一种电动轮式工程机械的行走动力单元的制作方法

1.本发明属于电动轮式工程机械技术领域，尤其涉及一种电动轮式工程机械的行走动力单元。


背景技术：

2.作为轮式工程机械的典型机种，装载机使用工况恶劣，传动系统载荷变化剧烈。采用燃油机和液力传动方式的装载机，操纵舒适性差，燃油经济性差，污染排放高。电传动装载机载荷适应性强、操纵灵活、低碳环保。
3.新能源动力技术在工程机械装载机上的应用正在兴起，纵观近几年的发展，电动装载机已成为装载机技术向前发展的必然趋势。
4.从性能上看，电动装载机无疑要优于传统的燃油发动机加液力传动的形式，但是在电动装载机发展初期，为了快速占有市场，主机厂商并没有开发特有的电动装载机变速箱，而是简单的利用原有的液力传动变速箱，稍加改造，或者不改造，直接拿来使用，电机不同于燃油发动机，本身可实现正反转，体现到整车上即前进或者后退。但是燃油发动机只能一个方向旋转，所以为了实现整车的前进后退，变速箱上就必须带前进档、后退档功能，所以搭配电机加传统变速箱的形式，本身就不合理，结构冗余。基于此，具有研发功能的整机厂，都在开始研发适合电动装机的变速箱。
5.公认的认识，装载机是以作业为主的车辆，作业一般由液压系统提供，行走由传动系统提供，行走主要分为低速作业工况和转移场地的高速工况。一般的电动装载机都采用两个电机，一个电机用来驱动液压泵，一个电机用来驱动行走系统。这种系统的主要特点是可以用电机的正反转实现装载机的前进与后退，机械结构较简单。但是工作液压泵不允许正反转工作，必须采用一个独立的电机驱动液压泵。
6.申请人在申请前进行了检索，其中和本技术相关的现有技术，现有技术1：一种新型电驱动装载机变速结构，专利申请号为cn202120629774.6，涉及一种结构简单有效、布局紧凑且能够在不同工况满足装载机使用需求的改进型的装载机变速箱，尤其是一种新型电驱动装载机变速结构，包括前桥总成、后桥总成、换向变速组件、双向动力部件，所述换向变速组件的输入轴通过联轴器与所述双向动力部件的输出轴相连接，所述换向变速组件的两端输出轴分别与前桥总成、后桥总成相连接，在所述后桥总成上安装有制动器，所述换向变速组件通过换向来实现其上的输出轴转速的变化。该现有技术的变速箱用于5吨电动装载机、结构设计新颖、结构简单有效、布局紧凑，前进两个挡位后退两个挡位即能满足5吨电动装载机不同工况的使用需求。
7.现有技术存在的问题分析如下：该专利申请号为cn202120629774.6的“一种新型电驱动装载机变速结构”的现有技术，采用拨叉换挡，实现变速箱高低2挡的目的。基于装载机的使用工况及目前市场上的各种产品。首选采用拨叉换挡，理论上通过控制电机转速与车速匹配，拨动拨叉可更换档位，但是前提是电机转速与实时变化的车速，转换到换挡轴上必须没有转速差，否则在电机与变速箱之间不加主离合器的情况下，换挡过程存在打齿、卡
顿的风险；加上主离合器就需要在驾驶室增加一个离合器踏板，显然这无疑增加了操作员的劳动强度，市场更不会接受。
8.本发明为了克服其不足，提出了一种电动轮式工程机械的行走动力单元，可实现高低2个档，不切换动力换挡，即使存在转速差，也能够换挡。


技术实现要素：

9.针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种实现高低两个档，不切换动力换挡，即使存在转速差，也能够换挡的电动轮式工程机械的行走动力单元。
10.本发明是这样实现的，一种电动轮式工程机械的行走动力单元，包括安装在动力箱体上部的变速泵驱动单元和位于变速泵驱动单元下方的行走驱动单元以及连接行走驱动单元的变速换挡机构，所述变速换挡机构连接输出轴，所述输出轴的两端布置有前法兰和后法兰；
11.所述变速泵驱动单元包括变速泵驱动电机，所述变速泵驱动电机连接变速泵驱动轴，所述变速泵驱动轴连接变速齿轮泵；
12.所述行走驱动单元包括行走驱动电机，所述行走驱动电机连接动力输入轴，所述动力输入轴上安装有行走输入齿轮；
13.所述变速换挡机构包括换挡轴，所述换挡轴上安装有与行走齿轮轴啮合的换挡轴驱动齿轮，在换挡轴驱动齿轮的两侧分别设有高速档离合器和低速档离合器，在高速挡离合器侧动力箱体的外侧操纵阀安装接口上安装有与换挡轴连接的换挡操纵阀；
14.其特征在于：所述变速换挡机构和输出轴之间设有中间轴，所述中间轴上安装有与变速换挡机构的高速档主动齿轮啮合的高速档从动齿轮、与变速换挡机构的低速档主动齿轮啮合的低速档从动齿轮以及输出主动齿轮，所述输出主动齿轮啮合安装在输出轴上的输出从动齿轮；
15.优选的，所述变速泵驱动轴上安装有变速泵齿轮，所述变速泵齿轮同时啮合三个液压泵驱动齿轮，三个液压泵驱动齿轮分别连接三个液压泵。
16.优选，所述输出主动齿轮通过二级齿轮副减速将动力输出到从动齿轮。
17.优选，所述二级齿轮副包括二级传动轴，所述二级传动轴上安装有与输出主动齿轮啮合的过渡齿轮，所述二级传动轴上同轴安装有过渡从动齿轮，所述过渡从动齿轮啮合输出从动齿轮。
18.本发明具有的优点和技术效果：本发明采用模块化的结构设计，可以单独作为行走驱动单元，直接用于电动轮式工程机械，尤其是电动装载机的行走，无需外界提供油源等辅助。两档设计，满足装载机或者其他轮式工程机械高档高速行驶，低挡铲装或者爬坡等工况。同时行走动力单元的外部接口可扩展：一是在变速泵齿轮位置增加配对啮合的液压泵驱动齿轮，作为装载机或者其他轮式工程机械的工作装置液压pto接口，可极大提高动力总成的集成性；二是通过配置二级齿轮副减速，可以得到不同的动力特性。搭载行走动力单元的轮式工程机械，低碳环保，绿色节能。
附图说明
19.图1是本发明实施例1结构示意图；
20.图2是实施例1中输出主动齿轮与输出从动齿轮传动原理图；
21.图3是实施例2中变速泵齿轮传动原理图；
22.图4是实施例3中输出主动齿轮与输出从动齿轮传动原理图。
23.图中：30、变速泵驱动单元；40、行走驱动单元；50、变速换挡机构；
24.1、变速泵驱动电机；2、变速泵驱动轴；3、变速泵齿轮；4、变速泵；5、行走输入齿轮；6、动力输入轴；7、行走驱动电机；8-1、高速挡主动齿轮；8-2、高档离合器；8-3、低速挡主动齿轮；8-4、低档离合器；9、操纵阀安装接口；10、换挡操纵阀；11、中间轴；12、高速挡从动齿轮；13、低速挡从动齿轮；14输出主动齿轮；15、液压泵a驱动齿轮；16、液压泵b驱动齿轮；17、液压泵c驱动齿轮；18、输出从动齿轮；19、后法兰；20、前法兰；21、过渡从动齿轮；22、过渡主动齿轮；23、输出轴。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.实施例1，请参阅图1，一种电动轮式工程机械的行走动力单元，包括安装在动力箱体上部的变速泵驱动单元30，用于驱动变速泵为变速换挡机构50提供油源；位于变速泵驱动单元下方的行走驱动单元40，用于为电动轮式工程机械行走提供动力；连接行走驱动单元的变速换挡机构50，用于高档位与低档位的切换；所述变速换挡机构连接输出轴23，所述输出轴的两端布置有前法兰20和后法兰19，其中前法兰用于连接电动轮式工程机械的前桥，后法兰用于连接电动轮式工程机械的后桥；
27.所述变速泵驱动单元30包括变速泵驱动电机1，所述的变速泵驱动电机1与变速泵驱动轴2直连，变速泵驱动轴2与变速泵4和变速泵齿轮3直连，最终实现变速泵4和变速泵齿轮3与变速泵驱动电机1同旋向同转速工作，与变速泵齿轮3啮合的其他pto接口，旋向变速泵驱动电机1相反。
28.所述行走驱动单元40包括行走驱动电机7，所述行走驱动电机连接动力输入轴6，所述动力输入轴上安装有行走输入齿轮5；当电动轮式工程机械需要行走时，得到行走指令，行走驱动电机7驱动，并带动行走输入齿轮5运转；
29.所述变速换挡机构50包括换挡轴8-5，所述换挡轴上安装有与行走齿轮啮合的换挡轴驱动齿轮8-6，在换挡轴驱动齿轮的两侧分别设有高档离合器8-2和低档离合器8-4，在高速档离合器侧动力箱体的外侧操纵阀安装接口9上安装有与换挡轴连接的换挡操纵阀10；根据行走需求，通过对换挡操纵阀的控制，实现高档离合器8-2和低档离合器8-4的切换，最终实现高速和低速运行的控制。
30.所述变速换挡机构50和输出轴23之间设有中间轴11，所述中间轴上安装有与变速换挡机构的高速档主动齿轮啮合的高速档从动齿轮12、与低速挡主动齿轮啮合的低速挡从动齿轮13以及输出主动齿轮14，所述输出主动齿轮14啮合安装在输出轴上的输出从动齿轮18；请增加中间轴后中间轴上的两个齿轮始终与离合器包齿轮啮合，最终将动力集中传递到输出主动齿轮14。
31.工作原理：
32.以轮式装载机为例：
33.一种电动轮式工程机械的行走动力单元，变速泵驱动单元30中的变速泵齿轮3同时再驱动两个pto接口，在pto接口上安装的工作泵和转向泵旋向都与变速泵旋向相反，用来分别驱动装载机的工作装置油缸和转向油缸；变速泵4将液压油输送至换挡操作阀10，换挡操纵阀10根据整机指令，打开高档位油路、低档位油路或者都不打开(空挡)。以打开高档位油路为例，换挡油经过内部油路最终进入高档离合器8-2的离合器包，高档离合器8-2结合，来自行走驱动电机7的动力经过动力输入轴6
→
行走输入齿轮5
→
高速挡主动齿轮8-1
→
高速挡从动齿轮12
→
中间轴11
→
输出主动齿轮14，最终在经过一级减速将动力传递到前法兰20和后法兰19。
34.实施例2，请参阅图3，所述变速泵驱动轴上安装有变速泵齿轮3，所述变速泵齿轮同时啮合三个液压泵驱动齿轮，三个液压泵驱动齿轮分别连接三个液压泵，三个液压泵的为工程机械上的属具工作，车辆转向，制动、箱体润滑等提供动力，其余均与实施例1相同。
35.实施例3，请参阅图4，所述输出主动齿轮通过二级齿轮副减速连接将动力输出到从动齿轮。增加二级齿轮副减速后特别适合车速低，牵引力大的工程机械)，其余均与实施例1相同。
36.具体来说，本实施例中所述二级齿轮副包括二级传动轴，所述二级传动轴上安装有与输出主动齿轮啮合的过渡齿轮，所述二级传动轴上同轴安装有过渡从动齿轮21，所述过渡从动齿轮21啮合输出从动齿轮。
37.本发明采用模块化的结构设计，可以单独作为行走驱动单元，直接用于电动轮式工程机械，尤其是电动装载机的行走，无需外界提供油源等辅助。两挡设计，满足装载机或者其他轮式工程机械高档高速行驶，低挡铲装或者爬坡等工况。同时行走动力单元的外部接口可扩展。一是在变速泵齿轮3位置增加配对啮合的液压泵驱动齿轮，作为装载机或者其他轮式工程机械的工作装置液压pto接口，可极大提高动力总成的集成性；二是通过配置二级齿轮副减速，可以得到不同的动力特性。搭载行走动力单元的轮式工程机械，低碳环保，绿色节能。
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，例如连接输出轴23可以设计成分体的啮合套形式，前半部分轴始终与输出从动齿轮18相连并带动前法兰20，后半部分轴可通过滑动啮合套与前半部分轴连接或者断开，最终决定动力是由前法兰20和后法兰19共同输出还是单独由前法兰20输出；行走驱动电机7不限于一个；行走电机7外部接口不限于外花键，与动力输入轴6内花键直连，或者行走电机7外部接口内花键与输入轴6外花键直连，或者行走电机7与输入轴6通过联轴器、传动轴连接。均应包含在本发明的保护范围之内。