技术领域
[0001] 应用于变速箱领域，具体涉及一种铰接式自卸车的八档定轴变速机构及其变速箱。
背景技术
[0002] 变速箱是用来改变来自
发动机的转速和转矩的机构，能够分档改变
输出轴和
输入轴传动比，以适应在不同路面和
载荷条件下，满足驾驶员对车辆调速的控制需求。变速机构是变速箱的核心组成原件，通常由不同的
齿轮组成不同的
啮合关系，从而实现不同的输入输出速比关系，实现车辆的前进、倒退或空档。
[0003] 目前常用于铰接式自卸车的变速箱为同轴式液
力机械自动变速箱，特点是输入轴与输出轴在同一轴线上，变速机构为行星齿轮机构。行星齿轮机构主要由
太阳轮、
内齿圈、
行星架和行星齿轮等原件组成。速比和动力传动的方向的改变是通过以不同的原件作为主动件或被动件、以及限制不同原件的运动而实现的。。
[0004] 上述同轴式液力机械自动变速箱结构复杂，由于要实现多个档位，不同层级的太阳轮、内齿圈、行星架存在多种共用或关联关系，结构紧凑，零部件数量多，用于铰接式自卸车时可靠性差。
[0005] 上述同轴式液力机械自动变速箱仅有后端一个输出口，为了满足铰接式自卸车为6×6驱动，需要配合
分动箱使用，将动力一分二变为前后输出。上述变速箱一般仅有6个
前进档位，为了提升动力性能，所配合的分动箱需要有高档和低档两个档位。上述变速箱一般情况下不能够集成取力口（PTO）。
发明内容
[0006] 为了解决上述问题，本实用新型提出一种全新的用于铰接式自卸车的八档定轴变速机构及其变速箱，定轴变速机构模
块化程度高、结构简单、可靠性高、具有前后双输出和PTO，生产成本低且易于维修。
[0007] 本实用新型所采用的技术方案是：
[0008] 铰接式自卸车的八档定轴变速机构及其变速箱，包括通过互相啮合的齿轮和
离合器的结合或断开来实现不同的档位的第一定轴I、第二定轴II、第三定轴III、第四定轴IV、第五定轴V、第六定轴VI、第七定轴VII和
倒档轴R；其中，所述第一定轴I为输入轴，所述第七定轴VII为输出轴；在前进档时，所述第一定轴I与第三定轴III、第五定轴V、第七定轴VII旋转方向保持一致，与第二定轴II、第四定轴IV、第六定轴VI旋转方向相反；所述倒档轴R用于旋转方向转换，实现输出轴正转和反转的功能；在倒档时，第一定轴I与第二定轴II、第四定轴IV、第六定轴VI旋转方向保持一致，与倒档轴R、第三定轴III、第五定轴V、第七定轴VII旋转方向相反。
[0009] 优选的是，所述第一定轴I由内轴和外轴组成，其中，内轴与输入
法兰相连，内轴同时与带
锁止离合器的变矩器的输入端相连，输出端和外轴相连，外轴同时与
缓速器相连。
[0010] 优选的是，第一定轴的内轴与取力口PTO相连，提供动力输出。
[0011] 优选的是，所述第一定轴I的外轴装备有浮动齿轮Z11和固定齿轮Z12，其中，浮动齿轮Z11通过离合器C1与第一定轴I的外轴相连；所述第二定轴II装备有固定齿轮Z21和固定齿轮Z23、浮动齿轮Z22，浮动齿轮Z22通过离合器C2与第二定轴II相连；所述第三定轴III装备有固定齿轮Z31、浮动齿轮Z32，浮动齿轮Z32通过离合器C3与第三定轴III相连；所述第四定轴IV装备有固定齿轮Z41和固定齿轮Z43、浮动齿轮Z42，浮动齿轮Z42通过离合器C4与第四定轴IV相连；所述第五定轴V装备有固定齿轮Z51、浮动齿轮Z52，浮动齿轮Z52通过离合器C5与第五定轴V相连；所述第六定轴VI装备有固定齿轮Z61、浮动齿轮Z62和浮动齿轮Z63，浮动齿轮Z62通过离合器C61与第六定轴VI相连，浮动齿轮Z63通过离合器C62与第六定轴VI相连；所述第七定轴VII装备有固定齿轮Z71和固定齿轮Z72，前端和前输出法兰Ⅰ相连，后端和输出法兰Ⅱ相连；所述倒档轴R 装备有固定齿轮ZR1、浮动齿轮ZR2，浮动齿轮ZR2通过离合器CR与倒档轴R相连。
[0012] 优选的是，第一定轴I的浮动齿轮Z11与第二定轴II的固定齿轮Z21、第四定轴IV固定齿轮Z41保持常啮合，第二定轴II的固定齿轮Z23和第三定轴III的浮动齿轮Z32保持常啮合，第四定轴的固定齿轮Z43和第五定轴的浮动齿轮Z52保持常啮合；第一定轴I的固定齿轮Z12和倒档轴R的浮动齿轮ZR2保持常啮合，用于在倒档时将
扭矩转速传递到倒档轴R。
[0013] 优选的是，倒档轴R的固定齿轮ZR1和第四定轴的固定齿轮Z41保持常啮合，第四定轴IV的固定齿轮Z43和第五定轴的浮动齿轮Z52保持常啮合；倒档轴R的固定齿轮ZR1通过浮动齿轮Z11和第二定轴II的固定齿轮Z21保持常啮合，第二定轴II的固定齿轮Z23和第三定轴III的浮动齿轮Z32保持常啮合；
[0014] 优选的是，第六定轴VI的固定齿轮Z61与第三定轴III的固定齿轮Z31、第五定轴V固定齿轮Z51保持常啮合，能将前进档和倒退档时的扭矩转速传递到第六定轴VI；第六定轴VI具有的浮动齿轮Z62、浮动齿轮Z63分别与第七定轴VII的固定齿轮Z71、固定齿轮Z72保持常啮合，离合器C61和离合器C62分别施加时，能实现不同速比的两个档位。
[0015] 优选的是，所述第七定轴VII具有且具有前后两个方向的动力输出。
[0016] 本实用新型有益效果：
[0017] 与行星齿轮式变速机构相比，定轴变速机构模块化程度高、结构简单、可靠性高、具有前后双输出和PTO，生产成本低且易于维修。
附图说明
[0018] 图1 为八档定轴变速机构及变速箱结构示意图；
[0019] 图2 为八档定轴变速机构及变速箱A-A剖面结构示意图；
[0020] 图3为 档位和离合对照图；
[0021] 图4 为档位和动力传输对照图。
[0022] 图中标识：I VII-第一定轴到第七定轴，R-倒档轴，8-输入法兰，9-带锁止离合器~的变矩器，10-缓速器，11-前输出法兰，12-后输出法兰，13-取力口，Z代表齿轮、相接的数字代表定轴数和序号，C代表离合器、相接的数字代表定轴数和序号。
具体实施方式
[0023] 以下结合附图，通过具体
实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0024] 图1为八档定轴变速机构及变速箱结构示意图，对定轴变速机构进行说明。
[0025] 本实用新型的变速机构共有八个定轴组成，能够实现八个前进档和八个倒退档、以及空档功能。第一定轴I为输入轴，第二定轴II、第三定轴III、第四定轴IV、第五定轴V、第六定轴VI、第七定轴VII、倒档轴R，上述八根定轴均安装有齿轮和离合器，通过互相啮合的齿轮和离合器的结合或断开，来实现不同的档位，第七定轴VII为输出轴。
[0026] 在前进档时，第一定轴I与第三定轴III、第五定轴V、第七定轴VII旋转方向保持一致，与第二定轴II、第四定轴IV、第六定轴VI旋转方向相反。
[0027] 如图1所示，倒档轴R用于旋转方向转换，实现输出轴正转和反转的功能。在倒档时，第一定轴I与第二定轴II、第四定轴IV、第六定轴VI旋转方向保持一致，与倒档轴R、第三定轴III、第五定轴V、第七定轴VII旋转方向相反。
[0028] 与行星齿轮式变速机构相比，定轴变速机构模块化程度高、结构简单，可靠性高，易于维修。
[0029] 图2为八档定轴变速机构及变速箱A-A剖面结构示意图，结合图1，对各定轴说明。
[0030] 第一定轴I由内轴和外轴组成，内轴与输入法兰8相连，接收从发动机传递过来的转速和扭矩。内轴同时与带锁止离合器的变矩器9的输入端相连，输出端和外轴相连，外轴同时与缓速器10相连。带锁止离合器的变矩器9根据不同工况，实现变矩增扭的作用，或锁止变矩器提高传动效率，缓速器10在缓行工况下启用，将
动能转换为变速箱油的
热能，从而提供
制动缓速功能。
[0031] 第一定轴内轴与取力口PTO13相连，提供动力输出，且与发动机输入保持常连接，不受变速箱档位的影响。用于驱动
液压泵或其它动力装置。
[0032] 固定齿轮：在本实用新型
专利中，固定齿轮与定轴之间固定连接，保持同等转速，传递转速和扭矩。
[0033] 浮动齿轮：在本实用新型专利中，浮动齿轮与定轴之间通过离合器相连，当离合器施加，浮动齿轮与定轴固定连接、传递扭矩并保持同转速；当离合器打开，浮动齿轮与定轴脱离，无转速关系且不传递扭矩，可以与固定轴之间发生相对滑动。
[0034] 离合器：在本实用新型专利中，离合器具有结合或断开动力传动的功能，通过离合器的施加或断开，实现不同的动力传输路径，获得不同的速比，实现变速功能。
[0035] 第一定轴I外轴装备有浮动齿轮Z11和固定齿轮Z12，浮动齿轮Z11通过离合器C1与第一定轴I外轴相连。
[0036] 第二定轴II装备有固定齿轮Z21和Z23、浮动齿轮Z22，浮动齿轮Z22通过离合器C2与第二定轴II相连。
[0037] 第三定轴III装备有固定齿轮Z31、浮动齿轮Z32，浮动齿轮Z32通过离合器C3与第三定轴III相连。
[0038] 第四定轴IV装备有固定齿轮Z41和Z43、浮动齿轮Z42，浮动齿轮Z42通过离合器C4与第四定轴IV相连。
[0039] 第五定轴V装备有固定齿轮Z51、浮动齿轮Z52，浮动齿轮Z52通过离合器C5与第五定轴V相连。
[0040] 第六定轴VI装备有固定齿轮固定齿轮Z61、浮动齿轮Z62和Z63，浮动齿轮Z62通过离合器C61与第六定轴VI相连，浮动齿轮Z63通过离合器C62与第六定轴VI相连。
[0041] 第七定轴VII装备有固定齿轮Z71和Z72，前端和前输出法兰11相连，后端和输出法兰12相连，
[0042] 倒档轴R 装备有固定齿轮ZR1、浮动齿轮ZR2，浮动齿轮ZR2通过离合器CR与倒档轴R相连。
[0043] 下面结合图1和图2，解释各齿轮间的啮合关系。
[0044] 输入轴第一定轴I的浮动齿轮Z11和第二定轴II固定齿轮Z21、第四定轴IV固定齿轮Z41保持常啮合，第二定轴II固定齿轮Z23和第三定轴III浮动齿轮Z32保持常啮合，第四定轴固定齿轮Z43和第五定轴浮动齿轮Z52保持常啮合，上述啮合关系能保证在前进档时将输入轴第一定轴I的扭矩转速传递到第二、三、四、五定轴。
[0045] 输入轴第一定轴I的固定齿轮Z12和倒档轴R的浮动齿轮ZR2保持常啮合，用于在倒档时将扭矩转速传递到倒档轴R。
[0046] 倒档轴R固定齿轮ZR1和第四定轴固定齿轮Z41保持常啮合，第四定轴IV固定齿轮Z43和第五定轴浮动齿轮Z52保持常啮合；倒档轴R固定齿轮ZR1通过浮动齿轮Z11和第二定轴II固定齿轮Z21保持常啮合，第二定轴II固定齿轮Z23和第三定轴III浮动齿轮Z32保持常啮合。上述啮合关系能保证在倒退档时将倒档轴R的扭矩转速传递到到第二、三、四、五定轴。
[0047] 第六定轴VI固定齿轮Z61和第三定轴III固定齿轮Z31、第五定轴V固定齿轮Z51保持常啮合，能将前进档和倒退档时的扭矩转速传递到第六定轴VI。
[0048] 第六定轴VI具有的浮动齿轮Z62、Z63分别与第七定轴VII的固定齿轮Z71、Z72保持常啮合，离合器C61和离合器C62分别施加时，能实现不同速比的两个档位。
[0049] 图3为档位离合对照图，表示不同的离合器组合施加，能获得到的档位的对应关系。
[0050] 下面结合图2、图3和图4，说明不同档位下的动力传输路径和档位的实现过程。
[0051] 空档：所有的离合器均处于断开状态，第一轴I外轴通过带锁止离合器的变矩器9与发动机相连， 不再向其它定轴传递动力，输出轴第七定轴VII为静止状态，无转速和扭矩输出，实现空档功能。
[0052] 前进一档到八档：动力传输路径为带锁止离合器的变矩器9到第一定轴I外轴，离合器C1施加，将动力从第一定轴I外轴传递到浮动齿轮Z11。
[0053] 前进一档：离合器C1、C2和C61处于施加状态。浮动齿轮Z11通过啮合的固定齿轮Z21将动力传递到第二定轴II，离合器C2施加，将动力传递到浮动齿轮Z22。浮动齿轮Z22通过啮合的固定齿轮Z31将动力传递到第三定轴III，固定齿轮Z31通过啮合的固定齿轮Z61将动力传递到第六定轴VI。离合器C61施加，将动力传递到浮动齿轮Z62，浮动齿轮Z62通过啮合的固定齿轮Z71将动力传递到第六定轴VII，完成动力输出。
[0054] 前进一档的速比D1与齿
轮齿数的关系为：
[0055] D1=Z21/Z11×Z31/Z22×Z61/Z31×Z71/Z62
[0056] 即 D1=Z21/Z11×Z61/Z22×Z71/Z62。
[0057] 前进二档：离合器C1、C3和C61处于施加状态。浮动齿轮Z11通过啮合的固定齿轮Z21将动力传递到第二定轴II，离合器C3施加，第二定轴II的固定齿轮Z23通过啮合的浮动齿轮Z32将动力传递到第三定轴III。固定齿轮Z31通过啮合的固定齿轮Z61将动力传递到第六定轴VI。离合器C61施加，将动力传递到浮动齿轮Z62，浮动齿轮Z62通过啮合的固定齿轮Z71将动力传递到第六定轴VII，完成动力输出。
[0058] 前进二档的速比D2与齿轮齿数的关系为：
[0059] D2=Z21/Z11×Z32/Z23×Z61/Z31×Z71/Z62。
[0060] 前进三档：离合器C1、C4和C61处于施加状态。浮动齿轮Z11通过啮合的固定齿轮Z41将动力传递到第四定轴IV，离合器C4施加，浮动齿轮Z41通过啮合的固定齿轮Z51将动力传递到第五定轴V，固定齿轮Z51通过啮合的固定齿轮Z61将动力传递到第六定轴VI。离合器C61施加，将动力传递到浮动齿轮Z62，浮动齿轮Z62通过啮合的固定齿轮Z71将动力传递到第六定轴VI，完成动力输出。
[0061] 前进三档的速比D3与齿轮齿数的关系为：
[0062] D3=Z41/Z11×Z51/Z42×Z61/Z51×Z71/Z62
[0063] 即D3=Z41/Z11×Z61/Z42×Z71/Z62。
[0064] 前进四档：离合器C1、C5和C61处于施加状态。浮动齿轮Z11通过啮合的固定齿轮Z41将动力传递到第四定轴IV，离合器C5施加，浮动齿轮Z52通过啮合的固定齿轮Z43将动力传递到第五定轴V，固定齿轮Z51通过啮合的固定齿轮Z61将动力传递到第六定轴VI。离合器C61施加，将动力传递到浮动齿轮Z62，浮动齿轮Z62通过啮合的固定齿轮Z71将动力传递到第六定轴VI，完成动力输出。
[0065] 前进四档的速比D4与齿轮齿数的关系为：
[0066] D4=Z41/Z11×Z52/Z43×Z61/Z51×Z71/Z62。
[0067] 前进五档：与前进一档的传输路径区别在于离合器C62施加，切换到高速档，将动力传递到浮动齿轮Z63，浮动齿轮Z63通过啮合的固定齿轮Z72将动力传递到第六定轴VI，完成动力输出。其余均与前进一档相同。
[0068] 前进五档的速比D5与齿轮齿数的关系为：
[0069] D5=Z21/Z11×Z61/Z22×Z72/Z63。
[0070] 前进六档：与前进二档的传输路径区别在于离合器C62施加，切换到高速档，其余均与前进二档相同。
[0071] 前进六档的速比D6与齿轮齿数的关系为：
[0072] D6=Z21/Z11×Z32/Z23×Z61/Z31×Z72/Z63。
[0073] 前进七档：与前进三档的传输路径区别在于离合器C62施加，切换到高速档，其余均与前进三档相同。
[0074] 前进七档的速比D7与齿轮齿数的关系为：
[0075] D7=Z41/Z11×Z61/Z42×Z72/Z63。
[0076] 前进八档：与前进四档的传输路径区别在于离合器C62施加，切换到高速档，其余均与前进四档相同。
[0077] 前进八档的速比D8与齿轮齿数的关系为：
[0078] D8=Z41/Z11×Z52/Z43×Z61/Z51×Z72/Z63。
[0079] 倒退一档到八档：动力传输路径为带锁止离合器的变矩器9到第一定轴I外轴，倒档离合器CR施加，第一定轴I外轴的固定齿轮Z12与通过与之啮合的浮动齿轮ZR2将动力传递到倒档轴R。
[0080] 倒退一档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过
惰轮第一轴浮动齿轮Z11将动力传递到第二轴II固定齿轮Z21，后续传输路径同前进一档；
[0081] 倒退一档的速比R1与齿轮齿数的关系为：
[0082] R1= - ZR2/Z12×Z21/ZR1×Z61/Z22×Z71/Z62。
[0083] 倒退二档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过惰轮第一轴浮动齿轮Z11将动力传递到第二轴II固定齿轮Z21，后续传输路径同前进二档；
[0084] 倒退二档的速比R2与齿轮齿数的关系为：
[0085] R2= - ZR2/Z12×Z21/ZR1×Z32/Z23×Z61/Z31×Z71/Z62。
[0086] 倒退三档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过与之啮合的固定齿轮Z41将动力传递到第四定轴IV，后续传输路径同前进三档；
[0087] 倒退三档的速比R3与齿轮齿数的关系为：
[0088] R3= - ZR2/Z12×Z41/ZR1×Z61/Z42×Z71/Z62。
[0089] 倒退四档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过与之啮合的固定齿轮Z41将动力传递到第四定轴IV，后续传输路径同前进四档；
[0090] 倒退四档的速比R4与齿轮齿数的关系为：
[0091] R4= - ZR2/Z12×Z41/ZR1×Z52/Z43×Z61/Z51×Z71/Z62。
[0092] 倒退五档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过惰轮第一轴浮动齿轮Z11将动力传递到第二轴II固定齿轮Z21，后续传输路径同前进五档；
[0093] 倒退五档的速比R5与齿轮齿数的关系为：
[0094] R5= - ZR2/Z12×Z21/ZR1×Z61/Z22×Z72/Z63。
[0095] 倒退六档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过惰轮第一轴浮动齿轮Z11将动力传递到第二轴II固定齿轮Z21，后续传输路径同前进六档；
[0096] 倒退六档的速比R6与齿轮齿数的关系为：
[0097] R6= - ZR2/Z12×Z21/ZR1×Z32/Z23×Z61/Z31×Z72/Z63。
[0098] 倒退七档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过与之啮合的固定齿轮Z41将动力传递到第四定轴IV，后续传输路径同前进七档；
[0099] 倒退七档的速比R7与齿轮齿数的关系为：
[0100] R7= - ZR2/Z12×Z41/ZR1×Z61/Z42×Z72/Z63。
[0101] 倒退八档：倒档轴R固定齿轮ZR1通过与之啮合的固定齿轮Z41将动力传递到第四定轴IV，后续传输路径同前进八档；
[0102] 倒退八档的速比R8与齿轮齿数的关系为：
[0103] R8= - ZR2/Z12×Z41/ZR1×Z52/Z43×Z61/Z51×Z72/Z63。
[0104] 本实用新型实施例提供的变速箱，包括上述八档定轴变速机构、以及
液力变矩器和缓速器，实现八个前进档、八个倒退档以及空挡功能，且具有前后两个方向的动力输出、取力口。其中取力口和液力变矩器的输入端相连，无论变速箱处于何种档位，均与发动机同转速输出动力。
[0105] 尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本实用新型，但本领域的技术人员可以理解，可以做出形式和细节上的各种改变而不脱离所附
权利要求书中所述的本实用新型的范围。以上结合本实用新型的具体实施例做了详细描述，但并非是对本实用新型的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单
修改，均仍属于本实用新型技术方案的范围。
