一种单发动机动力驱动装置及起重的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种单发动机动力驱动装置及起重机，其中，单发动机动力驱动装置包括下车发动机、变速箱、下车分动箱，还包括中心回转分动箱、上车分动箱和上车液压泵，中心回转分动箱通过第一传动轴连接下车发动机或变速箱或下车分动箱，中心回转分动箱通过第二传动轴连接上车分动箱，中心回转分动箱将下车发动机提供的动力改变方向以穿过车辆回转座圈，然后再次改变方向以传递至上车分动箱，上车分动箱驱动连接上车液压泵。本实用新型提供的单发动机动力驱动装置的动力传递方式是纯机械式的，从下车发动机动力系统中通过传动轴和中心回转分动箱进行动力的传递，工作效率较高，能量损耗较低，能保证上车起重的各种工况作业。
【专利说明】一种单发动机动力驱动装置及起重机
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及工程机械领域，尤其涉及一种单发动机动力驱动装置及起重机。
【背景技术】
[0002] 如图1所示，在工程机械领域，移动式起重机通常通过车架3分为上车部分和下车 部分，上车部分通过回转支承6连接在下车部分。下车部分一般包括下车驾驶室1、下车发 动机及附件2、驱动轴4,下车部分的作用是在行驶过程中起载重车辆的功能。上车部分一 般包括上车操作室5、上车发动机及附件7,上车部分的作用是实施起重作业，上车部分工 作时，需要在下车部分上作360度回转动作。
[0003] 目前移动式起重机的整机动力系统有如下两种配套方案。
[0004] 1)单发动机动力系统：上下车共用一个发动机，执行道路行驶和起重作业；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。
[0005] 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。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。单发动机动力传递形式采用液压传递，下车驱动液压泵给液压油提供动力， 动力经过中心回转体转换之后，通过液压油驱动上车马达等零部件工作。
[0006] 如图2所示，当在下车行驶状态时，变速箱或下车分动箱的取力器输出功能关闭， 动力自位于车架上平面10下方的下车发动机11 -离合器12 -变速箱13 -传动轴14 - 下车分动箱22 -传动轴23和驱动轴24进行传递，实现下车行驶功能。当在上车起重作业 状态时，变速箱或下车分动箱的取力器输出功能开启，下车分动箱处于空档状态，动力自下 车发动机11 -离合器12 -变速箱13 -传动轴14 -下车分动箱22 -传动轴15 -液压泵 16 -液压油管17 -中心回转体18 -液压油管19 -上车液压阀20 -上车液压马达21进 行传递，实现上车起重作业功能。
[0007] 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。
[0008] 2)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。考虑到作业效率、系统控制方式、上下车液电系统沟通等因素，目前大吨位起重机 (100吨以上）多采用双发动机形式的动力系统。
[0009] 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。而且采用双发动机配置，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，成本较高。
[0010] 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。目前越来越多主机厂考虑到在大吨位起重机上配套单发动机动力系统的方 案，但目前还没有较为完善的解决方案。 实用新型内容
[0011] 针对上述问题，本实用新型的目的是提出一种单发动机动力驱动装置及起重机， 其中，单发动机动力驱动装置不仅适用于中小吨位起重机，还适用于大吨位起重机，工作效 率较高，能量损耗较低。
[0012] 为实现上述目的，本实用新型提供了一种单发动机动力驱动装置，包括下车发动 机、变速箱、下车分动箱，还包括中心回转分动箱、上车分动箱和上车液压泵，所述中心回转 分动箱通过第一传动轴连接所述下车发动机或所述变速箱或所述下车分动箱，所述中心回 转分动箱通过第二传动轴连接所述上车分动箱，所述中心回转分动箱将所述下车发动机提 供的动力改变方向以穿过车辆回转座圈，然后再次改变方向以传递至所述上车分动箱，所 述上车分动箱驱动连接所述上车液压泵。
[0013] 在一优选或可选实施例中，所述中心回转分动箱设置在车架的中心回转处，所述 中心回转分动箱包括下壳体和上壳体，所述上壳体设置在上车，所述上壳体设置在下车，所 述中心回转分动箱内部通过齿轮啮合和轴传动将下车动力向上车传递。
[0014] 在一优选或可选实施例中，所述中心回转分动箱的下壳体通过分动箱回转座圈设 置在下车上，所述中心回转分动箱的上壳体通过分动箱回转支承设置在上车上，所述下壳 体和所述上壳体分别对应通过所述分动箱回转座圈和所述分动箱回转支承实现相互转动。
[0015] 在一优选或可选实施例中，所述中心回转分动箱内设置有输入锥齿轮轴、贯通锥 齿轮轴和输出锥齿轮轴，动力经所述输入锥齿轮轴、所述贯通锥齿轮轴传递到所述输出锥 齿轮轴。
[0016] 在一优选或可选实施例中，所述中心回转分动箱内设置有回转电刷，所述回转电 刷的固定电环部分和活动导电片部分分别对应设置在所述中心回转分动箱的上壳体和下 壳体内，通过所述回转电刷的固定电环部分和活动导电片部分实现上下车电气控制信号的 相互传输。
[0017] 在一优选或可选实施例中，所述下车发动机上设置离合器，所述下车发动机产生 的动力通过所述离合器传递到所述变速箱。
[0018] 在一优选或可选实施例中，所述下车分动箱通过连接下车传动轴和下车驱动轴， 将动力分配到前驱动桥和后驱动桥上。
[0019] 在一优选或可选实施例中，所述下车发动机与所述变速箱之间采用全功率取力 器，所述下车分动箱的取力口设置有脱开装置，实现取力口输出功能的开启和关闭。
[0020] 为实现上述目的，本实用新型还提供了一种起重机，包括上车和下车，还包括上述 任一实施例中的单发动机动力驱动装置。
[0021] 基于上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：
[0022] 本实用新型提供的单发动机动力驱动装置的动力传递方式是纯机械式的，从下车 发动机动力系统中通过传动轴和中心回转分动箱进行动力的传递，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作业工况，适用于大吨位起重机吊重工况 多、大扭矩、高转速的动力需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中：
[0024] 图1为现有技术中的起重机外形示意图；
[0025] 图2为现有技术中的单发动机动力系统的液压式动力传递路线简图；
[0026] 图3为本实用新型提供的单发动机动力驱动装置的机械式动力传递路线简图；
[0027] 图4为本实用新型提供的中心回转分动箱的结构简图。
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029] 在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用 新型保护范围的限制。
[0030] 首先对本实用新型中用到的技术术语进行解释。
[0031] 移动式起重机：一种用于起升重物的设备，安装在依靠轮胎结构移动的底盘上。
[0032] 变速箱：车辆中以若干个速比传递动力的装置。变速箱功用：改变传动比，扩大驱 动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如车辆起步、加速、上坡等，同时 使发动机在有利的工况下工作；具有空档来中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并 便于变速器换档或进行动力输出。
[0033] 离合器：依靠摩擦原理传递发动机动力，具有分离和结合两种状态。分离状态时临 时切断发动机动力输出，大部分时间离合器处于接合状态，保证可靠的传递发动机动力。 [0034] 分动箱：整车动力传动系统中一个零部件，其内部结构为一系列齿轮组，其主要功 能有调整传动速比、增加取力口、传递和分配驱动动力等。
[0035] 传动轴：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。
[0036] 液压传动：靠液体传动介质静压力能的变化来传递能量，主要由油泵、液压马达和 控制装置等组成。发动机输出的机械能通过油泵转换成液压能，然后再由液压马达将液压 能转换成机械能。
[0037] 如图3所示，本实用新型提供的单发动机动力驱动装置，包括位于车架平面101下 方的下车发动机102、变速箱104、下车分动箱106,还包括中心回转分动箱108,以及位于车 架平面101上方的上车分动箱110和上车液压泵111，中心回转分动箱108可以通过第一传 动轴107连接下车分动箱106的取力口，中心回转分动箱108也可以通过第一传动轴107直 接连接下车发动机102的取力口，或者直接连接变速箱104的取力口，中心回转分动箱108 通过第二传动轴109连接上车分动箱110,中心回转分动箱108将下车发动机102提供的动 力改变方向以穿过车辆回转座圈，然后再次改变方向以传递至上车分动箱110,上车分动箱 110驱动连接上车液压泵111，上车液压泵111为上车起重执行机构提供动力，保证上车液 压系统的动力来源，实现上车的起重作业功能。
[0038] 上述实施例能通过下车发动机102提供的动力驱动上车起重执行机构，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。
[0039] 上述实施例的动力传递方式是纯机械式的，从下车发动机102动力系统中通过传 动轴和中心回转分动箱108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，能够保证上车起重的各种工况作业。
[0040] 如图4所示，本实用新型提供的中心回转分动箱108设置在车架的中心回转处，且 中心回转分动箱108的中心轴线与车架的中心回转同轴，中心回转分动箱108可以包括上 壳体1081和下壳体1082。下壳体1082设置在下车，上壳体1081设置在上车，上壳体1081 和下壳体1082可以相对旋转。中心回转分动箱108内部可以设置有齿轮和传动轴，通过齿 轮啮合、传动轴传动实现将下车动力向上车的传递。
[0041] 上述实施例中，中心回转分动箱108的下壳体1082可以通过分动箱回转座圈1083 设置在下车上，中心回转分动箱108的上壳体1081可以通过分动箱回转支承1084设置在 上车上，而分动箱回转座圈1083与分动箱回转支承1084可以相互转动，下壳体1082和上 壳体1081分别对应通过分动箱回转座圈1083和分动箱回转支承1084实现相互转动。拨 叉1085可以固定在上车，当上车转动时，带动中心回转分动箱108的上壳体1081转动，这 就实现了中心回转分动箱108的上壳体1081与中心回转分动箱108的下壳体1082的相互 转动。
[0042] 上述实施例中，中心回转分动箱108内可以设置有输入锥齿轮轴1086、贯通锥齿 轮轴1087和输出锥齿轮轴1088,起重机下车发动机系统的动力传递到中心回转分动箱108 内的输入锥齿轮轴1086上，通过锥齿轮间的啮合，经过贯通锥齿轮轴1087的传递，将动力 传递到中心回转分动箱108的输出锥齿轮轴1088上，输出锥齿轮轴1088通过第二传动轴 109连接上车分动箱110,来驱动上车的起重执行机构，实现将下车动力向上车的传递。
[0043] 本实用新型提供的中心回转分动箱108作为一个总成，其上壳体1081和下壳体 1082的转动是通过分动箱回转支承1084与分动箱回转座圈1083的配合转动实现的，工作 过程中不易变动偏离，同轴性较好，避免了偏心承载力，转动平稳可靠。
[0044] 本实用新型除了可以通过中心回转分动箱108实现将下车动力向上车的传递转 移，也可以通过中心回转分动箱108实现上下车电气系统的信号传输。中心回转分动箱108 内可以设置回转电刷1089,通过回转电刷1089形式实现上下车电气控制信号的相互传输。 回转电刷1089的固定电环部分和活动导电片部分分别对应固定在中心回转分动箱108的 上壳体1081和下壳体1082上，且跟随其一起转动，上下车的电气信号通过中心回转分动箱 108上的回转电刷1089的固定电环和活动导电片有效的完成传输功能，实现起重机上车回 转过程中的整车电气控制信号的相互传输，使上下车电气系统通过回转电刷1089成为一 个可控系统。
[0045] 上述实施例中，下车发动机102上还可以设置离合器103,下车发动机102产生的 动力通过离合器103传递到变速箱104,通过变速箱104的档位调节改变不同速比，以实现 不同工况的行驶需求。
[0046] 上述实施例中，变速箱104通过连接第三传动轴105将动力传给下车分动箱106， 下车分动箱106可以通过连接下车传动轴112和下车驱动轴113,可将动力分配到前驱动桥 和后驱动桥上，实现整车的行驶功能。
[0047] 上述实施例中，可以在下车分动箱106上的取力口连接传动轴，将动力传递到中 心回转分动箱108上，下车分动箱106的取力口可以设置脱开装置，通过脱开装置实现下车 分动箱106的取力口输出功能的开启和关闭。
[0048] 上述实施例中，中心回转分动箱108也可以直接从下车发动机102或变速箱104 上的取力口处取力，代替从下车分动箱106上取力，同样能将下车的动力传递至上车，驱动 上车机构完成起重作业功能。
[0049] 本实用新型提供的单发动机动力驱动装置，可以通过中心回转分动箱108将下车 分动箱106传递过来的动力转换传递给上车，中心回转分动箱108的上壳体1081能够随上 车一起转动。
[0050] 采用上述任一实施例中的单发动机动力驱动装置，主要有以下两种动力传递状 态。
[0051] 当在下车行驶状态时，下车分动箱106的取力口的输出功能关闭，动力依次自下 车发动机102 -离合器103 -变速箱104 -第三传动轴105 -下车分动箱106 -下车传动 轴112 -下车驱动轴113,进行传递，实现下车行驶功能。
[0052] 当在上车起重作业状态时，下车分动箱106输入轴处的取力口输出功能开启，下 车分动箱106处于空档状态，动力依次自下车发动机102 -离合器103 -变速箱104 -第 三传动轴105 -下车分动箱106 -第一传动轴107 -中心回转分动箱108 -第二传动轴 109 -上车分动箱110 -上车液压泵111，进行传递，驱动上车液压执行机构，实现起重作业 功能。
[0053] 本实用新型的下车发动机102带有离合器103,下车分动箱106的取力口带有脱开 装置，当上车进行起重作业时，可以通过下车分动箱106的取力口的开闭实现动力的传递， 可以通过离合器103的取力口的开闭实现下车发动机102在无负载的情况下进行启动，避 免了下车发动机102由于负载阻力大，在低温环境下启动困难的问题。
[0054] 为得到更大的扭矩，也可以在下车发动机102和变速箱104之间采用全功率取力 器，通过辅助传动装置进行动力传递。
[0055] 本实用新型还提供了一种起重机，该起重机包括上车和下车，还包括上述任一实 施例中的单发动机动力驱动装置。通过采用单发动机动力驱动装置，上车起重执行机构能 通过下车发动机102传递的动力进行驱动。通过下车发动机102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。
[0056] 本实用新型提供的起重机采用单发动机动力驱动装置，上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），重量减轻，降低整机成本， 优化整机利润构成。
[0057] 本实用新型提供的起重机采用单发动机动力驱动装置，省去了上车发动机及其相 关附件，重量减轻；在使用过程中，由于可能发生故障的部件减少，连续无故障工作时间及 起重可靠性得到有利提高，而且只需对下车一个发动机进行日常维修保养作业，降低了维 护成本。
[0058] 综上所述，本实用新型提供的单发动机动力驱动装置的动力传动路线以及布置形 式，能够适用于大吨位起重机，且能够实现下车发动机动力向上车的机械式传递。
[0059] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限 制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当 理解：依然可以对本实用新型的【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；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案 范围当中。
【权利要求】
1. 一种单发动机动力驱动装置，包括下车发动机、变速箱、下车分动箱，其特征在于： 还包括中心回转分动箱、上车分动箱和上车液压泵，所述中心回转分动箱通过第一传动轴 连接所述下车发动机或所述变速箱或所述下车分动箱，所述中心回转分动箱通过第二传动 轴连接所述上车分动箱，所述中心回转分动箱将所述下车发动机提供的动力改变方向以穿 过车辆回转座圈，然后再次改变方向以传递至所述上车分动箱，所述上车分动箱驱动连接 所述上车液压泵。
2. 如权利要求1所述的单发动机动力驱动装置，其特征在于：所述中心回转分动箱设 置在车架的中心回转处，所述中心回转分动箱包括下壳体和上壳体，所述上壳体设置在上 车，所述上壳体设置在下车，所述中心回转分动箱内部通过齿轮啮合和轴传动将下车动力 向上车传递。
3. 如权利要求2所述的单发动机动力驱动装置，其特征在于：所述中心回转分动箱的 下壳体通过分动箱回转座圈设置在下车上，所述中心回转分动箱的上壳体通过分动箱回转 支承设置在上车上，所述下壳体和所述上壳体分别对应通过所述分动箱回转座圈和所述分 动箱回转支承实现相互转动。
4. 如权利要求2所述的单发动机动力驱动装置，其特征在于：所述中心回转分动箱内 设置有输入锥齿轮轴、贯通锥齿轮轴和输出锥齿轮轴，动力经所述输入锥齿轮轴、所述贯通 锥齿轮轴传递到所述输出锥齿轮轴。
5. 如权利要求1所述的单发动机动力驱动装置，其特征在于：所述中心回转分动箱内 设置有回转电刷，所述回转电刷的固定电环部分和活动导电片部分分别对应设置在所述中 心回转分动箱的上壳体和下壳体内，通过所述回转电刷的固定电环部分和活动导电片部分 实现上下车电气控制信号的相互传输。
6. 如权利要求1所述的单发动机动力驱动装置，其特征在于：所述下车发动机上设置 离合器，所述下车发动机产生的动力通过所述离合器传递到所述变速箱。
7. 如权利要求1所述的单发动机动力驱动装置，其特征在于：所述下车分动箱通过连 接下车传动轴和下车驱动轴，将动力分配到前驱动桥和后驱动桥上。
8. 如权利要求1所述的单发动机动力驱动装置，其特征在于：所述下车发动机与所述 变速箱之间采用全功率取力器，所述下车分动箱的取力口设置有脱开装置，实现取力口输 出功能的开启和关闭。
9. 一种起重机，包括上车和下车，其特征在于：还包括权利要求1-8任一项所述的单发 动机动力驱动装置。
【文档编号】B60K25/06GK203902277SQ201420201300
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月22日 优先权日:2014年4月22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