一种拖拉机智能四驱变速器及拖拉机的制作方法

本发明涉及农业机械领域，特别涉及一种拖拉机智能四驱变速器及拖拉机。

背景技术：

拖拉机不仅可以通过挂接极具进行田间耕作作业，也可以通过挂接挂车形成拖拉机运输机组，进行运输作业。相对于轻型载货汽车或三轮摩托车运输车，拖拉机更适合从事非道路条件下的转运运输，如：山地转运、林地转运、田间转运等。在非道路条件下，由于路况复杂，道路崎岖、坡度大，拖拉机驱动行驶时易打滑。因此，发明一种能防止拖拉机驱动行驶时打滑的拖拉机智能四驱变速器，是本领域亟需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种拖拉机智能四驱变速器及拖拉机，其防滑、防陷能力强。

本发明的解决方案是这样实现的：本发明提出一种拖拉机智能四驱变速器，其特征在于，包括变速组件，四驱组件，前驱组件，四驱锁止组件，电控单元；

所述变速器组件的动力输入轴一方面直接穿过变速器箱体，对外继续输出动力，另一方面，分别与前驱组件连接输出至前轮驱动或与四驱组件连接输出至前后轮四轮驱动；

所述四驱锁止组件包括锁止钳，锁止钳在减速电机的控制下移动，锁止钳运动使推力轴承压缩弹簧，弹簧使钢片和摩擦片压紧，将从前驱输入轴上输入的动力输入至后驱输入轴；

电控单元，所述电控单元与电机控制器、前驱转速传感器、后驱转速传感器和锁紧力旋钮连接，电控单元根据前驱转速传感器、后驱转速传感器检测的前驱转速信号、后驱转速信号控制电机控制器，以控制减速电机的位置，实现四驱锁止控制。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述变速组件包括动力输入轴；

变速主动轴，及设置在变速主动轴上的三联齿轮，三档主动齿轮，二档主动齿轮，一档主动齿轮；

变速从动轴，及设置在变速从动轴上的低速档齿轮，传动齿轮，四档从动齿轮，四档从动齿轮，三档从动齿轮，二档从动齿轮，一档从动齿轮。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述三联齿轮上还设置有低速档主动齿轮，倒档主动齿轮和四档主动齿轮。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述前驱输入轴和后驱输入轴，其中，前驱输入轴上设有前驱锥齿轮和前驱输入齿轮，前驱输入轴与后驱输入轴之间通过电动多片式离合器连接。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述后驱输入轴上设置有后驱输入轴转速感应齿轮、后轴转速传感器和后驱从动齿轮。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述电动多片式离合器包括摩擦片、钢片、离合器毂、弹簧、推力轴承、减速电机、锁止钳和螺纹杆；

锁止钳设置有螺母，并安装在减速电机的输出轴上，其输出轴上设置有螺纹杆，与锁止钳上的螺母形成螺母螺杆移动副，推力轴承安装在锁止钳与弹簧之间，弹簧安装在离合器毂与推力轴承之间。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述钢片设置有外花键，并通过外花键安装在离合器毂上，钢片可以在离合器毂前后移动，不可以相对转动；

摩擦片设置有内花键并通过内花键安装在后驱输入轴上，并可以沿着后驱输入轴上的花键前后移动，不可以相对转动。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述摩擦片与钢片间隔布置。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述电控单元根据锁紧力旋钮的位置，控制减速电机的位置，实现不同程度的四驱锁止控制，使动力按照锁紧力旋钮选择的比例将动力分配给前后轮去驱动；在车辆熄火后，电控单元控制车辆自动转入非四驱模式。

本发明还提出一种拖拉机，包括拖拉机智能四驱变速器，其中，所述拖拉机智能四驱变速器为如上所述的拖拉机智能四驱变速器。

本发明所述的拖拉机及其拖拉机智能四驱变速器，所述拖拉机智能四驱变速器，拨叉组件，变速组件，四驱组件，前驱组件，四驱锁止组件组成。变速器组件的输入轴通过一方面直接穿过变速器箱体，对外继续输出动力，另一方面，采用两轴换档方式实现四速主变速器与高低倒的副变速组合后，分别输出至前轮驱动或前后轮四轮驱动。四驱锁止组件采用电控多片式摩擦片锁止机构，可在不中断动力的情况下切换四驱，并可在不同路况下由电控单元自动控制或手动输入四驱扭矩分配比例。本发明结构紧凑，操控便捷，装备此变速器的拖拉机工况适应性强，防滑、防陷车能力强，操作人员劳动强度低。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明一种拖拉机智能四驱变速器示意图；

图2为图1中变速器传动结构示意图；

图3为变速器四驱传动结构示意图；

图4为变速器倒档结构示意图；

图5为变速器倒档传动路线示意图；

图6为变速器换入倒档示意图；

图7为变速器后驱锁止结构示意图；

图8为电子控制单元原理图。

附图标记对应关系为：

箱体a拨叉组件b变速组件c四驱组件d

前驱组件e主箱体a1箱盖a2

动力输入轴s1变速主动轴s2三联齿轮g21

三档主动齿轮g22二档主动齿轮g23一档主动齿轮g24

三四档花键毂s21三四档结合套j2三四档拨叉b2

低速档主动齿轮g211倒档主动齿轮g212四档主动齿轮g213

变速从动轴s3低速档齿轮g31传动齿轮g32

四档从动齿轮g33三档从动齿轮g34二档从动齿轮g35

一档从动齿轮g36高低倒档花键毂s31高低倒档结合套j1

高低倒档拨叉b1一二档花键毂s32一二档结合套j3

一二档拨叉b3前驱输入轴s4后驱输入轴s5

前驱锥齿轮g40前驱输入齿轮g41高低倒档拨叉b1

倒档拨叉b4三四档拨叉b2一二档拨叉b3

惰轮g51差速器df差速器左侧输出齿轮轴sl

差速器右侧输出齿轮轴sr电动多片式离合器f摩擦片f1

钢片f2离合器毂f3弹簧f4推力轴承f5

锁止钳f6螺纹杆f7减速电机f8电控单元c1

电机控制器c2前驱转速传感器c3后驱转速传感器c4

锁紧力旋钮c5模式开关c6开关c7

装配件x端盖x1螺栓x2唇形密封圈x3

轴承x4卡环x5内花键联轴器x6轴套x7

挡圈x8法兰x9推力轴承x10

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。

本发明实施例如下，请参见图1至图8所示的拖拉机及拖拉机智能四驱变速器的结构示意图，具体地，如图1所示，该拖拉机智能四驱变速器主要包括箱体a，拨叉组件b，变速组件c，四驱组件d，前驱组件e。其中，箱体a中包含主箱体a1，箱盖a2。

如图2所示，变速组件c主要包括1)动力输入轴s1；

2)变速主动轴s2，以及设置在变速主动轴s2上的三联齿轮g21，三档主动齿轮g22，二档主动齿轮g23，一档主动齿轮g24。三四档花键毂s21，三四档结合套j2，三四档拨叉b2。其中，三联齿轮g21上设置有低速档主动齿轮g211，倒档主动齿轮g212，四档主动齿轮g213。

3)变速从动轴，以及设置在变速从动轴s3上的低速档齿轮g31，传动齿轮g32，四档从动齿轮g33，四档从动齿轮g33，三档从动齿轮g34，二档从动齿轮g35，一档从动齿轮g36。高低倒档花键毂s31，高低倒档结合套j1，高低倒档拨叉b1，一二档花键毂s32，一二档结合套j3，一二档拨叉b3。高低倒档结合套j1上加工有传动齿轮g32。

4)装配件x主要包括：端盖x1，螺栓x2，唇形密封圈x3，轴承x4，卡环x5，内花键联轴器x6，轴套x7，挡圈x8，法兰x9，推力轴承x10。

如图3所示，在四驱组件d中，主要包括前驱输入轴s4，后驱输入轴s5。

其中，前驱输入轴s4上有前驱锥齿轮g40，前驱输入齿轮g41。前驱输入轴s4与后驱输入轴s5之间通过电动多片式离合器f连接。

如图4所示，动力输入轴s1，变速主动轴s2，变速从动轴s3，前驱输入轴s4在图示剖面方向中以竖直方式排列。倒档轴以一定角度设置在变速主动轴s2，变速从动轴s3之间。

在拨叉的布置中，高低倒档拨叉b1与倒档拨叉b4共用一个拨杆，三四档拨叉b2与一二档拨叉b3共用一个拨杆。

如图5、图6所示，倒档轴上设置有惰轮g51，惰轮g51与变速从动轴s3上的传动齿轮g32常啮合，惰轮g51可以沿着倒档轴轴向滑动，当滑动惰轮g51到一定位置时可与三联齿轮g21的倒档主动齿轮g212啮合。

如图7所示，前驱组件e中主要包括有差速器df，差速器左侧输出齿轮轴sl，差速器右侧输出齿轮轴sr，

电动多片式离合器f中主要包括：摩擦片f1，钢片f2，离合器毂f3，弹簧f4，推力轴承f5，锁止钳f6，螺纹杆f7，减速电机f8。

锁止钳f6设置有螺母，并安装在减速电机f8的输出轴上，其输出轴上设置有螺纹杆f7，与锁止钳f6上的螺母形成螺母螺杆移动副，推力轴承f5安装在锁止钳f6与弹簧f4之间，弹簧f4安装在离合器毂f3与推力轴承f5之间。钢片f2设置有外花键，并通过外花键安装在离合器毂f3上，钢片f2可以在离合器毂f3前后移动，不可以相对转动。摩擦片f1设置有内花键并通过内花键安装在后驱输入轴s5上，并可以沿着后驱输入轴s5上的花键前后移动，不可以相对转动。摩擦片f1与钢片f2间隔布置，离合器毂f3通过花键与前驱输入轴s4相连。

如图8所示，电子控制单元中主要包括电控单元c1，电机控制器c2，前驱转速传感器c3，后驱转速传感器c4，锁紧力旋钮c5，模式开关c6，开关c7。

本发明所述拖拉机智能四驱变速器的换档原理与动力传递路线如下。

如图2所示，动力输入轴s1后端与变速主动轴s2前段通过内花键联轴器x6连接，三联齿轮g21通过轴承x4空套在变速主动轴s2上，三档主动齿轮g22，二档主动齿轮g23，一档主动齿轮g24，三四档花键毂s21则通过花键与变速主动轴s2上相连，齿轮之间通过挡圈x8相互定位。三四档花键毂s21上则分别配套有三四档结合套j2，三四档拨叉b2。变速主动轴s2后端设置有法兰x9，可将动力输出至其他装置。

变速从动轴s3左端通过轴承x4安装在箱体a1上，低速档齿轮g31、高低倒档花键毂s31通过轴套x7空套在变速从动轴s3上。四档从动齿轮g33，三档从动齿轮g34，一二档花键毂s33、则通过花键安装在变速从动轴s3上，二档从动齿轮g35，一档从动齿轮g36则通过轴套x8空套在变速从动轴s3上。高低倒档花键毂s31，一二档花键毂s32上则分别配套有高低倒档结合套j1，一二档结合套j3，高低倒档拨叉b1，一二档拨叉b3。

在齿轮啮合关系上，低速档主动齿轮g211与低速档齿轮g31常啮合，四档主动齿轮g213与四档从动齿轮g33常啮合，三档主动齿轮g22与三档从动齿轮g34常啮合，二档主动齿轮g23与二档从动齿轮g35常啮合，一档主动齿轮g24与一档从动齿轮g36常啮合，传动齿轮g32与惰轮g51常啮合，传动齿轮g32与前驱输入齿轮g41常啮合。

具体地：

空档：挂入空档时，高低倒档结合套j1，三四档结合套j2，一二档结合套j3处于中间位置，惰轮g51处于图5所示位置。

高速一档：使用高速一档时，拨动高低倒档拨叉b1，使高低倒档结合套j1后移，拨动一二档拨叉b3，使一二档结合套j3后移。

此时的动力传递路线为：动力输入轴s1→内花键联轴器x6→变速主动轴s2→一档主动齿轮g24→一档从动齿轮g36→一二档结合套j3→一二档花键毂s32→变速从动轴s3→四档从动齿轮g33→高低倒档结合套j1→传动齿轮g32→前驱输入齿轮g41→前驱锥齿轮g40。

高速二档：使用高速二档时，拨动高低倒档拨叉b1，使高低倒档结合套j1后移，拨动一二档拨叉b3，使一二档结合套j3前移。

此时的动力传递路线为：动力输入轴s1→内花键联轴器x6→变速主动轴s2→二档主动齿轮g23→二档从动齿轮g35→一二档结合套j3→一二档花键毂s33→变速从动轴s3→四档从动齿轮g33→高低倒档结合套j1→传动齿轮g32→前驱输入齿轮g41→前驱锥齿轮g40。

高速三档：使用高速三档时，拨动高低倒档拨叉b1，使高低倒档结合套j1后移，拨动三四档拨叉b2，使三四档结合套j2后移。

此时的动力传递路线为：动力输入轴s1→内花键联轴器x6→变速主动轴s2→三四档花键毂s21→三四档结合套j2→三档主动齿轮g22→三档从动齿轮g34→变速从动轴s3→四档从动齿轮g33→高低倒档结合套j1→传动齿轮g32→前驱输入齿轮g41→前驱锥齿轮g40。

高速四档：使用高速四档时，拨动高低倒档拨叉b1，使高低倒档结合套j1后移，拨动三四档拨叉b2，使三四档结合套j2前移。

此时的动力传递路线为：动力输入轴s1→内花键联轴器x6→变速主动轴s2→三四档花键毂s21→三四档结合套j2→四档主动齿轮g213→四档从动齿轮g33→高低倒档结合套j1→传动齿轮g32→前驱输入齿轮g41→前驱锥齿轮g40

低速档切换(以低速一档举例)

低速一档：使用低速一档时，拨动高低倒档拨叉b1，使高低倒档结合套j1前移，拨动一二档拨叉b3，使一二档结合套j3后移。

此时的动力传递路线为：动力输入轴s1→内花键联轴器x6→变速主动轴s2→一档主动齿轮g24→一档从动齿轮g36→一二档结合套j3→一二档花键毂s32→变速从动轴s3→四档从动齿轮g33→四档主动齿轮g213→三联齿轮g21→低速档主动齿轮g211→低速档齿轮g31→高低倒档结合套j1→传动齿轮g32→前驱输入齿轮g41→前驱锥齿轮g40。

倒档切换(以倒一档为例)

倒一档：使用倒一档时，需在空档状态下先使用倒档拨叉b4将惰轮g51由图5所示位置拨动至图7所示位置，再拨动一二档拨叉b3，使一二档结合套j3后移。

此时的动力传递路线为：动力输入轴s1→内花键联轴器x6→变速主动轴s2→一档主动齿轮g25→一档从动齿轮g37→一二档结合套j3→一二档花键毂s33→外花键轴套s34→四档从动齿轮g33→四档主动齿轮g213→三联齿轮g21→倒档主动齿轮g212→惰轮g51→传动齿轮g32→前驱输入齿轮g41→前驱锥齿轮g40。

本发明所述拖拉机智能四驱变速器采用的四驱锁止具体为：

锁止钳f6在减速电机f8的控制下移动，锁止钳f6运动使推力轴承f5压缩弹簧f4，弹簧f4使钢片f2和摩擦片f1压紧，将从前驱输入轴s4上输入的动力传递至后驱输入轴s5。

本发明所述拖拉机智能四驱变速器采用的四驱切换控制具体过程为：

电机控制器c2，前驱转速传感器c3，后驱转速传感器c4，锁紧力旋钮c5，模式开关c6，开关c7连接在电控单元c1上。

电机控制器c2连接的是图7中的减速电机f8。

开关c7具有打开或关闭四驱功能，模式开关c6具有自动和手动两种模式。

自动模式下，电控单元c1根据前驱转速传感器c3，后驱转速传感器c4的信号控制电机控制器c2以控制减速电机f8的位置，实现四驱锁止控制。

手动模式下，电控单元c1根据锁紧力旋钮c5的位置，控制减速电机f8的位置，实现不同程度的四驱锁止控制，使动力按照锁紧力旋钮选择的比例将动力分配给前后轮去驱动。在车辆熄火后，电控单元c1控制车辆自动转入非四驱模式，防止车辆错误的长期挂入四驱模式。

上述结构的拖拉机及其拖拉机智能四驱变速器，具有如下优点：

第一、采用变速器组件采用两轴换档方式实现四速主变速器与高低倒的副变速组合，结构简单。

第二、变速器不仅具有前驱和四驱模式，其输入轴还具有直接继续输出的能力。

第三、采用多片式摩擦片实现四驱差速锁止，锁止扭矩可调控，可在行进中不中断动力的情况下，操控四驱，拖拉机脱困能力强。

第四、装备有电子控制单元，在全自动模式下可由电控单元实时切换四驱状态和前桥差速锁止状态，在复杂的路况和作业环境下降低操作人员的操控难度，提高车辆通过性。

第五、具有四驱扭矩手动分配功能，驾驶员可以根据路况，确定后驱扭矩大小分配。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。