CN204692493U - 机器的传动装置和机器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器的传动装置和机器。传动装置包括液力变矩器(1)和变速器(3)，变矩器与机器的动力系统连接并由动力系统驱动，变矩器与变速器操作性地连接成使得变矩器的旋转输出传递给变速器的输入轴(I)。变矩器是配备有超越离合器(2)和经由该离合器输出动力的输出轴(13)的双涡轮液力变矩器，变速器是定轴式动力换挡变速器，传动装置还包括不能相对旋转地安装在变矩器的输出轴上的第一传递齿轮(Z1)、不能相对旋转地安装在变速器的输入轴上的第四传递齿轮(Z4)、传递轴(14)及均不能相对旋转地安装在传递轴上并分别与第一和第四传递齿轮啮合的第二和第三传递齿轮(Z2，Z3)，传递轴在竖直方向上配置在变矩器的输出轴的上方。

Description

机器的传动装置和机器

技术领域

本实用新型涉及一种机器的传动装置，和配备有该传动装置的机器。

背景技术

机器(例如作业机械，如装载机)配备有动力系统(如发动机系统)为机器提供动力，动力系统产生的动力通过传动系统传递以控制机器的运行。许多机器的运行一般存在几种典型工况：以轮式装载机为例，在进行装载作业时常常以低速行驶(前进或后退)，而在非作业期间则以高速行驶，在高速行驶期间又视路况而定以不同的速度前进或后退。因此，一般希望机器的传动系统能为机器的行走装置(如车轮或履带)提供具有不同速度的多种输出，以使机器根据负载和环境的不同而以不同的速度前进或后退，亦即使机器的行驶具有多个前进挡和后退挡。

现有技术中常采用包括液力变矩器和变速器的液力机械传动装置来实现机器的多个档位。液力变矩器由从机器的动力系统输入的动力驱动，并经由变矩器的输出轴将旋转动力输入给变速器，变速器再与机器的行走装置连接以利用其旋转输出来驱动机器行驶。变速器可为行星齿轮式或定轴齿轮式，前者的结构复杂、加工难度大、装配要求高，且功率损失较大；后者采用高低速机械式手动换挡，必须停车换挡，换挡操作不便，换挡冲击和噪音较大。总体而言，现有的机器传动装置存在换挡结构复杂、操作不便和效率低等缺点。另一方面，在现有的机器传动装置中，在动力传递路径上设置在液力变矩器和机器行走装置之间的变速器相对于变矩器的动力输入轴线往往具有较大的轴降，这导致变速器在地面以上的安装空间很有限，且可能损害机器在地面上的通过性能。

本实用新型旨在解决现有技术中存在的上述一个或多个问题。

实用新型内容

一方面，本实用新型提供了一种机器的传动装置，包括液力变矩器和变速器，所述液力变矩器与机器的动力系统连接并由该动力系统驱动，所述液力变矩器与所述变速器操作性地连接成使得所述液力变矩器的旋转输出传递给所述变速器的输入轴。所述传动装置的特征在于，所述液力变矩器是配备有超越离合器和经由该超越离合器输出动力的输出轴的双涡轮液力变矩器，所述变速器是定轴式动力换挡变速器，并且所述传动装置还包括不能相对旋转地安装在所述液力变矩器的输出轴上的第一传递齿轮、不能相对旋转地安装在所述变速器的输入轴上的第四传递齿轮、传递轴以及均不能相对旋转地安装在所述传递轴上并分别与所述第一和第四传递齿轮啮合的第二和第三传递齿轮，所述传递轴在竖直方向上配置在所述液力变矩器的输出轴的上方。

另一方面，本实用新型提供了一种包括上述传动装置的机器。

附图说明

图1是根据本实用新型的机器传动装置所应用的一种示例性机器的立体图。

图2是示出根据本实用新型的机器传动装置的一种示例性构型的示意图。

具体实施方式

图1显示了一种示例性的机器100。机器100可例如为作业机械，如轮式装载机。机器100也可以是执行与特定行业(例如采矿、建筑、农业、运输等)相关的操作并在各种作业环境(例如矿场、建筑工地、农场和道路等)中工作的任何其它类型的机器，例如履带式挖掘机、轮式平地机等。

机器100可包括主机架30、操作人员容纳空间如驾驶室35、和工作机具36。在一个实施例中，工作机具36可以是应用于装载机的铲斗。机器100可包括至少一个与工作机具36操作连接并用来控制工作机具36动作的油缸37。在机器100的下部布置有行走装置40，用来支撑和移动机器100。在一个实施例中，行走装置40包括车轮41。

图1所示的机器100通过传动装置将由机器的动力系统输出的动力传递给例如行走装置40。为了使行走装置能以具有不同的输出速度的多个前进挡和后退挡行驶，可采用根据本实用新型的传动装置，其如图2所示可包括液力变矩器1和变速器3。

液力变矩器1与机器的动力系统(如发动机，未示出)连接并由该动力系统驱动。根据本实用新型，液力变矩器1为双涡轮液力变矩器，其具有泵轮B、第一涡轮T1、第二涡轮T2和导轮D。动力系统驱动泵轮B旋转，泵轮B经由齿轮Z11、Z12和Z13带动油泵工作，进而驱使油液在泵轮B、两个涡轮T1、T2和导轮D之间循环运动，使得动力从与第一涡轮T1连接的第一涡轮输出轴11和与第二涡轮T2连接的第二涡轮输出轴12输出。第一和第二涡轮输出轴11、12分别与两对具有不同传动比的啮合齿轮Z1’、Z2’和Z3’、Z4’连接。双涡轮液力变矩器1配备有超越离合器2，其设置在齿轮Z2’和Z4’之间。当外负载低时，齿轮Z4’的转速高于齿轮Z2’的转速，超越离合器2自动脱开，使得动力仅通过第二涡轮T2和齿轮Z3’、Z4’经由液力变矩器1的与齿轮Z4’固连的输出轴13输出。随着外负载的增大，涡轮的转速降低，使得齿轮Z4’的转速低于齿轮Z2’的转速，于是超越离合器2接合，从而动力由第一和第二涡轮T1、T2经由各自的成对啮合齿轮共同提供并最终经输出轴13以减小的速度输出。

从动力系统输入给双涡轮液力变矩器1的动力以A为旋转轴线，下称“动力输入轴线”。该动力输入轴线A也是泵轮B、第一和第二涡轮T1、T2、导轮D、第一和第二涡轮输出轴11、12的旋转轴线。在双涡轮液力变矩器1安装于机器中的状态下，如图2所示，其输出轴13在竖直方向上一般配置在动力输入轴线A的下方。

液力变矩器1与变速器3操作性地连接成使得液力变矩器1的旋转输出传递给变速器3作为其旋转输入。具体而言，在图2所示的实施例中，在双涡轮液力变矩器1的输出轴13上不能相对于其旋转地安装有第一传递齿轮Z1，第一传递齿轮Z1与第二传递齿轮Z2啮合，而第二传递齿轮Z2不能相对旋转地安装在一传递轴14上。在传递轴14上还安装有不能相对于其旋转的第三传递齿轮Z3，第三传递齿轮Z3与不能相对旋转地安装在变速器3的输入轴I上的第四传递齿轮Z4啮合。由此，液力变矩器1的旋转输出经第一、第二传递齿轮Z1、Z2传送到传递轴14，再经由第三、第四传递齿轮Z3、Z4传送给变速器3的输入轴I。这里，第一与第二传递齿轮的齿数比以及第三与第四传递齿轮的齿数比可根据需要设置成在它们之间进行减速传动、增速传动或等速传动。传递轴14在竖直方向上配置在液力变矩器1的输出轴13的上方，它们之间的竖直距离可通过调整第一至第四传递齿轮的大小来改变。例如，传递轴14可配置成与双涡轮液力变矩器1的动力输入轴线A同轴，以简化结构。当然，传递轴14也可配置成在竖直方向上低于动力输入轴线A(如图2所示)或高于动力输入轴线A。

变速器3与机器的行走装置连接以利用其旋转输出来驱动机器行驶。根据本实用新型，变速器3为定轴式动力换挡变速器，其可根据需要利用适当数量和大小的定轴式齿轮和离合器来实现适当数量的前进挡和后退挡。

在本实用新型的一种示例性构型中，定轴式动力换挡变速器3构造成具有两个前进挡和一个后退挡。为此，在定轴式动力换挡变速器3的输入轴I上除齿轮Z4外还安装有不能相对于其旋转的第一输入齿轮Z6和能相对于其旋转的第二输入齿轮Z5，其中该第一和第二输入齿轮通过第一离合器K1选择性地连接。这里，两个齿轮“通过离合器选择性地连接”是指，当离合器接合时，这两个齿轮通过离合器连接成一体而能够同步旋转，而当离合器分离时，这两个齿轮相互分开而能够相对于彼此独立地旋转。

定轴式动力换挡变速器3还可包括：第一中间轴II，其上安装有能相对于其旋转的第一中间齿轮Z7和不能相对于其旋转的第二中间齿轮Z8，第一和第二中间齿轮Z7、Z8通过第二离合器KR选择性地连接；第二中间轴III，其上安装有能相对于其旋转的第四中间齿轮Z10以及不能相对于其旋转的第三中间齿轮Z9和第五中间齿轮Z11，第三和第四中间齿轮Z9、Z10通过第三离合器K2选择性地连接；和输出轴IV，其上安装有不能相对于其旋转的输出齿轮Z12。输出轴IV以本领域公知的方式将旋转输出传递到机器的行走装置并由此驱动机器行驶。另外，第一输入齿轮Z6与第一中间齿轮Z7和第四中间齿轮Z10啮合，第三中间齿轮Z9与第二输入齿轮Z5和第二中间齿轮Z8啮合，并且第五中间齿轮Z11与输出齿轮Z12啮合。

根据本实用新型，液力变矩器1和变速器3可彼此邻接地配置成一体。例如，液力变矩器1和变速器3可配置在各自的壳体内，且这些壳体例如通过紧固件彼此固连在一起。或者，如图2所示，液力变矩器1和变速器3可配置在共同的壳体4内。在这种情况下，壳体4可优选地设置有将液力变矩器1和变速器3隔开的多个平行的隔壁5、6、7。隔壁5、6、7可用于支承液力变矩器1和变速器3中的各种轴，例如液力变矩器的输出轴13、传递轴14和变速器的输入轴I。特别地，传递轴14的两端分别支承在所述多个隔壁之中的两个隔壁5和7内。有利地，第一至第四传递齿轮Z1至Z4都配置在两个隔壁5和7之间，这使得在对传递齿轮进行拆装更换等时不必打开或操作变速器侧和变矩器侧的壳体部件，从而提高维护作业的便易性。

工业实用性

当机器工作时，发动机将动力传递给双涡轮液力变矩器1。双涡轮液力变矩器1视外负载的大小而定经由输出轴13产生高、低两种速度的旋转输出。该旋转输出被进一步传递至定轴式动力换挡变速器3的输入轴I。

定轴式动力换挡变速器3例如被构造成具有两个前进挡和一个后退挡，这些挡位的具体实现方式如下。前进一挡：仅第一离合器K1接合，且动力传递路径为输入轴I→第一输入齿轮Z6→第一离合器K1→第二输入齿轮Z5→第三中间齿轮Z9→第五中间齿轮Z11→输出齿轮Z12→输出轴IV。前进二挡：仅第三离合器K2接合，且动力传递路径为输入轴I→第一输入齿轮Z6→第四中间齿轮Z10→第三离合器K2→第三中间齿轮Z9→第五中间齿轮Z11→输出齿轮Z12→输出轴IV。后退一挡：仅第二离合器KR接合，且动力传递路径为输入轴I→第一输入齿轮Z6→第一中间齿轮Z7→第二离合器KR→第二中间齿轮Z8→第三中间齿轮Z9→第五中间齿轮Z11→输出齿轮Z12→输出轴IV。

根据本实用新型的上述构型的传动装置采用了能够借助于超越离合器而根据外负载的变化在产生高、低两种旋转输出之间自动切换的双涡轮液力变矩器1，故而在整机的挡位需求不变的情况下，与之相连的动力换挡变速器的挡位数可减半，并且不必为了在高、低速之间切换而单设一操纵杆来进行手动换挡，亦即只需使用单杆操纵变速器就能满足四个前进挡、两个后退挡的整机挡位需求，由此提高了整机操控性能和作业效率，降低了作业强度，使整机作业油耗可降低15％-20％。此外，双涡轮液力变矩器1还能显著提高变矩器在小传动比范围内的变矩系数和效率，并展宽高效区范围，因此能充分高效地发挥发动机动力性能，使整机能够获得更大的牵引力和进一步提升整机的工作效率。

另一方面，根据本实用新型的传动装置采用了上述构型的定轴式动力换挡变速器3，其与现有技术中常用的行星齿轮式动力换挡变速器相比，可靠性高、结构简单、易于加工和装配以及便于维修保养，不但能减小功率损失，而且能提高整机牵引功率和燃油效率，也避免了行星齿轮式动力换挡变速器的结构复杂、加工难度大、装配要求高、加工和装配不易保证的缺点。而与现有的定轴式动力换挡变速器相比，定轴式动力换挡变速器3取消了原高低速机械式手动换挡结构，故能够改善换挡冲击、减小换挡噪音，并提高换挡操作的便易性，而且能大大提高齿轮寿命和整机作业效率。

此外，双涡轮液力变矩器1的超越离合器2和输出轴13在竖直方向上一般配置在变矩器的动力输入轴线A的下方，离地面较近。在现有技术中，这导致从变矩器1的输出轴13接收动力的变速器3的输入轴和输出轴相对于变矩器1的动力输入轴线A具有较大的轴降，使得变速器在地面以上的安装空间有限，并且可能损害机器在地面上的通过性能。根据本实用新型，在变矩器的输出轴13上设置有第一传递齿轮Z1，在变速器的输入轴I上设置有第四传递齿轮Z4，还另外增设了与第一传递齿轮啮合的第二传递齿轮Z2、与第四传递齿轮啮合的第三传递齿轮Z3及与第二和第三传递齿轮固连的传递轴14，并将传递轴14配置成在竖直方向上位于变矩器输出轴13的上方。于是，来自变矩器输出轴13的动力能先往上方传送至传递轴14，然而再往下方传送至变速器输入轴I，这与现有技术中动力直接经由第一和第四传递齿轮Z1、Z4往下方传递至变速器输入轴的情形相比能间接地提升变速器输入轴的配置高度，减小变速器相对于变矩器的动力输入轴线A的轴降，从而增大变速器在地面以上的安装空间并改善机器的通过性能。

当然，即使对于变矩器的超越离合器2及输出轴13在竖直方向上安装在变矩器的动力输入轴线A的上方的情况，也能通过利用如上所述的第一至第四传递齿轮及传递轴使变速器输入轴的配置位置上移，从而进一步增大变速器的地上安装空间和提高机器的通过性能。附及地，变速器3的输入轴I不限于图2所示的设置在传递轴14下方的构型，而是也可设置在传递轴14的上方，或与传递轴14直接同轴连接(此时可省略第三和第四传递齿轮)。

另外，在根据本实用新型的传动装置中，双涡轮液力变矩器1和定轴式动力换挡变速器3可彼此呈一体式结构设计，与现有的定轴式动力换挡变速器和液力变矩器为分体式结构的设计相比，这能够降低成本，改善整机布置，降低整机长度，减小转弯半径，增加整机灵活性，并提高生产效率。

根据本实用新型的传动装置可适用于各种机器，例如轮式装载机。由该传动装置提供的具有不同速度的输出可用于在不同的工况下适当地驱动机器的行走装置前进或后退。但是，本实用新型不限于此，所述传动装置提供的具有不同速度的输出也可用于执行除驱动机器行驶之外的其它作业。

显然，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可对上文所公开的实施例作出各种修改和变型。根据本说明书所公开的对本实用新型的实践，本实用新型的其它实施例对于本领域技术人员而言是显而易见的。本说明书及其公开的示例应被认为只是例示性的，本实用新型的真正范围由所附权利要求及其等同物指定。

Claims (9)

1.一种机器的传动装置，包括液力变矩器(1)和变速器(3)，所述液力变矩器与机器的动力系统连接并由该动力系统驱动，所述液力变矩器(1)与所述变速器(3)操作性地连接成使得所述液力变矩器的旋转输出传递给所述变速器的输入轴(I)，所述传动装置的特征在于，

所述液力变矩器(1)是配备有超越离合器(2)和经由该超越离合器输出动力的输出轴(13)的双涡轮液力变矩器，所述变速器(3)是定轴式动力换挡变速器，并且

所述传动装置还包括不能相对旋转地安装在所述液力变矩器的输出轴(13)上的第一传递齿轮(Z1)、不能相对旋转地安装在所述变速器的输入轴(I)上的第四传递齿轮(Z4)、传递轴(14)以及均不能相对旋转地安装在所述传递轴上并分别与所述第一和第四传递齿轮啮合的第二和第三传递齿轮(Z2，Z3)，所述传递轴(14)在竖直方向上配置在所述液力变矩器的输出轴(13)的上方。

2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述变速器(3)构造成具有两个前进挡和一个后退挡。

3.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述变速器(3)还包括：不能相对旋转地安装在所述变速器的输入轴(I)上的第一输入齿轮(Z6)和能相对旋转地安装在所述变速器的输入轴上的第二输入齿轮(Z5)，所述第一和第二输入齿轮通过第一离合器(K1)选择性地连接；第一中间轴(II)，所述第一中间轴上安装有能相对于其旋转的第一中间齿轮(Z7)和不能相对于其旋转的第二中间齿轮(Z8)，所述第一和第二中间齿轮通过第二离合器(KR)选择性地连接；第二中间轴(III)，所述第二中间轴上安装有能相对于其旋转的第四中间齿轮(Z10)以及不能相对于其旋转的第三中间齿轮(Z9)和第五中间齿轮(Z11)，所述第三和第四中间齿轮通过第三离合器(K2)选择性地连接；和输出轴(IV)，所述输出轴上安装有不能相对于其旋转的输出齿轮(Z12)，其中，所述第一输入齿轮(Z6)与所述第一中间齿轮(Z7)和所述第四中间齿轮(Z10)啮合，所述第三中间齿轮(Z9)与所述第二输入齿轮(Z5)和所述第二中间齿轮(Z8)啮合，并且所述第五中间齿轮(Z11)与所述输出齿轮(Z12)啮合。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述液力变矩器(1)和所述变速器(3)彼此邻接地配置成一体。

5.根据权利要求4所述的传动装置，其特征在于，所述液力变矩器(1)和所述变速器(3)配置在共同的壳体(4)内，所述壳体设置有将所述液力变矩器(1)和所述变速器(3)隔开的多个平行的隔壁(5，6，7)，所述传递轴的两端分别支承在所述多个隔壁之中的两个隔壁(5，7)内。

6.根据权利要求5所述的传动装置，其特征在于，所述第一至第四传递齿轮(Z1，Z2，Z3，Z4)都配置在所述两个隔壁(5，7)之间。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的传动装置，其特征在于，所述液力变矩器(1)的输出轴(13)在竖直方向上配置在所述液力变矩器的动力输入轴线(A)的下方。

8.根据权利要求7所述的传动装置，其特征在于，所述传递轴(14)与所述液力变矩器的动力输入轴线(A)同轴配置或者在竖直方向上配置在该动力输入轴线的上方或下方。

9.一种机器(100)，其特征在于包括根据权利要求1至8中任一项所述的传动装置。