一种单发动机的起重机及其动力传动装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种单发动机的起重机及其动力传动装置，其包括下车发动机、回转驱动机构和上车分动箱，为下车前、后驱动桥提供功率用的所述下车发动机通过所述回转驱动机构与所述上车分动箱相连接，所述回转驱动机构能够通过由所述下车发动机提供的扭矩和/或功率来驱动所述上车分动箱，所述上车分动箱的各动力输出口分别与上车各液压泵相连。本发明可以解决上车由于布置单独的动力系统所造成的空间紧张问题，而且重量减轻，整机成本降低。
【专利说明】一种单发动机的起重机及其动力传动装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及工程机械领域，特别是涉及一种单发动机的起重机及其动力传动装 置。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，在工程机械领域，移动式起重机通常分为上车Γ部分和下车2'部分， 上车Γ通过回转支承3'连接到下车2'。下车2'的作用是在行驶过程中起载重车辆的功 能；上车Γ的作用是实施起重作业，上车Γ工作时，需要在下车2'上作360度回转动作。
[0003] 目前移动式起重机的整机动力系统有两种配套方案：单发动机动力系统，上车和 下车共用一个发动机，执行道路行驶和起重作业；双发动机动力系统，下车发动机执行道路 行驶，上车发动机执行起重作业。考虑到成本低、结构简单、使用维护方便，中小吨位起重机 (100吨以下）一般多用单发动机形式的动力系统；考虑到作业效率、系统控制方式、上车和 下车液电系统沟通等因素，大吨位起重机（100吨以上）多采用双发动机形式的动力系统。
[0004] 随着市场的持续发展，单发动机系统以其成本低、重量轻、发动机维修保养成本低 的优势，开始得到市场用户的重视；同时，得益于发动机及整机动力系统优化技术的不断进 步，随着发动机电控喷射技术的发展，根据负载反馈进行闭环控制调节，使发动机处于经济 运行区域工作。大吨位起重机配套单发动机动力系统所遇到的传动链布置、整机油耗等难 题出现了较可行的解决方案，单发动机动力系统重新得到了各大主机厂的重视。
[0005] 单发动机动力系统的主要优势在于其上车和下车共用一个发动机，可在一定程度 上解决上车由于需要布置单独的动力系统所造成的空间紧张问题，优化整机重量分布（将 更多的重量分配到受力结构件上），提高整机性能，降低整机成本，优化整机利润构成。
[0006] 在中小吨位起重机上，下车发动机不仅为整车提供行驶作业动力，而且为上车液 压系统提供起重作业动力。通过中心回转体，实现上下车液压油动力和电气信号的传递。这 种动力传递方式是纯液压式的，从下车发动机动力系统中（可以从发动机取力口或变速箱 取力口或分动箱取力口）进行取力，保证液压泵的工作，液压油通过中心回转体实现上下 车之间的传输，依靠液压油的能量传递来驱动上车的起重执行机构。液压式动力传动装置 具体如下：
[0007] 如图2所示，图2中的4'表示车架，6'表示离合器。上车和下车动力传递路线为： 发动机5' 一变速箱7'（一传动轴8' 一分动箱15'）一取力器一液压泵9' 一中心回转体 11' 一上车液压阀12' 一上车液压马达13'。
[0008] 这种单发动机动力传递形式采用液压传递，下车驱动液压泵9'给液压油提供动 力，动力经过中心回转体11'转换之后，通过液压油驱动上车马达13'等零部件工作。当在 下车行驶状态时，变速箱7'或分动箱15'的取力器输出功能关闭，动力自发动机5' 一变速 箱7' 一传动轴8' 一分动箱15' 一驱动轴14'进行传递，实现下车行驶功能。当在上车起 重作业状态时，变速箱7'或分动箱15'的取力器输出功能开启，分动箱15'处于空挡状态， 动力自发动机5' 一变速箱7'（一传动轴8' 一分动箱15'）一取力器一液压泵9' 一中心 回转体11' 一上车液压阀12' 一上车液压马达13'进行传递，实现上车起重作业功能。
[0009] 对于中小吨位起重机现有的单发动机动力系统配置，主要有以下问题。采用纯液 压传动方式时，液压油箱、主泵需要全部布置在下车，由于液压油箱、主泵自身尺寸较大，对 下车的布置提出很高的要求。中心回转体需要20个左右的液压通道，那么中心回转体自身 的结构将会相当复杂，制造加工难度无法预估。由于采用中心回转体的布置形式，上车无法 应用开式液压系统，且中心回转体对液压系统的压力建立、能量传递等影响较大，直接影响 上车的工作效率。
[0010] 对于大吨位起重机均采用双发动机动力系统，下车发动机提供整车行驶动力，上 车发动机提供起重作业动力。采用双发动机配置，需要两套独立的空滤器、散热器、消音器 等发动机附件，重量较重，而且成本较高。采用双发动机动力系统，在低温环境下，起重机上 车发动机易出现起动困难的问题。目前大吨位起重机上车发动机与分动箱直接相连，而液 压系统与分动箱直接连接。在发动机起动时，起动马达带着分动箱、液压油泵一起工作，此 时整个传动系统的负载阻力较大，特别在低温环境下，分动箱内机油、液压传动系统中液压 油粘度增大，使得起动马达需要克服的阻力矩增大，甚至超出起动马达所能提供的最大转 矩，从而导致发动机无法起动。而目前国内外所使用的大吨位工程起重机的上车分动箱无 法安装离合器，不能采用发动机-离合器-变速箱的连接方式。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是提出一种单发动机的起重机及其动力传动装置，上车和下车共用 一个发动机，解决了上车由于布置单独的动力系统所造成的空间紧张问题，而且重量减轻， 整机成本降低。
[0012] 为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
[0013] 一种单发动机的起重机动力传动装置，其包括下车发动机、回转驱动机构和上车 分动箱，其中：为下车前、后驱动桥提供功率用的所述下车发动机通过所述回转驱动机构与 所述上车分动箱相连接，所述回转驱动机构能够通过由所述下车发动机提供的扭矩和/或 功率来驱动所述上车分动箱，所述上车分动箱的各动力输出口分别与上车各液压泵相连。
[0014] 进一步地，所述回转驱动机构包括角传动器，其具有相互垂直的输入轴和输出轴， 所述输入轴与所述下车发动机的动力输出口连接，所述输出轴与安装于回转支撑的所述上 车分动箱的动力输入口相连接。
[0015] 进一步地,所述回转驱动机构还包括电回转体，其具有能够相互转动的固定电环 部分和活动导电片部分，所述固定电环部分固定于所述角传动器，所述活动导电片部分固 定于所述上车分动箱。
[0016] 进一步地，还包括下车分动箱，所述下车发动机的动力输出口通过所述下车分动 箱与所述角传动器连接，以通过所述下车分动箱将所述下车发动机提供的扭矩和/或功率 传递给所述角传动器。
[0017] 进一步地，还包括设置在所述下车分动箱的上车动力输出口的脱接机构，所述下 车分动箱通过所述脱接机构与所述角传动器连接或断开。
[0018] 进一步地，还包括变速箱，其设置在所述下车分动箱的动力输入口与所述下车发 动机的动力输出口之间。
[0019] 进一步地，还包括离合器，所述下车发动机的动力输出口通过所述离合器与所述 变速箱接合或分离。
[0020] 进一步地，还包括全功率取力器，其设置在所述下车发动机的动力输出口与所述 变速箱的输入口之间。
[0021] 进一步地，还包括传动轴，其分别设置在所述下车分动箱与所述变速箱和角传动 器之间。
[0022] 本发明还提供一种单发动机的起重机，其包括上述各实施例中的单发动机的起重 机动力传动装置。
[0023] 基于上述技术方案，本发明的优点是：
[0024] 由于本发明设置了下车发动机、回转驱动机构和上车分动箱，当下车行驶状态时， 回转驱动机构的输出功能关闭，下车发动机输出的功率直接传递给下车前、后驱动桥，实现 下车的行驶功能；当上车起重作业状态时，回转驱动机构的输出功能开启，下车发动机输出 的扭矩和/或功率，回转驱动机构通过由下车发动机提供的扭矩和/或功率来驱动上车分 动箱，并分别传递到相应的液压泵，驱动上车液压执行机构，实现起重作业功能，由此可以 看出：本发明使得起重机的上车和下车共用下车发动机，上车起重执行机构通过下车发动 机传递的动力进行驱动，通过下车发动机提供的动力，不仅能实现整车的行驶作业功能，而 且能实现上车的起重作业功能，省去了上车发动机及其相关附件，重量减轻，从而可以在一 定程度上解决上车由于需要布置单独的动力系统所造成的空间紧张问题，优化整机重量分 布（将更多的重量分配到受力结构件上，提高整机性能），降低整机成本，优化整机利润构 成。另外，由于可能发生故障的部件减少，连续无故障工作时间及起重可靠性得到有力的提 高，而且只需对下车发动机进行日常维修保养作业，因此进一步降低了维护成本。
[0025] 本发明既可以适用于大吨位起重机外，还可以适用于种小吨位起重机。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0027] 图1为移动式起重机的结构示意图；
[0028] 图2为现有技术中移动式起重机的液压式动力传动装置的示意图；
[0029] 图3为本发明所提供的单发动机的起重机的动力传动装置一实施例的示意图；
[0030] 图4为图3中角传动器和电回转体的连接示意图。
【具体实施方式】
[0031] 为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中 的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类 似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用 于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人 员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下 面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0032] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"前"、"后"、"左"、 "右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的 方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或 元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围 的限制。
[0033] 图3为本发明所提供的单发动机的起重机的动力传动装置一实施例的示意图。如 图3所示，本实施例所提供的单发动机的起重机动力传动装置包括下车发动机1、回转驱动 机构和上车分动箱2,其中：通常情况下，下车发动机1设置在下车中，其动力输出口通过传 动轴11分别与下车前驱动桥12和下车后驱动桥13连接，主要为下车前驱动桥12和下车 后驱动桥13提供功率，即动力。
[0034] 本发明将下车发动机1通过所述回转驱动机构与上车分动箱2相连接，由此所述 回转驱动机构能够通过由下车发动机1提供的扭矩和/或功率来驱动上车分动箱2,上车分 动箱2的各动力输出口分别与上车各液压泵14相连。
[0035] 因此，当下车行驶状态时，所述回转驱动机构的输出功能关闭，下车发动机1输出 的功率直接传递给下车前驱动桥12和下车后驱动桥13,实现下车的行驶功能；当上车起重 作业状态时，所述回转驱动机构的输出功能开启，下车发动机1输出的扭矩和/或功率，所 述回转驱动机构通过由下车发动机1提供的扭矩和/或功率来驱动上车分动箱2,并分别传 递到相应的液压泵14,驱动上车液压执行机构，实现起重作业功能。
[0036] 由此可以看出：本发明使得起重机的上车和下车共用下车发动机1，上车起重执 行机构通过下车发动机1传递的动力进行驱动，通过下车发动机1提供的动力，不仅能实现 整车的行驶作业功能，而且能实现上车的起重作业功能，省去了上车发动机及其相关附件， 重量减轻，从而可以在一定程度上解决上车由于需要布置单独的动力系统所造成的空间紧 张问题，优化整机重量分布（将更多的重量分配到受力结构件上，提高整机性能），降低整 机成本，优化整机利润构成。另外，由于可能发生故障的部件减少，连续无故障工作时间及 起重可靠性得到有力的提高，而且只需对下车发动机进行日常维修保养作业，因此进一步 降低了维护成本。
[0037] 作为所述回转驱动机构的一优选实施方式，如图4所示，其可以包括通过基座31 固定在车架上的角传动器3,其能够实现动力以一定角度方向进行传递。本实施例中，角传 动器3具有输入轴31和输出轴32,传动方向的改变角度是90°，输入轴31采用法兰连接 方式，与下车发动机1的动力输出口通过传动轴11相连接，动力沿水平方向输入。输出轴 32采用花键连接方式，与上车分动箱2的动力输入口相连接，将输入的动力改变90°后，沿 垂直方向进行输出，传递给上车分动箱2,由上车分动箱2对动力进行分配。由于上车分动 箱2设置在回转支撑5上，因此可以随着上车一同转动。
[0038] 所述回转驱动机构还可以包括电回转体4,其用于在上车吊重回转作业过程中上 车和下车电气控制信号的相互传输。电回转体4可以直接从市面购置得到，其包括固定电 环部分41和活动导电片部分42,二者能够相互转动。使用时，固定电环部分41固定在角传 动器3上，活动导电片部分42固定在上车分动箱2上，因此在上车回转时能实现角传动器 3和上车分动箱2的相互转动。上车和下车的电气信号通过电回转体4上的回转电刷的固 定电环部分41和活动导电片部分42有效地完成传输功能，使上车和下车电气系统通过电 回转体4成为一个可控系统。
[0039] 回转支撑5安装在车架15上，通过设置在回转支撑5上的上车分动箱2,不仅可以 实现上车和下车动力的传递和分配，而且还可以实现随上车一起回转的功能。上车分动箱 2、 角传动器3和电回转体4共同实现将下车发动机1传递过来的动力转换传递给上车，并 通过回转支撑5能够随上车一起转动。
[0040] 由于上车分动箱2的各动力输出口分别与上车各液压泵14相连，因此上车分动箱 2可以驱动各液压泵14,保证上车液压系统的动力来源，实现上车的起重作业功能。
[0041] 从上述实施例的结构可以看出，本实施例所提供的单发动机的起重机动力传动装 置是回转支撑中心处内藏液压泵式的，将上车液压油泵装置内藏回转中心支撑5处，从下 车发动机1通过传动轴11、角传动器3和上车分动箱2进行动力的传递，工作效率较高，相 比纯液压形式，能量损耗较低，能保证上车起重的各种工况作业。
[0042] 作为所述回转驱动机构的另一优选实施方式，其还可以包括下车分动箱6,下车发 动机1的动力输出口通过下车分动箱6与角传动器3连接，以通过下车分动箱6将下车发 动机1提供的扭矩和/或功率传递给角传动器3。具体地，下车分动箱6的上车动力输出 口通过传动轴11连接角传动器3,下车分动箱6将动力传递到回转支撑5处的角传动器3 上，以改变动力的传递方向，通过角传动器3将动力传递到上车分动箱2。
[0043] 当然，下车分动箱6的下车动力输出口还通过传动轴11分别与下车前驱动桥12 和下车后驱动桥13相连接。通过下车分动箱6,以实现下车发动机1输出的动力在上车和 下车之间进行分配和传递。
[0044] 作为所述回转驱动机构的又一优选实施方式，其还可以包括脱接机构7,其设置在 下车分动箱6的上车动力输出口，下车分动箱6通过脱接机构7与角传动器3连接或断开。 当上车起重作业的时候，下车分动箱6的上车动力输出口的输出功能开启，此时脱接机构7 将下车分动箱6的上车动力输出口与传动轴11连接，而下车分动箱6的下车动力输出口处 于空挡状态，动力依次沿着：下车发动机1 -传动轴11 -下车分动箱6 -传动轴11 -角 传动器3 -上车分动箱2 -上车液压泵14进行传递，驱动上车液压执行机构，实现起重作 业功能。当下车行驶状态的时候，下车分动箱6的上车动力输出口的输出功能关闭，此时脱 接机构7将下车分动箱6的上车动力输出口与传动轴11断开，动力依次沿着：下车发动机 1 -传动轴11 -下车分动箱6 -下车前驱动桥12和下车后驱动桥13进行传递，实现下车 的行驶功能。由此可以使下车发动机1在无负载的情况下进行启动，避免了上车发动机1 由于负载阻力大，在低温环境下启动困难的问题。
[0045] 作为所述回转驱动机构的再一优选实施方式，其还可以包括变速箱8,其设置在下 车分动箱6的动力输入口与下车发动机1的动力输出口之间。具体结构为：下车发动机1 的动力输出口与变速箱8的动力输入口相连接，下车发动机1产生的动力传递到变速箱8， 变速箱8的档位调节改变不同速比，以实现起重机不同工况的行驶需求。变速箱8的动力 输出口通过传动轴11连接下车分动箱6,变速箱8通过传动轴11将动力传给下车分动箱 6。下车分动箱6分别通过传动轴11连接下车前驱动桥12、下车后驱动桥13和角传动器 3。 下车分动箱6将输入的动力分配传递到下车前驱动桥12和下车后驱动桥13上，实现整 车的行驶功能。也可以将动力分配给角传动器3上，以实现下车的起重功能。
[0046] 上述各实施例中，所述回转驱动机构还可以包括离合器9,下车发动机1的动力输 出口通过离合器9与变速箱8接合或分离。该实施例中，上车和下车的动力传递路线为： 下车发动机1 -离合器9 -变速箱8 -传动轴11 -下车分动箱6 -传动轴11 -角传动器 3 -上车分动箱2 -上车液压泵14。当上车进行起重作业时，可以通过离合器9的开闭实 现动力的传递，下车发动机1在无负载的情况下进行启动，避免了上车发动机1由于负载阻 力大，在低温环境下启动困难的问题。
[0047] 起重机采用本发明所提供的单发动机的起重机的动力传动装置的工作过程如 下：
[0048] 当下车行驶状态时，下车分动箱6的动力输出口关闭，动力按照下车发动机1 -变 速箱8 -传动轴11 -下车分动箱6 -驱动轴11的方式依次传递，实现下车的行驶功能。当 上车起重作业状态时，下车分动箱6的输出功能开启，下车分动箱6处于空挡状态，动力自 下车发动机1 -变速箱8 -传动轴11 -下车分动箱6 -传动轴11 -角传动器3 -上车分 动箱2 -上车液压泵14进行传递，驱动上车液压执行机构，实现起重作业功能。
[0049] 上述各实施例中，所述回转驱动机构还可以包括全功率取力器（图中未示出），其 设置在下车发动机1的动力输出口与变速箱8的输入口之间，通过所述全功率取力器可以 获得更大的扭矩。本实施例中，全功率取力器可以直接从市面购置得到，使用时需考虑动力 传递参数，连接尺寸等具体匹配要求。
[0050] 上述各传动轴11采用的是现有设备，用于传递驱动力的一种机构，一般是由万向 节、轴管、伸缩花键等组成，对于较长的转动轴，还需要有中间支承。
[0051] 实质上，在这种上车和下车的动力传动方式下，由于上车的液压泵14安装在车架 内部，当起重机带有上车主臂时，会出现液压泵14的维修空间不足的问题，因此可以增加 一个小功率的辅助发动机（图中未示出），用来给上车的电源和空调等提供动力，危急时也 可以为上车变幅提供动力，以方便回转中心处各零部件的维修保养。
[0052] 本发明还提供一种单发动机的起重机，其包括上述各实施例中的单发动机的起重 机动力传动装置。起重机的其它部件均为现有技术，在此不再展开描述。
[0053] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然 可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发 明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1. 一种单发动机的起重机动力传动装置，其特征在于：包括下车发动机、回转驱动机 构和上车分动箱，其中：为下车前、后驱动桥提供功率用的所述下车发动机通过所述回转驱 动机构与所述上车分动箱相连接，所述回转驱动机构能够通过由所述下车发动机提供的扭 矩和/或功率来驱动所述上车分动箱，所述上车分动箱的各动力输出口分别与上车各液压 泵相连。
2. 如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述回转驱动机构包括角传动器，其具有相 互垂直的输入轴和输出轴，所述输入轴与所述下车发动机的动力输出口连接，所述输出轴 与安装于回转支撑的所述上车分动箱的动力输入口相连接。
3. 如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述回转驱动机构还包括电回转体，其具 有能够相互转动的固定电环部分和活动导电片部分，所述固定电环部分固定于所述角传动 器，所述活动导电片部分固定于所述上车分动箱。
4. 如权利要求2所述的装置，其特征在于：还包括下车分动箱，所述下车发动机的动力 输出口通过所述下车分动箱与所述角传动器连接，以通过所述下车分动箱将所述下车发动 机提供的扭矩和/或功率传递给所述角传动器。
5. 如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于：还包括设置在所述下车分动箱 的上车动力输出口的脱接机构，所述下车分动箱通过所述脱接机构与所述角传动器连接或 断开。
6. 如权利要求5所述的装置，其特征在于：还包括变速箱，其设置在所述下车分动箱的 动力输入口与所述下车发动机的动力输出口之间。
7. 如权利要求6所述的装置，其特征在于：还包括离合器，所述下车发动机的动力输出 口通过所述离合器与所述变速箱接合或分离。
8. 如权利要求7所述的装置，其特征在于：还包括全功率取力器，其设置在所述下车发 动机的动力输出口与所述变速箱的输入口之间。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于：还包括传动轴，其分别设置在所述下车分动 箱与所述变速箱和角传动器之间。
10. -种单发动机的起重机，其特征在于：包括如权利要求1-9中任一项所述的单发动 机的起重机动力传动装置。
【文档编号】B60K25/06GK104057823SQ201410285750
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】吴高腾, 李丽, 董玉光 申请人:徐州重型机械有限公司