一种可原地转向的抢险救援车传动系统的制作方法

本实用新型属于车辆传动技术领域，具体涉及一种可原地转向的抢险救援车传动系统。

背景技术：

随着城市化进程的加快，各类突发灾害急剧增加，自然灾害、城市灾害发生后，救援现场往往具有地面情况复杂，施救空间狭小等特点，因此对救援车辆的性能有着较苛刻的要求。

目前国内救援车辆多数是由载货汽车改装而成，采用一般载货汽车的底盘，加强部分底盘零件的强度，并在原车的车厢部分加装救援设备。目前救援车市场中大型救援车居多，中大型救援车多由中重卡改装而成，这类救援车虽然能克服一些泥泞、沙石路面，但对某些特定的狭小地域适应性差。小型救援车由轻卡改装而成，虽然其能驶入部分狭小地域环境，但由于其4×2的驱动形式，这类救援车对复杂地形路面的通过性、越野性能较差，且转弯半径大，难以在街巷自由行驶。

技术实现要素：

本实用新型的目的是弥补救援车市场在针对狭小地域及复杂地形下救援车辆方面的缺稀，针对市面现有车辆底盘环境适应性差的问题，提供一种可原地转向的抢险救援车传动系统结构，本实用新型所述传动系统在崎岖路面的通过性好，能够实现零半径原地转向，提高车辆的机动性。结合说明书附图，本实用新型的技术方案如下：

一种可原地转向的抢险救援车传动系统，所述传动系统由变速箱1、第一传动轴2、主减速器总成3、第一花键轴4、换向器总成5、第二花键轴6、分动器总成7、第二传动轴8 以及直角传动机构9组成；

所述变速箱1沿纵向设置，并通过第一传动轴2与主减速器总成3的主减速器主动锥齿轮31同轴连接，主减速器总成3的动力沿横向输出，主减速器总成3左右两侧输出端分别通过第一花键轴4与换向器总成5的输入端同轴连接，所述换向器总成5的输出端通过第二花键轴6与分动器总成7的分动器主动锥齿轮71同轴连接，分动器总成7的动力沿纵向输出，分动器总成7前后两侧的输出端分别通过第二传动轴8与直角传动机构9相连；

所述主减速器总成3与分动器总成7结构相同，由主动锥齿轮、从动锥齿轮、差速器总成以及差速锁机构组成，所述主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合连接，从动锥齿轮与差速器总成的壳体同轴固定连接，所述差速锁机构安装在差速器总成的一侧，差速锁机构锁止差速器时，差速器丧失差速功能，实现动力平均分配；

所述换向器总成5由行星轮系传动机构、换向执行机构和换向操纵机构组成，所述换向执行机构设置于行星轮系传动机构两侧，换向操纵机构与换向执行机构相连，在换向操纵机构的控制下，换向执行机构带动行星轮系传动机构的换向器左齿轮和换向器右齿轮同向或反向旋转，以实现第一花键轴4与第二花键轴6之间同向或反向旋转。

在所述换向器总成5中，所述换向执行机构由换向器左活动连接子502、换向器左壳体 503、换向器右壳体519、换向器右活动连接子515以及换向器外部端面齿516组成，换向器左壳体503与换向器右壳体519分别空套在第一花键轴4和第二花键轴6上并对称地固定连接，换向器左活动连接子502与换向器右活动连接子515分别通过花键滑动安装在对应侧的换向器壳体外侧轴段上，在换向器左活动连接子502与换向器左壳体503之间的端面上以及换向器右活动连接子515与换向器右壳体519之间的端面上，开设有相匹配的齿牙；

所述行星轮系传动机构中，行星轮轴两端固定在换向器壳体内，行星轮分别与安装在第一花键轴端部的换向器左齿轮507以及安装在第二花键轴端部的换向器右齿轮511相啮合，以实现沿行星轮轴的自转或沿第一花键轴4或第二花键轴6的公转；

所述换向操纵机构中，换向器左拨叉501和换向器右拨叉514分别卡装在换向器左活动连接子502和换向器右活动连接子515的外圆周环形槽内，拨动换向器左活动连接子502和换向器右活动连接子515沿轴向滑移，实现换向器活动连接子与对应侧的换向器壳体之间齿牙啮合或分开。

所述行星轮系传动机构由换向器左齿轮507、换向器左齿轮垫片506、换向器十字轴510、换向器行星齿轮509、换向器行星齿轮垫片508、换向器右齿轮511和换向器右齿轮垫片512 组成；

所述换向器左齿轮507、换向器右齿轮511以及换向器行星齿轮509均为圆锥齿轮；

所述换向器左齿轮507与第一花键轴4花键配合连接传递扭矩，所述换向器左齿轮垫片 506套装在换向器左齿轮507外侧的第一花键轴4上，所述换向器右齿轮511通过花键与第二花键轴6配合连接传递扭矩，所述换向器右齿轮垫片512套装在换向器右齿轮511外侧的第二花键轴6上；所述换向器十字轴510位于换向器左齿轮507与换向器右齿轮511之间，所述换向器行星齿轮509有四个，分别套装在换向器十字轴510的四个轴段上，所述换向器行星齿轮垫片508套装在换向器行星齿轮509外侧的换向器十字轴510的轴段上；沿换向器壳体圆周方向开有四个圆柱槽，所述换向器十字轴510的四个轴段分别固定安装在四个圆柱槽内，四个换向器行星齿轮509均分别与两侧的换向器左齿轮507和换向器右齿轮垫片512 相啮合。

所述换向操纵机构由换向器左拨叉501、换向器右拨叉514、拨叉固定套517和直线液压缸518组成，所述换向器左拨叉501的底部插头嵌置在换向器左活动连接子502外圆周的环形槽内，所述换向器右拨叉514的底部插头嵌置在换向器右活动连接子515外圆周的环形槽内，所述换向器左拨叉501和换向器右拨叉514竖直对称安装；换向器左拨叉501的顶端通过拨叉固定套517与直线液压缸518连接，换向器右拨叉514的顶端通过另一个拨叉固定套517与另一个直线液压缸318连接，通过自动控制两个直线液压缸518，使两个直线液压缸518分别独立地带动换向器左拨叉501或换向器右拨叉514直线，进而拨动换向器左活动连接子502与换向器右活动连接子515分别在第一花键轴4和第二花键轴6上相对滑移，实现换向器左活动连接子502与换向器左壳体503的分离或啮合，以及换向器右活动连接子 515与换向器右壳体519的啮合或分离。

所述第一传动轴2采用十字轴万向传动轴。

所述第二传动轴8由轴管、伸缩套和万向节组成，所述伸缩套安装在轴管上，第二传动轴8两端通过万向节分别与分动器总成7和直角传动机构9相连。

所述直角传动机构9为一对锥齿轮传动副，以改变转矩传递的方向，将分动器总成7传递过来的转矩转变为与车轮同方向的转矩，从而驱动车轮旋转带动车辆运动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型所述传动系统在传动轴角度允许的范围内，四个车轮跳动行程更大，且取消了两车轮间驱动桥结构，离地间隙更高，在复杂地形下的通过性更好。

2、本实用新型所述传动系统为全时四驱系统，越野性能更强。

3、本实用新型所述传动系统能够实现原地转向，可提高救援车辆在狭小地域下的机动性。

附图说明

图1为本实用新型所述传动系统的传动原理框图；

图2为本实用新型所述传动系统的三维结构示意图；

图3为本实用新型所述传动系统的三维结构分解图；

图4为本实用新型所述传动系统中的主减速器总成三维结构示意图；

图5为本实用新型所述传动系统中的换向器总成三维结构示意图；

图6为本实用新型所述传动系统中的分动器总成三维结构示意图。

图中：

1变速箱 2第一传动轴 3主减速器总成 4第一花键轴

5换向器总成 6第二花键轴 7分动器总成 8第二传动轴

9直角传动机构；

31主减速器主动锥齿轮 32主减速器从动锥齿轮 33主减速器差速器 34主减速器差速锁；

501换向器左拨叉 502换向器左活动连接子 505换向器左壳体 506换向器左齿轮垫片

507换向器左齿轮 508换向器行星齿轮垫片 509换向器行星齿轮 510换向器十字轴

511换向器右齿轮 512换向器右齿轮垫片 514换向器右拨叉 515换向器右活动连接子

516换向器外部端面齿 517拨叉固定套 518直线液压缸 519换向器右壳体；

71分动器主动锥齿轮 72分动器从动锥齿轮 73分动器差速器 74分动器差速锁。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型的技术方案及其所带来的有益效果，结合说明书附图，本实用新型的具体实施方式如下：

如图1、图2和图3所示，本实用新型提供了一种可原地转向的抢险救援车传动系统，所述传动系统由变速箱1、第一传动轴2、主减速器总成3、第一花键轴4、换向器总成5、第二花键轴6、分动器总成7、第二传动轴8以及直角传动机构9组成。所述变速箱1沿纵向布置，变速箱1的输出端与第一传动轴2的输入端同轴连接，第一传动轴2的输出端与主减速器总成3的主减速器主动锥齿轮31同轴连接，所述主减速器总成3的动力沿横向输出，主减速器总成3左右两侧的输出端分别与第一花键轴4的输入端同轴连接，所述第一花键轴 4的输出端与换向器总成5的输入端同轴连接，所述换向器总成5的输出端与第二花键轴6 的输入端同轴连接，所述第二花键轴6的输出端与分动器总成7的分动器主动锥齿轮同轴连接，所述分动器总成7的动力沿纵向输出，分动器总成7前后两侧的输出端分别与第二传动轴8的输入端同轴连接，所述第二传动轴8的输出端与直角传动机构9的输入端相连。

所述变速箱1主要由各齿轮副和轴组成。若变速箱1采用自动变速箱AT，则在此基础上还包括液力变扭器、行星齿轮、液压变距系统和液压操纵系统。变速箱1可通过不同的齿轮组合产生不同的转速和转矩。所述变速箱1在传动系统中的主要作用在于：1、改变传动比，使发动机在有利的工况下工作；2、在发动机转向不变情况的下，使车辆能够倒退行驶； 3、空挡时，中断动力传递，使发动机能够启动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。

所述第一传动轴2优先采用十字轴万向传动轴。由于变速箱1与主减速器总成3的相对位置不变，万向节无需采用等速万向节，故所述第一传动轴2采用十字轴万向传动轴即可。所述第一传动轴2的作用在于：1、将变速箱1输出的转矩传递到主减速器总成3上；2、避免变速箱1与主减速器总成3刚性连接，减小装配难度。

如图4所示，所述主减速器总成3由主减速器主动锥齿轮31、主减速器从动锥齿轮32、主减速器差速器33及主减速器差速锁34组成，所述主减速器主动锥齿轮31与主减速器从动锥齿轮32啮合连接，主减速器从动锥齿轮32通过圆周排布的连接螺栓与主减速器差速器 33的壳体同轴固定连接。依靠齿数少的主减速器主动锥齿轮31带动齿数多的主减速器从动锥齿轮32实现减速并增大转矩，并改变转矩传动的方向。所述主减速器差速器33同轴连接在主减速器总成3一侧的第一花键轴4的输入端，所述主减速器差速锁34同轴连接在主减速器总成3另一侧的第一花键轴4的输入端，通过主减速器差速锁34控制分配到主减速器总成3左右两侧的动力，在有一侧车轮出现打滑时，可锁止差速器，使差速器无差速功能，动力平均分配给两侧。本实施例中，所述主减速器总成3仅有一级减速，即只有一对锥齿轮副，也可根据需求采用两级减速，即一级圆柱齿轮副加一级锥齿轮副；所述主减速器差速器 33结构与现有的普通单级主减速器结构相同，本实施例中优先采用圆锥齿轮差速器，此外，还可采用圆柱齿轮差速器；所述主减速器差速锁34结构与现有的差速锁结构相同，本实施例中优先采用牙嵌式差速锁，此外，还可以采用摩擦式差速锁、粘性耦合式差速锁等。

所述主减速器总成3的作用在于：1、将第一传动轴2传来的转矩增大，同时降低转速并将转矩分配到左右两侧的分动器总成7上；2、为变速器1的各个档位提供一个共同的传动比；3、通过主减速器差速器33对两侧分动器总成7的输入转速进行差速；4、通过锁止主减速器差速锁34，使主减速器差速器总成33不具备差速功能，将转矩1：1地分配到两侧的分动器总成7上。

所述换向器总成5安装在第一花键轴4的输出端与第二花键轴6的输入端之间，实现第一花键轴4与第二花键轴6之间同向或反向旋转，所述换向装置由行星轮系传动机构、换向执行机构和换向操纵机构组成；

如图5所示，所述行星轮系传动机构由换向器左齿轮507、换向器左齿轮垫片506、换向器十字轴510、换向器行星齿轮509、换向器行星齿轮垫片508、换向器右齿轮511和换向器右齿轮垫片512组成；所述换向器左齿轮507、换向器右齿轮511以及换向器行星齿轮509均为圆锥齿轮，所述换向器左齿轮507和换向器左齿轮垫片506成套地安装在第一花键轴4的输出端，并通过花键配合连接传递扭矩，所述换向器右齿轮511和换向器右齿轮垫片 512成套地安装在第二花键轴6的输入端，并通过花键配合连接传递扭矩；所述换向器十字轴510位于换向器左齿轮507和换向器右齿轮511之间，所述换向器行星齿轮509有四个，分别与换向器行星齿轮垫片508配套安装在换向器十字轴510的四个轴段上，四个换向器行星齿轮509均分别与两侧的换向器左齿轮507和换向器右齿轮511相啮合，实现沿自身轴向自转或沿换向器左齿轮507和换向器右齿轮511圆周方向公转。

所述换向执行机构由换向器左活动连接子502、换向器左壳体505、换向器右壳体519、换向器右活动连接子515以及换向器外部端面齿516组成；其中，所述换向器左壳体505套装在第一花键轴4的输出端，且换向器左壳体505与第一花键轴4可相对旋转；所述换向器右壳体519套装在第二花键轴6的输入端，且换向器右壳体19与第二花键轴6可相对旋转；换向器左壳体505与换向器右壳体519结构相同并对称设置，换向器左壳体505与换向器右壳体519内侧的大端面上均开有对应的连接孔，二者对接后通过连接件固定连接形成换向器壳体；在换向器左壳体505与换向器右壳体519的对接处，沿圆周方向开有四个圆柱槽，所述换向器十字轴510的四个轴段分别安装在四个圆柱槽内，使换向器十字轴510与换向器壳体的位置相对固定；所述换向器左壳体505外侧小端面上，沿圆周方向设有均匀的齿牙，所述换向器左活动连接子502安装在换向器左壳体505的外侧，并通过花键安装在第一花键轴 4的输出端上，换向器左活动连接子502的内侧端面上也设有齿牙，且换向器左活动连接子 502内侧端面上的齿牙与换向器左壳体505外侧小端面上的齿牙相匹配，能够实现啮合锁止连接，并传递动力；所述换向器右壳体519的外侧小端面上，沿圆周方向设有均匀的齿牙，所述换向器右活动连接子515安装在换向器右壳体519的外侧，并通过花键安装在第二花键轴6的输入端上，所述换向器右活动连接子515的内侧端面上也设有齿牙，且换向器右活动连接子515内侧端面上的齿牙与换向器右壳体519外侧小端面上的齿牙相匹配，能够实现啮合锁止连接，并传递动力；所述换向器右活动连接子515的外侧端面上也设有齿牙，且与换向器外部端面齿516啮合连接。所述换向器左活动连接子502与换向器右活动连接子515的外圆周上均开有环形槽。

所述换向操纵机构由换向器左拨叉501、换向器右拨叉514、拨叉固定套517和直线液压缸18组成，所述换向器左拨叉501的底部插头嵌置在换向器左活动连接子502外圆周的环形槽内，所述换向器左活动连接子502的底部插头嵌置在换向器右活动连接子515外圆周的环形槽内，所述换向器左拨叉501和换向器右拨叉514竖直对称安装；换向器左拨叉501 的顶端通过拨叉固定套517与直线液压缸518连接，换向器右拨叉514的顶端通过另一个拨叉固定套517与另一个直线液压缸518连接，通过自动控制两个直线液压缸518，使两个直线液压缸518分别独立地带动换向器左拨叉501或换向器右拨叉514左右横移，进而拨动换向器左活动连接子502与换向器右活动连接子515分别在第一花键轴4的输出端和第二花键轴6的输入端相对滑移，实现换向器左活动连接子502与换向器左壳体505的分离或啮合，以及换向器右活动连接子515与换向器右壳体519的啮合或分离。

在换向操纵机构的控制下，当换向器左活动连接子502向靠近换向器左壳体505一侧滑动，二者端面上的齿牙相啮合实现相对固定，而换向器右活动连接子515向远离换向器右壳体519一侧滑动，二者端面上的齿牙相分离时，此时，第一花键轴4、换向器十字轴510、换向器行星齿轮509和换向器壳体均相对固定静止，形成一个整体作为换向装置的动力输入端，当第一花键轴4带动换向器左齿轮507旋转时，换向器行星齿轮509在换向器左齿轮 507的带动下随着第一花键轴4同步旋转，换向器右齿轮511与换向器行星齿轮509相啮合，故换向器行星齿轮509将带动换向器右齿轮511顺时针旋转，换向器右齿轮511通过花键将运动传递至第二花键轴6的输入端，实现第一花键轴4与第二花键轴6同向旋转，此时的换向器总成5相当于一个联轴器。

在换向操纵机构的控制下，当换向器左活动连接子502向远离换向器左壳体505一侧滑动，二者端面上的齿牙相分离，而换向器右活动连接子515向靠近换向器右壳体519一侧滑动，二者端面上的齿牙相啮合实现相对固定，此时，由于换向器右活动连接子515的另一侧端面始终与换向器外部端面齿516啮合，所述换向器外部端面齿516为固定不动的，因此，第二花键轴6输入端上的换向器右活动连接子515相对于外部始终固定不动，换向器十字轴 510固定在换向器壳体内，故此时，换向器外部端面齿516、换向器壳体以及换向器十字轴 510均相对固定，形成一个整体作为换向装置的中间部分；换向器输入齿轮507与第一花键轴4的输出端花键连接形成换向器的输入端；换向器左齿轮507与换向器行星齿轮509相啮合，换向器右齿轮511与换向器行星齿轮509相啮合，第二花键轴6的输入端与换向器右齿轮511通过花键连接成一体，形成换向器的输出端；第一花键轴4的输出端带动；换向器左齿轮507转动，换向器壳体和换向器十字轴510静止，此时换向器左齿轮507同步转动，四个换向器行星齿轮509与换向器左齿轮507啮合，由于换向器十字轴510静止，故换向器行星齿轮509在换向器左齿轮507的带动下沿轴向自转，在换向器行星齿轮509的自转带动下，与换向器行星齿轮509相啮合的另一端的换向器右齿轮511将沿轴向反向旋转，再经花键将运动传递到第二花键轴6的输入端上，使换向器的输出端也反向转动，即实现第一花键轴4 与第二花键轴6反向转动，实现原地转向功能。

所述换向器总成5是考虑到H型传动更容易实现原地转向而设置的，车辆若要实现原地转向，需要一侧的车轮相对另一侧的车轮反向转动，对于本实用新型所述中央驱动桥中，只需改变一侧分动器的输入转矩方向即可实现两侧车轮相对地反向转动，因此两侧的换向器总成在此的功用是既可以实现输入端与输出端的同向转动，又可以实现输入端与输出端的反向转动。

如图6所示，所述分动器总成7结构与功用均类似于主减速器总成3，由分动器主动锥齿轮71、分动器从动锥齿轮72、分动器差速器73及分动器差速锁74组成，所述分动器主动锥齿轮71与第二花键轴6的输出端同轴连接，分动器主动锥齿轮71与分动器从动锥齿轮 72啮合连接，分动器从动锥齿轮72通过圆周排布的连接螺栓与分动器差速器73的壳体同轴固定连接，依靠齿数少的分动器主动锥齿轮71带动齿数多的分动器从动锥齿轮72实现减速并增大转矩，并改变转矩传动的方向。所述分动器差速器73同轴连接在分动器总成7一侧的第二传动轴8的输入端，所述分动器差速锁同轴连接在分动器总成7另一侧的第二传动轴的输入端，通过分动器差速锁74控制分配到分动器总成7前后两侧的动力，在有一侧车轮出现打滑时，可锁止差速器，使差速器无差速功能，动力平均分配给两侧。本实施例中，所述分动器差速器73优先采用圆锥齿轮差速器，此外，还可采用圆柱齿轮差速器；所述分动器差速锁74结构与现有的差速锁结构相同，本实施例中优先采用牙嵌式差速锁，此外，还可以采用摩擦式差速锁、粘性耦合式差速锁等。

所述分动器总成7的作用在于：1、分动器主动锥齿轮71与分动器从动锥齿轮72啮合传动时，改变转矩的传递方向，将第二花键轴6传来的转矩增大，同时降低转速并将转矩分配到前后两侧的直角传动机构9上，并进一步把动力输送给前后车轮；2、通过分动器差速器73对前后侧直角传动机构9的输入转速进行差速，进而实现前后车轮的差速；3、通过锁止分动器差速锁74，使分动器差速器总成73不具备差速功能，将转矩1：1地分配到前后的直角传动机构9上。

主减速器总成3与换向器总成5之间通过第二花键轴4传递转矩，换向器总成5与分动器总成7之间通过第二花键轴6传递转矩。第一花键轴4和第二花键轴6的两端均有花键，第一花键轴4的输入端花键与主减速器总成3中主减速器差速器总成34内半轴齿轮的内花键啮合，输出端花键与换向器5中换向器左齿轮507的内花键啮合。第二花键轴6的输入端花键与换向器5中换向器右齿轮511的内花键啮合，输出端花键与分动器总成7中分动器主动锥齿轮71的内花键啮合。第一花键轴4及第二花键轴6的长度可根据具体车辆的宽度进行调整。

当汽车转弯行驶或在不平路面上行驶时，四个车轮需要以不同的转速滚动，此时左侧的分动器总成内的分动器差速器对左侧的前后两车轮进行差速，右侧分动器总成内的分动器差速器对右侧的前后两车轮进行差速，主减速器内的主减速器差速器对左、右分动器总成的输入转速进行差速，从而保证四个车轮均做纯滚动。

当主减速器总成3中的主减速器差速锁34与分动器总成7中的分动器差速锁74均锁止时，各级传动均变为刚性连接，当车辆受困时，动力平均分配到四个车轮上，四个车轮的转速保持一种，未打滑车轮可驱动车辆行驶，使车辆脱困。

第二传动轴8由轴管、伸缩套和万向节等组成，是车辆传动系中传递动力的重要部件。所述伸缩套安装在轴管上，第二传动轴8两端通过万向节分别与分动器总成7和直角传动机构9相连。第二传动轴8的作用是与变速箱、主减速器、分动器等一起将发动机的动力传递到轮边，使车辆产生驱动力。在本实用新型实施例中，第二传动轴8上的万向节优先采用等速万向节，在车辆转向过程中，同一根传动轴上靠近车轮一端的万向节角度是随着车轮转向角度变化而变化的，因此用一根传动轴两端的万向节角度可能不相同，采用等速万向节可避免角度不同而引起的输入端与输出端转速不同的问题；也可采用也可采用不等速万向节如十字轴万向节，在车辆转向过程中，尽管输入端与输出端的转速不同，但分动器总成7的分动器差速器可以对前后两侧第二传动轴的输入端进行差速，保证转向过程中前后车轮做纯滚动。

本实施例中，所述直角传动机构9采用一对锥齿轮传动副，即由一对锥齿轮组成的相交轴间的齿轮传动。直角传动机构9的主要作用在于：改变转矩传递的方向，将分动器总成7 传递过来的转矩转变为与车轮同方向的转矩，从而驱动车轮旋转带动车辆运动。为保证车辆正常行驶时的四个车轮旋向一致，本实用新型所述传动系统左右侧的两对直角传动锥齿轮副布置形式相同，前轮及后轮的两对直角传动锥齿轮副布置关于车辆中心线对称。