CN208364713U - 一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，所述换向装置安装在输入轴与输出轴之间，以实现输入轴与输出轴之间同向或反向旋转，所述换向装置由行星轮系传动机构、换向执行机构和换向操纵机构组成；行星轮系传动机构位于换向执行机构中间，通过行星轮的自转或公转传递动力，换向操纵机构通过拨叉拨动换向执行机构内的活动连接子沿轴向滑移，进而实现与对应的换向器壳体端面齿牙的啮合或分开，以实现动力在行星轮系传动机构中的同向传递或反向传递。本实用新型结构简单、紧凑，占用空间小，有效实现单发动机驱动车辆原地转向功能。
Description
技术领域
本实用新型属于车辆转向传动技术领域，具体涉及一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置。
背景技术
随着社会的发展，车辆保有量增大，城市交通变得越来越拥堵，留给车辆行驶的空间也越来越狭小。当车辆转向时，往往需要占用很大的空间，为此，在空间日益紧张的条件下，实现车辆在原地转向以减小转向空间则变得越来越有必要。
若要实现车辆的原地转向，则只需控制转弯外侧的车轮旋转方向不变，转弯内侧车轮反向旋转即可。目前可实现车辆原地转向的方式有“四轮转向机构”和“双发动机驱动机构”。
四轮转向机构是指车辆的四个车轮独立驱动，且独立转向，四个车轮可采用相同的结构形式，四个车轮分别由四个转向电机独立驱动，因此车辆在原地转向时，改变其中两个车轮对应的驱动电机的旋转方向即可，这种方式能够改善转向机动性、操纵稳定性和行驶安全性，但由于需要四组驱动机构分别独立驱动，故无论是转向机构的设计结构，还是转向机构的控制过程均十分复杂；
双发动机驱动机构若要实现车辆的原地转向，则需采用H型传动结构，车辆由两套动力机构来分别驱动两侧的车桥，当双发动机驱动机构驱动车辆进行原地转向时，其中一台发动机后接的变速箱挂倒档即可实现一侧车轮的反转，这种转向传动方式与四轮转向机构相比复杂程度略有降低，但是，这种双发动机驱动机构的传动形式，动力系统占用空间较大，且同样存在控制过程较为复杂的缺陷。
发明内容
针对上述现有技术中所存在的缺陷，本实用新型提供了一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，结构简单、紧凑，占用空间小，有效实现单发动机驱动车辆原地转向功能，结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：
一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，所述换向装置安装在输入轴5与输出轴13之间，以实现输入轴5与输出轴13之间同向或反向旋转，所述换向装置由行星轮系传动机构、换向执行机构和换向操纵机构组成；
所述换向执行机构由输入轴上活动连接子2、换向器左壳体3、换向器右壳体19、输出轴上活动连接子15以及外部端面齿16组成，结构相同的换向器左壳体3与换向器右壳体19分别空套在输入轴5和输出轴13上，所述换向器左壳体3与换向器右壳体19结构相同且对称地固定连接形成换向器壳体；输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15分别通过花键安装在换向器壳体外侧对应的轴段上，并沿轴段轴向滑移；在输入轴上活动连接子 2与换向器左壳体3之间的端面上以及输出轴上活动连接子15与换向器右壳体19之间的端面上，开设有相匹配的齿牙；
所述行星轮系传动机构中，行星轮轴两端固定在换向器壳体内，行星轮分别与安装在输入轴5端部的输入齿轮7以及安装在输出轴13端部的输出齿轮11相啮合，以实现沿行星轮轴的自转或沿输入轴5和输出轴13的公转；
所述换向操纵机构中，输入轴上拨叉1卡装在输入轴上活动连接子2外圆周环形槽内，输入轴上拨叉1拨动输入轴上活动连接子2沿输入轴5轴向滑移，以实现输入轴上活动连接子2与换向器左壳体3之间齿牙啮合或分开；输出轴上拨叉14卡装在输出轴上活动连接子15外圆周环形槽内，输出轴上拨叉14拨动输出轴上活动连接子15沿输出轴13轴向滑移，以实现输出轴上活动连接子15与换向器右壳体19之间齿牙啮合或分开。
进一步地，所述行星轮系传动机构由输入齿轮7、输入齿轮垫片6、十字轴10、行星齿轮9、行星齿轮垫片8、输出齿轮11和输出齿轮垫片12组成；
所述输入齿轮7、输出齿轮11以及行星齿轮9均为圆锥齿轮；
所述输入齿轮7与输入轴5花键配合连接传递扭矩，所述输入齿轮垫片6套装在输入齿轮7外侧的输入轴5上，所述输出齿轮11通过花键与输出轴13配合连接传递扭矩，所述输出齿轮垫片12套装在输出齿轮11外侧的输出轴13上；所述十字轴10位于输入齿轮7与输出齿轮11之间，所述行星齿轮9有四个，分别套装在十字轴10的四个轴段上，所述行星齿轮垫片8套装在行星齿轮9外侧的十字轴10的轴段上；沿换向器壳体圆周方向开有四个圆柱槽，所述十字轴10的四个轴段分别固定安装在四个圆柱槽内，四个行星齿轮9均分别与两侧的输入齿轮7和输出齿轮11相啮合。
进一步地，所述行星轮系传动机构由输入齿轮7、行星齿轮、托盘20、行星齿轮轴和输出齿轮11组成；
所述输入齿轮7、输出齿轮11以及行星齿轮均为圆柱齿轮；
所述输入齿轮7固定连接在输入轴5末端并传递扭矩，所述输出齿轮11固定连接在输出轴13末端并传递扭矩；所述行星齿轮有四个，其中两个为小圆柱齿轮901，另外两个为大圆柱齿轮902，且大圆柱齿轮902与小圆柱齿轮901彼此交替设置在输入齿轮7和输出齿轮11的圆周方向上，且大圆柱齿轮902与小圆柱齿轮901均与输入齿轮7和输出齿轮11相啮合；所述托盘20有两个，分别空套在输入轴5和输出轴13上，且所述托盘20分别固定在两侧的换向器壳体内，两个所述托盘20上均开有四个安装孔；所述小圆柱齿轮901安装在小行星齿轮轴101上，所述大圆柱齿轮902安装在大行星齿轮轴102上，小行星齿轮轴 101与大行星齿轮轴102的两端分别支撑安装在两侧的托盘20的安装孔内，四个行星齿轮与输入齿轮7和输出齿轮11相啮合。
进一步地，所述换向操纵机构为手动换向操纵机构，由倒T型架4、输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14组成，所述输入轴上拨叉1的底部插头嵌置在输入轴上活动连接子2外圆周的环形槽内，所述输出轴上拨叉14的底部插头嵌置在输出轴上活动连接子15外圆周的环形槽内，所述输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14竖直对称安装，二者顶部分别安装在倒T 型架4的底部两端，通过手动操纵倒T型架4，使倒T型架4带动输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14直线移动，进而拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15分别在输入轴5和输出轴13上相对滑移，实现输入轴上活动连接子2与换向器左壳体3的分离或啮合，以及输出轴上活动连接子15与换向器右壳体19的啮合或分离。
进一步地，所述换向操纵机构为自动换向操纵机构，由输入轴上拨叉1、输出轴上拨叉 14、拨叉固定套17和直线液压缸18组成，所述输入轴上拨叉1的底部插头嵌置在输入轴上活动连接子2外圆周的环形槽内，所述输出轴上拨叉14的底部插头嵌置在输出轴上活动连接子15外圆周的环形槽内，所述输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14竖直对称安装；输入轴上拨叉1的顶端通过拨叉固定套17与直线液压缸18连接，输出轴上拨叉14的顶端通过另一个拨叉固定套17与另一个直线液压缸18连接，通过自动控制两个直线液压缸18，使两个直线液压缸18分别独立地带动输入轴上拨叉1或输出轴上拨叉14直线，进而拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15分别在输入轴5和输出轴13上相对滑移，实现输入轴上活动连接子2与换向器左壳体3的分离或啮合，以及输出轴上活动连接子15与换向器右壳体19的啮合或分离。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型所述换向装置中的输入轴与输出轴之间的行星轮系传动机构采用圆锥齿轮传动，使传动更加稳定可靠，传动结构更加紧凑，有效缩减空间尺寸。
2、本实用新型所述换向装置中的换向操纵机构既可以采用手动操纵机构，也可以采用自动操纵机构，以适应不同的车辆需求。
3、本实用新型所述换向装置中的换向执行机构通过单向锁止，即可实现输入轴与输出轴之间的同向或反向旋转，换向过程易操作。
4、在现有的单发动机驱动车辆的连接轴上安装本实用新型所述换向装置，即可实现车辆原地转向，整个换向装置设计巧妙，结构简单紧凑，换向过程易操作。
附图说明
图1为本实用新型所述换向装置采用手动操纵机构时的爆炸图；
图2为本实用新型所述换向装置采用手动操纵机构时外部结构图；
图3为本实用新型所述换向装置采用自动操纵机构时的爆炸图；
图4为本实用新型所述换向装置采用自动操纵机构时外部结构图；
图5为本实用新型所述换向装置中，行星轮系传动机构采用圆锥齿轮的结构示意图；
图6为本实用新型所述换向装置的输入轴与输出轴同向旋转时的工作状态示意图；
图7为本实用新型所述换向装置的输入轴与输出轴反向旋转时的工作状态示意图；
图8为本实用新型所述换向装置中，行星轮系传动机构采用圆柱齿轮的爆炸图；
图中：
1-输入轴上拨叉；2-输入轴上活动连接子；3-换向器左壳体；4-倒T型架；
5-输入轴；6-输入齿轮垫片；7-输入齿轮；8-行星齿轮垫片；
9-行星齿轮；10-十字轴；11-输出齿轮；12-输出齿轮垫片；
13-输出轴；14-输出轴上拨叉；15-输出轴上活动连接子；16-外部端面齿；
17-拨叉固定套；18-直线液压缸；19-换向器右壳体；20-托盘；
901-小圆柱齿轮；902-大圆柱齿轮；101-小圆柱齿轮轴；102-大圆柱齿轮轴。
具体实施方式
为进一步阐述本实用新型的技术方案及其所带来的有益效果，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：
实施例一：
本实施例一公开了一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，所述换向装置安装在输入轴5与输出轴13之间，以实现输入轴5与输出轴13之间同向或反向旋转，所述换向装置由行星轮系传动机构、换向执行机构和换向操纵机构组成。
如图1和图5所示，所述行星轮系传动机构由输入齿轮7、输入齿轮垫片6、十字轴10、行星齿轮9、行星齿轮垫片8、输出齿轮11和输出齿轮垫片12组成；所述输入齿轮7、输
出齿轮11以及行星齿轮9均为圆锥齿轮；所述输入齿轮7与输入轴5花键配合连接传递扭矩，所述输入齿轮垫片6套装在输入齿轮7外侧的输入轴5上，所述输出齿轮11通过花键与输出轴13配合连接传递扭矩，所述输出齿轮垫片12套装在输出齿轮11外侧的输出轴13上；所述十字轴10位于输入齿轮7与输出齿轮11之间，所述行星齿轮9有四个，分别套装在十字轴10的四个轴段上，所述行星齿轮垫片8套装在行星齿轮9外侧的十字轴10的轴段上；四个所述行星齿轮9均分别与两侧的输入齿轮7和输出齿轮11相啮合，实现沿自身轴向自转或沿输入齿轮7和输出齿轮11圆周方向公转。
如图1、图2和图6所示，所述换向执行机构由输入轴上活动连接子2、换向器左壳体3、换向器右壳体19、输出轴上活动连接子15以及外部端面齿16组成；其中，所述换向器左壳体3套装在输入轴5一侧，且换向器左壳体3与输入轴5可相对旋转；所述换向器右壳体19套装在输出轴13一侧，且换向器右壳体19与输出轴13可相对旋转；换向器左壳体3 与换向器右壳体19结构相同并对称设置，换向器左壳体3与换向器右壳体19内侧的大端面上均开有对应的连接孔，二者对接后通过连接件固定连接形成换向器壳体；在换向器左壳体 3与换向器右壳体19的对接处，沿圆周方向开有四个圆柱槽，所述十字轴10的四个轴段分别安装在四个圆柱槽内，使十字轴10与换向器壳体的位置相对固定；所述换向器左壳体3 外侧小端面上，沿圆周方向设有均匀的齿牙，所述输入轴上活动连接子2安装在换向器左壳体3的外侧，并通过花键安装在输入轴5上，所述输入轴上活动连接子2的内侧端面上也设有齿牙，且输入轴上活动连接子2内侧端面上的齿牙与换向器左壳体3外侧小端面上的齿牙相匹配，能够实现啮合锁止连接，并传递动力；所述换向器右壳体19的外侧小端面上，沿圆周方向设有均匀的齿牙，所述输出轴上活动连接子15安装在换向器右壳体19的外侧，并通过花键安装在输出轴13上，所述输出轴上活动连接子15的内侧端面上也设有齿牙，且输出轴上活动连接子15内侧端面上的齿牙与换向器右壳体19外侧小端面上的齿牙相匹配，能够实现啮合锁止连接，并传递动力；所述输出轴上活动连接子15的外侧端面上也设有齿牙，且与外部端面齿16啮合连接。所述输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15的外圆周上均开有环形槽。
所述换向操纵机构即可以采用手动换向操纵机构、也可以采用自动换向操纵机构。
如图1和图2所示，所述手动换向操纵机构由倒T型架4、输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14组成，所述输入轴上拨叉1的底部插头嵌置在输入轴上活动连接子2外圆周的环形槽内，所述输出轴上拨叉14的底部插头嵌置在输出轴上活动连接子15外圆周的环形槽内，所述输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14竖直对称安装，二者顶部分别安装在倒T型架4的底部两端，通过手动操纵倒T型架4，使倒T型架4带动输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉 14左右横移，进而拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15分别在输入轴5和输出轴13上相对滑移，实现输入轴上活动连接子2与换向器左壳体3的分离或啮合，以及输出轴上活动连接子15与换向器右壳体19的啮合或分离。
如图3和图4所示，所述自动换向操纵机构由输入轴上拨叉1、输出轴上拨叉14、拨叉固定套17和直线液压缸18组成，所述输入轴上拨叉1的底部插头嵌置在输入轴上活动连接子2外圆周的环形槽内，所述输出轴上拨叉14的底部插头嵌置在输出轴上活动连接子15外圆周的环形槽内，所述输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14竖直对称安装；输入轴上拨叉1的顶端通过拨叉固定套17与直线液压缸18连接，输出轴上拨叉14的顶端通过另一个拨叉固定套17与另一个直线液压缸18连接，通过自动控制两个直线液压缸18，使两个直线液压缸18分别独立地带动输入轴上拨叉1或输出轴上拨叉14左右横移，进而拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15分别在输入轴5和输出轴13上相对滑移，实现输入轴上活动连接子2与换向器左壳体3的分离或啮合，以及输出轴上活动连接子15与换向器右壳体19的啮合或分离。
本实施例一所述用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置的工作原理及工作过程如下：
本实施例一所述换向装置在车辆正常直线行驶过程中，控制两侧的输入轴5与输出轴 13同向旋转且转速相同，即输入轴5与输出轴13转速关系为1:1；当车辆需要原地转向时，控制两侧的输入轴5与输出轴13反向旋转且转速相同，即输入轴5与输出轴13转速关系为 1:-1。
所述换向装置控制两侧的输入轴5与输出轴13同向旋转的过程为：
如图6所示，控制换向操纵机构通过输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15，使输入轴上活动连接子2向靠近换向器左壳体3一侧滑动，使二者端面上的齿牙相啮合实现相对固定，使输出轴上活动连接子15向远离换向器右壳体19一侧滑动，使二者端面上的齿牙相分离；由于输入轴上活动连接子2和输入齿轮7均与输入轴5花键连接，十字轴10固定在换向器壳体内，四个行星齿轮9分别安装在十字轴10上，且输入齿轮7与行星齿轮9相啮合，故此时，输入轴5、十字轴10、行星齿轮9和换向器壳体均相对固定静止，形成一个整体作为换向装置的动力输入端；由于输出齿轮11与行星齿轮9相啮合，且输出齿轮11与输出轴13花键连接，故输出齿轮11与输出轴13相对固定静止，形成换向装置的输出端。当输入轴5带动换向装置的输入端顺时针旋转时，行星齿轮9在输入齿轮7的带动下随着输入轴5同步顺时针旋转，输出齿轮11与行星齿轮9相啮合，故行星齿轮9将带动输出齿轮11顺时针旋转，输出齿轮11通过花键将运动传递至输出轴13，使换向装置的输出端也顺时针转动，即实现输入轴5与输出轴13同向旋转，此时的换向装置相当于一个联轴器。
所述换向装置控制两侧的输入轴5与输出轴13反向旋转的过程为：
如图7所示，控制换向操纵机构通过输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15，使输入轴上活动连接子2向远离换向器左壳体3一侧滑动，使二者端面上的齿牙相分离，使输出轴上活动连接子15向靠近换向器右壳体19一侧滑动，使二者端面上的齿牙相啮合实现相对固定；由于输出轴上活动连接子15的另一侧端面始终与外部端面齿16啮合，所述外部端面齿16为固定不动的，因此，输出轴13上的活动连接子15相对于外部始终固定不动，十字轴10固定在换向器壳体内，故此时，外部端面齿16、换向器壳体以及十字轴10均相对固定，形成一个整体作为换向装置的中间部分；输入齿轮7与输入轴5通过花键连接，形成换向装置的输入端；输入齿轮7与行星齿轮9相啮合，输出齿轮11与行星齿轮9相啮合，输出轴13与输出齿轮11通过花键连接成一体，形成换向装置的输出端；当输入轴5通过花键带动输入齿轮7顺时针转动时，换向器壳体3 和十字轴10静止，此时输入齿轮7顺时针转动，四个行星齿轮9与输入齿轮7啮合，由于十字轴10静止，故行星齿轮9在输入齿轮7的带动下沿轴向自转，在行星齿轮9的自转带动下，与行星齿轮9相啮合的另一端的输出齿轮11将沿轴向逆时针旋转，再经花键将运动传递到输出轴13上，使换向装置的输出端也逆时针转动，即实现输入轴5与输出轴13反向转动，从而实现原地转向功能。
实施例二：
本实施例二公开了一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，所述换向装置安装在输入轴5与输出轴13之间，以实现输入轴5与输出轴13之间同向或反向旋转，所述换向装置由行星轮系传动机构、换向执行机构和换向操纵机构组成。
如图8所示，所述行星轮系传动机构由输入齿轮7、行星齿轮、托盘20、行星齿轮轴和输出齿轮11组成；所述输入齿轮7、输出齿轮11以及行星齿轮均为圆柱齿轮；所述输入齿轮7固定连接在输入轴5末端并传递扭矩，所述输出齿轮11固定连接在输出轴13末端并传递扭矩；所述输入齿轮7与输出齿轮11的轴线在同一条直线上；所述行星齿轮有四个，其中两个为小圆柱齿轮901，另外两个为大圆柱齿轮902，且大圆柱齿轮902与小圆柱齿轮901 彼此交替设置在输入齿轮7和输出齿轮11的圆周方向上，且大圆柱齿轮902与小圆柱齿轮 901均与输入齿轮7和输出齿轮11相啮合；所述托盘20有两个，分别空套在输入轴5和输出轴13上，两个所述托盘20上均开有四个安装孔；所述小圆柱齿轮901安装在小行星齿轮轴101上，所述大圆柱齿轮902安装在大行星齿轮轴102上，小行星齿轮轴101与大行星齿轮轴102的两端分别支撑安装在两侧的托盘20的安装孔内。行星齿轮与输入齿轮7和输出齿轮11相啮合，实现沿自身轴向自转或沿输入齿轮7和输出齿轮11圆周方向公转。
如图1、图2和图6所示，所述换向执行机构由输入轴上活动连接子2、换向器左壳体3、换向器右壳体19、输出轴上活动连接子15以及外部端面齿16组成；其中，所述换向器左壳体3套装在输入轴5一侧，且换向器左壳体3与输入轴5可相对旋转，位于左侧的托盘 20通过过盈配合的方式固定在换向器左壳体3内侧随换向器左壳体3同步运动；所述换向器右壳体19套装在输出轴13一侧，且换向器右壳体19与输出轴13可相对旋转，位于右侧的托盘20通过过盈配合的方式固定在换向器右壳体19内侧随换向器右壳体19同步运动；换向器左壳体3与换向器右壳体19结构相同并对称设置，换向器左壳体3与换向器右壳体 19内侧的大端面上均开有对应的连接孔，二者对接后通过连接件固定连接形成换向器壳体；所述换向器左壳体3外侧小端面上，沿圆周方向设有均匀的齿牙，所述输入轴上活动连接子 2安装在换向器左壳体3的外侧，并通过花键安装在输入轴5上，所述输入轴上活动连接子 2的内侧端面上也设有齿牙，且输入轴上活动连接子2内侧端面上的齿牙与换向器左壳体3 外侧小端面上的齿牙相匹配，能够实现啮合锁止连接，并传递动力；所述换向器右壳体19 的外侧小端面上，沿圆周方向设有均匀的齿牙，所述输出轴上活动连接子15安装在换向器右壳体19的外侧，并通过花键安装在输出轴13上，所述输出轴上活动连接子15的内侧端面上也设有齿牙，且输出轴上活动连接子15内侧端面上的齿牙与换向器右壳体19外侧小端面上的齿牙相匹配，能够实现啮合锁止连接，并传递动力；所述输出轴上活动连接子15的外侧端面上也设有齿牙，且与外部端面齿16啮合连接。所述输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15的外圆周上均开有环形槽。
所述换向操纵机构即可以采用手动换向操纵机构、也可以采用自动换向操纵机构。
如图1和图2所示，所述手动换向操纵机构由倒T型架4、输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14组成，所述输入轴上拨叉1的底部插头嵌置在输入轴上活动连接子2外圆周的环形槽内，所述输出轴上拨叉14的底部插头嵌置在输出轴上活动连接子15外圆周的环形槽内，所述输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14竖直对称安装，二者顶部分别安装在倒T型架4的底部两端，通过手动操纵倒T型架4，使倒T型架4带动输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉 14左右横移，进而拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15分别在输入轴5和输出轴13上相对滑移，实现输入轴上活动连接子2与换向器左壳体3的分离或啮合，以及输出轴上活动连接子15与换向器右壳体19的啮合或分离。
如图3和图4所示，所述自动换向操纵机构由输入轴上拨叉1、输出轴上拨叉14、拨叉固定套17和直线液压缸18组成，所述输入轴上拨叉1的底部插头嵌置在输入轴上活动连接子2外圆周的环形槽内，所述输出轴上拨叉14的底部插头嵌置在输出轴上活动连接子15外圆周的环形槽内，所述输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14竖直对称安装；输入轴上拨叉1的顶端通过拨叉固定套17与直线液压缸18连接，输出轴上拨叉14的顶端通过另一个拨叉固定套17与另一个直线液压缸18连接，通过自动控制两个直线液压缸18，使两个直线液压缸18分别独立地带动输入轴上拨叉1或输出轴上拨叉14左右横移，进而拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15分别在输入轴5和输出轴13上相对滑移，实现输入轴上活动连接子2与换向器左壳体3的分离或啮合，以及输出轴上活动连接子15与换向器右壳体19的啮合或分离。
本实施例二所述用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置的工作原理及工作过程如下：
本实施例二所述换向装置在车辆正常直线行驶过程中，控制两侧的输入轴5与输出轴 13同向旋转且转速相同，即输入轴5与输出轴13转速关系为1:1；当车辆需要原地转向时，控制两侧的输入轴5与输出轴13反向旋转且转速相同，即输入轴5与输出轴13转速关系为 1:-1。
所述换向装置控制两侧的输入轴5与输出轴13同向旋转的过程为：
如图6所示，控制换向操纵机构通过输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15，使输入轴上活动连接子2向靠近换向器左壳体3一侧滑动，使二者端面上的齿牙相啮合实现相对固定，使输出轴上活动连接子15向远离换向器右壳体19一侧滑动，使二者端面上的齿牙相分离；由于输入轴上活动连接子2和输入齿轮7均与输入轴5花键连接，两个大圆柱齿轮902与两个小圆柱齿轮901作为行星齿轮分别安装在两个托盘20之间的大行星齿轮轴102与小行星齿轮轴101上，且输入齿轮7与行星齿轮相啮合，左右两侧的托盘20均固定在换向器壳体内，故此时，输入轴5、行星齿轮轴、行星齿轮和换向器壳体均相对固定静止，形成一个整体作为换向装置的动力输入端；由于输出齿轮11分别与行星齿轮相啮合，且输出齿轮11与输出轴13花键连接，故输出齿轮 11与输出轴13相对固定静止，形成换向装置的输出端。当输入轴5带动换向装置的输入端顺时针旋转时，行星齿轮在输入齿轮7的带动下随着输入轴5同步顺时针旋转，输出齿轮 11与行星齿轮相啮合，故行星齿轮将带动输出齿轮11顺时针旋转，输出齿轮11通过花键将运动传递至输出轴13，使换向装置的输出端也顺时针转动，即实现输入轴5与输出轴13同向旋转，此时的换向装置相当于一个联轴器。
所述换向装置控制两侧的输入轴5与输出轴13反向旋转的过程为：
如图7所示，控制换向操纵机构通过输入轴上拨叉1和输出轴上拨叉14拨动输入轴上活动连接子2与输出轴上活动连接子15，使输入轴上活动连接子2向远离换向器左壳体3一侧滑动，使二者端面上的齿牙相分离，使输出轴上活动连接子15向靠近换向器右壳体19一侧滑动，使二者端面上的齿牙相啮合实现相对固定；由于输出轴上活动连接子15的另一侧端面始终与外部端面齿16啮合，所述外部端面齿16为固定不动的，因此，输出轴13上的活动连接子15相对于外部始终固定不动，行星齿轮轴通过两端的托盘20在换向器壳体内，故此时，外部端面齿16、换向器壳体、托盘20以及行星齿轮轴相对固定，形成一个整体作为换向装置的中间部分；输入齿轮7与输入轴5通过花键连接，形成换向装置的输入端；输入齿轮7与行星齿轮相啮合，输出齿轮11与行星齿轮相啮合，输出轴13与输出齿轮11通过花键连接成一体，形成换向装置的输出端；当输入轴5通过花键带动输入齿轮7顺时针转动时，换向器壳体3和托盘20静止，此时输入齿轮7顺时针转动，行星齿轮与输入齿轮7 啮合，由于托盘20静止，故行星齿轮在输入齿轮7的带动下沿行星齿轮轴的轴向自转，在行星齿轮的自转带动下，与行星齿轮相啮合的另一端的输出齿轮11将沿轴向逆时针旋转，再经花键将运动传递到输出轴13上，使换向装置的输出端也逆时针转动，即实现输入轴5 与输出轴13反向转动，从而实现原地转向功能。
Claims (5)
1.一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，所述换向装置安装在输入轴(5)与输出轴(13)之间，以实现输入轴(5)与输出轴(13)之间同向或反向旋转，其特征在于：
所述换向装置由行星轮系传动机构、换向执行机构和换向操纵机构组成；
所述换向执行机构由输入轴上活动连接子(2)、换向器左壳体(3)、换向器右壳体(19)、输出轴上活动连接子(15)以及外部端面齿(16)组成，结构相同的换向器左壳体(3)与换向器右壳体(19)分别空套在输入轴(5)和输出轴(13)上，所述换向器左壳体(3)与换向器右壳体(19)结构相同且对称地固定连接形成换向器壳体；输入轴上活动连接子(2)与输出轴上活动连接子(15)分别通过花键安装在换向器壳体外侧对应的轴段上，并沿轴段轴向滑移；在输入轴上活动连接子(2)与换向器左壳体(3)之间的端面上以及输出轴上活动连接子(15)与换向器右壳体(19)之间的端面上，开设有相匹配的齿牙；
所述行星轮系传动机构中，行星轮轴两端固定在换向器壳体内，行星轮分别与安装在输入轴(5)端部的输入齿轮(7)以及安装在输出轴(13)端部的输出齿轮(11)相啮合，以实现沿行星轮轴的自转或沿输入轴(5)和输出轴(13)的公转；
所述换向操纵机构中，输入轴上拨叉(1)卡装在输入轴上活动连接子(2)外圆周环形槽内，输入轴上拨叉(1)拨动输入轴上活动连接子(2)沿输入轴(5)轴向滑移，以实现输入轴上活动连接子(2)与换向器左壳体(3)之间齿牙啮合或分开；输出轴上拨叉(14)卡装在输出轴上活动连接子(15)外圆周环形槽内，输出轴上拨叉(14)拨动输出轴上活动连接子(15)沿输出轴(13)轴向滑移，以实现输出轴上活动连接子(15)与换向器右壳体(19)之间齿牙啮合或分开。
2.如权利要求1所述一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，其特征在于：
所述行星轮系传动机构由输入齿轮(7)、输入齿轮垫片(6)、十字轴(10)、行星齿轮(9)、行星齿轮垫片(8)、输出齿轮(11)和输出齿轮垫片(12)组成；
所述输入齿轮(7)、输出齿轮(11)以及行星齿轮(9)均为圆锥齿轮；
所述输入齿轮(7)与输入轴(5)花键配合连接传递扭矩，所述输入齿轮垫片(6)套装在输入齿轮(7)外侧的输入轴(5)上，所述输出齿轮(11)通过花键与输出轴(13)配合连接传递扭矩，所述输出齿轮垫片(12)套装在输出齿轮(11)外侧的输出轴(13)上；所述十字轴(10)位于输入齿轮(7)与输出齿轮(11)之间，所述行星齿轮(9)有四个，分别套装在十字轴(10)的四个轴段上，所述行星齿轮垫片(8)套装在行星齿轮(9)外侧的十字轴(10)的轴段上；沿换向器壳体圆周方向开有四个圆柱槽，所述十字轴(10)的四个轴段分别固定安装在四个圆柱槽内，四个行星齿轮(9)均分别与两侧的输入齿轮(7)和输出齿轮(11)相啮合。
3.如权利要求1所述一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，其特征在于：
所述行星轮系传动机构由输入齿轮(7)、行星齿轮、托盘(20)、行星齿轮轴和输出齿轮(11)组成；
所述输入齿轮(7)、输出齿轮(11)以及行星齿轮均为圆柱齿轮；
所述输入齿轮(7)固定连接在输入轴(5)末端并传递扭矩，所述输出齿轮(11)固定连接在输出轴(13)末端并传递扭矩；所述行星齿轮有四个，其中两个为小圆柱齿轮(901)，另外两个为大圆柱齿轮(902)，且大圆柱齿轮(902)与小圆柱齿轮(901)彼此交替设置在输入齿轮(7)和输出齿轮(11)的圆周方向上，且大圆柱齿轮(902)与小圆柱齿轮(901)均与输入齿轮(7)和输出齿轮(11)相啮合；所述托盘(20)有两个，分别空套在输入轴(5)和输出轴(13)上，且所述托盘(20)分别固定在两侧的换向器壳体内，两个所述托盘(20)上均开有四个安装孔；所述小圆柱齿轮(901)安装在小行星齿轮轴(101)上，所述大圆柱齿轮(902)安装在大行星齿轮轴(102)上，小行星齿轮轴(101)与大行星齿轮轴(102)的两端分别支撑安装在两侧的托盘(20)的安装孔内，四个行星齿轮与输入齿轮(7)和输出齿轮(11)相啮合。
4.如权利要求1所述一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，其特征在于：
所述换向操纵机构为手动换向操纵机构，由倒T型架(4)、输入轴上拨叉(1)和输出轴上拨叉(14)组成，所述输入轴上拨叉(1)的底部插头嵌置在输入轴上活动连接子(2)外圆周的环形槽内，所述输出轴上拨叉(14)的底部插头嵌置在输出轴上活动连接子(15)外圆周的环形槽内，所述输入轴上拨叉(1)和输出轴上拨叉(14)竖直对称安装，二者顶部分别安装在倒T型架(4)的底部两端，通过手动操纵倒T型架(4)，使倒T型架(4)带动输入轴上拨叉(1)和输出轴上拨叉(14)直线移动，进而拨动输入轴上活动连接子(2)与输出轴上活动连接子(15)分别在输入轴(5)和输出轴(13)上相对滑移，实现输入轴上活动连接子(2)与换向器左壳体(3)的分离或啮合，以及输出轴上活动连接子(15)与换向器右壳体(19)的啮合或分离。
5.如权利要求1所述一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置，其特征在于：
所述换向操纵机构为自动换向操纵机构，由输入轴上拨叉(1)、输出轴上拨叉(14)、拨叉固定套(17)和直线液压缸(18)组成，所述输入轴上拨叉(1)的底部插头嵌置在输入轴上活动连接子(2)外圆周的环形槽内，所述输出轴上拨叉(14)的底部插头嵌置在输出轴上活动连接子(15)外圆周的环形槽内，所述输入轴上拨叉(1)和输出轴上拨叉(14)竖直对称安装；输入轴上拨叉(1)的顶端通过拨叉固定套(17)与直线液压缸(18)连接，输出轴上拨叉(14)的顶端通过另一个拨叉固定套(17)与另一个直线液压缸(18)连接，通过自动控制两个直线液压缸(18)，使两个直线液压缸(18)分别独立地带动输入轴上拨叉(1)或输出轴上拨叉(14)直线，进而拨动输入轴上活动连接子(2)与输出轴上活动连接子(15)分别在输入轴(5)和输出轴(13)上相对滑移，实现输入轴上活动连接子(2)与换向器左壳体(3)的分离或啮合，以及输出轴上活动连接子(15)与换向器右壳体(19)的啮合或分离。
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| CN201820652584.4U CN208364713U (zh) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | 一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置 |
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| CN201820652584.4U CN208364713U (zh) | 2018-05-04 | 2018-05-04 | 一种用于单发动机驱动车辆原地转向的换向装置 |
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2018
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