电动轮式装载机

技术领域

本发明属于电动轮式工程机械，尤其涉及一种电动轮式装载机。

背景技术

近年来，各种电动车辆技术逐渐成熟，可靠，尤其是经济的电动汽车产品消费逐年攀升，市场接受度已非常可观。随着环保政策的调控升级，国家对生态环境保护的要求已越来越高，工程机械企业也必须在节能减排上主动作为，尽快完成产业升级。尤其在一些市政、港口、地下作业等特定工作环境中，有关部门已对拟进场的工程机械提出了零排放门槛。

电动汽车已带动了电机、电池、电控及快速充放电等核心部件及技术的日趋成熟，电动工程机械的发展应用已是必然趋势。

装载机作为一种通用工程机械，使用的领域非常广泛，如农田整修、工程建设、厂矿、港口等。目前我国主流的装载机仍采用传统内燃机作为动力，传动方式为液力机械传动及液压传动，其缺点是燃油经济性差，污染排放高。

以电能作为能源、电动机作为动力的装载机，载荷适应性强、操纵方便、节能环保。目前市场已有的电动装载机主要有两种传动型式，一是采用一台电机替换发动机，采作现有的液力机械传动变速器，优点是结构紧凑、成本较低，缺点是传动效率低，不能有效利用电动能。

另一种是采用两台电机，一台电机驱动工作装置液压泵，一台电机驱动行走，两台电机分别独立放置，给整机的布置及维修带来困难。

为此本发明设计一种高度集成，可满足工作装置液压泵及转向泵的独立驱动，行走电机也可独立驱动装载机行走，可达到结构紧凑、维修保养方便、成本较低，提高工作效率的电动轮式装载机。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种高度集成，可满足工作装置液压泵及转向泵的独立驱动，行走电机也可独立驱动装载机行走，可达到结构紧凑、维修保养方便、成本较低，工作效率的目的电动轮式装载机。

本发明是这样实现的，包括车体、工作装置、动力总成、驾驶室、电池单元、控制单元以及驱动桥，其特征在于：所述动力总成安装在电动轮式装载机的后车体上；所述动力总成包括动力总成箱体以及安装在箱体的动力单元；其中动力单元包括工作装置动力单元，用于电动装载机工作时属具的制动、转向以及润滑提供驱动液压泵工作的动力输入；行走动力单元，用于给车辆的行驶、倒退、加速行车过程中提供的动力输入；其特征在于：上述动力总成箱体包括变速箱，用于安装行走动力单元；分动箱，用于安装工作装置动力单元；以及动力输出箱，用于安装动力输出机构；所述分动箱位于变速箱的上部；动力输出箱位于变速箱的下部；且变速箱、分动箱以及动力输出箱在箱体内为连通结构；所述变速箱和分动箱的同一侧为开放式结构，其开放侧安装有箱盖；所述变速箱上设有行走驱动电机安装接口；在走驱动电机安装接口的对侧变速箱上设有用于安装驻车制动器的驻车制动器安装座；所述变速箱上设有换档操纵阀安装接口；所述动力输出箱的一侧设有前桥驱动接口，另一侧设有后桥驱动接口；所述前桥驱动接口通过传动轴与前桥连接驱动车辆的前轮转动：后桥驱动接口通过传动轴与后桥连接驱动车辆的后轮转动。

优选的：所述工作装置动力单元包括工作装置驱动电机，所述工作装置驱动电机与安装在分动箱内的工作动力输入轴连接，所述工作动力输入轴上安装工作动力主动齿轮；在分动箱的外侧所述工作动力输入轴上同轴安装有变速泵；所述工作动力主动齿轮通过齿轮副至少连接一个工作从动齿轮，所述工作从动齿轮安装在对应的工作从动轴上，所述工作从动轴通过支撑轴承安装在分动箱上；相对工作装置驱动电机侧所述分动箱的箱盖上设有液压泵PTO接口，液压泵PTO接口用于安装工作装置液压泵PTO，在液压泵PTO的下方设有变速泵PTO接口；行走驱动电机安装接口设置在工作装置驱动电机的对侧。

优选的：行走动力单元包括安装在行走驱动电机安装接口上的行走驱动电机；连接行走驱动电机的行走动力输入机构，所述行走动力输入机构设置在变速箱的上层；连接行走动力输入机构的变速换挡机构，所述变速换挡机构设置在变速箱的下层；换档操纵阀安装接口上安装有换档操纵阀；连接变速换挡机构的动力输出机构，所述动力输出机构设置在动力输出箱内。

优选的：所述动力输出机构包括行走动力输出轴，所述行走动力输出轴通过两端的轴承座及轴承安装在动力输出箱内，在行走动力输出轴上安装有与变速换挡机构的输出主动齿轮相啮合的输出从动齿轮；在动力输出轴的两端安装与前桥驱动和后桥驱动的连接法兰。

优选的：所述分动箱和动力输出箱相对于变速箱呈对角设置或者呈对称设置或者为同侧设置。

优选的：所述行走动力输入机构采用行走行星齿轮副连接变速换挡机构；行走行星齿轮副包括同轴布置在动力输入轴上的太阳轮，齿圈分别与高档离合器、低档离合器相连，行星架与一级输出主动齿轮连接，一级输出主动齿轮通过一级输出从动齿轮、输出主动齿轮、输出从动齿轮与动力输出机构相连。

优选的：所述行走动力输入机构采用行走定轴齿轮副连接变速换挡机构；行走定轴齿轮副包括安装在变速箱内上部的动力输入轴，在变速箱内所述的动力输入轴上安装有高速档主动齿轮和低速档主动齿轮。

优选的：所述变速换挡机构采用变速行星齿轮副；变速行星齿轮副包括同轴布置在动力输入轴上的太阳轮，齿圈分别与高档离合器、低档离合器相连，行星架与输出主动齿轮相连，输出主动齿轮通过输出从动齿轮与前桥驱动接口、后桥驱动接口相连。

优选的：所述变速换挡机构采用变速定轴齿轮副；变速定轴齿轮副包括换挡轴，所述换挡轴通过支撑轴承安装在变速箱内；所述换挡轴上安装有与高速档主动齿轮和低速档主动齿轮相互啮合的高速档从动齿轮和低速档从动齿轮，在所述的换挡轴上安装有高档离合器和低档离合器；换挡轴的端部安装有用于控制高档离合器和低档离合器实现换挡的换档操纵阀；换挡轴上还安装有与动力输出机构连接的输出主动齿轮。

优选的：所述动力输出轴采用通轴或者采用分体轴。

本发明具有的优点和技术效果：本发明电动轮式装载机的动力总成直接利用动力电池的电能，以电动机为动力，可满足装载机经济性、动力性和舒适性的要求，是一种理想的传动形式。电动机具有较宽的无级调速范围、良好的起步特性和较高的传动效率，电动机与两档动力换档变速器集成为动力总成，可以根据工程机械的工作特点，兼顾工程机械的牵引力和车速需求。本动力总成可将工作装置液压泵电机、行走电机、液压泵PTO分动箱、变速箱及前后输出等集成为一体，在不改变传统工程车辆结构、油路的情况下直接替换传统发动机、变矩器和液力传动变速箱；可满足工作装置液压泵及转向泵的独立驱动，行走电机也可独立驱动工程机械行走，对工程机械这种工作时需要频繁前进和后退的车辆，采用电机驱动利用电机的反向转动即可实现前进和后退，替代传动复杂的换向机构；本发明可达到结构紧凑、维修保养方便、成本较低，使工程机械获得最佳的工作性能，并提高工作效率的目的。

附图说明

图1是本发明装载机结构示意图；

图2是本发明实施例1结构示意图；

图3是图1的左视图；

图4是图1的右视图；

图5是图1的俯视图；

图6是本发明立体结构示意图；

图7是动力总成箱体立体结构示意图；

图8是动力总成箱体内部结构示意图；

图9是实施例内容整体结构示意图；

图10是分动箱和动力输出箱相对于变速箱呈对称设置结构示意图；

图11是分动箱和动力输出箱相对于变速箱为同侧设置结构示意图；

图12是实施例2结构示意图；

图13是实施例3结构示意图；

图14是现有技术结构示意图。

图中：10、车体；20、工作装置；30、动力总成；40、驾驶室；50、电池单元；60、控制单元；70、驱动桥；80、发动机；90、变矩器和液力传动变速箱；100、动力总成箱体；110、变速箱；120、分动箱；130、动力输出箱；140、装配基准面；150、电气元件安装孔；160、吸油过滤器接口；170、加油孔；180、放油孔；190、支撑底脚；210、工作装置动力单元；211、工作装置驱动电机；212、工作动力输入轴；213、工作动力主动齿轮；214、变速泵；215、工作从动齿轮；216、工作从动轴；217、液压泵PTO接口；218、变速泵PTO接口；220、行走动力单元；221、行走驱动电机安装接口；222、驻车制动器安装座；223、行走驱动电机；224、行走动力输入机构；224-1、动力输入轴；224-2、行星架；224-3、齿圈；224-4、太阳轮；224-5、高速挡主动齿轮；224-6、低速挡主动齿轮；225、变速换挡机构；225-1、换挡轴；225-2、高速挡从动齿轮；225-3、低速挡从动齿轮；225-4、高档离合器；225-5、低档离合器；225-6、输出主动齿轮；225-7、一级输出主动齿轮；225-8、一级输出从动齿轮；226、操纵阀安装接口；227、换挡操纵阀；228、动力输出机构；228-1、行走动力输出轴；228-2、输出从动齿轮；229、前桥驱动接口；230、后桥驱动接口；300、箱盖。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1，请参阅图1至图9，一种电动轮式装载机，包括车体10、工作装置20、动力总成30、驾驶室40、电池单元50、控制单元60以及驱动桥70，所述动力总成安装在电动轮式装载机的后车体上，例如安装在铰接式电动装载机的后车体上，充分利用了车体铰接点上方的空间，便于整体布局及维修；所述动力总成包括动力总成箱体100以及安装在箱体的动力单元；其中动力单元包括工作装置动力单元210，用于电动装载机工作时属具的制动、转向以及润滑提供驱动液压泵工作的动力输入；行走动力单元220，用于给车辆的行驶、倒退、加速行车过程中提供的动力输入；其特征在于：包括动力总成箱体100以及安装在箱体的动力单元；其中动力单元包括工作装置动力单元210，用于电动装载机工作时属具的制动、转向以及润滑提供驱动液压泵工作的动力输入；行走动力单元220，用于给车辆的行驶、倒退、加速行车过程中提供的动力输入；其特征在于：上述动力总成箱体100包括变速箱110、分动箱120以及动力输出箱130；所述变速箱的一组相对或相邻的侧面为整车装配基准面140，整车装配基准面，该基准面的设计包装动力总成的安装精度，同时提高安装效率，为快速替换发动机奠定基础；所述分动箱120位于变速箱的上部；动力输出箱130位于变速箱的下部；且变速箱、分动箱以及动力输出箱在箱体内为连通结构；所述变速箱和分动箱的同一侧为开放式结构，其开放侧分别安装有箱盖300；在实际使生产制造动力总成箱体，还包括有以下如下结构设计，动力输出箱的侧面还设有用于安装检测转速的电气元件安装孔150；动力输出箱的下部设有吸油过滤器接口160；在吸油过滤器接口上安装有吸油过滤器161；动力输出箱上设有加油孔170和放油孔180；其中所述放油孔设置在动力输出箱的底部；在动力输出箱上还设有油位观察孔；所述动力输出箱的底部设有支撑底脚190。

所述工作装置动力单元210包括工作装置驱动电机211，所述工作装置驱动电机与安装在分动箱内的工作动力输入轴212连接，所述工作动力输入轴上安装工作动力主动齿轮213；在分动箱的外侧所述工作动力输入轴上同轴安装有变速泵214；所述工作动力主动齿轮通过齿轮副至少连接一个工作从动齿轮215，所述工作从动齿轮安装在对应的工作从动轴216上，所述工作从动轴通过支撑轴承安装在分动箱上；相对工作装置驱动电机侧所述分动箱上设有液压泵PTO接口217，液压泵PTO接口用于安装工作装置液压泵和转向液压泵，在液压泵PTO的下方设有变速泵PTO接口218。

在工作装置驱动电机的对侧所述变速箱设有行走驱动电机安装接口221；在走驱动电机安装接口的对侧变速箱上设有用于安装驻车制动器的驻车制动器安装座222；驻车制动器用于保证车辆在驻车情况下的安全性，驻车制动器工作原理属于已知技术，在此不进行赘述。

行走动力单元220包括安装在行走驱动电机安装接口上的行走驱动电机223；连接行走驱动电机的行走动力输入机构224，所述行走动力输入机构设置在变速箱的上层；连接行走动力输入机构的变速换挡机构225，所述变速换挡机构设置在变速箱的下层；对应所述变速换挡机构位置行走驱动电机的对侧设有换档操纵阀安装接口226；换档操纵阀安装接口上安装有换档操纵阀227；连接变速换挡机构的动力输出机构228，所述动力输出机构设置在动力输出箱内；所述动力输出箱的一侧设有前桥驱动接口229，另一侧设有后桥驱动接口230，前桥驱动接口通过传动轴与前桥连接驱动车辆的前轮转动：后桥驱动接口通过传动轴与后桥连接驱动车辆的后轮转动。

本实施例中，所述行走动力输入机构224采用行走定轴齿轮副连接变速换挡机构；行走定轴齿轮副包括安装在变速箱内上部的动力输入轴224-1，在变速箱内所述的动力输入轴上安装有高速档主动齿轮224-5和低速档主动齿轮224-6。

本实施例中，所述变速换挡机构225采用变速定轴齿轮副；变速定轴齿轮副包括换挡轴225-1，所述换挡轴通过支撑轴承安装在变速箱内；所述换挡轴上安装有与高速档主动齿轮224-5和低速档主动齿轮224-6相互啮合的高速档从动齿轮225-2和低速档从动齿轮225-3，在所述的换挡轴上安装有高档离合器225-4和低档离合器225-5；换挡轴的端部安装有用于控制高档离合器和低档离合器实现换挡的换档操纵阀227；换挡轴上还安装有与动力输出机构228连接的输出主动齿轮225-6。

所述动力输出机构228包括行走动力输出轴228-1，所述行走动力输出轴通过两端的轴承座及轴承安装在动力输出箱内，在行走动力输出轴上安装有与变速换挡机构的输出主动齿轮相啮合的输出从动齿轮228-2；在动力输出轴的两端安装与前桥驱动和后桥驱动的连接法兰。

上述技术方案中，优选的，所述行走动力输出轴即可采用通轴；也可以采用分体轴，两个分体轴之间连接离合器。本实施例中优选的通轴设计；对于需要脱开前桥动力的轮式工程机械，可以采用分体轴结构。

上述技术方案中，优选的，相对工作装置驱动电机对侧分动箱上设有三个液压泵用PTO接口；上左液压泵PTO接口和上右液压泵PTO接口用来安装工作装置液压泵、转向液压泵，其中，转向液压泵同时可以串接一个制动液压泵，其目的为整机行车制动提供动力；下中液压泵PTO接口为变速泵PTO接口；本实施例中上左液压泵PTO接口和上右液压泵PTO接口的中心同一水平中线上；变速泵PTO接口位于上左液压泵PTO接口和上右液压泵PTO接口接口之间的竖直中心线上，使得结构更加紧凑。

上述技术方案中，优选的，行走电机安装接口与分动箱上的液压泵PTO装置接口位于同一侧或者不同侧。

采用上述技术方案，本发明具有以下优点：

将分动箱设置上部的目的在于：省去的现有技术中液力传动变速箱中的变矩器，工作装置驱动电机的位置占据上述现有技术中液力传动变速箱中的变矩器的空间位置；其工作装置驱动电机通过分动箱内的齿轮副驱动工作装置液压泵PTO装置，本发明的工作装置液压泵PTO装置的位置与现有技术中液力传动变速箱中的工作装置液压泵PTO装置的位置完全一致，无需对整机工作装置及转向系统的管路布置做任何调整，即可实现了快速替换的目的。

将变速箱设置中部的目的在于；本发明的变速箱可以实现高低挡动力换挡，变速箱从整体上占据了动力总成一个较大的空间位置，其位置与现有液力传动变速箱的位置一致；由于行走驱动电机可以实现正反转旋转，本发明的变速箱与现有液力传动变速箱相比不需要设置倒挡机构，在变速箱内仅设置了变速换挡机构以及连接变速换挡机构的动力输出机构，使其机构更为简单，紧凑；由于省掉倒挡机构，在保证功能的基础上降低了成本；同时减少了故障风险点，提高了可靠性；另外，相比传统的液力传动变速箱减少了齿轮副的数量，提高了传动效率，降低能源损耗。

本实施例中优选，动力输出箱设置下部并且与分动箱呈对角布置，将其应用在现有的燃油发动机的装载机上，其目的：动力输出装置可以将变速箱的动力输出到车辆的前后驱动桥；与现有技术中液力传动变速箱中的动力输出装置空间位置一致，使现有车辆的传动轴、驱动桥不需要做任何调整或改变，即可实现了快速替换的目的。本发明可以根据实际需要应用在不同的轮式工程机械上，例如轮式装载机、轮式挖掘机、平地机、轮式推土机等，所述分动箱和动力输出箱相对于变速箱也可为对称设置(参阅图10)或者为同侧设置(参阅图11)。

行走驱动电机和工作装置驱动电机相对设置的优点在于：相对于现有铰接式车架装载机来说，既避免了与后桥包的干涉；又充分利用了装载机前后车架铰接点上部的空间；同时该设置利于行走驱动电机和变速箱的安装拆卸及维护保养，解决了现有双电机电动装载机传动形式维修困难的问题。

综上所述，本发明采用上述的整体布置的箱体；采用两台电机集成安装在同一个箱体上，其中工作装置驱动电机通过分动箱分别驱动工作装置液压泵和转向液压泵，同时也可以驱动制动泵和变速泵；行走驱动电机通过变速箱将动力输出到动力驱动装置，在将动力传递至前后驱动桥，实现车辆的前进、后退及行走；本发明解决了现有的即需要动力行走，又需要液压动力输出的工程机械领域中单电机驱动传动效率低，不能合理利用电动能的缺点；同时在不改变现有车辆空间、传动轴、驱动桥等传动部件及液压管路布置的情况下，采用本发明的双电机集成布置，可以直接替换现有构成车辆动力总成的发动机80、变矩器和液力传动变速箱90；进而将原发动机(参见图14)的空间腾空，可以用于布置更多的动力电池组及电气控制元件；同时本发明还解决了现有技术采用双电机独立布置给整机的布置及维修带来的困难。

实施例2，请参阅图12，所述行走动力输入机构224采用行走行星齿轮副连接变速换挡机构225；组成行走行星齿轮副的部件以及传动原理均属于已知部件，本实施例利用行走行星齿轮副实现将行走动力输入机构224传递至下一级变速换挡机构225；本发明行走行星齿轮副优选的安装布局如下：包括同轴布置在动力输入轴上的太阳轮224-4，齿圈224-3分别与高档离合器225-4、低档离合器225-5相连，行星架224-2与一级输出主动齿轮225-7连接，一级输出主动齿轮225-7与一级输出从动齿轮225-8啮合，一级输出从动齿轮225-8与输出主动齿轮225-6相连，输出主动齿轮225-6通过输出从动齿轮228-2与前桥驱动接口229、后桥驱动接口230相连。

综上，行走动力输入机构224既可以采用行走行星齿轮副也可以采用行走定轴齿轮副连接变速换挡机构；采用定轴齿轮副具有结构简单，制造精度要求较低，加工成本低；采用行星齿轮副由行星齿圈、太阳轮、行星架、制动器等组成，结构紧凑、体积小、重量轻、传动比大；可实现提高传动系统的效率的优点。并且，传动平衡，抗冲击振动能力强。

实施例3，请参阅图13，所述变速换挡机构225采用结构紧凑、体积小、重量轻、传动比大；可实现提高传动系统的效率的优点，并且，传动平衡，抗冲击振动能力强的变速行星齿轮副；组成变速换挡机构225的行星齿轮副的部件以及传动原理均属于已知部件，本实施例利用行走行星齿轮副实现将动力传递至下一级动力输出机构；本发明变速换挡机构225优选的安装布局如下：变速行星齿轮副包括同轴布置在动力输入轴上的太阳轮224-4，齿圈224-3分别与高档离合器225-4、低档离合器225-5相连，行星架224-2与输出主动齿轮225-6相连，输出主动齿轮225-6通过输出从动齿轮228-2与前桥驱动接口229、后桥驱动接口230相连。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，采用上述动力箱体可以装配成双电机驱动动力总成、混合动力总成、增程式动力总成，均应包含在本发明的保护范围之内。