一种履带式差速正反转的动力耦合装置及变速箱的制作方法

本实用新型涉及农业工程中收获机械领域，尤其涉及一种履带式差速正反转的动力耦合装置及变速箱。

背景技术：

目前，国内履带式联合收获机多采用单个液压无级变速器hst和机械变速箱相结合的方式来传递动力和控制方向，转向时大多采用单边制动转向，如现有技术公开了一种履带式联合收割机，它包括的用于驱动行走装置行走的驱动装置为静液压驱动，驱动装置包括由发动机驱动的柱塞变量液压泵，由柱塞变量液压泵驱动的定量柱塞液压马达，由液压马达驱动的行星减速机，该实用新型虽然可以实现无级调速，但是因其转向时为单边制动转向，造成转弯半径大、容易於土且对土壤剪切破坏严重的缺点。此外，履带式联合收获机需要在泥泞的水田中频繁启停与转向，能量损耗严重。

现有技术公开了一种双电机耦合型履带车辆机电复合传动装置，该装置解决了双电机独立驱动的内侧履带到外侧履带的回流功率传递问题，但是其机械传动箱包含两套三挡行星变速机构、两套汇流行星排、一套中间耦合机构和两套减速行星排，结构过于复杂，且变速箱整体尺寸、重量太大，使得履带车辆底盘重量过大，在深泥脚田中容易造成下陷，因此不适用于履带式联合收获机。现有技术还公开了一种双差速器履带式联合收获机变速箱，通过采用差速器式转向机构，使得制动时发动机输入功率全部转入右侧履带，几乎没有制动功率损失，转向时更加容易，但是其不能实现原地转向。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种履带式差速正反转的动力耦合装置，既可实现履带式车辆的无级变速又可实现履带式车辆的单边制动转向、自由半径转向以及原地转向。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种履带式差速正反转的动力耦合装置，应用于履带式车辆，所述履带式车辆包括左车轴和右车轴，所述动力耦合装置包括：发动机、调速电机组、牵引电机组、机械式变速机构、转速耦合装置、转矩耦合装置、第一左离合器、第一右离合器、第二左离合器、第二右离合器和第三离合器；

所述第三离合器设置于所述发动机的输出轴与所述机械式变速机构的输入端之间；

所述转速耦合装置包括中央传动齿轮、左侧转速耦合组件和右侧转速耦合组件，所述左侧转速耦合组件和所述右侧转速耦合组件相同，为行星齿轮机构，所述左侧转速耦合组件和所述右侧转速耦合组件中的太阳轮分别安装于所述中央传动齿轮的齿轮轴的两端，所述机械式变速机构的输出端与所述中央传动齿轮传动连接；

所述调速电机组包括左调速电机和右调速电机，所述左调速电机与所述左侧转速耦合组件中的齿圈传动连接，所述右调速电机与所述右侧转速耦合组件中的齿圈传动连接；

所述转矩耦合装置包括相同的左侧转矩耦合组件和右侧转矩耦合组件，所述左侧转矩耦合组件为两轴式齿轮传动机构，包括两个输入端和一个输出端，所述左侧转矩耦合组件的输出端与左车轴传动连接，所述右侧转矩耦合组件的输出端与所述右车轴传动连接；

所述第一左离合器设置于所述左侧转矩耦合组件的第一输入端与所述左侧转速耦合组件的输出端之间，所述第一右离合器设置于所述右侧转矩耦合组件的第一输入端与右侧转速耦合组件的输出端之间；

所述牵引电机组包括左牵引电机和右牵引电机，所述第二左离合器设置于所述左侧转矩耦合组件的第二输入端与所述左牵引电机之间，所述第二右离合器设置于所述右侧转矩耦合组件的第二输入端与所述第二右离合器之间。

优选地，所述左侧转速耦合组件包括太阳轮、行星轮、行星架、齿圈和转速耦合输出齿轮，其中均布在行星架上的多个行星轮分别与太阳轮和齿圈啮合，所述转速耦合输出齿轮与所述齿圈啮合，所述转速耦合输出齿轮与所述第一左离合器连接。

优选地，所述左侧转矩耦合组件包括传动轴、第一转矩耦合输入轴、第二转矩耦合输入轴、第一输入齿轮、第二输入齿轮、第一传动齿轮、第二传动齿轮和转矩耦合输出齿轮；

所述第一输入齿轮安装于所述第一转矩耦合输入轴上，所述第二传动齿轮安装于所述第二转矩耦合输入轴上，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮均安装于所述传动轴上，所述转矩耦合输出齿轮安装于所述左车轴上，所述第一传动齿轮与所述第一输入齿轮和所述第二输入齿轮啮合，所述第二传动齿轮与所述转矩耦合输出齿轮啮合。

优选地，所述的机械式变速机构包括低速齿轮、中速齿轮、高速齿轮、变速轴及拨叉机构。

优选地，在原地转向工况下，所述第一左离合器、所述第一右离合器和所述第三离合器都断开，所述第二左离合器和所述第二右离合器闭合，所述左牵引电机和所述右牵引电机同时工作且转向相反，最终驱动左右两侧履带输出的速度相同、方向相反。

优选地，在自由半径转向工况下，所述第一左离合器、所述第一右离合器、所述第三离合器、所述第二左离合器和所述第二右离合器都闭合，所述发动机输出的动力和所述左调速电机和所述右调速电机输出的动力在转速耦合装置处进行转速耦合，并与所述左牵引电机和所述右牵引电机输出的动力在转矩耦合装置处进行转矩耦合，最后输出至所述左车轴和所述右车轴，所述左牵引电机和所述右牵引电机输出不同转速，最终使得左右两侧履带实现差速，驱动履带式车辆进行自由半径转向。

本实用新型还提供了一种差速变速箱，包括上述任一动力耦合装置。

本实用新型的有益效果：

1)本实用新型可实现同一时刻兼有转速耦合与转矩耦合，本实用新型中发动机和调速电机组分别控制转速耦合装置中的行星齿轮机构中的行星架和太阳轮的转速，二者动力在转速耦合装置处进行转速耦合，从而控制齿圈的输出转速，进而可以无级控制转速耦合装置的速比范围，实现履带式车辆的无级变速；牵引电机组和调速电机组的动力在基于两轴式齿轮机构的转矩耦合装置处进行转矩耦合，从而实现牵引电机组输出的转矩与发动机、调速电机组输出的转矩的叠加；通过发动机、调速电机组和牵引电机组的不同组合形式，可以实现履带式车辆的前进、倒退、单边制动转向、自由半径转向以及原地转向大大提高了履带式履带式车辆的通过性能和机动性能。

2)本实用新型中的调速电机也可作为发电机为履带式车辆的蓄电池充电，当发动机处于怠速工况时，调速电机变为发电机，给蓄电池组充电，实现了能量的回收。

附图说明

图1为本实用新型一种履带式差速正反转的动力耦合装置的一较佳实施的结构示意图；

图2为图1中左侧转速耦合组件的结构示意图；

图3为图1中左侧转矩耦合组件的结构示意图。

附图标记：

1-发动机；2a-左调速电机；2b-右调速电机；3a-左牵引电机；3b-右牵引电机；4-机械式变速机构；5-转速耦合装置；5-1-左侧转速耦合组件；5-1-1-太阳轮；5-1-2-行星轮；5-1-3-行星架；5-1-4-齿圈；5-1-5-转速耦合输出齿轮；5-2-中央传动齿轮；5-3-右侧转速耦合组件；6-转矩耦合装置；6-1-左侧转矩耦合组件；6-1-1-传动轴；6-1-2-第一转矩耦合输入轴；6-1-3-第二转矩耦合输入轴；6-1-4-第一输入齿轮；6-1-5-第二输入齿轮；6-1-6-第一传动齿轮；6-1-7-第二传动齿轮；6-1-8-转矩耦合输出齿轮；6-2-右侧转矩耦合组件；7-左车轴；8-右车轴；9a-第一左离合器；9b-第一右离合器；10a-第二左离合器；10b-第二右离合器；11-第三离合器。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

以下为本实用新型一较佳实施例的一种履带式差速正反转的动力耦合装置，该履带式车辆包括：包括左车轴7和右车轴8，该动力耦合装置包括：发动机1、调速电机组、牵引电机组、机械式变速机构4、转速耦合装置5、转矩耦合装置6、第一左离合器9a、第一右离合器9b、第二左离合器10a、第二右离合器10b和第三离合器11。

具体的，如图1所示，所述第三离合器11设置于所述发动机1的输出轴与所述机械式变速机构4的输入端之间。

所述转速耦合装置5包括中央传动齿轮5-2、左侧转速耦合组件5-1和右侧转速耦合组件5-3，所述左侧转速耦合组件5-1和所述右侧转速耦合组件5-3相同，为行星齿轮机构。以左侧转速耦合组件5-1为例说明，如图2所示，左侧转速耦合组件5-1包括太阳轮5-1-1、行星轮5-1-2、行星架5-1-3、齿圈5-1-4和转速耦合输出齿轮5-1-5，其中均布在行星架5-1-3上的多个行星轮5-1-2分别与太阳轮5-1-1和齿圈5-1-4啮合，所述转速耦合输出齿轮5-1-5与所述齿圈5-1-4啮合。

左侧转速耦合组件5-1和右侧转速耦合组件5-3中的太阳轮分别安装于所述中央传动齿轮5-2的齿轮轴的两端，所述机械式变速机构4的输出端与所述中央传动齿轮5-2传动连接。

所述调速电机组包括左调速电机2a和右调速电机2b，所述左调速电机2a与所述左侧转速耦合组件5-1中的齿圈传动连接，所述右调速电机2b与所述右侧转速耦合组件5-3中的齿圈传动连接，当第三离合器11闭合时，转速耦合装置5处进行转速耦合，从而控制两个齿圈的输出转速，进而可以无级控制转速耦合装置5的速比范围，实现履带式车辆的无级变速。本实施例中的机械式变速机构4包括低速齿轮、中速齿轮、高速齿轮、变速轴及拨叉机构，能够实现履带式车辆的三挡变速。

转矩耦合装置6包括相同的左侧转矩耦合组件6-1和右侧转矩耦合组件6-2，为两轴式齿轮传动机构，以左侧转矩耦合组件6-1为例说明，如图3所示，左侧转矩耦合组件6-1包括传动轴6-1-1、第一转矩耦合输入轴6-1-2、第二转矩耦合输入轴6-1-3、第一输入齿轮6-1-4、第二输入齿轮6-1-5、第一传动齿轮6-1-6、第二传动齿轮6-1-7和转矩耦合输出齿轮6-1-8；第一输入齿轮6-1-4安装于所述第一转矩耦合输入轴6-1-2上，所述第二传动齿轮6-1-7安装于所述第二转矩耦合输入轴6-1-3上，所述第一传动齿轮6-1-6和第二传动齿轮6-1-7均安装于所述传动轴6-1-1上，所述转矩耦合输出齿轮6-1-8安装于所述左车轴7上，所述第一传动齿轮6-1-6与所述第一输入齿轮6-1-4和所述第二输入齿轮6-1-5啮合，所述第二传动齿轮6-1-7与所述转矩耦合输出齿轮6-1-8啮合。

所述第一左离合器9a设置于所述左侧转矩耦合组件6-1的第一输入端与左侧转速耦合组件5-1的输出端之间，即第一左离合器9a设置于第一传动齿轮6-1-6与所述转速耦合输出齿轮5-1-5之间，同理，所述第一右离合器9b设置于所述右侧转矩耦合组件6-2的第一输入端与右侧转速耦合组件5-3的输出端之间。

牵引电机组包括左牵引电机3a和右牵引电机3b，所述第二左离合器10a设置于所述左侧转矩耦合组件6-1的第二输入端与所述左牵引电机3a之间，即第二左离合器10a设置于第二输入齿轮6-1-5与左牵引电机3a之间；同理，所述第二右离合器10b设置于所述右侧转矩耦合组件6-2的第二输入端与所述第二右离合器10b之间。

根据本实用新型的履带式差速正反转的动力耦合装置的工作模式：

当第二左离合器10a和第二右离合器10b断开，第一左离合器9a、第一右离合器9b和第三离合器11闭合时，发动机1将动力通过机械式变速机构4传递到转速耦合装置5，继而通过转矩耦合装置6输出到左车轴7和右车轴8，从而实现履带式车辆的前进与后退。此时，调速电机组工作，其动力与发动机1的动力在转速耦合装置5处进行转速耦合，可以实现履带式车辆的无级变速，同时，通过机械式变速机构4可实现履带式车辆的三挡变速。

当第一左离合器9a、第一右离合器9b和第三离合器11断开，第二左离合器10a和第二右离合器10b闭合，左牵引电机3a工作时，动力通过转矩耦合装置6输出到左车轴7，而此时右侧牵引电动机3不工作，此时履带式车辆可以实现右转向动作。同理，左牵引电机3a工作不工作，右牵引电机3b工作时，可实现联合收获机左转向。而当左牵引电机3a和右牵引电机3b同时工作且转向相反时，履带式车辆可以实现原地转向。

当第一左离合器9a、第一右离合器9b、第二左离合器10a、第二右离合器10b和第三离合器11都闭合时，发动机1输出的动力和调速电机组输出的动力在转速耦合装置5处进行转速耦合，并与牵引电机组输出的动力在转矩耦合装置6处进行转矩耦合，最后输出至左车轴7和右车轴8，此时牵引电机组通过输出不同转速，可以实现履带式车辆的自由半径转向。

本实用新型的实施例还提供了一种履带式车辆的差速变速箱，包括上述动力耦合装置。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。