一种基于农用变速箱的转向控制装置

技术领域

本发明涉及农业机械传动领域，特别是涉及一种基于农用变速箱的转向控制装置。

背景技术

底盘是支撑、驱动农业车辆整机的基础，其承接驱动系统的动力使拖拉机、收获机等农业车辆在耕、播、管、收等生产环节正常行驶，因此，农业机械底盘技术发展水平是体现农业现代化和智能化程度的重要标志，是收获机研究发展的核心。

机械传动农机由发动机作为动力源，经过变距器、变速箱、转向装置到终传动，最后由驱动齿带动履带或车轮，从而达到农机行驶的目的。传统履带农机底盘主要采用单独的机械传动系统，存在转向方式单一、转弯半径大、传动效率低等问题，大大限制了农业车辆作业的灵活性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于农用变速箱的转向控制装置，可实现农用车辆以任意半径转弯。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于农用变速箱的转向控制装置，包括：转向控制系统和直行-转向耦合控制系统；

所述转向控制系统的动力输入端与农用车辆的发动机连接，所述转向控制系统的动力输出端与直行-转向耦合控制系统的转向动力输入端连接；

所述转向控制系统用于对发动机的输出转速进行无级调节，并将调节后的转速输出给直行-转向耦合控制系统；

所述直行-转向耦合控制系统的直行动力输入端与农用车辆的直行控制系统连接；所述直行-转向耦合控制系统的左侧输出端和右侧输出端分别与农用车辆的左侧减速轴和右侧减速轴连接；

所述直行-转向耦合控制系统用于当农用车辆转向时，将调节后的转速以相反转向传输至左侧减速轴和右侧减速轴，当农用车辆直行时，将直行控制系统输出的转速以同一转向传输至左侧减速轴和右侧减速轴。

可选的，所述转向控制系统包括：HST转向泵驱动轴、HST转向液压总成、转向制动轴、第一转向驱动轴、第二转向驱动轴、第十三齿轮、第十四齿轮、第十五齿轮、第十六齿轮、第十七齿轮和第十八齿轮；

所述HST转向泵驱动轴与所述发动机输出轴连接；

所述HST转向液压总成的输入端与所述HST转向泵驱动轴连接，所述HST转向液压总成的输出端通过转向制动轴与第十三齿轮和转向制动器连接；

所述第十三齿轮与所述第十四齿轮啮合，所述第十四齿轮通过第一转向驱动轴与第十五齿轮连接，所述第十五齿轮与第十七齿轮啮合，所述第十七齿轮通过第二转向驱动轴与第十六齿轮和第十八齿轮连接；

所述第十六齿轮与所述第十八齿轮与直行-转向耦合控制系统啮合连接。

可选的，所述直行-转向耦合控制系统包括第十九齿轮、左侧输出端、右侧输出端和中央齿轮；

所述第十六齿轮与所述第十九齿轮啮合，所述第十九齿轮与所述左侧输出端啮合；

所述第十七齿轮与所述右侧输出端啮合；

所述中央齿轮通过耦合驱动轴与所述左侧输出端和所述右侧输出端连接，所述中央齿轮位于所述左侧输出端和所述右侧输出端之间；

所述中央齿轮与所述直行控制系统啮合。

可选的，所述左侧输出端包括：内齿轮总成、驱动半轴、行星架、太阳齿轮、多个小齿轮、第二十齿轮和第二十一齿轮；

所述内齿轮总成可转动的套设在所述驱动半轴的外侧；

多个所述小齿轮分别设置于所述行星架上，所述小齿轮与所述内齿轮总成的内齿圈啮合，所述小齿轮还与所述太阳齿轮的外齿圈啮合；

所述行星架通过所述驱动半轴与所述第二十齿轮连接，所述第二十齿轮和所述第二十一齿轮啮合，所述第二十一齿轮与农用车辆的左侧减速轴连接；

所述太阳齿轮通过所述过耦合驱动轴与所述中央齿轮和所述右侧输出端连接。

可选的，所述内齿轮总成与所述驱动半轴通过轴承套接。

可选的，所述控制装置还包括第一齿轮和第十二齿轮，所述发动机的输出轴与所述第一齿轮轴连接，所述第一齿轮与所述第十二齿轮啮合，所述第十二齿轮与所述HST转向泵驱动轴连接。

可选的，所述装置还包括第二齿轮，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二齿轮与农用车辆的直行控制系统连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明通过转向控制系统对发动机的输出转速进行无级调节，并将调节后的转速输出给直行-转向耦合控制系统；当农用车辆转向时，通过直行-转向耦合控制系统将调节后的转速以相反转向传输至左侧减速轴和右侧减速轴，当农用车辆直行时，将直行控制系统输出的转速以同一转向传输至左侧减速轴和右侧减速轴，实现了农用车辆以任意半径转弯。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的变速箱结构图；

图2为本发明实施例提供的直行-转向耦合控制装置的结构图；

图3为本发明实施例提供的行星轮的结构图。

符号说明：

HST转向泵驱动轴-1；输入轴-2；发动机-3；HST直行泵驱动轴-4；HST转向液压总成-5；转向制动轴-6；转向制动器-7；换向轴-8；第一转向驱动轴-9；第二转向驱动轴-10；减速轴-11；直行停车制动器-12；直行停车制动器轴-13；HST直行液压总成-14；HST直行马达驱动轴-15；直行副变速轴-16；副变速拨叉-17；小齿轮-18；内齿轮总成-19；行星架-20；太阳齿轮-21；中央齿轮-22；驱动半轴-23；左侧输出端-24、右侧输出端-25；第一齿轮-26；第二齿轮-27；第三齿轮-28；第四齿轮-29；第五齿轮-30；第六齿轮-31；第七齿轮-32；第八齿轮-33；第九齿轮-34；第十齿轮-35；第十一齿轮-36；第十二齿轮-37；第十三齿轮-38；十四齿轮-39；第十五齿轮-40；第十六齿轮-41；第十七齿轮-42；第十八齿轮-43；第十九齿轮-44；第二十齿轮-45；第二十一齿轮-46；轴承-47。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于农用变速箱的转向控制装置，通过转向控制系统对发动机的输出转速进行无级调节，并将调节后的转速以相反转向传输至左侧减速轴和右侧减速轴，实现农用车辆以任意半径转弯。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图2所示，本发明实施例公开一种基于农用变速箱的转向控制装置，装置包括：转向控制系统和直行-转向耦合控制系统。

转向控制系统的动力输入端与农用车辆的发动机3连接，转向控制系统的动力输出端与直行-转向耦合控制系统的转向动力输入端连接；转向控制系统用于对发动机3的输出转速进行无级调节，并将调节后的转速输出给直行-转向耦合控制系统。

转向控制系统包括：HST转向泵驱动轴1、HST转向液压总成5、转向制动轴6、第一转向驱动轴9、第二转向驱动轴10、第十三齿轮38、第十四齿轮39、第十五齿轮40、第十六齿轮41、第十七齿轮42和第十八齿轮43。

HST转向泵驱动轴1与发动机3输出轴连接；HST转向液压总成5的输入端与HST转向泵驱动轴1连接，HST转向液压总成5的输出端通过转向制动轴6与第十三齿轮38和转向制动器7连接；转向制动器7包括：弹簧、轴环、六组摩擦圆盘组、凸轮轴环；转向制动轴6与第十三齿轮38花键连接；转向制动器7被配置为使转向轴系静止。

第十三齿轮38与第十四齿轮39啮合，第十四齿轮39通过第一转向驱动轴9与第十五齿轮40连接，第十五齿轮40与第十七齿轮42啮合，第十七齿轮42通过第二转向驱动轴10与第十六齿轮41和第十八齿轮43连接；第一转向驱动轴9与第十五齿轮40花键连接。

第十六齿轮41与第十八齿轮43与直行-转向耦合控制系统啮合连接。直行-转向耦合控制系统的直行动力输入端与农用车辆的直行控制系统连接。

直行-转向耦合控制系统的左侧输出端24和右侧输出端25分别与农用车辆的左侧减速轴11和右侧减速轴11连接；直行-转向耦合控制系统用于当农用车辆转向时，将调节后的转速以相反转向传输至左侧减速轴11和右侧减速轴11，当农用车辆直行时，将直行控制系统输出的转速以同一转向传输至左侧减速轴11和右侧减速轴11。

如图2-图3所示，直行-转向耦合控制系统包括第十九齿轮44、左侧输出端24、右侧输出端25和中央齿轮22；第十六齿轮41与第十九齿轮44啮合，第十九齿轮44与左侧输出端24啮合；第十七齿轮42与右侧输出端25啮合；中央齿轮22通过耦合驱动轴与左侧输出端24和右侧输出端25连接，中央齿轮22位于左侧输出端24和右侧输出端25之间；中央齿轮22与直行控制系统啮合。可选的，直行-转向耦合控制系统还包括换向轴8，换向轴8与第十九齿轮44花键连接。

左侧输出端24包括：内齿轮总成19、驱动半轴23、行星架20、太阳齿轮21、多个小齿轮18、第二十齿轮45和第二十一齿轮46；内齿轮总成19可转动的套设在驱动半轴23的外侧；多个小齿轮18分别设置于行星架20上，小齿轮18与内齿轮总成19的内齿圈啮合，小齿轮18还与太阳齿轮21的外齿圈啮合；行星架20通过驱动半轴23与第二十齿轮45连接，第二十齿轮45和第二十一齿轮46啮合，第二十一齿轮46与农用车辆的左侧减速轴11连接；太阳齿轮21通过过耦合驱动轴与中央齿轮22和右侧输出端25连接。内齿轮总成19与驱动半轴23通过轴承47套接。

直行控制系统包括：HST直行泵驱动轴4、HST直行液压总成14、HST直行马达驱动轴15、直行副变速轴16、直行停车制动器轴13、第二齿轮27、第三齿轮28、第四齿轮29、第五齿轮30、第六齿轮31、第七齿轮32、第八齿轮33、第九齿轮34、第十齿轮35和第十一齿轮36。

HST直行液压总成14与发动机3输出轴连接。

HST直行液压总成14的输入端与HST转向泵驱动轴1连接，HST直行液压总成14的输出端通过HST直行马达驱动轴15与第三齿轮28连接。

第三齿轮28与第四齿轮29啮合，第四齿轮29通过直行副变速轴16的花键与副变速拨叉17、第五齿轮30、第六齿轮31和第七齿轮32连接。

第五齿轮30与第八齿轮33啮合，第六齿轮31与第十齿轮35啮合，第七齿轮32与第十一齿轮36啮合。

第八齿轮33、第十齿轮35和第十一齿轮36通过直行停车制动器轴13的花键与第九齿轮34和直行停车制动器12连接；直行停车制动器轴13上套有移动环和花键轴环；第九齿轮34与中央齿轮22啮合。

变速箱具有第一挡位、第二挡位、第三挡位和第四挡位，其中，

在第一挡位(N档)，直行副变速轴16与直行停车制动器轴13中的齿轮不啮合。

在第二挡位(L档)，直行副变速轴16与直行停车制动器轴13中的第八齿轮33外齿圈与第五齿轮30外齿圈啮合，其他齿轮不啮合。

在第三挡位(M档)，直行副变速轴16与直行停车制动器轴13中的第十齿轮35外齿圈与第六齿轮31外齿圈啮合，其他齿轮不啮合。

在第四挡位(H档)，直行副变速轴16与直行停车制动器轴13中的第十一齿轮36外齿圈与第七齿轮32外齿圈啮合，其他齿轮不啮合。

作为一种可选的实施方式，控制装置还包括第一齿轮26和第十二齿轮37，发动机3的输出轴与第一齿轮26轴连接，第一齿轮26与第十二齿轮37啮合，第十二齿轮37与HST转向泵驱动轴1连接。

作为另一种可选的实施方式，装置还包括第二齿轮27，第二齿轮27与第一齿轮26啮合，第二齿轮27与农用车辆的直行控制系统连接。

如图1-图2所示，具有本发明实施例中转向控制装置的变速箱的动力传递过程如下：

发动机3输出的动力经皮带轮传到变速箱，由输入轴2分成两股动力，分别经过直行控制系统和转向控制系统将直线行驶的行走动力源和造成左右履带转速差的转向动力源在传动系中并列。通过HST直行液压总成14、HST转向液压总成5，可实现行走、转向的独立转速控制。两侧动力源分别通过变速箱内部驱动轴上的齿轮传动输入动力至直行-转向耦合控制系统，其中转向动力输入至左右内齿轮，直行动力输入至中央齿轮22，由行星架20、太阳齿轮21分别向左、右最终传动输出动力，最终实现左右履带输出不同速度以实现履带车辆的行驶和转向。

其中，变速箱能满足车辆直行、差速转向、差逆转向、单边制动转向的需求。

1)具有本发明实施例中转向控制装置的变速箱在车辆直行的动力传递过程如下：

2)具有本发明实施例中转向控制装置的在车辆差速转向的动力传递过程如下：

3)具有本发明实施例中转向控制装置的在车辆完全差逆转向的动力传递过程如下：

4)具有本发明实施例中转向控制装置的在车辆单边制动转向的动力传递过程如下：

本发明通过转向控制系统对发动机的输出转速进行无级调节，并将调节后的转速以相反转向传输至左侧减速轴和右侧减速轴，实现了农用车辆以任意半径转弯。本发明实施例提供的变速箱可以通过改变副变速轴与停车制动器轴中的齿轮啮合状态、控制HST直行马达驱动轴和转向制动轴转速，最终汇于直行-转向耦合控制系统使左右半轴输出转速，形成多档位和较宽的变速箱输出转速范围，实现车辆任意半径转向。本发明实施例提供的变速箱为行星齿轮变速箱，结构紧凑、承载能力高、输出扭矩大，能够在紧凑的空间内满足农业机械高负载作业的需求。该农用驱动转向型变速箱、传动系统能满足农业车辆在田间作业时的变速转向需求。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。