CN201547211U - 液力变速器 - Google Patents

Abstract

一种液力变速器，它主要包括箱体部件、液力变矩器以及箱体内的变速机构，从发动机输出的动力经变速器中的液力变矩器、以及通过输入轴与变速机构相连；所述的变速机构由输入部件、K1/V离合器部件、K2/R离合器部件、K3/4离合器部件、惰轮部件、输出部件、操纵阀部件、取力器部件以及电控系统构成，所述的输入轴与K1/V离合器部件的K1轴、K2/R离合器部件的K2轴、K3/4离合器部件的K4轴以及输出部件的输出轴采用平行轴布置、定轴转动，所有轴上的传动齿轮均由滚动轴承支承，并且各轴上的传动齿轮之间为常啮合传动；齿轮采用细高斜齿、斜齿轮及直齿结合，它具有它具有结构合理、体积小、重量轻、配套范围广、可靠性高、能实现半自动控制乃至全自动控制等特点。

Description

液力变速器

技术领域

本实用新型涉及的是一种包括液力变矩器及一个多挡动力换挡变速箱的齿轮动力传递转换装置。

背景技术

现有的工程机械液力变速器，在结构上基本采用液力变矩器+动力换挡变速箱的形式，通过液压控制的离合器实现挡位的转换。但现在的液力变速器基本上存在着以下问题：1)挡位数较少且较单一，不能适应工程机械在复杂工况条件下的作业；2)与不同机械匹配性较差，在不同工程机械上往往需要专门设计的变速器与之配套，这样既增加了开发及制造成本，同时也不利于产品的通用化及系列化；3)重量功率较小，不能满足大型工程机械，工业用卡车和其他作业机械的配套要求；4)自动化/半自动化的程度较低，不能适应工程机械的现代要求，对整机的先进性及市场竞争力产生了制约作用。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述存在的不足，而提供一种新型、结构合理、体积小、重量轻、配套范围广、可靠性高、能实现半自动控制乃至全自动控制的液力变速器。它主要包括箱体部件、液力变矩器以及箱体内的变速机构，从发动机输出的动力经变速器中的液力变矩器、以及通过输入轴与变速机构相连；变速机构由输入部件、K1/V离合器部件、K2/R离合器部件、K3/4离合器部件、K3/4离合器部件、惰轮部件、输出部件、油泵、操纵阀部件、取力器部件以及电控系统11构成，所述的输入轴与K1/V离合器部件的K1轴、K2/R离合器部件的K2轴、K3/4离合器部件的K4轴以及输出部件的输出轴采用平行轴布置、定轴转动，所述的K1/V离合器部件、K2/R离合器部件和K3/4离合器部件三个中间轴部件采用转轴，所有轴上的传动齿轮均由滚动轴承支承，并且传动齿轮之间为常啮合传动。

所述的输入部件主要包括输入轴、输入齿轮及油泵；K1/V离合器部件主要包括K1轴、KV齿轮、KV离合器、K1离合器及K1齿轮；K2/R离合器部件主要包括K2轴、KR1齿轮、KR2齿轮、KR离合器、K2离合器及K2大齿轮与K2小齿轮；K3/4离合器部件主要包括K3轴、K3齿轮、K31齿轮、K31离合器、K32离合器及K32齿轮；输出部件主要包括输出齿轮、输出轴及输出法兰；输入齿轮分别与KV齿轮和KR1齿轮啮合；K1轴上的KV1齿轮和K1齿轮分别与K2轴上的KR2齿轮和K2大齿轮啮合，KR2齿轮和K2小齿轮又分别与K3轴上的K31齿轮和K32齿轮啮合；K32齿轮与输出轴上的输出齿轮啮合，所述K2轴上的KR1齿轮通过惰轮部件中间轴上的惰轮与K3轴上的K3齿轮啮合。

所述的KV离合器、K1离合器、KR离合器、K2离合器、K31离合器、K32离合器中均包含有数片摩擦片，摩擦片由粉末冶金摩擦片和钢片组成，它们呈相互交错排列布置，其中摩擦片通过外花键与离合器外壳中的内花键相连，钢片通过内花键与相应齿轮的外花键相连接。

所述的离合器中设置有与操纵阀控制的压力油进出的压力油道相通的离合器活塞；所述的压力油道与油泵相连；所述的操纵阀可拆地安装在箱体的顶面，所述的变速机构中机械传动可以采用两端输出的方式，所述箱体采用分体式，箱体采用前后分箱。

所述的变速机构中机械传动Zin齿轮、Zv齿轮、ZR齿轮、ZD齿轮及Z4齿轮采用细高斜齿，KV1齿轮、KR2齿轮及K43齿轮采用斜齿，而Z1齿轮，Z2D齿轮、Z2x齿轮、Z3齿轮、Zout齿轮则采用直齿，所述变速机构中机械传动KV1齿轮、KR2齿轮、K43齿轮及Z3齿轮为薄壁零件，所述变速机构中机械传动Z2x齿轮、ZD齿轮采用两相背的内锥滚道。

本实用新型可根据用户的具体使用要求，不仅可在液力变矩器上实现多种变型，同时在挡位数上有3前3倒、4前3倒、5前3倒及6前3倒等多种方式可供不同工程机械选用，在换挡方式上有机液控制或电液控制可供用户自由选择。设计最大输入功率250kW，最高输入转速2500r/min，涡轮最大扭矩2300N·m，取力器最大取力扭矩1100N·m；它是一种能实现前后桥驱动的多功能传动装置。

本实用新型可以根据不同用户及不同车辆的具体要求，只须改变液力变速器的某些零件组合，就可满足各种工程机械或一些特种车辆的使用要求。这种设计方法不仅增强了变速器对各种车辆的匹配适应性，同时也利于产品的通用性及系列化，大大缩短了新品的开发及制造周期，节约了生产成本，经济效益得到了很好体现；它具有结构合理、体积小、重量轻、配套范围广、可靠性高、能实现半自动控制乃至全自动控制等特点，根据用户的具体使用要求，不仅可在液力变矩器上实现多种变型，同时在挡位数上有3前3倒、4前3倒、5前3倒及6前3倒等多种方式可供不同工程机械选用，在换挡方式上有机液控制或电液控制可供用户自由选择。本实用新型适用大型工程机械，大型工业用卡车和其他大型作业机械等，较好地解决了目前所用传动装置档位少且单一，与不同机械匹配性差，操作效率低的现状。

附图说明

图1是本实用新型的传动原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作详细的介绍，附图1所示，本实用新型主要包括箱体部件、液力变矩器以及箱体内的变速机构，从发动机输出的动力经液力变矩器、以及通过输入轴31与变速机构相连；变速机构由输入部件、K1/V离合器部件、K2/R离合器部件、K3/4离合器部件、K3/4离合器部件、惰轮部件、输出部件、油泵、操纵阀部件、取力器部件以及电控系统11构成，所述的输入轴与K1/V离合器部件的K1轴、K2/R离合器部件的K2轴、K3/4离合器部件的K4轴以及输出部件的输出轴采用平行轴布置、定轴转动，所述的K1/V离合器部件、K2/R离合器部件和K3/4离合器部件三个中间轴部件采用转轴，所有轴上的传动齿轮均由滚动轴承支承，并且传动齿轮之间为常啮合传动。

所述的输入部件3主要包括输入轴31、输入齿轮32及油泵33；K1/V离合器部件4主要包括K1轴41、KV1齿轮42、KV离合器43、KV2齿轮44、K1离合器45及K1齿轮46；K2/R离合器部件5主要包括K2轴51、KR1齿轮52、KR2齿轮53、KR离合器54、K2离合器55及K2大齿轮56与K2小齿轮57；K3/4离合器部件6主要包括K3轴61、K3齿轮62、K31齿轮63、K31离合器64、K32离合器65及K32齿轮66；输出部件8主要包括输出齿轮82、输出轴81及输出法兰83；输入齿轮32分别与KV1齿轮42和KR1齿轮52啮合；K1轴41上的KV2齿轮44和K1齿轮46分别与K2轴51上的KR2齿轮53和K2大齿轮56啮合，KR2齿轮53和K2小齿轮57又分别与K3轴61上的K31齿轮63和K32齿轮66啮合；K32齿轮65与输出轴81上的输出齿轮82啮合，所述K2轴51上的KR1齿轮52通过惰轮部件7中间轴71上的惰轮72与K3轴61上的K3齿轮62啮合。

所述的KV离合器43、K1离合器45、KR离合器54、K2离合器55、K31离合器64、K32离合器66中均包含有数片摩擦片，摩擦片由粉末冶金摩擦片和钢片组成，它们呈相互交错排列布置，其中摩擦片通过外花键与离合器外壳中的内花键相连，钢片通过内花键与相应齿轮的外花键相连接。

所述的离合器中均设置有与操纵阀控制的压力油进出的压力油道及离合器活塞；所述的压力油道与油泵相连；所述的操纵阀可拆地安装在箱体的顶面，所述的变速机构中机械传动可以采用两端输出的方式，所述箱体采用分体式，箱体采用前后分箱。

所述的变速机构中机械传动Zin齿轮32、Zv齿轮42、ZR齿轮52、ZD齿轮72及Z4齿轮62采用细高斜齿，KV1齿轮44、KR2齿轮53及K43齿轮63采用斜齿，则体积小、质量轻而传递能力大的传动装置，而Z1齿轮46，Z2D齿轮56、Z2x齿轮57、Z3齿轮66、Zout齿轮82则采用直齿，所述变速机构中机械传动KV1齿轮44、KR2齿轮53、K43齿轮63及Z3齿轮66为薄壁零件，所述变速机构中机械传动Z2x齿轮57、ZD齿轮72采用两相背的内锥滚道，整个装置显得紧凑，重量功率较大。自带油泵，且可加装应急转向泵、各类传感器、里程表接口、多个取力器等配置，较好地满足了各种车型的整机配置需要。

本实用新型所述的从发动机输出的动力经变速器中的液力变矩器传递与变速箱。变矩器可实现输出转速的无级变化，驱动扭矩能自动适应所需的负载扭矩，从而增强了车辆对各种工况的适应性，降低了劳动强度，增加了车辆的寿命，提高了车辆的舒适性。在液力变矩器上同时可加装导轮单向自由轮及闭锁离合器等机构，以满足不同机械的使用工况要求。本实用新型的其中一个特点是变矩器具有一定的独立性和多样选择性，即无须更改变速器的其它结构，根据发动机与变矩器的匹配优化，选出性能最合适的变矩器，即可直接安装于变速器的前端，这是模块化设计的一个重要体现。液力变矩器部分与机械传动部分可分开设计，再有机地进行组合，形成多种变型产品，满足不同车辆的需要。

变速器箱体内主要由5或6个湿式离合器(根据车辆的挡位数来确定所需的离合器数量，5~6挡结构需6个湿式离合器，而3~4挡结构只许5个湿式离合器)组成。由液压控制的多片磨擦式离合器，能在带负荷状态(不切断动力)下接合和脱开，即为动力换挡。本实用新型所述的输入部件3主要包括输入轴、输入齿轮及油泵，其中油泵的作用是给变速箱及变矩器提供足够的润滑油及工作压力油。

附图

中所示的传动原理可以通过下表中所示的、选择在模块化设计中所配置的速比组合，用户可根据车辆的使用特性，选择表中任一速比组合，当然根据用户需要还可以实现更多的速比配置。各挡速比的调整是通过齿轮齿数的有机变化组合来实现的。

前进档                                     后退档

    F1    F2    F3    F4    F5   F6    R1    R2    R3

    4.533 2.207 0.97  0.625            4.356 2.207 0.97

    4.533 2.207 0.97  0.625            4.533 2.207 0.97

4/3前3倒

    4.533 2.207 0.97  0.625            5.35  2.207 0.97

    4.533 2.207 0.97  0.625            3.783 2.207 0.97

    4.533 2.805 2.207 1.421 0.97 0.625 4.356 2.207 0.97

    4.533 2.92  2.207 1.421 0.97 0.625 4.533 2.207 0.97

6/5前3倒

    4.533 3.446 2.207 1.421 0.97 0.625 5.35  2.207 0.97

    4.533 2.437 2.207 1.421 0.97 0.625 3.783 2.207 0.97

注：1)无第四挡时即为三挡变速器结构。

2)无第六挡时即为五挡变速器结构，操纵方式只能采用电液操纵。

从速比表中可看出，4/3前3倒的变速器结构是从6/5前3倒中衍生出来的，所以我们可从6前3倒的结构为例来重点介绍一下各离合器接合关系及变速器的机械传动原理。前进1挡时接合的离合器为KV与K1，传动链为32→42→43结合→44→45结合→46→56→57→66→82；前进2挡时接合的离合器为K4与K1，传动链为32→52→72→62→64结合→63→53→44→K1结合→46→56→57→66→82；前进3挡时接合的离合器为KV与K2，传动链为32→42→KV结合→44→53→K2结合→57→66→82；前进4挡时接合的离合器为K4与K2，传动链为32→52→72→62→K4结合→63→53→K2结合→57→66→82；前进5挡时接合的离合器为KV与K3，传动链为32→42→KV结合→44→53→63→K3结合→66→82；前进6挡时接合的离合器为K4与K3，传动链为32→52→72→62→K4结合→63→K3结合→66→82；倒退1挡时接合的离合器为KR与K1，传动链为32→52→KR结合→53→44→K1结合→46→56→57→66→82；倒退2挡时接合的离合器为KR与K2，传动链为32→52→KR结合→53→K2结合→57→66→82；倒退3挡时接合的离合器为KR与K3，传动链为32→52→KR结合→53→63→K3结合→66→82。而这些挡位功能是通过液压操纵系统及电气控制来实现的，其中的操纵阀杆(芯)的运动是由电气控制的电磁铁(或者是手动/气动控制)来完成的。

由于三个离合器部件的液压控制及传动原理是一致的，下面以KR/2离合器部件为例介绍一下离合器的工作原理。各离合器中均包含有数片摩擦片，摩擦片由粉末冶金摩擦片(粉片)和钢片组成，它们呈相互交错排列布置。其中粉片通过外花键与离合器外壳中的内花键相连，钢片通过内花键与相应齿轮的外花键相连接。当由操纵阀控制的压力油经油管进入其控制的相应压力油道后，推动相应的离合器活塞，使离合器中的粉片与钢片在压力与摩擦力的作用下结合在一起(这个过程我们可以简称为离合器接合)，这时离合器齿轮所承受的工作扭矩就通过摩擦片传递与离合器外壳，再由离合器外壳传递与其它工作件。比如K2、KR离合器同时接合时，KR齿轮上的动力就通过离合器外壳传递与K2齿轮，再由K2齿轮传递与其它零件。当离合器中压力油消失后，活塞通过回复弹簧返回到原位，粉片与钢片也即脱开，所传递的动力也就此切断。

与普通变速器相比，本实用新型在结构上还有以下特点：箱体分体式，定轴式，轴旋转，齿轮采用细高齿和斜齿轮，各轴系大多采用园锥滚子轴承，离合器处壳和一些齿轮为簿壁件、齿轮内孔为轴承滚道，各支承轴承均经特殊设计，这样大大减小了整个变速箱的体积，重量明显比同类产品小，但功能及强度上丝毫没有降低。根据不同用户的需求，在变速器上可加装应急转向泵、各类传感器、里程表接口、工作油泵取力口(最多两个)、停车制动器等配置。应用范围广、适应性强是本实用新型的一大特色。

此外，本实用新型还有一明显特点，就是在箱体顶面装有一可方便拆卸的操纵阀。同时操纵阀有电控和机控两种方式可供选择，以满足不同用户的品位要求。操纵阀相对较稳定，无需改动或局部改装后即可实现3/4/5/6前3倒等多种功能。在机液控制阀中，根据需要，可配置一套“反向连锁”和“空挡保险”机构，可以防止对车辆的误操纵。电液控制的变速器较机液控制的优点在于操纵正确方便，最主要是采用了电缆连接使变速器安装更为方便。在电液控制阀中，根据需要，可实现双舱操纵、同时可配置压力切断阀、微动阀、双压阀、强制换低档按钮等以满足不同车辆的具体使用要求。不论是机液控制阀还是电液控制阀，其内部均有一压力控制阀及控制压力阀来调节变速器的升压特性。压力油首先经控制压力阀(主调压阀)限制工作压力后，再通过压力控制阀进入操纵阀。压力控制阀的作用是在换挡瞬间调节离合器油缸的升压特性，即在换挡时，油压会瞬时降低，换挡结束(离合器接合完毕)后油压再恢复到控制压力阀所限制的压力。这样能减少换挡冲击，提高变速器的换挡品质。另外，该变速器亦可根据整机需要选配传感器，配置自动控制器可很方便地实现变速箱自动控制。

综上所述，本实用新型具有如下四大特点：

1)模块化的组合设计方式，可如积木般极其灵活地进行功能搭配，各部件可以按实际需要有机地组合成一个满足特定车辆要求的液力变速器，体现一专多能。这样不仅使产品具有很强的市场适应能力，同时产品有很高的通用化及系列化，生产成本及制造周期大大缩短，适应了市场瞬息万变的形势。

2)功能强大，适用范围广。理论上本实用新型适用大型工程机械，工业用卡车和其他作业机械等，采用电液控制(如果用户需要，亦可选用机液控制)，可根据整机需要选配传感器，配置半自动或全自动换挡控制系统，使司机从手动操作中解放出来，尤其在逆向工作时，自动换档提高了变速器的工作效率和服务寿命，技术完全领先于国内同类产品。

3)虽然本实用新型结构复杂，但变速器布置紧凑(在轴承、齿轮等方面均采用特殊设计)，体积小，重量轻(大大低于国内同类产品指标)；同时变速器的使用可靠性高，动力传递能力大，便于安装、拆卸及维修保养。

4)结构合理、体积小、重量轻、传递能力大，适用大型工程机械、大型工业用卡车和其他大型作业机械等。

Claims (10)

1.一种液力变速器，它主要包括箱体部件、液力变矩器以及箱体内的变速机构，其特征在于所述的变速机构由输入部件、K1/V离合器部件、K2/R离合器部件、K3/4离合器部件、K3/4离合器部件、惰轮部件、输出部件、油泵、操纵阀部件、取力器部件以及电控系统构成，所述的输入轴与K1/V离合器部件的K1轴、K2/R离合器部件的K2轴、K3/4离合器部件的K4轴以及输出部件的输出轴采用平行轴布置、定轴转动，所述的K1/V离合器部件、K2/R离合器部件和K3/4离合器部件三个中间轴部件采用转轴，所有轴上的传动齿轮均由滚动轴承支承，并且传动齿轮之间为常啮合传动。

2.根据权利要求1所述的液力变速器，其特征在于所述的输入部件主要包括输入轴、输入齿轮及油泵；K1/V离合器部件主要包括K1轴、KV齿轮、KV离合器、K1离合器及K1齿轮；K2/R离合器部件主要包括K2轴、KR1齿轮、KR2齿轮、KR离合器、K2离合器及K2大齿轮与K2小齿轮；K3/4离合器部件主要包括K3轴、K3齿轮、K31齿轮、K31离合器、K32离合器及K32齿轮；输出部件主要包括输出齿轮、输出轴及输出法兰；输入齿轮Zin分别与KV齿轮和KR1齿轮啮合；K1轴上的KV1齿轮和K1齿轮分别与K2轴上的KR2齿轮和K2大齿轮啮合，KR2齿轮和K2小齿轮又分别与K3轴上的K31齿轮和K32齿轮啮合；K32齿轮与输出轴上的输出齿轮啮合，所述K2轴上的KR1齿轮通过中间轴上的中间齿轮与K3轴上的K3齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的液力变速器，其特征在于所述的KV离合器、K1离合器、KR离合器、K2离合器、K31离合器、K32离合器中均包含有数片摩擦片，摩擦片由粉末冶金摩擦片和钢片组成，它们呈相互交错排列布置，其中摩擦片通过外花键与离合器外壳中的内花键相连，钢片通过内花键与相应齿轮的外花键相连接。

4.根据权利要求3所述的液力变速器，其特征在于所述的离合器中设置有与操纵阀控制的压力油进出的压力油道相通的离合器活塞；所述的压力油道与油泵相连。

5.根据权利要求3所述的液力变速器，其特征在于所述的操纵阀可拆地安装在箱体的顶面。

6.根据权利要求1所述的液力变速器，其特征在于所述的变速机构中机械传动可以采用两端输出的方式。

7.根据权利要求1所述的液力变速器，其特征在于所述箱体采用分体式，箱体采用前后分箱。

8.根据权利要求6所述的液力变速器，其特征在于所述的变速机构中机械传动Zin齿轮(32)、Zv齿轮(42)、ZR齿轮(52)、ZD齿轮(72)及Z4齿轮(62)采用细高斜齿，KV1齿轮(44)、KR2齿轮(53)及K43齿轮(63)采用斜齿，而Z1齿轮(46)，Z2D齿轮(56)、Z2x齿轮(57)、Z3齿轮(66)、Zout齿轮(82)则采用直齿。

9.根据权利要求6或8所述的液力变速器，其特征在于所述变速机构中机械传动KV1齿轮(44)、KR2齿轮(53)、K43齿轮(63)及Z3齿轮(66)为薄壁零件。

10.根据权利要求6或8所述的液力变速器，其特征在于所述变速机构中机械传动Z2x齿轮(57)、ZD齿轮(72)采用两相背的内锥滚道。