具有九个档位的动力换档变速器 【技术领域】
本发明涉及一种工程机械的动力换档变速器，特别是装载机、挖掘装载机、平地机和推土机所用的动力换档变速器。
背景技术
由于工程机械的工况复杂多变，换档频繁，为提高作业效率，一般采用换档时不需要切断动力的动力换档变速器，动力换档变速器的换档元件为湿式多片式摩擦离合器。我国工程机械的传动系统大多采用双涡轮四元件液力变矩器加行星式动力换档变速器的形式。这种传动形式具有结构简单，操作容易的优点，但存在以下一些不足之处：一是变速器的档位数较少，通常为两个前进档和一个后退档，不能适应工程机械在复杂工况条件下的作业，很难保证液力变矩器工作于高效区；二是双涡轮四元件液力变矩器的传动效率不高，能量损失较大。随着技术的发展，这种传动形式越来越不能适应现代工程机械发展的需要。
为提高传动效率，节约能源，国外大型工程机械厂家普遍采用效率更高的三元件液力变矩器和多档位的动力换档变速器的传动方式。目前，我国各大工程机械厂家也逐渐开始采用三元件液力变矩器加多档位动力换档变速器的传动方式，但我国工程机械厂家的所需的多档动力换档变速器主要依靠购买ZF、Caterpillar、DANA等公司的产品。因此，开发具有自主知识产权的多档动力换档变速器具有重要的意义。
由ZL95196765.7所述的一种正反转变速器，它的特点是轴向尺寸小，刚性好，档位数较多。但它存在一些不足：一是零件数目较多，该变速器共有八根传动轴和十六个传动齿轮；二是某些档位的传动链长，传动效率偏低，其前进一档传动路线较长，共有六次外啮合。
由ZL200320131395.6所述的动力换档变速器，其特点是结构紧凑、零件数少、传动路线短，但它有两个不足之处：一是档位数少，最多只能实现前三后三；二是轴向尺寸大，该种变速器的轴上有两个摩擦离合器和多个齿轮，最多的一根轴上有四个齿轮，从而使变速器的刚性变差。
发明目的
本发明的目的在于克服现有工程机械变速器存在的不足，提供一种档位多、刚性好、体积小、效率高、传动路线短、能够适应市场需要的动力换档变速器。
技术方案
本发明的传动方案采用定轴式传动，取代传统工程机械变速器的行星式传动。在四轮驱动的车辆中，行星式变速器需要分动箱，但定轴式变速器不需要。此外，定轴式变速器具有制造成本低，取力口设置容易等优点。为减小传动轴的长度，提高刚度，本发明所述的变速器中的任意一根轴上至多两个齿轮。为增强变速器的与变矩器的匹配能力，本发明所述的变速器设计为前进六个档和后退三个档。
【附图说明】
图1本发明的传动方案示意图；
图2本发明的端面投影示意图；
图3本发明的传动比扩展示意图；
图形符号说明
1 液力变矩器 I 输入轴
2 固定齿轮 II 中间轴
3 活动齿轮 III 中间轴
4 活动齿轮 IV 中间轴
5 固定齿轮 V 中间轴
6 活动齿轮 VI 中间轴
7 固定齿轮 VII 输出轴
8 活动齿轮 Q1 换档离合器
9 固定齿轮 Q2 换档离合器
10 固定齿轮 HT 换档离合器
11 活动齿轮 L1 换档离合器
12 固定齿轮 L2 换档离合器
13 活动齿轮 L3 换档离合器
14 固定齿轮
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明作详细的介绍。如图1所示，本发明所述的动力换档变速器与三元件液力变矩器相配。液力变矩器(1)安装在动力换档变速器的前端，从发动机输出的动力经液力变矩器(1)传递到变速器的输入轴。动力换档变速器由输入轴(I)、输出轴(VII)、中间轴(II，III，IV，V，VI)、固定齿轮(2，5，7，9，10，12，14)、活动齿轮(3，4，6，8，11，13)和换档离合器(Q1，Q2，HT，L1，L2，L3)组成。采用定轴式结构，各轴在变速器箱体上的位置固定且相互平行，齿轮与齿轮之间为常啮合传动。
输入轴(I)上有一个固定齿轮(2)，一个换档离合器(Q2)和一个活动齿轮(3)，固定齿轮(2)与中间轴(II)上的活动齿轮(4)和中间轴(III)上的活动齿轮(6)保持常啮合，活动齿轮(3)与中间轴(II)上的固定齿轮(5)保持常啮合。
中间轴(II)上有一个固定齿轮(5)，一个换档离合器(Q1)和一个活动齿轮(4)，固定齿轮(5)与输入轴(I)上的活动齿轮(3)和中间轴(IV)上的固定齿轮(9)保持常啮合，活动齿轮(4)与输入轴上的固定齿轮(2)保持常啮合。
中间轴(III)上有一个固定齿轮(7)，一个换档离合器(HT)和一个活动齿轮(6)，固定齿轮(7)与中间轴(VI)上的活动齿轮(13)保持常啮合，活动齿轮(6)与输入轴上的固定齿轮(2)保持常啮合。
输入轴(I)、中间轴(II)、中间轴(III)及与它们相连地齿轮构成一个前端齿轮组，可将输入轴的功率向三个方向分流。
中间轴(IV)上有一个固定齿(9)，一个换档离合器(L1)和一个活动齿轮(8)，固定齿轮(9)与中间轴(V)上的活动齿轮(11)、中间轴(II)上的固定齿轮(5)和中间轴(VI)上活动齿轮(13)保持常啮合，活动齿轮(8)与中间轴(V)上的固定齿轮(10)保持常啮合。
中间轴(V)上有一个固定齿轮(10)，一个换档离合器(L3)和一个活动齿轮(11)，固定齿轮(10)与中间轴(IV)上的活动齿轮(8)和输出轴(VII)上的固定齿轮(14)保持常啮合，活动齿轮(11)与中间轴(IV)上的固定齿轮(9)保持常啮合。
中间轴(VI)上有一个固定齿轮(12)，一个换档离合器(L2)和一个活动齿轮(13)，固定齿轮(12)与输出轴(VII)上的固定齿轮(14)保持常啮合，活动齿轮(13)与中间轴(III)上的固定齿轮(7)和中间轴(IV)上的固定齿轮(9)保持常啮合。
输出轴(VII)上只有一个固定齿轮(14)，该齿轮与中间轴(V)上的固定齿轮(10)和中间轴(VI)上的固定齿轮(12)保持常啮合。
本发明中的所有换档离合器都是多片湿式摩擦离合器，当某根轴上的离合器闭合时，离合器的摩擦片压紧，这根轴上的活动齿轮就与轴固连为一个整体，轴与活动齿轮之间没有相对的转动；当离合器断开时，摩擦片松开，活动齿轮可以绕轴自由转动。
通过不同离合器的闭合与断开，可以实现不同的传动路线，根据工程实际需要，本发明所述的变速器可以实现三进三退、四进三退、五进三退和六进三退等多种形式。现以六进三退的结构为例进行介绍，各离合器的工作情况及齿轮的传动路线如下表。
档位 接合离合器 传递动力的齿轮 前进一档 Q1，L1 2-4-5-9-8-10-14 前进二档 Q1，L2 2-4-5-9-13-12-14 前进三档 Q1，L3 2-4-5-9-11-10-14 前进四档 Q2，L1 3-5-9-8-10-14 前进五档 Q2，L2 3-5-9-13-12-14 前进六档 Q2，L3 3-5-9-11-10-14 后退一档 HT，L1 2-6-7-13-9-8-10-14 后退二档 HT，L2 2-6-7-13-12-14 后退三档 HT，L3 2-6-7-13-9-11-10-14
中间轴(VI)上的活动齿轮(13)在后一档和后三档的传动中充当惰轮的作用。
本发明所述的变速器共有七根轴、十三个齿轮和六个离合器，前进档的啮合次数为四次，后退一档和三档的啮合次数为五次，后退二档的啮合次数为三次。与有同样档位数的现有变速器相比，它具有零件数目少、刚性好、传动效率高等优点。
图2所示为本发明的端面投影示意图，它表明了各传动轴的空间位置和传动关系。
本发明所述的变速器，可在部分传动轴上添加一个或多个齿轮实现范围较宽的传动比扩展。图3为变速器传动比扩展示意图，在中间轴(V)上增加一个固定齿轮(15)，固定齿轮(15)与输出轴上的固定齿轮(14)啮合，从而实现传动比的扩展。