系太阳轮107，当拖拉机直行或转弯时，液压制动器101制动太阳轮107，外齿圈93带动固定在左半轴92的行星轮架95与右半轴末级齿轮82同速同向旋转，差速器7设置在传动路线中间，两种工况用一种传动方式即能实现，当拖拉机需要原地转向时，液压制动器101松开，反转马达102驱动太阳轮107反转，太阳轮107带动行星轮架95反转，实现了左右轮一正一反转动，利用行星轮系的特点，将来自反转摆线马达的动力和HST的动力源整流，实现运动的合成与分解，相比于用定转动实现正反转的变速箱，省去了很多齿轮机构，简化了变速箱空间；通过设置电推杆，实现了变速箱动力切换过程的自动控制，用电推杆对变速箱动力切换进行自动控制，省掉许多人工操作步骤，降低机器操控的容错率。综上，本发明的有益效果为：能够实现无级变速，拖拉机作业舒适，适应机具作业的需要，实现了左右轮一正一反转动，省掉许多人工操作步骤，降低机器操控的容错率。

附图说明

图1是本发明自动无级变速箱的内部传动结构示意图；

图2是箱体正视结构示意图；

图3是箱体后视结构示意图；

在图中：11-动力输入总轴，12-分离轴承齿轮，13-第一中间传动齿轮，14-第二中间传动齿轮，15-中间传动轴，16-中间传动轴同步器齿轮，17-中间传动轴同步器，21-中间PTO输出轴，22-中间PTO驱动齿轮，31-后端PTO传动轴，32-后端PTO传动齿轮，33-第二后端PTO减速齿轮，34-第一后端PTO减速齿轮，35-后端PTO输出轴，36-后端PTO档位啮合套，37-后端PTO高速齿轮，38-后端PTO低速齿轮，41-HST动力输入轴，42-HST变速输出轴，43-HST动力输入齿轮，51-第一HST减速齿轮，52-第二HST减速齿轮，53-后驱动轴，54-后驱动轴同步器，55-后驱动轴高速齿轮，56-后驱动轴低速齿轮，57-后驱动轴中间齿轮，58-后驱锥齿轮，59-主减速齿轮，61-前驱动输入轴齿轮，62-前驱动输入轴，63-前驱动齿轮，64-前驱动轴，65-2/4驱啮合套，66-2/4驱啮合套齿轮，7-差速器，81-右半轴输入齿轮，82-右半轴末级齿轮，83-右半轴，91-左半轴输入齿轮，92-左半轴，93-外齿圈，94-内齿圈，95-行星轮架，101-液压制动器，102-反转马达，103-反转齿轮，104-反转马达齿轮，105-反转轴，106-行星轮，107-太阳轮，201-后驱同步器拨叉自动控制机构，202-分离拨叉自动控制机构，203-PTO档位拨叉自动控制机构，204-HST耳轴自动控制机构，205-2/4驱拨叉自动控制机构。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，本发明提供了一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，包括箱体，箱体内设有HST和传递动力的齿轮组，齿轮组包括动力输入组、中间PTO组、后端PTO组、后驱动组、前驱动组、左半轴组、右半轴组和液压制动组，动力输入组将动力传递给HST、中间PTO组和后端PTO组，HST将动力传递给后驱动组和前驱动组，后驱动组将动力传递给左半轴组和右半轴组，液压制动组与左半轴组配合能够实现左右两个左右轮同速反转。

动力输入组包括动力输入总轴11、分离轴承齿轮12、第一中间传动齿轮13、第二中间传动齿轮14、中间传动轴15、中间传动轴同步器齿轮16和中间传动轴同步器17。动力输入总轴11与分离轴承齿轮12之间设有分离轴承，分离轴承齿轮12与第一中间传动齿轮13啮合，第一中间传动齿轮13固接在中间传动轴15上，中间传动轴15上还设有第二中间传动齿轮14和中间传动轴同步器齿轮16，中间传动轴同步器齿轮16与中间传动轴15之间设有中间传动轴同步器17。

中间PTO组包括中间PTO输出轴21和固接在中间PTO输出轴21上的中间PTO驱动齿轮22。中间PTO驱动齿轮22与中间传动轴同步器齿轮16相配合。

后端PTO组包括后端PTO传动轴31、后端PTO传动齿轮32、第二后端PTO减速齿轮33、第一后端PTO减速齿轮34、后端PTO输出轴35、后端PTO档位啮合套36、后端PTO低速齿轮38和后端PTO高速齿轮37。后端PTO传动轴31的一端固接后端PTO传动齿轮32，后端PTO传动齿轮32与中间传动轴同步器齿轮16相配合，后端PTO传动轴31的另一端依次固接第一后端PTO减速齿轮34和第二后端PTO减速齿轮33，第一后端PTO减速齿轮34与后端PTO低速齿轮38配合，第二后端PTO减速齿轮33与后端PTO高速齿轮37配合，后端PTO低速齿轮38和后端PTO高速齿轮37通过后端PTO档位啮合套36与后端PTO输出轴35连接。

HST上设有HST动力输入轴41和HST变速输出轴42，HST变速输出轴42上固接HST动力输入齿轮43，HST变速输出轴42设有第一HST减速齿轮51和第二HST减速齿轮52。

后驱动组包括第一HST减速齿轮51、第二HST减速齿轮52、后驱动轴53、后驱动轴同步器54、后驱动轴高速齿轮55、后驱动轴低速齿轮56、后驱动轴中间齿轮57、后驱锥齿轮58和主减速齿轮59。第一HST减速齿轮51和第二HST减速齿轮52固接在HST变速输出轴42上，第一HST减速齿轮51和第二HST减速齿轮52将动力传递给后驱动轴高速齿轮55或后驱动轴低速齿轮56，后驱动轴高速齿轮55和后驱动轴低速齿轮56均通过后驱动轴同步器54连接在后驱动轴53的一端，后驱动轴53中部固接有后驱动轴中间齿轮57，后驱动轴53的另一端固接后驱锥齿轮58，后驱锥齿轮58与主减速齿轮59啮合。

前驱动组包括前驱动输入轴齿轮61、前驱动输入轴62、前驱动齿轮63、前驱动轴64、2/4驱啮合套65和2/4驱啮合套齿轮66。前驱动输入轴齿轮61与后驱动轴中间齿轮57常啮合，前驱动输入轴齿轮61和前驱动齿轮63均固接在前驱动输入轴62上，前驱动齿轮63与2/4驱啮合套齿轮66啮合，2/4驱啮合套齿轮66与前驱动轴64之间设有2/4驱啮合套65。

左半轴组包括左半轴输入齿轮91、左半轴92、外齿圈93、内齿圈94和行星轮架95。主减速齿轮59上设有差速器7，差速器7上固接左半轴输入齿轮91，左半轴输入齿轮91与外齿圈93啮合，行星轮架95固定在左半轴92上。

右半轴组包括右半轴输入齿轮81、右半轴末级齿轮82和右半轴83。右半轴输入齿轮81与右半轴末级齿轮82常啮合，右半轴末级齿轮82固定在右半轴83上，右半轴83连接车轮。

液压制动组包括液压制动器101、反转马达102、反转齿轮103、反转马达齿轮104、反转轴105、行星轮106和太阳轮107。行星轮架95上设有若干行星轮106，行星轮106与内齿圈94和太阳轮107啮合，太阳轮107固定在反转轴105上，反转轴105上固定有反转齿轮103和液压制动器101，反转齿轮103与反转马达102上的反转马达齿轮104啮合。

结合图2和图3，箱体上设有自动控制组件，自动控制组件包括后驱同步器拨叉自动控制机构201、分离拨叉自动控制机构202、PTO档位拨叉自动控制机构203、HST耳轴自动控制机构204和2/4驱拨叉自动控制机构205。本发明中后驱同步器拨叉自动控制机构201、分离拨叉自动控制机构202、PTO档位拨叉自动控制机构203、HST耳轴自动控制机构204和2/4驱拨叉自动控制机构205均为电推杆与控制机构组成。

HST在动力输入总轴11一端，分离轴承齿轮12通过分离轴承与动力输入总轴11连接，分离拨叉自动控制机构202可以传递和断开来自发动机的动力源，中间传动轴15上设有三个齿轮，从左到右依次为与中间传动轴15固接的第一中间传动齿轮13、与中间传动轴15固接的第二中间传动齿轮14和中间传动轴同步器17，第一中间传动齿轮13与分离轴承齿轮12啮合，第二中间传动齿轮14与HST动力输入轴41上的HST动力输入齿轮43常啮合，中间传动轴同步器齿轮16与后端PTO传动齿轮32和中间PTO驱动齿轮22相啮合，中间PTO驱动齿轮22与中间PTO输出轴21固接，后端PTO传动齿轮32与后端PTO传动轴31固接，中间传动轴15和中间传动轴同步器齿轮16之间设有中间传动轴同步器17。

当中间传动轴同步器17使中间传动轴同步器齿轮16与后端PTO传动齿轮32和中间PTO驱动齿轮22啮合时，来自动力输入总轴11的动力源分流，一组通过中间PTO驱动齿轮22传递给中间PTO输出轴21，供需要位于拖拉机中部的机具作业时使用，一组通过后端PTO传动轴31齿轮最终传递到后端PTO输出轴35，供位于拖拉机后端的机具作业时使用，在后端PTO传动轴31上固接第一后端PTO减速齿轮34和第二后端PTO减速齿轮33，后端PTO输出轴35上设有后端PTO低速齿轮38和后端PTO高速齿轮37啮合，后端PTO低速齿轮38和后端PTO高速齿轮37通过后端PTO档位啮合套36与后端PTO输出轴35连接，第一后端PTO减速齿轮34与后端PTO低速齿轮38配合，第二后端PTO减速齿轮33与后端PTO高速齿轮37配合，可以根据实际农田作业需求，通过后端PTO档位啮合套36使第一后端PTO减速齿轮34与后端PTO低速齿轮38啮合，或者第二后端PTO减速齿轮33与后端PTO高速齿轮37啮合，从而对输出的转矩和速度大小进行选择。另一组通过HST动力输入齿轮43进入到HST装置中，给机器的行走提供动力。HST耳轴自动控制机构204自动操控耳轴转动角度，改变柱塞泵的变量盘倾斜角度，改变柱塞泵的排量与方向，对动力源进行速度和扭矩的调控，进而实现动力传输过程中的无级变速。动力源从HST变速输出轴42经固接在HST变速输出轴42上的第一HST减速齿轮51和第二HST减速齿轮52，传递给后驱动轴高速齿轮55或后驱动轴低速齿轮56，后驱动轴高速齿轮55和后驱动轴低速齿轮56均通过后驱动轴同步器54连接在后驱动轴53上，后驱动轴高速齿轮55和后驱动轴低速齿轮56有很大的速比差，根据实际拖拉机工况需求，后驱同步器拨叉自动控制机构201对后驱动轴高速齿轮55和后驱动轴低速齿轮56进行档位的选择。后驱动轴53上还固接有后驱动轴中间齿轮57，后驱动轴中间齿轮57与前驱动输入轴62上的前驱动输入轴齿轮61常啮合，前驱动输入轴62上的前驱动齿轮63与前驱动轴64上的2/4驱啮合套齿轮66啮合，2/4驱啮合套65自动控制机器两驱和四驱工况的动力切换。固定在后驱动轴53上的后驱锥齿轮58与主减速齿轮59啮合，主减速齿轮59上设有差速器7，差速器7分别将动力传递给右半轴输入齿轮81和左半轴输入齿轮91，右半轴输入齿轮81与右半轴末级齿轮82常啮合，右半轴末级齿轮82固定在右半轴83上，右半轴83连接车轮，动力直接通过右半轴83输送给车轮。左半轴输入齿轮91与行星系的外齿圈93啮合，右半轴输入齿轮81和右半轴末级齿轮82、左半轴输入齿轮91和外齿圈93两组齿轮副的速比相同，且均采用斜齿圆柱齿轮，传动平稳，可以重负载。行星系行星轮架95固定在左半轴92上，行星轮架95上设有若干行星轮106，本发明中设有两个行星轮106，本领域技术人员可以根据需要选择合适的行星轮106的数量；行星轮106与内齿圈94和太阳轮107啮合，太阳轮107固定在反转轴105上，反转轴105上固定有反转齿轮103和液压制动器101，反转齿轮103与反转马达102上的反转马达齿轮104啮合。反转马达102为拖拉机左右轮正反转功能提供单独的动力，反转马达102利用液压驱动。

拖拉机实际行走有三种工况：直线行驶、转大弯和原地正反转，本发明变速箱对这三种工况的传动路线为：A：当左右轮同速同向转动：液压制动器101制动反转轴105，太阳轮107被固定，供给拖拉机行走的动力经HST无级调速后，右半轴动力路线：（第一HST减速齿轮51→后驱动轴高速齿轮55，第二HST减速齿轮52→后驱动轴低速齿轮56）→后驱锥齿轮58→主减速齿轮59→差速器7→右半轴输入齿轮81→右半轴末级齿轮82→右半轴83；左半轴动力路线：（第一HST减速齿轮51→后驱动轴高速齿轮55，第二HST减速齿轮52→后驱动轴低速齿轮56）→后驱锥齿轮58→主减速齿轮59→差速器7→左半轴输入齿轮91→外齿圈93→内齿圈94→行星轮架95→左半轴92，此时左右轮同速同向转动。B：左右轮差速同向转动：液压制动器101制动反转轴105，太阳轮107被固定，由于在左、右半轴输入齿轮81中间设有差速器7机构，动力传递路线与A种工况相同，拖拉机能实现转大弯。C：左右轮同速反转：液压制动器101断开，反转马达102驱动太阳轮107反转，此时右半轴正转动力路线：（第一HST减速齿轮51→后驱动轴高速齿轮55，第二HST减速齿轮52→后驱动轴低速齿轮56）→后驱锥齿轮58→主减速齿轮59→差速器7→右半轴输入齿轮81→右半轴末级齿轮82→右半轴83；左半轴反转动力路线：反转马达102→反转马达齿轮104→反转齿轮103→反转轴105→太阳轮107→行星轮架95→左半轴92，反转马达102由液压驱动，通过现有的电控装置，可将其提供给左半轴92输出的转速和右半轴83相同，则左右轮同速反转，拖拉机实现原地转向。

整个变速箱的动力切换均用自动控制组件通过电控程序自动控制。根据实际工作需求，分离拨叉自动控制机构202通过推动分离拨叉使分离轴承齿轮12和动力输入总轴11断开或连接，进而切断或传递来自发动机的动力源，拖拉机起动行走、换挡、怠速等工况都执行于此过程。若拖拉机处于重载或者爬坡状态下，HST耳轴自动控制机构204自动推动HST耳轴转动，增大柱塞泵的变量盘倾斜角度，增大柱塞泵的排量，降扭增速，为左右轮行走提供稳定速度；若拖拉机无外载且有快速行走的需求时，HST耳轴自动控制机构204推动HST耳轴转动，减小柱塞泵变量盘倾斜角度，减小柱塞泵的排量，降速增扭，为左右轮行走提供大扭矩。后驱同步器拨叉自动控制机构201根据HST输出的转速和扭矩的大小，推动后驱动轴53同步器拨叉，向左与后驱动轴高速齿轮55啮合或向右与后驱动轴低速齿轮56相啮合，从而更好地匹配HST输出的功率。当拖拉机在作业时陷入凹凸地带需要脱困时，发动力加大油门，2/4驱拨叉自动控制机构205根据反馈，推动2/4驱拨叉使2/4驱啮合套65与2/4驱齿轮啮合，拖拉机四轮驱动。机具作业时，PTO档位拨叉自动控制机构203推动中间传动轴同步器17，使中间传动轴同步器齿轮16与后端PTO传动齿轮32啮合，为后端PTO输送动力，机具开始工作；机具作业完成，自动控制机构根据反馈，自动推动中间传动轴同步器17拨叉，使同步器与后端PTO传动齿轮32第二中间传动齿轮14分离，切断后端PTO输出轴35动力源，机具停止作业。

综上所述，本发明通过使用HST，实现了无级变速，HST直接装在变速箱体前面，将发动机输出的动力，输入到HST内部，HST耳轴自动控制机构204操控耳轴，改变耳轴旋转角度，调控液压流量大小，即改变动力输出的转矩和速度，动力传输过程实现无级调速，省去了传统的变速箱齿轮多个档位切换的繁琐程序，操作灵活，HST是静液压无级变速技术，承受扭矩大，维护保养成本低，变速幅度大，变速平稳，拖拉机作业舒适，很适合用于拖拉机等工程机械领域，变速箱后驱动轴53上设有高低两个档位，根据拖拉机实际作业需求，HST可在这两个档位区间内连续地调控车速；动力输入总轴直接给PTO作业提供动力源，后端PTO轴上也设有高低档，适应机具作业的需要；通过设置齿轮组实现行走变速箱正反转，提高了拖拉机农田作业的质量，液压制动器101和反转马达102控制行星系太阳轮107，当拖拉机直行或转弯时，液压制动器101制动太阳轮107，外齿圈93带动固定在左半轴92的行星轮架95与右半轴末级齿轮82同速同向旋转，差速器7设置在传动路线中间，两种工况用一种传动方式即能实现，当拖拉机需要原地转向时，液压制动器101松开，反转马达102驱动太阳轮107反转，太阳轮107带动行星轮架95反转，实现了左右轮一正一反转动，利用行星轮系的特点，将来自反转摆线马达的动力和HST的动力源整流，实现运动的合成与分解，相比于用定转动实现正反转的变速箱，省去了很多齿轮机构，简化了变速箱空间；通过设置电推杆，实现了变速箱动力切换过程的自动控制，用电推杆对变速箱动力切换进行自动控制，省掉许多人工操作步骤，降低机器操控的容错率。本发明的有益效果为：能够实现无级变速，拖拉机作业舒适，适应机具作业的需要，实现了左右轮一正一反转动，省掉许多人工操作步骤，降低机器操控的容错率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，包括箱体，所述箱体内设有HST和传递动力的齿轮组，所述齿轮组包括动力输入组、中间PTO组、后端PTO组、后驱动组、前驱动组、左半轴组、右半轴组和液压制动组，所述动力输入组将动力传递给所述HST、所述中间PTO组和所述后端PTO组，所述HST将动力传递给所述后驱动组和所述前驱动组，所述后驱动组将动力传递给所述左半轴组和所述右半轴组，所述液压制动组与所述左半轴组配合能够实现左右轮同速反转；

所述液压制动组包括液压制动器、反转马达、反转齿轮、反转马达齿轮、反转轴、行星轮和太阳轮；所述行星轮与所述左半轴组的内齿圈和所述太阳轮啮合，所述太阳轮固定在所述反转轴上，所述反转轴上固定有所述反转齿轮和所述液压制动器，所述反转齿轮与所述反转马达上的所述反转马达齿轮啮合；

所述箱体上设有自动控制组件，所述自动控制组件包括后驱同步器拨叉自动控制机构、分离拨叉自动控制机构、PTO档位拨叉自动控制机构、HST耳轴自动控制机构和2/4驱拨叉自动控制机构。

2.根据权利要求1所述的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，所述动力输入组包括动力输入总轴、分离轴承齿轮、第一中间传动齿轮、第二中间传动齿轮、中间传动轴、中间传动轴同步器齿轮和中间传动轴同步器；所述动力输入总轴与所述分离轴承齿轮之间设有分离轴承，所述分离轴承齿轮与所述第一中间传动齿轮啮合，所述第一中间传动齿轮固接在所述中间传动轴上，所述中间传动轴上还设有所述第二中间传动齿轮和所述中间传动轴同步器齿轮，所述中间传动轴同步器齿轮与所述中间传动轴之间设有所述中间传动轴同步器。

3.根据权利要求2所述的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，所述中间PTO组包括中间PTO输出轴和固接在所述中间PTO输出轴上的中间PTO驱动齿轮；所述中间PTO驱动齿轮与所述中间传动轴同步器齿轮相配合。

4.根据权利要求2所述的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，所述后端PTO组包括后端PTO传动轴、后端PTO传动齿轮、第二后端PTO减速齿轮、第一后端PTO减速齿轮、后端PTO输出轴、后端PTO档位啮合套、后端PTO低速齿轮和后端PTO高速齿轮；所述后端PTO传动轴的一端固接所述后端PTO传动齿轮，所述后端PTO传动齿轮与所述中间传动轴同步器齿轮相配合，所述后端PTO传动轴的另一端依次固接所述第一后端PTO减速齿轮和所述第二后端PTO减速齿轮，所述第一后端PTO减速齿轮与所述后端PTO低速齿轮配合，所述第二后端PTO减速齿轮与所述后端PTO高速齿轮配合，所述后端PTO低速齿轮和所述后端PTO高速齿轮通过所述后端PTO档位啮合套与所述后端PTO输出轴连接。

5.根据权利要求1所述的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，所述HST上设有HST动力输入轴和HST变速输出轴，所述HST变速输出轴上固接HST动力输入齿轮，所述HST变速输出轴设有第一HST减速齿轮和第二HST减速齿轮。

6.根据权利要求5所述的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，所述后驱动组包括所述第一HST减速齿轮、所述第二HST减速齿轮、后驱动轴、后驱动轴同步器、后驱动轴高速齿轮、后驱动轴低速齿轮、后驱动轴中间齿轮、后驱锥齿轮和主减速齿轮；所述第一HST减速齿轮和所述第二HST减速齿轮固接在所述HST变速输出轴上，所述第一HST减速齿轮和所述第二HST减速齿轮将动力传递给所述后驱动轴高速齿轮或所述后驱动轴低速齿轮，所述后驱动轴高速齿轮和所述后驱动轴低速齿轮均通过所述后驱动轴同步器连接在所述后驱动轴的一端，所述后驱动轴中部固接有所述后驱动轴中间齿轮，所述后驱动轴的另一端固接所述后驱锥齿轮，所述后驱锥齿轮与所述主减速齿轮啮合。

7.根据权利要求6所述的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，所述前驱动组包括前驱动输入轴齿轮、前驱动输入轴、前驱动齿轮、前驱动轴、2/4驱啮合套和2/4驱啮合套齿轮；所述前驱动输入轴齿轮与所述后驱动轴中间齿轮常啮合，所述前驱动输入轴齿轮和所述前驱动齿轮均固接在所述前驱动输入轴上，所述前驱动齿轮与所述2/4驱啮合套齿轮啮合，所述2/4驱啮合套齿轮与所述前驱动轴之间设有所述2/4驱啮合套。

8.根据权利要求6所述的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，所述左半轴组包括左半轴输入齿轮、左半轴、外齿圈、所述内齿圈和行星轮架；所述主减速齿轮上设有差速器，所述差速器上固接所述左半轴输入齿轮，所述左半轴输入齿轮与所述外齿圈啮合，所述行星轮架固定在所述左半轴上，所述行星轮架上设有若干所述行星轮。

9.根据权利要求8所述的一种可以实现左右正反转的机械自动无级变速箱，其特征在于，所述右半轴组包括右半轴输入齿轮、右半轴末级齿轮和右半轴；所述差速器上固接所述右半轴输入齿轮，所述右半轴输入齿轮与所述右半轴末级齿轮常啮合，所述右半轴末级齿轮固定在所述右半轴上，所述右半轴连接车轮。

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