CN115467969B - 一种行星排式纵置新型变速箱结构 - Google Patents

Abstract

一种行星排式纵置新型变速箱结构，变速箱本体下方设置有油底盒，油底盒的上端设置有若干与变速箱本体连接用的连接孔，油底盒的底部设置有放油孔，放油孔内设置有可拆卸式的放油螺塞；油底盒上设置有与外部油泵相连的吸油滤芯和精滤滤芯，吸油滤芯的出口与外部油泵的吸油口相连，精滤滤芯的入口与外部油泵的出油口相连，精滤滤芯的出口与变速箱本体相连；吸油滤芯的外侧设置有吸油法兰接头；精滤滤芯的外部设置有精滤帽。本发明设计的变速箱结构，避免了传统变速箱在高速状态下出现搅油损失，解决了滤芯安装空间大、更换成本高以及吸油滤芯吸入空气的问题；提高了矿车空间布置利用率，极大的降低了矿车的各方面成本，还可以提升整车的燃油经济性。

Description

一种行星排式纵置新型变速箱结构

技术领域

本发明涉及一种变速箱，具体涉及一种行星排式纵置新型变速箱结构。

背景技术

随着国家非公路柴油移动机械T4排放标准的出炉，对矿用运输设备的要求越来越高，国家大型矿场对百吨级及以上大吨位矿车需求很迫切。目前，国内传统平行轴式变速箱扭矩能力达不到大吨位矿车的要求，由此出现了一种行星排式纵置混合动力自动变速箱，既能够满足大扭矩要求，还能节能减排。但是这种行星排式纵置混合动力变速箱与传统平行轴式变速箱有很大不同，还面临以下技术问题：

问题一：搅油损失大；

行星排式纵置变速箱，包含太阳轮、行星轮、行星架、齿圈四种旋转件，齿圈外径大，线速度高，壳体通常设计成圆筒形，壳体内壁与齿圈间隙很小，结构紧凑。行星排式纵置混合动力变速箱需要通过变速箱液压系统进行动力换挡和散热，要求变速箱内部有更多的液压油。如图5所示，按照常规设计变速箱底部通过油底壳进行封盖，箱体内部油位很高，旋转件有很大一部分都浸没在液面以下，再加上线速度高、内部间隙小，高速旋转过程中会产生很大的搅油阻力，降低变速箱的传递效率，产生大量热量。

问题二：吸油滤芯容易吸入空气；

混合动力变速箱需要通过油泵为变速箱液压系统提供高压油源，从而实现动力换挡和箱体散热。变速箱液压油中含有很多齿轴件磨损产生的金属杂质，因此需要在油泵前端箱体内部设置吸油过滤器。为了便于野外施工现场定期更换吸油滤芯，吸油滤芯通常选用圆柱形滤芯，吸油滤芯往往安装在壳体侧面并通过四周进油，吸油滤芯的上表面位置相对较高，油位降低或车辆剧烈颠簸时，滤芯上表面会直接和空气接触，导致油泵吸入空气，引起液压系统无法正常工作。

如果采用平面滤网，安装在壳体底部并从底部进油，这种方式下滤网相对位置较低，但是平面滤网需要定制，成本较高，而且在野外施工现场维修更换滤网非常不方便。

问题三：吸油区负压过大气泡析出聚集；

变速箱高速运转后，箱体内部液压油混有大量的气泡，气泡会跟随油液进入吸油滤芯和吸油管路。吸油阻力过大，导致吸油区负压大，气泡在吸油负压区变大并上浮，最终在顶部封闭的空间内聚集变大，最终被油泵吸走，导致系统压力产生剧烈波动。

如果采用现有的高压精滤，由于非公路矿车混合动力自动变速箱要求连续作业，对液压换挡系统的可靠性要求很高，高压油在进入换挡控制阀组前要进行精细过滤，以防止阀芯卡滞。因此，选用市场成品高压过滤器，需通过安装支架布置在箱体侧面，再通过管路与油泵、控制阀组相连，这种方式布置空间大，需要专用安装点，布置在侧面操作空间小，维修更换滤芯困难，变速箱运输过程中有时还需要拆卸高压精滤和管路，容易漏油造成污染。

因此，设计了一种行星排式纵置新型变速箱结构来解决上述问题。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种行星排式纵置新型变速箱结构。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种行星排式纵置新型变速箱结构，包括变速箱本体，所述变速箱本体的下方设置有油底盒，所述油底盒的上端设置有若干与变速箱本体连接用的连接孔，所述油底盒的底部设置有放油孔，所述放油孔内设置有可拆卸式的放油螺塞；所述油底盒上设置有与外部油泵相连的吸油滤芯和精滤滤芯，所述吸油滤芯的出口与外部油泵的吸油口相连，所述精滤滤芯的入口与外部油泵的出油口相连，所述精滤滤芯的出口与所述变速箱本体相连；所述吸油滤芯的外侧设置有吸油法兰接头；所述精滤滤芯的外部设置有精滤帽；

所述吸油滤芯为圆柱形滤芯，所述吸油滤芯横向设置于所述油底盒的内腔位置；所述吸油滤芯的外部设置有吸油罩，所述吸油罩的下部开设有槽口，所述油底盒的内腔通过所述槽口与所述吸油滤芯连通设置；所述吸油罩的槽口贴合所述油底盒的内腔底部设置；

所述精滤滤芯为圆柱形滤芯，所述精滤滤芯竖向设置于所述油底盒的一侧；所述油底盒一侧的上部包含有用于安装精滤滤芯和精滤帽的安装座，所述安装座位于所述油底盒的侧边沿的内侧，所述安装座上设置有精滤进油油口和精滤出油油口，所述精滤进油油口设置有进油接头以及对应的可拆卸式的第二堵头，所述精滤出油油口与所述变速箱本体相连。

优选的技术方案为：所述吸油罩的内腔的顶部设置有若干均布的隔板，所述吸油罩的顶部与所述隔板均为弧形结构。

优选的技术方案为：所述油底盒一侧的下部包含有用于安装所述吸油法兰接头的安装凸台，所述吸油法兰接头通过螺钉与所述安装凸台连接，所述吸油法兰接头的外端口设置有可拆卸式的第一堵头，所述吸油法兰接头与所述油底盒之间设置有密封圈，所述吸油法兰接头的内端口设置有外螺纹且与所述吸油滤芯螺纹连接。

优选的技术方案为：所述精滤帽通过螺纹连接的方式安装于所述油底盒的安装座，所述精滤帽的底部设置有拧紧用的外六角凸台，所述精滤滤芯、精滤帽与所述油底盒之间均设置有密封圈。

优选的技术方案为：所述精滤进油油口设置在所述安装座的侧面，所述精滤出油油口设置在所述安装座的上端面。

优选的技术方案为：所述吸油滤芯和所述精滤滤芯安装于所述油底盒相邻的两侧或相对的两侧。

优选的技术方案为：所述油底盒的底部设置有用于吸附油液中的铁磁性杂质的磁铁。

优选的技术方案为：所述油底盒的底部设置有底部凸台，所述磁铁为扁平圆柱状且通过螺栓设置在所述底部凸台上。

优选的技术方案为：所述吸油滤芯相对于整车前后方向位于所述油底盒的中间位置。

优选的技术方案为：所述槽口设置有三条且分别开设在所述吸油罩靠近底部的三个面上。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：

1. 在变速箱的下方设计油底盒结构，替代了传统的一体式壳体，油液可以存放在油底盒内，变速箱齿圈下边沿位于油位线以上，变速箱的齿轮系旋转件不与底部液压油直接接触，油底盒也可以防止油液往上串，防止变速箱的齿轮系与油液接触，大大降低了高速旋转产生的搅油损失，提高了变速箱的效率。

2.吸油滤芯两侧和顶部增加了吸油罩，防止油液液面降低导致吸油滤芯直接外露到油液液面以上，避免油泵直接吸入空气；吸油滤芯可以从侧面直接抽出，拆装维修方便。

3.吸油滤芯相对于整车左右横向布置；相对于整车前后方向设置在油底盒的中间位置，吸油罩开口设置在油底盒内腔的最低位，行车过程中，平路工况、上坡工况、下坡工况都可以保证吸油罩底部开口始终处于油位线以下，从而避免空气直接被吸入。

4.吸油滤芯增加了吸油罩，在吸油罩的下部开设有槽口，且槽口贴合油底盒的内腔底部设置，避免了油位过低或者整车剧烈颠簸引起油液剧烈晃动而使油泵吸入空气。

5.吸油罩底部在吸油滤芯吸油区域轴向全部开口，吸油滤芯在整个底部轴向吸油区域都可以直接吸入油液，油泵吸油时吸油罩内部不会形成较大负压，可以大幅减少液压油中气泡的析出。

6.吸油滤芯在整个底部轴向吸油区域吸油顺畅，吸油罩与吸油滤芯之间过油间隙小，吸油罩与吸油滤芯顶部封闭空间小，吸油滤芯侧面和顶部的油液跟小气泡可以及时被吸走，油液中的小气泡不易在吸油罩顶部聚集，不能形成大气泡，避免油泵吸入大气泡引起系统压力的波动导致系统异常，从而保证系统稳定工作。

7. 在吸油罩内腔的顶部设置隔板，隔板将吸油罩内腔顶部的液压油和小气泡分隔开，可以有效阻止大范围的小气泡聚集变成大气泡，从而防止大气泡进入油泵引起异常。

8.高压精滤滤芯及精滤帽均设置在油底盒的侧边沿内侧，借用油底盒原有的空间，不需要传统过滤器自带的外壳，不需要在变速箱外围额外设置安装空间，不需要专用的安装支架，不需要外置管路，安装、维修、运输更加方便，制造成本低；精滤帽的拆装点在精滤帽的底部，扳手空间不受限，维护更换滤芯方便。

9.电加热器可以在极寒天气下，预先对液压油进行加热，降低液压油粘度，整车首次启动也可以正常换挡。

10.吸油滤芯出口直接连接油泵吸油口，高压精滤滤芯入口直接连接油泵出油口，管路少，占用空间少。

11.吸油滤芯安装在侧面，拆装维修方便。

12.实现液压系统吸油滤芯、高压精滤滤芯等液压元件集成化布置。

13. 油底盒底部布置有磁铁，可以吸附油液中的铁磁性杂质，防止杂质进入液压系统引起阀芯卡滞、磨损等故障。

14.油底盒底部布置有放油孔，方便放油。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为油底盒整体示意图。

图3为油底盒爆炸示意图。

图4为油底盒部分结构示意图。

图5为行星排式纵置变速箱截面示意图。

图6为平路工况油位线示意图。

图7为上坡工况油位线示意图。

图8为下坡工况油位线示意图。

图9为吸油罩内腔顶部结构示意图。

图10为吸油滤芯与加热器在油底盒内的位置示意图。

图11为吸油罩在油底盒内的位置及结构示意图。

图12为吸油滤芯外围轴向油液流向示意图。

图13为吸油滤芯外围径向油液流向示意图。

以上附图中，油底盒1，连接孔2，吸油滤芯3，精滤滤芯4，吸油法兰接头5，精滤帽6，吸油罩7，槽口8，安装凸台9，第一堵头10，安装座11，精滤进油油口12，精滤出油油口13，进油接头14，第二堵头15，磁铁16，变速箱本体17。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1~图13。须知，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：如图1 ~图4所示，一种行星排式纵置新型变速箱结构，包括变速箱本体17，变速箱本体17的内部包含传动齿轮系，变速箱本体17的下方设置有油底盒1，油底盒1采用铝合金铸造成型，再加工油口及配合面，油底盒1的上端设置有若干与变速箱本体17连接用的连接孔2，油底盒1的底部设置有放油孔，放油孔内设置有可拆卸式的放油螺塞；油底盒1上设置有与外部油泵相连的吸油滤芯3和精滤滤芯4，吸油滤芯3的出口与外部油泵的吸油口相连，精滤滤芯4的入口与外部油泵的出油口相连，精滤滤芯4的出口与变速箱本体17相连；吸油滤芯3的外侧设置有吸油法兰接头5，吸油滤芯3通过内螺纹与吸油法兰接头5的外螺纹连接；精滤滤芯4的外部设置有精滤帽6。吸油滤芯3和精滤滤芯4安装于油底盒1相邻的两侧或相对的两侧。油底盒1与变速箱本体17在连接面上通过高压油道连通，高压油道的前端与精滤滤芯的出口相连。

以上实施例的优点：在变速箱的下方设计油底盒结构，替代了传统的一体式壳体，油液可以存放在油底盒内，防止变速箱内的齿轮系与油液接触，避免了高速状态下产生搅油损失。

优选实施例：如图3和4所示，吸油滤芯3为圆柱形滤芯，吸油滤芯3从外侧进油，由内腔出油，吸油滤芯3横向设置于油底盒1的内腔位置；吸油滤芯3的外部设置有吸油罩7，吸油罩7的下部开设有槽口8，油底盒1的内腔通过槽口8与吸油滤芯3连通设置。油底盒1一侧的下部包含有用于安装吸油法兰接头5的安装凸台9，吸油法兰接头5通过螺钉与安装凸台9连接，吸油法兰接头5的外端口设置有可拆卸式的第一堵头10，吸油法兰接头5与油底盒1之间设置有密封圈，吸油法兰接头5的内端口设置有外螺纹且与吸油滤芯3螺纹连接。

以上优选实施例的优点：吸油滤芯通过吸油法兰接头装配至油底盒的侧壁，吸油滤芯可以直接抽出，保证了吸油滤芯维修更换的方便性。

优选实施例：如图3所示，精滤滤芯4为圆柱形滤芯，精滤滤芯4为高压精滤滤芯，从外侧进油，由内腔出油，精滤滤芯4竖向设置于油底盒1的一侧；油底盒1一侧的上部包含有用于安装精滤滤芯4和精滤帽6的安装座11，安装座11位于油底盒1侧边沿的内侧，安装座11上设置有精滤进油油口12和精滤出油油口13，精滤进油油口12设置有进油接头14以及对应的可拆卸式的第二堵头15，精滤出油油口12与变速箱本体17相连。精滤帽6通过螺纹连接的方式安装于油底盒1的安装座11，精滤帽6的底部设置有拧紧用的外六角凸台，精滤滤芯4、精滤帽6与油底盒1之间均设置有密封圈。精滤进油油口12设置在安装座11的侧面，精滤出油油口13设置在安装座11的上端面。

油底盒1呈长方体，油底盒具体一定的容积，可以容纳变速箱工作所需的液压油，保证变速箱齿圈下边沿位于油位线以上。

以上优选实施例的优点：精滤滤芯、精滤帽通过油底盒侧壁专用的安装座装配至油底盒上，采用内嵌式设计，借用油底盒原有的空间，不需要传统过滤器自带的外壳，不需要独立的安装支架、安装空间，不需要外置的管路，安装、维修、运输更加方便，制造成本低。

优选实施例：如图9所示，吸油罩7内腔的顶部设置有若干均布的隔板，吸油罩7的顶部与隔板均为弧形结构。

以上优选实施例的优点：因为大气泡内含有大量气体，吸入的话对油泵影响较大，会导致系统压力产生剧烈波动，而吸入个别小气泡的话，对油泵的影响相对较小，因此，从结构改进上来避免小气泡聚集产生大气泡也是一个重要的创新。本实施例中，通过设置隔板将吸油罩的内腔顶部的液压油和小气泡分隔开，可以有效阻止大范围的小气泡聚集变成大气泡。

优选实施例：如图3所示，油底盒1的底部设置有用于吸附油液中的铁磁性杂质的磁铁16。油底盒1的底部设置有底部凸台，磁铁16为扁平圆柱状且通过螺栓设置在底部凸台上。

以上优选实施例的优点：油底盒设计有磁铁，可以吸附油液中的铁磁性杂质，防止进入液压系统引起阀芯卡滞、磨损等故障。

优选实施例：如图4所示，吸油罩7的槽口8贴合油底盒1的内腔底部设置。

以上优选实施例的优点：按此实施例实施时，油底盒1的内部油液只能通过槽口8进入吸油滤芯3；因为在油底盒1内部油位很低的状态下，或者因整车剧烈颠簸引起油液剧烈晃动而导致油液倾斜的状态下，油液也能封住槽口8这个位置，保证空气不从吸油滤芯进入油泵，保证了液压油泵工作的可靠性。

优选实施例：如图10、11所示，吸油滤芯3相对于整车前后方向位于油底盒1的中间位置。吸油滤芯3相对于整车前后方向设置与油底盒1的中间位置；吸油滤芯3的外部设置有吸油罩7，吸油罩7的下部三个面均设有长条形槽口，三个槽口底部与油底盒内腔底面贴合，油底盒1的内腔通过槽口与吸油滤芯3连通设置。吸油罩7底部两侧开口长度略大于吸油滤芯3滤网轴向长度，开口高度20mm，吸油滤芯3与吸油罩7之间设置有5-6mm环形缝隙。

以上优选实施例的优点：吸油滤芯相对于整车左右横向布置，相对于整车前后方向设置在油底盒的中间位置，吸油罩槽口设置在油底盒内腔的最低位，行车过程中，如图6~8所示，平路工况、上坡工况、下坡工况都可以保证吸油罩底部开口始终处于油位线以下，从而避免空气直接被吸入。

还有，吸油罩底部在吸油滤芯吸油区域轴向全部开口，吸油滤芯在整个底部轴向吸油区域都可以直接吸入油液，油泵吸油时吸油罩内部不会形成较大负压，可以大幅减少液压油中气泡的析出。吸油滤芯在外围径向四周吸油路径如图12、13所示，由于吸油滤芯在整个底部轴向吸油区域吸油顺畅，吸油罩与吸油滤芯之间过油间隙小，吸油罩与吸油滤芯顶部封闭空间小，吸油滤芯侧面和顶部的油液跟小气泡可以及时被吸走，油液中的小气泡不易在吸油罩顶部聚集，不能形成大气泡，避免油泵吸入大气泡引起系统压力的波动导致系统异常，从而保证系统稳定工作。

优选实施例：如图10所示，油底盒1内部横向布置有电加热器，电加热器通过法兰安装在油底盒1的侧面安装座上。电加热器同样通过螺钉与安装凸台9连接，电加热器与安装凸台9之间设置有密封垫。

以上优选实施例的优点：由于非公路矿区基本上是野外作业，冬季严寒气候气温低，变速箱液压油的粘度很大，整车首次启动，油泵吸油困难，无法建压导致换挡系统失效。电加热器可以在极寒天气下，预先对液压油进行加热，降低液压油粘度，整车首次启动也可以正常换挡。

本发明设计的新型变速箱结构，避免了传统变速箱在高速状态下出现搅油损失，解决了滤芯安装空间大、更换成本高以及吸油滤芯吸入空气的问题；提高了矿车空间布置利用率，极大的降低了矿车的各方面成本，还可以提升整车的燃油经济性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种行星排式纵置新型变速箱结构，包括变速箱本体，其特征在于：所述变速箱本体的下方设置有油底盒，所述油底盒的上端设置有若干与变速箱本体连接用的连接孔，所述油底盒的底部设置有放油孔，所述放油孔内设置有可拆卸式的放油螺塞；所述油底盒上设置有与外部油泵相连的吸油滤芯和精滤滤芯，所述吸油滤芯的出口与外部油泵的吸油口相连，所述精滤滤芯的入口与外部油泵的出油口相连，所述精滤滤芯的出口与所述变速箱本体相连；所述吸油滤芯的外侧设置有吸油法兰接头；所述精滤滤芯的外部设置有精滤帽；

所述吸油滤芯为圆柱形滤芯，所述吸油滤芯横向设置于所述油底盒的内腔位置；所述吸油滤芯的外部设置有吸油罩，所述吸油罩的下部开设有槽口，所述油底盒的内腔通过所述槽口与所述吸油滤芯连通设置；所述吸油罩的槽口贴合所述油底盒的内腔底部设置；

所述精滤滤芯为圆柱形滤芯，所述精滤滤芯竖向设置于所述油底盒的一侧；所述油底盒一侧的上部包含有用于安装精滤滤芯和精滤帽的安装座，所述安装座位于所述油底盒的侧边沿的内侧，所述安装座上设置有精滤进油油口和精滤出油油口，所述精滤进油油口设置有进油接头以及对应的可拆卸式的第二堵头，所述精滤出油油口与所述变速箱本体相连。

2.根据权利要求1所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述吸油罩的内腔的顶部设置有若干均布的隔板，所述吸油罩的顶部与所述隔板均为弧形结构。

3.根据权利要求2所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述油底盒一侧的下部包含有用于安装所述吸油法兰接头的安装凸台，所述吸油法兰接头通过螺钉与所述安装凸台连接，所述吸油法兰接头的外端口设置有可拆卸式的第一堵头，所述吸油法兰接头与所述油底盒之间设置有密封圈，所述吸油法兰接头的内端口设置有外螺纹且与所述吸油滤芯螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述精滤帽通过螺纹连接的方式安装于所述油底盒的安装座，所述精滤帽的底部设置有拧紧用的外六角凸台，所述精滤滤芯、精滤帽与所述油底盒之间均设置有密封圈。

5.根据权利要求4所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述精滤进油油口设置在所述安装座的侧面，所述精滤出油油口设置在所述安装座的上端面。

6.根据权利要求5所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述吸油滤芯和所述精滤滤芯安装于所述油底盒相邻的两侧或相对的两侧。

7.根据权利要求6所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述油底盒的底部设置有用于吸附油液中的铁磁性杂质的磁铁。

8.根据权利要求7所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述油底盒的底部设置有底部凸台，所述磁铁为扁平圆柱状且通过螺栓设置在所述底部凸台上。

9.根据权利要求1所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述吸油滤芯相对于整车前后方向位于所述油底盒的中间位置。

10.根据权利要求1所述的一种行星排式纵置新型变速箱结构，其特征在于：所述吸油罩靠近底部的三个面上分别设有一条所述槽口。