CN116857328A - 一种货车后桥用三档轮边减速器 - Google Patents

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马岩枢
杨善春
张超
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Abstract

本发明公开了一种货车后桥用三档轮边减速器，是由主传动模块和制动控制模块构成；通过各齿轮的啮合和与制动器的接合关系，利用两个制动器的结合和断开实现大传动比、正常传动比和空档三种模式，其大传动比模式适用于陡坡缓速需求，正常传动比模式可用于常规道路的行驶需求，空档模式可用于拖车的需求。本发明在轮边减速器中采用由齿轮组形成的双行星排结构，其体积小、质量轻、稳定性好、成本低，有助于提升后桥空间的利用率；设置三个档位可实现多功能的档位调节，满足货车在正常道路中的正常减速和行驶需求；提升货车行驶时的稳定性、安全性和舒适性，并可有效保护制动部件。

Description

一种货车后桥用三档轮边减速器
技术领域
本发明属于重型货车减速领域，具体涉及一种货车后桥用三档轮边减速器。
背景技术
随着社会生产力和物流行业的快速发展，人们对货车的承载力和运输要求越来越高，在承载力变大、货车体积增大的同时也对减速和制动的要求越来越高，传统的货车后桥在货车行驶至长距离陡坡路段时难免会因长时间的制动而造成制动件过热或损伤，这极易导致制动效果下降甚至制动失效，造成较大安全隐患。伴随科学技术的发展，亟需对货车后桥进行改进，由于轮边减速器可进一步提升货车的减速效果，通过设置大减速比实现货车的陡坡缓速功能，正常减速比可满足货车正常行驶需求，空档可进行拖车作业，达到保护齿轮组的目的，大幅度提升货车行驶的稳定性和安全性，且具有结构紧凑、可靠性好等特点，能够对后桥与制动部件起到保护作用，另外为了实现轮边减速器的特性并简化档位，提高操作性，因此提出将主传动系统和制动器整合入轮毂内的货车后桥用三档轮边减速器的设计方案。
在公开号为CN104696445B的专利文献中公开了一种轮边减速器，其包括减速器支架、减速器总成、刹车轮毂、端盖总成、油气分离器总成、油泵润滑总成，减速器支架包括减速器盖及设置于减速器盖的底部向盖外延伸的中空轮毂固定轴，减速器总成包括输入轴、第一行星轮、第一行星架、第二行星轮、第二行星架、输出半轴、内齿圈，第一、二行星轮并排设置于内齿圈内，第一行星轮与设置在输入轴上的第一太阳轮啮合，第二行星轮与设置在第一行星架上的第二太阳轮啮合。该技术方案采用两级行星轮共用同一齿圈的两级行星轮结构，使结构更紧凑，并在第一行星架上设置第二太阳轮与第二行星轮进行啮合传动，有效节约了空间，解决了轮边空间受限的难题，但只适合高速齿轮传动，不可调节，不适应于当下车辆行驶道路的多样性和复杂性。
在公开号为CN112648358A的专利文献中公开了一种轮边减速器，其包括：太阳轮，太阳轮为轮边减速器的动力输入件；齿圈，与太阳轮同轴设置且齿圈能够相对太阳轮转动，齿圈为轮边减速器的动力输出件；行星架，与太阳轮同轴套设，且太阳轮能够相对行星架转动；行星轮，包括同轴固设的第一齿轮和第二齿轮，第一齿轮的分度圆直径大于第二齿轮的分度圆直径，行星轮安装于行星架上，第一齿轮能够与太阳轮啮合传动，第二齿轮能够与齿圈的内齿啮合传动。该技术方案能够与大减速比要求的工程车桥相适配，但行星齿轮所占空间较大，加工难度大、制造成本高，档位不可调节，只适用于大减速比的条件。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足，基于货车行驶过程对减速要求高，尤其是行驶在长距离陡坡时危险系数大的情况，提供一种货车后桥用三档轮边减速器，将齿轮组成的传动系统和制动器整合在轮毂内部，实现大、正常减速比的转换和拖车功能，大减速比实现货车长期下坡时的陡坡缓降功能，避免下坡中因长时间进行制动造成制动件过热或损伤，提高货车行驶的安全性和舒适性。
本发明为实现发明目的采用如下技术方案：
本发明货车后桥用三档轮边减速器的特点是由主传动模块和制动控制模块构成；
所述主传动模块为齿轮传动结构，包括第一直齿轮、上部双联右齿轮、上部双联左齿轮、小直齿轮、内齿轮、下部双联右齿轮、下部双联左齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮、输入轴和行星架；
所述输入轴通过键与所述第一直齿轮固联，所述第一直齿轮的上端与所述上部双联右齿轮啮合形成齿轮副，第一直齿轮的下端与所述下部双联右齿轮啮合形成齿轮副，所述上部双联右齿轮与所述上部双联左齿轮固联，所述下部双联右齿轮与所述下部双联左齿轮固联，所述上部双联左齿轮与所述内齿轮内啮合形成内齿轮副，所述上部双联左齿轮与所述第二直齿轮啮合形成齿轮副，所述第二直齿轮与所述小直齿轮啮合形成齿轮副，所述下部双联左齿轮与所述第三直齿轮啮合形成齿轮副，所述第三直齿轮与所述小直齿轮啮合形成齿轮副，所述第二直齿轮中心轴的下端通过轴承与所述输入轴末端固联，上端穿过所述上部双联左齿轮和所述上部双联右齿轮的中心并与行星架通过法兰环连接，使所述齿轮传动结构构成双行星排；
所述制动控制模块包括左制动器、右制动器和机架，所述内齿轮的尾端制动片和所述左制动器内圈固联，所述小直齿轮的尾端制动片和所述右制动器内圈固联，所述内齿轮通过轴承与机架固联。
本发明货车后桥用三档轮边减速器的特点也在于：
设置空档模式中主传动模块的连接方式为左制动器与内齿轮所连制动片保持分离，右制动器与小齿轮所连制动片保持分离，上部双联右齿轮和下部双联右齿轮均和第一直齿轮处于啮合状态，上部双联左齿轮和下部双联左齿轮均与内齿轮内啮合，上部双联左齿轮和第二直齿轮处于啮合状态，下部双联左齿轮和第三直齿轮处于啮合状态。
本发明货车后桥用三档轮边减速器的特点也在于：
设置大传动比模式中主传动模块的连接方式为左制动器与内齿轮所连制动片接合，右制动器与小齿轮所连制动片保持分离，上部双联右齿轮和下部双联右齿轮均和第一直齿轮处于啮合状态，上部双联左齿轮和下部双联左齿轮均与内齿轮内啮合，上部双联左齿轮和第二直齿轮处于啮合状态，下部双联左齿轮和第三直齿轮处于啮合状态。
本发明货车后桥用三档轮边减速器的特点也在于：
设置正常传动比模式中主传动模块的连接方式为左制动器与内齿轮所连制动片保持分离，右制动器与小齿轮所连制动片接合，上部双联右齿轮和下部双联右齿轮均和第一直齿轮处于啮合状态，上部双联左齿轮和下部双联左齿轮均与内齿轮内啮合，上部双联左齿轮和第二直齿轮处于啮合状态，下部双联左齿轮和第三直齿轮处于啮合状态。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1.本发明通过引入主传动模块和制动控制模块进轮边减速装置中，实现由齿轮组形成的双行星排结构，具有体积小、质量轻、稳定性好、成本低等优势，有助于提升后桥空间的利用率；并设置三个档位，可实现多功能的档位调节，可满足货车在正常道路中的正常减速和行驶需求；空档时可进行拖车，避免轮边减速装置内齿轮组的损坏。
2.本发明的三档减速器具有大传动比档位，减速比达到52，实现货车在长距离陡坡路况下的缓速功能，避免因长时间制动导致的制动鼓过热甚至失效而产生的安全隐患，提升货车行驶时的稳定性、安全性和舒适性，并可有效保护制动部件。
附图说明
图1为本发明货车后桥用三档轮边减速器结构示意图；
图2为本发明前进一档的动力传递路线图；
图3为本发明前进二档的动力传递路线图；
图4为本发明空档的结构示意图；
图中标号：1第一直齿轮；2上部双联右齿轮；201上部双联左齿轮；3小直齿轮；4内齿轮；5机架；6下部双联右齿轮；601下部双联左齿轮；7第二直齿轮；8第三直齿轮；9输入轴；B1左制动器；B2右制动器；H行星架。
具体实施方式
参见图1，本实施例中货车后桥用三档轮边减速器是由主传动模块和制动控制模块构成；
如图1所示，主传动模块为齿轮传动结构，包括第一直齿轮1、上部双联右齿轮2、上部双联左齿轮201、小直齿轮3、内齿轮4、下部双联右齿轮6、下部双联左齿轮601、第二直齿轮7、第三直齿轮8、输入轴9和行星架H；
如图1所示，本实施例中在中桥差速器的左右两边齿轮组为对称结构，中桥差速器的输入轴9通过键与第一直齿轮1固联，第一直齿轮1的上端与上部双联右齿轮2啮合形成齿轮副，第一直齿轮1的下端与下部双联右齿轮6啮合形成齿轮副，上部双联右齿轮2与上部双联左齿轮201固联，下部双联右齿轮6与下部双联左齿轮601固联，上部双联左齿轮201与内齿轮4内啮合形成内齿轮副，上部双联左齿轮201与第二直齿轮7啮合形成齿轮副，第二直齿轮7与小直齿轮3啮合形成齿轮副，下部双联左齿轮601与第三直齿轮8啮合形成齿轮副，第三直齿轮8与小直齿轮3啮合形成齿轮副，第二直齿轮7中心轴的下端通过轴承与输入轴9末端固联，上端穿过上部双联左齿轮201和上部双联右齿轮2的中心并与行星架H通过法兰环连接，使齿轮传动结构构成双行星排；
制动控制模块包括左制动器B1、右制动器B2和机架5，内齿轮4的尾端制动片和左制动器B1内圈固联，小直齿轮3的尾端制动片和右制动器B2内圈固联，内齿轮4通过轴承与机架5固联。
设置空档模式中主传动模块的连接方式为左制动器B1与内齿轮4所连制动片保持分离，右制动器B2与小齿轮3所连制动片保持分离，上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6均和第一直齿轮1处于啮合状态，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601均与内齿轮4内啮合，上部双联左齿轮201和第二直齿轮7处于啮合状态，下部双联左齿轮601和第三直齿轮8处于啮合状态。
设置大传动比模式中主传动模块的连接方式为左制动器B1与内齿轮4所连制动片接合，右制动器B2与小齿轮3所连制动片保持分离，上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6均和第一直齿轮1处于啮合状态，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601均与内齿轮4内啮合，上部双联左齿轮201和第二直齿轮7处于啮合状态，下部双联左齿轮601和第三直齿轮8处于啮合状态。
设置正常传动比模式中主传动模块的连接方式为左制动器B1与内齿轮4所连制动片保持分离，右制动器B2与小齿轮3所连制动片接合，上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6均和第一直齿轮1处于啮合状态，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601均与内齿轮4内啮合，上部双联左齿轮201和第二直齿轮7处于啮合状态，下部双联左齿轮601和第三直齿轮8处于啮合状态。
工作原理：
根据货车行驶过程对减速效果的高要求并结合所设计的预期减速器比，设计各齿轮齿数和模数如表1所示。
表1齿轮齿数与模数表
各个档位的执行元件如表2所示：
表2换档执行元件工作表
注：表中“●”表示结合，“○”表示分离；
结合图1、图2、图3、图4和表2，各档传递路线如下：
1.空档(N位)
如图4所示，空档时左制动器B1与内齿轮4所连制动片保持分离，右制动器B2与小齿轮3所连制动片保持分离，主减速器输出动力通过中桥差速器和输入轴9带动第一直齿轮1转动，上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6均和第一直齿轮1处于啮合状态，第一直齿轮1转动的同时带动上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6转动，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601也随之转动，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601均与内齿轮4内啮合，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601的转动带动内齿轮4进行空转，上部双联左齿轮201和第二直齿轮7处于啮合状态，上部双联左齿轮201的转动带动第二直齿轮7转动，下部双联左齿轮601和第三直齿轮8处于啮合状态，下部双联左齿轮601的转动带动第三直齿轮8转动，第二直齿轮7与第三直齿轮8均与小直齿轮3处于啮合状态，第二直齿轮7与第三直齿轮8的转动带动小直齿轮3空转，不会产生制动力传递给轮毂，此时车辆依靠惯性行驶或进行拖车作业，达到保护齿轮组的目的。
2.前进档(D位)
(1)前进一档(D1档大减速比)
如图2所示，前进一档时左制动器B1与内齿轮4所连制动片接合，右制动器B2与小齿轮3所连制动片保持分离，主减速器输出动力通过中桥差速器和输入轴9带动第一直齿轮1转动，上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6均和第一直齿轮1处于啮合状态，第一直齿轮1转动的同时带动上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6转动，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601也随之转动，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601均与内齿轮4内啮合，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601的转动带动内齿轮4进行转动，此时左制动器B1产生的制动力传递给轮毂，使两侧车轮减速，上部双联左齿轮201和第二直齿轮7处于啮合状态，上部双联左齿轮201的转动带动第二直齿轮7转动，下部双联左齿轮601和第三直齿轮8处于啮合状态，下部双联左齿轮601的转动带动第三直齿轮8转动第二直齿轮7与第三直齿轮8均与小直齿轮3处于啮合状态，第二直齿轮7与第三直齿轮8的转动带动小直齿轮3空转，不会产生制动力传递给轮毂。
(2)前进二档(D2档)
如图3所示，前进二档时左制动器B1与内齿轮4所连制动片保持分离，右制动器B2与小齿轮3所连制动片接合，主减速器输出动力通过中桥差速器和输入轴9带动第一直齿轮1转动，上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6均和第一直齿轮1处于啮合状态，第一直齿轮1转动的同时带动上部双联右齿轮2和下部双联右齿轮6转动，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601也随之转动，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601均与内齿轮4内啮合，上部双联左齿轮201和下部双联左齿轮601的转动带动内齿轮4进行空转，上部双联左齿轮201和第二直齿轮7处于啮合状态，上部双联左齿轮201的转动带动第二直齿轮7转动，下部双联左齿轮601和第三直齿轮8处于啮合状态，下部双联左齿轮601的转动带动第三直齿轮8转动，第二直齿轮7与第三直齿轮8均与小直齿轮3处于啮合状态，第二直齿轮7与第三直齿轮8的转动带动小直齿轮3转动，此时B2产生的制动力传递给轮毂，使两侧车轮缓慢减速。
结合图1、图2、图3和图4，换档过程如下：
空档换一档，通过换档控制单元将B1与内齿轮4所连制动片通电接合，B2与小齿轮3所连制动片断电保持分离，实现空档到一档的转换。
空档换二档，通过换档控制单元将B1与内齿轮4所连制动片断电保持分离，B2与小齿轮3所连制动片通电接合，实现空档到二档的转换。
二档换一档，通过换档控制单元将B2与小齿轮3所连制动片断电分离，将B1与内齿轮4所连制动片通电接合，实现二档到一档的转换。

Claims (4)

1.一种货车后桥用三档轮边减速器，其特征是由主传动模块和制动控制模块构成；
所述主传动模块为齿轮传动结构，包括第一直齿轮(1)、上部双联右齿轮(2)、上部双联左齿轮(201)、小直齿轮(3)、内齿轮(4)、下部双联右齿轮(6)、下部双联左齿轮(601)、第二直齿轮(7)、第三直齿轮(8)、输入轴(9)和行星架(H)；
所述输入轴(9)通过键与所述第一直齿轮(1)固联，所述第一直齿轮(1)的上端与所述上部双联右齿轮(2)啮合形成齿轮副，第一直齿轮(1)的下端与所述下部双联右齿轮(6)啮合形成齿轮副，所述上部双联右齿轮(2)与所述上部双联左齿轮(201)固联，所述下部双联右齿轮(6)与所述下部双联左齿轮(601)固联，所述上部双联左齿轮(201)与所述内齿轮(4)内啮合形成内齿轮副，所述上部双联左齿轮(201)与所述第二直齿轮(7)啮合形成齿轮副，所述第二直齿轮(7)与所述小直齿轮(3)啮合形成齿轮副，所述下部双联左齿轮(601)与所述第三直齿轮(8)啮合形成齿轮副，所述第三直齿轮(8)与所述小直齿轮(3)啮合形成齿轮副，所述第二直齿轮(7)中心轴的下端通过轴承与所述输入轴(9)末端固联，上端穿过所述上部双联左齿轮(201)和所述上部双联右齿轮(2)的中心并与行星架(H)通过法兰环连接，使所述齿轮传动结构构成双行星排；
所述制动控制模块包括左制动器(B1)、右制动器(B2)和机架(5)，所述内齿轮(4)的尾端制动片和所述左制动器(B1)内圈固联，所述小直齿轮(3)的尾端制动片和所述右制动器(B2)内圈固联，所述内齿轮(4)通过轴承与机架(5)固联。
2.根据权利要求1所述的货车后桥用三档轮边减速器，其特征是：
设置空档模式中主传动模块的连接方式为左制动器(B1)与内齿轮(4)所连制动片保持分离，右制动器(B2)与小齿轮(3)所连制动片保持分离，上部双联右齿轮(2)和下部双联右齿轮(6)均和第一直齿轮(1)处于啮合状态，上部双联左齿轮(201)和下部双联左齿轮(601)均与内齿轮(4)内啮合，上部双联左齿轮(201)和第二直齿轮(7)处于啮合状态，下部双联左齿轮(601)和第三直齿轮(8)处于啮合状态。
3.根据权利要求1所述的货车后桥用三档轮边减速器，其特征是：
设置大传动比模式中主传动模块的连接方式为左制动器(B1)与内齿轮(4)所连制动片接合，右制动器(B2)与小齿轮(3)所连制动片保持分离，上部双联右齿轮(2)和下部双联右齿轮(6)均和第一直齿轮(1)处于啮合状态，上部双联左齿轮(201)和下部双联左齿轮(601)均与内齿轮(4)内啮合，上部双联左齿轮(201)和第二直齿轮(7)处于啮合状态，下部双联左齿轮(601)和第三直齿轮(8)处于啮合状态。
4.根据权利要求1所述的货车后桥用三档轮边减速器，其特征是：
设置正常传动比模式中主传动模块的连接方式为左制动器(B1)与内齿轮(4)所连制动片保持分离，右制动器(B2)与小齿轮(3)所连制动片接合，上部双联右齿轮(2)和下部双联右齿轮(6)均和第一直齿轮(1)处于啮合状态，上部双联左齿轮(201)和下部双联左齿轮(601)均与内齿轮(4)内啮合，上部双联左齿轮(201)和第二直齿轮(7)处于啮合状态，下部双联左齿轮(601)和第三直齿轮(8)处于啮合状态。
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