專利名稱：一種電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置及推土機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工程機械技術領域，特別是推土機的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置。本實用新型還涉及設有所述組合裝置的推土機。
背景技術：
隨著工程機械行業(yè)的發(fā)展，工程機械產(chǎn)品逐漸朝著大型、高效、節(jié)能降耗的方向邁進。推土機作為典型的工程機械，作業(yè)特點為往復運動推土，需要低速度大驅(qū)動力，由于機體尺寸較大，轉(zhuǎn)向困難，因此轉(zhuǎn)向性能的優(yōu)劣直接影響著推土機的效率經(jīng)濟性。目前，推土機的傳動形式一般分為機械、液力、靜壓幾種方式，其結(jié)構(gòu)與控制較為復雜，傳輸效率相對較低。請參考圖1，圖I為傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，傳統(tǒng)的推土機轉(zhuǎn)向動作是通過轉(zhuǎn)向離合器、制動器式轉(zhuǎn)向機構(gòu)等實現(xiàn)的，主要由最終傳動主動齒輪I ^、左制動鼓2'、大錐齒輪3'、小錐齒輪4'、右制動鼓5 ^、右端輸出軸6 ^、右制動帶7 ^、右轉(zhuǎn)向離合器8 ^、左轉(zhuǎn)向離合器9 ^、左制動帶10'、最終傳動被動齒輪1Γ、左端輸出軸12'等組成，具有差速不差力的動力學特性，操作不便且勞動強度大，轉(zhuǎn)向過程中往往是單側(cè)動力輸出，不能很好地實現(xiàn)降速增扭，行走機構(gòu)時刻承受著不同程度的壓緊力以及摩擦系數(shù)的影響，更無法實現(xiàn)原地回轉(zhuǎn)，嚴重制約了推土機整機性能的提高。請參考圖2，圖2為現(xiàn)有差速轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，現(xiàn)有推土機多采用圖2所示差速轉(zhuǎn)向裝置，主要由左端輸出軸I"、第一行星排2〃、第二行星排3〃、第三行星排4〃、右端輸出軸5〃、轉(zhuǎn)向液壓馬達動力輸出軸6〃等組成，轉(zhuǎn)向過程中可以實現(xiàn)原地回轉(zhuǎn)，在一定程度上可實現(xiàn)降速增扭，但是傳動過程中斜齒會承受一定的軸向力，導致軸承發(fā)熱，產(chǎn)生損耗；轉(zhuǎn)向過程中動力源單一，僅來源于轉(zhuǎn)向液壓馬達。由于差速器式轉(zhuǎn)向機構(gòu)兩側(cè)履帶切線牽引力相等或形成一定關系，所以影響推土機牽引力的發(fā)揮及直線行駛時的穩(wěn)定性。因此，如何優(yōu)化推土機的行走和轉(zhuǎn)向裝置，提高其工作效率和穩(wěn)定可靠性，是本領域技術人員需要解決的技術問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型的第一目的是提供一種電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置。該裝置集電驅(qū)動與液壓差速轉(zhuǎn)向的優(yōu)點于一體，不僅結(jié)構(gòu)簡單，且工作效率高、性能穩(wěn)定可靠。本實用新型的第二目的是提供一種設有所述電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置的推土機。為了實現(xiàn)上述第一目的，本實用新型提供一種電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，包括中心主軸、左端輸出軸、右端輸出軸、由液壓馬達驅(qū)動的轉(zhuǎn)向齒輪以及由電機驅(qū)動的大齒輪；所述中心主軸的中部、左端和右端依次安裝第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述大齒輪套裝于所述中心主軸，并且與所述第一行星排的行星架相連接；所述第一行星排的齒圈通過所述第二行星排的行星輪和行星架與所述左端輸出軸傳動連接；所述轉(zhuǎn)向齒輪與所述第二行星排的齒圈傳動連接；所述第三行星排的行星架連接于所述右端輸出軸，其齒圈為固定齒圈。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向齒輪與所述第二行星排的齒圈通過惰齒輪傳動連接。優(yōu)選地，所述大齒輪與電機之間通過齒輪系傳動連接。優(yōu)選地，所述電機包括共同驅(qū)動所述大齒輪的第一電機和第二電機。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)向齒輪、大齒輪以及各所述行星排的齒輪均為直齒輪。優(yōu)選地，所述中心主軸通過花鍵與所述第一行星排、第二行星排和第三行星排的太陽輪連接。為了實現(xiàn)上述第二目的，本實用新型還提供一種推土機，包括發(fā)動機、發(fā)電機、電機、液壓泵、液壓馬達以及液壓驅(qū)動差速轉(zhuǎn)向機構(gòu)，所述液壓驅(qū)動差速轉(zhuǎn)向機構(gòu)為上述任一項所述的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置。優(yōu)選地，所述發(fā)動機設有分動箱；所述發(fā)電機與所述分動箱傳動連接，其電力輸出端連接于電子電氣控制裝置；所述電機在電路上連接于所述電子電氣控制裝置。優(yōu)選地，所述電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置的左端輸出軸和右端輸出軸分別通過終端傳動機構(gòu)帶動所述推土機的履帶。優(yōu)選地，所述終端傳動機構(gòu)設有制動器。本實用新型所提供的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，主要由電驅(qū)動和液壓驅(qū)動兩部分組成，兩者緊湊融合，集成在驅(qū)動模塊內(nèi)，實現(xiàn)行走和轉(zhuǎn)向的功能。當直線行駛時，由電機驅(qū)動，轉(zhuǎn)向液壓馬達停止工作；轉(zhuǎn)向時，電機和轉(zhuǎn)向液壓馬達同時工作，轉(zhuǎn)向行星排增加一條履帶的速度，減小另一條履帶的速度，兩條履帶的速度差使機器轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向馬達的旋向決定了機器轉(zhuǎn)彎的方向，馬達轉(zhuǎn)速越高，機器轉(zhuǎn)向半徑越??；原地轉(zhuǎn)向時，只有轉(zhuǎn)向液壓馬達工作，而電機停止工作。該裝置不僅具有高效、簡單的電驅(qū)動模式，同時又結(jié)合了穩(wěn)定、高效的液壓控制轉(zhuǎn)向模式，在結(jié)構(gòu)得以簡化的基礎上，提高了推土機的工作效率，保證了復雜轉(zhuǎn)向控制的穩(wěn)定可靠性。在一種優(yōu)選方案中，所述轉(zhuǎn)向齒輪、大齒輪以及各所述行星排的齒輪均為直齒輪。這樣，可以最大限度的減少在傳動過程中產(chǎn)生能量損耗，確保發(fā)動機的動力傳輸效率。本發(fā)明所提供的推土機設有上述電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，由于上述電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置具有上述技術效果，設有該電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置的推土機也應具備相應的技術效果。

圖I為傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為現(xiàn)有差速轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型所提供電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)不意圖；圖4為圖3所示組合裝置在直線行駛時的動力流示意圖，其中實心箭頭表示電機輸入的動力；圖5為圖4的傳動流程圖；圖6為圖3所示組合裝置在原地轉(zhuǎn)向時的動力流示意圖,其中空心箭頭表示液壓馬達輸入的動力；圖7為圖6的傳動流程圖；圖8為圖3所示組合裝置在正常轉(zhuǎn)向時的動力流示意圖，其中空實結(jié)合的箭頭表示電機與液壓馬達的混合動力流；圖9為圖8的傳動流程圖；圖10為本實用新型所提供推土機的傳動路線及轉(zhuǎn)向控制框圖。圖 I 中最終傳動主動齒輪I ^、左制動鼓2 ^、大錐齒輪:^、小錐齒輪4 ^、右制動鼓5'、右端輸出軸6 ^、右制動帶7 ^、右轉(zhuǎn)向離合器8 ^、左轉(zhuǎn)向離合器9 ^、左制動帶10丨、最終傳動被動齒輪11丨、左端輸出軸12丨圖2 中左端輸出軸1〃、第一行星排2〃、第二行星排3〃、第三行星排4〃、右端輸出軸5〃、轉(zhuǎn)向液壓馬達動力輸出軸6"圖3至圖10中中心主軸I、左端輸出軸2、右端輸出軸3、轉(zhuǎn)向齒輪4、大齒輪5、惰齒輪6第一行星排I、太陽輪11-1、行星輪11-2、行星架11-3、齒圈11_4第二行星排12、太陽輪12-1、行星輪12-2、行星架12_3、齒圈12_4第三行星排13、太陽輪13-1、行星輪13-2、行星架13_3、齒圈13_4發(fā)動機21、分動箱22、發(fā)電機23、電子電氣控制裝置24、電機25、液壓驅(qū)動差速轉(zhuǎn)向機構(gòu)26、終端傳動機構(gòu)27、履帶28
具體實施方式
本實用新型的核心是提供一種電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置。該裝置集電驅(qū)動與液壓差速轉(zhuǎn)向的優(yōu)點于一體，不僅結(jié)構(gòu)簡單，且工作效率高、性能穩(wěn)定可靠。為了使本技術領域的人員更好地理解本實用新型方案，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。請參考圖3，圖3為本實用新型所提供電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置的一種具體實施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，在一種具體實施方式
中，本實用新型提供的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，主要由中心主軸I、左端輸出軸2、右端輸出軸3、轉(zhuǎn)向齒輪4以及大齒輪5等部件構(gòu)成。中心主軸I的中部、左端和右端依次安裝第一行星排11、第二行星排12和第三行星排13。第一行星排11包括太陽輪11-1、行星輪11-2、行星架11_3和齒圈11_4，第二行星排12包括太陽輪12-1、行星輪12-2、行星架12-3和齒圈12_4，第三行星排13包括太陽輪13-1、打星輪13-2、打星架13-3和齒圈13-4。[0051]中心主軸I通過花鍵與第一行星排11、第二行星排12和第三行星排13的太陽輪連接.大齒輪5套裝于中心主軸1，并且與第一行星排11的行星架11-3相連接；第一行星排11的齒圈11-4通過第二行星排12的行星輪12-2和行星架12_3與左端輸出軸2傳動連接；轉(zhuǎn)向齒輪4與第二行星排12的齒圈12-4傳動連接；第三行星排13的行星架13-3連接于右端輸出軸3，其齒圈13-4為固定齒圈。轉(zhuǎn)向齒輪4由液壓馬達驅(qū)動，與第二行星排12的齒圈12-4通過惰齒輪6傳動連
接，惰齒輪6用來改變被動齒輪的轉(zhuǎn)動方向，使之與主動齒輪相同，只改變轉(zhuǎn)向并不改變傳動比。大齒輪5由電機驅(qū)動，與電機之間通過齒輪系傳動連接，電機包括共同驅(qū)動大齒輪5的第一電機和第二電機。為減少在傳動過程中產(chǎn)生能量損耗，確保發(fā)動機的動力傳輸效率，上述轉(zhuǎn)向齒輪4、大齒輪5以及各行星排的齒輪可采用直齒輪。該組合裝置的動力輸入源自兩部分一部分動力輸入來自電機，用來控制速度和前進后退運動，另一部分動力輸入來自轉(zhuǎn)向液壓馬達；直線行駛時，由兩個電機驅(qū)動，轉(zhuǎn)向液壓馬達停止工作；轉(zhuǎn)向時，電機和轉(zhuǎn)向液壓馬達同時工作，轉(zhuǎn)向行星排增加一條履帶的速度，減小另一條履帶的速度，兩條履帶的速度差使機器轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向液壓馬達的旋向決定了機器轉(zhuǎn)彎的方向，馬達轉(zhuǎn)速越高，機器轉(zhuǎn)向半徑越?。辉剞D(zhuǎn)向時，變速機構(gòu)掛空檔，只有轉(zhuǎn)向液壓馬達工作，而電機停止工作，發(fā)動機所發(fā)出的功率全部由轉(zhuǎn)向路的液壓元件傳遞，兩側(cè)履帶相對反向運行，實現(xiàn)原地360度轉(zhuǎn)向，即零轉(zhuǎn)彎半徑。請參考圖4、圖5,圖4為圖3所示組合裝置在直線行駛時的動力流示意圖,其中實心箭頭表示電機輸入的動力；圖5為圖4的傳動流程圖。如圖所示，直線行駛時，由兩個電機驅(qū)動，轉(zhuǎn)向液壓馬達停止工作。當轉(zhuǎn)向齒輪4處于初始位置時，動力由電機提供，動力經(jīng)大齒輪5傳至第一行星排11的行星架11-3，經(jīng)行星架11-3后，沿著兩個方向傳出一部分動力經(jīng)由第一行星排11的行星輪11-2傳至齒圈11-4，后經(jīng)行星架12-3傳至左端輸出軸2，另一部分動力則經(jīng)由行星輪11-2后傳至太陽輪11-1，太陽輪11-1將動力經(jīng)中心主軸I傳至太陽輪13-1，太陽輪13-1、行星輪13_2、行星架11-3和固定齒圈13-4將這部分動力傳至右端輸出軸3，兩個輸出軸的動力相等，且旋轉(zhuǎn)方向一致，推土機沿直線行駛。請參考圖6、圖7,圖6為圖3所示組合裝置在原地轉(zhuǎn)向時的動力流示意圖,其中空心箭頭表示液壓馬達輸入的動力；圖7為圖6的傳動流程圖。如圖所示，原地轉(zhuǎn)向時，只有轉(zhuǎn)向液壓馬達工作，而兩個電機停止工作。當電機處于中位時，操控機械轉(zhuǎn)向，動力由轉(zhuǎn)向液壓馬達提供，動力經(jīng)轉(zhuǎn)向齒輪4和惰齒輪6傳至齒圈12-4。其中，一半動力經(jīng)由行星輪12-2后傳至太陽輪12-1，剩余動力經(jīng)左端輸出軸2輸出，太陽輪12-1將這部分動力經(jīng)中心主軸I傳至太陽輪13-1，太陽輪13-1、行星輪13-2、行星架13-3和固定齒圈13-4將這部分動力傳至右端輸出軸3，兩個輸出軸的動力相等，旋轉(zhuǎn)方向相反，推土機實現(xiàn)原地回轉(zhuǎn)。請參考圖8、圖9,圖8為圖3所示組合裝置在正常轉(zhuǎn)向時的動力流示意圖,其中空實結(jié)合的箭頭表示電機與液壓馬達的混合動力流；圖9為圖8的傳動流程圖。[0062]如圖所示，正常轉(zhuǎn)向時，電機和轉(zhuǎn)向液壓馬達同時工作，第二行星排12增加一條履帶的速度，減小另一條履帶的速度，兩條履帶的速度差使機器轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向液壓馬達和電機提供的動力共同作用于差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，從電機輸出的驅(qū)動力流經(jīng)正常系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向液壓馬達輸出的驅(qū)動力修改一軸相對于其他軸的速度，左右端輸出軸的速度差異由轉(zhuǎn)向液壓馬達控制，車輛的旋轉(zhuǎn)方向則由轉(zhuǎn)向齒輪4的轉(zhuǎn)動情況控制,轉(zhuǎn)向液壓馬達的速度決定了轉(zhuǎn)向的效率。該裝置采用了機械、電力、電子、液壓一體化自動控制技術，動力源有兩部分，一部分來自于電機，另一部分來源于轉(zhuǎn)向液壓馬達，同時具有電驅(qū)動與液壓差速轉(zhuǎn)向的優(yōu)點，可以很好地實現(xiàn)降速增扭和原地快速轉(zhuǎn)向，可以智能化柔性控制推土機轉(zhuǎn)向作業(yè)，提高其轉(zhuǎn)
向操縱平穩(wěn)與靈敏性，借助驅(qū)動電機，既能提高工作效率，又能夠減輕行走機構(gòu)磨損，提高其使用壽命，安全性高。由于在條件復雜的推土機上實現(xiàn)了混合動力技術的應用，將顯著提高節(jié)能降耗、達到綠色環(huán)保的效果，同時，對其它具有相似工作原理的工程機械，也將起到極大的推動和示范作用，具有顯著的經(jīng)濟效益和社會效益。當然，上述電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置僅是一種優(yōu)選方案，具體并不局限于此，在此基礎上可根據(jù)實際需要作出具有針對性的調(diào)整，從而得到不同的實施方式。由于可能實現(xiàn)的方式較多，這里就不再一一舉例說明。請參考圖10，圖10為本實用新型所提供推土機的傳動路線及轉(zhuǎn)向控制框圖。除了上述電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，本實用新型還提供一種推土機，包括發(fā)動機21、發(fā)電機23、電機25、液壓泵、液壓馬達以及液壓驅(qū)動差速轉(zhuǎn)向機構(gòu)26，其中液壓驅(qū)動差速轉(zhuǎn)向機構(gòu)26為上文所述的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，其余結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術，這里不再贅述。發(fā)動機21設有分動箱22，發(fā)電機23與分動箱22傳動連接，其電力輸出端連接于電子電氣控制裝置24，電機25在電路上連接于電子電氣控制裝置24，電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置的左端輸出軸和右端輸出軸分別通過終端傳動機構(gòu)27帶動推土機的履帶28，終端傳動機構(gòu)27設有制動器。以上對本實用新型所提供的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置及推土機進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內(nèi)。
權利要求1.一種電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，其特征在于，包括中心主軸、左端輸出軸、右端輸出軸、由液壓馬達驅(qū)動的轉(zhuǎn)向齒輪以及由電機驅(qū)動的大齒輪；所述中心主軸的中部、左端和右端依次安裝第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述大齒輪套裝于所述中心主軸，并且與所述第一行星排的行星架相連接；所述第一行星排的齒圈通過所述第二行星排的行星輪和行星架與所述左端輸出軸傳動連接；所述轉(zhuǎn)向齒輪與所述第二行星排的齒圈傳動連接；所述第三行星排的行星架連接于所述右端輸出軸，其齒圈為固定齒圈。
2.根據(jù)權利要求I所述的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向齒輪與所述第二行星排的齒圈通過惰齒輪傳動連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，其特征在于，所述大齒輪與電機之間通過齒輪系傳動連接。
4.根據(jù)權利要求I至3任一項所述的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，其特征在于，所述電機包括共同驅(qū)動所述大齒輪的第一電機和第二電機。
5.根據(jù)權利要求4所述的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)向齒輪、大齒輪以及各所述行星排的齒輪均為直齒輪。
6.根據(jù)權利要求5所述的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，其特征在于，所述中心主軸通過花鍵與所述第一行星排、第二行星排和第三行星排的太陽輪連接。
7.—種推土機，包括發(fā)動機、發(fā)電機、電機、液壓泵、液壓馬達以及液壓驅(qū)動差速轉(zhuǎn)向機構(gòu)，其特征在于，所述液壓驅(qū)動差速轉(zhuǎn)向機構(gòu)為上述權利要求I至6任一項所述的電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置。
8.根據(jù)權利要求7所述的推土機，其特征在于，所述發(fā)動機設有分動箱；所述發(fā)電機與所述分動箱傳動連接，其電力輸出端連接于電子電氣控制裝置；所述電機在電路上連接于所述電子電氣控制裝置。
9.根據(jù)權利要求8所述的推土機，其特征在于，所述電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置的左端輸出軸和右端輸出軸分別通過終端傳動機構(gòu)帶動所述推土機的履帶。
10.根據(jù)權利要求9所述的推土機，其特征在于，所述終端傳動機構(gòu)設有制動器。
專利摘要本實用新型公開了一種電驅(qū)動和液壓差速轉(zhuǎn)向組合裝置，其中心主軸的中部、左端和右端依次安裝第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述大齒輪套裝于所述中心主軸，并且與所述第一行星排的行星架相連接；所述第一行星排的齒圈通過所述第二行星排的行星輪和行星架與所述左端輸出軸傳動連接；所述轉(zhuǎn)向齒輪與所述第二行星排的齒圈傳動連接；所述第三行星排的行星架連接于所述右端輸出軸，其齒圈為固定齒圈。該裝置集電驅(qū)動與液壓差速轉(zhuǎn)向的優(yōu)點于一體，不僅結(jié)構(gòu)簡單，且工作效率高、性能穩(wěn)定可靠。本實用新型還公開了設有所述組合裝置的推土機。
文檔編號B62D11/02GK202574365SQ20122024102
公開日2012年12月5日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權日2012年5月25日
發(fā)明者趙金光, 姚友良, 張立銀, 楊海清 申請人:山推工程機械股份有限公司