CN116771863A - 模块化设计工程机械电驱动变速箱 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模块化设计工程机械电驱动变速箱，包括输入轴S‑in、中间轴S‑1、中间轴S‑2和输出轴S‑out，输入轴S‑in上安装有固定齿轮Z1、通过离合器C3安装有浮动齿轮Z2，中间轴S‑1上安装有固定齿轮Z7、通过离合器C1安装有浮动齿轮Z6，中间轴S‑2上安装有固定齿轮Z3和固定齿轮Z4、通过离合器C2安装有浮动齿轮Z5，输出轴S‑out上安装有固定齿轮Z8，齿轮Z1与齿轮Z3啮合，齿轮Z4与齿轮Z6啮合，齿轮Z2与齿轮Z5啮合，齿轮Z5与齿轮Z7啮合，齿轮Z7与齿轮Z8啮合。该变速箱可实现两个挡位工作模式和三个挡位工作模式，结构紧凑、传递路线短、效率高，能够满足工程机械单工作模式或多工作模式主机的需求；速比范围宽，大速比结构适配高转速电机，小速比结构适配低转速电机。

Description

模块化设计工程机械电驱动变速箱

技术领域

本发明涉及电动工程机械技术领域，特别是涉及一种模块化设计工程机械电驱动变速箱。

背景技术

近年来，工程机械行业电驱动车辆的需求日益增加，变速箱作为电驱动系统核心的传动零部件，对整机的牵引作业能力、作业速度、能耗等具有重要影响，而国内电驱动工程机械还缺乏专用的变速箱。另一方面，工程机械的产品种类繁多而但种类需求量相对较少，针对各种主机设计开发变速箱并不现实，这就需要应用于工程机械的电驱动变速箱可以覆盖相近功率段的多种主机产品。

由于电驱动电机本身具有较宽的速度调节范围且自身可以正反转，变速箱既不需要方向挡位，速度挡位数量也不需要过多，对于单一作业模式或少作业模式的主机，如平地机，除了需要正常作业挡位及行驶挡位以外，还需要大速比的 低速大负载作业挡位以降低主机作业时对外部负载的敏感性从而提高作业平顺性，这就需要变速箱可以实现至少三个挡位。针对主机不同挡位数的需求，如果通过三挡变速箱抑制部分离合器结合实现两个挡位，实际零部件数量并没有减少，会造成不必要的浪费。

此外，由于不同主机选择的驱动电机不同，电机的输出转速差异较大，针对高输出转速电机应用需要大速比结构的变速箱，针对低输出转速电机应用则需要小速比结构的变速箱，这就需要变速箱有较宽的速比范围且通过调节部分齿轮齿数可实现大速比结构与小速比结构的切换。因此电驱动变速箱需要同时满足档位数可经济切换，速比范围宽且可灵活调节切换的要求。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种模块化设计工程机械电驱动变速箱，可实现两个挡位工作模式和三个挡位工作模式，结构紧凑、传递路线短、效率高，能够满足工程机械单工作模式或多工作模式主机的需求；速比范围宽，大速比结构适配高转速电机，小速比结构适配低转速电机。

模块化设计工程机械电驱动变速箱，包括输入轴S-in、中间轴S-1、中间轴S-2和输出轴S-out，所述输入轴S-in上固定安装有固定齿轮Z1，所述中间轴S-1上固定安装有固定齿轮Z7、通过离合器C1安装有浮动齿轮Z6，所述中间轴S-2上固定安装有固定齿轮Z3和固定齿轮Z4、通过离合器C2安装有浮动齿轮Z5，所述输出轴S-out上固定安装有固定齿轮Z8，所述固定齿轮Z1与所述固定齿轮Z3啮合，所述固定齿轮Z4与所述浮动齿轮Z6啮合，所述浮动齿轮Z5与所述固定齿轮Z7啮合，所述固定齿轮Z7与所述固定齿轮Z8啮合。

可选地，所述输入轴S-in的轴心线与所述输出轴S-out的轴心线位于同一竖直面α内。

可选地，所述中间轴S-1和所述中间轴S-2分别位于所述竖直面α的两侧。

可选地，所述输入轴S-in、所述中间轴S-1、所述中间轴S-2和所述输出轴S-out四者的轴心线在垂直面上的投影形成的四个点分别位于“Z”字的四个顶点。

可选地，所述离合器C1和所述离合器C2均为单包离合器。

可选地，该变速箱用于实现两个挡位的工作模式，

一挡：所述离合器C1处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述固定齿轮Z1、所述固定齿轮Z3、所述固定齿轮Z4、所述浮动齿轮Z6、所述中间轴S-1、所述固定齿轮Z7、所述固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out；

二挡：所述离合器C2处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述固定齿轮Z1、所述固定齿轮Z3、所述中间轴S-2、所述浮动齿轮Z5、所述固定齿轮Z7、所述固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out。

可选地，该变速箱还包括通过离合器C3安装在所述输入轴S-in上的浮动齿轮Z2，所述浮动齿轮Z2与所述浮动齿轮Z5啮合。

可选地，所述离合器C3为单包离合器。

可选地，该变速箱用于实现三个挡位的工作模式，

一挡：所述离合器C1处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述固定齿轮Z1、所述固定齿轮Z3、所述固定齿轮Z4、所述浮动齿轮Z6、所述中间轴S-1、所述固定齿轮Z7、所述固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out；

二挡：所述离合器C2处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述固定齿轮Z1、所述固定齿轮Z3、所述中间轴S-2、所述浮动齿轮Z5、所述固定齿轮Z7、所述固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out；

三挡：所述离合器C3处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述浮动齿轮Z2、所述浮动齿轮Z5、固定齿轮Z7、固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下有益效果：

该模块化设计工程机械电驱动变速箱，主体结构包括四根轴及两个离合器包，配置七个齿轮可实现两个挡位工作模式，满足单工作模式需求主机如电驱动装载机的应用需求；配置八个齿轮（通过一个单包离合器增设一个浮动齿轮）可实现三个挡位工作模式，结构紧凑、传动路线短、效率高，满足工程机械多工作模式主机如电驱动平地机的需求，另一方面变速箱最多通过三级齿轮副调节速比，速比范围宽，并且调节指定齿轮副齿数可实现大速比结构与小速比结构的切换，大速比结构适配高转速电机，小速比结构适配低转速电机。因此，该变速箱特别适于在电驱动工程机械车辆应用。

附图说明

图1为本发明的模块化设计工程机械电驱动变速箱的两个挡位工作模式结构图；

图2为图1中变速箱结构的端面拓扑图；

图3为本发明的模块化设计工程机械电驱动变速箱的三个挡位工作模式结构图；

图4为图3中变速箱结构的端面拓扑图。

实施方式

以下结合附图对本发明的示范性实施例做出说明，其中包括本发明实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本发明的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

实施例

如图1和图2所示，本实施例的模块化设计工程机械电驱动变速箱，包括输入轴S-in、中间轴S-1、中间轴S-2和输出轴S-out，输入轴S-in上固定安装有固定齿轮Z1，中间轴S-1上固定安装有固定齿轮Z7、通过离合器C1安装有浮动齿轮Z6，中间轴S-2上固定安装有固定齿轮Z3和固定齿轮Z4、通过离合器C2安装有浮动齿轮Z5，输出轴S-out上固定安装有固定齿轮Z8，固定齿轮Z1与固定齿轮Z3啮合，固定齿轮Z4与浮动齿轮Z6啮合，浮动齿轮Z5与固定齿轮Z7啮合，固定齿轮Z7与固定齿轮Z8啮合。

其中，应用时，输入轴S-in的轴心线与输出轴S-out的轴心线位于同一竖直面α内；中间轴S-1和中间轴S-2分别位于竖直面α的两侧；从图2的端面拓扑图看，输入轴S-in、中间轴S-1、中间轴S-2和输出轴S-out四者的轴心线在垂直面上的投影形成的四个点分别位于“Z”字的四个顶点，各个轴的位置可以灵活调整，适用不同主机空间及轴降需求。

上述的离合器C1和离合器C2均为单包离合器。

实施例一的变速箱用于实现两个挡位的工作模式，其中：

一挡：离合器C1处于结合状态，动力经输入轴S-in、固定齿轮Z1、固定齿轮Z3、固定齿轮Z4、浮动齿轮Z6、固定齿轮Z7、固定齿轮Z8传递至输出轴S-out；

二挡：离合器C2处于结合状态，动力经输入轴S-in、固定齿轮Z1、固定齿轮Z3、浮动齿轮Z5、固定齿轮Z7、固定齿轮Z8传递至输出轴S-out。

实施例一中的变速箱，各挡位工作时离合器结合及齿轮啮合情况如下：

实施例

如图3和图4所示，本实施例的模块化设计工程机械电驱动变速箱，在实施例一的基础上在输入轴S-in上通过离合器C3安装一浮动齿轮Z2，且浮动齿轮Z2与浮动齿轮Z5啮合，该离合器C3也为单包离合器，其余结构与实施例一相同。

实施例二的变速箱用于实现三个挡位的工作模式，其中：

一挡：离合器C1处于结合状态，动力经输入轴S-in、固定齿轮Z1、固定齿轮Z3、固定齿轮Z4、浮动齿轮Z6、固定齿轮Z7、固定齿轮Z8传递至输出轴S-out；

二挡：离合器C2处于结合状态，动力经输入轴S-in、固定齿轮Z1、固定齿轮Z3、浮动齿轮Z5、固定齿轮Z7、固定齿轮Z8传递至输出轴S-out；

三挡：离合器C3处于结合状态，动力经输入轴S-in、浮动齿轮Z2、浮动齿轮Z5、固定齿轮Z7、固定齿轮Z8传递至输出轴S-out。

实施例二中的变速箱，各挡位工作时离合器结合及齿轮啮合情况如下：

通过增减部件能够高经济性地实现实施例一的结构与实施例二的结构之间的切换，进而可根据主机需要增加部件来实现两个挡位工作模式和三个挡位工作模式，通用性强，成本低；每根轴上最多只有一个离合器包，轴向长度短，结构简单，制造与维修方便，而且相比双离合器包结构在相同载荷下轴变形小，可靠性高，并且，其中通过调整固定齿轮Z1和固定齿轮Z3齿轮副齿数可实现大速比结构和小速比结构的切换。

相较于已有技术，本发明的模块化设计工程机械电驱动变速箱，主体结构包括四根轴及两个离合器包，配置七个齿轮可实现两个挡位工作模式，满足单工作模式需求主机如电驱动装载机的应用需求；配置八个齿轮（通过一个单包离合器增设一个浮动齿轮）可实现三个挡位工作模式，结构紧凑、传动路线短、效率高，满足工程机械多工作模式主机如电驱动平地机的需求，另一方面变速箱最多通过三级齿轮副调节速比，速比范围宽，并且调节指定齿轮副齿数可实现大速比结构与小速比结构的切换，大速比结构适配高转速电机，小速比结构适配低转速电机。因此，该变速箱特别适于在电驱动工程机械车辆应用。

以上具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.模块化设计工程机械电驱动变速箱，其特征在于，包括输入轴S-in、中间轴S-1、中间轴S-2和输出轴S-out，

所述输入轴S-in上固定安装有固定齿轮Z1，

所述中间轴S-1上固定安装有固定齿轮Z7、通过离合器C1安装有浮动齿轮Z6，

所述中间轴S-2上固定安装有固定齿轮Z3和固定齿轮Z4、通过离合器C2安装有浮动齿轮Z5，

所述输出轴S-out上固定安装有固定齿轮Z8，

所述固定齿轮Z1与所述固定齿轮Z3啮合，所述固定齿轮Z4与所述浮动齿轮Z6啮合，所述浮动齿轮Z5与所述固定齿轮Z7啮合，所述固定齿轮Z7与所述固定齿轮Z8啮合。

2.如权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述输入轴S-in的轴心线与所述输出轴S-out的轴心线位于同一竖直面α内。

3.如权利要求2所述的变速箱，其特征在于，所述中间轴S-1和所述中间轴S-2分别位于所述竖直面α的两侧。

4.如权利要求3所述的变速箱，其特征在于，所述输入轴S-in、所述中间轴S-1、所述中间轴S-2和所述输出轴S-out四者的轴心线在垂直面上的投影形成的四个点分别位于“Z”字的四个顶点。

5.如权利要求1所述的变速箱，其特征在于，所述离合器C1和所述离合器C2均为单包离合器。

6.如权利要求1所述的变速箱，其特征在于，该变速箱用于实现两个挡位的工作模式，

一挡：所述离合器C1处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述固定齿轮Z1、所述固定齿轮Z3、所述固定齿轮Z4、所述浮动齿轮Z6、所述中间轴S-1、所述固定齿轮Z7、所述固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out；

二挡：所述离合器C2处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述固定齿轮Z1、所述固定齿轮Z3、所述中间轴S-2、所述浮动齿轮Z5、所述固定齿轮Z7、所述固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out。

7.如权利要求1所述的变速箱，其特征在于，该变速箱还包括通过离合器C3安装在所述输入轴S-in上的浮动齿轮Z2，所述浮动齿轮Z2与所述浮动齿轮Z5啮合。

8.如权利要求6所述的变速箱，其特征在于，所述离合器C3为单包离合器。

9.如权利要求6所述的变速箱，其特征在于，该变速箱用于实现三个挡位的工作模式，

一挡：所述离合器C1处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述固定齿轮Z1、所述固定齿轮Z3、所述固定齿轮Z4、所述浮动齿轮Z6、所述中间轴S-1、所述固定齿轮Z7、所述固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out；

二挡：所述离合器C2处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述固定齿轮Z1、所述固定齿轮Z3、所述中间轴S-2、所述浮动齿轮Z5、所述固定齿轮Z7、所述固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out；

三挡：所述离合器C3处于结合状态，动力经所述输入轴S-in、所述浮动齿轮Z2、所述浮动齿轮Z5、固定齿轮Z7、固定齿轮Z8传递至所述输出轴S-out。