本發(fā)明涉及變速器，具體涉及一種皮帶齒輪聯(lián)動(dòng)的農(nóng)用汽車變速器及方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前農(nóng)用汽車所配備的傳統(tǒng)變速器因老化而面臨換擋精度不足、易失敗等問題，盡管如此，它仍保留有倒擋功能。直接替換此類變速器不僅成本高昂，還導(dǎo)致資源浪費(fèi)。為應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，技術(shù)人員進(jìn)行了積極探索，如中國專利cn111779814a所揭示的液力機(jī)械式動(dòng)力換擋變速器，專為大馬力農(nóng)用汽車設(shè)計(jì)，集成了發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸、獨(dú)立pto軸、四元件液力變矩器及多擋雙離合自動(dòng)變速器，展現(xiàn)出創(chuàng)新思路。然而，該方案仍存局限：未能充分利用原有變速器資源，且在功能多樣性、換擋精度及空間利用上仍有不足，難以全面滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)對(duì)農(nóng)用汽車高效、多功能的迫切需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種皮帶齒輪聯(lián)動(dòng)的農(nóng)用汽車變速器及方法。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種皮帶齒輪聯(lián)動(dòng)的農(nóng)用汽車變速器，包括與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的主變速器，以及通過皮帶輪與發(fā)動(dòng)機(jī)相連的輔變速器，輔變速器裝配于主變速器側(cè)部，并與主變速器聯(lián)動(dòng)控制，其中：

4、主變速器，包括主一軸、主二軸、倒擋軸和操作桿，其中：

5、主一軸，與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸相連，其上設(shè)置有齒輪組ⅰ，齒輪組ⅰ用于將操作桿的動(dòng)力傳遞給主二軸；

6、主二軸，其上設(shè)置有齒輪組ⅱ，齒輪組ⅱ用于將主一軸的動(dòng)力傳遞給倒擋軸；

7、倒擋軸，其上設(shè)置有齒輪組ⅲ，齒輪組ⅲ周緣設(shè)置有密封圈，用于倒擋控制；

8、操作桿，其上設(shè)置有撥叉，撥叉控制齒輪組ⅰ、齒輪組ⅱ和齒輪組ⅲ的嚙合；

9、輔變速器，包括輔一軸、動(dòng)力軸、換擋裝置和錐齒輪組，其中：

10、輔一軸，其端部設(shè)置有與主一軸相配合的安裝槽；

11、動(dòng)力軸，其通過皮帶輪與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，用于將動(dòng)力直接傳遞給輔一軸；

12、換擋裝置，包括位于輔一軸的高擋被動(dòng)齒輪組、高低擋齒轂組和低擋被動(dòng)齒輪組，以及位于動(dòng)力軸上的高擋主動(dòng)齒輪組和低擋主動(dòng)齒輪組，用于實(shí)現(xiàn)高低換擋；

13、錐齒輪組，其分別嚙合皮帶輪軸、動(dòng)力軸，用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換向。

14、本技術(shù)方案通過在原有的主變速器基礎(chǔ)上，新增輔變速器，利用主變速器通過主一軸、主二軸和倒擋軸實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的逐步傳遞和變速控制；輔變速器通過輔一軸、動(dòng)力軸、換擋裝置和錐齒輪組實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的直接傳遞、高低擋切換和動(dòng)力換向。具體地，輔變速器裝配于主變速器側(cè)部，實(shí)現(xiàn)了空間的有效利用和結(jié)構(gòu)的緊湊性；安裝槽使得輔一軸能夠緊密配合主一軸，確保動(dòng)力的穩(wěn)定傳輸；齒輪組、換擋裝置和錐齒輪組采用高強(qiáng)度材料制造，確保變速器的耐久性；密封圈保證了變速器內(nèi)部的密封性，防止灰塵和水分等雜質(zhì)的侵入。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力通過主一軸傳遞給齒輪組ⅰ，齒輪組ⅰ將動(dòng)力傳遞給主二軸上的齒輪組ⅱ，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力在主變速器內(nèi)部的初步傳遞；齒輪組ⅱ再將動(dòng)力傳遞給倒擋軸上的齒輪組ⅲ，倒擋軸通過齒輪組?？刂妻r(nóng)用汽車的倒擋功能；發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力同時(shí)通過皮帶輪傳遞給動(dòng)力軸，動(dòng)力軸將動(dòng)力傳遞給輔一軸，輔一軸通過安裝槽與主一軸相配合，確保動(dòng)力的同步傳輸；輔變速器內(nèi)部的換擋裝置通過高擋主動(dòng)齒輪組、低擋主動(dòng)齒輪組與對(duì)應(yīng)的高擋被動(dòng)齒輪組、低擋被動(dòng)齒輪組的嚙合，實(shí)現(xiàn)高低擋位的切換。在變速原理上，操作桿通過撥叉控制齒輪組ⅰ、齒輪組ⅱ和齒輪組ⅲ的嚙合狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)不同擋位的切換；換擋裝置通過改變主動(dòng)齒輪組和被動(dòng)齒輪組的嚙合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)高低擋位的切換；錐齒輪組通過嚙合皮帶輪軸和動(dòng)力軸，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的換向功能。

15、另外，根據(jù)本發(fā)明上述提出皮帶齒輪聯(lián)動(dòng)的農(nóng)用汽車變速器及方法還可以具有如下附加技術(shù)特征：

16、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述主變速器還包括殼體ⅰ，殼體ⅰ上設(shè)置有撥動(dòng)組件ⅰ，撥動(dòng)組件ⅰ包括檔位換擋叉軸和檔位撥叉；檔位撥叉通過檔位換擋叉軸設(shè)置于殼體ⅰ內(nèi)；檔位撥叉用于推動(dòng)齒輪組ⅰ移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一擋到二擋的雙聯(lián)滑動(dòng)，使齒輪組ⅱ移動(dòng)，即使一擋從動(dòng)齒輪組和二擋從動(dòng)齒輪組在主二軸上移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)一檔、二擋、倒擋的換擋。

17、本技術(shù)方案中，原有的主變速器具備一定的換擋功能，但是其精度不如輔變速器，用于精度要求不高進(jìn)行換擋，精度要求高則采用輔變速器。具體地，通過檔位撥叉的推動(dòng)實(shí)現(xiàn)一擋到二擋的雙聯(lián)滑動(dòng)，齒輪組ⅰ中同時(shí)與一擋和二擋的從動(dòng)齒輪組接觸，并在一定的范圍內(nèi)滑動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)擋位的平穩(wěn)過渡；隨著齒輪組ⅰ的移動(dòng)，齒輪組ⅱ的一擋從動(dòng)齒輪組和二擋從動(dòng)齒輪組也會(huì)在主二軸上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擋位的切換。

18、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述輔變速器還包括殼體ⅱ，殼體ⅱ上設(shè)置有撥動(dòng)組件ⅱ，撥動(dòng)組件ⅱ包括高低換擋叉軸和高低擋撥叉；高低擋撥叉通過換擋叉軸滑動(dòng)設(shè)置于殼體ⅱ內(nèi)；高低擋撥叉用于推動(dòng)高低擋齒轂組移動(dòng)，使得高擋被動(dòng)齒輪組與低擋被動(dòng)齒輪組在輔一軸上移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)高擋主動(dòng)齒輪組與高擋被動(dòng)齒輪組嚙合或者低擋主動(dòng)齒輪組與低擋被動(dòng)齒輪組嚙合。

19、本技術(shù)方案通過選擇所需的擋位時(shí)，高低換擋叉軸會(huì)相應(yīng)地滑動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)高低擋撥叉推動(dòng)高低擋齒轂組的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)擋位的切換；高低擋撥叉通過推動(dòng)高低擋齒轂組的移動(dòng)，使得高擋被動(dòng)齒輪組與低擋被動(dòng)齒輪組在輔一軸上移動(dòng)；隨著高低擋齒轂組的移動(dòng)，高擋被動(dòng)齒輪組或低擋被動(dòng)齒輪組會(huì)與對(duì)應(yīng)的高擋主動(dòng)齒輪組或低擋主動(dòng)齒輪組嚙合；整個(gè)換擋過程是通過操作高低換擋叉軸和高低擋撥叉來完成的。撥動(dòng)組件ⅱ位于與動(dòng)力軸高度一致的殼體ⅱ上部，輔一軸位于殼體ⅱ下部。

20、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述錐齒輪組包括安裝于皮帶輪軸花鍵上的主動(dòng)錐齒輪、安裝于動(dòng)力軸上的被動(dòng)錐齒輪；通過主動(dòng)錐齒輪與被動(dòng)錐齒輪的嚙合，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮帶輪輸入動(dòng)力的換向。

21、本技術(shù)方案中，皮帶輪軸作為動(dòng)力輸入的軸，將動(dòng)力傳遞給安裝在其上的主動(dòng)錐齒輪，主動(dòng)錐齒輪與被動(dòng)錐齒輪嚙合，主動(dòng)錐齒輪和被動(dòng)錐齒輪的軸線相交于一點(diǎn)，當(dāng)主動(dòng)錐齒輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，被動(dòng)錐齒輪以相反的方向旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過換向后的動(dòng)力通過被動(dòng)錐齒輪傳遞給動(dòng)力軸。

22、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述換擋裝置的高擋主動(dòng)齒輪組為二十九齒、高擋被動(dòng)齒輪組為二十齒，用于在高擋位使得傳動(dòng)比較小，從而提供較高的車速；

23、低擋主動(dòng)齒輪組為二十一齒，低擋被動(dòng)齒輪組為二十九齒，用于在低擋位使得傳動(dòng)比較大，從而提供較大的扭矩輸出。

24、本技術(shù)方案通過不同齒數(shù)的主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪的嚙合，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力的傳遞和扭矩的轉(zhuǎn)換。具體地，高擋位的傳動(dòng)比為20/29，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，車輪的轉(zhuǎn)速會(huì)相對(duì)較高，從而提供較高的車速，當(dāng)農(nóng)用汽車需要高速行駛時(shí)，高擋位是合適的選擇；低擋位的傳動(dòng)比為29/21，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，車輪的轉(zhuǎn)速會(huì)相對(duì)較低，但扭矩會(huì)增大，從而提供較大的扭矩輸出，當(dāng)農(nóng)用汽車需要較大的扭矩輸出時(shí)，如起步、加速或爬坡等工況，低擋位是合適的選擇。

25、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述主一軸、輔一軸、主二軸、動(dòng)力軸，四者的齒輪組布局呈三角形分布，主一軸與輔一軸水平相連，實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞；主一軸和主二軸實(shí)現(xiàn)不同檔位的切換，輔一軸和動(dòng)力軸實(shí)現(xiàn)高低檔位的切換，實(shí)現(xiàn)不同檔位、高低檔位的無極切換。

26、本技術(shù)方案通過三角形分布來優(yōu)化空間利用和傳動(dòng)效率。具體地，根據(jù)變速器的整體尺寸和布局要求，確定主一軸、輔一軸、主二軸和動(dòng)力軸的位置，盡量緊湊，以減少變速器整體的體積和重量。齒輪組的布置應(yīng)該遵循三角形布局的原則，即各齒輪組的中心線應(yīng)該相交于一點(diǎn)或近似相交于一點(diǎn)，形成三角形的形狀；三角形分布通過優(yōu)化空間利用、提高傳動(dòng)效率、增強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、提供維修便捷性和設(shè)計(jì)靈活性等方面為變速器帶來了顯著的好處。

27、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述殼體ⅰ上還設(shè)置有倒擋組件，倒擋組件包括倒擋叉軸和倒擋撥叉，倒擋撥叉通過倒擋叉軸設(shè)置于殼體ⅰ內(nèi)；倒擋撥叉用于推動(dòng)齒輪組ⅲ，齒輪組ⅲ設(shè)置有倒擋從動(dòng)齒輪，倒擋從動(dòng)齒輪與倒擋傳動(dòng)齒輪嚙合，倒擋滑動(dòng)齒輪上的周緣設(shè)置有密封圈。

28、本技術(shù)方案中，當(dāng)駕駛員選擇倒擋時(shí)，通過換擋桿將信號(hào)傳遞給倒擋撥叉，倒擋撥叉在接收到信號(hào)后，會(huì)沿著倒擋叉軸移動(dòng)，從而推動(dòng)齒輪組ⅲ中的倒擋從動(dòng)齒輪與倒擋傳動(dòng)齒輪嚙合，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給車輪，實(shí)現(xiàn)農(nóng)用汽車的倒擋行駛；密封圈確保了齒輪組ⅲ在工作過程中不會(huì)因潤(rùn)滑油泄漏而受到影響，有效防止外部雜質(zhì)進(jìn)入齒輪組ⅲ內(nèi)部。

29、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種皮帶齒輪聯(lián)動(dòng)的農(nóng)用汽車變速方法。

30、一種皮帶齒輪聯(lián)動(dòng)的農(nóng)用汽車變速方法，包括如下步驟：

31、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸旋轉(zhuǎn)，通過直接相連的主變速器的主一軸傳遞動(dòng)力；或者通過皮帶輪接收動(dòng)力，由錐齒輪組實(shí)現(xiàn)90度的動(dòng)力換向，通過動(dòng)力軸間接傳遞給輔一軸，實(shí)現(xiàn)如下不同主輔變速情況：

32、情況一、當(dāng)主變速器進(jìn)行檔位切換時(shí)，操作桿撥叉精確控制齒輪組，實(shí)現(xiàn)一擋至二擋的雙聯(lián)滑動(dòng)換擋，以及一檔、二擋的切換；

33、情況二、當(dāng)主變速器進(jìn)行倒擋時(shí)，通過倒擋撥叉推動(dòng)齒輪組ⅲ實(shí)現(xiàn)倒擋功能；

34、情況三、當(dāng)輔變速器進(jìn)行高低檔位切換時(shí)，高低擋撥叉推動(dòng)齒轂組移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)高擋或低擋的嚙合。

35、本技術(shù)方案過發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的直接傳遞或間接傳遞、操作桿撥叉的精確控制、倒擋撥叉的推動(dòng)以及高低擋撥叉的推動(dòng)等步驟和組件的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)用汽車在不同工況下的高效、平穩(wěn)變速。具體地，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力可以直接通過相連的主變速器的主一軸進(jìn)行傳遞，或者通過皮帶輪接收動(dòng)力后，經(jīng)由錐齒輪組實(shí)現(xiàn)90度的動(dòng)力換向，再間接通過動(dòng)力軸傳遞給輔一軸；通過操作桿撥叉的精確控制，實(shí)現(xiàn)了主變速器在不同檔位間的切換，特別是在一擋至二擋的雙聯(lián)滑動(dòng)換擋過程中，以及一檔、二擋之間的切換，都得益于操作桿撥叉的精準(zhǔn)操作，確保了換擋的平穩(wěn)和迅速；通過倒擋撥叉的推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了主變速器在倒擋時(shí)的功能。倒擋撥叉能夠準(zhǔn)確地推動(dòng)齒輪組ⅲ，使車輛能夠平穩(wěn)地進(jìn)行倒車操作；通過高低擋撥叉的推動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了輔變速器在高低檔位間的切換。高低擋撥叉能夠推動(dòng)齒轂組移動(dòng)，從而選擇性地實(shí)現(xiàn)高擋或低擋的嚙合，以滿足不同工況下的動(dòng)力需求。

36、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述情況二中，當(dāng)主變速器進(jìn)行倒擋時(shí)，通過齒輪組ⅲ嚙合路徑，將動(dòng)力傳遞至后橋驅(qū)動(dòng)總成，實(shí)現(xiàn)倒擋功能。

37、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述情況三中，當(dāng)輔變速器進(jìn)行高低檔位切換時(shí)，輔一軸通過接合套連接換擋裝置，依次傳動(dòng)至后橋驅(qū)動(dòng)總成，形成穩(wěn)定的動(dòng)力輸出路徑。

38、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

39、（1）通過組合式主輔聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)用汽車變速器的多功能性和高效性；主變速器負(fù)責(zé)初步的動(dòng)力傳遞和變速控制，而輔變速器則提供高精度的換擋和動(dòng)力換向功能，兩者協(xié)同工作，使得農(nóng)用汽車能夠適應(yīng)不同的工況需求，實(shí)現(xiàn)高效、平穩(wěn)的變速；

40、（2）通過優(yōu)化變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和布局，提高了空間利用率和傳動(dòng)效率，變速器呈三角形分布，優(yōu)化了變速器內(nèi)部的空間利用，減少了體積和重量。