專利名稱：雙動力輸出齒輪箱和車輛牽引動力系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及機械結構技術，尤其涉及一種雙動力輸出齒輪箱和車輛牽引動力系統。
背景技術：
近來，隨著鐵路逐步向高速化及重載化方向發展，對鐵路線路養護的效率及精度要求日益提高，因而促進了鐵路大型養路機械設備的發展。為了提高作業效率，需要大型養路機械設備以最快的速度到達作業區間，而在作業時，則要求以較低的速度進行作業，而且要保持較高的速度精度。因此，要求作業設備的傳動系統必須能夠在高速牽引及低恒速作業兩種工況下以較大功率工作。而上述傳動系統的核心部件就是能夠實現工況可靠轉換的齒輪箱。現有技術中的用于鐵路養路機械設備的齒輪箱通常在高速和低速工況下均采用液壓馬達驅動。如圖1所示，現有技術中的鐵路養路機械設備用齒輪箱300設置有兩個離合器，即第一離合器100和第二離合器200，其中第一離合器100為液壓摩擦片式離合器， 第二離合器200為液壓摩擦片式離合器或者牙嵌式機械離合器。當處于高速工況下時，第一離合器100結合，第二離合器200分離，高速液壓馬達110通過第一離合器100經齒輪箱 300帶動車輪400高速旋轉。而在低速工況下，第二離合器200結合，第一離合器100分離。 低速液壓馬達210通過第二離合器200經齒輪箱300帶動車輪400低速旋轉。如圖1所示的現有技術的鐵路養路機械設備用齒輪箱通常存在以下缺陷(1)在高速牽引工況下，由于其動力來源為液壓馬達，單個齒輪箱的傳動功率較小，因此無法滿足高速工況下的大功率輸出需求。(2)當第一離合器100、第二離合器200采用液壓摩擦片式離合器時，因液壓摩擦片式離合器無法實現可靠自鎖，離合器故障可能會導致工況干涉，造成系統不可修復的損壞。(3)當第二離合器200采用液壓摩擦片式離合器時，在起動或者負載突變時容易打滑，由于無法實現精確的傳動比，因而無法保證低速作業工況時的速度精度和作業質量。(4)當第二離合器200采用牙嵌式機械離合器時，傳遞功率低，并且無法實現可靠自鎖。

發明內容
本發明提供了一種雙動力輸出齒輪箱和車輛牽引動力系統，以解決現有技術中用于鐵路養路機械設備的齒輪箱和車輛牽引動力系統無法實現可靠自鎖、無法滿足高速工況下的大功率輸出需求以及無法保證低速工況時的速度精度和作業質量的技術問題。本發明所提供的一種雙動力輸出齒輪箱，包括箱體，其中，還包括輸入軸、中間軸和輸出軸，相互平行，穿設在所述箱體中；所述輸入軸的一端用于與低速動力源相連；
所述輸出軸的第一端用于輸出驅動力，所述輸出軸的第二端用于與高速動力源相連；一級傳動齒輪系，包括一級主動齒輪件和一級從動齒輪件，所述一級主動齒輪件固定設置在所述輸入軸上，所述一級從動齒輪件固定設置在所述中間軸上；二級傳動齒輪系，包括二級主動齒輪件和二級從動齒輪件，所述二級主動齒輪件固定設置在所述中間軸上，所述二級從動齒輪件套設在所述輸出軸上；離合器，包括第一離合件和第二離合件，所述第一離合件與所述二級從動齒輪件固定設置，所述第二離合件在所述輸出軸的轉動方向上與所述輸出軸固定連接；離合器操縱機構，設置在所述箱體中，且與第二離合件相連，用于驅動所述第二離合件沿所述輸出軸的軸向滑動，與所述第一離合件接觸嚙合或脫離嚙合。如上所述的雙動力輸出齒輪箱中，一個輸入軸和對應的一級主動齒輪件為一個輸入單元，所述輸入單元的數量為一個或者兩個。當輸入單元的數量為兩個時，兩個所述輸入單元相對于所述中間軸對稱設置。如上所述的雙動力輸出齒輪箱中，所述離合器操縱機構包括電磁閥；驅動氣缸， 所述驅動氣缸與所述電磁閥相連，在所述電磁閥的控制下，所述驅動氣缸的活塞桿作往復運動；作用桿，所述作用桿的一端與所述驅動氣缸的活塞桿相連，并在所述活塞桿的帶動下往復運動；撥叉，與所述作用桿相連，且與所述第二離合件相連，用于在所述作用桿的帶動下驅動所述第二離合件沿所述輸出軸的軸向滑動。如上所述的雙動力輸出齒輪箱中，所述潤滑系統包括第一供油齒輪，與所述第二從動齒輪件聯動設置；第二供油齒輪，與所述輸出軸聯動設置；兩個齒輪油泵，分別與所述第一供油齒輪和第二供油齒輪相連，在所述第一供油齒輪和第二供油齒輪的驅動下輸出潤滑油，以進行潤滑。另外，本發明所提供的一種車輛牽引動力系統，包括輪對、齒輪箱、低速動力源和高速動力源，其中，所述齒輪箱采用上述本發明所提供的雙動力輸出齒輪箱；所述齒輪箱的輸入軸與所述低速動力源相連；所述齒輪箱的輸出軸的第一端與所述輪對的傳動軸相連， 所述齒輪箱的輸出軸的第二端與所述高速動力源相連。所述低速動力源為變量液壓馬達； 所述高速動力源為液力傳動箱或牽引電機。綜上所述，本發明所提供的一種雙動力輸出齒輪箱和車輛牽引動力系統相對于現有技術具有如下有益效果(1)本發明由于設置有離合器及離合器操縱機構，因此能夠實現在高速牽引和低速作業兩種工況之間的靈活切換，從而實現雙動力輸出，即高速牽引工況下，由大功率的高速動力源驅動作業設備高速運動，借以滿足高速工況下的大功率輸出需求；而在低速作業工況下，由設置在輸入軸一端的低速動力源提供動力，并經過兩級傳動齒輪系減速后驅動作業設備低速運動，從而能夠實現精確地傳動比，借以保證低速工況時的速度精度和作業質量。(2)由于本發明中的離合器采用能夠接觸嚙合的第一離合件和第二離合件，且特殊設置的齒形能夠保證實現可靠的自鎖，不會在起動或者負載突變時導致系統損壞。


圖1為現有技術中用于鐵路養路機械設備的齒輪箱的結構示意圖；圖2為本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱的主視圖；圖3為圖2中A-A向剖視圖；圖4為本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱的俯視及局部剖視圖；圖5為本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱的離合操縱機構的結構示意圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例并結合附圖對本發明做進一步的詳細描述。實施例一本發明實施例一提供的雙動力輸出齒輪箱包括箱體、輸入軸、中間軸、輸出軸、一級傳動齒輪系、二級傳動齒輪系、離合器和離合器操縱機構。其中，輸入軸、中間軸和輸出軸相互平行，穿設在箱體中。輸入軸的一端用于與低速動力源相連；輸出軸的第一端用于輸出驅動力，輸出軸的第二端用于與高速動力源相連；一級傳動齒輪系，包括一級主動齒輪件和一級從動齒輪件，一級主動齒輪件固定設置在輸入軸上，一級從動齒輪件固定設置在中間軸上；二級傳動齒輪系，包括二級主動齒輪件和二級從動齒輪件，二級主動齒輪件固定設置在中間軸上，二級從動齒輪件套設在輸出軸上；離合器，包括第一離合件和第二離合件，第一離合件與二級從動齒輪件固定設置，第二離合件在輸出軸的轉動方向上與輸出軸固定連接；離合器操縱機構，設置在箱體中，且與第二離合件相連，用于驅動第二離合件沿輸出軸的軸向滑動，與第一離合件接觸嚙合或脫離嚙合。本實施例一的雙動力輸出齒輪箱，通過離合器和離合器操縱機構，達到了能夠在高速和低速工況之間靈活切換，同時滿足高速工況下的大功率輸出需求，并保證低速工況時的速度精度和作業質量的有益效果。本實施例一的雙動力輸出齒輪箱中，一級主動齒輪件優選為齒輪軸，一級從動齒輪件優選為齒輪；二級主動齒輪件優選為齒輪軸，二級從動齒輪件優選為齒輪圈。本實施例一的雙動力輸出齒輪箱中，第一離合件優選為固定在齒輪圈內側的內齒離合器，第二離合件優選為外齒離合器，輸出軸上沿輸出軸的軸向優選地設置有外花鍵，夕卜齒離合器上優選地設置有與上述外花鍵相聯接的內花鍵。請參見圖2至圖5。圖2為本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱的主視圖，圖3為圖2中A-A向剖視圖，圖4為本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱的俯視及局部剖視圖。圖 5為本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱的離合操縱機構的結構示意圖。如圖2、圖3和圖 4所示，本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱，包括箱體1、兩個相同的輸入軸2、輸出軸3、 中間軸4、潤滑系統5、離合器6、離合器操縱機構7及安裝座8。其中，箱體1包括上箱9、中箱10、下箱11、觀察孔蓋12、通氣器13及壓蓋14。中間軸4包括軸承33，并且沿軸向設置有齒輪軸31和齒輪32。兩個輸入軸2對稱地設置于中間軸4的兩側，并且分別設置有與中間軸4的齒輪 32相嚙合的齒輪軸15以及用以支撐齒輪軸15的軸承16和軸承17，齒輪軸15與齒輪32 構成一級傳動齒輪系，且齒數比可為D1/Z83，兩個輸入軸2的一端通過花鍵聯接有用以作為低速動力源提供驅動力的第一驅動馬達18和第二驅動馬達19，第一驅動馬達18和第二驅動馬達19可為變量液壓馬達，例如變量柱塞馬達，也可為其它類型的馬達，用以在低速作業工況下為作業設備提供驅動力。輸出軸3的一端設置有與作業設備的動力轉向架相連接的第一法蘭21，輸出軸3 的另一端設置有與高速牽引動力單元相連接的第二法蘭22，輸出軸3上還套設有與中間軸 4的齒輪軸31相嚙合的齒輪圈26，以及軸承M和軸承套25，齒輪軸31與齒輪圈沈構成二級傳動齒輪系，且齒數比可為Z25/Z78。輸出軸3能夠提供雙動力輸出，其一端通過第一法蘭21連接作業設備的動力轉向架，例如輪對的傳動軸，另一端通過第二法蘭22連接高速牽引動力單元，例如可用作高速動力源的液力傳動箱、牽引電機或其它大功率的動力輸出單元，借以滿足高速牽引工況下的大功率輸出需求。離合器6設置于輸出軸3上，并且包括內齒離合器27和外齒離合器34，內齒離合器27的內齒39與外齒離合器34的外齒38能夠相互嚙合。由于齒式離合器的齒具有特殊的結構，因此可以保證內齒離合器27與外齒離合器34嚙合順利，并且能夠可靠自鎖，進而防止在工作過程中由于狀態突然跳變而導致系統損壞。內齒離合器27與齒輪圈沈分別加工有用于相互定位借以保證同軸度的定位面， 并且內齒離合器27與齒輪圈沈通過銷軸觀、螺母四及螺母鎖墊30彼此聯接成一體。輸出軸3上包括花鍵軸35，花鍵軸35上沿軸向設置有外花鍵37，外齒離合器34上設置有與外花鍵37相配合聯接的內花鍵36，從而使外齒離合器34能夠與輸出軸3同步旋轉以便將扭矩傳遞給輸出軸3，并且外齒離合器34能夠沿著輸出軸3軸向滑動。如圖5所示，離合器操縱機構7包括電磁閥40、驅動氣缸41、一端與驅動氣缸41 的活塞桿相連的作用桿42、與作用桿42相連的撥叉43以及用于支撐撥叉43的支撐桿44。 電磁閥40在自動控制系統的控制下使驅動氣缸41的活塞桿作往復運動，從而驅動作用桿 42往復運動并帶動撥叉43撥動外齒離合器34，以使外齒離合器34與內齒離合器27接觸嚙合或脫離嚙合。另外，作用桿42的另一端部45還連接有手動操縱機構(圖中未示出)，用以在自動控制系統發生故障，或者電磁閥40或驅動氣缸41失效時，通過手動方式驅動作用桿42往復運動，以便帶動撥叉43撥動外齒離合器34與內齒離合器27接觸嚙合或脫離嚙合。由于離合操縱機構7既可在遠程自動控制系統的控制下驅動離合器6實現高速牽引工況和低速作業工況之間的轉換，也可以通過手動操作的方式驅動離合器6實現工況轉換， 因此保證了在自動控制系統發生故障時仍能及時地進行工況轉換，從而避免了因作業設備無法高速移動而造成鐵路線路的堵塞。如圖3所示，當離合器操縱機構7驅動外齒離合器34沿著輸出軸3滑動并與內齒離合器27相嚙合時，由輸入軸2輸入的兩個驅動馬達18、19所提供的驅動力通過齒輪軸15 和齒輪32傳遞給中間軸4的齒輪軸31，然后經過齒輪圈沈及離合器6傳遞至輸出軸3并通過第一法蘭21驅動作業設備在0 15km/h的速度范圍內恒速工作(低速作業工況)，由于電液比例控制液壓系統能夠確保驅動馬達18、19工作在需要的轉速并保持高的速度精度， 并且上述的傳動齒輪系及齒式離合器能夠確保精確的傳動比，因此最終能夠保證作業設備以較高的速度精度工作在低恒速工況；而當離合器操縱機構7驅動外齒離合器34與內齒離合器27相分離時，由第二法蘭22輸入的高速牽引動力單元所提供的驅動力將通過輸出軸 3直接傳遞給第一法蘭21并驅動作業設備以120km/h的速度高速運動(高速牽引工況)， 以便快速到達作業地點，而此時，中間軸4及輸入軸2與輸出軸3完全脫離開，借以防止動力反驅而造成齒輪箱及驅動馬達18、19損壞。因此本發明所提供的雙動力輸出齒輪箱能夠實現在高速牽引和低速作業兩種工況之間的靈活切換，從而實現雙動力輸出，即在高速牽引工況下，由大功率的高速牽引動力單元驅動作業設備高速運動，借以滿足高速工況下的大功率輸出需求；而在低速作業工況下，則由設置在輸入軸2 —端的驅動馬達18、19提供動力，并經過輸入軸2到中間軸4以及中間軸4到輸出軸3的兩級傳動齒輪系減速后驅動作業設備低速運動，從而能夠實現精確地傳動比，借以保證低速工況時的速度精度和作業質量。如圖3所示，本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱中的潤滑系統5包括與齒輪圈 26聯動設置的第一供油齒輪46，與輸出軸3聯動設置的第二供油齒輪47，分別與第一供油齒輪46和第二供油齒輪47相配合的兩個齒輪油泵48，用于過濾潤滑油的濾清器50，用于將過濾后的潤滑油供給到齒輪油泵48的配油盤49，以及用以將潤滑油傳輸到需要潤滑的位置的供油管路51。當外齒離合器34與內齒離合器27相嚙合時，第一供油齒輪46和第二供油齒輪47分別驅動各自的齒輪油泵48并通過供油管路51將潤滑油輸送到需要潤滑的位置，其中，第一供油齒輪46驅動的齒輪油泵48工作在額定工況，可提供大流量的潤滑油，而另一個由第二供油齒輪47驅動的齒輪油泵48則轉速較低，可起到輔助潤滑的作用。 當外齒離合器34與內齒離合器27相分離，即齒輪箱工作在高速牽引工況時，第一供油齒輪 46不工作，僅第二供油齒輪47高速旋轉并驅動與之配合的齒輪油泵48將充足的潤滑油通過供油管路51輸送到需要潤滑的位置。由于本發明中的潤滑系統在高速牽引和低速作業兩種工況下均能夠提供可靠的潤滑，因此確保了齒輪箱的正常工作。另外，對上述本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱的結構還可作其它變化，例如(1)如果將一個輸入軸2和其對應的齒輪軸15 (即一級主動齒輪件)看作一個輸入單元，則該輸入軸單元的數量還可為一個或多個，當僅有一個輸入單元時，該輸入單元可設置在中間軸的任意一側，其具體結構說明可參見上述實施例一中的記載，在此不再贅述。(2)離合器還可以具有多種工況，例如，不但可以實現離合操作，還可以實現換擋操作。(3)離合器操縱機構還可以通過液壓驅動，或者通過連桿機構驅動。(4)為了提高潤滑效果，還可以設置多組齒輪油泵，此外，齒輪油泵不僅可以通過供油齒輪驅動，也可以直接安裝在軸端。另外，上述本發明實施例的雙動力輸出齒輪箱可應用在一種鐵路作業車輛的牽引動力系統中，該車輛牽引動力系統包括輪對、齒輪箱、低速動力源和高速動力源，其中的齒輪箱便可采用如上述本發明實施例一的雙動力輸出齒輪箱，該齒輪箱的輸入軸2與低速動力源，例如第一驅動馬達18和第二驅動馬達19相連，該齒輪箱的輸出軸3的第一法蘭21 與所述輪對的傳動軸相連，該齒輪箱的輸出軸3的第二法蘭22與高速動力源相連。該低速動力源可為變量液壓馬達，例如變量柱塞馬達，也可為其它類型的馬達，用以在低速作業工況下為作業設備提供驅動力；該高速動力源可為液力傳動箱、牽引電機或其它大功率的動力輸出單元，借以滿足高速牽引工況下的大功率輸出需求。該齒輪箱的具體結構及工作原理說明可參見上述實施例一中的記載，在此不再贅述。最后應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的范圍。
權利要求
1.一種雙動力輸出齒輪箱，包括箱體，其特征在于，還包括 輸入軸、中間軸和輸出軸，相互平行，穿設在所述箱體中； 所述輸入軸的一端用于與低速動力源相連；所述輸出軸的第一端用于輸出驅動力，所述輸出軸的第二端用于與高速動力源相連； 一級傳動齒輪系，包括一級主動齒輪件和一級從動齒輪件，所述一級主動齒輪件固定設置在所述輸入軸上，所述一級從動齒輪件固定設置在所述中間軸上；二級傳動齒輪系，包括二級主動齒輪件和二級從動齒輪件，所述二級主動齒輪件固定設置在所述中間軸上，所述二級從動齒輪件套設在所述輸出軸上；離合器，包括第一離合件和第二離合件，所述第一離合件與所述二級從動齒輪件固定設置，所述第二離合件在所述輸出軸的轉動方向上與所述輸出軸固定連接；離合器操縱機構，設置在所述箱體中，且與第二離合件相連，用于驅動所述第二離合件沿所述輸出軸的軸向滑動，與所述第一離合件接觸嚙合或脫離嚙合。
2.根據權利要求1所述的雙動力輸出齒輪箱，其特征在于 所述一級主動齒輪件為齒輪軸，所述一級從動齒輪件為齒輪； 所述二級主動齒輪件為齒輪軸，所述二級從動齒輪件為齒輪圈。
3.根據權利要求2所述的雙動力輸出齒輪箱，其特征在于所述第一離合件為固定在所述齒輪圈內側的內齒離合器，所述第二離合件為外齒離合器，所述輸出軸上沿輸出軸的軸向設置有外花鍵，所述外齒離合器上設置有與所述外花鍵相聯接的內花鍵。
4.根據權利要求3所述的雙動力輸出齒輪箱，其特征在于所述齒輪圈與所述內齒離合器分別加工有用于相互定位的定位面，并通過銷軸、螺母及螺母鎖墊彼此聯接成一體。
5.根據權利要求1-4任一所述的雙動力輸出齒輪箱，其特征在于一個輸入軸和對應的一級主動齒輪件為一個輸入單元，所述輸入單元的數量為一個或者兩個。
6.根據權利要求5所述的雙動力輸出齒輪箱，其特征在于兩個所述輸入單元相對于所述中間軸對稱設置。
7.根據權利要求1-4任一所述的雙動力輸出齒輪箱，其特征在于，所述離合器操縱機構包括電磁閥；驅動氣缸，所述驅動氣缸與所述電磁閥相連，在所述電磁閥的控制下，所述驅動氣缸的活塞桿作往復運動；作用桿，所述作用桿的一端與所述驅動氣缸的活塞桿相連，并在所述活塞桿的帶動下往復運動；撥叉，與所述作用桿相連，且與所述第二離合件相連，用于在所述作用桿的帶動下驅動所述第二離合件沿所述輸出軸的軸向滑動。
8.根據權利要求7所述的雙動力輸出齒輪箱，其特征在于所述作用桿的另一端還連接有手動操縱機構，用于通過手動方式驅動所述作用桿往復運動。
9.根據權利要求1所述的雙動力輸出齒輪箱，其特征在于，所述齒輪箱中還包括潤滑系統，所述潤滑系統包括第一供油齒輪，與所述第二從動齒輪件聯動設置； 第二供油齒輪，與所述輸出軸聯動設置；兩個齒輪油泵，分別與所述第一供油齒輪和第二供油齒輪相連，在所述第一供油齒輪和第二供油齒輪的驅動下輸出潤滑油，以進行潤滑。
10.一種車輛牽引動力系統，包括輪對、齒輪箱、低速動力源和高速動力源，其特征在于采用權利要求1-9任一所述的雙動力輸出齒輪箱作為所述齒輪箱；所述齒輪箱的輸入軸與所述低速動力源相連；所述齒輪箱的輸出軸的第一端與所述輪對的傳動軸相連，所述齒輪箱的輸出軸的第二端與所述高速動力源相連。
11.根據權利要求10所述的車輛牽引動力系統，其特征在于所述低速動力源為變量液壓馬達；所述高速動力源為液力傳動箱或牽引電機。
全文摘要
本發明提供一種用于鐵路養路設備的雙動力輸出齒輪箱和車輛牽引動力系統，該齒輪箱中輸入軸一端與低速動力源相連；輸出軸的第一端用于輸出驅動力，輸出軸的第二端與高速動力源相連；一級主動齒輪件固定在輸入軸上，一級從動齒輪件固定在中間軸上；二級主動齒輪件固定在中間軸上，二級從動齒輪件套設在輸出軸上；第一離合件與二級從動齒輪件固定，第二離合件在輸出軸的轉動方向上與輸出軸固定連接；離合器操縱機構與第二離合件相連，用于驅動第二離合件沿輸出軸的軸向滑動，與第一離合件接觸嚙合或脫離嚙合。本發明能夠實現在高速和低速工況之間的靈活切換，同時滿足高速工況下的大功率輸出需求，并保證低速工況時的速度精度和作業質量。
文檔編號B60K17/10GK102537261SQ20121000222
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月5日 優先權日2012年1月5日
發明者曹萬紅, 李海濱, 錢兆勇, 龍時丹 申請人:北京二七軌道交通裝備有限責任公司