驱动总成、动力系统及作业机械的制作方法

1.本实用新型涉及作业机械技术领域，尤其涉及一种驱动总成、动力系统及作业机械。


背景技术：

2.变速器系统是作业机械的重要组成部分，变速器系统主要任务是通过啮合齿轮传动，将来自驱动电机的动力，通过传动轴、车桥及轮胎等部件驱动作业机械行走和作业。
3.作业机械短距离作业时，需要较高的作业效率及可靠性，那么就需要作业过程中变速器尽量少的换挡，减少换挡动作，减少换挡时间，降低驾驶员的劳动强度，以便能够提高效率，尽量减少能量消耗。低挡的速比较大，能够提供足够的牵引力，但是车速较低；而高挡的车速满足长距离行驶的要求，但是牵引力又偏小。所以传统作业机械在工作时，在到达作业场地之前采用高挡，以保证车速较高，提高效率；而到达作业场地时需要换到低挡，以便作业机械获得足够的牵引力，保证作业的进行，比如传统装载机在工作时，在到达料堆之前采用高挡，以保证车速较高，提高效率；而到达料堆时需要换到低挡，以便装载机获得足够的牵引力，保证铲装作业的进行。因此，作业机械在工作过程中需要驾驶员在低挡和高挡之间频繁地换挡。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种驱动总成、动力系统及作业机械，用以解决现有技术中作业机械在工作过程中需要驾驶员在低挡和高挡之间频繁地换挡，驾驶员的劳动强度大，效率低且能量消耗大的缺陷。
5.本实用新型提供一种驱动总成，包括：
6.变速箱，包括输入组件和输出组件，所述输入组件包括第一挡位组件和第二挡位组件，所述输出组件用于与输出轴传动连接；
7.离合器，包括第一子离合器和第二子离合器，所述第一子离合器和所述第二子离合器的动力输出端均与所述输出组件传动连接，所述第一子离合器的动力输入端与所述第一挡位组件传动连接，所述第二子离合器的动力输入端与所述第二挡位组件传动连接；
8.检测组件，用于检测作业机械的牵引力和车速；
9.控制器，与所述第一子离合器、所述第二子离合器、所述检测组件通信连接；
10.其中，所述控制器根据所述检测组件的检测信号分别控制所述第一子离合器和所述第二子离合器接合或分离。
11.根据本实用新型提供的一种驱动总成，还包括动力装置，所述动力装置与所述输入组件传动连接。
12.根据本实用新型提供的一种驱动总成，所述第一挡位组件包括：
13.第一输入轴，与所述动力装置传动连接；
14.第一齿轮，与所述第一输入轴传动连接，所述第一齿轮与所述第一子离合器的动
力输入端传动连接。
15.根据本实用新型提供的一种驱动总成，所述第二挡位组件包括：
16.第二齿轮，与所述第一输入轴传动连接，所述第二齿轮与所述第二子离合器的动力输入端传动连接；
17.或，
18.所述第二挡位组件包括：
19.第二输入轴，与所述动力装置传动连接；
20.第二齿轮，与所述第二输入轴传动连接，所述第二齿轮与所述第二子离合器的动力输入端传动连接。
21.根据本实用新型提供的一种驱动总成，所述动力装置包括第一电机和第二电机，所述第一电机与所述第一输入轴传动连接，所述第二电机与所述第二输入轴传动连接。
22.根据本实用新型提供的一种驱动总成，所述离合器还包括离合器壳体，所述离合器壳体与所述输出组件固定连接，所述第一子离合器和所述第二子离合器设置在所述离合器壳体内，其中，
23.所述第一子离合器包括第一摩擦片、第一钢片和第一驱动件，所述第一摩擦片与所述第一挡位组件连接，所述第一钢片与所述离合器壳体连接，所述第一摩擦片和所述第一钢片同轴设置，且所述第一驱动件能够驱动所述第一摩擦片和所述第一钢片接合；
24.所述第二子离合器包括第二摩擦片、第二钢片和第二驱动件，所述第二摩擦片与所述第二挡位组件连接，所述第二钢片与所述离合器壳体连接，所述第二摩擦片和所述第二钢片同轴设置，且所述第二驱动件能够驱动所述第二摩擦片和所述第二钢片接合；
25.所述第一驱动件和所述第二驱动件均与所述控制器通信连接。
26.根据本实用新型提供的一种驱动总成，所述第一子离合器还包括第一弹性件，所述第一弹性件用于驱动所述第一摩擦片和所述第一钢片分离；
27.所述第二子离合器还包括第二弹性件，所述第二弹性件用于驱动所述第二摩擦片和所述第二钢片分离。
28.根据本实用新型提供的一种驱动总成，所述输出组件包括：
29.输出传动轴，所述离合器设置在所述输出传动轴上，且所述第一齿轮和所述第二齿轮均转动设置在所述输出传动轴上；
30.传动齿轮，固定设置在所述输出传动轴上；
31.输出齿轮，固定设置在所述输出轴上，所述传动齿轮与所述输出齿轮传动连接。
32.本实用新型还提供一种动力系统，包括如上述任意一项所述的驱动总成。
33.本实用新型还提供一种作业机械，包括如上述任意一项所述的驱动总成或上述所述的动力系统。
34.本实用新型提供的驱动总成、动力系统及作业机械，控制器通过检测组件的检测信号确定出合适的目标挡位，并分别控制第一子离合器和第二子离合器接合或分离，以实现输出组件与合适的目标挡位传动连接，从而使作业机械自动地挂到合适的挡位，在作业机械的工作过程中无需驾驶员在低挡和高挡之间频繁地换挡，降低驾驶员的劳动强度，提高工作效率。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是本实用新型提供的驱动总成的结构示意图。
37.附图标记：
38.1、第一电机；2、第二电机；3、控制器；
39.4、第一子离合器；5、第二子离合器；6、第一齿轮；
40.7、第一输入轴；8、第一传动齿轮；9、第二齿轮；
41.10、第二输入轴；11、第二传动齿轮；12、中间惰轮；
42.13、传动齿轮；14、输出齿轮；15、输出轴；
43.16、手动制动器；17、输出法兰；41、第一摩擦片；
44.42、第一钢片；43、第一驱动件；44、第一弹性件；
45.51、第二摩擦片；52、第二钢片；53、第二驱动件；
46.54、第二弹性件。
具体实施方式
47.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
48.下面结合图1描述本实用新型的驱动总成、动力系统及作业机械。
49.如图1所示，本实用新型提供的一种驱动总成，包括变速箱、离合器、检测组件和控制器3。
50.其中，变速箱可以包括输入组件和输出组件，并且输入组件可以包括第一挡位组件和第二挡位组件，以使变速箱具有两个挡位；输出组件用于与输出轴15传动连接，这里，输出轴15与驱动桥连接，以使变速箱能够将动力传给驱动桥。
51.离合器包括第一子离合器4和第二子离合器5，第一子离合器4和第二子离合器5的动力输出端均与输出组件传动连接，第一子离合器4的动力输入端与第一挡位组件传动连接，第二子离合器5的动力输入端和第二挡位组件传动连接。这样，可以通过第一子离合器4和第二子离合器5使输出组件接合到第一挡位或第二挡位，可以使输出组件输出不同挡位的转速。
52.并且，检测组件用于检测作业机械的牵引力和车速，检测组件、第一子离合器4和第二子离合器5均与控制器3通信连接。
53.其中，控制器3可以根据检测组件的检测信号分别控制第一子离合器4和第二子离合器5接合或分离，以使输出组件与第一挡位组件和/或第二挡位组件传动连接，从而使输出组件能够输出第一挡位或第二挡位的转速，实现作业机械的换挡。
54.如此设置，控制器3通过检测组件的检测信号确定出合适的目标挡位，并分别控制第一子离合器4和第二子离合器5接合或分离，以实现输出组件与合适的目标挡位传动连接，从而使作业机械自动地挂到合适的挡位，在作业机械的工作过程中无需驾驶员在低挡和高挡之间频繁地换挡，降低驾驶员的劳动强度，提高工作效率。
55.在可选的实施例中，检测组件可以包括牵引力检测元件和转速检测元件，牵引力检测元件用于检测作业机械的牵引力，转速检测元件用于检测作业机械的车速，具体地，牵引力检测元件可以为测力传感器，转速检测元件可以为转速传感器，转速传感器可以检测输出组件的转速以得出作业机械的车速。
56.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力大于或等于预设牵引力时，控制器3控制第一子离合器4接合，使输出组件与第一挡位组件传动连接，输出组件挂入第一挡位；
57.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力小于预设牵引力且转速检测元件检测到作业机械的车速小于预设车速时，控制器3控制第一子离合器4接合，使输出组件与第一挡位组件传动连接，输出组件挂入第一挡位；
58.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力小于预设牵引力且转速检测元件检测到作业机械的车速大于或等于预设车速时，控制器3控制第二子离合器5接合，使输出组件与第二挡位组件传动连接，输出组件挂入第二挡位。
59.如此，可以根据作业机械的不同负载和车速，自动切换挡位，从而充分发挥驱动总成的驱动能力。
60.需要说明的是，控制器3可以为变速箱控制器tcu。并且，控制器3包括比较模块、存储模块和控制模块，存储模块存储有预设牵引力和预设车速，比较模块对控制器3接收到的牵引力检测元件和转速检测元件的检测信号与预设牵引力和预设车速分别进行比较，并将结果输出给控制模块，控制模块对第一子离合器4和第二子离合器5进行控制，使输出组件实现换挡操作。
61.在本实用新型的可选实施例中，驱动总成还可以包括动力装置，动力装置可以与输入组件传动连接，以为输入组件提供动力。
62.在可选的实施例中，第一挡位组件可以包括第一输入轴7和第一齿轮6，第一输入轴7与动力装置传动连接，第一齿轮6与第一输入轴7传动连接，并且第一齿轮6与第一子离合器4的动力输入轴传动连接。
63.在第一种可选的实施例中，第二挡位组件可以包括第二齿轮9，第二齿轮9与第一输入轴7传动连接，第二齿轮9与第二子离合器5的动力输入端传动连接。
64.这样，仅通过一个输入轴为两个挡位提供动力。
65.在第二种可选的实施例中，第二挡位组件可以包括第二输入轴10和第二齿轮9，第二输入轴10与动力装置传动连接，第二齿轮9与第二输入轴10传动连接，第二齿轮9与第二子离合器5的动力输入端传动连接。
66.这样，分别通过两个输入轴为两个挡位提供动力。
67.在可选的实施例中，动力装置可以包括第一电机1和第二电机2，其中，第一电机1与第一输入轴7传动连接，第二电机2与第二输入轴10传动连接。这样，通过两个电机分别为第一挡位组件和第二挡位组件提供动力，有利于提高扭矩和功率，可以提高变速箱的可靠性，使输出组件转动更稳定。
68.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力大于或等于预设牵引力时，控制器3控制第一电机1和第二电机2均启动，并且控制器3控制第一子离合器4和第二子离合器5均接合，使输出组件与第一挡位组件传动连接，这样，可以通过两个电机同时为变速箱提供动力；
69.需要说明的是，第一电机1为主动力，第二电机2为从动力，此时第二挡位组件的转速与第一挡位组件的转速相一致。
70.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力小于预设牵引力且转速检测元件检测到作业机械的车速小于预设车速时，控制器3控制第一电机1启动，第二电机2关闭；
71.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力小于预设牵引力且转速检测元件检测到作业机械的车速大于或等于预设车速时，控制器3控制第一电机1关闭，第二电机2启动。
72.如此，可以根据作业机械的不同负载和车速，自动控制第一电机1和第二电机2的启闭。
73.在可选的实施例中，第一电机1和第二电机2可以设置在变速箱的同侧或相对的两侧，第一电机1和第二电机2的安装位置可以根据实际需要确定。
74.具体地，预设牵引力可以为作业机械的最大牵引力的70％(70％fmax)，预设车速可以为作业机械的最大车速的30％(30％vmax)。
75.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力大于或等于70％fmax时，控制器3控制第一电机1和第二电机2均启动，并且控制器3控制第一子离合器4和第二子离合器5均接合，此时，第二电机2驱动第二挡位组件的转速与第一挡位组件的转速相一致，以同时驱动输出组件转动，使输出组件挂入第一挡位，从而使两个电机同时为变速箱提供动力，可以提高扭矩和功率，可以提高变速箱的可靠性，使输出组件转动更稳定。
76.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力小于70％fmax且转速检测元件检测到作业机械的车速小于30％vmax时，控制器3控制第一电机1启动，第二电机2关闭，并控制第一子离合器4接合，使输出组件与第一挡位组件传动连接，使输出组件挂入第一挡位；
77.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力小于70％fmax且转速检测元件检测到作业机械的车速大于或等于30％vmax时，控制器3控制第一电机1关闭，第二电机2启动，并控制第二子离合器5接合，使输出组件与第二挡位组件传动连接，使输出组件挂入第二挡位。
78.在本实用新型的可选实施例中，离合器还可以包括离合器壳体，离合器壳体与输出组件固定连接，并且第一子离合器4和第二子离合器5均设置在离合器壳体内。
79.其中，第一子离合器4可以包括第一摩擦片41、第一钢片42和第一驱动件43，第一摩擦片41与第一挡位组件连接，第一钢片42与离合器壳体连接，第一摩擦片41和第一钢片42同轴设置，并且第一驱动件43能够驱动第一摩擦片41和第一钢片42接合。
80.第二子离合器5可以包括第二摩擦片51、第二钢片52和第二驱动件53，第二摩擦片51和第二挡位组件连接，第二钢片52与离合器壳体连接，第二摩擦片51和第二钢片52同轴设置，并且第二驱动件53能够驱动第二摩擦片51和第二钢片52接合。
81.并且，第一驱动件43和第二驱动件53均与控制器3通信连接。
82.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力大于或等于70％fmax时，控制器3控
制第一驱动件43驱动第一摩擦片41和第一钢片42接合，控制器3驱动第二驱动件53驱动第二摩擦片51和第二钢片52接合，使输出组件与第一挡位组件传动连接，使输出组件挂入第一挡位；
83.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力小于70％fmax且转速检测元件检测到作业机械的车速小于30％vmax时，控制器3控制第一驱动件43驱动第一摩擦片41和第一钢片42接合，使输出组件与第一挡位组件传动连接，使输出组件挂入第一挡位；
84.当牵引力检测元件检测到作业机械的牵引力小于70％fmax且转速检测元件检测到作业机械的车速大于或等于30％vmax时，控制器3控制第二驱动件53驱动第二摩擦片51和第二钢片52接合，使输出组件与第二挡位组件传动连接，使输出组件挂入第二挡位。
85.在可选的实施例中，第一驱动件43和第二驱动件53均可以为气缸或液压缸。第一驱动件43的活塞杆和第二驱动件53的活塞杆分别作用于第一摩擦片41和第二摩擦片51，通过第一驱动件43的活塞和第二驱动件53的活塞杆的移动分别驱动第一摩擦片41和第二摩擦片51移动，以实现第一摩擦片41和第二摩擦片51分别与第一钢片42和第二钢片52接合，如此可以实现自动换挡。
86.在可选的实施例中，第一子离合器4还可以包括第一弹性件44，第一弹性件44用于驱动第一摩擦片41和第一钢片42分离。这样，当第一驱动件43不再驱动第一摩擦片41时，通过第一弹性件44可以驱动第一摩擦片41和第一钢片42分离，以使第一子离合器4分离，从而使输出组件和第一挡位组件断开连接。
87.第二子离合器5还可以包括第二弹性件54，第二弹性件54用于驱动第二摩擦片51和第二钢片52分离。这样，当第二驱动件53不再驱动第二摩擦片51时，通过第二弹性件54可以驱动第二摩擦片51和第二钢片52分离，以使第二子离合器5分离，从而使输出组件和第二挡位组件断开连接。
88.这里，第一弹性件44和第二弹性件54均可以为复位弹簧。
89.在本实用新型的可选实施例中，输出组件可以包括输出传动轴、传动齿轮13和输出齿轮14，离合器设置在输出传动轴上，并且第一齿轮6和第二齿轮9均转动设置在输出传动轴上，具体地，第一齿轮6和第二齿轮9通过轴承与输出传动轴转动连接。传动齿轮13固定设置在输出传动轴上，输出齿轮14固定设置在输出轴15上，并且传动齿轮13与输出齿轮14传动连接。这样，通过离合器将输入组件的动力传输给传动齿轮13，传动齿轮13通过输出齿轮14将动力传递给输出轴15。
90.在本实施例中，第一摩擦片41可以套设在输出传动轴外，第二摩擦片51可以套设在输出传动轴外，并且第一摩擦片41和第二摩擦片51能够沿输出传动轴的轴向移动，离合器壳体可以套设在第一摩擦片41和第二摩擦片51外，第一钢片42和第二钢片52设置在离合器壳体的内壁上，第一摩擦片41与第一齿轮6花键接合，第一钢片42与离合器壳体花键接合，第二摩擦片51与第二齿轮9花键接合，第二钢片52与离合器壳体花键接合，第一驱动件43和第二驱动件53均套设在输出传动轴外，且第一驱动件43和第二驱动件53分别位于传动齿轮13的两侧，第一弹性件44和第二弹性件54分别套设在输出传动轴外。
91.在可选的实施例中，输出组件还可以包括至少一个中间惰轮12和至少一个惰轮轴，惰轮轴可转动地设置在变速箱的箱体上，中间惰轮12设置在惰轮轴上，并且中间惰轮12用于传动连接输出齿轮14和传动齿轮13。
92.这里，输出组件包括一个中间惰轮12，传动齿轮13与中间惰轮12啮合，输出齿轮14与中间惰轮12啮合；并且，输出轴15的一端设置有输出法兰17，另一端设置有手动制动器16。
93.在可选的实施例中，第一挡位组件还可以包括第一传动齿轮8，第一传动齿轮8固定设置在第一输入轴7上，第一传动齿轮8与第一齿轮6相啮合；第二挡位组件还可以包括第二传动齿轮11，第二传动齿轮11固定设置在第二输入轴10上，第二传动齿轮11与第二齿轮9相啮合。
94.需要说明的是，上述第一齿轮6可以为小齿轮，第二齿轮9可以为大齿轮，即第一挡位转速快，第二挡位转速慢。
95.下面对本实用新型提供的动力系统进行描述，下文描述的动力系统与上文描述的驱动总成可相互对应参照。
96.本实用新型提供的一种动力系统，包括如上述任意一项实施例所述的驱动总成。
97.本实用新型提供的动力系统所达到的有益效果与本实用新型提供的驱动总成所达到的有益效果相一致，则这里不再赘述。
98.下面对本实用新型提供的作业机械进行描述，下文描述的作业机械与上文描述的驱动总成或动力系统可相互对应参照。
99.本实用新型提供的一种作业机械，包括如上述任意一项实施例所述的驱动总成或上述所述的动力系统。
100.本实用新型提供的作业机械所达到的有益效果与本实用新型提供的驱动总成或动力系统所达到的有益效果相一致，则这里不再赘述。
101.需要说明的是，上述作业机械可以为装载机、挖掘机、起重机、或其他工程机械。
102.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
103.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。