CN104389979A - 带辅助转向功能的液压机械变速箱 - Google Patents
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Abstract
一种带辅助转向功能的液压机械变速箱，包括输入轴、机械传动机构、液压传动机构、双行星排机构、单行星排机构、左驱动装置和右驱动装置，所述输入轴分别与机械传动机构和液压传动机构连接，所述机械传动机构和液压传动机构同时驱动双行星排机构，所述双行星排机构与单行星排机构连接，所述双行星排机构驱动右驱动装置，单行星排机构驱动左驱动装置。有益效果：1、本发明通过机械传动和液压传动相配合，实现车辆的直驶和转向；2、可以作为车辆直线行驶的制动器，也可以作为车辆转向时的调节装置，使得转向性能优越；3、直驶时，实现高效传动；转向时，实现无级转向，转向半径可根据不同曲线道路进行精确控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压机械变速箱，特别提供了一种带辅助转向功能的液压机械变速箱。
背景技术
液压机械无级变速器(HMT)由液压调速机构和机械变速机构及分、汇流机构组成，是一种液压功率流与机械功率流并联的新型传动形式，通过机械传动实现传动高效率，通过液压传动与机械传动相结合实现无级变速。
轮式车辆的转向机构有轴转向、轮转向和铰接式转向 3类：
1、铰接式车辆的转向动作类似于轴转向，即车轮无转向动作而用液压或气压机构推动车辆的铰接部分使车辆转向。铰接式车辆大都是行驶于松软地面的越野车辆或工程机械，车速也较低，可以用这种转向方式。
2、履带式车辆只要使左右侧履带的速度不同即可转向，因此，一侧制动就可以在原地转向。
3、大型轿车、大型客车和前轴轴荷超过4吨的货运汽车上,以及铰接式车辆上大都采用液压助力机构帮助转向。对于各种助力机构的要求是：减轻转向手力，有"路感"；有助力系统失效时仍能用手力转向。超重型汽车还应有应急的储能器或电动转向泵，以便在任何情况下都能保持短时间的转向功能。
车辆无论采用何种转向方式在转向过程中两侧车轮都需要产生速度差。目前常见的液压机械变速箱只能实现传动比的改变和功能的传递，无法在车辆转向时起到任何辅助作用。
发明内容
发明目的：针对车辆直驶和转向对于传动系统的要求，本发明提供了一种集变速和转向功能为一体的带辅助转向功能的液压机械变速箱。
技术方案：一种带辅助转向功能的液压机械变速箱，包括输入轴、机械传动机构、液压传动机构、双行星排机构、单行星排机构、左驱动装置和右驱动装置，所述输入轴分别与机械传动机构和液压传动机构连接，所述机械传动机构和液压传动机构同时驱动双行星排机构，所述双行星排机构与单行星排机构连接，所述双行星排机构驱动右驱动装置，单行星排机构驱动左驱动装置。
直线行驶时通过机械传动机构,驱动双行星排机构，动力经双行星排机构输出，两侧输出速度不相等，在双行星排机构一侧增加一个单行星排机构，使得输入到左驱动装置和右驱动装置的动力相等，进而使得车辆能够直线行驶。
转向时输入轴驱动液压传动机构分流部分发动机动力，动力经液压传动机构，传入到双行星排机构上，使得两侧输出速度不相等从而实现转向。
本发明通过机械传动和液压传动相配合，实现车辆的直驶和转向。
优选项，为了实现转弯半径的精确控制，所述液压传动机构包括液压传动离合器，输入轴通过液压传动离合器驱动液压传动机构；所述双行星排机构包括前排齿圈、后排齿圈、前排行星架、后排行星架、前排太阳轮和后排太阳轮，所述前排齿圈驱动后排行星架，后排行星架驱动右驱动装置，所述机械传动机构通过前排行星架驱动双行星排机构，所述液压传动机构通过后排齿圈驱动双行星排机构，前排太阳轮和后排太阳轮同轴并且驱动单行星排机构；所述单行星排机构包括齿圈、行星架和太阳轮，所述太阳轮与前排太阳轮和后排太阳轮同轴，所述齿圈保持制动，所述单行星排机构通过行星架驱动左驱动装置。
本发明通过机械传动机构,驱动双行星排机构，动力经后排行星架和前排太阳轮输出，两侧输出速度不相等，在双行星排机构左侧增加一个单行星排机构，使得输入到左驱动装置和右驱动装置的动力使得车辆能够直线行驶。
液压传动机构通过液压传动离合器分流部分发动机动力，动力经液压传动机构，传入到双行星排机构的后排齿圈上。
直线行驶时，液压传动离合器切断液压传动机构的动力输入，发动机动力经输入轴，经机械传动机构传送到双行星排机构的前排行星架，一路经前排太阳轮、单行星排机构的太阳轮，经行星架输出给左驱动装置；由于液压传动离合切断了液压传动机构的动力输入，双行星排机构的后排齿圈锁止，另一路经双行星排机构的前排齿圈，将动力经后排行星架输出给右驱动装置，实现车辆的直线行驶。
优选项，为了控制车辆的转弯半径，所述单行星排机构的行星架与左驱动装置之间设有左驱动装置制动器，所述双行星排机构的后排行星架与右驱动装置之间设有右驱动装置制动器。左驱动装置制动器和右驱动装置制动器提供车辆直驶时的制动力，在转向时，通过控制制动器的制动程度控制车辆的转向半径和转向速度。转向行驶时，分为大半径转向行驶、原地转向行驶和小半径转向行驶三种情况，每种情况又分为向左转向和向右转向两种状况。
有益效果：1、本发明通过机械传动和液压传动相配合，实现车辆的直驶和转向；2、左驱动装置制动器和右驱动装置制动器可以作为车辆直线行驶的制动器，也可以作为车辆转向时的调节装置，通过控制制动器制动程度的大小，调整转动半径和转动速度，差速装置与制动装置相配合，使得转向性能优越，低档位具有小的转向半径，高档位具有大的转向半径，符合车辆行驶的需要；3、直驶时，液压传动离合器切断液压传动机构的动力输入，机械传动机构作为变速传动装置，实现高效传动；转向时，液压传动离合器将液压传动机构接入，通过液压传动机构作正转或反转，使两侧行星排反方向回转，从而使一侧驱动装置增速，一侧驱动装置减速，实现无级转向，转向半径可根据不同曲线道路进行精确控制。
附图说明
图1为本发明的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种带辅助转向功能的液压机械变速箱，包括输入轴1、机械传动机构2、液压传动机构3、双行星排机构4、单行星排机构5、左驱动装置6和右驱动装置7，所述输入轴1分别与机械传动机构2和液压传动机构3连接，所述机械传动机构2和液压传动机构3同时驱动双行星排机构4，所述双行星排机构4与单行星排机构5连接，所述双行星排机构4驱动右驱动装置7，单行星排机构5驱动左驱动装置6。
所述液压传动机构3包括液压传动离合器31，输入轴1通过液压传动离合器31驱动液压传动机构3；所述双行星排机构4包括前排齿圈41、后排齿圈42、前排行星架43、后排行星架44、前排太阳轮45和后排太阳轮46，所述前排齿圈41驱动后排行星架44，后排行星架44驱动右驱动装置7，所述机械传动机构2通过前排行星架43驱动双行星排机构4，所述液压传动机构3通过后排齿圈42驱动双行星排机构4，前排太阳轮45和后排太阳轮46同轴并且驱动单行星排机构5；所述单行星排机构5包括齿圈51、行星架52和太阳轮53，所述太阳轮53与前排太阳轮45和后排太阳轮46同轴，所述齿圈51保持制动，所述单行星排机构5通过行星架52驱动左驱动装置6。
所述单行星排机构5的行星架52与左驱动装置6之间设有左驱动装置制动器61，所述双行星排机构4的后排行星架44与右驱动装置7之间设有右驱动装置制动器71。
本发明通过机械传动机构2驱动双行星排机构4，动力经后排行星架44和前排太阳轮45输出，两侧输出速度不相等，在双行星排机构4左侧增加一个单行星排机构5，其中单行星排机构5的齿圈51永久制动，即在双行星排机构4的左侧增加的一个补偿传动比，因此单行星排机构5是一个减速器，而不是一个差速器。此时，输入到左驱动装置6和右驱动装置7的动力使得车辆能够直线行驶。
从单行星排机构5的行星架52输出的动力传输到左驱动装置6；从双行星排机构4的后排行星架44输出的动力传输到右驱动装置7。
液压传动机构3分流部分发动机动力，动力经液压传动输入齿轮副、变量泵、定量马达和液压传动差速器，传入到双行星排机构4的后排齿圈42上。
直线行驶时，液压传动机构3通过液压传动离合器31切断动力输入并且被锁止，发动机动力经输入轴1，经机械传动机构2传送到双行星排机构4的前排行星架43，一路经前排太阳轮45、单行星排机构5的太阳轮53，经行星架52输出给左驱动装置6；由于液压传动机构3锁止，双行星排机构4的后排齿圈42锁止，另一路经双行星排机构4的前排齿圈41，将动力经后排行星架44输出给右驱动装置7，实现车辆的直线行驶。
左驱动装置制动器61和右驱动装置制动器71提供车辆直驶时的制动力。
转向行驶时，分为大半径转向行驶、原地转向行驶和小半径转向行驶三种情况，每种情况又分为向左转向和向右转向两种状况。
车辆转向时，液压动力经液压传动输入齿轮副通过液压传动离合器传递到变量泵，变量泵驱动定量马达，将动力传递到液压传动差速器，最终经后排齿圈42传入双行星排机构4。
车辆大半径向左转向行驶，说明此时右侧输出动力比左侧多，但多得有限。此时，发动机动力经输入轴1上的液压传动输入齿轮副进行分流，机械动力经机械传动机构2传送到双行星排机构4的前排行星架43。此时，左驱动装置制动器61轻微制动，机械动力分为两路，一路传递到前排太阳轮45，另一路传递到前排齿圈41，传递到前排太阳轮45的机械动力，一部分经单行星排机构5上的行星架52传输到左驱动装置6，一部分经后排太阳轮46与传递到前排齿圈41的机械动力以及后排齿圈42传递的液压动力经后排行星架44传输到右驱动装置7。此时，右驱动装置7传递的动力略多于左驱动装置6，车辆大半径向左转。
车辆原地向左转向行驶，车辆左侧无动力输入。此时，发动机动力经输入轴1上的液压传动输入齿轮副进行分流，机械动力经机械传动机构2传送到双行星排机构4的前排行星架43。此时，左驱动装置制动器61完全制动，由于太阳轮53与前排太阳轮45和后排太阳轮46同轴，因此，机械动力传递到前排齿圈41；传递到前排齿圈41的机械动力与后排齿圈42传递的液压动力经后排行星架44传输到右驱动装置7。此时，发动机提供的所有动力全部提供给右侧驱动装置7。
车辆小半径向左转向行驶，说明此时右侧输出动力比左侧多得多。此时，发动机动力经输入轴1上的液压传动输入齿轮副进行分流，机械动力经机械传动机构2传送到双行星排机构4的前排行星架43。此时，左驱动装置制动器61部分制动，机械动力分为两路，一路传递到前排太阳轮45，另一路传递到前排齿圈41，传递到前排太阳轮45的机械动力与左驱动装置6传递的地面阻力一起传输到后排太阳轮46，此时，前排齿圈41和后排太阳轮46传递的机械动力与后排齿圈42传递的液压动力经后排行星架44传输到右驱动装置7。此时，右驱动装置7传递的动力明显多于左驱动装置6，车辆小半径向左转。
车辆大半径向右转向行驶，说明此时左侧输出动力比右侧多，但多得有限。此时，发动机动力经输入轴1上的液压传动输入齿轮副进行分流，分成机械动力和液压动力两路。机械动力经机械传动机构2传送到双行星排机构4的前排行星架43。此时，右驱动装置制动器71轻微制动，机械动力分为两路，一路传递到前排太阳轮45，另一路传递到前排齿圈41。后排齿圈42传递的部分液压动力和前排齿圈41传递的部分机械动力组成的混合动力一部分经后排行星架44传递至右驱动装置7，另一部分混合动力经后排太阳轮46，传递至前排太阳轮45，与传递到前排太阳轮45的部分机械动力汇流至单行星排机构5上的太阳轮53,动力最终经行星架52传输到左驱动装置6。此时，左驱动装置6传递的动力略多于右驱动装置7，车辆大半径向右转。
车辆原地向右转向行驶，车辆右侧无动力输入。此时，发动机动力经输入轴1上的液压传动输入齿轮副进行分流，机械动力经机械传动机构2传送到双行星排机构4的前排行星架43。此时，右驱动装置制动器71完全制动，由于太阳轮53与前排太阳轮45和后排太阳轮46同轴，因此，机械动力传递到前排太阳轮45；传递到前排太阳轮45的机械动力与后排齿圈42传递的液压动力经太阳轮53传输到左驱动装置6。此时，发动机提供的所有动力全部提供给左侧驱动装置6。
车辆小半径向右转向行驶，说明此时左侧输出动力比右侧多得多。此时，发动机动力经输入轴1上的液压传动输入齿轮副进行分流，机械动力经机械传动机构2传送到双行星排机构4的前排行星架43。此时，右驱动装置制动器71部分制动，机械动力分为两路，一路传递到前排太阳轮45，另一路传递到前排齿圈41，传递到前排齿圈41的机械动力与右驱动装置7传递的地面阻力一起传输到后排太阳轮46，此时，后排太阳轮46传递的机械动力与后排齿圈42传递的液压动力组成混合动力，与前排太阳轮45传递的部分机械动力经单行星排机构5上的太阳轮53，通过行星架52传输到左驱动装置6。此时，左驱动装置传递的动力明显多于右驱动装置，车辆小半径向右转。
左驱动装置制动器61和右驱动装置制动器71可作为车辆转向时的调节装置，通过控制制动器制动程度的大小，调整转动半径和转动速度。
Claims (3)
1.一种带辅助转向功能的液压机械变速箱，其特征在于：包括输入轴（1）、机械传动机构（2）、液压传动机构（3）、双行星排机构（4）、单行星排机构（5）、左驱动装置（6）和右驱动装置（7），所述输入轴（1）分别与机械传动机构（2）和液压传动机构（3）连接，所述机械传动机构（2）和液压传动机构（3）同时驱动双行星排机构（4），所述双行星排机构（4）与单行星排机构（5）连接，所述双行星排机构（4）驱动右驱动装置（7），单行星排机构（5）驱动左驱动装置（6）。
2.根据权利要求1所述的带辅助转向功能的液压机械变速箱，其特征在于：所述液压传动机构（3）包括液压传动离合器（31），输入轴（1）通过液压传动离合器（31）驱动液压传动机构（3）；所述双行星排机构（4）包括前排齿圈（41）、后排齿圈（42）、前排行星架（43）、后排行星架（44）、前排太阳轮（45）和后排太阳轮（46），所述前排齿圈（41）驱动后排行星架（44），后排行星架（44）驱动右驱动装置（7），所述机械传动机构（2）通过前排行星架（43）驱动双行星排机构（4），所述液压传动机构（3）通过后排齿圈（42）驱动双行星排机构（4），前排太阳轮（45）和后排太阳轮（46）同轴并且驱动单行星排机构（5）；所述单行星排机构（5）包括齿圈（51）、行星架（52）和太阳轮（53），所述太阳轮（53）与前排太阳轮（45）和后排太阳轮（46）同轴，所述齿圈（51）保持制动，所述单行星排机构（5）通过行星架（52）驱动左驱动装置（6）。
3.根据权利要求1所述的带辅助转向功能的液压机械变速箱，其特征在于：所述单行星排机构（5）的行星架（52）与左驱动装置（6）之间设有左驱动装置制动器（61），所述双行星排机构（4）的后排行星架（44）与右驱动装置（7）之间设有右驱动装置制动器（71）。
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