一種適用於動力前後置履帶車輛的綜合傳動裝置的製作方法

2023-06-03 19:03:56

本發明屬於履帶車輛傳動技術領域，涉及一種適用於動力前後置履帶車輛的綜合傳動裝置。

背景技術：

作為履帶車輛驅動用傳動裝置分為兩類，第一類一般由定軸齒輪箱將發動機功率按照多個固定的傳動比，傳遞給履帶車輛主動輪，來驅動履帶旋轉，履帶車輛的轉向一般通過制動一側履帶，或降低一側履帶轉速來實現。第二類將轉向、變速等集成，形成雙功率流綜合傳動，由直駛功率傳遞路徑、轉向功率傳遞路徑和輔助輸出功率傳遞路徑組成，直駛功率傳遞路徑將內燃機動力經液力變矩器傳至變速機構的輸入軸，按當前檔位變速後，將動力從變速機構輸出軸輸出至匯流排齒圈，通過匯流排框架傳至左、右驅動輪；轉向功率傳遞路徑通過內燃機動力驅動匯流排太陽輪，通過匯流排框架傳至左、右驅動輪；輔助輸出功率傳遞路徑將內燃機動力傳遞給風扇驅動等輸出裝置。

目前履帶車輛多以定軸機械傳動為主，採用制動轉向的形式，通過機械傳動驅動風扇，影響了車輛加速性能，無法實現個檔位轉型半徑的無級變化，難以實現傳動裝置輸出轉速和轉矩大小相等、方向相反。本發明採用液力機械傳動的形式，通過正倒機構和行星變速機構組合，實現五前五倒和中心轉向檔，能夠滿足車輛動力前置和後置布置時動力輸出的要求；集成了液壓轉向系統，車輛在各檔位均能實現轉向半徑的無級變化大幅提升車輛的轉向性能。

技術實現要素：

(一)發明目的

本發明的目的是：提供一種適用於動力前後置履帶車輛的綜合傳動裝置，通過將液力變矩器、軸向柱塞泵馬達、正倒機構、行星排、離合器和制動器綜合集成，實現五個前進檔、五個倒檔和一個中心轉向檔，傳動比範圍大，性能較優，既可滿足動力後置履帶車輛的使用要求，又能滿足動力前置履帶車輛的使用要求。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供一種適用於動力前後置履帶車輛的綜合傳動裝置，其包括：按順序排列，相互之間利用傳動構件連接的七個行星排、三個液壓液力元件；十七個直齒輪、十個螺旋錐齒輪、四根傳動軸、三個制動器和四個離合器；各動力輸入軸與第一直齒輪1相連，用於將發動機的動力輸入至傳動裝置；輸出端有四個，分別為第一輸出軸O1、第二輸出軸O2、風扇第一輸出軸FAN1、風扇第二輸出軸FAN2，其中，第一輸出軸O1、第二輸出軸O2與車輛側減速器相連，將動力輸出給主動輪；風扇第一輸出軸FAN1、風扇第二輸出軸FAN2與風扇相連，用於驅動風扇。

其中，所述十七個直齒輪記為第一直齒輪1～第十七直齒輪17；十個螺旋錐齒輪記為第一螺旋錐齒輪①～第十螺旋錐齒輪⑩；四根傳動軸記為第一軸Ⅰ、第二軸Ⅱ、第三軸Ⅲ、第四軸Ⅳ；七個行星排記為第一行星排PGS1～第七行星排PGS7；三個液力液壓元件記為液力變矩器TC、軸向柱塞泵馬達PM、液粘離合器HC；三個制動器記為第一制動器B1、第二制動器B2、第三制動器B3；四個離合器記為第一離合器C1、第二離合器C2、第三離合器C3、第四離合器Cb。

其中，所述第一直齒輪1通過聯軸器與發動機相連或通過齒輪箱與聯軸器和發動機相連，與液力變矩器TC泵輪相連；

所述第二直齒輪2與液力變矩器TC渦輪相連，與第三直齒輪3嚙合；

所述第三直齒輪3與第四直齒輪4嚙合；

所述第四直齒輪4分別與第三直齒輪3、第五直齒輪5嚙合，與第一螺旋錐齒輪①連接；

所述第五直齒輪5與第四直齒輪4嚙合，與第三螺旋錐齒輪③連接。

所述第六直齒輪6與軸向柱塞泵馬達PM的柱塞馬達輸出軸相連，與第七直齒輪7嚙合；

所述第七直齒輪7與第八直齒輪8相連；

所述第八直齒輪8與第九直齒輪9嚙合；

所述第九直齒輪9通過第三軸Ⅲ分別與第十直齒輪10、第十三直齒輪13連接；

所述第十直齒輪10通過第三軸Ⅲ與第九直齒輪9連接，與第十一直齒輪11嚙合；

所述第十一直齒輪11與第十二直齒輪12嚙合；

所述第十二直齒輪12與第六行星排PGS6太陽輪連接，與第十一直齒輪11嚙合；

所述第十三直齒輪13通過第三軸Ⅲ與第九直齒輪9連接，與第十四直齒輪14嚙合；

所述第十四直齒輪14與第七行星排PGS7太陽輪連接，與第十三直齒輪13嚙合；

所述第十五直齒輪15與液力變矩器TC泵輪連接，與第十六直齒輪16嚙合；

所述第十六直齒輪16與第十七直齒輪17嚙合；

所述第十七直齒輪17與螺旋錐齒輪⑤連接，第十六直齒輪16嚙合。

其中，所述第一螺旋錐齒輪①與第四直齒輪4相連接，與第二螺旋錐齒輪②嚙合；

所述第二螺旋錐齒輪②與第一行星排PGS1齒圈連接，與第一螺旋錐齒輪①嚙合；

所述第二螺旋錐齒輪③與第五直齒輪5相連接，與第四螺旋錐齒輪④嚙合；

所述第四螺旋錐齒輪④與軸向柱塞泵馬達PM的柱塞泵輸入軸相連，與第三螺旋錐齒輪③嚙合；

所述第五螺旋錐齒輪⑤與第十七直齒輪17相連接，與第六螺旋錐齒輪⑥嚙合；

所述第六螺旋錐齒輪⑥與液粘離合器HC外轂相連接；

所述第七螺旋錐齒輪⑦通過第四軸Ⅳ與液粘離合器HC內轂相連接，與第八螺旋錐齒輪⑧嚙合；

所述第八螺旋錐齒輪⑧與風扇第二輸出軸FAN2連接，與第七螺旋錐齒輪⑦嚙合；

所述第九螺旋錐齒輪⑨通過第四軸Ⅳ與液粘離合器HC內轂相連接，與第十螺旋錐齒輪⑩嚙合；

所述第十螺旋錐齒輪⑩與風扇第三輸出軸FAN3連接，與第九螺旋錐齒輪⑨嚙合。

其中，所述第一軸Ⅰ連接第一行星排PGS1太陽輪、第二行星排PGS2太陽輪、第三行星排PGS3太陽輪、第一離合器C1內轂、第二離合器C2內轂；

所述第二軸Ⅱ連接第四行星排PGS4框架、第五行星排PGS5框架、第六行星排PGS6齒圈、第七行星排PGS7齒圈；

所述第三軸Ⅲ連接第九直齒輪9、第十直齒輪10、第十三直齒輪13；

所述第四軸Ⅳ連接液粘離合器HC內轂、第七螺旋錐齒輪⑦、第九螺旋錐齒輪⑨。

其中，所述第一行星排PGS1太陽輪與第一軸Ⅰ連接，框架與第二行星排PGS2齒圈連接，齒圈與第二螺旋錐齒輪②連接；

所述第二行星排PGS2太陽輪與第一軸Ⅰ連接，框架與第一制動器B1內轂、第一離合器C1外轂相連接；

所述第三行星排PGS3為雙星行星排，太陽輪與第一軸Ⅰ連接，框架與第四行星排PGS4齒圈、第二離合器C2外轂、第二制動器B2內轂連接，齒圈與第五行星排PGS5齒圈相連接；

所述第五行星排PGS4太陽輪與第三離合器C3內轂連接，框架與第二軸Ⅱ連接，齒圈與第三行星排PGS3框架相連接；

所述第五行星排PGS5太陽輪與第三制動器B3內轂連接，框架與第二軸Ⅱ連接，齒圈與第三行星排PGS3齒圈、第三離合器C3外轂連接；

所述第六行星排PGS6太陽輪與第十二直齒輪12連接，框架與第一輸出軸O1連接，齒圈與第二軸Ⅱ連接；

所述第七行星排PGS7太陽輪與第十四直齒輪14連接，框架與第二輸出軸O2連接，齒圈與第二軸Ⅱ連接。

其中，所述第一制動器B1內轂與第二行星排PGS2框架連接，外轂與殼體連接，用於制動第二行星排PGS2框架；

所述第二制動器B2內轂與第三行星排PGS3框架連接，外轂與殼體連接，用於制動第三行星排PGS3框架；

所述第三制動器B3內轂與第五行星排PGS5太陽輪連接，外轂與殼體連接，用於制動第三行星排PGS3框架和第五行星排PGS5太陽輪。

其中，所述第一離合器C1內轂與第一軸Ⅰ、第一行星排PGS1太陽輪、第二行星排PGS2太陽輪、第三行星排PGS3太陽輪連接，外轂與第二行星排PGS2框架連接，用於實現第一行星排PGS1、第二行星排PGS2整體迴轉；

所述第二離合器C2內轂與第一軸Ⅰ、第一行星排PGS1太陽輪、第二行星排PGS2太陽輪、第三行星排PGS3太陽輪連接，外轂與第三行星排PGS3框架連接，用於實現第三行星排PGS3整體迴轉；

所述第三離合器C3內轂與第一軸Ⅰ、第四行星排PGS4太陽輪連接，外轂與第三行星排PGS3齒圈、第五行星排PGS5齒圈連接，用於實現第三行星排PGS3、第四行星排PGS4整體迴轉；

所述第四離合器Cb內轂與液力變矩器TC渦輪連接，外轂與液力變矩器TC泵輪連接，用於實現液力變矩器泵輪和渦輪機械連接。

其中，前進時，當第一制動器B1、第二制動器B2和第三離合器C3結合時，實現一檔；當第一制動器B1、第二制動器B2和第三制動器B3結合時，實現二檔；第一制動器B1、第三制動器B3和第三離合器C3結合時，實現三檔；第一制動器B1、第三制動器B3和第二離合器C2結合時，實現四檔；第一制動器B1、第二離合器C2和第三離合器C3結合時，實現五檔；

倒退時，當第一離合器C1、第二制動器B2和第三離合器C3結合時，實現倒一檔；當第一離合器C1、第二制動器B2和第三制動器B3結合時，實現倒二檔；第一離合器C1、第三制動器B3和第三離合器C3結合時，實現倒三檔；第一離合器C1、第三制動器B3和第二離合器C2結合時，實現倒四檔；第一離合器C1、第二離合器C2和第三離合器C3結合時，實現倒五檔。

其中，中心轉向時，當第二制動器B2和第三制動器B3、第三離合器C3結合時，第二軸Ⅱ制動，實現第六行星排PGS6齒圈和第七行星排PGS7齒圈制動，第六行星排PGS6太陽輪和第七行星排PGS7太陽輪按照轉速相等、旋向相反的速度旋轉，實現一側主動輪正向旋轉，一側主動輪反向旋轉，實現圍繞車輛幾何中心轉向。

(三)有益效果

上述技術方案所提供的適用於動力前後置履帶車輛的綜合傳動裝置，採用七個行星排、三個制動器和四個離合器的方案，實現了五個前進檔、五個倒檔和一個中心轉向檔，傳動比範圍可達到8.1；採用軸向柱塞泵馬達實現液壓無級轉向；同時實現了履帶車輛後置動力和前置動力艙可以選擇通用的綜合傳動裝置，具備了各檔無級轉向功能，實現了風扇轉速的無級調整。

附圖說明

圖1為本發明實施例適用於動力前後置履帶車輛的綜合傳動裝置的各部件連接關係示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、內容和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式作進一步詳細描述。

如圖1所示，本方案的傳動裝置適用於高速履帶車輛，其中各行星排、液壓液力元件按順序排列，相互之間利用傳動構件連接，動力輸入軸與第一直齒輪1相連，一般為發動機輸出端連接的彈性聯軸器或傳動箱，用於將發動機的動力輸入至傳動裝置。輸出端有四個，分別為第一輸出軸O1、第二輸出軸O2、風扇第一輸出軸FAN1、風扇第二輸出軸FAN2，其中，第一輸出軸O1、第二輸出軸O2與車輛側減速器相連，將動力輸出給主動輪；風扇第一輸出軸FAN1、風扇第二輸出軸FAN2與風扇相連，用於驅動風扇，FAN1，FAN2動力輸出端可以選裝(動力裝置前置的履帶車輛可以取消該裝置)。

具體地，本實施例傳動裝置包括十七個直齒輪，分別為第一直齒輪1～第十七直齒輪17；十個螺旋錐齒輪，分別為第一螺旋錐齒輪①～第十螺旋錐齒輪⑩；四根傳動軸，分別為第一軸Ⅰ、第二軸Ⅱ、第三軸Ⅲ、第四軸Ⅳ；七個行星排，分別第一行星排PGS1～第七行星排PGS7；三個液力液壓元件，分別為液力變矩器TC、軸向柱塞泵馬達PM、液粘離合器HC；三個制動器，分別為第一制動器B1、第二制動器B2、第三制動器B3；四個離合器，分別為第一離合器C1、第二離合器C2、第三離合器C3、第四離合器Cb。

所述第一直齒輪1通過聯軸器與發動機相連或通過齒輪箱與聯軸器和發動機相連，與液力變矩器TC泵輪相連。

所述第二直齒輪2與液力變矩器TC渦輪相連，與第三直齒輪3嚙合。

所述第三直齒輪3與第四直齒輪4嚙合。

所述第四直齒輪4分別與第三直齒輪3、第五直齒輪5嚙合，與第一螺旋錐齒輪①連接。

所述第五直齒輪5與第四直齒輪4嚙合，與第三螺旋錐齒輪③連接。

所述第六直齒輪6與軸向柱塞泵馬達PM的柱塞馬達輸出軸相連，與第七直齒輪7嚙合。

所述第七直齒輪7與第八直齒輪8相連。

所述第八直齒輪8與第九直齒輪9嚙合。

所述第九直齒輪9通過第三軸Ⅲ分別與第十直齒輪10、第十三直齒輪13連接。

所述第十直齒輪10通過第三軸Ⅲ與第九直齒輪9連接，與第十一直齒輪11嚙合。

所述第十一直齒輪11與第十二直齒輪12嚙合。

所述第十二直齒輪12與第六行星排PGS6太陽輪連接，與第十一直齒輪11嚙合。

所述第十三直齒輪13通過第三軸Ⅲ與第九直齒輪9連接，與第十四直齒輪14嚙合。

所述第十四直齒輪14與第七行星排PGS7太陽輪連接，與第十三直齒輪13嚙合。

所述第十五直齒輪15與液力變矩器TC泵輪連接，與第十六直齒輪16嚙合。

所述第十六直齒輪16與第十七直齒輪17嚙合。

所述第十七直齒輪17與螺旋錐齒輪⑤連接，第十六直齒輪16嚙合。

所述第一螺旋錐齒輪①與第四直齒輪4相連接，與第二螺旋錐齒輪②嚙合。

所述第二螺旋錐齒輪②與第一行星排PGS1齒圈連接，與第一螺旋錐齒輪①嚙合。

所述第二螺旋錐齒輪③與第五直齒輪5相連接，與第四螺旋錐齒輪④嚙合。

所述第四螺旋錐齒輪④與軸向柱塞泵馬達PM的柱塞泵輸入軸相連，與第三螺旋錐齒輪③嚙合。

所述第五螺旋錐齒輪⑤與第十七直齒輪17相連接，與第六螺旋錐齒輪⑥嚙合。

所述第六螺旋錐齒輪⑥與液粘離合器HC外轂相連接。

所述第七螺旋錐齒輪⑦通過第四軸Ⅳ與液粘離合器HC內轂相連接，與第八螺旋錐齒輪⑧嚙合。

所述第八螺旋錐齒輪⑧與風扇第二輸出軸FAN2連接，與第七螺旋錐齒輪⑦嚙合。

所述第九螺旋錐齒輪⑨通過第四軸Ⅳ與液粘離合器HC內轂相連接，與第十螺旋錐齒輪⑩嚙合。

所述第十螺旋錐齒輪⑩與風扇第三輸出軸FAN3連接，與第九螺旋錐齒輪⑨嚙合。

所述第一軸Ⅰ連接第一行星排PGS1太陽輪、第二行星排PGS2太陽輪、第三行星排PGS3太陽輪、第一離合器C1內轂、第二離合器C2內轂。

所述第二軸Ⅱ連接第四行星排PGS4框架、第五行星排PGS5框架、第六行星排PGS6齒圈、第七行星排PGS7齒圈。

所述第三軸Ⅲ連接第九直齒輪9、第十直齒輪10、第十三直齒輪13。

所述第四軸Ⅳ連接液粘離合器HC內轂、第七螺旋錐齒輪⑦、第九螺旋錐齒輪⑨。

所述第一行星排PGS1太陽輪與第一軸Ⅰ連接，框架與第二行星排PGS2齒圈連接，齒圈與第二螺旋錐齒輪②連接。

所述第二行星排PGS2太陽輪與第一軸Ⅰ連接，框架與第一制動器B1內轂、第一離合器C1外轂相連接。

所述第三行星排PGS3為雙星行星排，太陽輪與第一軸Ⅰ連接，框架與第四行星排PGS4齒圈、第二離合器C2外轂、第二制動器B2內轂連接，齒圈與第五行星排PGS5齒圈相連接。

所述第五行星排PGS4太陽輪與第三離合器C3內轂連接，框架與第二軸Ⅱ連接，齒圈與第三行星排PGS3框架相連接。

所述第五行星排PGS5太陽輪與第三制動器B3內轂連接，框架與第二軸Ⅱ連接，齒圈與第三行星排PGS3齒圈、第三離合器C3外轂連接。

所述第六行星排PGS6太陽輪與第十二直齒輪12連接，框架與第一輸出軸O1連接，齒圈與第二軸Ⅱ連接。

所述第七行星排PGS7太陽輪與第十四直齒輪14連接，框架與第二輸出軸O2連接，齒圈與第二軸Ⅱ連接。

所述第一制動器B1內轂與第二行星排PGS2框架連接，外轂與殼體連接，用於制動第二行星排PGS2框架。

所述第二制動器B2內轂與第三行星排PGS3框架連接，外轂與殼體連接，用於制動第三行星排PGS3框架。

所述第三制動器B3內轂與第五行星排PGS5太陽輪連接，外轂與殼體連接，用於制動第三行星排PGS3框架和第五行星排PGS5太陽輪。

所述第一離合器C1內轂與第一軸Ⅰ、第一行星排PGS1太陽輪、第二行星排PGS2太陽輪、第三行星排PGS3太陽輪連接，外轂與第二行星排PGS2框架連接，用於實現第一行星排PGS1、第二行星排PGS2整體迴轉。

所述第二離合器C2內轂與第一軸Ⅰ、第一行星排PGS1太陽輪、第二行星排PGS2太陽輪、第三行星排PGS3太陽輪連接，外轂與第三行星排PGS3框架連接，用於實現第三行星排PGS3整體迴轉。

所述第三離合器C3內轂與第一軸Ⅰ、第四行星排PGS4太陽輪連接，外轂與第三行星排PGS3齒圈、第五行星排PGS5齒圈連接，用於實現第三行星排PGS3、第四行星排PGS4整體迴轉。

所述第四離合器Cb內轂與液力變矩器TC渦輪連接，外轂與液力變矩器TC泵輪連接，用於實現液力變矩器泵輪和渦輪機械連接。

制動器、離合器為多片式摩擦操縱件，利用液壓油驅動活塞進行加壓。各檔的操縱方案實現如下表所示。

表1傳動裝置檔位實現方式及相應傳動比示意表

表中「○」表示操縱件結合，「O/-」表示根據工況進行控制，PM為轉向，HC為風扇調速

下面參照圖1和表1對本發明的實例進行詳細說明。

車輛採用動力後置方案時，檔位實現與表1相同，車輛採用動力前置方案時，檔位實現與表1的區別是前進擋轉為倒檔，倒檔轉為前進擋。

以車輛採用動力後置方案為例進行說明，前進時，當第一制動器B1、第二制動器B2和第三離合器C3結合時，實現一檔。當第一制動器B1、第二制動器B2和第三制動器B3結合時，實現二檔。第一制動器B1、第三制動器B3和第三離合器C3結合時，實現三檔。第一制動器B1、第三制動器B3和第二離合器C2結合時，實現四檔。第一制動器B1、第二離合器C2和第三離合器C3結合時，實現五檔。

倒退時，當第一離合器C1、第二制動器B2和第三離合器C3結合時，實現倒一檔。當第一離合器C1、第二制動器B2和第三制動器B3結合時，實現倒二檔。第一離合器C1、第三制動器B3和第三離合器C3結合時，實現倒三檔。第一離合器C1、第三制動器B3和第二離合器C2結合時，實現倒四檔。第一離合器C1、第二離合器C2和第三離合器C3結合時，實現倒五檔。

中心轉向時，當第二制動器B2和第三制動器B3、第三離合器C3結合時，第二軸Ⅱ制動，實現第六行星排PGS6齒圈和第七行星排PGS7齒圈制動，第六行星排PGS6太陽輪和第七行星排PGS7太陽輪按照轉速相等、旋向相反的速度旋轉，實現一側主動輪正向旋轉，一側主動輪反向旋轉，實現圍繞車輛幾何中心轉向。

在前進各檔位和倒檔均可通過第四離合器Cb結合和分離實現液力變矩器閉鎖和解鎖，從而達到液力傳動和機械傳動之間的工況轉換。

在前進各檔位和倒檔均可通過可控制軸向柱塞泵排量，實現轉向功能。在各種工況下均可控制液粘離合器HC的操縱壓力，實現風扇第一輸出軸FAN1、風扇第二輸出軸FAN2的輸出轉速變化。

由上述技術方案可以看出，本發明具有以下特點：

(1)軸向柱塞泵馬達軸向柱輸入軸通過齒輪傳動與液力變矩器渦輪軸相連接；

(2)第十直齒輪、第十一直齒輪、第十二直齒輪和第十三直齒輪13、第十四直齒輪傳動比相同或相近，位置可以互換；

(3)所述液粘調速裝置，含第五錐齒輪～第十錐齒輪、第四軸、液粘離合器，均為可選裝方案，根據實際車輛需要可以增加和減少。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變形，這些改進和變形也應視為本發明的保護範圍。