專利名稱：具有九個(gè)擋位的動(dòng)力換擋變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種工程機(jī)械的動(dòng)力換擋變速器，特別是裝載機(jī)、挖掘裝載機(jī)、平 地機(jī)和推土機(jī)所用的動(dòng)力換擋變速器。
背景技術(shù)：
由于工程機(jī)械的工況復(fù)雜多變，換擋頻繁，為提高作業(yè)效率，一般采用換擋時(shí)不需 要切斷動(dòng)力的動(dòng)力換擋變速器，動(dòng)力換擋變速器的換擋元件為濕式多片式摩擦離合器。我 國(guó)工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用雙渦輪四元件液力變矩器加行星式動(dòng)力換擋變速器的形 式。這種傳動(dòng)形式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易的優(yōu)點(diǎn)，但存在以下一些不足之處一是變速器 的擋位數(shù)較少，通常為兩個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)后退擋，不能適應(yīng)工程機(jī)械在復(fù)雜工況條件下的 作業(yè)，很難保證液力變矩器工作于高效區(qū)；二是雙渦輪四元件液力變矩器的傳動(dòng)效率不高， 能量損失較大。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種傳動(dòng)形式越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代工程機(jī)械發(fā)展的需要。為提高傳動(dòng)效率，節(jié)約能源，國(guó)外大型工程機(jī)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(dòng)力換擋變速器的傳動(dòng)方式。目前，我國(guó)各大工程機(jī)械廠家也逐漸 開始采用三元件液力變矩器加多擋位動(dòng)力換擋變速器的傳動(dòng)方式，但我國(guó)工程機(jī)械廠家的 所需的多擋動(dòng)力換擋變速器主要依靠購(gòu)買ZF、Caterpillar、DANA等公司的產(chǎn)品。因此，開 發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多擋動(dòng)力換擋變速器具有重要的意義。由ZL95196765. 7所述的一種正反轉(zhuǎn)變速器，它的特點(diǎn)是軸向尺寸小，剛性好，擋 位數(shù)較多。但它存在一些不足一是零件數(shù)目較多，該變速器共有八根傳動(dòng)軸和十六個(gè)傳動(dòng)齒 輪；二是某些擋位的傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，傳動(dòng)效率偏低，其前進(jìn)一擋傳動(dòng)路線較長(zhǎng)，共有六次外嚙合。由ZL200320131395. 6所述的動(dòng)力換擋變速器，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、零件數(shù)少、傳 動(dòng)路線短，但它有兩個(gè)不足之處一是擋位數(shù)少，最多只能實(shí)現(xiàn)前三后三；二是軸向尺寸 大，該種變速器的軸上有兩個(gè)摩擦離合器和多個(gè)齒輪，最多的一根軸上有四個(gè)齒輪，從而使 變速器的剛性變差。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的克服現(xiàn)有工程機(jī)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(dòng)路線短、能夠適應(yīng)市場(chǎng)需要的動(dòng)力換擋變速器?！N具有九個(gè)擋位的動(dòng)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(gè)換擋離合器(Ql, Q2，HT, Li，L2，L3)以及多個(gè)活動(dòng)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(gè)換擋離合器、一個(gè)活動(dòng)齒輪和一個(gè)固定齒輪，其特征在于輸入軸(I)上的第一固定 齒輪(2)同時(shí)與第一中間軸(II)上的第二活動(dòng)齒輪(4)和第二中間軸(III)上的第三活 動(dòng)齒輪(6)保持常嚙合，輸入軸(I)上的第一活動(dòng)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(dòng)齒輪(13)保持常嚙合；第三中間軸(IV)上的第四活動(dòng)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(shí)與第二 固定齒輪(5)、第五活動(dòng)齒輪(11)和第六活動(dòng)齒輪(13)保持常嚙合；輸出軸上的第七固定 齒輪(14)同時(shí)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(guān)系的每一對(duì)齒輪的中心以 線段相連，則構(gòu)成一個(gè)五邊形和一個(gè)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一個(gè)五邊形和一個(gè)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(dòng)齒輪(13)在兩個(gè)后退擋的傳動(dòng)中擔(dān)任惰輪的角 色?？赏ㄟ^(guò)在部分傳動(dòng)軸上添加一個(gè)或多個(gè)齒輪實(shí)現(xiàn)范圍較寬的傳動(dòng)比擴(kuò)展。本實(shí)用新型的傳動(dòng)方案采用定軸式傳動(dòng)，取代傳統(tǒng)工程機(jī)械變速器的行星式傳 動(dòng)。在四輪驅(qū)動(dòng)的車輛中，行星式變速器需要分動(dòng)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(shè)置容易等優(yōu)點(diǎn)。為減小傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度，提高剛度，本實(shí) 用新型所述的變速器中的任意一根軸上至多兩個(gè)齒輪。為增強(qiáng)變速器的與變矩器的匹配能 力，本實(shí)用新型所述的變速器設(shè)計(jì)為前進(jìn)六個(gè)擋和后退三個(gè)擋。

圖1本實(shí)用新型的傳動(dòng)方案示意圖；圖2本實(shí)用新型的端面投影示意圖；圖3本實(shí)用新型的傳動(dòng)比擴(kuò)展示意圖；圖形符號(hào)說(shuō)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(dòng)齒輪III第二中間軸4 第二活動(dòng)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(dòng)齒輪VI 第五中間軸7 第三固定齒輪VII輸出軸8 第四活動(dòng)齒輪Ql 第一前進(jìn)離合器9 第四固定齒輪Q2 第二前進(jìn)離合器10第五固定齒輪HT 后退離合器11第五活動(dòng)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(dòng)齒輪L3 第三擋位離合器14第七固定齒輪
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的介紹。如圖1所示，本實(shí)用新型所述的動(dòng)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(dòng)力換擋變速器的前端，從 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)液力變矩器(1)傳遞到變速器的輸入軸。動(dòng)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(dòng)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(jié)構(gòu)，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(dòng)。輸入軸(I)上安裝有第一固定齒輪(2)，第二前進(jìn)離合器(Q2)和第一活動(dòng)齒輪 (3)。第一固定齒輪(2)與第一中間軸(II)上的第二活動(dòng)齒輪⑷和第二中間軸(III)上 的第三活動(dòng)齒輪(6)保持常嚙合，第一活動(dòng)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(jìn)離合器(Ql)和第二活動(dòng)齒 輪(4)。第二固定齒輪(5)與輸入軸(I)上的第一活動(dòng)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(dòng)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(dòng)齒輪
(6)。第三固定齒輪(7)與第五中間軸(VI)上的第六活動(dòng)齒輪(13)保持常嚙合，第三活動(dòng) 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(gòu)成一個(gè)前 端齒輪組，可將輸入軸的功率向三個(gè)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(dòng)齒 輪(8)。第四固定齒輪(9)與第四中間軸(V)上的第五活動(dòng)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(dòng)齒輪(13)保持常嚙合，第四活動(dòng)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(dòng) 齒輪(11)。第五固定齒輪(10)與第三中間軸(IV)上的第四活動(dòng)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(dòng)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(dòng) 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(dòng)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(shí)用新型中的所有換擋離合器都是多片濕式摩擦離合器，當(dāng)某根軸上的離合器 閉合時(shí)，離合器的摩擦片壓緊，這根軸上的活動(dòng)齒輪就與軸固連為一個(gè)整體，軸與活動(dòng)齒輪 之間沒(méi)有相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)離合器斷開時(shí)，摩擦片松開，活動(dòng)齒輪可以繞軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)不同離合器的閉合與斷開，可以實(shí)現(xiàn)不同的傳動(dòng)路線，根據(jù)工程實(shí)際需要，本 實(shí)用新型所述的變速器可以實(shí)現(xiàn)三進(jìn)三退、四進(jìn)三退、五進(jìn)三退和六進(jìn)三退等多種形式?，F(xiàn) 以六進(jìn)三退的結(jié)構(gòu)為例進(jìn)行介紹，各離合器的工作情況及齒輪的傳動(dòng)路線如下表。擋位接合離合器傳遞動(dòng)力的齒輪
前進(jìn)一擋__Ql, Ll__2-4-5-9-8-10-14_
前進(jìn)二擋 ’Q1，L2—2-4-5-9-13-12-14
前進(jìn)三擋 ’Q1，L3—2-4-5-9-11-10-14
前進(jìn)四擋 ’Q2，Ll—3-5-9-8-10-14
前進(jìn)五擋 —Q2，L23-5-9-13-12-14“
前進(jìn)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(dāng)HT, L32-6-7-13-9-11-10-14第五中間軸(VI)上的第六活動(dòng)齒輪(13)在后一擋和后三擋的傳動(dòng)中充當(dāng)惰輪的 作用。本實(shí)用新型所述的變速器共有七根軸、十三個(gè)齒輪和六個(gè)離合器，前進(jìn)擋的嚙合 次數(shù)為四次，后退一擋和三擋的嚙合次數(shù)為五次，后退二擋的嚙合次數(shù)為三次。與有同樣擋 位數(shù)的現(xiàn)有變速器相比，它具有零件數(shù)目少、剛性好、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。圖2所示為本實(shí)用新型的端面投影示意圖，它表明了各傳動(dòng)軸的空間位置和傳動(dòng) 關(guān)系。本實(shí)用新型所述的變速器，可在部分傳動(dòng)軸上添加一個(gè)或多個(gè)齒輪實(shí)現(xiàn)范圍較寬 的傳動(dòng)比擴(kuò)展。圖3為變速器傳動(dòng)比擴(kuò)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(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的擴(kuò)展。
權(quán)利要求一種具有九個(gè)擋位的動(dòng)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(gè)換擋離合器(Q1，Q2，HT，L1，L2，L3)以及多個(gè)活動(dòng)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(gè)換擋離合器、一個(gè)活動(dòng)齒輪和一個(gè)固定齒輪，其特征在于輸入軸(I)上的第一固定齒輪(2)同時(shí)與第一中間軸(II)上的第二活動(dòng)齒輪(4)和第二中間軸(III)上的第三活動(dòng)齒輪(6)保持常嚙合，輸入軸(I)上的第一活動(dòng)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(dòng)齒輪(13)保持常嚙合；第三中間軸(IV)上的第四活動(dòng)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(shí)與第二固定齒輪(5)、第五活動(dòng)齒輪(11)和第六活動(dòng)齒輪(13)保持常嚙合；輸出軸上的第七固定齒輪(14)同時(shí)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(guān)系的每一對(duì)齒輪的中心以線段相連，則構(gòu)成一個(gè)五邊形和一個(gè)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(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于變速器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為一個(gè)五邊形和一 個(gè)四邊形的組合，五邊形和四邊形共有一條邊。
3.根據(jù)權(quán)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(dòng)齒輪 (13)在兩個(gè)后退擋的傳動(dòng)中擔(dān)任惰輪的角色。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變速器，其特征在于可通過(guò)在部分傳動(dòng)軸上添加一個(gè)或多 個(gè)齒輪實(shí)現(xiàn)范圍較寬的傳動(dòng)比擴(kuò)展。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有九個(gè)擋位的動(dòng)力換擋變速器，它包括一根輸入軸、一根輸出軸、六個(gè)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(gè)換擋離合器、一個(gè)活動(dòng)齒輪和一個(gè)固定齒輪。通過(guò)各個(gè)離合器的組合，可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)六個(gè)擋和后退三個(gè)擋，這種變速器具有傳動(dòng)路線短、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、零件少等特點(diǎn)，特別適用于裝載機(jī)、挖掘裝載機(jī)、平地機(jī)、推土機(jī)等工程機(jī)械。
文檔編號(hào)F16H3/093GK201763901SQ20102912202
公開日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者姚進(jìn), 李華 申請(qǐng)人:四川大學(xué)