CN209444761U - 一种变速传动机构及轮式驱动机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械传动技术领域，尤其涉及一种变速传动机构及轮式驱动机械。本实用新型利用双联太阳轮轴在基于不同的行星机构元件时会对共用行星架的输出产生不同速比这一特性，设置了低速和高速两个挡位。在输入轴转速保持不变的情况下，依靠双联太阳轮轴转速及转向的变化，配合以挡位的切换，便可在输出轴上实现从反向最大转速到正向最大转速的无级变速。在整个变速过程中，输出转速变化平顺，且无动力中断。

Description

一种变速传动机构及轮式驱动机械

技术领域

本实用新型涉及机械传动技术领域，尤其涉及变速传动机构及轮式驱动机械。

背景技术

齿轮传动的特点是传动比固定，为满足设备的输出需求，往往需要设计多挡位齿轮变速箱。挡位越多换挡过程越平顺，设备效率发挥越充分。但挡位越多也造成结构越复杂，操作越繁复，同时，齿轮变速箱在进行挡位切换时也存在动力传输中断的缺点，在低速大扭矩阶段带载换挡时该缺点尤其凸出。

目前轮式拖拉机普遍配套多挡位齿轮变速箱，功率越大齿轮挡位越多，多为手动换挡式，也有少量动力换挡式。动力换挡式变速箱的换挡过程可在驾驶员指令下自动完成，代替了手动过程。作业时驾驶员根据需要通过手动操作或发布指令进行换挡。由于齿轮变速箱速比的不连续性，以及，为避免频繁挡位切换驾驶员往往会选择偏低的挡位，造成了设备功率难于最大程度发挥，而使作业效率降低；同样由于齿轮变速箱速比的不连续性，发动机的最佳工作转速和拖拉机的最佳作业参数往往不会同时满足，将会造成燃油消耗的增加或者作业质量的下降等不良影响。

对于齿轮变速技术领域，尤其对轮式拖拉机变速箱，解决速比和动力传输的连续性很有必要。有鉴于此，针对上述问题，提出一种设计合理且可有效改善上述缺失的连续动力无级变速传动机构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种变速传动机构及轮式驱动机械，能够在换挡过程中转速变化动力传输连续且平稳。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

提供一种变速传动机构，包括：

双联太阳轮轴，连接于驱动机构；

第一行星排，包括第一太阳轮，所述第一太阳轮设置于所述双联太阳轮轴上且与所述双联太阳轮轴传动连接；

第二行星排，包括第二太阳轮，所述第二太阳轮设置于所述双联太阳轮轴上且与所述双联太阳轮轴传动连接，所述第二行星排所包含的第二行星架与第一行星排所包含的第一行星架连接为一体；

输出轴，与所述第一行星架固定连接；

离合器，分别与输入轴和所述第二行星排连接；

制动器，与所述第一行星排连接。

作为优选，所述第一行星排的第一齿圈与所述制动器传动连接。

作为优选，所述第二行星排的第二齿圈与所述离合器传动连接。

作为优选，还包括设置在第二齿圈与离合器之间的传动机构，传动机构包括传动齿轮，所述传动齿轮与所述第二齿圈同轴且固定连接，所述第二齿圈与所述离合器通过所述传动机构传动连接。

作为优选，所述传动机构还包括主动齿轮，主动齿轮与所述离合器同轴设置，所述主动齿轮与所述传动齿轮传动连接。

作为优选，所述第二行星排包括行星轮。

作为优选，所述第一行星排还包括第一行星介轮和第二行星介轮。

作为优选，所述双联太阳轮轴一端穿设有所述第一太阳轮和所述第二太阳轮，另一端穿过所述第二齿圈与驱动机构连接。

本实用新型中还提供了一种轮式驱动机械，包括上述所述的变速传动机构。

作为优选，所述驱动机构是液压马达。

本实用新型有益效果：

基于第一行星排的第一齿圈和第二行星排的第二齿圈，双联太阳轮轴和输出轴之间会产生两个不同的速比，且两个速比正负号相反。分别选定两个齿圈参与传动，且通过所述传动机构给第二行星排之齿圈和输入轴之间确定一个恰当的速比，使本实用新型有了分别对应两个相互衔接的变速范围的两个挡位，称低速挡和高速挡。在低速挡范围内，输出轴转速可实现从反向最高转速至低速挡最高转速的无级变化；在高速挡范围内，输出轴转速可实现从低速挡最高转速到高速挡最高转速即本传动机构最高转速的无级变化；且在低速挡与高速挡之间的切换过程没有动力中断。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的变速传动机构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的变速过程中主要元件与输出轴转速之间的对应关系曲线图。

图中：

1、双联太阳轮轴；21、第一齿圈；22、第一行星架；23、第一太阳轮；24、第一行星介轮；25、第二行星介轮；31、第二齿圈；32、传动齿轮；33、行星轮；34、第二太阳轮；4、输出轴；5、离合器；6、制动器；7、主动齿轮；8、第二行星架；9、输入轴。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

本实施例中提供了一种变速传动机构，如图1所示，该变速传动机构包括：双联太阳轮轴1、第一行星排、第二行星排、输出轴4、离合器5和制动器6。

第一行星排和第二行星排设置在双联太阳轮轴1的同一端，且第一行星排和第二行星排均与双联太阳轮轴1转动连接，而双联太阳轮轴1的另一端则与驱动机构连接，驱动机构为双联太阳轮轴1提供动力。具体地，该驱动机构为液压马达。

其中，第二行星排的第二行星架8与第一行星排的第一行星架22连接。而输出轴4则与第一行星排连接，随第一行星排转动而输出动力。

进一步的具体方案中：

第一行星排包括：第一齿圈21，第一行星架22，第一太阳轮23，第一行星介轮24，第二行星介轮25。

第二行星排包括：第二齿圈31，第二行星架8，行星轮33，第二太阳轮34。

其中第一行星介轮24和第二行星介轮25设置在第一行星架22上，第一行星介轮24分别与第一太阳轮23和第二行星介轮25啮合，第二行星介轮25还与第一齿圈21啮合。

第二太阳轮34与行星轮33啮合，行星轮33还与第二齿圈31啮合，且行星轮33与行星架22通过第二行星架8连接。

行星架22通过第一行星介轮24与第一太阳轮23转动连接，第一行星架22与输出轴4固定连接，即行星架22的转速即为输出轴4的转速。第二行星架8与第一行星架22连接为一体。

制动器6能够与第一齿圈21传动连接，即制动器6和第一齿圈21结合或分离，制动器6与第一齿圈21结合后，第一齿圈21通过制动器6连接于机体，使得第一齿圈21相对于制动器6静止，此时，驱动机构驱动双联太阳轮轴1转动，设置在双联太阳轮轴1上的第一太阳轮23随双联太阳轮轴1转动，驱动第一行星介轮24转动，第一行星介轮24设置在行星架22上，第二太阳轮34驱动行星轮33转动，而行星架22与行星轮33作用使第二齿圈31转动。

传动齿轮32与第二齿圈31同轴且固定连接。

输入轴9分别连接发动机、动力机构和离合器，发动机为输入轴9提供动力，而输入轴9则带动动力机构驱动驱动机构工作。发动机驱动输入轴9带动动力机构驱动驱动机构转动，驱动机构驱动双联太阳轮轴1转动。

具体地，上述第二行星排的第二齿圈31与传动齿轮32传动连接，而在离合器5上固定设置有一个与该离合器5同轴的主动齿轮7，该主动齿轮7与离合器5固定连接，传动齿轮32与主动齿轮7啮合。

如图2所示，图2中横坐标表示输出转速，纵坐标表示各元件转速，其中a表示第一齿圈21与输出轴4间转速关系线，b表示第二齿圈31与输出轴4间转速关系线，c表示双联太阳轮轴1与输出轴4间转速关系线，d表示行星架22与输出轴4间转速关系线，e表示输入轴9与输出轴4间转速关系线。

需要说明的是，制动器6和离合器5均为常开式，驱动机构为液压马达，动力机构为液压变量泵，液压马达和液压变量泵组成闭式液压系统，该液压变量泵的输入轴与输入轴9之间以机械方式相连接，转速比保持恒定。

如图1和图2所示，上述变速传动机构变速过程如下：

元件旋转方向根据图1由右向左看，下同。本实施例中限定设输入轴9旋转方向为顺时针，顺时针方向为负向。

起始状态时，传动机构处于低速挡，输出转速即行星架22转速为零。此状态下制动器6闭合，离合器5打开，闭式系统之液压变量泵摆角处于中位，双联太阳轮轴1转速为零，第一行星排处于工作状态，第二行星排脱离工作，输入轴9顺时针旋转。

基于前述起始状态，调整液压变量泵摆角使液压马达及双联太阳轮轴1的转速由零逐步正向增加，根据第一行星排的特性以及第一齿圈21的转速，如图2所示，行星架22转速即输出轴4的输出转速将由零逐步负向增加，直至负向最高设计值。调整液压泵摆角使双联太阳轮轴1的转速由正向最高值逐步降低，即可实现输出转速由负向最高值降低至零的过程。

基于前述起始状态，该变速传动机构处于低速挡，调整液压变量泵摆角使双联太阳轮轴1的转速由零逐步负向增加；根据第一行星排的特性以及第一齿圈21的转速(此状态下该转速为0)，行星架22的转速即本机构输出转速将由零逐步正向增加；同时，根据第二行星排的特性以及不断变化的行星架22的转速，第二齿圈31的转速也将由零逐步正向增加，第二齿圈31的转速变化通过传动齿轮32和主动齿轮7传递至离合器5，当离合器5的内外摩擦片转速相等时，本机构输出转速达到低速挡范围的正向最高预设值，也是高速挡范围的最低预设值，双联太阳轮轴1的转速也达到负向最高预设值；此时，双联太阳轮轴1与输入轴9之间的速比达到了一个特定值，本机构处于准备由低速挡向高速挡切换的临界状态。

在前述临界状态，闭合离合器5，打开制动器6；此时第二行星排处于工作状态，第一行星排脱离工作；由于闭合离合器5时其内外摩擦片转速相等，故切换过程无冲击；同时由于切换时先闭合离合器5后打开制动器6，故切换过程无动力中断。

在高速挡状态，调整液压变量泵的摆角使双联太阳轮轴1的转速由负向最高值逐步降低为零，再由零逐步升高至正向最高值；根据第二行星排的特性以及由输入轴9传递给第二齿圈31的转速，行星架22的转速即本机构的输出转速将由高速挡范围的最低值逐步升高至该范围的最高值，也是本机构的最高输出转速。

范围的负向最高预设值，也是低速挡范围的最高预设值，双联太阳轮轴1的转速也达到正向最高预设值；此时，双联太阳轮轴1与输入轴9之间的速比达到了预设值，本机构处于准备由高速挡向低速挡切换的临界状态。

在高速挡状态，调整液压变量泵的摆角使双联太阳轮轴1的转速由正向最高值逐步降低为零，再由零逐步负向增加；根据第二行星排的特性以及由输入轴9传递给第二齿圈31的转速，行星架22的转速即本机构的输出转速将由高速挡范围的最高值逐步降低；同时，根据第一行星排的特性以及不断变化的行星架22的转速，第一齿圈21的转速将由正向最大值逐步降低；当第一齿圈21的转速降低为零时，本机构输出转速达到高速挡范围的最低设计值，也是低速挡范围的最高设计值，本机构处于准备由高速挡向低速挡切换的临界状态。

在前述临界状态，闭合制动器6，打开离合器5，完成从高速挡向低速挡的切换；此时第一行星排处于工作状态，第二行星排脱离工作；由于闭合制动器6时其内外摩片转速均为零，故切换过程无冲击；由于切换时先闭合离合器5后打开离合器5，故切换过程无动力中断。

在低速挡状态下，调整液压变量泵的摆角使双联太阳轮轴1的转速由负向最高值逐步降低为零；根据第一行星排的特性以及第一齿圈21的转速，行星架22的转速即本机构的输出转速将由低速挡范围的最高值逐步降低至零。

本实施例中还提供了一种轮式驱动机械，包括本实施例中所述变速传动机构。具体地，该轮式驱动机械为拖拉机、越野车或装载机等。

注意，以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施方式的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种变速传动机构，其特征在于，包括：

双联太阳轮轴(1)，连接于驱动机构；

第一行星排，包括第一太阳轮(23)，所述第一太阳轮(23)设置于所述双联太阳轮轴(1)上且与所述双联太阳轮轴(1)传动连接；

第二行星排，包括第二太阳轮(34)，所述第二太阳轮(34)设置于所述双联太阳轮轴(1)上且与所述双联太阳轮轴(1)传动连接，所述第二行星排所包含的第二行星架(8)与第一行星排所包含的第一行星架(22)连接为一体；

输出轴(4)，与所述第一行星架(22)固定连接；

离合器(5)，分别与输入轴(9)和所述第二行星排连接；

制动器(6)，与所述第一行星排连接。

2.根据权利要求1所述的变速传动机构，其特征在于，所述第一行星排的第一齿圈(21)与所述制动器(6)传动连接。

3.根据权利要求1所述的变速传动机构，其特征在于，所述第二行星排的第二齿圈(31)与所述离合器(5)传动连接。

4.根据权利要求3所述的变速传动机构，其特征在于，还包括设置在第二齿圈与离合器之间的传动机构，传动机构包括传动齿轮(32)，所述传动齿轮(32)与所述第二齿圈(31)同轴且固定连接，所述第二齿圈(31)与所述离合器(5)通过所述传动机构传动连接。

5.根据权利要求4所述的变速传动机构，其特征在于，所述传动机构还包括主动齿轮(7)，主动齿轮(7)与所述离合器(5)同轴设置，所述主动齿轮(7)与所述传动齿轮(32)传动连接。

6.根据权利要求4所述的变速传动机构，其特征在于，所述第二行星排包括行星轮(33)。

7.根据权利要求6所述的变速传动机构，其特征在于，所述第一行星排还包括第一行星介轮(24)和第二行星介轮(25)。

8.根据权利要求7所述的变速传动机构，其特征在于，所述双联太阳轮轴(1)一端穿设有所述第一太阳轮(23)和所述第二太阳轮(34)，另一端穿过所述第二齿圈(31)与驱动机构连接。

9.一种轮式驱动机械，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的变速传动机构。

10.根据权利要求9所述的轮式驱动机械，其特征在于，所述驱动机构是液压马达。