适用于沙漠环境的大型运输车辆动力传动系统

摘要

本发明公开一种适用于沙漠环境的大型运输车辆动力传动系统，在车型加长的条件下，通过合理布局发动机、变速器、分动器总成的位置，在各部分之间采用传动轴连接，并且长距离时采用分段传动轴连接，使得长距离传动成为可能，并且采用特殊的悬置安装方式，缓解了受力变形，维持了车辆稳定。该种传动系统设计结构适应于超重超长型车辆采用。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆传动系统，尤其是适用于特种环境运输的大型车辆的动力传动系统。

背景技术

车辆的动力传动系统在车辆设计中是重中之重，特别是适用于特种环境下的载质量达65吨，总质量约105吨的超大型运输车辆，其有更特殊的要求，既要考虑道路工况的适应能力，比如爬坡路段，沙漠运输，雨雪泥泞路面，还要考虑车辆的载荷动力。沙漠车通常在崎岖松软路面行驶，行驶过程中车架会随路况发生扭曲变形产生应力，连带安装于其上的动力传动系统也会受到影响，对于长达15m左右的加长车型，其动力传输路径长，使得动力传动系统受力复杂，影响传动性能进而影响车辆安全性。对于重型超长运输车型，一般应采用全桥驱动才能满足动力条件，因此发现，提供具有多轴转矩分配能力，尤其是长轴远程驱动的全轮驱动车辆，是被期望的。

发明内容

本发明特针对现有技术中的不足，提供一种适用于沙漠环境的大型运输车辆动力传动系统。

该系统所采用的技术方案如下：一种适用于沙漠环境的大型运输车辆动力传动系统，包括发动机、变速器、分动器和传动轴；

所述发动机，在前后端的两侧，分别设置一组悬置结构，所述悬置结构包括：机体连接架、车体连接架和悬置软垫；所述机体连接架以切线方式连接在发动机侧下部，并水平伸出机体，在水平伸出位置顶部连接悬置软垫；所述车体连接架一端连接在车架上，另一端也水平伸出，在水平伸出位置底部连接悬置软垫；

所述变速器，在前后端，分别设置一组悬置结构，所述悬置结构包括：变速器安装支架一、变速器安装支架二、悬置软垫和悬置安装架，所述变速器安装支架一和变速器安装支架二各自呈半包围结构，将变速器机体包围在其中；所述变速器安装支架一两端分别向两侧的车架方向延伸，与悬置软垫连接，所述悬置软垫和悬置安装架为一体，悬置安装架通过螺栓固定到车架上；

所述分动器，在顶部的两侧，分别设置一组悬置结构，所述悬置结构包括：悬置软垫、软垫安装支架一和软垫安装支架二，所述软垫安装支架一，一端固定在车架上，另一端连接到悬置软垫上；所述软垫安装支架二，一端固定在分动器上，另一端连接到悬置软垫上；

所述分动器，在底部的两侧，分别设置一组辅助支撑结构，所述辅助支撑结构包括：辅助支撑杆、支撑杆安装支架一、支撑杆安装支架二，所述支撑杆安装支架一，一端固定在分动器上，另一端通过转轴连接辅助支撑杆的一端；所述支撑杆安装支架二，一端固定在车架上，另一端通过转轴连接辅助支撑杆的另一端；

各所述悬置软垫都为橡胶体；

所述传动轴共8根，在发动机与变速器之间设置传动轴一，在变速器与分动器之间串联设置传动轴二、三，在分动器至前桥之间串联设置传动轴四、五、六，在分动器至中桥之间设置传动轴七，在中桥至后桥之间设置传动轴八；

在任何串联的传动轴节点附近位置，设置有吊耳，相应的传动轴穿设在吊耳中，所述吊耳通过支架固定到车架横梁上。

进一步讲，在所述发动机的悬置结构中，所述机体连接架是由钢板弯制成一倾斜边和一水平边，倾斜边以切线式焊接在发动机圆柱形机体下侧面，水平边水平伸出机体，水平边下表面连接悬置软垫；

所述车体连接架是由背板、底板和侧板组合焊接而成的三角架结构，背板通过螺栓连接在车架大梁上，底板通过螺栓连接在悬置软垫底部，侧板连接在背板和底板之间。

再进一步讲，所述车体连接架的底板，是略成上扬式与悬置软垫连接。

进一步讲，所述分动器的悬置结构中，所述软垫安装支架一和软垫安装支架二，均包括横板、立板和侧连板，横板和立板垂直焊接，横板通过螺栓紧固到悬置软垫上，立板通过螺栓紧固到车架/分动器上，侧连板连接在横板和立板之间。

进一步讲，所述分动器的辅助支撑结构中，所述支撑杆安装支架一包括直角板、贴背板、连轴板、销轴；

直角板一侧边通过螺栓连接在分动器侧部，另一侧边竖直垂直于分动器侧部；贴背板通过螺栓连接在直角板的另一侧边的背后；两块连轴板分开焊接在贴背板上，在两块连轴板之间穿接一销轴，辅助支撑杆的一端转动连接在该销轴上；

所述支撑杆安装支架二包括横梁连接板、连轴板、销轴；

横梁连接板通过螺栓连接在车架横梁底部，两块连轴板分开焊接在横梁连接板底部，在两块连轴板之间穿接一销轴，辅助支撑杆的另一端转动连接在该销轴上。

进一步讲，所述吊耳，在穿轴孔中设置有衬套，吊耳顶部为平面，连接所述支架。

进一步讲，所述传动轴一～传动轴八，前输入端、后输出端连接法兰方式如下：

所述传动轴一～传动轴八，相关夹角设计如下：

本发明在以车型加长作为前提的条件下，合理布局发动机、变速器、分动器总成的位置，使各部分总成都能以车架作为支撑取得连接，并且还都采用悬置方式弹性连接，发动机和变速器总成都采用四点悬挂，从四角处平稳支撑，使其减小由于传动系统的震动对车体造成影响；分动器总成由于低于车平面很多，下部难于直接获得车架支撑，所以采用辅助支撑方式，上部仍然采用悬置方式，直接通过悬置软垫与车架连接，整体来讲，设计缓冲了受力变形，保持了车辆平稳。

鉴于车型加长，本发明通过合理构建传动轴分段连接的方式，使传动系统在整车系统中传动稳定，解决了长距离传动的问题，同时也解决了长轴易变形，传动力不稳的问题。通过在传动轴节点处设计吊耳和支撑，将传动轴吊挂于车架底部，稳定了传动轴长线传输的能力，提高了车辆的稳定性和可靠性。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1为整个动力传动系统的布局图；

图2为发动机总成端部连接结构图；

图3为发动机侧下部的悬置结构图；

图4为发动机悬置机体连接架图；

图5为发动机悬置车体连接架图；

图6为发动机悬置软垫与车体连接架图；

图7为变速器总成悬置结构俯视图；

图8为变速器总成悬置结构主视图；

图9为变速器总成悬置结构侧剖图；

图10为变速器总成悬置结构中悬置安装架和悬置软垫组合图；

图11为分动器总成悬置和辅助支撑安装侧视图；

图12为分动器总成悬置和辅助支撑安装正视图；

图13为分动器总成辅助支撑局部视图；

图14为分动器总成悬置软垫图；

图15为传动轴吊耳结构图；

图16为传动轴吊耳与支架连接图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，附图与实施例一起用于阐释本发明，但本领域的技术人员应该知道，以下实施例并不是对本发明技术方案作的唯一限定，凡是在本发明技术方案精神实质下所做的任何等同变换或改动，均应视为属于本发明的保护范围。

如图1所示，对于长达15m左右的大型全轮驱动车辆，本发明采用前置发动机，后置分动器，双向动力输出的措施。动力传动系统主要包括有发动机总成1、变速器总成2、分动器总成3和传动轴组四大部分。发动机总成1向变速器总成2输出动力，变速器总成2向分动器总成3输出动力，分动器总成3再分别向前后车桥输出动力，各动力输出阶段都采用传动轴连接。本发明动力系统匹配的发动机，马力达650P，扭矩达3300Nm；变速器采用全自动液力变距变速器。

如图2所示，发动机总成1包括发动机11、罩壳12和弹性联轴器13。本发明在发动机总成1与变速器总成2之间，不采用直连法，而是采用传动轴远程驱动连接，发动机11输出端由罩壳12罩着，罩壳12上设有穿轴孔，弹性联轴器13连接在发动机输出轴上，弹性联轴器13向外和传动轴一41连接（见图1），传动轴一41连接到变速器。

本发明对于发动机总成1的安装，采用悬置式安装，将发动机总成1四点悬置于车架上，以保证其稳定。由于发动机选型比较大，悬置系统采用如图3～6所示的结构形式，设置机体连接架14、车体连接架15和悬置软垫16。机体连接架14由钢板弯制成一倾斜边141和一水平边142，倾斜边以切线方式式连接在发动机圆柱形机体下侧面，四个机体连接架14共同承托起机体；水平边水平伸出机体，水平边下表面连接悬置软垫16。车体连接架15是由背板151、底板152和两侧板153组合焊接而成的结构，背板通过螺栓连接在车架大梁上，底板通过螺栓连接在悬置软垫16底部，两侧板连接在背板和底板之间起加强筋作用。特别强调的是，底板152是略成上扬式与悬置软垫16连接，两侧支架相对式上扬，这样做的好处是防发动机倾斜失衡，当车体发生倾斜时，一侧位低，另一侧位高，而对于低位侧的车体连接架来讲，底板会有更加上扬的趋势进而加强与悬置的连接作用力，对于高位侧的车体连接架来讲，底板会逐渐趋平，而不至于下滑促使悬置随之下滑，因此两侧对称式上扬结构可以防止发动机侧倾不稳。悬置软垫16，是一种橡胶体，顶部与机体连接架14的水平边142通过螺栓连接或者硫化为一体，底部与车体连接架15的底板152通过螺栓连接。利用悬置软垫16的橡胶弹性，可以缓冲发动机震动对于车体的影响，悬置系统作为衔接动力总成和车身的组件，主要作用是支撑动力总成，减少动力总成的震动对整车的影响，限制动力总成的抖动量，对整车NVH性能起着非常大的作用。

本发明对于变速器总成2的安装也采用4点悬置安装，如图7～10所示，在变速器总成2前后端的上下，各设置一组悬置结构，包括一变速器安装支架一21和变速器安装支架二22，变速器安装支架一21和变速器安装支架二22各自呈半包围结构，两者通过螺栓连接，共同将变速器包围在其中。其中，变速器安装支架一21两端分别向两侧的车架方向延伸，连接固定到与车架连接的悬置组件上，悬置组件包括悬置安装架23和悬置软垫24，悬置安装架23为金属，悬置软垫24为橡胶，悬置安装架23和悬置软垫24可硫化为一体，悬置安装架23通过螺栓固定到车架上，变速器安装支架一21通过螺栓固定到悬置软垫24上，由于在车架和变速器之间设置了弹性的悬置软垫，也减少了动力部分的震动对整车的影响。进一步地，橡胶材料的硬度为A60±3；Z向静刚度为1800±150N/mm，橡胶耐寒性和抗老化性能按GB/T3512-2014标准执行。

本发明对于分动器总成3采用两点悬置+辅助支撑式安装，如图11-13所示。根据分动器的选型，分动器Z向尺寸较大，低于车辆零平面很多，对于分动器上部分，可以采用悬置式安装，而对于分动器下部分，安装位置与车架Z向距离较大，不利于支架布置，只能选用两个辅助支撑。因此分动器总成3的安装结构分为两部分：

1）两个悬置安装结构I：包括悬置软垫31、软垫安装支架一32、软垫安装支架二33，悬置软垫31如图14所示。软垫安装支架一32包括横板321、立板322和侧连板323，横板321、立板322和侧连板323组合焊接为支撑结构，横板321通过螺栓紧固到悬置软垫31上，立板322通过螺栓紧固到车架上，侧连板323连接在横板321和立板322之间，起加强筋作用。软垫安装支架二33的结构与软垫安装支架一32类似，也包括横板、立板和侧连板，横板通过螺栓紧固到悬置软垫31顶部，立板通过螺栓紧固到分动器上，侧连板连接在横板和立板之间。软垫安装支架一32将悬置软垫31与车架建立连接，软垫安装支架二33将悬置软垫31与分动器建立连接，车架与分动器之间为软连接，所以分动器的抖动对于车体无影响。

2）两个辅助支撑安装结构II：包括辅助支撑杆34、支撑杆安装支架一35、支撑杆安装支架二36。支撑杆安装支架一35包括直角板351、贴背板352、连轴板353、销轴354，直角板351一侧边通过螺栓连接在分动器侧部，另一侧边竖直垂直于分动器侧部；贴背板352通过螺栓连接在直角板351另一侧边的背后；两个连轴板353分开焊接在贴背板352上，在两块连轴板353之间穿接一销轴354，辅助支撑杆34的一端转动连接在该销轴上；此结构将与分动器连接的直角板351和与支撑杆连接的贴背板352、连轴板353分为独立的两部分，通过螺栓连接，一旦哪一部分损坏，可以只更换这一部分，节省材料，且更换方便。支撑杆安装支架二36包括横梁连接板361、连轴板362、销轴363，横梁连接板361通过螺栓连接在车架横梁底部，两块连轴板362分开焊接在横梁连接板361底部，在两块连轴板362之间穿接一销轴363，辅助支撑杆34的另一端转动连接在该销轴上。辅助支撑杆34通过两端的活动连接，适应了车架和分动器之间的动态变化，同时保持了分动器与车架的连接，对分动器限位。

以上三个器件的悬置，维稳的同时，也保证了之间的传动轴有较小的变形量，因此，传动轴的设置变动简单。

本发明车体长，发动机总成、变速器总成、分动器总成布置距离较远，为适应长距离动力传输特点，在发动机与变速器之间，变速器与分动器之间，以及分动器至各车桥之间，都设置传动轴连接，并且距离较长时还设置多节传动轴相连。本发明中，共采用8根传动轴，如图1所示，传动轴一41连接在发动机与变速器之间，传动轴二42和传动轴三43串联连接在变速器与分动器之间，传动轴四44、传动轴五45、传动轴六46串联连接在分动器与前桥之间，传动轴七47、传动轴八48串联连接在分动器与中后桥之间。

根据整体布局，各传动轴相关位置及连接法兰见下表：

各传动轴相关位置及夹角见下表：

特别强调的是，鉴于发动机和变速器的设置位置，发动机和变速器之间不能像传统方式那样直连，而是增加传动轴一连接。鉴于变速器与分动器的距离比较长，设置两根传动轴，分段连接；鉴于分动器与前桥的距离比较长，设置三根传动轴分段连接。因此在传动轴二与传动轴三节点附近位置设置吊耳结构，并通过支架固定在车架横梁位置，在传动轴四与五之间、传动轴五与六节点附近位置也设置吊耳结构，通过支架固定在车架横梁位置。吊耳49如图15所示，吊耳49中间具有穿轴孔用于穿过传动轴，穿轴孔中设置有衬套防磨损防变形，吊耳49顶部为平面用于连接支架50，如图16所示，支架50连接到车架横梁上。如此，将传动轴依靠吊耳和支架连接到横梁上，使传动轴有支撑，可以实现长距离传动。

车辆在各工况行驶过程中在变速器悬置软垫在整车X方向极限形变量25mm（悬置软垫损坏）情况下，发动机悬置软垫形变量取10mm，传动轴一与传动轴二的滑移量满足要求；传动轴三和传动轴四定义为无滑移量传动轴，分动器悬置有辅助支撑限位结构，X方向不会出现大的形变量，分动器悬置软垫Y、Z方向最大压缩变形时传动轴三和传动轴四只存在较小的长度变化（均在±2mm以内），传动轴的吊挂衬套变形量可以抵消。

本发明通过上述设计，满足了超长超重车型（15米左右，100T满载）长轴传动的能力，其动力传动系统结构简单、功能可靠、维修方便，且尽量满足了工程机械和汽车车辆的相关标准法规及标准要求，使其设计标准化。