CN101722828B - 轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统 - Google Patents

Abstract

轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统，它涉及车辆传动领域。它针对静液传动混合动力车辆使用车桥结构无法合理分配驱动轮驱动转矩以及结构布局不灵活问题。高压液压蓄能器通过电磁开关阀同连恒压变量泵和轮液压泵/马达进油口；定量泵出油口同连轮液压泵/马达变量装置进油口；低压液压蓄能器同接上述元件出油口；轮液压泵/马达变量装置控制轮液压泵/马达斜盘；轮液压泵/马达与轮减速器输入轴连；中央控制器控制动力元件、轮液压泵/马达变量装置、电磁开关阀、轮离合器和摩擦制动控制器组件，摩擦制动控制器组件控制轮摩擦制动器。后轮大于前轮液压泵/马达最大排量；后轮大于前轮减速器减速比。简化传动，便于灵活布置，适合用于各种车辆。

Description

轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统

技术领域

本发明涉及车辆传动领域，具体涉及混合动力车辆的传动系统。

背景技术

传统车辆传动系统是由发动机作为单独动力源，经过变速箱、主传动轴、传动桥和驱动轮组成。在车辆频繁起动、制动过程中，其燃油效率低下，有害尾气排放增加。随着车辆保有量的逐年增加，给我国乃至世界能源和环境都造成巨大压力。采用混合动力方案能够回收传统车辆浪费的制动能量，使发动机，更多的工作在经济工况下，具有明显的节能减排效果。目前的静液传动混合动力方案仍使用传统车辆传动系中的车桥结构，在各驱动轮所处地面附着条件不同的情况下无法合理的分配驱动轮的驱动转矩，尤其在北方冬季冰雪路面或非铺装路面条件下甚至出现打滑失控现象，既造成能量的浪费也无法满足车辆的安全性需要；另一方面，由于车桥结构跨越车辆底部空间，在有特殊结构要求的车辆中难以使用，给一些特种车辆的设计造成困难。

发明内容

本发明的针对静液传动混合动力车辆使用车桥结构无法合理分配驱动轮驱动转矩以及结构布局不灵活等问题，提出了一种轮边驱动式静液传动混合动力车辆传动系统。

本发明包括右前车轮、左前车轮、右后车轮、左后车轮、右后轮减速器、左后轮减速器、左前轮减速器、右前轮减速器、右后轮离合器、左后轮离合器、摩擦制动控制器组件、右后轮摩擦制动器、左后轮摩擦制动器、左前轮摩擦制动器和右前轮摩擦制动器；还包括动力元件、右后轮液压泵/马达、左后轮液压泵/马达、左前轮液压泵/马达、右前轮液压泵/马达、高压液压蓄能器2、低压液压蓄能器、左前轮液压泵/马达变量装置、右后轮液压泵/马达变量装置、左后轮液压泵/马达变量装置、右前轮液压泵/马达变量装置、电磁开关阀和中央控制器；

动力元件由发动机、定量泵和恒压变量泵组成；发动机与定量泵、恒压变量泵同轴连接；

高压液压蓄能器的进出油口通过电磁开关阀同时与恒压变量泵的出油口、左前轮液压泵/马达的进油口、右前轮液压泵/马达的进油口、左后轮液压泵/马达的进油口和右后轮液压泵/马达的进油口连接；

定量泵的出油口同时与左前轮液压泵/马达变量装置的进油端口、左后轮液压泵/马达变量装置的进油端口、右前轮液压泵/马达变量装置的进油端口和右后轮液压泵/马达变量装置的进油端口连接；

低压液压蓄能器的进出油口同时与恒压变量泵的吸油口、定量泵7的吸油口、左前轮液压泵/马达的出油口、右前轮液压泵/马达的出油口、左后轮液压泵/马达的出油口、右后轮液压泵/马达的出油口、左前轮液压泵/马达变量装置的出油口、左后轮液压泵/马达变量装置的出油口、右前轮液压泵/马达变量装置的出油口和右后轮液压泵/马达变量装置的出油口连接；

左前轮液压泵/马达变量装置用于控制左前轮液压泵/马达的斜盘机械转动，左后轮液压泵/马达变量装置用于控制左后轮液压泵/马达的斜盘机械转动，右前轮液压泵/马达变量装置用于控制右前轮液压泵/马达的斜盘机械转动，右后轮液压泵/马达变量装置用于控制右后轮液压泵/马达的斜盘机械转动；

左前轮液压泵/马达的主轴、右前轮液压泵/马达的主轴、左后轮液压泵/马达的主轴和右后轮液压泵/马达的主轴分别与左前轮减速器的输入轴、右前轮减速器的输入轴、左后轮减速器的输入轴和右后轮减速器的输入轴相连；左前轮减速器的输出轴通过左前轮摩擦制动器与左前车轮相连；右前轮减速器的输出轴通过右前轮摩擦制动器与右前车轮相连；左后轮减速器的输出轴与左后轮离合器的输入轴相连，左后轮离合器的输出轴通过左后轮摩擦制动器与左后车轮相连；右后轮减速器的输出轴与右后轮离合器的输入轴相连，右后轮离合器的输出轴通过右后轮摩擦制动器与右后车轮相连；

中央控制器的十个控制端分别与恒压变量泵的受控端、发动机的受控端、电磁开关阀的受控端、左前轮液压泵/马达变量装置的受控端、右前轮液压泵/马达变量装置的受控端、左后轮液压泵/马达变量装置的受控端、右后轮液压泵/马达变量装置的受控端、左后轮离合器的受控端、右后轮离合器的受控端和摩擦制动控制器组件的受控端连接；

摩擦制动控制器组件的四个控制端分别与左前轮摩擦制动器的控制输入端、右前轮摩擦制动器的控制输入端、左后轮摩擦制动器的控制输入端和右后轮摩擦制动器的控制输入端连接。

其中所述的右后轮液压泵/马达和左后轮液压泵/马达的最大排量大于左前轮液压泵/马达和后右前轮液压泵/马达的最大排量；右后轮减速器和左后轮减速器的减速比大于左前轮减速器和右前轮减速器的减速比。

本发明采用轮边驱动方式取代传统车辆和混合动力车辆中车桥结构，能够对各车轮进行独立的转矩和转速控制，可以更好的利用地面附着力，有效利用驱动能量并增加车辆在不良地面条件下的稳定性。采用液压泵/马达作为车轮驱动元件，在制动时可以回收车辆动能，将能量存储于高压液压蓄能器中并在下一次加速或起动时释放，能够使发动机更多的工作于经济工况，减少燃油消耗和有害尾气的排放。车体结构布局灵活，可以根据车辆工作需要合理的设计车体框架，能够缩短设计周期，降低布局难度。采用前后轮不同排量的驱动元件和减速比，在高速低负载时只使用前轮驱动，低速大负载时同时使用前后轮驱动，能够使液压泵/马达工作在大排量，效率较高。

附图说明

图1是本发明中轮边驱动式静液传动混合动力车辆传动系统的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式包括右前车轮1、左前车轮28、右后车轮9、左后车轮20、右后轮减速器12、左后轮减速器17、左前轮减速器30、右前轮减速器34、右后轮离合器11、左后轮离合器18、摩擦制动控制器组件6、右后轮摩擦制动器10、左后轮摩擦制动器19、左前轮摩擦制动器29和右前轮摩擦制动器35；还包括动力元件、右后轮液压泵/马达13、左后轮液压泵/马达16、左前轮液压泵/马达31、右前轮液压泵/马达33、高压液压蓄能器2、低压液压蓄能器21、左前轮液压泵/马达变量装置27、右后轮液压泵/马达变量装置14、左后轮液压泵/马达变量装置15、右前轮液压泵/马达变量装置32、电磁开关阀3和中央控制器23；

动力元件由发动机22、定量泵7和恒压变量泵5组成；发动机22与定量泵7、恒压变量泵5同轴连接；

高压液压蓄能器2的进出油口通过电磁开关阀3同时与恒压变量泵5的出油口、左前轮液压泵/马达31的进油口、右前轮液压泵/马达33的进油口、左后轮液压泵/马达16的进油口和右后轮液压泵/马达13的进油口连接；

定量泵7的出油口同时与左前轮液压泵/马达变量装置27的进油端口、左后轮液压泵/马达变量装置15的进油端口、右前轮液压泵/马达变量装置32的进油端口和右后轮液压泵/马达变量装置14的进油端口连接；

低压液压蓄能器21的进出油口同时与恒压变量泵5的吸油口、定量泵7的吸油口、左前轮液压泵/马达31的出油口、右前轮液压泵/马达33的出油口、左后轮液压泵/马达16的出油口、右后轮液压泵/马达13的出油口、左前轮液压泵/马达变量装置27的出油口、左后轮液压泵/马达变量装置15的出油口、右前轮液压泵/马达变量装置32的出油口和右后轮液压泵/马达变量装置14的出油口连接；

左前轮液压泵/马达变量装置27用于控制左前轮液压泵/马达31的斜盘机械转动，左后轮液压泵/马达变量装置15用于控制左后轮液压泵/马达16的斜盘机械转动，右前轮液压泵/马达变量装置32用于控制右前轮液压泵/马达33的斜盘机械转动，右后轮液压泵/马达变量装置14用于控制右后轮液压泵/马达13的斜盘机械转动；

左前轮液压泵/马达31的主轴、右前轮液压泵/马达33的主轴、左后轮液压泵/马达16的主轴和右后轮液压泵/马达13的主轴分别与左前轮减速器30的输入轴、右前轮减速器34的输入轴、左后轮减速器17的输入轴和右后轮减速器12的输入轴相连；左前轮减速器30的输出轴通过左前轮摩擦制动器29与左前车轮28相连；右前轮减速器34的输出轴通过右前轮摩擦制动器35与右前车轮1相连；左后轮减速器17的输出轴与左后轮离合器18的输入轴相连，左后轮离合器18的输出轴通过左后轮摩擦制动器19与左后车轮20相连；右后轮减速器12的输出轴与右后轮离合器11的输入轴相连，右后轮离合器11的输出轴通过右后轮摩擦制动器10与右后车轮9相连；

中央控制器23的十个控制端分别与恒压变量泵5的受控端、发动机22的受控端、电磁开关阀3的受控端、左前轮液压泵/马达变量装置27的受控端、右前轮液压泵/马达变量装置32的受控端、左后轮液压泵/马达变量装置15的受控端、右后轮液压泵/马达变量装置14的受控端、左后轮离合器18的受控端、右后轮离合器11的受控端和摩擦制动控制器组件6的受控端连接；

摩擦制动控制器组件6的四个控制端分别与左前轮摩擦制动器29的控制输入端、右前轮摩擦制动器35的控制输入端、左后轮摩擦制动器19的控制输入端和右后轮摩擦制动器10的控制输入端连接。

其中所述的右后轮液压泵/马达13和左后轮液压泵/马达16的最大排量大于左前轮液压泵/马达31和后右前轮液压泵/马达33的最大排量；右后轮减速器12和左后轮减速器17的减速比大于左前轮减速器30和右前轮减速器34的减速比。这样可以使前轮驱动液压泵/马达更多的工作于效率较高的高排量情况下，能够提高车辆整体效率。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于增加了动力油路溢流阀26，在恒压变量泵5的出油口与低压液压蓄能器21的进出油口之间连接有动力油路溢流阀26，动力油路溢流阀26的进油口与恒压变量泵5的出油口连接，动力油路溢流阀26的卸油口与低压液压蓄能器21的进出油口连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于增加了控制油路溢流阀8，在定量泵7的出油口与低压液压蓄能器21的进出油口之间连接有控制油路溢流阀8，控制油路溢流阀8的进油口与定量泵7的出油口连接，控制油路溢流阀8的卸油口与低压液压蓄能器21的进出油口连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于增加了单向阀4，恒压变量泵5的出油口的位置设置了单向阀4。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于增加了动力油路滤油器25，在恒压变量泵5的吸油口与低压液压蓄能器21的进出油口之间连接有动力油路滤油器25，动力油路滤油器25的进油口与恒压变量泵5的吸油口连接，动力油路滤油器25的卸油口与低压液压蓄能器21的进出油口连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一不同点在于增加了控制油路滤油器24，在定量泵7的吸油口与低压液压蓄能器21的进出油口之间连接有控制油路滤油器24，控制油路滤油器24的进油口与定量泵7的吸油口连接，控制油路滤油器24的卸油口与低压液压蓄能器21的进出油口连接。其它组成和连接方式与具体实施方式一相同。

工作原理：

高速轻载状态：

左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33工作在液压马达状态，右后轮液压泵/马达13和左后轮液压泵/马达16排量设置为零，右后轮离合器11和左后轮离合器18断开使右后车轮9、左后车轮20、成为自由轮。发动机22驱动定量泵7和恒压变量泵5。由恒压变量泵5输出的高压液压油经过单向阀4进入左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33并驱动其转动。恒压变量泵5出油口处的动力油路溢流阀26设定的压力高于恒压变量泵5的输出压力但低于系统能够承受的最大压力，起到安全阀的作用。定量泵7输出的液压油液使用控制油路溢流阀8将输出压力设定在设定的范围内，定压后的油液进入左前轮液压泵/马达变量装置27和右前轮液压泵/马达变量装置32的进油口。电磁开关阀3开启使高压液压蓄能器2内油液压力与系统压力相等。

由上述元件和装置组成液压闭式回路，使用低压液压蓄能器21进行补油以防止出现空吸和气穴现象。通过中央控制器23控制左前轮液压泵/马达变量装置27和右前轮液压泵/马达变量装置32来改变左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33的排量，进而改变其输出转矩，从而控制其转速。左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33通过左前轮减速器30和右前轮减速器34将动力传递至左前车轮28和右前车轮1，从而驱动车辆行驶。

高速轻载状态下制动方式：

制动状态之前的系统如高速轻载状态。当车辆处于高速轻载运行状态下采取制动操作时，中央控制器23控制恒压变量泵5输出压力变为零，即停止向动力系统供油，并调节左前轮液压泵/马达变量装置27和右前轮液压泵/马达变量装置32使左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33斜盘过零点。此时左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33处于液压泵状态，由地面阻力驱动左前车轮28和右前车轮1，并通过左前轮减速器30和右前轮减速器34将转矩转速传递过来。左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33向高压液压蓄能器2内输入液压油，使高压液压蓄能器2内压力升高并形成阻碍左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33的负载，从而完成液压再生制动。由中央控制器23判断再生制动的制动强度与操作者所需要的制动强度是否吻合，如果再生制动不能够满足制动强度要求，则通知摩擦制动控制器组件6以摩擦制动形式补偿所需制动强度。摩擦制动控制器组件6根据车辆实时速度和载荷分布调节各车轮上施加的摩擦制动力。制动完成后，电磁开关阀3关闭，将高压液压蓄能器2中的压力保存起来。

轻载状态下车辆起动和加速方式：

车辆在轻载状态下起动时，左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33工作于液压马达状态，右后轮离合器11和左后轮离合器18切开，右后轮液压泵/马达13和左后轮液压泵/马达16排量为零，中央控制器23对高压液压蓄能器2的充能状态进行判断，当充能状态高于设定放能阈值时，将恒压变量泵5的输出压力设置为零，打开电磁开关阀3，使高压油液从高压液压蓄能器2中释放出来，经过左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33进入低压液压蓄能器21。左前轮液压泵/马达31和右前轮液压泵/马达33经过左前轮减速器30和右前轮减速器34驱动左前车轮28和右前车轮1。当车辆起动至设定速度或高压液压蓄能器2的充能状态低于设定放能阈值时，将恒压变量泵5的输出压力设置为额定压力，其工作过程与高速轻载状态相同。车辆在轻载状态下加速时，恒压变量泵5的输出压力始终设置为额定压力，其余工作过程与起动时相同。

低速重载时车辆工作方式：

对照上述三个状态，当车辆在低速重载状态下工作时，右后轮离合器11和左后轮离合器18接合，中央控制器23根据负载情况调节右后轮液压泵/马达13和左后轮液压泵/马达16排量。其余工作情况与上述三个状态相同。

当车辆各车轮所处地面附着条件差别较大，且出现打滑或受阻情况时，由中央控制器23判断当前车轮理论平均转速，并与右前车轮1、左前车轮28、右后车轮9和左后车轮20的实际转速进行比较，若某车轮转速较平均转速高于设定阈值，则认为该车轮出现打滑；反之若低于设定阈值则认为该车轮受阻。中央控制器23控制左前轮液压泵/马达变量装置27、右后轮液压泵/马达变量装置14、左后轮液压泵/马达变量装置15和右前轮液压泵/马达变量装置32减小打滑车轮液压泵/马达的排量，增加受阻车轮液压泵/马达的排量，直至该轮转速与平均转速之差小于设定阈值。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

Claims (6)

1.轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统，它包括右前车轮(l)、左前车轮(28)、右后车轮(9)、左后车轮(20)、右后轮减速器(12)、左后轮减速器(17)、左前轮减速器(30)、右前轮减速器(34)、右后轮离合器(11)、左后轮离合器(18)、摩擦制动控制器组件(6)、右后轮摩擦制动器(10)、左后轮摩擦制动器(19)、左前轮摩擦制动器(29)和右前轮摩擦制动器(35)；其特征在于还包括动力元件、右后轮液压泵/马达(13)、左后轮液压泵/马达(16)、左前轮液压泵/马达(31)、右前轮液压泵/马达(33)、高压液压蓄能器(2)、低压液压蓄能器(21)、左前轮液压泵/马达变量装置(27)、右后轮液压泵/马达变量装置(14)、左后轮液压泵/马达变量装置(15)、右前轮液压泵/马达变量装置(32)、电磁开关阀(3)和中央控制器(23)；

动力元件由发动机(22)、定量泵(7)和恒压变量泵(5)组成；发动机(22)与定量泵(7)、恒压变量泵(5)同轴连接；

高压液压蓄能器(2)的进出油口通过电磁开关阀(3)同时与恒压变量泵(5)的出油口、左前轮液压泵/马达(31)的进油口、右前轮液压泵/马达(33)的进油口、左后轮液压泵/马达(16)的进油口和右后轮液压泵/马达(13)的进油口连接；

定量泵(7)的出油口同时与左前轮液压泵/马达变量装置(27)的进油端口、左后轮液压泵/马达变量装置(15)的进油端口、右前轮液压泵/马达变量装置(32)的进油端口和右后轮液压泵/马达变量装置(14)的进油端口连接；

低压液压蓄能器(21)的进出油口同时与恒压变量泵(5)的吸油口、定量泵(7)的吸油口、左前轮液压泵/马达(31)的出油口、右前轮液压泵/马达(33)的出油口、左后轮液压泵/马达(16)的出油口、右后轮液压泵/马达(13)的出油口、左前轮液压泵/马达变量装置(27)的出油口、左后轮液压泵/马达变量装置(15)的出油口、右前轮液压泵/马达变量装置(32)的出油口和右后轮液压泵/马达变量装置(14)的出油口连接；

左前轮液压泵/马达变量装置(27)用于控制左前轮液压泵/马达(31)的斜盘机械转动，左后轮液压泵/马达变量装置(15)用于控制左后轮液压泵/马达(16)的斜盘机械转动，右前轮液压泵/马达变量装置(32)用于控制右前轮液压泵/马达(33)的斜盘机械转动，右后轮液压泵/马达变量装置(14)用于控制右后轮液压泵/马达(13)的斜盘机械转动；

左前轮液压泵/马达（31）的主轴与左前轮减速器（30）的输入轴相连、右前轮液压泵/马达（33）的主轴与右前轮减速器（34）的输入轴相连、左后轮液压泵/马达（16）的主轴和左后轮减速器（17）的输入轴相连，右后轮液压泵/马达（13）的主轴与右后轮减速器（12）的输入轴相连；左前轮减速器(30)的输出轴通过左前轮摩擦制动器(29)与左前车轮(28)相连；右前轮减速器(34)的输出轴通过右前轮摩擦制动器(35)与右前车轮(l)相连；左后轮减速器(17)的输出轴与左后轮离合器(18)的输入轴相连，左后轮离合器(18)的输出轴通过左后轮摩擦制动器(19)与左后车轮(20)相连；右后轮减速器(12)的输出轴与右后轮离合器(11)的输入轴相连，右后轮离合器(11)的输出轴通过右后轮摩擦制动器(10)与右后车轮(9)相连；

中央控制器(23)的十个控制端分别与恒压变量泵(5)的受控端、发动机(22)的受控端、电磁开关阀(3)的受控端、左前轮液压泵/马达变量装置(27)的受控端、右前轮液压泵/马达变量装置(32)的受控端、左后轮液压泵/马达变量装置(15)的受控端、右后轮液压泵/马达变量装置(14)的受控端、左后轮离合器(18)的受控端、右后轮离合器(11)的受控端和摩擦制动控制器组件(6)的受控端一一对应连接；

摩擦制动控制器组件(6)的四个控制端分别与左前轮摩擦制动器(29)的控制输入端、右前轮摩擦制动器(35)的控制输入端、左后轮摩擦制动器(19)的控制输入端和右后轮摩擦制动器(10)的控制输入端一一对应连接。

2.根据权利要求1所述的轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统，其特征在于还包括动力油路溢流阀(26)，在恒压变量泵(5)的出油口与低压液压蓄能器(2l)的进出油口之间连接有动力油路溢流阀(26)。

3.根据权利要求1所述的轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统，其特征在于还包括控制油路溢流阀(8)，在定量泵(7)的出油口与低压液压蓄能器(2l)的进出油口之间连接有控制油路溢流阀(8)。

4.根据权利要求1所述的轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统，其特征在于还包括单向阀(4)，所述单向阀(4)设置在恒压变量泵(5)的出油口的位置。

5.根据权利要求1所述的轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统，其特征在于还包括动力油路滤油器(25)，在恒压变量泵(5)的吸油口与低压液压蓄能器(2l)的进出油口之间连接有动力油路滤油器(25)。

6.根据权利要求1所述的轮边驱动式静液传动混合动力车辆的传动系统，其特征在于还包括控制油路滤油器(24)，在定量泵(7)的吸油口与低压液压蓄能器(2l)的进出油口之间连接有控制油路滤油器(24)。