一种带有液力制动器的液力传动装置的制作方法

本发明涉及一种传动装置，具体涉及一种带有液力制动器的液力传动装置。

背景技术：

由于液力传动装置具有对环境适应性强、易维护、全寿命周期成本低，运行平稳、可靠。具有起动力矩大、如采用液力偶合器工作，传动效率高。被广泛应用在轨道车领域及内燃动车组领域。

目前，国内轨道车辆液力传动装置大多采用液力变矩器+液力变矩器或变矩器+偶合器两挡位液力单元结构，现有液力传动装置没有更多挡位液力单元结构，已不能满足高速轨道车及内燃动车组更高速度、更加安全可靠要求。由于高速铁路不断的发展，轨道车及内燃动车组运行速度会不断提高，单纯采用传统摩擦片式或轮缘踏面结构进行制动，已不能满足制动工况需要。急需一种二挡位及更多挡位带有制动器结构液力传动装置应用在高速度轨道车、动车组领域。

技术实现要素：

本发明针对以上问题的提出，而研究设计一种带有液力制动器的液力传动装置。本发明采用的技术手段如下：

一种带有液力制动器的液力传动装置，包括壳体和设置于壳体内的输入轴、液力轴Ⅰ、液力轴Ⅱ和输出轴、反向过渡轴和正向过渡轴；

所述液力轴Ⅰ包括偶合器Ⅰ、变矩器、泵轮轴Ⅰ和涡轮输出轴Ⅰ，所述泵轮轴Ⅰ为空心状且套装于涡轮输出轴Ⅰ的外部，且泵轮轴Ⅰ能相对涡轮输出轴Ⅰ转动，所述泵轮轴Ⅰ与偶合器Ⅰ和变矩器的泵轮固定连接，所述泵轮轴Ⅰ外部设有齿轮Ⅰ，所述偶合器Ⅰ的涡轮通过背壳和涡轮轴套与涡轮输出轴Ⅰ固定连接，所述变矩器的涡轮与涡轮输出轴Ⅰ固定连接；

所述输入轴上设有与齿轮Ⅰ啮合的齿轮Ⅱ和驱动供油润滑泵的驱动齿轮；

所述液力轴Ⅱ包括液力输出轴Ⅱ以及设置在液力输出轴Ⅱ上的制动器和齿轮Ⅲ；

所述反向过渡轴上设有与齿轮Ⅲ啮合的反向过渡齿轮，所述反向过渡轴外部设有与反向过渡轴同轴设置的反向换向机构，所述反向换向机构包括油缸Ⅰ、外花键轴Ⅰ、空心状的反向换向轴和设置于反向换向轴外部的反向换向齿轮，所述油缸Ⅰ内设有能推动外花键轴Ⅰ的活塞杆Ⅰ、相应的活塞Ⅰ以及能使活塞杆Ⅰ和活塞Ⅰ复位的弹簧，所述油缸Ⅰ固定在壳体外部，所述反向过渡齿轮和反向换向齿轮的内部均设有内花键，所述外花键轴Ⅰ的一端与反向过渡齿轮的内花键啮合，外花键轴Ⅰ的另一端在被活塞杆Ⅰ和活塞Ⅰ向壳体内部推动时与反向换向齿轮的内花键啮合，在活塞杆Ⅰ和活塞Ⅰ复位时停止与反向换向齿轮啮合；

所述正向过渡轴上设有正向过渡齿轮，所述正向过渡轴外部设有与正向过渡轴同轴设置的正向换向机构，所述正向换向机构包括油缸Ⅱ、外花键轴Ⅱ、空心状的正向换向轴和设置于正向换向轴外部的正向换向齿轮，所述油缸Ⅱ内设有能推动外花键轴Ⅱ的活塞杆Ⅱ、相应的活塞Ⅱ以及能使活塞杆Ⅱ和活塞Ⅱ复位的弹簧，所述油缸Ⅱ固定在壳体外部，所述正向过渡齿轮和正向换向齿轮的内部均设有内花键，所述外花键轴Ⅱ的一端与正向过渡齿轮的内花键啮合，外花键轴Ⅱ的另一端在被活塞杆Ⅱ和活塞Ⅱ向壳体内部推动时与正向换向齿轮的内花键啮合，在活塞杆Ⅱ和活塞Ⅱ复位时停止与正向换向齿轮啮合，所述正向过渡轴与涡轮输出轴Ⅰ同轴固定连接，所述正向过渡齿轮与反向过渡齿轮啮合；

所述输出轴上设有输出齿轮，所述输出齿轮分别与正向换向齿轮和反向换向齿轮啮合，所述输出齿轮处设有被输出齿轮驱动的惰行泵。

进一步地，所述液力输出轴Ⅱ上还设有偶合器Ⅱ，所述液力输出轴Ⅱ外套设有泵轮轴Ⅱ，且泵轮轴Ⅱ能相对液力输出轴Ⅱ转动，所述泵轮轴Ⅱ外部设有与齿轮Ⅱ啮合的齿轮Ⅳ，所述泵轮轴Ⅱ与偶合器Ⅱ的泵轮固定连接，所述偶合器Ⅱ的涡轮通过背壳和涡轮轴套与液力输出轴Ⅱ固定连接。

进一步地，所述齿轮Ⅲ的齿数多于反向过渡齿轮的齿数。

进一步地，所述制动器包括制动器转子和制动器定子，所述制动器转子固定在液力输出轴Ⅱ上。

进一步地，所述供油润滑泵为双联齿轮泵，所述惰行泵为齿轮泵。

与现有技术比较，本发明所述的带有液力制动器的液力传动装置由于各液力元件主动轮与从动轮为非接触连接，工作时通过液体传递动能，具有使用寿命长，工作效率高的特点。此种结构液力传动装置即可以承担高速轨道车或内燃动车组各挡位牵引工况，也可以承担其制动工况。带有制动器的多挡位液力传动箱增加了车辆的速度范围，运行品质及安全可靠性都有了很大的提升。

附图说明

图1是本发明实施例一的结构示意图。

图2是本发明实施例二的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，一种带有液力制动器的液力传动装置，包括壳体100和设置于壳体内的输入轴1、液力轴Ⅰ2、液力轴Ⅱ3和输出轴6、反向过渡轴4和正向过渡轴5。

所述液力轴Ⅰ2包括偶合器Ⅰ22、变矩器24、泵轮轴Ⅰ23和涡轮输出轴Ⅰ25，所述偶合器Ⅰ22包括偶合器泵轮221、偶合器涡轮223和背壳222，所述偶合器涡轮223和背壳222的外沿相互固定，所述偶合器泵轮221位于偶合器涡轮223和背壳222形成的腔体内，所述背壳222固定在涡轮轴套Ⅰ21上，所述涡轮轴套Ⅰ21过盈安装在涡轮输出轴Ⅰ25上，所述偶合器Ⅰ22上设有偶合进油套Ⅰ224，所述变矩器24包括变矩器泵轮241、变矩器涡轮242和导轮243，所述变矩器泵轮241安装在变矩器涡轮242和导轮243形成的腔体中，所述导轮243固定在壳体100上，所述泵轮轴Ⅰ23为空心状且套装于涡轮输出轴Ⅰ25的外部，且泵轮轴Ⅰ23能相对涡轮输出轴Ⅰ25转动，所述泵轮轴Ⅰ23与偶合器泵轮221和变矩器泵轮241固定连接，所述泵轮轴Ⅰ23外部设有齿轮Ⅰ26，所述偶合器Ⅰ22的偶合器涡轮223通过背壳222和涡轮轴套Ⅰ21与涡轮输出轴Ⅰ25固定连接，所述变矩器涡轮242与涡轮输出轴Ⅰ25固定连接，所述变矩器24上设有变矩器进油套244。

所述输入轴1上设有与齿轮Ⅰ26啮合的齿轮Ⅱ12和驱动供油润滑泵10的驱动齿轮11，驱动供油润滑泵10为整个供油系统、润滑系统、控制系统提供压力油，所述供油润滑泵10为双联齿轮泵，其外设输入齿轮101与驱动齿轮11啮合。

所述液力轴Ⅱ3包括液力输出轴Ⅱ35以及设置在液力输出轴Ⅱ35上的制动器34和齿轮Ⅲ36，所述制动器34为液力制动器，所述液力轴Ⅱ3上还设有偶合器Ⅱ32，所述偶合器Ⅱ32与偶合器Ⅰ22的结构相同，所述液力输出轴Ⅱ35外套有泵轮轴Ⅱ33，且泵轮轴Ⅱ33能相对液力输出轴Ⅱ35转动，所述泵轮轴Ⅱ33外部设有与齿轮Ⅱ12啮合的齿轮Ⅳ37，所述泵轮轴Ⅱ33与偶合器Ⅱ32的泵轮固定连接，所述偶合器Ⅱ32的涡轮通过背壳和涡轮轴套Ⅱ31与液力输出轴Ⅱ35固定连接。所述制动器34包括制动器定子341、制动器转子342和制动器盖体343，所述制动器转子342和齿轮Ⅲ36均过盈安装在液力输出轴Ⅱ35上，制动器定子341和制动器盖体343固定在壳体100上，制动器转子342安装在制动器定子341和制动器盖体343形成的腔体内，制动器定子341及制动器转子342叶片为一定倾角斜叶片，制动器定子341处设有制动器进油孔3411和制动器出油孔3412。液力轴Ⅰ2及液力轴Ⅱ3上各自设置的零件均为同轴线安装。

所述反向过渡轴4上设有与齿轮Ⅲ36啮合的反向过渡齿轮41，所述反向过渡轴4外部设有与反向过渡轴4同轴设置的反向换向机构7，所述反向换向机构7包括油缸Ⅰ75、外花键轴Ⅰ71、空心状的反向换向轴76和设置于反向换向轴76外部的反向换向齿轮77，所述油缸Ⅰ75内设有能推动外花键轴Ⅰ71的活塞杆Ⅰ74、与活塞杆Ⅰ74固定配合的活塞Ⅰ78，和能使活塞杆Ⅰ74和活塞Ⅰ78复位的弹簧73，活塞杆Ⅰ74通过滚动轴承72与外花键轴Ⅰ71连接，所述油缸Ⅰ75固定在壳体100外部，反向过渡齿轮41内设有内花键，所述外花键轴Ⅰ71的一端与反向过渡齿轮41的内花键啮合，外花键轴Ⅰ71的另一端在被活塞杆Ⅰ74和活塞Ⅰ78向壳体100内部推动时与反向换向齿轮77啮合，压力油切断后，活塞杆Ⅰ74和活塞Ⅰ78复位，外花键轴Ⅰ71停止与反向换向齿轮77啮合；

所述正向过渡轴5上设有正向过渡齿轮51，所述正向过渡轴5外部设有与正向过渡轴5同轴设置的正向换向机构8，所述正向换向机构8包括油缸Ⅱ85、外花键轴Ⅱ81、空心状的正向换向轴86和设置于正向换向轴86外部的正向换向齿轮87，所述油缸Ⅱ85内设有能推动外花键轴Ⅱ81的活塞杆Ⅱ84、与活塞杆Ⅱ84固定配合的活塞Ⅱ88以及能使活塞杆Ⅱ84复位的弹簧83，活塞杆Ⅱ84通过滚动轴承82与外花键轴Ⅱ81连接，所述油缸Ⅱ85固定在壳体100外部，正向过渡齿轮51内设有内花键，所述花键轴Ⅱ81的一端与正向过渡齿轮51的内花键啮合，外花键轴Ⅱ81的另一端在被活塞杆Ⅱ84和活塞Ⅱ88向壳体100内部推动时与正向换向齿轮87啮合，压力油切断后，活塞杆Ⅱ84和活塞Ⅱ88复位，外花键轴Ⅱ81停止与正向换向齿轮87啮合，所述正向过渡轴5与涡轮输出轴Ⅰ25同轴固定连接，所述正向过渡齿轮51与反向过渡齿轮41啮合。

反向过渡轴4、正向过渡轴5、反向换向机构7和正向换向机构8一起作用，改变输出轴6转向，从而改变车辆运行方向，反向换向机构7和正向换向机构8不能同时工作，反向过渡轴4、正向过渡轴5、反向换向机构7和正向换向机构8为机械换向方式，结构紧凑，尺寸小，可以实现液力传动箱整体结构为卧式，实现车下安装。

所述输出轴6上设有输出齿轮61，所述输出齿轮61分别与正向换向齿轮87和反向换向齿轮77啮合，所述输出齿轮61处设有被输出齿轮61驱动的惰行泵9，所述惰行泵9也为齿轮泵，其作用是为车辆惰行工况或被拖行工况提供润滑油。

所述齿轮Ⅲ36的齿数多于反向过渡齿轮41的齿数，起到增速作用。

所述供油润滑泵10为双联齿轮泵，为整个传动装置供油系统、润滑系统和控制系统提供压力油，所述惰行泵9为齿轮泵，其作用是为车辆惰行工况或被拖行工况提供润滑油。

所述泵轮轴Ⅰ23、泵轮轴Ⅱ33、涡轮输出轴Ⅰ25、液力输出轴Ⅱ35、正向过渡轴5、反向过渡轴4均通过轴承支撑在壳体100上。

本实施例为三挡位液力传动装置，变矩器24充油工作时为一挡即低速挡，偶合器Ⅰ22充油工作时为二挡即中速挡，偶合器Ⅱ32充油工作时为三挡即高速挡，制动器34充油工作时为制动工况。

本实施例的工作过程如下：控制系统检测车辆速度，根据预定的速度进行挡位切换。输入轴1为动力输入端，输出轴6为动力输出端，与输入轴1上的齿轮Ⅱ12啮合的齿轮Ⅰ26和齿轮Ⅳ37转动，带动泵轮轴Ⅰ23和泵轮轴Ⅱ33进而带动偶合器泵轮221及变矩器泵轮241转动，当车辆起动及低速运行时，变矩器24充油工作，把机械能转变成高压高速液体能，再传递给各自的从动轮涡轮，此时为一挡位充油工作；当车辆行驶到中速范围时，控制系统切换油路，使得偶合器Ⅰ22充油工作，同时变矩器24排油，此时为二挡位充油工作；当机车运行到更高速度范围时偶合器Ⅱ32充油工作，同时偶合器Ⅰ22排油，为三挡位充油工作。由于力的传递过程中，齿轮Ⅲ36的齿数多于反向过渡齿轮4的齿数，为增速齿轮对，因此输出轴6可以以更高的速度转动，实现三挡位工作。各挡位液力单元切换过程中，排油与充油同时进行，保证牵引力不中断。液力制动时，所有牵引液力单元均排油不工作；液力制动器充油工作，实现车辆的制动。本实施例所述的正向为输出转向与入输转向相同，反向为输出转向与输入转向相反。

牵引工况各挡位工作如下：

0-1挡工作时动力传递是这样实现的：

正向：输入轴1-泵轮轴Ⅰ23-变矩器24-正向过渡齿轮51-正向换向齿轮87(正向换向机构离合器接合)-输出轴6；

反向：输入轴1-泵轮轴Ⅰ23-变矩器24-正向过渡齿轮5-反向过渡齿轮4-反向换向齿轮77-输出轴6。

2挡工作时动力传递是这样实现的：

正向：输入轴1-泵轮轴Ⅰ23-偶合器Ⅰ22-正向过渡齿轮51-正向换向齿轮87(正向换向机构离合器接合)-输出轴6；

反向：输入轴1-泵轮轴Ⅰ23-偶合器Ⅰ22-正向过渡齿轮51-反向过渡齿轮41-反向换向齿轮77(反向换向机构离合器接合)-输出轴6。

3挡工作时动力传递是这样实现的：

正向：输入轴1-泵轮轴Ⅱ33-偶合器Ⅱ32-齿轮Ⅲ26-反向过渡齿轮41-正向过渡齿轮51-正向换向齿轮87(正向换向机构离合器接合)-输出轴6；

反向：输入轴1-泵轮轴Ⅱ33-偶合器Ⅱ32-齿轮Ⅲ36-反向过渡齿轮41-反向换向齿轮77(反向换向机构离合器接合)-输出轴6。

涡轮输出轴转速为0时，换向机构才能工作，离合器才能接合；正反向换向机构不能同时工作，只能其中之一离合器接合，控制系统据此设置换向保护。

制动工况工作如下:

输入轴1有一定的输入转速，主要是为制动器34提供具有一定压力的工作油，当车辆处于长大下坡运行或较高速度运行，车辆控制系统发出制动命令，制动器34开始充油工作，通过输出轴6至液力轴Ⅱ3的齿轮Ⅲ36传递来的动能，带动制动器转子342转动，将传递来的机械能全部转化成油的热量，经冷却系统循环冷却。动力矩由制动器定子341承受，再传到壳体上。因制动器液轮叶片为前倾斜叶片，能容比相同腔型偶合器大3-10倍，能实现很小的结构尺寸即可发挥出大的制动力，利于结构布置。实现车辆长坡道匀速运行或快速制动。液力制动器充油工作时，各牵引工况液力单元不充油工作。这种结构制动器特别适合高速车辆制动。因为液体传递动能，制动平稳可靠，减少车辆摩擦制动器磨耗，提高车辆制动系统的安全性。由于制动器低转速时制动力较小，需与车辆基础制动系统结合使用。

实施例二

如图2所示，本实施例的液力轴Ⅱ3上仅设有制动器34，不设置偶合器Ⅱ、泵轮轴Ⅱ及齿轮，相应地，缩短液力输出轴Ⅱ35，本实施例的其他结构与实施例一相同，这里不再赘述。本实施例为二挡位液力传动装置，变矩器24充油工作时为一挡即低速挡，偶合器Ⅰ22充油工作时为二挡即高速挡。本实施例所述的液力传动装置也可以通过变形设计，设计成立式双输出结构。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。