CN114228483A - 一种可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥 - Google Patents

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Abstract

本发明适用车辆传动技术领域，提供了一种可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，包括：第一驱动半轴、第二驱动半轴和变速箱，所述第一驱动半轴和所述第二驱动半轴均传动连接所述变速箱；所述变速箱设有:箱体、差速器、行星齿轮和反转马达，所述差速器、所述行星齿轮和所述反转马达均固定连接在所述箱体的内部；所述行星齿轮设有齿圈、带行星轮的行星轮架和太阳轮。借此，本发明其利用行星齿轮与反转马达的配合，实现了左右轮的相反转向，同时保留了左右轮的同速或异速同向转动，结构简单、降低了驱动桥的重量，同时维修保养方便。

Description

一种可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥
技术领域
本发明涉及车辆传动技术领域，特别涉及一种可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥。
背景技术
目前，在农业机械领域，拖拉机前桥大多使用整体式刚性桥，与非独立悬架搭配，共同组成前桥总成，桥壳是一根支撑在左右转向轮上的刚性空心梁，而主减速器、差速器及半轴等传动机件都装在其中，其结构简单。但整个驱动桥和驱动车轮的质量以及传动轴的部分质量都是属于拖拉机的非悬挂质量，使拖拉机的非悬挂质量大，拖拉机的工作环境一般都在农田等非道路区域，路面崎岖不平，来自地面的冲击力通过轮胎对前桥造成很大的损害。因此，必须加厚桥壳厚度，增加半轴直径以增加梁的刚性。
车辆的转弯半径越小，则汽车转向所需场地就越小。尤其对于在农田耕作的拖拉机来说，最理想的情况是实现原地转向。一般的拖拉机，为缩短转向半径，可以有几种方式：增大转向轮偏转角，但转向轮偏转角过大转向时容易翻车，对转向助力装置、方向机、轮胎等机构的损害大；缩短轴距，拖拉机的前后轴距和转向轮偏转角以及前轮距共同影响着传统转向方式车辆的转弯半径，在车辆整体构造的制约下，最优化设计方案并不能得到最小的转弯半径。采用单边制动的方式，能实现拖拉机农田作业时原地转向，这种方式在履带式拖拉机上应用比较广泛，轮式拖拉机单边制动转向，主要存在几点问题：地面与轮胎的摩擦力增大，对轮胎的损害大，且破坏耕地，转向时由于离心力影响，质量分配不均匀容易翻车，转向时易出现转向不足或转向过渡等问题。拖拉机左右轮正反转是目前实现原地转向实际效果理想的一项技术，为实现左右轮一正一反转，很多同类产品增设了许多齿轮机构和操控机构，导致变速箱体较大，应用对象主要为大中型拖拉机。目前的轮式拖拉机左右轮正反转技术都应用在后轮上，由于拖拉机变速箱一般都后置，这样导致拖拉机后桥空间狭小，难以布置开来。
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断开式前转向驱动桥，其利用行星齿轮与反转马达的配合，实现了左右轮的相反转向，同时保留了左右轮的同速或异速同向转动，结构简单、降低了驱动桥的重量，同时维修保养方便。
为了实现上述目的，本发明提供了一种可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，包括：第一驱动半轴、第二驱动半轴和变速箱，所述第一驱动半轴和所述第二驱动半轴均传动连接所述变速箱；
所述变速箱设有:箱体、差速器、行星齿轮和反转马达，所述差速器、所述行星齿轮和所述反转马达均固定连接在所述箱体的内部；所述行星齿轮设有齿圈、带行星轮的行星轮架和太阳轮，所述第二驱动半轴与所述行星轮架固定连接，所述齿圈转动连接所述箱体；所述差速器的两侧均外伸有差速器半轴，两个所述差速器半轴上分别设有第一驱动齿轮和第二驱动齿轮，所述第一驱动齿轮与所述第一驱动半轴传动连接；所述第二驱动齿轮与所述齿圈传动连接；所述反转马达与所述太阳轮传动连接。
根据本发明的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，所述反转马达通过反转轴传动连接所述太阳轮，所述反转轴转动连接所述箱体，所述反转轴的一端固定连接所述太阳轮，所述反转轴的另一端设有液压制动器，所述反转马达齿轮连接所述反转轴。
根据本发明的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，所述齿圈的内外两侧均设有环形齿条结构，所述第二驱动齿轮啮合外侧的所述环形齿条结构。
根据本发明的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，所述差速器与动力输入轴齿轮传动连接，所述动力输入轴用于向所述差速器传输动力。
根据本发明的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，所述差速器半轴转动连接所述箱体。
根据本发明的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，所述第一驱动半轴固定连接有末级齿轮，所述末级齿轮啮合连接所述第一驱动齿轮。
根据本发明的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，所述第一驱动半轴与所述第二驱动半轴均设有球笼万向节。
根据本发明的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，所述球笼万向节与所述第一驱动半轴同轴布置。
根据本发明的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，所述球笼万向节采用等角速度球笼式万向节。
本发明用一组行星轮系、一个反转马达和一对齿轮实现左右轮正反转，反转工况通过反转马达驱动太阳轮实现驱动桥右轮反转，动力传递路线简单，操控方便，其结构形式简单独到；本发明实现了左右轮同速同向转动，同向差速转动，同速反转功能，可以更好地适应拖拉机不同作业条件下的工况需求；本发明实现的拖拉机转向驱动桥正反转功能，可以使车辆在原地正反转时减小离心力，整体质心保持稳定，避免转向不足和转向过度等问题；采用断开式转向驱动桥设计，减小了拖拉机非悬挂质量，与独立悬架相匹配，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好，大大地减少拖拉机在不平路面上行驶时的振动和车身的倾斜；减小车轮和车桥上的动载荷，提高拖拉机的行驶平顺性和平均行驶速度；减小零件的损坏，提高其可靠性并延长使用寿命；断开式转向驱动桥的拖拉机，可在山地、丘陵等条件恶劣的地区工作；等角速度球笼式万向节，承载能力强、结构紧凑、拆装方便，能适应拖拉机半轴大幅度的空间变向运动。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；在图中，1-动力输入轴，2-主减速齿轮，3-差速器半轴，4-第一驱动齿轮，5-末级齿轮，6-第一驱动半轴，7-第二驱动齿轮，8-齿圈，9-行星轮，10-行星架，11-第二驱动半轴，12-太阳轮，13-反转轴，14-反转马达，15-液压制动器，16-球笼万向节。
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，以下结合附图及实施例，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。
参见图1，本发明提供了一种可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥。该可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥包括：第一驱动半轴6、第二驱动半轴11和变速箱，第一驱动半轴6和第二驱动半轴11均传动连接变速箱；转向驱动桥半轴采用断开式设计，搭配主动独立悬架，悬架结构使用双作用油缸，油缸上端固定在变速箱体上，下端固定在下摆臂上，上下摆臂横置，上下摆臂两端分别铰接在变速箱体侧面和转向节臂上。与上摆臂相比，下摆臂相对较宽，为油缸安装留出空间，同时也有很好的挡泥效果。
变速箱设有:箱体、差速器、行星齿轮和反转马达14，差速器、行星齿轮和反转马达14均固定连接在箱体的内部；行星齿轮设有齿圈8、带行星轮9的行星架10和太阳轮12，第二驱动半轴11与行星架10固定连接，齿圈8转动连接箱体；差速器的两侧均外伸有差速器半轴3，两个差速器半轴3上分别设有第一驱动齿轮4和第二驱动齿轮7，第一驱动齿轮4与第一驱动半轴6传动连接；第二驱动齿轮7与齿圈8传动连接；反转马达14与太阳轮12传动连接。第一驱动半轴6的末端固定连接有末级齿轮5，末级齿轮5与第一驱动齿轮4啮合连接。
动力输入轴1将动力通过主减速齿轮2传输给差速器，差速器一侧的差速器半轴3通过第一驱动齿轮4与末级齿轮5的啮合，将动力传输给第一驱动半轴6，第一驱动半轴6带动该侧的车轮转动。
差速器另一侧的差速器半轴3通过第二驱动齿轮7与齿圈8的啮合，将动力传输给齿圈8，齿圈8带动行星轮9转动，行星轮9带动行星架10转动，行星架10与第二驱动半轴11固定连接，第二驱动半轴11带动该侧的车轮转动。
反转马达14与太阳轮12传动连接，太阳轮12的转向与齿圈的8的转向相反，太阳轮12与齿圈8的转速差，决定行星架10的转速：
当太阳轮12转速为0时，齿圈8将动力传输给行星架10，行星架10带动该侧的车轮转动，两侧的车轮同向同速转动；
当太阳轮12的转速低于齿圈8的转速时，行星架10的转速降低，行星架10一侧的车轮转速低于第一驱动半轴6上的车轮转速，车辆发生小角度转向；
当太阳轮12的转速等于齿圈8的转速时，行星架10的转速为0，此时，行星架10一侧的车轮静止不动，车辆发生较大角度转向；
当太阳轮12的转速大于齿圈8的转速时，行星架10反转，带动该侧的车轮反转，此时，两侧的车轮转向相反，车辆发生原地转向。
进一步的，反转马达14通过反转轴13传动连接太阳轮12，反转轴13转动连接箱体，反转轴13的一端固定连接太阳轮12，反转轴13的另一端固定连接有液压制动器15，反转马达14通过齿轮传动连接反转轴13。当车辆直行时，液压制动器15将反转轴13固定，太阳轮12转速为0，当车辆转弯或掉头时，液压制动器15根据外界控制，将反转轴13释放，反转马达14带动太阳轮12反转。
进一步的，齿圈8的内外两侧均设有环形齿条结构，第二驱动齿轮7与齿圈8外侧的环形齿条结构啮合传动。
进一步的，差速器半轴3转动连接箱体，第一驱动半轴6与第二驱动半轴11均设有球笼万向节16，同时球笼万向节16与第一驱动半轴6和第二驱动半轴11同轴布置，球笼万向节16为等角速度球笼万向节。球笼万向节16可以实现等速传动，拖拉机行驶在崎岖不平的路面时，断开的半轴可以相对的做空间运动，球笼万向节16可提供足够的转角，球笼万向节16可沿轴向相对运动，补偿悬架摆动引起的轴向位移，可以省去其他万向传动装置中必须有的滑动花键，滑动阻力小，适用于断开式驱动桥。球笼万向节16采用与传动半轴同轴线形式，去除了传统的立轴设计中：外半轴用轴承与转向节轴径连接，末端开花键插入到轮毂的凸缘盘内。
动力输入轴1上的动力输入齿轮与固定在差速器半轴3上的主减速齿轮2啮合，差速器半轴3两端通过轴承固定在变速箱体上，第一驱动齿轮4和第二驱动齿轮7分别固定在两侧的差速器半轴3上。第一驱动齿轮4与固定在第一驱动半轴6上的末级齿轮5啮合，第一驱动齿轮4的齿数少于末级齿轮5；第二驱动齿轮7与行星系中齿圈8啮合，第二驱动齿轮7的齿数少于行星系中齿圈8的外圈齿数。第一驱动齿轮4和末级齿轮5、第二驱动齿轮7和齿圈8两组齿轮副的齿数比不相同。行星系中行星架10固定在第二驱动半轴11上，太阳轮12固定在反转轴13的一端，反转轴13中间部位固定有反转齿轮，反转轴13的另一端连接液压制动器15，反转齿轮与反转马达14齿轮啮合。反转马达14用液压驱动，反转齿轮带动反转轴13转动，太阳轮12在反转轴13的带动下反转，通过行星轮9驱动行星架10，使该侧转向轮反转，整个变速箱体固定在车架上。从动力输入轴1传递的动力经过差速器分成两组动力：差速器半轴3带动第一驱动齿轮4转动，第一驱动齿轮4将动力传递给末级齿轮5，末级齿轮5直接驱动第一驱动半轴6转动；另一侧差速器半轴3带动第二驱动齿轮7转动，第二驱动齿轮7驱动行星系中齿圈8转动，齿圈8通过行星轮9带动行星架10转动，行星架10驱动第二驱动半轴11旋转。在同速同向转动或差速同向转动工况时：液压制动器15制动反转轴13，太阳轮12被固定，提供给第一驱动半轴6和第二驱动半轴11的驱动力仅由动力输入轴1提供，驱动桥两侧的左右轮转向相同，由于差速机构位于驱动桥后侧，所以驱动桥左右轮既能同速转动，也能差速转动，拖拉机可同向同速行驶，也能在面对高低不平的路面和需要转大弯时差速行驶。左右轮反转的工况下，动力输入轴1工况与同速同向或差速同向时相同，液压制动器15松开，反转马达14驱动太阳轮12反转，在行星轮系的作用下，反转动力传输到第二驱动半轴11上，此时驱动桥的左右轮同速反转。
综上所述，本发明用一组行星轮系、一个反转马达和一对齿轮实现左右轮正反转，反转工况通过反转马达驱动太阳轮实现驱动桥右轮反转，动力传递路线简单，操控方便，其结构形式简单独到；本发明实现了左右轮同速同向转动，同向差速转动，同速反转功能，可以更好地适应拖拉机不同作业条件下的工况需求；本发明实现的拖拉机转向驱动桥正反转功能，可以使车辆在原地正反转时减小离心力，整体质心保持稳定，避免转向不足和转向过度等问题；采用断开式转向驱动桥设计，减小了拖拉机非悬挂质量，与独立悬架相匹配，致使驱动车轮与地面的接触情况及对各种地形的适应性较好，大大地减少拖拉机在不平路面上行驶时的振动和车身的倾斜；减小车轮和车桥上的动载荷，提高拖拉机的行驶平顺性和平均行驶速度；减小零件的损坏，提高其可靠性并延长使用寿命；断开式转向驱动桥的拖拉机，可在山地、丘陵等条件恶劣的地区工作；等角速度球笼式万向节，承载能力强、结构紧凑、拆装方便，能适应拖拉机半轴大幅度的空间变向运动。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具备特定的方位、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。
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断开式前转向驱动桥，其特征在于，包括：第一驱动半轴、第二驱动半轴和变速箱，所述第一驱动半轴和所述第二驱动半轴均传动连接所述变速箱；
所述变速箱设有：箱体、差速器、行星齿轮和反转马达，所述差速器、所述行星齿轮和所述反转马达均固定连接在所述箱体的内部；所述行星齿轮设有齿圈、带行星轮的行星轮架和太阳轮，所述第二驱动半轴与所述行星轮架固定连接，所述齿圈转动连接所述箱体；所述差速器的两侧均外伸有差速器半轴，两个所述差速器半轴上分别设有第一驱动齿轮和第二驱动齿轮，所述第一驱动齿轮与所述第一驱动半轴传动连接；所述第二驱动齿轮与所述齿圈传动连接；所述反转马达与所述太阳轮传动连接。
2.根据权利要求1所述的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，其特征在于，所述反转马达通过反转轴传动连接所述太阳轮，所述反转轴转动连接所述箱体，所述反转轴的一端固定连接所述太阳轮，所述反转轴的另一端设有液压制动器，所述反转马达齿轮连接所述反转轴。
3.根据权利要求1所述的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，其特征在于，所述齿圈的内外两侧均设有环形齿条结构，所述第二驱动齿轮啮合外侧的所述环形齿条结构。
4.根据权利要求1所述的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，其特征在于，所述差速器与动力输入轴齿轮传动连接，所述动力输入轴用于向所述差速器传输动力。
5.根据权利要求1所述的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，其特征在于，所述差速器半轴转动连接所述箱体。
6.根据权利要求1所述的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，其特征在于，所述第一驱动半轴固定连接有末级齿轮，所述末级齿轮啮合连接所述第一驱动齿轮。
7.根据权利要求1-6任一项所述的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，其特征在于，所述第一驱动半轴与所述第二驱动半轴均设有球笼万向节。
8.根据权利要求7所述的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，其特征在于，所述球笼万向节与所述第一驱动半轴同轴布置。
9.根据权利要求8所述的可以实现左右正反转的断开式前转向驱动桥，其特征在于，所述球笼万向节采用等角速度球笼式万向节。
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