專利名稱：具有九個擋位的動力換擋變速器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種工程機械的動力換擋變速器，特別是裝載機、挖掘裝載機、平 地機和推土機所用的動力換擋變速器。
背景技術：
由于工程機械的工況復雜多變，換擋頻繁，為提高作業效率，一般采用換擋時不需 要切斷動力的動力換擋變速器，動力換擋變速器的換擋元件為濕式多片式摩擦離合器。我 國工程機械的傳動系統大多采用雙渦輪四元件液力變矩器加行星式動力換擋變速器的形 式。這種傳動形式具有結構簡單，操作容易的優點，但存在以下一些不足之處一是變速器 的擋位數較少，通常為兩個前進擋和一個后退擋，不能適應工程機械在復雜工況條件下的 作業，很難保證液力變矩器工作于高效區；二是雙渦輪四元件液力變矩器的傳動效率不高， 能量損失較大。隨著技術的發展，這種傳動形式越來越不能適應現代工程機械發展的需要。為提高傳動效率，節約能源，國外大型工程機械廠家普遍采用效率更高的三元件 液力變矩器和多擋位的動力換擋變速器的傳動方式。目前，我國各大工程機械廠家也逐漸 開始采用三元件液力變矩器加多擋位動力換擋變速器的傳動方式，但我國工程機械廠家的 所需的多擋動力換擋變速器主要依靠購買ZF、Caterpillar、DANA等公司的產品。因此，開 發具有自主知識產權的多擋動力換擋變速器具有重要的意義。由ZL95196765. 7所述的一種正反轉變速器，它的特點是軸向尺寸小，剛性好，擋 位數較多。但它存在一些不足一是零件數目較多，該變速器共有八根傳動軸和十六個傳動齒 輪；二是某些擋位的傳動鏈長，傳動效率偏低，其前進一擋傳動路線較長，共有六次外嚙合。由ZL200320131395. 6所述的動力換擋變速器，其特點是結構緊湊、零件數少、傳 動路線短，但它有兩個不足之處一是擋位數少，最多只能實現前三后三；二是軸向尺寸 大，該種變速器的軸上有兩個摩擦離合器和多個齒輪，最多的一根軸上有四個齒輪，從而使 變速器的剛性變差。
發明內容本實用新型的目的克服現有工程機械變速器存在的不足，提供一種擋位多、剛性 好、體積小、效率高、傳動路線短、能夠適應市場需要的動力換擋變速器。—種具有九個擋位的動力換擋變速器，它由一根輸入軸(I)、一根輸出軸(VII)、 五根中間軸(II，III，IV，V，VI)、六個換擋離合器(Ql, Q2，HT, Li，L2，L3)以及多個活動齒 輪(3,4,6,8,11,13)和固定齒輪(2，5，7，9，10，12，14)組成，除輸出軸外，其余每根軸上都 有一個換擋離合器、一個活動齒輪和一個固定齒輪，其特征在于輸入軸(I)上的第一固定 齒輪(2)同時與第一中間軸(II)上的第二活動齒輪(4)和第二中間軸(III)上的第三活 動齒輪(6)保持常嚙合，輸入軸(I)上的第一活動齒輪(3)與第一中間軸(II)上的第二固 定齒輪(5)保持常嚙合；第二中間軸(III)上的第三固定齒輪(7)與第五中間軸(VI)上的 第六活動齒輪(13)保持常嚙合；第三中間軸(IV)上的第四活動齒輪(8)與第四中間軸(V)上的第五固定齒輪(10)保持常嚙合，第三中間軸(IV)上的第四固定齒輪(9)同時與第二 固定齒輪(5)、第五活動齒輪(11)和第六活動齒輪(13)保持常嚙合；輸出軸上的第七固定 齒輪(14)同時與第四中間軸(V)上的第五固定齒輪(10)和第五中間軸(VI)上的第六固 定齒輪(12)保持常嚙合；在變速器的端面投影圖上，將有嚙合關系的每一對齒輪的中心以 線段相連，則構成一個五邊形和一個四邊形；變速器的前五根軸(I，II，III，IV, V)以五邊 形排列，變速器的后四根軸(IV，V，VI，VII)以四邊形排列。變速器的拓撲結構為一個五邊形和一個四邊形的組合，五邊形和四邊形共有一條 邊。第五中間軸(VI)上的第六活動齒輪(13)在兩個后退擋的傳動中擔任惰輪的角 色。可通過在部分傳動軸上添加一個或多個齒輪實現范圍較寬的傳動比擴展。本實用新型的傳動方案采用定軸式傳動，取代傳統工程機械變速器的行星式傳 動。在四輪驅動的車輛中，行星式變速器需要分動箱，但定軸式變速器不需要。此外，定軸 式變速器具有制造成本低，取力口設置容易等優點。為減小傳動軸的長度，提高剛度，本實 用新型所述的變速器中的任意一根軸上至多兩個齒輪。為增強變速器的與變矩器的匹配能 力，本實用新型所述的變速器設計為前進六個擋和后退三個擋。
圖1本實用新型的傳動方案示意圖；圖2本實用新型的端面投影示意圖；圖3本實用新型的傳動比擴展示意圖；圖形符號說明1 液力變矩器I 輸入軸2 第一固定齒輪II 第一中間軸3 第一活動齒輪III第二中間軸4 第二活動齒輪IV 第三中間軸5 第二固定齒輪V 第四中間軸6 第三活動齒輪VI 第五中間軸7 第三固定齒輪VII輸出軸8 第四活動齒輪Ql 第一前進離合器9 第四固定齒輪Q2 第二前進離合器10第五固定齒輪HT 后退離合器11第五活動齒輪Ll 第一擋位離合器12第六固定齒輪L2 第二擋位離合器13第六活動齒輪L3 第三擋位離合器14第七固定齒輪
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作詳細的介紹。如圖1所示，本實用新型所述的動力換擋變速器與三元件液力變矩器相配。液力變矩器(1)安裝在動力換擋變速器的前端，從 發動機輸出的動力經液力變矩器(1)傳遞到變速器的輸入軸。動力換擋變速器由輸入軸 (I)、輸出軸(VII)、中間軸(II，III，IV，V, VI)、固定齒輪(2，5，7，9，10，12，14)、活動齒輪 (3,4,6,8,11,13)和換擋離合器(Q1，Q2，HT，L1，L2，L3)組成。采用定軸式結構，各軸在變 速器箱體上的位置固定且相互平行，齒輪與齒輪之間為常嚙合傳動。輸入軸(I)上安裝有第一固定齒輪(2)，第二前進離合器(Q2)和第一活動齒輪 (3)。第一固定齒輪(2)與第一中間軸(II)上的第二活動齒輪⑷和第二中間軸(III)上 的第三活動齒輪(6)保持常嚙合，第一活動齒輪(3)與第一中間軸(II)上的第二固定齒輪
(5)保持常嚙合。第一中間軸(II)上安裝有第二固定齒輪(5)，第一前進離合器(Ql)和第二活動齒 輪(4)。第二固定齒輪(5)與輸入軸(I)上的第一活動齒輪(3)和第三中間軸(IV)上的第 四固定齒輪(9)保持常嚙合，第二活動齒輪(4)與輸入軸(I)上的第一固定齒輪(2)保持
常嚙合。第二中間軸(III)上安裝有第三固定齒輪(7)，后退離合器(HT)和第三活動齒輪
(6)。第三固定齒輪(7)與第五中間軸(VI)上的第六活動齒輪(13)保持常嚙合，第三活動 齒輪(6)與輸入軸上的第一固定齒輪(2)保持常嚙合。輸入軸⑴、第一中間軸(II)、第二中間軸(III)及與它們相連的齒輪構成一個前 端齒輪組，可將輸入軸的功率向三個方向分流。第三中間軸(IV)上安裝有第四固定齒輪(9)，第一擋位離合器(Li)和第四活動齒 輪(8)。第四固定齒輪(9)與第四中間軸(V)上的第五活動齒輪(11)、第一中間軸(II)上 的第二固定齒輪(5)和第五中間軸(VI)上的第六活動齒輪(13)保持常嚙合，第四活動齒 輪⑶與第四中間軸(V)上的第五固定齒輪(10)保持常嚙合。第四中間軸(V)上安裝有第五固定齒輪(10)，第三擋位離合器(L3)和第五活動 齒輪(11)。第五固定齒輪(10)與第三中間軸(IV)上的第四活動齒輪⑶和輸出軸(VII) 上的第七固定齒輪(14)保持常嚙合，第五活動齒輪(11)與第三中間軸(IV)上的第四固定 齒輪(9)保持常嚙合。第五中間軸(VI)上安裝有第六固定齒輪(12)，第二擋位離合器(L2)和第六活動 齒輪(13)。第六固定齒輪(12)與輸出軸(VII)上的第七固定齒輪(14)保持常嚙合，第六 活動齒輪(13)與第二中間軸(III)上的第三固定齒輪(7)和第三中間軸(IV)上的第四固 定齒輪(9)保持常嚙合。輸出軸(VII)上只有第七固定齒輪(14)，該齒輪與第四中間軸(V)上的第五固定 齒輪(10)和第五中間軸(VI)上的第六固定齒輪(12)保持常嚙合。本實用新型中的所有換擋離合器都是多片濕式摩擦離合器，當某根軸上的離合器 閉合時，離合器的摩擦片壓緊，這根軸上的活動齒輪就與軸固連為一個整體，軸與活動齒輪 之間沒有相對的轉動；當離合器斷開時，摩擦片松開，活動齒輪可以繞軸自由轉動。通過不同離合器的閉合與斷開，可以實現不同的傳動路線，根據工程實際需要，本 實用新型所述的變速器可以實現三進三退、四進三退、五進三退和六進三退等多種形式。現 以六進三退的結構為例進行介紹，各離合器的工作情況及齒輪的傳動路線如下表。擋位接合離合器傳遞動力的齒輪
前進一擋__Ql, Ll__2-4-5-9-8-10-14_
前進二擋 ’Q1，L2—2-4-5-9-13-12-14
前進三擋 ’Q1，L3—2-4-5-9-11-10-14
前進四擋 ’Q2，Ll—3-5-9-8-10-14
前進五擋 —Q2，L23-5-9-13-12-14“
前進六擋 ’Q2，L3一3-5-9-11-10-14
后退一擋HT，Ll2-6-7-13-9-8-10-14
后退二擋HT，L22-6-7-13-12-14
后退三 當HT, L32-6-7-13-9-11-10-14第五中間軸(VI)上的第六活動齒輪(13)在后一擋和后三擋的傳動中充當惰輪的 作用。本實用新型所述的變速器共有七根軸、十三個齒輪和六個離合器，前進擋的嚙合 次數為四次，后退一擋和三擋的嚙合次數為五次，后退二擋的嚙合次數為三次。與有同樣擋 位數的現有變速器相比，它具有零件數目少、剛性好、傳動效率高等優點。圖2所示為本實用新型的端面投影示意圖，它表明了各傳動軸的空間位置和傳動 關系。本實用新型所述的變速器，可在部分傳動軸上添加一個或多個齒輪實現范圍較寬 的傳動比擴展。圖3為變速器傳動比擴展示意圖，在第四中間軸(V)上增加第八固定齒輪 (15)，第八固定齒輪(15)與輸出軸上的第七固定齒輪(14)嚙合，從而實現傳動比的擴展。
權利要求一種具有九個擋位的動力換擋變速器，它由一根輸入軸(I)、一根輸出軸(VII)、五根中間軸(II，III，IV，V，VI)、六個換擋離合器(Q1，Q2，HT，L1，L2，L3)以及多個活動齒輪(3，4，6，8，11，13)和固定齒輪(2，5，7，9，10，12，14)組成，除輸出軸外，其余每根軸上都有一個換擋離合器、一個活動齒輪和一個固定齒輪，其特征在于輸入軸(I)上的第一固定齒輪(2)同時與第一中間軸(II)上的第二活動齒輪(4)和第二中間軸(III)上的第三活動齒輪(6)保持常嚙合，輸入軸(I)上的第一活動齒輪(3)與第一中間軸(II)上的第二固定齒輪(5)保持常嚙合；第二中間軸(III)上的第三固定齒輪(7)與第五中間軸(VI)上的第六活動齒輪(13)保持常嚙合；第三中間軸(IV)上的第四活動齒輪(8)與第四中間軸(V)上的第五固定齒輪(10)保持常嚙合，第三中間軸(IV)上的第四固定齒輪(9)同時與第二固定齒輪(5)、第五活動齒輪(11)和第六活動齒輪(13)保持常嚙合；輸出軸上的第七固定齒輪(14)同時與第四中間軸(V)上的第五固定齒輪(10)和第五中間軸(VI)上的第六固定齒輪(12)保持常嚙合；在變速器的端面投影圖上，將有嚙合關系的每一對齒輪的中心以線段相連，則構成一個五邊形和一個四邊形；變速器的前五根軸(I，II，III，IV，V)以五邊形排列，變速器的后四根軸(IV，V，VI，VII)以四邊形排列。
2.根據權利要求1所述的變速器，其特征在于變速器的拓撲結構為一個五邊形和一 個四邊形的組合，五邊形和四邊形共有一條邊。
3.根據權利要求1所述的變速器，其特征在于第五中間軸(VI)上的第六活動齒輪 (13)在兩個后退擋的傳動中擔任惰輪的角色。
4.根據權利要求1所述的變速器，其特征在于可通過在部分傳動軸上添加一個或多 個齒輪實現范圍較寬的傳動比擴展。
專利摘要本實用新型涉及一種具有九個擋位的動力換擋變速器，它包括一根輸入軸、一根輸出軸、六個濕式多片摩擦離合器和五根中間軸，除輸出軸外，每根軸上都分布有一個換擋離合器、一個活動齒輪和一個固定齒輪。通過各個離合器的組合，可以實現前進六個擋和后退三個擋，這種變速器具有傳動路線短、傳動效率高、結構緊湊、零件少等特點，特別適用于裝載機、挖掘裝載機、平地機、推土機等工程機械。
文檔編號F16H3/093GK201763901SQ20102912202
公開日2011年3月16日 申請日期2010年2月11日 優先權日2010年2月11日
發明者姚進, 李華 申請人:四川大學