CN208185360U - 用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱 - Google Patents

Abstract

铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其中，第一定轴I为输入轴，第六定轴VI为输出轴；在前进档时，第一定轴I与第三定轴III、第四定轴IV、第六定轴VI旋转方向保持一致，与第二定轴II、第五定轴V、倒档轴R旋转方向相反；倒档轴R用于旋转方向转换，实现输出轴与输入轴旋转方向相反的功能；在倒档时，第一定轴I与第二定轴II、第五定轴旋转方向保持一致，与倒档轴R、第三定轴III、第五定轴V旋转方向相反。第四定轴IV在倒档时仅为空转，不参与档位功能。实现六个前进档、四个倒退档以及空挡功能，且具有前后两个方向的动力输出、取力口。取力口和液力变矩器的输入端相连，无论变速箱处于何种档位，均与发动机同转速输出动力。

Description

用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱

技术领域

应用于变速箱领域，具体涉及一种用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱。

背景技术

变速箱是用来改变来自发动机的转速和转矩的机构，能够分档改变输出轴和输入轴传动比，以适应在不同路面和载荷条件下，满足驾驶员对车辆调速的控制需求。变速机构是变速箱的核心组成原件，通常由不同的齿轮组成不同的啮合关系，从而实现不同的输入输出速比关系，实现车辆的前进、倒退或空档。

目前常用于铰接式自卸车的变速箱为同轴式液力机械自动变速箱，特点是输入轴与输出轴在同一轴线上，变速机构为行星齿轮机构。行星齿轮机构主要由太阳轮、内齿圈、行星架和行星齿轮等原件组成。速比和动力传动的方向的改变是通过以不同的原件作为主动件或被动件、以及限制不同原件的运动而实现的。

上述同轴式液力机械自动变速箱结构复杂，由于要实现多个档位，不同层级的太阳轮、内齿圈、行星架存在多种共用或关联关系，结构紧凑，零部件数量多，用于铰接式自卸车时可靠性差。

上述同轴式液力机械自动变速箱仅有后端一个输出口，为了满足铰接式自卸车为6×6驱动，需要配合分动箱使用，将动力一分二变为前后输出。上述变速箱一般情况下不能够集成取力口（PTO）。

发明内容

根据现有技术的不足，本实用新型提供用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其定轴变速机构模块化程度高、结构简单、可靠性高、具有前后双输出和PTO，生产成本低且易于维修。

本实用新型按以下技术方案实现：

铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，包括通过互相啮合的齿轮和离合器的结合或断开来实现不同的档位的第一定轴I、第二定轴II、第三定轴III、第四定轴IV、第五定轴V、第六定轴VI和倒档轴R；其中，所述第一定轴I为输入轴，所述第六定轴VI为输出轴；在前进档时，第一定轴I与第三定轴III、第四定轴IV、第六定轴VI旋转方向保持一致，与第二定轴II、第五定轴V、倒档轴R旋转方向相反；倒档轴R用于旋转方向转换，实现输出轴与输入轴旋转方向相反的功能；在倒档时，第一定轴I与第二定轴II、第五定轴旋转方向保持一致，与倒档轴R、第三定轴III、第五定轴V旋转方向相反。第四定轴IV在倒档时仅为空转，不参与档位功能。

优选的是，所述第一定轴I由内轴和外轴组成，内轴与输入法兰相连；内轴同时与带锁止离合器的变矩器的输入端相连，输出端和外轴相连，外轴同时与缓速器相连。

优选的是，所述第一定轴内轴与取力口PTO相连，提供动力输出。

优选的是，第一定轴I的外轴装备有浮动齿轮Z11和固定齿轮Z12，浮动齿轮Z11通过离合器C1与第一定轴I的外轴相连；第二定轴II装备有固定齿轮Z21和Z23、浮动齿轮Z22，浮动齿轮Z22通过离合器C2与第二定轴II相连；

第三定轴III装备有固定齿轮Z31、浮动齿轮Z32，浮动齿轮Z32通过离合器C3与第三定轴III相连；第四定轴IV装备有固定齿轮Z41、浮动齿轮Z42，浮动齿轮Z42通过离合器C4与第四定轴IV相连；第五定轴V装备有固定齿轮Z51和Z53、浮动齿轮Z52，浮动齿轮Z52通过离合器C5与第五定轴V相连；第六定轴VI装备有固定齿轮Z61、浮动齿轮Z62，浮动齿轮Z62通过离合器C6与第六定轴VI相连；前端和前输出法兰相连，后端和输出法兰相连；倒档轴R 装备有固定齿轮ZR1、浮动齿轮ZR2，浮动齿轮ZR2通过离合器CR与倒档轴R相连。

优选的是，所述第一定轴I的浮动齿轮Z11和第二定轴II固定齿轮Z21保持常啮合，第二定轴II固定齿轮Z23和第三定轴III浮动齿轮Z32保持常啮合，倒档轴R的固定齿轮ZR1同时与第一轴浮动齿轮Z11、第四定轴固定齿轮Z41保持常啮合，上述啮合关系能保证在前进档时将输入轴第一定轴I的扭矩转速传递到第二、三、四定轴；所述第一定轴I的固定齿轮Z12和倒档轴R的浮动齿轮ZR2保持常啮合，用于在倒档时将扭矩转速传递到倒档轴R。

优选的是，所述倒档轴R固定齿轮ZR1和第四定轴IV固定齿轮Z41保持常啮合；倒档轴R固定齿轮ZR1通过浮动齿轮Z11和第二定轴II固定齿轮Z21保持常啮合，第二定轴II固定齿轮Z23和第三定轴III浮动齿轮Z32保持常啮合。

优选的是，所述第五定轴V固定齿轮Z53和第三定轴III固定齿轮Z31保持常啮合，第五定轴V固定齿轮Z51和第四定轴IV固定齿轮Z42保持常啮合，能将前进档和倒退档时的扭矩转速传递到第五定轴V；所述第五定轴V具有的浮动齿轮Z52与第六定轴VI的固定齿轮Z61保持常啮合，能将高速档下的前进挡和倒退档动力传递到第六定轴VI；第五定轴V具有的固定齿轮Z53与第六定轴VI的浮动齿轮Z62保持常啮合，能将低速档下的前进挡和倒退档动力传递到第六定轴VI。

优选的是，所述第六定轴VI具有前后两个方向的动力输出。

本实用新型有益效果：

本实用新型实现六个前进档、四个倒退档以及空挡功能，且具有前后两个方向的动力输出、取力口。其中取力口和液力变矩器的输入端相连，无论变速箱处于何种档位，均与发动机同转速输出动力。

与行星齿轮式变速机构相比，定轴变速机构模块化程度高、结构简单、可靠性高、具有前后双输出和PTO，生产成本低且易于维修。

附图说明

图1为六进四倒定轴变速机构及变速箱结构示意图；

图2为六进四倒定轴变速机构及变速箱A-A剖面结构示意图；

图3为档位和离合对照图；

图4为档位和动力传输对照图。

图中标识：I~VI-第一定轴到第六定轴，R-倒档轴，8-输入法兰，9-带锁止离合器的变矩器，10-缓速器，11-前输出法兰，12-后输出法兰，13-取力口，Z代表齿轮、相接的数字代表定轴数和序号，C代表离合器、相接的数字代表定轴数和序号。

具体实施方式

以下结合附图，通过具体实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为六进四倒定轴变速机构及变速箱结构示意图，对定轴变速机构进行说明。

本实用新型的变速机构共有七个定轴组成，能够实现六个前进档和四个倒退档、以及空档功能。第一定轴I为输入轴，第二定轴II、第三定轴III、第四定轴IV、第五定轴V、第六定轴VI、倒档轴R，上述六根定轴均安装有齿轮和离合器，通过互相啮合的齿轮和离合器的结合或断开，来实现不同的档位，第六定轴VI为输出轴。

在前进档时，第一定轴I与第三定轴III、第四定轴IV、第六定轴VI旋转方向保持一致，与第二定轴II、第五定轴V、倒档轴R旋转方向相反。

如图1所示，倒档轴R用于旋转方向转换，实现输出轴与输入轴旋转方向相反的功能。在倒档时，第一定轴I与第二定轴II、第五定轴旋转方向保持一致，与倒档轴R、第三定轴III、第五定轴V旋转方向相反。第四定轴IV在倒档时仅为空转，不参与档位功能。

与行星齿轮式变速机构相比，定轴变速机构模块化程度高、结构简单，可靠性高，易于维修。

图2为六进四倒定轴变速机构及变速箱A-A剖面结构示意图，结合图1，对各定轴说明。

第一定轴I由内轴和外轴组成，内轴与输入法兰8相连，接收从发动机传递过来的转速和扭矩。内轴同时与带锁止离合器的变矩器9的输入端相连，输出端和外轴相连，外轴同时与缓速器10相连。带锁止离合器的变矩器9根据不同工况，实现变矩增扭的作用，或锁止变矩器提高传动效率，缓速器10在缓行工况下启用，将动能转换为变速箱油的热能，从而提供制动缓速功能。

第一定轴内轴与取力口PTO13相连，提供动力输出，且与发动机输入保持常连接，不受变速箱档位的影响。用于驱动液压泵或其它动力装置。

固定齿轮：在本实用新型专利中，固定齿轮与定轴之间固定连接，保持同等转速，传递转速和扭矩。

浮动齿轮：在本实用新型专利中，浮动齿轮与定轴之间通过离合器相连，当离合器施加，浮动齿轮与定轴固定连接、传递扭矩并保持同转速；当离合器打开，浮动齿轮与定轴脱离，无转速关系且不传递扭矩，可以与固定轴之间发生相对滑动。

离合器：在本实用新型专利中，离合器具有结合或断开动力传动的功能，通过离合器的施加或断开，实现不同的动力传输路径，获得不同的速比，实现变速功能。

第一定轴I外轴装备有浮动齿轮Z11和固定齿轮Z12，浮动齿轮Z11通过离合器C1与第一定轴I外轴相连。

第二定轴II装备有固定齿轮Z21和Z23、浮动齿轮Z22，浮动齿轮Z22通过离合器C2与第二定轴II相连。

第三定轴III装备有固定齿轮Z31、浮动齿轮Z32，浮动齿轮Z32通过离合器C3与第三定轴III相连。

第四定轴IV装备有固定齿轮Z41、浮动齿轮Z42，浮动齿轮Z42通过离合器C4与第四定轴IV相连。

第五定轴V装备有固定齿轮Z51和Z53、浮动齿轮Z52，浮动齿轮Z52通过离合器C5与第五定轴V相连。

第六定轴VI装备有固定齿轮Z61、浮动齿轮Z62，浮动齿轮Z62通过离合器C6与第六定轴VI相连。前端和前输出法兰11相连，后端和输出法兰12相连，

倒档轴R 装备有固定齿轮ZR1、浮动齿轮ZR2，浮动齿轮ZR2通过离合器CR与倒档轴R相连。

下面结合图1和图2，解释各齿轮间的啮合关系。

输入轴第一定轴I的浮动齿轮Z11和第二定轴II固定齿轮Z21保持常啮合，第二定轴II固定齿轮Z23和第三定轴III浮动齿轮Z32保持常啮合，倒档轴R的固定齿轮ZR1同时与第一轴浮动齿轮Z11、第四定轴固定齿轮Z41保持常啮合，上述啮合关系能保证在前进档时将输入轴第一定轴I的扭矩转速传递到第二、三、四定轴。

输入轴第一定轴I的固定齿轮Z12和倒档轴R的浮动齿轮ZR2保持常啮合，用于在倒档时将扭矩转速传递到倒档轴R。

倒档轴R固定齿轮ZR1和第四定轴IV固定齿轮Z41保持常啮合；倒档轴R固定齿轮ZR1通过浮动齿轮Z11和第二定轴II固定齿轮Z21保持常啮合，第二定轴II固定齿轮Z23和第三定轴III浮动齿轮Z32保持常啮合。上述啮合关系能保证在倒退档时将倒档轴R的扭矩转速传递到到第二、三、四、五定轴。

第五定轴V固定齿轮Z53和第三定轴III固定齿轮Z31保持常啮合，第五定轴V固定齿轮Z51和第四定轴IV固定齿轮Z42保持常啮合，能将前进档和倒退档时的扭矩转速传递到第五定轴V。

第五定轴V具有的浮动齿轮Z52与第六定轴VI的固定齿轮Z61保持常啮合，能将高速档下的前进挡和倒退档动力传递到第六定轴VI；第五定轴V具有的固定齿轮Z53与第六定轴VI的浮动齿轮Z62保持常啮合，能将低速档下的前进挡和倒退档动力传递到第六定轴VI。

图3为档位离合对照图，表示不同的离合器组合施加，能获得到的档位的对应关系。

图4为各档位动力传递路线图，表示不同档位时动力经过的齿轮。

下面结合图2、图3和图4，说明不同档位下的动力传输路径和档位的实现过程。

空档：所有的离合器均处于断开状态，第一轴I外轴通过带锁止离合器的变矩器9与发动机相连，不再向其它定轴传递动力，输出轴第六定轴VI为静止状态，无转速和扭矩输出，实现空档功能。

前进一档到六档：动力传输路径为带锁止离合器的变矩器9到第一定轴I外轴，离合器C1施加，将动力从第一定轴I外轴传递到浮动齿轮Z11。

前进一档：离合器C1、C2和C6处于施加状态。浮动齿轮Z11通过啮合的固定齿轮Z21将动力传递到第二定轴II，离合器C2施加，将动力传递到浮动齿轮Z22。浮动齿轮Z22通过啮合的固定齿轮Z31将动力传递到第三定轴III，固定齿轮Z31通过啮合的固定齿轮Z53将动力传递到第五定轴V。离合器C6施加，固定齿轮Z53通过啮合的浮动齿轮Z62将动力传递到第六定轴VI，完成动力输出。

前进一档的速比D1与齿轮齿数的关系为：

D1=Z21/Z11×Z31/Z22×Z53/Z31×Z62/Z53

即 D1=Z21/Z11×Z62/Z22。

前进二档：离合器C1、C3和C6处于施加状态。浮动齿轮Z11通过啮合的固定齿轮Z21将动力传递到第二定轴II，离合器C3施加，第二定轴II的固定齿轮Z23通过啮合的浮动齿轮Z32将动力传递到第三定轴III。固定齿轮Z31通过啮合的固定齿轮Z53将动力传递到第五定轴V。离合器C6施加，固定齿轮Z53通过啮合的浮动齿轮Z62将动力传递到第六定轴VI，完成动力输出。

前进二档的速比D2与齿轮齿数的关系为：

D2=Z21/Z11×Z32/Z23×Z53/Z31×Z62/Z53

即D2=Z21/Z11×Z32/Z23×Z62 /Z31。

前进三档：离合器C1、C4和C6处于施加状态。浮动齿轮Z11通过啮合的固定齿轮ZR1将动力传递到倒档轴R，固定齿轮ZR1通过啮合的固定齿轮Z41将动力传递到第四定轴IV，离合器C4施加，浮动齿轮Z42通过啮合的固定齿轮Z51将动力传递到第五定轴V。离合器C6施加，固定齿轮Z53通过啮合的浮动齿轮Z62将动力传递到第六定轴VI，完成动力输出。

前进三档的速比D3与齿轮齿数的关系为：

D3=ZR1/Z11×Z41/ZR1×Z51/Z42×Z62/Z53

即D3=Z41/Z11×Z51/Z42×Z62/Z53。

前进四档：与前进一档的传输路径区别在于离合器C5施加，切换到高速档，将动力传递到浮动齿轮Z52，浮动齿轮Z52通过啮合的固定齿轮Z61将动力传递到第六定轴VI，完成动力输出。其余均与前进一档相同。

前进四档的速比D4与齿轮齿数的关系为：

D4=Z21/Z11×Z31/Z22×Z53/Z31×Z61/Z52

即D4=Z21/Z11×Z53/Z22×Z61/Z52。

前进五档：与前进二档的传输路径区别在于离合器C5施加，切换到高速档，其余均与前进二档相同。

前进五档的速比D5与齿轮齿数的关系为：

D5= Z21/Z11×Z32/Z23×Z53/Z31×Z61/Z52。

前进六档：与前进三档的传输路径区别在于离合器C5施加，切换到高速档，其余均与前进三档相同。

前进六档的速比D6与齿轮齿数的关系为：

D3=ZR1/Z11×Z41/ZR1×Z51/Z42×Z61/Z52

即D3= Z41/Z11×Z51/Z42×Z61/Z52。

倒退一档到四档：动力传输路径为带锁止离合器的变矩器9到第一定轴I外轴，倒档离合器CR施加，第一定轴I外轴的固定齿轮Z12与通过与之啮合的浮动齿轮ZR2将动力传递到倒档轴R。

倒退一档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过第一轴浮动齿轮Z11将动力传递到第二轴II固定齿轮Z21，后续传输路径同前进一档；

倒退一档的速比R1与齿轮齿数的关系为：

R1= - ZR2/Z12×Z21/ZR1×Z62/Z22。

倒退二档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过第一轴浮动齿轮Z11将动力传递到第二轴II固定齿轮Z21，后续传输路径同前进二档；

倒退二档的速比R2与齿轮齿数的关系为：

R2= - ZR2/Z12×Z21/ZR1×Z32/Z23×Z62 /Z31。

倒退三档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过第一轴浮动齿轮Z11将动力传递到第二轴II固定齿轮Z21，后续传输路径同前进四档；

倒退三档的速比R3与齿轮齿数的关系为：

R5= - ZR2/Z12×Z21/ZR1×Z53/Z22×Z61/Z52。

倒退四档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过第一轴浮动齿轮Z11将动力传递到第二轴II固定齿轮Z21，后续传输路径同前进五档；

倒退四档的速比R6与齿轮齿数的关系为：

R6= - ZR2/Z12×Z21/ZR1×Z32/Z23×Z53/Z31×Z61/Z52。

本实用新型实施例提供的变速箱，包括上述六进四倒定轴变速机构、以及液力变矩器和缓速器，实现六个前进档、四个倒退档以及空挡功能，且具有前后两个方向的动力输出、取力口。其中取力口和液力变矩器的输入端相连，无论变速箱处于何种档位，均与发动机同转速输出动力。

尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本实用新型，但本领域的技术人员可以理解，可以做出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本实用新型的范围。以上结合本实用新型的具体实施例做了详细描述，但并非是对本实用新型的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本实用新型技术方案的范围。

Claims (8)

1.用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其特征在于：包括通过互相啮合的齿轮和离合器的结合或断开来实现不同的档位的第一定轴（I）、第二定轴（II）、第三定轴（III）、第四定轴（IV）、第五定轴（V）、第六定轴（VI）和倒档轴（R）；

其中，所述第一定轴（I）为输入轴，所述第六定轴（VI）为输出轴；

在前进档时，第一定轴（I）与第三定轴（III）、第四定轴（IV）、第六定轴（VI）旋转方向保持一致，与第二定轴（II）、第五定轴（V）、倒档轴（R）旋转方向相反；

倒档轴（R）用于旋转方向转换，实现输出轴与输入轴旋转方向相反的功能；在倒档时，第一定轴（I）与第二定轴（II）、第五定轴旋转方向保持一致，与倒档轴（R）、第三定轴（III）、第五定轴（V）旋转方向相反，第四定轴（IV）在倒档时仅为空转，不参与档位功能。

2.根据权利要求1所述的用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其特征在于：所述第一定轴（I）由内轴和外轴组成，内轴与输入法兰（8）相连；内轴同时与带锁止离合器的变矩器（9）的输入端相连，输出端和外轴相连，外轴同时与缓速器（10）相连。

3.根据权利要求2所述的用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其特征在于：所述第一定轴内轴与取力口PTO（13）相连，提供动力输出。

4.根据权利要求1所述的用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其特征在于：第一定轴（I）的外轴装备有浮动齿轮Z11和固定齿轮Z12，浮动齿轮Z11通过离合器C1与第一定轴（I）的外轴相连；

第二定轴（II）装备有固定齿轮Z21和Z23、浮动齿轮Z22，浮动齿轮Z22通过离合器C2与第二定轴（II）相连；

第三定轴（III）装备有固定齿轮Z31、浮动齿轮Z32，浮动齿轮Z32通过离合器C3与第三定轴（III）相连；

第四定轴（IV）装备有固定齿轮Z41、浮动齿轮Z42，浮动齿轮Z42通过离合器C4与第四定轴（IV）相连；

第五定轴（V）装备有固定齿轮Z51和Z53、浮动齿轮Z52，浮动齿轮Z52通过离合器C5与第五定轴（V）相连；

第六定轴（VI）装备有固定齿轮Z61、浮动齿轮Z62，浮动齿轮Z62通过离合器C6与第六定轴（VI）相连；前端和前输出法兰（11）相连，后端和输出法兰（12）相连；

倒档轴（R）装备有固定齿轮ZR1、浮动齿轮ZR2，浮动齿轮ZR2通过离合器CR与倒档轴（R）相连。

5.根据权利要求4所述的用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其特征在于：所述第一定轴（I）的浮动齿轮Z11和第二定轴（II）固定齿轮Z21保持常啮合，第二定轴（II）固定齿轮Z23和第三定轴III浮动齿轮Z32保持常啮合，倒档轴（R）的固定齿轮ZR1同时与第一轴浮动齿轮Z11、第四定轴固定齿轮Z41保持常啮合，上述啮合关系能保证在前进档时将输入轴第一定轴（I）的扭矩转速传递到第二、三、四定轴；

所述第一定轴（I）的固定齿轮Z12和倒档轴（R）的浮动齿轮ZR2保持常啮合，用于在倒档时将扭矩转速传递到倒档轴（R）。

6.根据权利要求4所述的用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其特征在于：所述倒档轴（R）固定齿轮ZR1和第四定轴（IV）固定齿轮Z41保持常啮合；倒档轴（R）固定齿轮ZR1通过浮动齿轮Z11和第二定轴（II）固定齿轮Z21保持常啮合，第二定轴（II）固定齿轮Z23和第三定轴（III）浮动齿轮Z32保持常啮合。

7.根据权利要求4所述的用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其特征在于：所述第五定轴（V）固定齿轮Z53和第三定轴（III）固定齿轮Z31保持常啮合，第五定轴（V）固定齿轮Z51和第四定轴（IV）固定齿轮Z42保持常啮合，能将前进档和倒退档时的扭矩转速传递到第五定轴（V）；

所述第五定轴（V）具有的浮动齿轮Z52与第六定轴（VI）的固定齿轮Z61保持常啮合，能将高速档下的前进挡和倒退档动力传递到第六定轴（VI）；第五定轴（V）具有的固定齿轮Z53与第六定轴（VI）的浮动齿轮Z62保持常啮合，能将低速档下的前进挡和倒退档动力传递到第六定轴（VI）。

8.根据权利要求1所述的用于铰接式自卸车的六进四倒定轴变速机构及其变速箱，其特征在于：所述第六定轴（VI）具有前后两个方向的动力输出。