起重机及其发动机动力系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种起重机及其发动机动力系统，发动机动力系统包括发动机的传动装置，以及分动箱；所述传动装置包括相固定的飞轮、发动机输出轴，所述分动箱包括能够随所述传动装置转动的分动箱输入轴；发动机动力系统还包括脱接装置以及控制装置，所述控制装置控制所述脱接装置处于第一/第二工作位置，以使所述脱接装置连接/断开所述分动箱输入轴和所述传动装置。如此设计，当发动机启动时，可通过脱接装置和控制装置使发动机的传动装置与分动箱输入轴断开，则分动箱以及与分动箱连接的液压系统均与发动机断开，从而彻底消除了发动机启动时的负载阻力，发动机启动时仅需克服自身阻力，发动机的启动马达在任意工况下均可顺利地启动发动机。
【专利说明】起重机及其发动机动力系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械【技术领域】，特别涉及一种起重机及其发动机动力系统。
【背景技术】
[0002]起重机的上车设有分动箱，该分动箱与常规汽车的分动箱不同，起重机上车用分动箱内设有一系列常连接齿轮组，无专门控制机构，其主要功能为:增加取力接口、合理分配发动机输出动力。目前，大吨位全地面起重机上车发动机与分动箱直接相连，而液压系统则与分动箱直接连接。
[0003]请参考图1，图1为一种典型的发动机与分动箱连接的结构示意图。
[0004]分动箱包括分动箱壳体12和位于其内部的齿轮组。图中，分动箱壳体12与发动机飞轮壳11固定连接，飞轮壳11内的飞轮13与发动机的输出轴(图中未不出)固定，输出轴插装于飞轮13的输出轴安装孔131内。
[0005]分动箱内设有联轴器(图中未示出)的联轴器连接盘14，联轴器插装于联轴器连接盘14的联轴器安装孔141内。发动机的飞轮13与联轴器通过螺栓直接固连，而联轴器则与分动箱输入轴直接相连。当发动机启动时，发动机的输出轴就通过联轴器带动分动箱内的齿轮组开始运动，而分动箱内部又与油泵直接相连，故，此时发动机启动时需要克服的阻力包括:
[0006]a、发动机自身阻力；
[0007]b、分动箱内部阻力；
[0008]C、液压系统阻力(油泵带动液压系统)。
[0009]可见，发动机启动的阻力较大，尤其是环境温度较低时，分动箱内机油、液压传动系统中液压油粘度增大，发动机启动的阻力会进一步增加。因此，发动机的启动马达需要克服很大的阻力矩，该阻力矩甚至会超出启动马达所能提供的最大转矩，从而导致发动机无法启动。
[0010]为解决起重机上车发动机启动困难问题，一般采用对发动机内部进行局部温度改善(增加预热装置)、定期更换航空液压油等方式，以降低发动机本身及负载阻力。但此类方案对解决发动机启动困难仅起到一定的改善作用，无法彻底解决发动机传动负载阻力大带来的不良影响，而且成本高，改善效果也不明显。
[0011]有鉴于此，如何改进带有分动箱的发动机系统，以消除发动机负载阻力，从而减小启动阻力矩，使发动机能够顺利启动，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0012]为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种起重机及其发动机动力系统。该发动机系统能够消除发动机负载阻力，从而减小启动阻力矩，使发动机能够顺利启动。
[0013]本发明提供的发动机动力系统,包括发动机的传动装置，以及分动箱；所述传动装置包括相固定的飞轮、发动机输出轴，所述分动箱包括能够随所述传动装置转动的分动箱输入轴；发动机动力系统还包括脱接装置以及控制装置，所述控制装置控制所述脱接装置处于第一 /第二工作位置，以使所述脱接装置连接/断开所述分动箱输入轴和所述传动装置。
[0014]如此设计，当发动机启动时，可通过脱接装置和控制装置使发动机的传动装置与分动箱输入轴断开，则分动箱以及与分动箱连接的液压系统均与发动机断开，从而彻底消除了发动机启动时的负载阻力，发动机启动时仅需克服自身阻力，发动机的启动马达在任意工况下均可顺利地启动发动机。
[0015]优选地,所述发动机输出轴的外周设有输出轴外齿，所述分动箱输入轴具有输入轴内齿；所述脱接装置包括联接轴套，所述联接轴套具有能够分别与所述输出轴外齿、所述输入轴内齿啮合的轴套内齿、轴套外齿；
[0016]所述控制装置驱动所述联接轴套沿所述发动机输出轴的轴向移动，以使所述联接轴套能够与所述分动箱输入轴以及所述发动机输出轴二者同时啮合，或至少与二者中的一者脱离。
[0017]优选地，所述飞轮或发动机的飞轮壳与所述分动箱输入轴之间具有轴向间隙，所述发动机输出轴插入所述分动箱输入轴，所述联接轴套朝向所述飞轮作轴向移动预定距离，所述联接轴套的轴套外齿与所述分动箱输入轴的输入轴内齿脱离。
[0018]优选地，所述控制装置包括插入所述发动机输出轴的定位件、轴向插入所述发动机输出轴的芯轴，以及驱动所述芯轴轴向移动的手柄；所述芯轴通过所述定位件与所述联接轴套固定；所述发动机输出轴设有供所述定位件和所述芯轴轴向移动的通道。
[0019]优选地，所述定位件为径向贯穿所述发动机输出轴的双头螺栓。
[0020]优选地，所述手柄设于所述分动箱壳体的外端面处。
[0021]优选地，所述分动箱壳体的外端面设有基座，所述手柄与所述基座铰接；所述手柄的一端设有沿其长度方向延伸的长孔，所述芯轴的外端通过插入所述长孔的销轴与所述手柄连接，所述销轴的轴线与所述手柄、所述基座的铰接轴线平行。
[0022]优选地，所述基座设有定位板，所述手柄具有呈预定夹角的第一斜面和第二斜面，所述第一斜面/所述第二斜面与所述定位板恰好接触时，对应于所述脱接装置处于第一工作位置/第二工作位置；所述手柄能够绕所述铰接轴线转动以使所述定位板切换至与所述第一斜面或所述第二斜面接触。
[0023]优选地，所述分动箱输入轴与发动机的飞轮壳之间设有轴承，和/或所述分动箱输入轴与所述发动机输出轴之间设有轴承。
[0024]本发明还提供一种起重机，包括上车和设于上车的发动机系统，所述发动机系统为上述任一项所述的发动机系统。
[0025]由于上述发动机系统具有上述技术效果，具有该发动机系统的起重机也具有相同的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为一种典型的发动机与分动箱连接的结构示意图；
[0027]图2为本发明所提供发动机动力系统一种具体实施例的结构剖视图；
[0028]图3为图2中A部位的局部放大示意图；[0029]图4为图2中分动箱壳体的示意图；
[0030]图5为图4的左视图；
[0031]图6为图5中设置手柄位置的示意图；
[0032]图7为图6中B部位的局部放大示意图；
[0033]图8为手柄驱动芯轴轴向移动的原理图。
[0034]图1 中:
[0035]11飞轮壳、12分动箱壳体、13飞轮、131输出轴安装孔、14联轴器连接盘、141联轴器安装孔
[0036]图2-8 中:
[0037]21飞轮壳、22分动箱壳体、221基座、221a定位板、23分动箱输入轴、24发动机输出轴、241径向通孔、251芯轴、251a外端、252双头螺栓、253手柄、253a第一斜面、253b第二斜面、253c长孔、254铰接轴、255销轴、26联接轴套、27第一轴承、28第二轴承
【具体实施方式】
[0038]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0039]请参考图2-3，图2为本发明所提供发动机动力系统一种具体实施例的结构剖视图；图3为图2中A部位的局部放大示意图。
[0040]该实施例中的发动机动力系统,包括发动机的传动装置，以及分动箱。传动装置具体包括飞轮(图中未不出)和发动机输出轴24, 二者相对固定，即飞轮和发动机输出轴24可一起转动。分动箱则包括能够随传动装置转动的分动箱输入轴23，比如，分动箱输入轴23可由发动机输出轴24驱动转动，分动箱输入轴23转动后可驱动分动箱内部的齿轮组作相应的转动，分动箱的工作原理可参考现有技术理解。
[0041]发动机动力系统还包括脱接装置以及控制装置，控制装置控制脱接装置处于第一工作位置/第二工作位置，以使脱接装置连接/断开分动箱输入轴23和传动装置。即脱接装置处于第一工作位置时，分动箱输入轴23通过脱接装置与传动装置连接，则分动箱输入轴23与传动装置同步转动；脱接装置处于第二工作位置时，分动箱输入轴23与传动装置断开连接，传动装置单独转动。
[0042]如此设计，当发动机启动时，可通过脱接装置和控制装置使发动机的传动装置与分动箱输入轴23断开，则分动箱以及与分动箱连接的液压系统均与发动机断开，从而彻底消除了发动机启动时的负载阻力，发动机启动时仅需克服自身阻力，发动机的启动马达在任意工况下均可顺利地启动发动机。
[0043]脱接装置可以有多种结构形式，以实现上述功能，如图2所示。
[0044]该脱接装置具体包括联接轴套26，联接轴套26设有轴套内齿和轴套外齿。相应地，发动机输出轴24的外周设有输出轴外齿,分动箱输入轴23具有输入轴内齿,联接轴套26的轴套内齿能够与输出轴外齿啮合，轴套外齿能够与输入轴内齿啮合。图中，联接轴套26外套发动机输出轴24,且内套于分动箱输入轴23,以实现对应的外齿、内齿同时哨合。
[0045]此时，控制装置可驱动联接轴套26沿发动机输出轴24的轴向移动，以使联接轴套26能够与分动箱输入轴23以及发动机输出轴24 二者同时啮合，或至少与二者中的一者脱离，只要脱离一者，发动机输出轴24和分动箱输入轴23即断开。
[0046]图3中，联接轴套26的轴套内齿和轴套外齿分别与输出轴外齿、输入轴内齿同时啮合，此时，脱接装置处于第一工作位置，发动机输出轴24和分动箱输入轴23通过联接轴套26连接，发动机输出轴24转动时可带动分动箱输入轴23转动；以图2为视角，控制装置驱动联接轴套26左移一段距离后，联接轴套26的轴套外齿可脱离分动箱输入轴23的输入轴内齿，则联接轴套26不再连接发动机输出轴24和分动箱输入轴23，二者断开，此时，脱接装置处于第二工作位置，发动机输出轴24单独转动。
[0047]该实施例中，分离联接轴套26和分动箱输入轴23时，联接轴套26朝向飞轮的方向作轴向移动。根据具体机型，飞轮壳21或飞轮与分动箱输入轴23之间具有轴向间隙，图2中，飞轮壳21与分动箱输入轴23之间具有轴向间隙。发动机输出轴24则插入分动箱输入轴23，在分动箱输入轴23朝向飞轮一端的轴向内孔处设置一段输入轴内齿，则联接轴套26移动预定距离后至飞轮与分动箱输入轴23之间的轴向间隙处时，联接轴套26即可与分动箱输入轴23脱离。该设置方式，充分利用了分动箱和飞轮之间的间隙，便于实现联接轴套26的轴向移动。
[0048]由上述描述可知，联接轴套26与发动机输出轴24以及分动箱输入轴23中至少一者分离，即可实现二者的断开。故图2中，联接轴套26脱离分动箱输入轴23的输入轴内齿后，可以与发动机输出轴24的输出轴外齿继续哨合,或是也分尚。
[0049]可以理解，在分动箱输入轴23轴向内孔中设置一段输入轴内齿，驱动联接轴套26沿背离飞轮方向移动(图2中右移)，直至轴套外齿脱离该段输入轴内齿或是脱离输出轴内齿也可以，只是此时的联接轴套26始终处于分动箱输入轴23轴向内孔内，控制以及加工工艺的简易度将次于上述实施例。
[0050]脱接装置采用联接轴套26的结构，使其与发动机输出轴24以及分动箱输入轴23可通过套装安装，具有安装可靠、装配简单的优势；而且，联接轴套26与发动机输出轴24、分动箱输入轴23采取齿轮啮合，使得连接可靠性较高，需要分离时，施加较小的力即可，也不会干涉飞轮壳21以及分动箱内的其他零部件。
[0051]具体地，控制装置可包括插入发动机输出轴24的定位件、轴向插入发动机输出轴24的芯轴251，以及驱动芯轴251轴向移动的手柄253。芯轴251通过定位件与联接轴套26固定，图2中的定位件具体为径向贯穿发动机输出轴24的双头螺栓252。
[0052]双头螺栓252同时贯穿联接轴套26、发动机输出轴24以及芯轴251。联接轴套26上设有与双头螺栓252的螺栓配合的沉孔，双头螺栓252的两头螺栓将其与联接轴套26完全固定，双头螺栓252的螺杆贯穿芯轴251，则与芯轴251也固定，此时，双头螺栓252、联接轴套26、芯轴251三者为相对固定的关系。当驱动芯轴251沿发动机输出轴24轴向移动时，芯轴251带动双头螺栓252，双头螺栓252带动联接轴套26沿轴向移动，从而实现联接轴套26的轴向移动以便与分动箱输入轴23的啮合和脱离。
[0053]由上述描述可知,双头螺栓252和芯轴251需要沿发动机输出轴24移动，故可在发动机输出轴24上设置供双头螺栓252和芯轴251轴向移动的通道。如图2所示，芯轴251插入的轴向通孔即为其通道，该通道的长度需保证芯轴251在行程内能够带动联接轴套26与分动箱输入轴23连接或脱离；另外，在发动机输出轴24上加工出沿径向延伸的径向通孔241，作为双头螺栓252轴向移动的通道。当然，双头螺栓252并不限于径向插入，倾斜插入也是可行的；实际上，定位件也不限于贯穿发动机输出轴24的双头螺栓252，单头螺栓、定位销等定位件插入同样能够实现连接联接轴套26的目的。只是，双头螺栓252贯穿式的固定效果相对而言更为可靠。
[0054]芯轴251轴向插入于发动机输出轴24内，并以其轴向移动驱动联接轴套26的轴向移动，则易于保证联接轴套26始终沿轴向移动，不易偏离而卡死。而且，在转动时，芯轴251的设置不会导致发动机输出轴24偏心，可保持较好的转动。另外，上述实施例中，联接轴套26位于飞轮壳21和分动箱之间，即位于壳体内部，不便于直接对其进行操控，而芯轴251可自外部插入发动机输出轴24内，并由手柄253驱动，使得操作人员从外部即可驱动联接轴套26，操作简易性得以提高，且该种操控方式的成本也相对较低。
[0055]可以想到，不按照上述方式设置控制装置也是可行的。比如，直接在飞轮壳21和分动箱内部设置电气控制装置，以驱动联接轴套26的轴向移动也是可行的，显然，该种方式的设计成本相对较高。
[0056]进一步地，针对上述芯轴251、手柄253的控制装置实施例，手柄253具体可设于分动箱壳体22的外端面处。
[0057]如图4-5所示，图4为图2中分动箱壳体的示意图；图5为图4的左视图。
[0058]手柄253用于驱动芯轴251沿发动机输出轴24的轴向移动，芯轴251主体部分位于发动机输出轴24内部,将驱动芯轴251的手柄253设于分动箱壳体22的外端面处便于操作人员进行操控。
[0059]手柄253与芯轴251的具体连接方式可参考结合图4_8理解，图6为图5中设置手柄位置的不意图；图7为图6中B部位的局部放大意图；图8为手柄驱动芯轴轴向移动的原理图。
[0060]芯轴251的主体位于分动箱内部，以插入发动机输出轴24，芯轴251的一端延伸至分动箱外部，该端即为芯轴251的外端251a。本实施例中，可在分动箱壳体22的外端面设置基座221，手柄253与基座221铰接，则手柄253可绕二者的铰接轴254的轴线转动。而且，手柄253的一端设置长孔253c，芯轴251的外端251a通过插入长孔253c的销轴255与手柄253连接，销轴255的轴线与上述手柄253、基座221的铰接轴线平行。则，转动手柄253时，手柄253会带动销轴255沿发动机输出轴24的轴向移动，进而带动芯轴251沿轴向移动。此处设置长孔253c，防止手柄253转动时对销轴255施加径向力，以使销轴255能够顺利地仅沿轴向移动。
[0061]如此设计手柄253，操作人员只需简单地转动手柄253，即可操纵芯轴251作轴向移动，从而实现联接轴套26与分动箱输入轴23的啮合或分离。
[0062]进一步地，可以在基座221上设置定位板221a，手柄253的侧壁具有呈预定夹角的第一斜面253a和第二斜面253b，第一斜面253a与定位板221a恰好接触时，脱接装置处于第一工作位置；第二斜面253b与定位板221a恰好接触时，脱接装置处于第二工作位置。如图所示，需要切换手柄253的位置时，转动手柄253，转动过程中，需要施加外力以使第一斜面253a、第二斜面253b之间的位置顶开定位板221a,直至第二斜面253b恰好与定位板221a接触，则切换至另一工作位置。
[0063]可见，在不施加外力时，手柄253会定位于第一工作位置或第二工作位置，以使芯轴251能够稳定地处于所需的工作位置，相应地，联接轴套26的位置也相对稳定，确保发动机启动时，联接轴套26处于第二工作位置，发动机正常工作时，处于第一工作位置。而且，定位板221a独特的斜面设计使得手柄253在转动过程中会反馈给操作人员一明确的位置切换到位信号，提示操作人员操控已完成。
[0064]针对上述各实施例,分动箱输入轴23与发动机的飞轮壳21之间可设置轴承,如图2所示的第一轴承27。此时，分动箱输入轴23与飞轮壳21呈浮动式连接，轴承一方面可支撑分动箱输入轴23,另一方面,也有利于分动箱输入轴23与发动机输出轴24同步转动。
[0065]同理，图2中，发动机输出轴24插入分动箱输入轴23,则分动箱输入轴23与发动机输出轴24之间也可以设置轴承，如图所示的第二轴承28。发动机输出轴24还可以插入至分动箱壳体22，则二者之间也可以设置轴承，如图2所示。此处的轴承同样也起到支持、减少转动摩擦的作用。
[0066]需要说明的是，脱接装置并不限于上述的联接轴套26实施例。比如，直接设置一插拔销，在发动机输出轴24和分动箱输入轴23上设置对应的径向插孔，发动机启动时，通过控制装置(可以是机械手控或是电控)拔出插拔销，则发动机输出轴24与分动箱输入轴23分离；发动机正常工作时，可驱动插拔销插入上述二者的径向插孔，以实现连接而同步转动。
[0067]进一步可以理解，上述具体实施例中，主要针对分动箱输入轴23与发动机输出轴24连接或是分离进行说明。实际上，发动机的传动装置包括飞轮和发动机输出轴24，则可以想到，将分动箱输入轴23通过脱接装置与飞轮连接或是分离也是可行的，脱接装置的具体设置可参考上述各实施例理解，此处不再赘述。
[0068]除了上述发动机动力系统，本发明还提供一种起重机，包括上车和设于上车的发动机系统，所述发动机系统为上述任一实施例所述的发动机系统。由于上述发动机系统具有上述技术效果，具有该发动机系统的起重机也具有相同的技术效果。
[0069]以上对本发明所提供的一种起重机及其发动机动力系统均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明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发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种发动机动力系统，包括发动机的传动装置，以及分动箱；所述传动装置包括相固定的飞轮、发动机输出轴(24)，所述分动箱包括能够随所述传动装置转动的分动箱输入轴(23);其特征在于，发动机动力系统还包括脱接装置以及控制装置，所述控制装置控制所述脱接装置处于第一 /第二工作位置，以使所述脱接装置连接/断开所述分动箱输入轴(23)和所述传动装置。
2.如权利要求1所述的发动机动力系统，其特征在于，所述发动机输出轴(24)的外周设有输出轴外齿，所述分动箱输入轴(23)具有输入轴内齿；所述脱接装置包括联接轴套(26)，所述联接轴套(26)具有能够分别与所述输出轴外齿、所述输入轴内齿啮合的轴套内齿、轴套外齿； 所述控制装置驱动所述联接轴套(26)沿所述发动机输出轴(24)的轴向移动，以使所述联接轴套(26)能够与所述分动箱输入轴(23)以及所述发动机输出轴(24) 二者同时啮合，或至少与二者中的一者脱离。
3.如权利要求2所述的发动机动力系统，其特征在于，所述飞轮或发动机的飞轮壳(21)与所述分动箱输入轴(23)之间具有轴向间隙，所述发动机输出轴(24)插入所述分动箱输入轴(23)，所述联接轴套(26)朝向所述飞轮作轴向移动预定距离，所述联接轴套(26)的轴套外齿与所述分动箱输入轴(23)的输入轴内齿脱离。
4.如权利要求2所述的发动机动力系统，其特征在于，所述控制装置包括插入所述发动机输出轴(24)的定位件、轴向插入所述发动机输出轴(24)的芯轴(251)，以及驱动所述芯轴(251)轴向移动的手柄(253);所述芯轴(251)通过所述定位件与所述联接轴套(26)固定；所述发动机输出轴(24)设有供所述定位件和所述芯轴(251)轴向移动的通道。
5.如权利要求4所述的发动机动力系统，其特征在于，所述定位件为径向贯穿所述发动机输出轴(24)的双头螺栓(252)。
6.如权利要求4所述的发动机动力系统，其特征在于，所述手柄(253)设于所述分动箱壳体(22)的外端面处。
7.如权利要求6所述的发动机动力系统，其特征在于，所述分动箱壳体(22)的外端面设有基座(221)，所述手柄(253)与所述基座(221)铰接；所述手柄(253)的一端设有沿其长度方向延伸的长孔(253c)，所述芯轴(251)的外端(251a)通过插入所述长孔(253c)的销轴(255)与所述手柄(253)连接，所述销轴(255)的轴线与所述手柄(253)、所述基座(221)的铰接轴线平行。
8.如权利要求7所述的发动机动力系统，其特征在于，所述基座(221)设有定位板(221a)，所述手柄(253)具有呈预定夹角的第一斜面(253a)和第二斜面(253b)，所述第一斜面(253a)/所述第二斜面(253b)与所述定位板(221a)恰好接触时，对应于所述脱接装置处于第一工作位置/第二工作位置；所述手柄(253)能够绕所述铰接轴线转动以使所述定位板(221a)切换至与所述第一斜面(253a)或所述第二斜面(253b)接触。
9.如权利要求1-8任一项所述的发动机动力系统,其特征在于,所述分动箱输入轴(23)与发动机的飞轮壳(21)之间设有轴承,和/或所述分动箱输入轴(23)与所述发动机输出轴(24)之间设有轴承。
10.一种起重机，包括上车和设于上车的发动机系统，其特征在于，所述发动机系统为权利要求1-9任一项所述的发动机系统。
【文档编号】F02B61/06GK103496322SQ201310496385
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】史为杰, 王涛, 贾体峰, 许尧 申请人:徐州重型机械有限公司