一种集成式变速驱动桥的制作方法
【专利摘要】一种集成式变速驱动桥，包括外接设备动力供给机构、动力输入及外接设备动力变速机构、无级变速及差速控制机构、车轮传动装置这四个部分。变换动力输入及外接设备动力变速机构中滑移换档齿轮的位置，实现外接设备动力供给机构三档速度调节；无级变速及差速控制机构由行星齿轮机构、蜗轮蜗杆机构和电机集成，等速或不等速调节安装在行星齿轮外齿圈上的蜗轮蜗杆机构的电机的转速，可实现传动系统无级变速和差速；车轮传动装置中集成主减速器与半轴。该驱动桥集成了外接设备动力供给机构三速调节、传动系统无级变速、驱动桥差速和主减速等功能，从而将使用该设备的农田机械的灵敏性、轻便性和操纵稳定性完美结合，提高了操纵性能和自动化水平。
【专利说明】一种集成式变速驱动桥
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及农用机械设备中的驱动系统领域，尤其涉及一种集成无级变速装置、差速器以及三速动力输出装置的集成式变速驱动桥。
【背景技术】
[0002]目前，水稻插秧机、水稻直播机、蔬菜移栽机、油菜移栽机等田间作业机具通常都是采用驾驶式或人力手扶自走式。其中，驾驶式机具虽然可以大幅减少劳动强度，但是由于此类机具通常单机质量比较低，如果加载驾驶员，会使得整机总质量大幅增加，且由于增加驾驶员后，机具的驱动力，行走系统等都要做相应的改进，使得整机成本上升，适用性降低。而人力手扶自走式可以解决上述问题，但由于在作业过程中，驾驶员始终要跟着机械走，劳动强度大，效率低。
[0003]基于上述原因，如果能采用遥控驾驶的方式就能解决上述问题。而在设备的实际应用中，无论采用驾驶式或人力手扶自走式机具，通常都包含有发动机、离合器、变速器以及牙嵌式转向离合器。要实现遥控驾驶，在发动机油门电子控制大小、离合器电子控制离合都比较容易实现，但是变速器换挡、机具转向很难实现电子控制，若采用传统的方法，也会使得机具结构十分复杂，同时，还会因为操作难度增大、成本大幅上升，而失去其生产和使用的意义。
实用新型内容
[0004]本实用新型所解决的技术问题在于提供一种集成式变速驱动桥，以解决上述【背景技术】中的缺点。
[0005]本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0006]一种集成式变速驱动桥，其主体为一封闭箱体，箱体内依次封装有外接设备动力供给机构、动力输入及外接设备动力变速机构、无级变速及差速控制机构以及车轮传动装置这四个部分。
[0007]其中，外接设备动力供给机构安装在封闭箱体内一侧，其两侧通过端盖封闭，端盖内套装有限位轴承，并通过限位轴承固定输出动力轴，此输出动力轴上从左至右分别设计有三处外花键，分别用于箱内变速齿轮、双联齿轮以及箱外动力输出组件的安装和动力传递。
[0008]动力输入及外接设备动力变速机构固定在设备动力供给机构以及无级变速及差速控制机构之间，包括两根独立的轴结构，所述下部轴杆为动力输入轴，其两端通过限位轴承固定在两侧的端盖上，而轴径上设置有滑动外花键，且在滑动外花键上依次套装有一个滑动齿轮、主动力齿轮以及一个滑动双联齿轮；所述上部轴杆为一端面带有多个限位凹槽的换挡推杆，此换挡推杆可在轴向上移动，且其带限位凹槽的一端卡接在一个推杆限位套内，通过限位凹槽可实现换挡推杆档位的限定；而两根轴杆之间的联动通过一个换挡拨叉实现，此换挡拨叉为一个三联叉结构，其下部连接滑动齿轮以及滑动双联齿轮上，上部则通过一个挡圈固定在换挡推杆上，使得滑动齿轮和滑动双联齿轮在换挡拨叉的拨动下可沿滑动外花键滑动，以变换滑动齿轮、滑动双联齿轮和设备动力供给机构中变速齿轮、双联齿轮的哨合方式。
[0009]无级变速及差速控制机构包括两个行星驱动轮结构，且这两个行星驱动轮结构对称安装在中间轴上；而所述中间轴两端通过轴承支撑，利用端盖封闭，中间轴上两组行星齿轮机构之间安装有一级减速从动齿轮，所述的一级减速从动齿轮一端用台阶定位，另一端用卡环定位，且所述一级减速从动齿轮与动力输入及外接设备动力变速机构中的主动力齿轮啮合,一级减速从动齿轮的通过中间的花键将动力传递给中间轴，中间轴再将动力传递给行星变速器机构。而安装在无级变速及差速控制机构中的每个行星齿轮结构中均包括有太阳轮、四个行星轮、由行星轮支架组成的行星架以及齿圈，所述太阳轮通过花键连接的方式或直接焊接在中间轴上，行星架通过支架两端支撑，所述的行星架中的行星轮通过销钉固接在支撑架上，所述行星架的侧端加工有外齿轮做下一级的动力输入齿轮，所述行星架外齿轮与车轮传动装置中半轴的驱动齿轮啮合，将行星齿轮机构的动力输出给驱动半轴，行星架通过两组滚针轴承支撑在中间轴上。
[0010]在上述行星齿轮结构中，太阳轮做动力输入轮，行星架做动力输出，齿圈做调速机构，所述的齿圈为内啮合齿圈，在齿圈的外圆加工有蜗轮，蜗轮与电机控制的蜗杆配合，组成一套运动副，所述的蜗轮与齿圈的组合结构，在电机的带动下，能控制齿圈旋转及旋转方向、停止，由于所述的行星齿轮结构组合的电机控制的蜗轮蜗杆结构，形成一种由太阳轮与蜗杆驱动的双动力驱动结构，根据行星齿轮机构的运动特征，在太阳轮固定转速而蜗杆变转速运动时，行星架输出速度可以无极可调。
[0011 ] 由于行星齿轮机构对称的布置在中间轴上，如果控制两组行星齿轮机构的齿圈外端的蜗轮的转速相同，两行星架端输出可以无级变速的相同速度，如果控制两组行星齿轮机构的齿圈外端的蜗轮的转速不同，则行星架输出不同的速度，实现驱动轮差速。可见所述的行星齿轮机构及其调速装置能实现无级变速与差速。
[0012]车轮传动装置位于无级变速及差速控制机构一侧，两侧通过端盖固定在主箱体上，其内部包括两根驱动半轴以及两个套装在驱动轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与行星架结构中的外部输出啮合齿盘啮合。
[0013]在本实用新型的设备动力供给机构中，输出动力轴的最右端设置有外螺纹和防松销孔，用于固定外部安装的车轮组件。
[0014]在本实用新型的动力输入及外接设备动力变速机构中，动力输入轴的端盖左侧伸出部分上开有防松销孔、外螺纹及外花键，用于外部动力组件的安装和动力传递。
[0015]在本实用新型的动力输入及外接设备动力变速机构中，所述推杆限位套为一个带限位钢球以及内置弹簧的套筒结构，其限位钢球与限位凹槽的尺寸相匹配，且整个推杆限位套的位置与主箱体保持相对固定。
[0016]在本实用新型中，所述安装在无级变速及差速控制机构中的每个行星驱动轮结构中的行星驱动轮与蜗轮之间还设置有一个滚动轴承用于限位支撑，并能有效地进行辅助传动。
[0017]在本实用新型中，所述车轮传动装置的驱动半轴在伸出主箱体的端盖部分中通过双轴承套装的方式来增加驱动轴输出的稳定性，两半轴之间采用连接轴承支撑，既增加驱动半轴稳定性，也提高了传动的效率。
[0018]有益效果:本实用新型将变速器、主减速器、差速器和动力输出装置集成在一体，形成一个集成化的变速驱动桥，其中的蜗轮蜗杆结构在调速电机的控制下适时调整行星齿轮传动组件中的齿圈的转速，变速器可输出空挡、无级变速的前进挡和倒档，也可以实现左右驱动轮的限扭差速。可应用于水稻插秧机、水稻直播机、蔬菜移栽机、油菜移栽机等田间作业机具中，可有效提高其自动化水平，使得对这类机具的远端遥控操作成为可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的较佳实施例的内部结构示意图。
[0020]图2为本实用新型的较佳实施例的侧面视图。
[0021]图3为本实用新型的较佳实施例的外接设备动力供给机构示意图。
[0022]图4为本实用新型的较佳实施例的动力输入及外接设备动力变速机构示意图。
[0023]图5为本实用新型的较佳实施例的动力无级变速及差速控制机构示意图。
[0024]图6为本实用新型的较佳实施例的无级变速及差速控制机构中的行星驱动轮结构细节图。
[0025]图7为本实用新型的较佳实施例的车轮传动装置示意图。
【具体实施方式】
[0026]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
[0027]参见图f图7的一种集成式变速驱动桥的较佳实施例，该实施例中包括6大部分:主箱体1、箱盖2、外接设备动力供给机构3、动力输入及外接设备动力变速机构4、无级变速及差速控制机构5、车轮传动装置6以及外接差速控制机构8。设备动力供给机构3、动力输入及外接设备动力变速机构4、无级变速及差速控制机构5、车轮传动装置6和左右差速控制机构8集成安装于主箱体I和箱盖2上，以下详细阐述各部分的结构及相关功用。
[0028]外接设备动力供给机构3部分主要包括第一左端盖301、第一右端盖307、输出动力轴305、变速齿轮303、双联齿轮304、第一挡圈302和第二挡圈306 ;第一左端盖301安装于主箱体I上，内部装有轴承；第一右端盖307安装于箱盖2上，内部装有轴承和第一油封308 ;输出动力轴305两端分别安装于轴承内，从左至右分别设计有三处外花键，分别用于箱内变速齿轮303、双联齿轮304和箱外动力输出组件的安装和动力传递，最右端设计有外螺纹和防松销孔，用于固定外部安装的组件；变速齿轮303和双联齿轮304安装于输出动力轴305后，分别对应安装调整第一挡圈302和第二挡圈306，保证输出动力轴305的轴向窜动。
[0029]动力输入及外接设备动力变速机构4的部分中主要包括动力输入轴406、第二左端盖405、第二右端盖413、滑动齿轮409、滑动双联齿轮411、主动力齿轮410、主动力齿挡圈412、换挡拨叉414、换挡推杆417、拨叉挡圈418、推杆左支撑401、推杆右支撑416、推杆限位套420、限位钢球402、限位弹簧403和弹簧卡圈404等；推杆左支撑401和第二左端盖405分别安装于主箱体I上，推杆右支撑416和第二右端盖413分别安装于箱盖2上；第二左端盖405内装有轴承和第二油封407，第二右端盖413内装有轴承，动力输入轴406两端分别安装于第二左端盖405以及第二右端盖413的轴承内，左端设计有防松销孔、外螺纹及外花键，用于外部动力组件的安装和动力传递
[0030]另外，在动力输入轴406在内部两轴承之间设计有滑动外花键408，滑动齿轮409、主动力齿轮410和滑动双联齿轮411套装于滑动外花键408上，主动力齿轮410通过主动力齿挡圈412限位，滑动齿轮409和滑动双联齿轮411在换挡拨叉414的拨动下可沿滑动外花键408滑动，变换滑动齿轮409、滑动双联齿轮411和变速齿轮303、双联齿轮304的啮合；换挡推杆417 —头贯穿推杆右支撑416安装并由第三油封415密封，另一头插入推杆左支撑401内，中间穿过换挡拨叉414并由拨叉挡圈418限位，换挡推杆417靠近箱盖2的内侧安装有第三挡圈421，防止换挡推杆417在换挡时被拔出；同时，在换挡推杆417左端设计有三道限位凹槽419，推杆限位套420紧固套装于推杆左支撑401上。
[0031]在换挡推杆417装入推杆左支撑401后，将限位钢球402和限位弹簧403如图依次装入推杆限位套420内，并最终通过弹簧卡圈404预压限位弹簧403定位紧固，当外部操纵换挡推杆417换挡移动时，限位钢球402会被顶起，当换挡推杆417移动到对应档位的限位凹槽419时，限位钢球402在限位弹簧403的作用下复位，而当在外部操作停止作用时，即处于运行限位状态。
[0032]无级变速及差速控制机构5中主要包括第三左端盖503、第三右端盖504、中间轴501、左控制蜗杆505、右控制蜗杆506、左行星控制部分507、右行星控制部分508、一级减速从动齿轮509和第四挡圈510。第三左端盖503和第三右端盖504分别安装于主箱体I和箱盖2中，并在其内侧通过轴承限位，中间轴501两端安装于轴承内；一级减速从动齿轮509安装于中间轴501中部，并由第四挡圈510限位，一级减速从动齿轮509通过中间轴501上设计的花键传递动力，带动中间轴501旋转；左行星控制部分507和右行星控制部分508对称于一级减速从动齿轮509分布设计，并通过左控制蜗杆505和右控制蜗杆506分别控制行星差速，从而实现变速及差速转向的功能。
[0033]在本实施例中，左行星控制部分507与右行星控制部分508为对称结构，下面就图6的左行星控制部分507部分详细的描述行星控制部分的结构:该部分主要包括蜗轮50707、行星轮50710、行星架50702、销钉50711、支撑架50712、滚动轴承50705、滚针轴承50701、限位内挡圈50706和限位外挡圈50715 ;行星架50702内两端分别设计安装有滚针轴承50701，并套装于中间轴501上，滚动轴承50705安装于行星架50702外围，蜗轮50707安装于滚动轴承50705外围，并分别通过限位外挡圈50715和限位内挡圈50706限位；行星轮50710通过销钉50711安装于行星架50702右侧，并设计有支撑架50712作为行星轮50710的轴向定位与支撑；至此，作为主件的行星架50702、蜗轮50707、滚动轴承50705和行星轮50710组装成体，套装于中间轴501后各部分齿相互啮合，行星轮50710的外齿与齿圈50709啮合的同时还与太阳轮50713啮合，蜗轮50707外部设计的蜗轮齿50708与左蜗杆505相互啮合；中间轴501通过太阳轮50713带动行星轮50710围绕动力销钉50711旋转，常规状态下控制蜗轮50707在左蜗杆505的静摩擦力作用下保持相对静止，行星轮50710沿控制蜗轮50707的内侧做相对运动，并通过动力销钉50711带动行星架50702围绕中间轴501做相对旋转运动，并通过行星架外齿轮50703将动力传递给驱动齿轮608 ;当需要加、减速或左、右两边需要差速时，差速控制机构8将分别控制左控制蜗杆505和右控制蜗杆506的旋转，旋转速度有差异时则输出差速动力，旋转转速促使控制蜗轮50707和行星轮运动方向一致时则减速，旋转转速促使控制蜗轮50707和行星轮50710运动方向相反时贝IJ增速。
[0034]车轮传动装置6主要包括驱动半轴605、驱动齿轮608、第四端盖601、第五挡圈602、轴封606和调整挡圈607 ;动力行驶驱动部分采取左右对称设计，中间通过连接轴承7衔接；单边设计为第四端盖601安装于主箱体I上，第四端盖601内部安装有轴承和轴封轴封606，驱动半轴605贯穿轴承和轴封轴封606，并通过调整挡圈607和第五挡圈602限位和调整轴向间隙；驱动齿轮608通过驱动半轴605上的花键将动力传递给驱动半轴605从而带动外部设备，驱动半轴605左端设计有传动键603及紧固螺纹604。
[0035]以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种集成式变速驱动桥，其主体为一封闭箱体，其特征在于，箱体内依次封装有外接设备动力供给机构、动力输入及外接设备动力变速机构、无级变速及差速控制机构以及车轮传动装置这四个部分，其中: 外接设备动力供给机构中包括有一根输出动力轴，此输出动力轴上从左至右分别设计有三处外花键，并通过外花键安装有变速齿轮、双联齿轮以及箱外动力输出组件； 动力输入及外接设备动力变速机构固定在设备动力供给机构以及无级变速及差速控制机构之间，其内包括两根独立的轴结构，其下部轴杆为动力输入轴，其轴径上设置有滑动外花键，且在滑动外花键上依次套装有一个滑动齿轮、主动力齿轮以及一个滑动双联齿轮，而上部轴杆为一端面带有多个限位凹槽的换挡推杆，此换挡推杆可在轴向上移动，且其带限位凹槽的一端卡接在一个推杆限位套内，通过限位凹槽可实现换挡推杆档位的限定，而两根轴杆之间的联动通过一个换挡拨叉实现； 无级变速及差速控制机构包括两个行星驱动轮结构，且这两个行星驱动轮结构对称安装在中间轴上；同时，中间轴上的两组行星齿轮机构之间还安装有一个一级减速从动齿轮，一级减速从动齿轮与动力输入及外接设备动力变速机构中的主动力齿轮啮合；而安装在无级变速及差速控制机构中的每个行星齿轮结构中均包括有太阳轮、四个行星轮、由行星轮支架组成的行星架以及齿圈，其中，太阳轮通过花键连接的方式或直接焊接在中间轴上，行星架通过支架两端支撑，而行星架中的行星轮通过销钉固接在支撑架上，同时，在行星架的侧端加工有外齿轮作为下 一级的动力输入齿轮，此行星架外齿轮与车轮传动装置中半轴的驱动齿轮啮合，将行星齿轮机构的动力输出给驱动半轴；而所述齿圈为内啮合齿圈，行星轮的外齿与齿圈哨合，而齿圈的外圆加工有蜗轮，蜗轮与电机控制的蜗杆配合，组成一套运动苜1J ; 车轮传动装置位于无级变速及差速控制机构一侧，两侧通过端盖固定在主箱体上，其内部包括两根驱动半轴以及两个套装在驱动轴上的驱动齿轮，所述驱动齿轮与行星架结构中的外部输出哨合齿盘哨合。
2.根据权利要求1所述的一种集成式变速驱动桥，其特征在于，换挡拨叉为一个三联叉结构，其下部连接滑动齿轮以及滑动双联齿轮上，上部则通过一个挡圈固定在换挡推杆上。
3.根据权利要求1所述的一种集成式变速驱动桥，其特征在于，所述推杆限位套为一个带限位钢球以及内置弹簧的套筒结构，其限位钢球与限位凹槽的尺寸相匹配，且整个推杆限位套的位置与主箱体保持相对固定。
4.根据权利要求1所述的一种集成式变速驱动桥，其特征在于，所述安装在无级变速及差速控制机构中的每个行星驱动轮结构中的行星驱动轮与蜗轮之间还设置有一个滚动轴承。
5.根据权利要求1所述的一种集成式变速驱动桥，其特征在于，所述无级变速及差速控制机构中的一级减速从动齿轮一端用台阶定位，另一端用卡环定位。
6.根据权利要求1所述的一种集成式变速驱动桥，其特征在于，所述无级变速及差速控制机构中的行星架通过两组滚针轴承支撑在中间轴上。
7.根据权利要求1所述的一种集成式变速驱动桥，其特征在于，所述车轮传动装置的驱动半轴在伸出主箱体的端盖部分中通过双轴承套装的方式来增加驱动轴输出的稳定性，两半轴之间采用 连接轴承支撑。
【文档编号】F16H37/08GK203413073SQ201320531790
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月29日 优先权日:2013年8月29日
【发明者】肖名涛, 孙松林, 蒋蘋, 谢方平 申请人:湖南农业大学