混合式機械液壓複合無級變速器的製作方法

2023-12-01 01:28:06

本發明涉及變速器裝置領域，具體是一種混合式機械液壓複合無級變速器。

背景技術：

液壓機械複合變速器是由液壓元件和機械元件分流傳遞功率的一種雙流傳動系統，進行合理地設計能夠使機械傳動高效率與液壓傳動無級調速等優點相結合，滿足傳動需求，提高舒適性。液壓機械複合傳動與純機械有級傳動相比，它最大的優點就是其傳動比連續可調，在變速換擋過程中不會出現頓挫感，且簡便了駕駛員的操作；與傳統的純液壓無級變速傳動方式相比，不但具有較高的效率，而且傳遞功率與重量之比也較高。因此，將液壓機械複合變速器應用在車輛傳動系統上，能夠有效地改善行駛阻力和發動機特性的匹配，提高駕駛的舒適性，簡化駕駛員的操作性，從而提高車輛的經濟性和動力性。

一般將液壓機械複合傳動分為三種：1)輸入耦合式：是在輸入端將機械迴路和液壓迴路的轉矩進行匯合，在輸出端用行星輪系將轉速匯合，行星輪系布置在液壓馬達的輸出端，行星輪系一個構件直接和馬達輸出軸相連，另一個構件與發動機相連。2)輸出耦合式：是用行星輪系將發動機轉速分成機械迴路與液壓迴路，在輸出端將轉矩匯合起來，因此將行星輪系布置在發動機的輸出端，行星輪系輸入軸直接與發動機相連，然後通過行星輪系的輸出軸連接變量泵輸入軸。3)混合式：是在發動機與液壓馬達的輸出端各有一組行星輪系，與前兩者不同的是，兩組行星輪系的共用一個輸出軸，且前組行星輪系的連接軸將功率一路流入液壓迴路，一路流入後組行星輪系的輸入軸。

目前得到普及使用的液壓機械複合變速器的主要模式是輸入耦合式與輸出耦合式。通過分析得出，輸出耦合式在功率分配上不易出現較大的波動，而輸入耦合式在排量比與傳動比的關係上呈線性化，易於控制。但兩種方案各有不足，要想同時提供穩定分配的情況下提高系統的可調節性，簡單的輸入耦合式結構與輸出耦合式結構都不能滿足要求。目前的其中一種解決方法便是將兩種方式進行結合，利用兩組行星排的共同作用，同時提高變速系統的穩定性、高效性與可調節性。

混合式機械液壓複合傳動根據行星排的不同傳動方式的組合，能夠形成三十六中不同的傳動形式，但由於行星排的串聯導致傳動形式的複雜，使得部分的傳動組合方式不僅沒有比單行星排的傳動特性更好，反而使得各方面的特性有所降低。

本申請的結構形式進過一定的分析研究，從而可以達到比傳統的輸入耦合式和輸耦合式結構的變速器有著更好的調速特性與更寬的調速範圍，大大提高了傳動過程中的效率，穩定性與便捷性。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明的目的是克服現有技術中的缺陷，提供一種混合式液壓機械複合傳動的無級變速器，該混合式液壓機械複合變速器能在調速範圍上比輸出耦合式要大，更加接近線性化；且速度剛度特性上較好，是因為兩組行星輪系的組合，降低了液壓迴路部分的影響率；同時兼有輸出耦合式與輸入耦合式的優點，大大地提高了變速器的調速特性、功率分流特性、轉矩特性。

本發明的混合式機械液壓複合無級變速器，包括動力輸入軸、動力輸出軸以及用於將所述動力輸出軸的動力傳遞至動力輸出軸的變速傳動組件；所述變速傳動組件包括變量液壓泵、將所述變量液壓泵輸出的液體壓力能轉換為轉動動力的變量液壓泵、第一行星齒輪機構和第二行星齒輪機構和傳動齒輪組；所述第一行星齒輪機構用於將動力輸入軸輸入的動力分配至所述動力輸出軸和傳動齒輪組，並通過傳動齒輪組將動力傳遞至所述變量液壓泵的輸入端；所述第二行星齒輪機構的齒圈用於接受所述變量液壓泵輸出的動力，其行星架傳動連接於所述動力輸出軸，其太陽輪可通過傳動齒輪組將動力向變量泵輸入端傳遞或者通過傳動齒輪組接受由第一行星齒輪機構分配出的一部分動力；

進一步，所述第一行星齒輪機構的行星架傳動連接於所述動力輸入軸，其太陽輪傳動連接於所述動力輸出軸，其齒圈用於將動力向傳動齒輪組傳遞；

進一步，所述傳動齒輪組包括同時傳動配合於第一行星齒輪機構的齒圈和固定於變量泵泵軸上的泵輸入齒輪的第一傳動齒輪、與第二行星齒輪機構的太陽輪傳動配合的第二傳動齒輪以及同軸固定於所述第一傳動齒輪和第二傳動齒輪之間的中軸；

進一步，所述第一行星齒輪機構和第二行星齒輪機構的齒圈均同軸固定有外齒輪；所述第一傳動齒輪同時嚙合於泵輸入齒輪和第一行星齒輪機構齒圈的外齒輪；第二行星齒輪機構齒圈的外齒輪嚙合於固定於所述變量液馬達的馬達軸上的馬達輸出齒輪；

進一步，所述變量液壓泵和變量液壓馬達為雙向轉動機構。

本發明的有益效果是：本發明的混合式機械液壓複合無級變速器，發動機連接動力輸入軸，當發動機工作時，帶動動力輸入軸上的第一行星齒輪機構的行星架轉動，其太陽輪和齒圈分別將動力分配至動力輸出軸和傳動齒輪組，傳動齒輪組將功率流傳遞給變量泵的泵軸，帶動變量液壓泵轉動；變量液壓泵通過液壓迴路與變量液壓馬達相連，將動力傳遞給變量液壓馬達；變量液壓馬達帶動與其相連接的馬達軸的轉動，安裝在馬達軸上的馬達輸出齒輪轉動並與第二行星齒輪機構的齒圈的外齒輪嚙合，將液壓功率流傳遞給第二行星齒輪機構的齒圈；傳動齒輪組中的第二傳動齒輪與第二行星齒輪機構的太陽輪同軸固定的齒輪嚙合，帶動該太陽輪轉動，將機械部分的功率流傳動到第二行星齒輪機構的太陽輪；兩股功率流在第二行星齒輪機構處進行匯流，動力輸出軸的轉動同時影響第一行星齒輪機構的太陽輪的轉動；最終匯合的液壓功率流和機械功率流均由伸出行星齒輪箱的動力輸出軸向外輸出。在發動機轉速固定即動力輸入軸的轉速固定時，可通過調節變量液壓泵的排量實現變速器的無級調速，實現轉動的平穩調速。隨著變量液壓泵的排量的變化，第二行星齒輪機構的傳動關係會出現變化，即功率流的傳動路線會出現一定的變化；當出現液壓功率流大於輸出所需要的功率流時，第二行星齒輪機構的動力輸入組件只有其齒圈，來自馬達軸的動力分別通過第二行星齒輪機構分配後，一股動力通過其行星架輸出至動力輸出軸，另一股動力由其太陽輪通過傳動齒輪組傳遞至變量泵的泵軸；當液壓部分的功率流小於輸出所需功率時，第二行星齒輪機構的輸入組件包括其齒圈和其太陽輪，輸出組件為其行星架，從而將來自馬達軸和齒輪傳動組的動力進行耦合後輸出至動力輸出軸。採用本發明的液壓機械複合變速器主要包括兩組行星齒輪組，能夠實現無級調速，保證變速器輸出速度切換的平穩性，減少了衝擊性，提高了車輛的動力性。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述：

圖1為本發明的結構示意圖。

具體實施方式

圖1為本發明的結構示意圖；如圖所示，本實施例的混合式機械液壓複合無級變速器，包括動力輸入軸21、動力輸出軸13以及用於將所述動力輸出軸13的動力傳遞至動力輸出軸13的變速傳動組件；所述變速傳動組件包括變量液壓泵4、將所述變量液壓泵4輸出的液體壓力能轉換為轉動動力的變量液壓泵4、第一行星齒輪機構和第二行星齒輪機構和傳動齒輪組；所述第一行星齒輪機構用於將動力輸入軸21輸入的動力分配至所述動力輸出軸13和傳動齒輪組，並通過傳動齒輪組將動力傳遞至所述變量液壓泵4的輸入端；所述第二行星齒輪機構的齒圈18用於接受所述變量液壓泵4輸出的動力，其行星架14傳動連接於所述動力輸出軸13，其太陽輪17可通過傳動齒輪組將動力向變量泵輸入端傳遞或者通過傳動齒輪組接受由第一行星齒輪機構分配出的一部分動力；本實施例的混合式機械液壓複合無級變速器，發動機1連接動力輸入軸21，當發動機1工作時，帶動動力輸入軸21上的第一行星齒輪機構的行星架23轉動，其太陽輪19和齒圈22分別將動力分配至動力輸出軸13和傳動齒輪組，傳動齒輪組將功率流傳遞給變量泵的泵軸5，帶動變量液壓泵4轉動；變量液壓泵4通過液壓迴路3與變量液壓馬達12相連，將動力傳遞給變量液壓馬達12；變量液壓馬達12帶動與其相連接的馬達軸11的轉動，安裝在馬達軸11上的馬達輸出齒輪10轉動並與第二行星齒輪機構的齒圈18的外齒輪嚙合，將液壓功率流傳遞給第二行星齒輪機構的齒圈18；傳動齒輪組中的第二傳動齒輪9與第二行星齒輪機構的太陽輪17同軸固定的齒輪嚙合，帶動該太陽輪17轉動，將機械部分的功率流傳動到第二行星齒輪機構的太陽輪17；兩股功率流在第二行星齒輪機構處進行匯流，動力輸出軸13的轉動同時影響第一行星齒輪機構的太陽輪19的轉動；最終匯合的液壓功率流和機械功率流均由伸出行星齒輪箱2的動力輸出軸13向外輸出。在發動機1轉速固定即動力輸入軸21的轉速固定時，可通過調節變量液壓泵4的排量實現變速器的無級調速，實現轉動的平穩調速。隨著變量液壓泵4的排量的變化，第二行星齒輪機構的傳動關係會出現變化，即功率流的傳動路線會出現一定的變化；當出現液壓功率流大於輸出所需要的功率流時，第二行星齒輪機構的動力輸入組件只有其齒圈18，來自馬達軸11的動力分別通過第二行星齒輪機構分配後，一股動力通過其行星架14輸出至動力輸出軸13，另一股動力由其太陽輪17通過傳動齒輪組傳遞至變量泵的泵軸5；當液壓部分的功率流小於輸出所需功率時，第二行星齒輪機構的輸入組件包括其齒圈18和其太陽輪17，輸出組件為其行星架14，從而將來自馬達軸11和齒輪傳動組的動力進行耦合後輸出至動力輸出軸13。採用本發明的液壓機械複合變速器主要包括兩組行星齒輪組，能夠實現無級調速，保證變速器輸出速度切換的平穩性，減少了衝擊性，提高了車輛的動力性。

本實施例中，所述第一行星齒輪機構的行星架23傳動連接於所述動力輸入軸21，其太陽輪19傳動連接於所述動力輸出軸13，其齒圈22用於將動力向傳動齒輪組傳遞，第一行星齒輪機構用於將動力輸入軸21輸入的動力分配至動力輸出軸13和傳動齒輪組，傳動齒輪在泵輸入齒輪6、第一行星齒輪機構齒圈22和第二行星齒輪機構太陽輪17三者之間傳遞動力，當出現液壓功率流大於輸出所需要的功率流時，第一行星齒輪機構齒圈22和第二行星齒輪機構太陽輪17同時通過傳動齒輪組將動力向泵輸入齒輪6傳遞動力，當液壓部分的功率流小於輸出所需功率時，來自第一行星齒輪機構齒圈22的動力通過傳動齒輪組一部分傳遞至液壓泵泵軸5，一部分傳遞至第二行星齒輪機構的太陽輪17。

本實施例中，所述傳動齒輪組包括同時傳動配合於第一行星齒輪機構的齒圈22和固定於變量泵泵軸5上的泵輸入齒輪6的第一傳動齒輪7、與第二行星齒輪機構的太陽輪17傳動配合的第二傳動齒輪9以及同軸固定於所述第一傳動齒輪7和第二傳動齒輪9之間的中軸8。

本實施例中，所述第一行星齒輪機構和第二行星齒輪機構的齒圈18均同軸固定有外齒輪；所述第一傳動齒輪7同時嚙合於泵輸入齒輪6和第一行星齒輪機構齒圈22的外齒輪；第二行星齒輪機構的齒圈18的外齒輪嚙合於固定在所述變量液馬達的馬達軸11上的馬達輸出齒輪10。

本實施例中，所述變量液壓泵4和變量液壓馬達12為雙向轉動機構，即變量液壓泵4的泵軸5既能夠順時針旋轉,又能夠逆時針旋轉,也就是能實現雙向供油,壓油口和吸油口可反接，變量液壓馬達12的馬達軸11既能正轉也能反轉。

最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。