一种液压齿轮复合传动系统的制作方法

本发明涉及一种液压齿轮复合传动系统，尤其涉及一种用于带有作业设备的工程车辆的液压齿轮复合传动系统。

背景技术：

当前，很多工程车辆需要至少两种工作模式：第一，车辆可以高速行驶实现快速转场；第二，车辆可以一边低速行驶，一边驱动作业设备进行作业。为满足该目的，这些工程车辆通常采用两个发动机来实现该需求。即，在一个常规的卡车底盘上，安装有第一个发动机，这里称之为行驶发动机，底盘还有变速箱、驱动桥、车架、轮胎等零部件，司机可以和开普通卡车一样的方式驾驶该车辆高速行驶或者低速行驶；另外，在底盘上还安装有第二个发动机，这里称之为作业发动机，由第二个发动机带动作业设备进行作业，通常作业设备功率都比较大。也就是说这种工程车辆是将两套完全独立的动力系统进行简单的叠加集成，一套动力系统负责车辆行驶，另一套动力系统负责作业。

现有技术方案存在如下缺点：

1. 发动机油耗大、排放大、噪音大、损耗大；

有些车辆的作业行驶速度很低，比如时速为5至8km/h ；要实现该作业速度，必须将底盘行驶发动机置于怠速转速上(800-1000rpm)，并且车辆的变速箱还要置于低速档位上( 通常为大速比的起步档)，才能实现该低速作业速度。然而，底盘发动机长期工作在怠速800-1000rpm 的非经济转速上( 经济转速通常为1500-2400rpm，取决于具体车型)，不仅油耗大，排放差，发动机本身的损耗也大；另外，为了驱动大功率的作业设备工作，作业发动机通常需要设置在大功率高转速状态（通常为2000-3000rpm，取决于具体机型），两台发动机同时工作，不仅油耗高、噪音大、废气排放也大，完全不符合环保节能的理念。

2. 车辆作业效率严重降低，能耗浪费严重；

对于工程车辆，理想情况是，车辆底盘上部的空间都应该留给作业设备使用。但是，由于作业发动机需要安装在卡车底盘上方，作业发动机本身占据了很大的体积和重量，还需要为之配套安装相关的油箱、进气、排气、尾气处理、散热、降噪等附属设备，这些设备的存在严重压缩了本该留给作业设备的空间，直接导致车辆的单程作业时间大大缩短，车辆持续工作时间不长，能耗浪费严重。

3. 车辆维护保养费用高：

一台这种工程车辆有两台发动机，相关的机油、机滤、空气滤、燃油滤、防冻液、排放添加剂等耗材都需要定期更换或添加，维护费用比一台发动机成倍增加。

因此，如何提供一种传动系统，用于显著提高这些工程车辆发动机和整车的工作效率，这是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种液压齿轮复合传动系统，特别适用于一些带有作业设备的工程车辆的作业需求，能够将原有技术方案中作业发动机和附属装置占用的空间转化为作业设备所需空间，并将底盘发动机的动力高效传递给作业设备，从而实现车辆工作效率的显著提升和节能、减排、降噪。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种液压齿轮复合传动系统，所述的传动系统安装在车辆底盘上，所述的车辆上设有作业设备，所述传动系统由箱体组件（25）、第一轴（12）、第二轴（31）、第三轴（4）、第四轴（23）、第一齿轮（24）、第二齿轮（3）、第三齿轮（5）、第四齿轮（26）、第一啮合齿套（17）、第二啮合齿套（7）、第一拨叉组件、第二拨叉组件、液压泵（36）、液压马达（16）、液压管路（6）及附件等组成；其中，第一轴（12）、第二轴（31）、第一啮合齿套（17）同轴线，第一轴（12）和第一齿轮（24）同轴线，第二轴（31）和第二齿轮（3）同轴线，第三轴（4）和第三齿轮（5）同轴线，第四轴（23）和第四齿轮（26）同轴线；第一轴（12）的一端为总动力输入口（13），第二轴（31）的一端为车轮动力输出口（32），第三轴（4）的一端为液压泵动力输出口（37），另一端为作业设备驱动输出口（11），第四轴（23）的一端为液压马达动力输入口（18）；液压泵动力输出口（37）接液压泵（36），液压马达动力输入口（18）接液压马达（16），液压泵（36）和液压马达（16）之间采用液压管路（6）连接形成闭式液压回路；第一齿轮（24）空套在第一轴（12）上，两者可以发生相对转动，第二齿轮（3）空套在第二轴（31）上，两者可以发生相对转动；第一齿轮（24）和第三齿轮（5）始终啮合，第二齿轮（3）和第四齿轮（26）始终啮合；所诉第一拨叉组件控制第一啮合齿套（17）前后移动，所述第二拨叉组件控制第二啮合齿套（7）前后移动；第一啮合齿套（17）向一侧移动时，实现第一轴（12）和第二轴（31）的连接，第一轴（12）和第一齿轮（24）的脱开；反之当第一啮合齿套（17）向另一侧移动时，实现第一轴（12）和第二轴（31）的脱开，第一轴（12）和第一齿轮（24）的连接；第二啮合齿套（7）向一侧移动时，实现第二轴（31）和第二齿轮（3）的脱开；反之当第二啮合齿套（7）向另一侧移动时，实现第二轴（31）和第二齿轮（3）的连接；所述的轴和轴之间的连接或脱开指的是轴和轴在动力传递上的连接或脱开。

优选，所述的传动系统包括两种工作模式：

第一种工作模式，称之为高速行驶模式：

第一轴（12）和第二轴（31）连接，第一轴（12）和第一齿轮（24）脱开，即第一轴（2）和第三轴（4）脱开，同时，第二轴（31）和第二齿轮（3）脱开，即第二轴（31）和第四轴（23）脱开；在这种工作模式下，动力由第一轴（12）的总动力输入口（13）输入，直接经第一轴（12）和第二轴（31），至第二轴（31）的车轮动力输出口（32）输出；第三轴（4）、第四轴（23）、第一齿轮（24）、第二齿轮（3）、第三齿轮（5）、第四齿轮（26）都不发生动力传递；第一齿轮（24）、第二齿轮（3）、第三齿轮（5）、第四齿轮（26）受到静止的作业设备、液压泵（36）、液压马达（16）等的摩擦阻力影响而保持静止不转动；

第二种工作模式，称之为作业模式：

第一轴（12）和第二轴（31）脱开，第一轴（12）和第一齿轮（24）连接，即第一轴（2）和第三轴（4）连接，同时，第二轴（31）和第二齿轮（3）连接，即第二轴（31）和第四轴（23）连接；在这种工作模式下，动力由第一轴（12）的总动力输入口（13）输入，动力经第一轴（12）、第一齿轮（24）和第三齿轮（5）传递给第三轴（4），第三轴（4）输出的动力分别传递给作业设备和液压泵（36），其中液压泵（36）输出的动力通过液压管路（6）传递给液压马达（16），液压马达（16）输出的动力传递给第四轴（23），第四轴（23）输出的动力经第四齿轮（26）和第二齿轮（3）传递给第二轴（31），经第二轴（31）的车轮动力输出口（32）进行动力输出。

优选，所述作业设备驱动输出口（11），直接安装作业设备或安装驱动作业设备的皮带轮，或连接驱动作业设备的链轮、传动轴或法兰。

优选，所述液压泵（36）和液压马达（16）至少有一个采用变排量形式。

优选，所述的第二轴（31）两端都采用轴承支撑在箱体组件（25）上；第一轴（12）的一端用轴承支撑在箱体组件（25）上，另一端采用轴承支撑在第二轴（31）端部；或者相反，即第一轴（12）两端都采用轴承支撑在箱体组件（25）上；第二轴（31）的一端用轴承支撑在箱体组件（25）上，另一端采用轴承支撑在第一轴（12）端部。

优选，所述第一齿轮（24）通过（滚针）轴承空套在第一轴（12）上；第二齿轮（3）通过（滚针）轴承空套在第二轴（31）上。

优选，所述第一啮合齿套（17），第二啮合齿套（7）采用花键连接形式实现所述轴和轴，或者所述轴和齿轮之间的连接。

优选，所述第一轴（12）和第三轴（4）之间采用一级或多级齿轮传动；第二轴（31）和第四轴（23）之间采用一级或多级齿轮传动。

优选，第三齿轮（5）和第三轴（4）之间为刚性连接或两者为一整体零件，两者不可以发生相对转动，第四齿轮（26）和第四轴（23）之间为刚性连接或两者为一整体零件，两者不可以发生相对转动。

优选，所述液压泵（36）串联若干小液压泵。

优选，所述的液压泵（36）和液压马达（16）分别布置在所述齿轮箱的两侧。

优选，第一轴（12）、第二轴（31）、第一啮合齿套（17）和第二啮合齿套（7）同轴线。

总之，本发明提供了一种液压齿轮复合传动系统，适用于车辆，特别适用于一些带有作业设备的工程车辆，能够将原有技术方案中作业发动机和附属装置占用的空间转化为作业设备所需空间，并将底盘发动机的动力高效传递给作业设备，从而实现车辆工作效率的显著提升和节能、减排、降噪。

附图说明

图1是本发明实施例1的第一种工作模式（高速行驶模式）的原理图。

图2是本发明实施例1的第二种工作模式（作业模式）的原理图。

图3是本发明实施例2的第二种工作模式（作业模式）的原理图。

图4是本发明实施例3的第二种工作模式（作业模式）的原理图。

图中，3- 第二齿轮、4- 第三轴、5- 第三齿轮、6- 液压管路、7- 第二啮合齿套、11- 作业设备驱动输出口、12- 第一轴、13- 总动力输入口、16- 液压马达、17- 第一啮合齿套、18- 液压马达动力输入口、22- 轴承、23- 第四轴、24- 第一齿轮、25- 箱体组件、26- 第四齿轮、27-第五A齿轮、28-第五轴、29-第五B齿轮、31- 第二轴、32- 车轮动力输出口、36- 液压泵、37- 液压泵动力输出口。

具体实施方式

以下将对本发明的一种液压齿轮复合传动系统作进一步的详细描述。

下面将参照附图对本发明进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

参阅图1至图4，对本发明的具体实施方式进一步说明。

图1是本发明实施例1的第一种工作模式（高速行驶模式）的原理图。

图2是本发明实施例1的第二种工作模式（作业模式）的原理图。

实施例1描述的一种液压齿轮复合传动系统，安装在车辆底盘上，所述的车辆上设有作业设备，所述传动系统由箱体组件（25）、第一轴（12）、第二轴（31）、第三轴（4）、第四轴（23）、第一齿轮（24）、第二齿轮（3）、第三齿轮（5）、第四齿轮（26）、第一啮合齿套（17）、第二啮合齿套（7）、第一拨叉组件、第二拨叉组件、液压泵（36）、液压马达（16）、液压管路（6）及附件等组成；其中，第一轴（12）、第二轴（31）、第一啮合齿套（17）、第二啮合齿套（7）同轴线，第一轴（12）的一端为总动力输入口（13），通过传动轴连接车辆变速箱的输出口，第二轴（31）的一端为车轮动力输出口（32），通过传动轴连接底盘驱动桥（通常是后桥），力通过该途径驱动车辆行驶。第三轴（4）的一端为液压泵动力输出口（37），另一端为作业设备驱动输出口（11），第四轴（23）的一端为液压马达动力输入口（18），液压泵动力输出口（37）接液压泵（36），液压马达动力输入口（18）接液压马达（16），液压泵（36）和液压马达（16）之间采用液压管路（6）连接形成闭式液压回路。第一齿轮（24）空套在第一轴（12）上，两者可以发生相对转动，第二齿轮（3）空套在第二轴（31）上，两者可以发生相对转动，第一齿轮（24）和第三齿轮（5）始终啮合，第二齿轮（3）和第四齿轮（26）始终啮合，所诉第一拨叉组件控制第一啮合齿套（17）前后移动，所述第二拨叉组件控制第二啮合齿套（7）前后移动。

第一啮合齿套（17）向一侧移动时，实现第一轴（12）和第二轴（31）的连接，第一轴（12）和第一齿轮（24）的脱开；反之当第一啮合齿套（17）向另一侧移动时，实现第一轴（12）和第二轴（31）的脱开，第一轴（12）和第一齿轮（24）的连接；第二啮合齿套（7）向一侧移动时，实现第二轴（31）和第二齿轮（3）的脱开；反之当第二啮合齿套（7）向另一侧移动时，实现第二轴（31）和第二齿轮（3）的连接。

所述的传动系统包括两种工作模式：

第一种工作模式，称之为高速行驶模式：

第一轴（12）和第二轴（31）连接，第一轴（12）和第一齿轮（24）脱开，同时，第二轴（31）和第二齿轮（3）脱开；在这种工作模式下，动力由第一轴（12）的总动力输入口（13）输入，直接经第一轴（12）和第二轴（31），至第二轴（31）的车轮动力输出口（32）输出；第三轴（4）、第四轴（23）、第一齿轮（24）、第二齿轮（3）、第三齿轮（5）、第四齿轮（26）都不发生动力传递；第一齿轮（24）、第二齿轮（3）、第三齿轮（5）、第四齿轮（26）受到静止的作业设备、液压泵（36）、液压马达（16）等的摩擦阻力影响而保持静止不转动。这种工作模式下，齿轮都保持静止就不会有齿轮搅油能量损失，齿轮箱内部只有少数轴承发生滚动摩擦，齿轮箱传动效率极高、温升低、工作可靠。

这种工作模式下，司机驾驶该车辆和驾驶普通卡车基本没有区别。

第二种工作模式，称之为作业模式：

第一轴（12）和第二轴（31）脱开，第一轴（12）和第一齿轮（24）连接，同时，第二轴（31）和第二齿轮（3）连接。在这种工作模式下，动力由第一轴（12）的总动力输入口（13）输入，动力经第一轴（12）、第一齿轮（24）和第三齿轮（5）传递给第三轴（4），第三轴（4）输出的动力分别传递给作业设备和液压泵（36），其中液压泵（36）输出的动力通过液压管路（6）传递给液压马达（16），液压马达（16）输出的动力传递给第四轴（23），第四轴（23）输出的动力经第四齿轮（26）和第二齿轮（3）传递给第二轴（31），经第二轴（31）的车轮动力输出口（32）进行动力输出。这种工作模式下，司机驾驶该车辆和驾驶普通卡车有显著区别：通常会将发动机设定成恒转速（通常是发动机的大功率经济转速，比如1600至2400rpm，取决于具体机型），采用固定的变速箱档位，以恒定转速驱动作业设备，并通过调节液压泵的排量来实现车速的改变。

所述作业设备驱动输出口（11），直接安装作业设备或安装驱动作业设备的皮带轮，或连接驱动作业设备的链轮、传动轴或法兰。所述液压泵（36）采用变排量泵，液压马达（16）采用定排量马达。所述的液压泵（36）和液压马达（16）分别布置在所述齿轮箱的两侧。液压泵（36）和第二轴（31）的车轮动力输出口（32）同侧，液压马达（16）和第一轴（12）的总动力输入口（13）同侧。所述的第二轴（31）两端都采用轴承支撑在箱体组件（25）上；第一轴（12）的一端用轴承支撑在箱体组件（25）上，另一端采用轴承支撑在第二轴（31）端部。所述第一齿轮（24）通过滚针轴承空套在第一轴（12）上，第二齿轮（3）通过滚针轴承空套在第二轴（31）上；所述第一啮合齿套（17），第二啮合齿套（7）采用花键连接形式实现所述轴和轴，或者所述轴和齿轮之间的连接。

所述第一轴（12）和第三轴（4）之间采用一级齿轮传动；第二轴（31）和第四轴（23）之间采用一级齿轮传动。第三齿轮（5）和第三轴（4）之间为过盈配合连接，两者不可以发生相对转动，第四齿轮（26）和第四轴（23）为一整体零件，两者不可以发生相对转动。

所述液压泵（36）的端部可以串联若干小液压泵，这些小液压泵可以为车辆提供额外的液压动力需求，比如驱动油缸或者其他液压马达。

图3是本发明实施例2的第二种工作模式（作业模式）的原理图。

实施例2与实施例1的主要区别在于，所述第二轴（31）和第四轴（23）之间采用两级齿轮传动，即增加了第五轴（28）、第五A齿轮（27），第五B齿轮（29）。其中，第四齿轮（26）和第五A齿轮（27）啮合，第二齿轮（3）和第五B齿轮（29）啮合，第四轴（23）动力经第五轴（28）传递给第二轴（31）输出。

这种方案的好处是，在有限的齿轮箱空间中，两级传动可以比一级传动实现更大的速比变化，满足车辆更大传动速比的需求；或者是在相同的中心距和传动转速的前提下，两级传动可以比一级传动降低齿轮线速度。

图4是本发明实施例3的第二种工作模式（作业模式）的原理图。

实施例3与实施例1的主要区别在于，第一轴（12）两端都采用轴承支撑在箱体组件（25）上；第二轴（31）的一端用轴承支撑在箱体组件（25）上，另一端采用轴承支撑在第一轴（12）端部。

洒水车、吹雪车、除冰车、喷雾降尘车、扫路车、洗扫车等是非常适用于本发明技术方案的典型工程车辆，这些车辆的作业设备通常是大功率的风机、水泵、液压泵、发电机、压缩机等。

总之，本发明仅仅使用车辆底盘原有的一台发动机即能同时实现车辆的高速行驶转场和低速行驶作业要求，将原有技术方案中作业发动机和附属装置占用的空间转化为作业设备所需空间，并将底盘发动机的动力高效传递给作业设备，从而实现车辆工作效率的显著提升和节能、减排、降噪。

上述实施例仅用于解释说明本发明的发明构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。