专利名称：一种电驱动和液压差速转向组合装置及推土机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工程机械技术领域，特别是推土机的电驱动和液压差速转向组合装置。本实用新型还涉及设有所述组合装置的推土机。
背景技术：
随着工程机械行业的发展，工程机械产品逐渐朝着大型、高效、节能降耗的方向迈进。推土机作为典型的工程机械，作业特点为往复运动推土，需要低速度大驱动力，由于机体尺寸较大，转向困难，因此转向性能的优劣直接影响着推土机的效率经济性。目前，推土机的传动形式一般分为机械、液力、静压几种方式，其结构与控制较为复杂，传输效率相对较低。请参考图1，图I为传统机械转向机构的结构示意图。如图所示，传统的推土机转向动作是通过转向离合器、制动器式转向机构等实现的，主要由最终传动主动齿轮I ^、左制动鼓2'、大锥齿轮3'、小锥齿轮4'、右制动鼓5 ^、右端输出轴6 ^、右制动带7 ^、右转向离合器8 ^、左转向离合器9 ^、左制动带10'、最终传动被动齿轮1Γ、左端输出轴12'等组成，具有差速不差力的动力学特性，操作不便且劳动强度大，转向过程中往往是单侧动力输出，不能很好地实现降速增扭，行走机构时刻承受着不同程度的压紧力以及摩擦系数的影响，更无法实现原地回转，严重制约了推土机整机性能的提高。请参考图2，图2为现有差速转向装置的结构示意图。如图所示，现有推土机多采用图2所示差速转向装置，主要由左端输出轴I"、第一行星排2〃、第二行星排3〃、第三行星排4〃、右端输出轴5〃、转向液压马达动力输出轴6〃等组成，转向过程中可以实现原地回转，在一定程度上可实现降速增扭，但是传动过程中斜齿会承受一定的轴向力，导致轴承发热，产生损耗；转向过程中动力源单一，仅来源于转向液压马达。由于差速器式转向机构两侧履带切线牵引力相等或形成一定关系，所以影响推土机牵引力的发挥及直线行驶时的稳定性。因此，如何优化推土机的行走和转向装置，提高其工作效率和稳定可靠性，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的第一目的是提供一种电驱动和液压差速转向组合装置。该装置集电驱动与液压差速转向的优点于一体，不仅结构简单，且工作效率高、性能稳定可靠。本实用新型的第二目的是提供一种设有所述电驱动和液压差速转向组合装置的推土机。为了实现上述第一目的，本实用新型提供一种电驱动和液压差速转向组合装置，包括中心主轴、左端输出轴、右端输出轴、由液压马达驱动的转向齿轮以及由电机驱动的大齿轮；所述中心主轴的中部、左端和右端依次安装第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述大齿轮套装于所述中心主轴，并且与所述第一行星排的行星架相连接；所述第一行星排的齿圈通过所述第二行星排的行星轮和行星架与所述左端输出轴传动连接；所述转向齿轮与所述第二行星排的齿圈传动连接；所述第三行星排的行星架连接于所述右端输出轴，其齿圈为固定齿圈。优选地，所述转向齿轮与所述第二行星排的齿圈通过惰齿轮传动连接。优选地，所述大齿轮与电机之间通过齿轮系传动连接。优选地，所述电机包括共同驱动所述大齿轮的第一电机和第二电机。优选地，所述转向齿轮、大齿轮以及各所述行星排的齿轮均为直齿轮。优选地，所述中心主轴通过花键与所述第一行星排、第二行星排和第三行星排的太阳轮连接。为了实现上述第二目的，本实用新型还提供一种推土机，包括发动机、发电机、电机、液压泵、液压马达以及液压驱动差速转向机构，所述液压驱动差速转向机构为上述任一项所述的电驱动和液压差速转向组合装置。优选地，所述发动机设有分动箱；所述发电机与所述分动箱传动连接，其电力输出端连接于电子电气控制装置；所述电机在电路上连接于所述电子电气控制装置。优选地，所述电驱动和液压差速转向组合装置的左端输出轴和右端输出轴分别通过终端传动机构带动所述推土机的履带。优选地，所述终端传动机构设有制动器。本实用新型所提供的电驱动和液压差速转向组合装置，主要由电驱动和液压驱动两部分组成，两者紧凑融合，集成在驱动模块内，实现行走和转向的功能。当直线行驶时，由电机驱动，转向液压马达停止工作；转向时，电机和转向液压马达同时工作，转向行星排增加一条履带的速度，减小另一条履带的速度，两条履带的速度差使机器转向，转向马达的旋向决定了机器转弯的方向，马达转速越高，机器转向半径越小；原地转向时，只有转向液压马达工作，而电机停止工作。该装置不仅具有高效、简单的电驱动模式，同时又结合了稳定、高效的液压控制转向模式，在结构得以简化的基础上，提高了推土机的工作效率，保证了复杂转向控制的稳定可靠性。在一种优选方案中，所述转向齿轮、大齿轮以及各所述行星排的齿轮均为直齿轮。这样，可以最大限度的减少在传动过程中产生能量损耗，确保发动机的动力传输效率。本发明所提供的推土机设有上述电驱动和液压差速转向组合装置，由于上述电驱动和液压差速转向组合装置具有上述技术效果，设有该电驱动和液压差速转向组合装置的推土机也应具备相应的技术效果。
图I为传统机械转向机构的结构示意图；图2为现有差速转向装置的结构示意图；图3为本实用新型所提供电驱动和液压差速转向组合装置的一种具体实施方式
的结构不意图；图4为图3所示组合装置在直线行驶时的动力流示意图，其中实心箭头表示电机输入的动力；图5为图4的传动流程图；图6为图3所示组合装置在原地转向时的动力流示意图,其中空心箭头表示液压马达输入的动力；图7为图6的传动流程图；图8为图3所示组合装置在正常转向时的动力流示意图，其中空实结合的箭头表示电机与液压马达的混合动力流；图9为图8的传动流程图；图10为本实用新型所提供推土机的传动路线及转向控制框图。图 I 中最终传动主动齿轮I ^、左制动鼓2 ^、大锥齿轮:^、小锥齿轮4 ^、右制动鼓5'、右端输出轴6 ^、右制动带7 ^、右转向离合器8 ^、左转向离合器9 ^、左制动带10丨、最终传动被动齿轮11丨、左端输出轴12丨图2 中左端输出轴1〃、第一行星排2〃、第二行星排3〃、第三行星排4〃、右端输出轴5〃、转向液压马达动力输出轴6"图3至图10中中心主轴I、左端输出轴2、右端输出轴3、转向齿轮4、大齿轮5、惰齿轮6第一行星排I、太阳轮11-1、行星轮11-2、行星架11-3、齿圈11_4第二行星排12、太阳轮12-1、行星轮12-2、行星架12_3、齿圈12_4第三行星排13、太阳轮13-1、行星轮13-2、行星架13_3、齿圈13_4发动机21、分动箱22、发电机23、电子电气控制装置24、电机25、液压驱动差速转向机构26、终端传动机构27、履带28
具体实施方式
本实用新型的核心是提供一种电驱动和液压差速转向组合装置。该装置集电驱动与液压差速转向的优点于一体，不仅结构简单，且工作效率高、性能稳定可靠。为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。请参考图3，图3为本实用新型所提供电驱动和液压差速转向组合装置的一种具体实施方式
的结构示意图。如图所示，在一种具体实施方式
中，本实用新型提供的电驱动和液压差速转向组合装置，主要由中心主轴I、左端输出轴2、右端输出轴3、转向齿轮4以及大齿轮5等部件构成。中心主轴I的中部、左端和右端依次安装第一行星排11、第二行星排12和第三行星排13。第一行星排11包括太阳轮11-1、行星轮11-2、行星架11_3和齿圈11_4，第二行星排12包括太阳轮12-1、行星轮12-2、行星架12-3和齿圈12_4，第三行星排13包括太阳轮13-1、打星轮13-2、打星架13-3和齿圈13-4。[0051]中心主轴I通过花键与第一行星排11、第二行星排12和第三行星排13的太阳轮连接.大齿轮5套装于中心主轴1，并且与第一行星排11的行星架11-3相连接；第一行星排11的齿圈11-4通过第二行星排12的行星轮12-2和行星架12_3与左端输出轴2传动连接；转向齿轮4与第二行星排12的齿圈12-4传动连接；第三行星排13的行星架13-3连接于右端输出轴3，其齿圈13-4为固定齿圈。转向齿轮4由液压马达驱动，与第二行星排12的齿圈12-4通过惰齿轮6传动连
接，惰齿轮6用来改变被动齿轮的转动方向，使之与主动齿轮相同，只改变转向并不改变传动比。大齿轮5由电机驱动，与电机之间通过齿轮系传动连接，电机包括共同驱动大齿轮5的第一电机和第二电机。为减少在传动过程中产生能量损耗，确保发动机的动力传输效率，上述转向齿轮4、大齿轮5以及各行星排的齿轮可采用直齿轮。该组合装置的动力输入源自两部分一部分动力输入来自电机，用来控制速度和前进后退运动，另一部分动力输入来自转向液压马达；直线行驶时，由两个电机驱动，转向液压马达停止工作；转向时，电机和转向液压马达同时工作，转向行星排增加一条履带的速度，减小另一条履带的速度，两条履带的速度差使机器转向，转向液压马达的旋向决定了机器转弯的方向，马达转速越高，机器转向半径越小；原地转向时，变速机构挂空档，只有转向液压马达工作，而电机停止工作，发动机所发出的功率全部由转向路的液压元件传递，两侧履带相对反向运行，实现原地360度转向，即零转弯半径。请参考图4、图5,图4为图3所示组合装置在直线行驶时的动力流示意图,其中实心箭头表示电机输入的动力；图5为图4的传动流程图。如图所示，直线行驶时，由两个电机驱动，转向液压马达停止工作。当转向齿轮4处于初始位置时，动力由电机提供，动力经大齿轮5传至第一行星排11的行星架11-3，经行星架11-3后，沿着两个方向传出一部分动力经由第一行星排11的行星轮11-2传至齿圈11-4，后经行星架12-3传至左端输出轴2，另一部分动力则经由行星轮11-2后传至太阳轮11-1，太阳轮11-1将动力经中心主轴I传至太阳轮13-1，太阳轮13-1、行星轮13_2、行星架11-3和固定齿圈13-4将这部分动力传至右端输出轴3，两个输出轴的动力相等，且旋转方向一致，推土机沿直线行驶。请参考图6、图7,图6为图3所示组合装置在原地转向时的动力流示意图,其中空心箭头表示液压马达输入的动力；图7为图6的传动流程图。如图所示，原地转向时，只有转向液压马达工作，而两个电机停止工作。当电机处于中位时，操控机械转向，动力由转向液压马达提供，动力经转向齿轮4和惰齿轮6传至齿圈12-4。其中，一半动力经由行星轮12-2后传至太阳轮12-1，剩余动力经左端输出轴2输出，太阳轮12-1将这部分动力经中心主轴I传至太阳轮13-1，太阳轮13-1、行星轮13-2、行星架13-3和固定齿圈13-4将这部分动力传至右端输出轴3，两个输出轴的动力相等，旋转方向相反，推土机实现原地回转。请参考图8、图9,图8为图3所示组合装置在正常转向时的动力流示意图,其中空实结合的箭头表示电机与液压马达的混合动力流；图9为图8的传动流程图。[0062]如图所示，正常转向时，电机和转向液压马达同时工作，第二行星排12增加一条履带的速度，减小另一条履带的速度，两条履带的速度差使机器转向。转向液压马达和电机提供的动力共同作用于差速转向系统，从电机输出的驱动力流经正常系统，转向液压马达输出的驱动力修改一轴相对于其他轴的速度，左右端输出轴的速度差异由转向液压马达控制，车辆的旋转方向则由转向齿轮4的转动情况控制,转向液压马达的速度决定了转向的效率。该装置采用了机械、电力、电子、液压一体化自动控制技术，动力源有两部分，一部分来自于电机，另一部分来源于转向液压马达，同时具有电驱动与液压差速转向的优点，可以很好地实现降速增扭和原地快速转向，可以智能化柔性控制推土机转向作业，提高其转
向操纵平稳与灵敏性，借助驱动电机，既能提高工作效率，又能够减轻行走机构磨损，提高其使用寿命，安全性高。由于在条件复杂的推土机上实现了混合动力技术的应用，将显著提高节能降耗、达到绿色环保的效果，同时，对其它具有相似工作原理的工程机械，也将起到极大的推动和示范作用，具有显著的经济效益和社会效益。当然，上述电驱动和液压差速转向组合装置仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。请参考图10，图10为本实用新型所提供推土机的传动路线及转向控制框图。除了上述电驱动和液压差速转向组合装置，本实用新型还提供一种推土机，包括发动机21、发电机23、电机25、液压泵、液压马达以及液压驱动差速转向机构26，其中液压驱动差速转向机构26为上文所述的电驱动和液压差速转向组合装置，其余结构请参考现有技术，这里不再赘述。发动机21设有分动箱22，发电机23与分动箱22传动连接，其电力输出端连接于电子电气控制装置24，电机25在电路上连接于电子电气控制装置24，电驱动和液压差速转向组合装置的左端输出轴和右端输出轴分别通过终端传动机构27带动推土机的履带28，终端传动机构27设有制动器。以上对本实用新型所提供的电驱动和液压差速转向组合装置及推土机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种电驱动和液压差速转向组合装置，其特征在于，包括中心主轴、左端输出轴、右端输出轴、由液压马达驱动的转向齿轮以及由电机驱动的大齿轮；所述中心主轴的中部、左端和右端依次安装第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述大齿轮套装于所述中心主轴，并且与所述第一行星排的行星架相连接；所述第一行星排的齿圈通过所述第二行星排的行星轮和行星架与所述左端输出轴传动连接；所述转向齿轮与所述第二行星排的齿圈传动连接；所述第三行星排的行星架连接于所述右端输出轴，其齿圈为固定齿圈。
2.根据权利要求I所述的电驱动和液压差速转向组合装置，其特征在于，所述转向齿轮与所述第二行星排的齿圈通过惰齿轮传动连接。
3.根据权利要求2所述的电驱动和液压差速转向组合装置，其特征在于，所述大齿轮与电机之间通过齿轮系传动连接。
4.根据权利要求I至3任一项所述的电驱动和液压差速转向组合装置，其特征在于，所述电机包括共同驱动所述大齿轮的第一电机和第二电机。
5.根据权利要求4所述的电驱动和液压差速转向组合装置，其特征在于，所述转向齿轮、大齿轮以及各所述行星排的齿轮均为直齿轮。
6.根据权利要求5所述的电驱动和液压差速转向组合装置，其特征在于，所述中心主轴通过花键与所述第一行星排、第二行星排和第三行星排的太阳轮连接。
7.—种推土机，包括发动机、发电机、电机、液压泵、液压马达以及液压驱动差速转向机构，其特征在于，所述液压驱动差速转向机构为上述权利要求I至6任一项所述的电驱动和液压差速转向组合装置。
8.根据权利要求7所述的推土机，其特征在于，所述发动机设有分动箱；所述发电机与所述分动箱传动连接，其电力输出端连接于电子电气控制装置；所述电机在电路上连接于所述电子电气控制装置。
9.根据权利要求8所述的推土机，其特征在于，所述电驱动和液压差速转向组合装置的左端输出轴和右端输出轴分别通过终端传动机构带动所述推土机的履带。
10.根据权利要求9所述的推土机，其特征在于，所述终端传动机构设有制动器。
专利摘要本实用新型公开了一种电驱动和液压差速转向组合装置，其中心主轴的中部、左端和右端依次安装第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述大齿轮套装于所述中心主轴，并且与所述第一行星排的行星架相连接；所述第一行星排的齿圈通过所述第二行星排的行星轮和行星架与所述左端输出轴传动连接；所述转向齿轮与所述第二行星排的齿圈传动连接；所述第三行星排的行星架连接于所述右端输出轴，其齿圈为固定齿圈。该装置集电驱动与液压差速转向的优点于一体，不仅结构简单，且工作效率高、性能稳定可靠。本实用新型还公开了设有所述组合装置的推土机。
文档编号B62D11/02GK202574365SQ20122024102
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者赵金光, 姚友良, 张立银, 杨海清 申请人:山推工程机械股份有限公司