CN103282695A - 功率分流传动装置 - Google Patents

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Abstract

静液压机械功率分流传动装置包含：外壳（2）；至少一个第一功率支路，所述第一功率支路包括至少一个液压泵（9）和至少一个液压马达（16）；至少一个布置在外壳内的驱动轴（25），所述驱动轴能由至少一个原动机、尤其是内燃机（3）作为另外的功率支路间接或直接驱动，所述驱动轴拥有齿轮元件（21、22），所述齿轮元件能通过至少一个离合器（13）选择性地要么间接要么直接地作用于行星齿轮传动装置（31）的太阳轮（42）上或驱动轴（25）能与行星齿轮传动装置（31）脱耦，其中，行星齿轮传动装置（31）根据功率分流传动装置（1）的相应运行状态能通过另外的离合器（29，43）切换至强制运行中。

Description

功率分流传动装置
技术领域
本发明涉及一种静液压机械功率分流传动装置。
背景技术
例如在DE102004001929A1中描述了一种静液压机械功率分流传动装置。提出了一种功率分流传动装置，其具有可无级改变的传动比，该功率分流传动装置具有：静液压传动部件，该静液压传动部件由带有可调体积的第一静液压单元和带有恒定体积的第二静液压单元和机械传动部件构成，该机械传动部件包括累加传动装置（Summierungsgetriebe）和区域传动装置（Bereichsgetriebe），其中，累加传动装置和区域传动装置相对于静液压单元轴错移地布置。
在WO2009/071060A2中描述了另一种静液压机械功率分流传动装置，其包括：外壳（或者是由各外壳部件组装的外壳）；至少一个布置在外壳内的可由至少一个原动机（尤其是内燃机）驱动的驱动轴，该驱动轴通过齿轮元件按照泵分配传动装置（Pumpenverteilergetriebe）的方式作用于至少两个液压泵上并且拥有至少一个另外的齿轮，该齿轮间接或直接地作用于负载切换传动装置的输出元件上，其中，至少在齿轮的区域中定位有至少一个离合元件，并且其中，负载切换传动装置拥有至少一个在静液压循环中可驱动的轴，在该轴的区域中设置有离合器、制动器、单级行星齿轮传动装置的部件和类似部件，其中，负载切换传动装置的驱动元件切换到至少一个输出轴上。
发明内容
本发明主题的目的是提供一种可替选的静液压机械功率分流传动装置，其适于使内燃机以转速优化的方式运行并且同时通过如下方式实现效率改善：在不同的运行状态中分别通过离合器激活如下驱动元件，所述驱动元件建立最优效率平衡并且其中通过离合器关断这种驱动元件并且将其置于静止状态，驱动元件在功能上不被使用于确定的运行区域中，但例如由于液压马达的牵引损耗而会使总效率劣化。
该目的通过静液压机械功率分流传动装置来解决，其包含：外壳；至少一个第一功率支路，其包括至少一个液压泵和至少一个液压马达；至少一个布置在外壳内的可由原动机、尤其是内燃机作为另外的功率支路间接或直接驱动的驱动轴，该驱动轴拥有齿轮元件，齿轮元件可通过至少一个离合器选择性地间接或直接作用于行星齿轮传动装置的太阳轮或驱动轴可与行星齿轮传动装置脱耦，其中，行星齿轮传动装置可根据功率分流传动装置的相应运行状态通过另外的离合器切换到强制运动中。
本发明主题的有利改进方案可从从属权利要求中得到。
根据本发明的传动装置可以间接或直接由至少一个原动机尤其是内燃机经由设置有至少一个离合器的驱动轴来驱动，该驱动轴可间接或直接选择性地要么切换到行星齿轮传动装置的太阳轮上要么选择性地以非力锁合方式切换，其中，行星齿轮传动装置可选择性地通过至少两个离合器切换到强制运动中。本领域技术人员将强制运动理解为如下状态，在该状态下行星齿轮传动装置的三个轴中的一个轴的运动限定了行星齿轮传动装置的其余两个轴的运动。在传动装置教学中，这借助“契贝谢夫等式”来描述，其中，自由度F=1。
在功率分流传动装置的区域中设置的离合器/制动器可以被操作，使得选择性地以如下方式驱动传动装置：
-纯粹液压地利用关断的机械驱动轴
-功率分流，即液压驱动并且利用机械接通的驱动轴
-在行星齿轮传动装置的选择地切换的强制运行的情况下和/或在静液压功率支路的选择性地关断的情况下纯粹机械地。
根据本发明的一种构思，有利地构造为联接轴的轴可直接被原动机驱动。
此外，单个液压马达可以选择性地耦接到太阳轮和/或齿圈上。
此外，液压马达可以通过相应的离合器与行星齿轮传动装置去耦。
此外，提出了，液压马达在去耦的状态中通过将液压泵调节到输送体积流量Q=0l/min而被置于静止状态中。
特别有利的是，液压马达和/或液压泵布置在外壳内。由此，使得根据本发明的功率分流传动装置的结构形式极为节约空间。
然而，本发明主题并不排除，液压马达和/或者液压泵也可以布置在外壳外，只要在车辆（例如轮式装载机）内安装条件允许这。
如果液压马达和/或液压泵布置在外壳内，则根据本发明的另一种构思，提出了，液压马达和/或液压泵构造为自己没有壳体。因此，液压马达和/或液压泵的可运动的驱动元件可以（为了避免飞溅损失）定位在外壳油槽外。在用于液压马达和/或液压泵的外壳中必需设置的用于冷却可运动的驱动元件的溢出油接头现在是无关紧要的，因为可以使用来自外壳油槽的油，借助其对无外壳的液压马达和/或液压泵的可运动的驱动元件喷射。通过避免飞溅损失可以使功率分流传动装置的总效率显著地提高。
根据本发明的另一构思，另外的（机械）功率支路可以功率适配和/或转速适配和/或加速度适配地通过所属的离合器切换到太阳轮上。
此外提出了，另外的（机械）功率支路可切换到太阳轮上，使得内燃机能够消耗优化地运行。
同样可考虑的是，液压马达功率能适配地和/或转速适配地和/或加速度适配地通过离合器切换到太阳轮上。
此外，在车辆的确定运行区域中会有意义的是，液压马达功率适配地和/或转速适配地和/或加速度适配地通过离合器切换到齿圈上。
由于配备有根据本发明的功率分流传动装置的车辆譬如轮式装载机、倾卸装置、拖曳装置等并不始终只向前行驶，所以提出了在驱动轴的区域中设置换向级，该换向级通过离合器使太阳轮的转动方向反向。
根据本发明的另一种构思，液压马达通过伺服电动机形成，而液压泵通过调节泵形成。
有利也可以是，液压泵间接或直接由原动机驱动。
此外提出了，行星齿轮传动装置的齿圈可通过制动器固定，其中，行星齿轮传动装置的行星齿轮架间接或直接与输出轴连接。
附图说明
本发明主题借助实施例在附图中示出并且描述如下，其中：
图1和图2示出了具有不同结构的驱动元件的根据本发明的静液压机械功率分流传动装置的原理图。
具体实施方式
图1和图2示出了具有不同结构的驱动元件的根据本发明的静液压功率分流传动装置1的原理图。
根据图1的功率分流传动装置1包含外壳2，其通过在该例子中构造为联接轴的轴8以机械方式来驱动。构造为内燃机的原动机3在此将驱动轴4驱动，在该驱动轴上直接固定有齿轮元件5并且齿轮元件5与另一齿轮元件24梳接，该另一齿轮元件24又将轴8驱动。此外，齿轮元件5与齿轮12作用连接，其中，齿轮元件5、12，液压泵9和14以及构造为调节泵的液压泵9驱动安装在功率分流传动装置1（或者是其外壳2）上的构造为伺服电动机的液压马达16。
液压马达16也可以布置在外壳2内用于减小空间结构并且在结构形式上用作无外壳的液压马达16。
在功率分流传动装置1（或者是其外壳2）内存在行星齿轮传动装置31，其基本上由齿圈11、行星30、太阳轮42和行星齿轮架32构成。此外，功率分流传动装置1（或者是其外壳2）包含驱动轴41，用于通过液压马达16来以静液压方式运行。
在通常低速度并且高牵引力或转矩需求的第一行驶区域的阶段中，液压马达16传动到太阳轮42上，其中，制动器34力锁合地切换，以便将齿圈11相对于外壳2夹紧，而另一离合器29打开并且另一离合器43闭合。在该运行状态中，液压马达16通过齿轮26、22驱动太阳轮42，使得齿轮18、19通过行星齿轮架32驱动输出轴20。在该运行状态中，同样置于功率分流传动装置1中的离合器13打开，使得没有机械功率流经由轴8或驱动轴25例如联接轴可以到同样在功率分流传动装置1中存在的齿轮22。在低速度且高牵引力或转矩需求的第一行驶区域中，静液压装置（Hydrostaten）9、16的高转矩能力被利用，以及即使在转速在n=0U/min的范围中时其也可能有高功率输出（Kraftentfaltung）。静液压装置9、16的良好可调节性在此允许原动机3转速优化地和功率优化地运行。
出于该原因，在此背景下在对第一速度范围内的低速度的整体考虑的意义下与机械装置相比，出现流体静力学的已知效率缺点。在达到太阳轮42或齿轮22的足够高的转速的情况下，在第一行驶区域中机械功率支路3通过离合器13切换到齿轮21、22上并且静液压功率支路9、16通过离合器43的去活而关断。在该运行状态下于是已经在第一行驶区域中功率分流传动装置1纯粹机械地运行。为了提高效率在此，根据所需的功率或所需的转矩，液压马达16通过离合器43被关断或置于静止，用以避免牵引损耗。
随着车辆速度提高并且由此得到有限的牵引力或转矩需求，静液压装置9、16的高转矩能力需求不断变少，使得静液压装置9、16可以根据当前速度被回调和脱耦。在此，首先在中等速度范围中调节静液压机械功率分流的阶段并且在高速度范围中为了优化效率而过渡至仅仅机械的运行中。
在中等速度范围中，为了原动机3的最优转速和/或功率调节，功率分流被调节，其方式是，制动器34和另一离合器43被脱开以及离合器13和离合器29被闭合。在该运行状态中，原动机3的功率一方面通过机械线路：驱动轴4、齿轮元件5和24、轴8和驱动轴25、离合器13和齿轮22传导到行星齿轮传动装置31的太阳轮42上并且另一方面原动机3的功率以静液压方式通过液压泵9来转换并且传导至液压马达16上，其中，液压发动机16现在通过轴41、离合器29、齿轮44和齿轮23来驱动齿圈11。机械线路的功率和静液压功率在此在行星齿轮传动装置31中加合并且传导至行星齿轮架32上。齿圈11和太阳轮42的转速在此情况下根据叠加传动装置（Ueberlagerungsgetriebe）的方式来相加并且两个转速之和形成在行星齿轮架32上的行星齿轮传动装置-输出转速，该行星齿轮传动装置-输出转速成正比地确定输出轴20的转速或由此得到的车辆速度。齿圈11的转速的调节在此通过可良好调节的液压马达16来进行，使得鉴于所需的车辆速度在CVT运行（连续可变传动装置）中效率优化地和/或功率优化地调节太阳轮42的转速和由此原动机3的成正比的转速。
在最后的和高的速度范围中，仅仅机械地驱动，其方式是：控制静液压装置9、16在功率上趋向P=0kW并且行星齿轮传动装置31完全通过离合器29和43被置于强制运行中。在该运行情况下，液压泵9并不用于该行驶而是可选地通过未示出的离合器去耦，用以避免牵引损耗。
图2示出了驱动元件的另一配置，其中，行驶区域以图1所描述的同样方式进行。但为了实现具有机械路径的向后行驶，附加地在驱动轴25的区域中附加地设置换向级，以便可选地改变驱动轴的转动方向，该换向级包括齿轮35、离合器36以及齿轮45、37。
附图标记表
1     功率分流传动装置   27
2     外壳               28
3     原动机（内燃机）   29  离合器
4     驱动轴             30  行星
5     齿轮元件           31  行星齿轮传动装置
6     齿轮               32  行星齿轮架
7     轴                 33
8     轴（联接轴）       34  制动器
9     液压泵             35  齿轮
10                       36  离合器
11    齿圈               37  齿轮
12    齿轮               38
13    离合器             39
14    液压泵             40
15                       41  驱动轴
16    液压马达           42  太阳轮
17                       43  离合器
18    齿轮               44  齿轮
19    齿轮               45  齿轮
20    输出轴
21    齿轮
22    齿轮
23    齿轮
24    齿轮元件
21/23 齿轮级
26/18 齿轮级
25    驱动轴
26    齿轮

Claims (18)

1.一种静液压机械功率分流传动装置，包含：外壳（2）；至少一个第一功率支路，所述第一功率支路包括至少一个液压泵（9）和至少一个液压马达（16）；至少一个布置在外壳（2）内的驱动轴（25），所述驱动轴能由至少一个原动机、尤其是内燃机（3）作为另外的功率支路间接或直接驱动，所述驱动轴拥有齿轮元件（21、22），所述齿轮元件能通过至少一个离合器（13）选择性地要么间接要么直接地作用于行星齿轮传动装置（31）的太阳轮（42）上或驱动轴（25）能与行星齿轮传动装置（31）脱耦，其中，行星齿轮传动装置（31）根据功率分流传动装置（1）的相应运行状态能通过另外的离合器（29，43）切换至强制运行中。
2.根据权利要求1所述的功率分流传动装置，其特征在于，轴（8）能径直地即直接由原动机（3）来驱动。
3.根据权利要求1或2所述的功率分流传动装置，其特征在于，轴（8）构造为联接轴。
4.根据权利要求1至3之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压马达（16）能选择性地耦接到太阳轮（42）和/或齿圈（11）上。
5.根据权利要求1至4之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压马达（16）能与行星齿轮传动装置（31）去耦。
6.根据权利要求1至5之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压马达（16）在去耦的状态中通过将所述液压泵（9）调节到输送体积流量Q=0l/min上而能被置于静止状态中。
7.根据权利要求1至6之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压马达（16）布置在外壳（2）内。
8.根据权利要求1至7之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，布置在外壳（2）内的所述液压马达（16）自己没有壳体。
9.根据权利要求1至8之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压马达（16）的可运动的驱动元件布置在外壳油槽外，用以避免飞溅损失。
10.根据权利要求1至9之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述另外的功率支路（3）能功率适配地和/或转速适配地和/或加速度适配地通过离合器（13）切换到太阳轮（42）上。
11.根据权利要求1至10之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述另外的功率支路（3）能切换到太阳轮（42）上，使得内燃机（3）消耗优化地运行。
12.根据权利要求1至11之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压马达（16）能功率适配地和/或转速适配地和/或加速度适配地通过离合器（43）切换到太阳轮（42）上。
13.根据权利要求1至12之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压马达（16）能功率适配地和/或转速适配地和/或加速度适配地通过离合器（29）切换到齿圈（1）上。
14.根据权利要求1至13之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，在驱动轴（25）的区域中布置换向级，所述换向级通过离合器（36）使太阳轮（42）的转动方向反向。
15.根据权利要求1至14之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压马达（16）通过伺服电动机形成，而所述液压泵（9）通过调节泵形成。
16.根据权利要求1至15之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，所述液压泵（9）能间接或直接由原动机（3）驱动。
17.根据权利要求1至16之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，行星齿轮传动装置（31）的齿圈（11）能通过制动器（34）来固定。
18.根据权利要求1至17之一所述的功率分流传动装置，其特征在于，行星齿轮传动装置（31）的行星齿轮架（32）间接或直接与输出轴（20）连接。
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