适用于装载机的动力换挡变速器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种适用于装载机的动力换挡变速器。本实用新型所提供的变速器由七根传动轴、五个摩擦离合器、五个空套齿轮和八个固定齿轮组成，共有四个前进挡和两个后退挡，特别适用于装载机。其特点在于：挡位分布合理，零部件数目较少，成本较低。
【专利说明】适用于装载机的动力换挡变速器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机械传动领域，具体涉及到装载机的动力换挡变速器。
【背景技术】
[0002]装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施工机械。装载机的作业特点是载荷变化剧烈，换挡换向频繁。为了提高工作效率、缩短挡位切换时间，装载机所用的变速器为动力换挡变速器，其挡位切换元件为摩擦离合器，可以在不切断发动机动力的情况下快速换挡。
[0003]国内装载机所用的动力换挡变速器主要有两种类型:一种类型是传统的行星式变速器，另一种类型为多挡位的定轴式变速器。
[0004]传统的行星式变速器具有两个前进挡位和一个后退挡位，与双涡轮四元件液力变矩器组合使用，依靠超越离合器整合两个涡轮的动力，这种变速器在装载机上已经使用了几十年。传统的行星式变速器具有操作简单、成本低廉的优点，在国内装载机变速器市场上占据着很大的份额。这种变速器的挡位很少，前进挡只有一个低速挡和一个高速挡，低速挡用于铲装作业，高速挡用于转场，因此装载机作业时传动效率较低，不能充分利用发动机的功率。此外，超越离合器是传统的行星式变速器中的易损件，导致了变速器的可靠性差、使用寿命低。目前，传统的行星式变速器正在被淘汰中。
[0005]多挡位定轴式变速器主要与中高档装载机配套使用，近年在装载机变速器市场所占的比重越来越大。国内装载机所用多挡位定轴式变速器的来源主要有三个:一是柳州采埃孚机器有限公司生产的WG200系列变速器；二是杭州前进齿轮箱集团股份有限公司引进德国采埃孚技术生产的WG180系列变速器；三是进口德国采埃孚公司生产的WG210/310系列产品。这几种变速器均为定轴式结构，与三元件液力变矩器组合使用，既可以用于平地机，又可以用于装载机，共有六个前进挡和三个后退挡，具有传动效率高，使用寿命长的优点，但是结构比较复杂，零件数目较多，成本是传统行星式变速器的两倍以上。多挡位定轴式变速器应用于平地机是非常理想的，用于装载机则不太经济。多挡位定轴式变速器的挡位数多于装载机的实际需要，装载机只利用了多挡位变速器的四个前进挡位和三个后退挡位，还有两个前进挡位没有使用，造成较大的浪费。实际上，在装载机的操作过程中，后退第三挡基本不用。装载机变速器具有四个前进挡和两个后退挡就足以满足工作需要。因此，现有多挡位定轴式变速器应用于装载机比较浪费，成本较高。
[0006]传统的行星式变速器的挡位数少，传动效率低，使用寿命短，不能满足装载机的需要。现有多挡位定轴式变速器的挡位数多于装载机的实际需要，致使装载机成本上升，造成不必要的浪费。因此，为装载机开发一款挡位合理、功能足够、成本低廉的变速器非常必要。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的是:克服传统行星式变速器传动效率低、使用寿命短的缺点和多挡位定轴式变速器成本高的不足，为装载机提供一种功能与多挡位定轴式变速器相当，成本比多挡位变速器明显降低的动力换挡变速器。
[0008]为达到实用新型目的，本实用新型采用的技术方案是:设计专门针对装载机的变速器，不再考虑装载机变速器与平地机的兼容。使变速器所具有的挡位数与装载机所需要的挡位数相同，消除闲置和不必要的挡位，将变速器的挡位数设置为四个前进挡位和两个后退挡位，减少离合器、齿轮和轴的数量，从而降低变速器的成本。
[0009]本实用新型提供一种适用于装载机的动力换挡变速器，由输入轴(1)、第一中间轴
(2)、第二中间轴(3)、第三中间轴(4)、第四中间轴(5)、第五中间轴(6)、输出轴(7)、第一前进离合器(F1)、第二前进离合器(F2)、后退离合器(R)、奇数挡离合器(Cl)、偶数挡离合器(C2)、五个空套齿轮(10、11、15、17、18)和八个固定齿轮(8、9、12、13、14、16、19、20)组成，其特征在于:除输入轴(I)和输出轴(7)外，每一根中间轴上都有一个离合器和一个空套齿轮；所有空套齿轮都可以与它所在的轴相对转动，但不能相对移动；所有固定齿轮与它所在的轴连为一个整体，不能有相对运动；第一固定齿轮(8)安装在输入轴(I)上；后退离合器(R)、第二固定齿轮(9)和第一空套齿轮(10)安装在第一中间轴(2)上，第一空套齿轮
[10]与后退离合器(R)相连；第二空套齿轮(11)、第一前进离合器(F1)、第三固定齿轮(12)和第四固定齿轮(13)安装在第二中间轴(3)上，第二空套齿轮(11)与第一前进离合器(Fl)相连；第五固定齿轮(14)、第二前进离合器(F2)和第三空套齿轮(15)安装在第三中间轴(4)上，第三空套齿轮(15)与第二前进离合器(F2)相连；第六固定齿轮(16)、奇数挡离合器(Cl)和第四空套齿轮(17)安装在第四中间轴(5)上，第四空套齿轮(17)和奇数挡离合器(Cl)相连；第七固定齿轮(19)、偶数挡离合器(C2)和第五空套齿轮(18)安装在第五中间轴(6)上，偶数挡离合器(C2)和第五空套齿轮(18)相连；第八固定齿轮(20)安装在输出轴
(7)上；第一固定齿轮(8)与第三固定齿轮(12)和第一空套齿轮(10)保持常啮合；第四固定齿轮(13)与第三空套齿轮(15)保持常啮合；第五固定齿轮(14)与第二空套齿轮(11)、第六固定齿轮(16)和第五空套齿轮(18)保持常啮合；第二固定齿轮(9)和第六固定齿轮
(16)保持常啮合；第八固定齿轮(20)与第四空套齿轮(17)和第七固定齿轮(19)保持常啮合；输入轴(I)、第一中间轴(2)、第二中间轴(3)、第三中间轴(4)以及安装在这四根轴上的齿轮和离合器组成前端轮系；第四中间轴(5)、第五中间轴(6)、输出轴(7)以及安装在这三根轴上的齿轮和离合器组成后端轮系；变速器工作时，前端轮系中只能有一个离合器处于闭合状态，后端轮系中也只能有一个离合器处于闭合状态。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为适用于装载机的动力换挡变速器的传动方案图。
[0011]图2为适用于装载机的动力换挡变速器的端面投影图。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示，适用于装载机的动力换挡变速器主要由七根轴、五个离合器、五个空套齿轮和八个固定齿轮组成。五个离合器均为摩擦式离合器，五个空套齿轮可以相对它们所在的轴转动但不能移动，八个固定齿轮与它们所在的轴不能相对运动。
[0013]输入轴(I)上安装有第一固定齿轮(8)。第一固定齿轮(8)与第一中间轴(2)上的第一空套齿轮(10)和第二中间轴(3)上的第三固定齿轮(12)保持常啮合。
[0014]第一中间轴(2)上安装有第二固定齿轮(9)、后退离合器(R)和第一空套齿轮
(10)。后退离合器(R)与第一空套齿轮(10)相连，当后退离合器(R)断开时，第一空套齿轮
(10)可以相对第一中间轴(2)转动；当后退离合器(R)闭合时，第一空套齿轮(10)与第一中间轴(2)不能相对运动。第二固定齿轮(9)与第四中间轴(5)上的第六固定齿轮(16)保持常啮合。
[0015]第二中间轴(3)上安装有第三固定齿轮(12)、第四固定齿轮(13)、第一前进离合器(Fl)和第二空套齿轮(11)。第一前进离合器(Fl)和第二空套齿轮(11)相连，当第一前进离合器(Fl)闭合时，第二空套齿轮(11)和第二中间轴(3)不能相对运动；当第一前进离合器(Fl)断开时，第二空套齿轮(11)和第二中间轴(3 )可以相对转动。第二空套齿轮(11)与第三中间轴(4)上的第五固定齿轮(14)保持常啮合。第四固定齿轮(13)与第三中间轴
(4)上的第三空套齿轮(15)保持常啮合。
[0016]第三中间轴(4)上安装有第五固定齿轮(14)、第二前进离合器(F2)和第三空套齿轮(15)。第二前进离合器(F2)和第三空套齿轮(15)相连，当第二前进离合器(F2)闭合时，第三空套齿轮(15)和第三中间轴(4)不能相对运动；当第二前进离合器(F2)断开时，第三空套齿轮(15)和第三中间轴(4)可以相对转动。第五固定齿轮(14)与第二中间轴(3)上的第二空套齿轮(11)、第四中间轴(5)上的第六固定齿轮(16)和第五中间轴(6)上的第五空套齿轮(18)保持常啮合。
[0017]第四中间轴(5)上安装有第六固定齿轮(16)、奇数挡离合器(Cl)和第四空套齿轮
(17)。奇数挡离合器(Cl)和第四空套齿轮(17)相连，当奇数挡离合器(Cl)闭合时，第四空套齿轮(17)与第四中间轴(5)不能相对运动；当奇数挡离合离合器(Cl)断开时，第四空套齿轮(17)与第四中间轴(5)可以相对转动。第四空套齿轮(17)与输出轴(7)上的第八固定齿轮(20)保持常啮合。
(0018)第五中间轴(6)上安装有第五空套齿轮(18)、偶数挡离合器(C2)和第七固定齿轮
(19)。第五空套齿轮(18)和偶数挡离合器(C2)相连，当偶数挡离合器(C2)闭合时，第五空套齿轮(18)和第五中间轴(6)不能相对运动；当偶数挡离合器(C2)断开时，第五空套齿轮
[18]和第五中间轴(6)可以相对转动。第七固定齿轮(19)与输出轴(7)上的第八固定齿轮(20)保持常啮合。
[0019]输出轴(7)上安装有第八固定齿轮(20)。
[0020]输入轴(1)、第一中间轴(2)、第二中间轴(3)、第三中间轴(4)以及安装在这四根轴上的齿轮和离合器组成前端轮系。第四中间轴(5)、第五中间轴(6)、输出轴(7)以及安装在这三根轴上的齿轮和离合器组成后端轮系。
[0021]前端轮系中包括第一前进离合器(F1)、第二前进离合器(F2)和后退离合器(R)，后端轮系包括奇数挡离合器(Cl)和偶数挡离合器(C2)。变速器工作时，前端轮系中只能有一个离合器处于闭合状态，后端轮系中也只能有一个离合器处于闭合状态。现以前进一挡为例说明动力传递路线，前进一挡处于闭合状态的离合器是第一前进离合器(Fl)和奇数挡离合器(Cl)，动力由输入轴(I)输入，经过第一固定齿轮(8)传递到第三固定齿轮(12)，然后经过第二中间轴(3 )和第一前进离合器(Fl)传递到第二空套齿轮(11 )，第二空套齿轮
(11)将动力传递到第五固定齿轮(14)，再经过第第六固定齿轮(16)、第四中间轴(5)、奇数挡离合器(Cl)和第四空套齿轮(17)将动力传递到第八固定齿轮(20)，最后由输出轴(7)输出。
[0022]如图1所示的适用于装载机的变速器，共有六个挡位，各个挡位和参与工作的离合器以及齿轮啮合次数如下。
[0023]前进一挡，第一前进离合器(Fl)和奇数挡离合器(Cl)闭合，从输入轴到输出轴共有四次外啮合。
[0024]前进二挡，第一前进离合器(Fl)和偶数挡离合器(C2)闭合，从输入轴到输出轴共有四次外啮合。
[0025]前进三挡，第二前进离合器(F2)和奇数挡离合器(Cl)闭合，从输入轴到输出轴共有四次外啮合。
[0026]前进四挡，第二前进离合器(F2)和偶数挡离合器(C2)闭合，从输入轴到输出轴共有四次外啮合。
[0027]后退一挡，后退离合器(R)和奇数挡离合器(Cl)闭合，从输入轴到输出轴共有三次外啮合。
[0028]后退二挡，后退离合器(R)和偶数挡离合器(C2)闭合，从输入轴到输出轴共有五次外啮合。
[0029]图2为本实用新型所述的适用于装载机的变速器的端面投影图，图中的每一个圆代表一个齿轮，两个相切的圆代表一对有嗤合关系的齿轮。
【权利要求】
1.适用于装载机的动力换挡变速器，由输入轴(I)、第一中间轴(2)、第二中间轴(3)、第三中间轴(4)、第四中间轴(5)、第五中间轴(6)、输出轴(7)、第一前进离合器(F1)、第二前进离合器(F2)、后退离合器(R)、奇数挡离合器(Cl)、偶数挡离合器(C2)、五个空套齿轮(10、11、15、17、18)和八个固定齿轮(8、9、12、13、14、16、19、20)组成，其特征在于:除输入轴(I)和输出轴(7)外，每一根中间轴上都有一个离合器和一个空套齿轮；所有空套齿轮都可以与它所在的轴相对转动，但不能相对移动；所有固定齿轮与它所在的轴连为一个整体，不能有相对运动；第一固定齿轮(8)安装在输入轴(I)上；后退离合器(R)、第二固定齿轮(9)和第一空套齿轮(10)安装在第一中间轴(2)上，第一空套齿轮(10)与后退离合器(R)相连；第二空套齿轮(11)、第一前进离合器(F1)、第三固定齿轮(12)和第四固定齿轮(13)安装在第二中间轴(3)上，第二空套齿轮(11)与第一前进离合器(Fl)相连；第五固定齿轮(14)、第二前进离合器(F2)和第三空套齿轮(15)安装在第三中间轴(4)上，第三空套齿轮(15)与第二前进离合器(F2)相连；第六固定齿轮(16)、奇数挡离合器(Cl)和第四空套齿轮(17)安装在第四中间轴(5)上，第四空套齿轮(17)和奇数挡离合器(Cl)相连；第七固定齿轮(19)、偶数挡离合器(C2)和第五空套齿轮(18)安装在第五中间轴(6)上，偶数挡离合器(C2)和第五空套齿轮(18)相连；第八固定齿轮(20)安装在输出轴(7)上；第一固定齿轮(8)与第三固定齿轮(12)和第一空套齿轮(10)保持常啮合；第四固定齿轮(13)与第三空套齿轮(15)保持常啮合；第五固定齿轮(14)与第二空套齿轮(11)、第六固定齿轮(16)和第五空套齿轮(18)保持常啮合；第二固定齿轮(9)和第六固定齿轮(16)保持常啮合；第八固定齿轮(20)与第四空套齿轮(17)和第七固定齿轮(19)保持常啮合；输入轴(1)、第一中间轴(2)、第二中间轴(3)、第三中间轴(4)以及安装在这四根轴上的齿轮和离合器组成前端轮系；第四中间轴(5)、第五中间轴(6)、输出轴(7)以及安装在这三根轴上的齿轮和离合器组成后端轮系；变速器工作时，前端轮系中只能有一个离合器处于闭合状态，后端轮系中也只能有一个离合器处于闭合状态。
2.根据权利要求1所述的适用于装载机的动力换挡变速器，其特征在于:所有的离合器都是摩擦式离合器。
3.根据权利要求1所述的适用于装载机的动力换挡变速器，其特征在于:具有四个前进挡和两个后退挡。
【文档编号】F16H3/093GK204253755SQ201420699319
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月20日 优先权日:2014年11月20日
【发明者】李华, 姚进 申请人:四川大学