皮带齿轮联动的农用汽车变速器及方法与流程

本发明涉及变速器，具体涉及一种皮带齿轮联动的农用汽车变速器及方法。

背景技术：

1、当前农用汽车所配备的传统变速器因老化而面临换挡精度不足、易失败等问题，尽管如此，它仍保留有倒挡功能。直接替换此类变速器不仅成本高昂，还导致资源浪费。为应对这一挑战，技术人员进行了积极探索，如中国专利cn111779814a所揭示的液力机械式动力换挡变速器，专为大马力农用汽车设计，集成了发动机输出轴、独立pto轴、四元件液力变矩器及多挡双离合自动变速器，展现出创新思路。然而，该方案仍存局限：未能充分利用原有变速器资源，且在功能多样性、换挡精度及空间利用上仍有不足，难以全面满足现代农业对农用汽车高效、多功能的迫切需求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种皮带齿轮联动的农用汽车变速器及方法。

2、本发明采用的技术方案如下：

3、一种皮带齿轮联动的农用汽车变速器，包括与发动机相连的主变速器，以及通过皮带轮与发动机相连的辅变速器，辅变速器装配于主变速器侧部，并与主变速器联动控制，其中：

4、主变速器，包括主一轴、主二轴、倒挡轴和操作杆，其中：

5、主一轴，与发动机输出轴相连，其上设置有齿轮组ⅰ，齿轮组ⅰ用于将操作杆的动力传递给主二轴；

6、主二轴，其上设置有齿轮组ⅱ，齿轮组ⅱ用于将主一轴的动力传递给倒挡轴；

7、倒挡轴，其上设置有齿轮组ⅲ，齿轮组ⅲ周缘设置有密封圈，用于倒挡控制；

8、操作杆，其上设置有拨叉，拨叉控制齿轮组ⅰ、齿轮组ⅱ和齿轮组ⅲ的啮合；

9、辅变速器，包括辅一轴、动力轴、换挡装置和锥齿轮组，其中：

10、辅一轴，其端部设置有与主一轴相配合的安装槽；

11、动力轴，其通过皮带轮与发动机相连，用于将动力直接传递给辅一轴；

12、换挡装置，包括位于辅一轴的高挡被动齿轮组、高低挡齿毂组和低挡被动齿轮组，以及位于动力轴上的高挡主动齿轮组和低挡主动齿轮组，用于实现高低换挡；

13、锥齿轮组，其分别啮合皮带轮轴、动力轴，用于实现动力换向。

14、本技术方案通过在原有的主变速器基础上，新增辅变速器，利用主变速器通过主一轴、主二轴和倒挡轴实现动力的逐步传递和变速控制；辅变速器通过辅一轴、动力轴、换挡装置和锥齿轮组实现动力的直接传递、高低挡切换和动力换向。具体地，辅变速器装配于主变速器侧部，实现了空间的有效利用和结构的紧凑性；安装槽使得辅一轴能够紧密配合主一轴，确保动力的稳定传输；齿轮组、换挡装置和锥齿轮组采用高强度材料制造，确保变速器的耐久性；密封圈保证了变速器内部的密封性，防止灰尘和水分等杂质的侵入。另外，发动机输出的动力通过主一轴传递给齿轮组ⅰ，齿轮组ⅰ将动力传递给主二轴上的齿轮组ⅱ，实现了动力在主变速器内部的初步传递；齿轮组ⅱ再将动力传递给倒挡轴上的齿轮组ⅲ，倒挡轴通过齿轮组ⅲ控制农用汽车的倒挡功能；发动机的动力同时通过皮带轮传递给动力轴，动力轴将动力传递给辅一轴，辅一轴通过安装槽与主一轴相配合，确保动力的同步传输；辅变速器内部的换挡装置通过高挡主动齿轮组、低挡主动齿轮组与对应的高挡被动齿轮组、低挡被动齿轮组的啮合，实现高低挡位的切换。在变速原理上，操作杆通过拨叉控制齿轮组ⅰ、齿轮组ⅱ和齿轮组ⅲ的啮合状态，从而实现不同挡位的切换；换挡装置通过改变主动齿轮组和被动齿轮组的啮合状态，实现高低挡位的切换；锥齿轮组通过啮合皮带轮轴和动力轴，实现动力的换向功能。

15、另外，根据本发明上述提出皮带齿轮联动的农用汽车变速器及方法还可以具有如下附加技术特征：

16、根据本发明的一个实施例，所述主变速器还包括壳体ⅰ，壳体ⅰ上设置有拨动组件ⅰ，拨动组件ⅰ包括档位换挡叉轴和档位拨叉；档位拨叉通过档位换挡叉轴设置于壳体ⅰ内；档位拨叉用于推动齿轮组ⅰ移动，实现一挡到二挡的双联滑动，使齿轮组ⅱ移动，即使一挡从动齿轮组和二挡从动齿轮组在主二轴上移动，从而实现一档、二挡、倒挡的换挡。

17、本技术方案中，原有的主变速器具备一定的换挡功能，但是其精度不如辅变速器，用于精度要求不高进行换挡，精度要求高则采用辅变速器。具体地，通过档位拨叉的推动实现一挡到二挡的双联滑动，齿轮组ⅰ中同时与一挡和二挡的从动齿轮组接触，并在一定的范围内滑动，以实现挡位的平稳过渡；随着齿轮组ⅰ的移动，齿轮组ⅱ的一挡从动齿轮组和二挡从动齿轮组也会在主二轴上移动，实现挡位的切换。

18、根据本发明的一个实施例，所述辅变速器还包括壳体ⅱ，壳体ⅱ上设置有拨动组件ⅱ，拨动组件ⅱ包括高低换挡叉轴和高低挡拨叉；高低挡拨叉通过换挡叉轴滑动设置于壳体ⅱ内；高低挡拨叉用于推动高低挡齿毂组移动，使得高挡被动齿轮组与低挡被动齿轮组在辅一轴上移动，从而实现高挡主动齿轮组与高挡被动齿轮组啮合或者低挡主动齿轮组与低挡被动齿轮组啮合。

19、本技术方案通过选择所需的挡位时，高低换挡叉轴会相应地滑动，进而带动高低挡拨叉推动高低挡齿毂组的移动，实现挡位的切换；高低挡拨叉通过推动高低挡齿毂组的移动，使得高挡被动齿轮组与低挡被动齿轮组在辅一轴上移动；随着高低挡齿毂组的移动，高挡被动齿轮组或低挡被动齿轮组会与对应的高挡主动齿轮组或低挡主动齿轮组啮合；整个换挡过程是通过操作高低换挡叉轴和高低挡拨叉来完成的。拨动组件ⅱ位于与动力轴高度一致的壳体ⅱ上部，辅一轴位于壳体ⅱ下部。

20、根据本发明的一个实施例，所述锥齿轮组包括安装于皮带轮轴花键上的主动锥齿轮、安装于动力轴上的被动锥齿轮；通过主动锥齿轮与被动锥齿轮的啮合，实现对皮带轮输入动力的换向。

21、本技术方案中，皮带轮轴作为动力输入的轴，将动力传递给安装在其上的主动锥齿轮，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合，主动锥齿轮和被动锥齿轮的轴线相交于一点，当主动锥齿轮旋转时，被动锥齿轮以相反的方向旋转，经过换向后的动力通过被动锥齿轮传递给动力轴。

22、根据本发明的一个实施例，所述换挡装置的高挡主动齿轮组为二十九齿、高挡被动齿轮组为二十齿，用于在高挡位使得传动比较小，从而提供较高的车速；

23、低挡主动齿轮组为二十一齿，低挡被动齿轮组为二十九齿，用于在低挡位使得传动比较大，从而提供较大的扭矩输出。

24、本技术方案通过不同齿数的主动齿轮和被动齿轮的啮合，实现了动力的传递和扭矩的转换。具体地，高挡位的传动比为20/29，当发动机转速一定时，车轮的转速会相对较高，从而提供较高的车速，当农用汽车需要高速行驶时，高挡位是合适的选择；低挡位的传动比为29/21，当发动机转速一定时，车轮的转速会相对较低，但扭矩会增大，从而提供较大的扭矩输出，当农用汽车需要较大的扭矩输出时，如起步、加速或爬坡等工况，低挡位是合适的选择。

25、根据本发明的一个实施例，所述主一轴、辅一轴、主二轴、动力轴，四者的齿轮组布局呈三角形分布，主一轴与辅一轴水平相连，实现发动机的动力传递；主一轴和主二轴实现不同档位的切换，辅一轴和动力轴实现高低档位的切换，实现不同档位、高低档位的无极切换。

26、本技术方案通过三角形分布来优化空间利用和传动效率。具体地，根据变速器的整体尺寸和布局要求，确定主一轴、辅一轴、主二轴和动力轴的位置，尽量紧凑，以减少变速器整体的体积和重量。齿轮组的布置应该遵循三角形布局的原则，即各齿轮组的中心线应该相交于一点或近似相交于一点，形成三角形的形状；三角形分布通过优化空间利用、提高传动效率、增强结构稳定性、提供维修便捷性和设计灵活性等方面为变速器带来了显著的好处。

27、根据本发明的一个实施例，所述壳体ⅰ上还设置有倒挡组件，倒挡组件包括倒挡叉轴和倒挡拨叉，倒挡拨叉通过倒挡叉轴设置于壳体ⅰ内；倒挡拨叉用于推动齿轮组ⅲ，齿轮组ⅲ设置有倒挡从动齿轮，倒挡从动齿轮与倒挡传动齿轮啮合，倒挡滑动齿轮上的周缘设置有密封圈。

28、本技术方案中，当驾驶员选择倒挡时，通过换挡杆将信号传递给倒挡拨叉，倒挡拨叉在接收到信号后，会沿着倒挡叉轴移动，从而推动齿轮组ⅲ中的倒挡从动齿轮与倒挡传动齿轮啮合，从而将发动机的动力传递给车轮，实现农用汽车的倒挡行驶；密封圈确保了齿轮组ⅲ在工作过程中不会因润滑油泄漏而受到影响，有效防止外部杂质进入齿轮组ⅲ内部。

29、为了实现上述目的，本发明还提供了一种皮带齿轮联动的农用汽车变速方法。

30、一种皮带齿轮联动的农用汽车变速方法，包括如下步骤：

31、发动机输出轴旋转，通过直接相连的主变速器的主一轴传递动力；或者通过皮带轮接收动力，由锥齿轮组实现90度的动力换向，通过动力轴间接传递给辅一轴，实现如下不同主辅变速情况：

32、情况一、当主变速器进行档位切换时，操作杆拨叉精确控制齿轮组，实现一挡至二挡的双联滑动换挡，以及一档、二挡的切换；

33、情况二、当主变速器进行倒挡时，通过倒挡拨叉推动齿轮组ⅲ实现倒挡功能；

34、情况三、当辅变速器进行高低档位切换时，高低挡拨叉推动齿毂组移动，实现高挡或低挡的啮合。

35、本技术方案过发动机输出轴的直接传递或间接传递、操作杆拨叉的精确控制、倒挡拨叉的推动以及高低挡拨叉的推动等步骤和组件的协同作用，实现了农用汽车在不同工况下的高效、平稳变速。具体地，发动机输出轴的旋转动力可以直接通过相连的主变速器的主一轴进行传递，或者通过皮带轮接收动力后，经由锥齿轮组实现90度的动力换向，再间接通过动力轴传递给辅一轴；通过操作杆拨叉的精确控制，实现了主变速器在不同档位间的切换，特别是在一挡至二挡的双联滑动换挡过程中，以及一档、二挡之间的切换，都得益于操作杆拨叉的精准操作，确保了换挡的平稳和迅速；通过倒挡拨叉的推动，实现了主变速器在倒挡时的功能。倒挡拨叉能够准确地推动齿轮组ⅲ，使车辆能够平稳地进行倒车操作；通过高低挡拨叉的推动，实现了辅变速器在高低档位间的切换。高低挡拨叉能够推动齿毂组移动，从而选择性地实现高挡或低挡的啮合，以满足不同工况下的动力需求。

36、根据本发明的一个实施例，所述情况二中，当主变速器进行倒挡时，通过齿轮组ⅲ啮合路径，将动力传递至后桥驱动总成，实现倒挡功能。

37、根据本发明的一个实施例，所述情况三中，当辅变速器进行高低档位切换时，辅一轴通过接合套连接换挡装置，依次传动至后桥驱动总成，形成稳定的动力输出路径。

38、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

39、（1）通过组合式主辅联动，实现了农用汽车变速器的多功能性和高效性；主变速器负责初步的动力传递和变速控制，而辅变速器则提供高精度的换挡和动力换向功能，两者协同工作，使得农用汽车能够适应不同的工况需求，实现高效、平稳的变速；

40、（2）通过优化变速器内部结构和布局，提高了空间利用率和传动效率，变速器呈三角形分布，优化了变速器内部的空间利用，减少了体积和重量。