CN107143638A - 液压机械复合无级传动装置 - Google Patents

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CN107143638A CN201710299713.6A CN201710299713A CN107143638A CN 107143638 A CN107143638 A CN 107143638A CN 201710299713 A CN201710299713 A CN 201710299713A CN 107143638 A CN107143638 A CN 107143638A
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Abstract

本发明公开一种液压机械复合无级传动装置，包括：液压调速回路、行星分汇流机构、液压机械定轴齿轮传动机构和正倒机构。该传动装置采用行星分汇流机构实现两个或三个液压机械段，分别用于起步、低速作业(和高速行走)；倒车挡包含两个液压机械段。液压机械Ⅰ段采用分速汇矩功率分流形式，液压机械Ⅱ段采用分速汇速功率分流形式，液压机械Ⅲ段采用分速汇速功率分流形式，各液压机械段都不存在循环功率，相比于液力机械动力换挡变速箱，该传动装置可获得更高的传动效率。且段间切换只需操纵1个离合器，可实现平滑切换。

Description

液压机械复合无级传动装置
技术领域
发明涉及一种无级传动装置，具体涉及一种适合于装载机的液压机械复合无级传动装置。
背景技术
目前，工程机械装载机普遍采用液力机械动力换挡变速箱，由于装载作业的需要，车速及发动机负荷变化剧烈，液压变矩器效率较低，导致传动系统最高传动效率约为75％。
静液传动可方便实现无级调速，使装载机发动机常工作于经济转速区间，可提高整车的能源利用效率；但由于静液传动所用的液压泵马达闭式调速回路的效率也较低，故较动力换挡液力机械变速箱，静液传动的提升潜力有限。
液压机械传动通过机械功率和液压功率的复合，可实现高效的无级传动，使发动机维持稳定的负荷，有利于提高燃油经济性，成为装载机传动系统的发展方向之一，国内外工程机械厂家积极开展该传动技术的研究。
卡特皮勒公司的CN104136812A、CN104136813A、US2006/0276291A1均公布了一种装载机用多挡液压机械变速器，包含两个连续变速的液压机械段和一个高速液压机械段，两个连续的液压机械段分别用于起步和低速作业，高速液压机械段用于行走转场。由于采用液压机械功率的两路复合，液压路只传递部分功率，故传动效率较液力机械动力换挡变速箱有较大的提高。
ZF公司US8328676B2公布了一种装载机液压机械传动装置，采用两个或者三个液压机械段，采用分速汇矩(Output split)和分速汇速(Compound split)的功率分流形式，传动效率更高。但两个液压机械段传动方案所需的液压元件功率较大；三个液压机械段传动方案，第Ⅱ与第Ⅲ段之间切换依然存在液压元件的速度不连续。
Dana Rexroth公司US 2014/0305113A1公布了一种两段式液压机械传动装置，纯液压段起步以及液压机械段作业及行走。Dana Rexroth公司EP 2280192B1公布了一种三段式液压机械传动装置，纯液压段起步，两个液压机械段分别用于作业和行走，可获得较高的传动效率。但两种方案均采用液压段起步，效率较液压机械段起步低。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种液压机械复合无级传动装置，采用液压机械段起步，提高装载机传动系统的传动效率；且段间切换只需操纵1个离合器，可实现平滑切换。
所述的液压机械复合无级传动装置包括：液压调速回路、行星分汇流机构、液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅲ段定轴齿轮传动机构和正倒机构；
所述液压调速回路包括：由液压泵和液压马达组成的闭式液压回路；所述液压泵为双向变量泵，所述液压马达为双向变量马达；
所述正倒机构包括：轴B、输入轴、齿轮A、齿轮B、齿轮P、齿轮Q、离合器KV和离合器KR；同轴固接在所述输入轴上的齿轮P通过所述离合器KV与空套在所述输入轴上的齿轮B相连；同轴固接在所述轴B上的所述齿轮Q通过离合器KR与空套在轴B上的所述齿轮A相连；所述齿轮Q与所述齿轮P啮合；
所述行星分汇流机构包括：两个行星排、齿轮C、齿轮D和齿轮N；所述齿轮C分别与所述正倒机构中的齿轮B和齿轮A啮合；所述齿轮C与第一行星排齿圈相连，第一行星排行星架分别与所述齿轮D以及第二行星排行星架相连；第一行星排太阳轮分别与所述液压泵与以及第二行星排齿圈相连；第二行星排太阳轮与所述齿轮N同轴相连；
所述液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮E、齿轮M、齿轮L、离合器K1、齿轮S、齿轮I和离合器KL；所述齿轮E和齿轮M同轴固接在所述液压马达的动力输出轴上，所述齿轮E与所述齿轮N啮合；所述齿轮M和齿轮L啮合；所述齿轮L通过离合器K1与所述齿轮S相连，所述齿轮S和齿轮I啮合；所述齿轮I通过所述离合器KL与输出轴连接；
所述液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G、离合器K2、齿轮J、齿轮K、齿轮S、齿轮I和离合器KL；所述齿轮G与行星分汇流机构中的齿轮D啮合，同时所述齿轮G通过离合器K2与齿轮J同轴固接，所述齿轮J与齿轮K啮合，所述齿轮K和齿轮S同轴固接；
所述液压机械Ⅲ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G、离合器K2、齿轮J、齿轮K、齿轮F、齿轮H和离合器KH；所述齿轮K与齿轮F同轴固连，所述齿轮F与齿轮H啮合；所述齿轮H通过离合器KH与输出轴相连。
该无级传动装置的前进挡包括三个液压机械段，分别用于起步、低速作业和高速行走；
用于起步时，所述离合器KV、离合器K1和离合器KL接合，此时无级传动装置处于液压机械Ⅰ段，动力经所述输入轴输入后，依次经过所述齿轮P、离合器KV、齿轮B、齿轮C进入行星分汇流机构；此后功率分为两路：一路功率依次经过所述第一行星排齿圈、第一行星排太阳轮传递到液压泵，然后经过所述液压马达，传递到齿轮E；另一路功率直接经过行星分汇流机构传递到齿轮N；来自于液压马达的液压功率和来自于发动机的机械功率通过齿轮E和齿轮N的啮合汇流后，依次经过所述齿轮M、齿轮L、离合器K1、齿轮S、齿轮I、离合器KL，最后经输出轴输出；
用于低速作业时，所述离合器KV、离合器K2、离合器KL接合，此时无级传动装置处于液压机械Ⅱ段，动力经所述输入轴输入后，依次经过齿轮P、离合器KV、齿轮B、齿轮C进入行星分汇流机构；此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈、第一行星排太阳轮传递到液压泵，然后经过液压马达，传递至齿轮E、齿轮N后回到行星分汇流机构；在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过所述齿轮D、齿轮G、离合器K2、齿轮J、齿轮K、齿轮S、齿轮I、离合器KL，最后经输出轴输出；
用于高速行走时，所述离合器KV、离合器K2、离合器KH接合，此时无级传动装置处于液压机械Ⅲ段，动力经所述输入轴输入后，依次经过齿轮P、离合器KV、齿轮B、齿轮C进入行星分汇流机构；此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈、第一行星排太阳轮传递到液压泵，然后经过液压马达，传递至齿轮E、齿轮N后回到行星分汇流机构；在行星分汇流机构中完成功率汇流后，依次通过所述齿轮D、齿轮G、离合器K2、齿轮J、齿轮K、齿轮F、齿轮H和离合器KH，最后经输出轴输出。
该无级传动装置具有两个倒挡液压机械段：
当所述离合器KR、离合器K1和离合器KL接合时，该无级传动装置处于倒挡液压机械Ⅰ段；动力经所述输入轴输入后，依次经过齿轮P、齿轮Q、离合器KR、齿轮A、齿轮C进入行星分汇流机构；此后功率分为两路：一路功率依次经过所述第一行星排齿圈、第一行星排太阳轮传递到液压泵，然后经过所述液压马达，传递到齿轮E；另一路功率直接经过行星分汇流机构传递到齿轮N；来自于液压马达的液压功率和来自于发动机的机械功率通过齿轮E和齿轮N的啮合汇流后，依次经过所述齿轮M、齿轮L、离合器K1、齿轮S、齿轮I、离合器KL，最后经输出轴输出；
当离合器KR、离合器K2、离合器KL接合时，该无级传动装置处于倒挡液压机械Ⅱ段，动力经所述输入轴输入后，依次经过齿轮P、齿轮Q、离合器KR、齿轮A、齿轮C进入行星分汇流机构；此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈、第一行星排太阳轮传递到液压泵，然后经过液压马达，传递至齿轮E、齿轮N后回到行星分汇流机构；在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过所述齿轮D、齿轮G、离合器K2、齿轮J、齿轮K、齿轮S、齿轮I、离合器KL，最后经输出轴输出。
本发明提供的另一种液压机械复合无级传动装置包括：如上所述的液压调速回路、如上所述的行星分汇流机构、液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构和如上所述的正倒机构；
所述液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮E、齿轮M、齿轮L、离合器K1、齿轮S和齿轮I；所述齿轮E和齿轮M同轴固接在所述液压马达的动力输出轴上，所述齿轮E与所述齿轮N啮合；所述齿轮M和齿轮L啮合；所述齿轮L通过离合器K1与所述齿轮S相连，所述齿轮S和齿轮I啮合；所述齿轮I固接在所述输出轴上；
所述液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G、离合器K2、齿轮J、齿轮S和齿轮I；所述齿轮G与行星分汇流机构中的齿轮D啮合，同时所述齿轮G通过离合器K2与齿轮J同轴固接，所述齿轮J与齿轮S啮合。
有益效果：
(1)该无级传动装置采用液压与机械的功率复合，液压路只传递部分功率，大部分功率通过机械路传递，实现高传动效率及无级变速，可提高作业效率和降低发动机的油耗。
(2)采用行星分汇流机构，可实现两个或三个液压机械段，其中液压机械Ⅰ段用于起步，液压机械Ⅱ段用于低速作业，液压机械Ⅲ段用于高速行走；液压机械段起步，可提高低速的传动效率；段间切换只需操纵1个离合器，可实现平滑切换。
(3)全程无级调速，可使发动机常工作于经济转速，提高了燃油经济性，降低了发动机的噪声。
(4)液压机械Ⅰ段和液压机械Ⅱ段之间可实现段间离合器的零速差切换，适合于作业工况，提高了离合器摩擦片的寿命，简化了换挡逻辑和操纵系统的设计。液压机械Ⅱ段和液压机械Ⅲ段之间为速差切换，但主要用于高速行走转场工况，不影响作业效率。
(5)液压机械Ⅰ段和液压机械Ⅱ段之间，由于液压调速系统的存在，可实现动力换挡，先接合下一段的离合器，再松开上一段的离合器，保证动力的不中断输出，提高了作业效率。
(6)除分汇流机构，其他部分采用定轴齿轮传动，一方面可实现装载机传动装置输入和输出的中心降距，另一方面可降低工艺和加工成本。
附图说明
图1为实施例1中液压机械复合无级传动装置的传动简图；
图2为实施例2中液压机械复合无级传动装置的传动简图；
其中：1-壳体，2-轴A，3-齿轮A，4-轴B，5-齿轮B、6-输入轴、7-齿轮C、8-第一行星排齿圈、9-第一行星排行星架，10-齿轮D、11-第一行星排太阳轮、12-液压泵、13-液压马达，14-齿轮E、15-齿轮F，16-离合器K2、17-齿轮G、18-离合器KH、19-齿轮H、20-齿轮I、21-离合器KL、22-输出轴、23-齿轮J、24-齿轮K、25-齿轮L、26-齿轮S、27-离合器K1、28-齿轮M、29-第二行星排太阳轮、30-第二行星排行星架、31-齿轮N、32-第二行星排齿圈、33-补油泵、34-离合器KV、35-齿轮P、36-离合器KR、37-齿轮Q、38-齿轮R。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种装载机用三段式液压机械复合无级传动装置，该传动装置采用行星排机构实现三个液压机械段，分别用于起步、低速作业和高速行走；倒车挡包含两个液压机械段。液压机械Ⅰ段采用分速汇矩功率分流形式，液压机械Ⅱ段采用分速汇速功率分流形式，液压机械Ⅲ段采用分速汇速功率分流形式，各液压机械段都不存在循环功率，相比于液力机械动力换挡变速箱，该传动装置可获得更高的传动效率。
该无级传动装置包括：液压调速回路、行星分汇流机构、液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅲ段定轴齿轮传动机构和正倒机构。
其中液压调速回路包括：液压泵12、液压马达13和补油泵33；液压泵12为双向变量泵，液压马达13为双向变量马达，液压泵12和液压马达13组成闭式液压回路；与输入轴6相连的补油泵33维持闭式液压回路的低压压力，并为变量液压泵12和液压马达13提供控制油压。液压泵12与行星分汇流机构的第一行星排太阳轮A11固连，液压马达13的动力输出轴上固接齿轮E14和齿轮M28。来自于发动机的功率一部分通过液压泵12和补油泵33进入液压回路将机械能转化为液压能后，通过液压马达13将这部分液压能重新转化为机械能回到行星分汇流机构中。
正倒机构包括：轴B4、输入轴6、齿轮A3、齿轮B5、齿轮P35、齿轮Q37、离合器KV34和离合器KR36。其中，离合器KV34的主动端和空套在输入轴6上的齿轮B5固连，被动端与同轴固接在输入轴6上的齿轮P35固连。齿轮B5和行星分汇流机构中的齿轮C7啮合。离合器KR36的主动端和空套在轴B4上的齿轮3固连，被动端和同轴固接在轴B4上的齿轮Q37固连，齿轮Q37与齿轮P35啮合。齿轮A3和行星分汇流机构中的齿轮C7啮合，同时齿轮Q37和轴A2上的齿轮R38啮合。当离合器KV34接合时，输入轴6上的动力能够通过齿轮P35传递至齿轮B5，此时输入轴6的功率依次通过齿轮P35、离合器KV34、齿轮B5、齿轮C7进入行星分汇流机构，此时变速箱处于前进挡。当离合器KR36接合时，齿轮Q37能够将动力传递至齿轮A3，此时来自于输入轴6的功率依次通过齿轮P35、齿轮Q37、离合器KR36、齿轮A3、齿轮C7进入行星分汇流机构，此时变速箱处于倒档。
行星分汇流机构采用两个行星排组成的四杆机构作为分汇流机构，其中第一行星排太阳轮11通过连接轴与第二行星排齿圈32和液压泵12相连，空套在该连接轴上的齿轮C7和第一行星排齿圈8相连，第一行星排行星架9与齿轮D10以及第二行星排行星架30相连，齿轮D10也空套在该连接轴上。第二行星排太阳轮29与齿轮N31相连，第二行星排太阳轮29与齿轮N31均空套在该连接轴上。发动机功率通过C7进入行星分汇流机构后，齿轮N31为液压机械Ⅰ段的输出或者液压机械Ⅱ、Ⅲ段的液压马达13功率的输入，齿轮D10为液压机械Ⅱ段、Ⅲ段的输出。
液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮E14、齿轮M28、齿轮L25、离合器K127、齿轮S26、齿轮I20和离合器KL21。其中齿轮E14和齿轮M28同轴固接在液压马达13的动力输出轴上，齿轮E14与齿轮N31啮合；齿轮M28和齿轮L25啮合，齿轮L25和离合器K127的被动端连接，离合器K127的主动端和齿轮S26同轴固连，齿轮S26和齿轮I20啮合，齿轮I20与离合器KL21的主动端固连，离合器KL21的被动端和输出轴22连接。当离合器K127和离合器KL21接合时，来自于液压马达13的液压功率和来自于发动机的机械功率通过齿轮E14和齿轮N31的啮合汇流后，依次经过齿轮M28、齿轮L25、离合器K127、齿轮S26、齿轮I20、离合器KL21，最后经输出轴22输出。
液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮K24、齿轮S26、齿轮I20和离合器KL21。其中齿轮G17和分汇流机构中的齿轮D10相啮合，同时齿轮G17与离合器K216的被动端固接，离合器K216的主动端与齿轮J23同轴固接，齿轮J23和齿轮K24相啮合，齿轮K24和齿轮S26同轴固接，齿轮S26和齿轮I20啮合，齿轮I20与离合器KL21的主动端相连，离合器KL21的被动端和输出轴22相连。当离合器K216和离合器KL21接合时，来自于液压回路的液压功率依次通过液压马达13、齿轮E14、齿轮N31进入行星分汇流机构，与来自发动机的机械功率汇流后功率通过齿轮D10输出，然后依次经过齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮K24、齿轮S26、齿轮I20、离合器KL21，最后经输出轴22输出。
液压机械Ⅲ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮K24、齿轮F15、齿轮H19和离合器KH18。其中齿轮G17和分汇流机构中的齿轮D10相啮合，同时齿轮G17与离合器K216的被动端固接，离合器K216的主动端与齿轮J23同轴固接，齿轮J23和齿轮K24相啮合，齿轮K24和齿轮F15同轴固连，齿轮F15和齿轮H19相啮合，齿轮H19和离合器KH18的主动端相连，离合器KH18的被动端和输出轴22相连。当离合器K216和离合器KH18接合时，来自于液压回路的液压功率依次通过液压马达13、齿轮E14、齿轮N31进入行星分汇流机构，与来自发动机的机械功率汇流后功率通过齿轮D10输出，然后依次齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮K24、齿轮F15、齿轮H19和离合器KH18，最后经输出轴22输出。
发动机动力从输入轴6输入，经过该无级传动装置后输出到装载机的前后桥。该传动装置中除行星分汇流机构，其他部分采用定轴齿轮传动，传动装置中的轴均支撑在壳体1上。
该无级传动装置的前进挡包括三个液压机械段，分别用于起步、低速作业和高速行走，倒车挡包含两个液压机械段；具体实现方式为：
第一段为液压机械Ⅰ段：在该工况下，离合器KV34、离合器K127、离合器KL21接合；发动机动力依次经过齿轮P35、离合器KV34、齿轮B5、齿轮C7进入行星分汇流机构。一路功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，然后经过液压马达13，传递到齿轮E14；另一路功率直接经过行星分汇流机构传递到齿轮N31。来自于液压马达13的液压功率和来自于发动机的机械功率在齿轮E14汇流后，依次经过齿轮M28、齿轮L25、离合器K127、齿轮S26、齿轮I20、离合器KL21，最后经输出轴22输出。
第二段为液压机械Ⅱ段：在该工况下，离合器KV34、离合器K216、离合器KL21接合，发动机动力依次经过齿轮P35、离合器KV34、齿轮B5、齿轮C7进入行星分汇流机构。此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，然后经过液压马达13，传递至齿轮E14、齿轮N31后回到行星分汇流机构。在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过齿轮D10、齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮K24、齿轮S26、齿轮I20、离合器KL21，最后经输出轴22输出。
第三段为液压机械Ⅲ段：在该工况下，离合器KV34、离合器K216、离合器KH18接合，发动机动力依次经过齿轮P35、离合器KV34、齿轮B5、齿轮C7进入行星分汇流机构。此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，经然后过液压马达13依次传递到齿轮E14、齿轮N31后回到行星分汇流机构。在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过齿轮D10、齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮K24、齿轮F15、齿轮H19和离合器KH18，最后经输出轴22输出。
倒挡液压机械Ⅰ段：在该工况下，离合器KR36、离合器K127、离合器KL21接合；发动机动力依次经过齿轮P35、齿轮Q37、离合器KR36、齿轮A3、齿轮C7进入行星分汇流机构。一路功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，然后经过液压马达13，传递到齿轮E14；另一路功率直接经过行星分汇流机构传递到齿轮N31。来自于液压马达13的液压功率和来自于发动机的机械功率在齿轮E14汇流后，依次经过齿轮M28、齿轮L25、离合器K127、齿轮S26、齿轮I20、离合器KL21，最后经输出轴22输出。
倒挡液压机械Ⅱ段：在该工况下，离合器KR36、离合器K216、离合器KL21接合，发动机动力依次经过齿轮P35、齿轮Q37、离合器KR36、齿轮A3、齿轮C7进入行星分汇流机构。此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，然后经过液压马达13，传递到齿轮E14、齿轮N31后回到分汇流机构。在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过齿轮D10、齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮K24、齿轮S26、齿轮I20、离合器KL21，最后经输出轴22输出。
该传动装置的换段逻辑如表1所示。
表1三段式液压机械换段逻辑
该传动装置能够实现动力换挡，换挡段间衔接时，只需操纵一个离合器，可先接合下一段的离合器，再分离上一段的离合器，实现动力的不中断传递，保证动力传输的不中断，提高作业效率，并保证换挡的舒适性。
该传动装置具有两个取力口，如图1所示的PTO1和PTO2，分别连接轴A2和轴B4。
该传动装置采用行星机构进行液压功率和机械功率的汇流，由一个分矩汇速和两个分速汇速功率分流形式的液压机械段衔接而成。第Ⅰ段用于起步，第Ⅱ段用于低速作业工况，第Ⅲ段用于高速行走。由于采用液压功率和机械功率复合，传动效率较液力机械动力换挡变速箱高；可保证作业和转场过程中的高传动效率和低油耗。倒车工况为两段，倒挡液压机械Ⅰ段和倒挡液压机械Ⅱ段。
实施例2：
如图2所示，相较于图1该方案取消高低档位设计，即取消了液压机械Ⅲ段定轴齿轮传动机构，因此相较于实施例1中的传动装置去掉了齿轮K24、齿轮F15、离合器KH18、离合器KL21和齿轮H19。该无级传动装置的前进挡有两个液压机械段，倒挡也是两个液压机械段。
本实施例中的传动装置包括：液压调速回路、行星分汇流机构、液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构和正倒机构。其中液压调速回路、行星分汇流机构以及正倒机构的组成和连接关系均与实施例1相同。
由于去掉了离合器KL21，在输出轴22上仅设置有与输出轴22固接的齿轮I20，在液压机械Ⅰ段时只需接合离合器KV34、离合器K127；液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构的动力传递路线为：发动机动力依次经过齿轮P35、离合器KV34、齿轮B5、齿轮C7进入行星分汇流机构。一路功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，然后经过液压马达13，传递到齿轮E14；另一路功率直接经过行星分汇流机构传递到齿轮N31。来自于液压马达13的液压功率和来自于发动机的机械功率在齿轮E14汇流后，依次经过齿轮M28、齿轮L25、离合器K127、齿轮S26、齿轮I20最后经输出轴22输出。
液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮S26和齿轮I20。其中齿轮J23和齿轮S26啮合。在液压机械Ⅱ段时只需接合离合器KV34和离合器K216；液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构的动力传递路线为：发动机动力依次经过齿轮P35、离合器KV34、齿轮B5、齿轮C7进入行星分汇流机构。此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，然后经过液压马达13，传递至齿轮E14、齿轮N31后回到行星分汇流机构。在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过齿轮D10、齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮S26、齿轮I20，最后经输出轴22输出。
倒挡液压机械Ⅰ段：在该工况下，离合器KR36、离合器K127接合；发动机动力依次经过齿轮P35、齿轮Q37、离合器KR36、齿轮A3、齿轮C7进入行星分汇流机构。一路功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，然后经过液压马达13，传递到齿轮E14；另一路功率直接经过行星分汇流机构传递到齿轮N31。来自于液压马达13的液压功率和来自于发动机的机械功率在齿轮E14汇流后，依次经过齿轮M28、齿轮L25、离合器K127、齿轮S26、齿轮I20，最后经输出轴22输出。
倒挡液压机械Ⅱ段：在该工况下，离合器KR36、离合器K216接合，发动机动力依次经过齿轮P35、齿轮Q37、离合器KR36、齿轮A3、齿轮C7进入行星分汇流机构。此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈8、第一行星排太阳轮11传递到液压泵12，然后经过液压马达13，传递到齿轮E14、齿轮N31后回到分汇流机构。在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过齿轮D10、齿轮G17、离合器K216、齿轮J23、齿轮S26、齿轮I20，最后经输出轴22输出。
相较于实施例1中的方案取消了高低档位设计，从而减少齿轮啮合次数增加效率，减少质量提升了变速机构整体的功率密度，相应的也减少了档位，但需要更大液压泵、马达功率。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种液压机械复合无级传动装置，其特征在于，包括：液压调速回路、行星分汇流机构、液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅲ段定轴齿轮传动机构和正倒机构；
所述液压调速回路包括：由液压泵(12)和液压马达(13)组成的闭式液压回路；所述液压泵(12)为双向变量泵，所述液压马达(13)为双向变量马达；
所述正倒机构包括：轴B(4)、输入轴(6)、齿轮A(3)、齿轮B(5)、齿轮P(35)、齿轮Q(37)、离合器KV(34)和离合器KR(36)；同轴固接在所述输入轴(6)上的齿轮P(35)通过所述离合器KV(34)与空套在所述输入轴(6)上的齿轮B(5)相连；同轴固接在所述轴B(4)上的所述齿轮Q(37)通过离合器KR(36)与空套在轴B(4)上的所述齿轮A(3)相连；所述齿轮Q(37)与所述齿轮P(35)啮合；
所述行星分汇流机构包括：两个行星排、齿轮C(7)、齿轮D(10)和齿轮N(31)；所述齿轮C(7)分别与所述正倒机构中的齿轮B(5)和齿轮A(3)啮合；所述齿轮C(7)与第一行星排齿圈(8)相连，第一行星排行星架(9)分别与所述齿轮D(10)以及第二行星排行星架(30)相连；第一行星排太阳轮(11)分别与所述液压泵(12)与以及第二行星排齿圈(32)相连；第二行星排太阳轮(29)与所述齿轮N(31)同轴相连；
所述液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮E(14)、齿轮M(28)、齿轮L(25)、离合器K1(27)、齿轮S(26)、齿轮I(20)和离合器KL(21)；所述齿轮E(14)和齿轮M(28)同轴固接在所述液压马达(13)的动力输出轴上，所述齿轮E(14)与所述齿轮N(31)啮合；所述齿轮M(28)和齿轮L(25)啮合；所述齿轮L(25)通过离合器K1(27)与所述齿轮S(26)相连，所述齿轮S(26)和齿轮I(20)啮合；所述齿轮I(20)通过所述离合器KL(21)与输出轴(22)连接；
所述液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G(17)、离合器K2(16)、齿轮J(23)、齿轮K(24)、齿轮S(26)、齿轮I(20)和离合器KL(21)；所述齿轮G(17)与行星分汇流机构中的齿轮D(10)啮合，同时所述齿轮G(17)通过离合器K2(16)与齿轮J(23)同轴固接，所述齿轮J(23)与齿轮K(24)啮合，所述齿轮K(24)和齿轮S(26)同轴固接；
所述液压机械Ⅲ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G(17)、离合器K2(16)、齿轮J(23)、齿轮K(24)、齿轮F(15)、齿轮H(19)和离合器KH(18)；所述齿轮K(24)与齿轮F(15)同轴固连，所述齿轮F(15)与齿轮H(19)啮合；所述齿轮H(19)通过离合器KH(18)与输出轴(22)相连。
2.如权利要求1所述的液压机械复合无级传动装置，其特征在于，所述液压调速回路中还包括补油泵(33)，所述补油泵(33)维持所述闭式液压回路的低压压力，并为所述液压泵(12)和液压马达(13)提供控制油压。
3.如权利要求1所述的液压机械复合无级传动装置，其特征在于，还包括轴A(2)和固接在轴A(2)上与所述齿轮Q(37)啮合的齿轮R(38)；所述轴A(2)和轴B(4)上均设置有取力口。
4.如权利要求1、2或3所述的液压机械复合无级传动装置，其特征在于，该无级传动装置的前进挡包括三个液压机械段，分别用于起步、低速作业和高速行走；
用于起步时，所述离合器KV(34)、离合器K1(27)和离合器KL(21)接合，此时无级传动装置处于液压机械Ⅰ段，动力经所述输入轴(6)输入后，依次经过所述齿轮P(35)、离合器KV(34)、齿轮B(5)、齿轮C(7)进入行星分汇流机构；此后功率分为两路：一路功率依次经过所述第一行星排齿圈(8)、第一行星排太阳轮(11)传递到液压泵(12)，然后经过所述液压马达(13)，传递到齿轮E(14)；另一路功率直接经过行星分汇流机构传递到齿轮N(31)；来自于液压马达(13)的液压功率和来自于发动机的机械功率通过齿轮E(14)和齿轮N(31)的啮合汇流后，依次经过所述齿轮M(28)、齿轮L(25)、离合器K1(27)、齿轮S(26)、齿轮I(20)、离合器KL(21)，最后经输出轴(22)输出；
用于低速作业时，所述离合器KV(34)、离合器K2(16)、离合器KL(21)接合，此时无级传动装置处于液压机械Ⅱ段，动力经所述输入轴(6)输入后，依次经过齿轮P(35)、离合器KV(34)、齿轮B(5)、齿轮C(7)进入行星分汇流机构；此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈(8)、第一行星排太阳轮(11)传递到液压泵(12)，然后经过液压马达(13)，传递至齿轮E(14)、齿轮N(31)后回到行星分汇流机构；在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过所述齿轮D(10)、齿轮G(17)、离合器K2(16)、齿轮J(23)、齿轮K(24)、齿轮S(26)、齿轮I(20)、离合器KL(21)，最后经输出轴(22)输出；
用于高速行走时，所述离合器KV(34)、离合器K2(16)、离合器KH(18)接合，此时无级传动装置处于液压机械Ⅲ段，动力经所述输入轴(6)输入后，依次经过齿轮P(35)、离合器KV(34)、齿轮B(5)、齿轮C(7)进入行星分汇流机构；此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈(8)、第一行星排太阳轮(11)传递到液压泵(12)，然后经过液压马达(13)，传递至齿轮E(14)、齿轮N(31)后回到行星分汇流机构；在行星分汇流机构中完成功率汇流后，依次通过所述齿轮D(10)、齿轮G(17)、离合器K2(16)、齿轮J(23)、齿轮K(24)、齿轮F(15)、齿轮H(19)和离合器KH(18)，最后经输出轴(22)输出。
5.如权利要求1、2或3所述的液压机械复合无级传动装置，其特征在于，该无级传动装置具有两个倒挡液压机械段：
当所述离合器KR(36)、离合器K1(27)和离合器KL(21)接合时，该无级传动装置处于倒挡液压机械Ⅰ段；动力经所述输入轴(6)输入后，依次经过齿轮P(35)、齿轮Q(37)、离合器KR(36)、齿轮A(3)、齿轮C(7)进入行星分汇流机构；此后功率分为两路：一路功率依次经过所述第一行星排齿圈(8)、第一行星排太阳轮(11)传递到液压泵(12)，然后经过所述液压马达(13)，传递到齿轮E(14)；另一路功率直接经过行星分汇流机构传递到齿轮N(31)；来自于液压马达(13)的液压功率和来自于发动机的机械功率通过齿轮E(14)和齿轮N(31)的啮合汇流后，依次经过所述齿轮M(28)、齿轮L(25)、离合器K1(27)、齿轮S(26)、齿轮I(20)、离合器KL(21)，最后经输出轴(22)输出；
当离合器KR(36)、离合器K2(16)、离合器KL(21)接合时，该无级传动装置处于倒挡液压机械Ⅱ段，动力经所述输入轴(6)输入后，依次经过齿轮P(35)、齿轮Q(37)、离合器KR(36)、齿轮A(3)、齿轮C(7)进入行星分汇流机构；此后一部分功率依次经过第一行星排齿圈(8)、第一行星排太阳轮(11)传递到液压泵(12)，然后经过液压马达(13)，传递至齿轮E(14)、齿轮N(31)后回到行星分汇流机构；在行星分汇流机构中完成汇流后，依次通过所述齿轮D(10)、齿轮G(17)、离合器K2(16)、齿轮J(23)、齿轮K(24)、齿轮S(26)、齿轮I(20)、离合器KL(21)，最后经输出轴(22)输出。
6.一种液压机械复合无级传动装置，其特征在于，包括：权利要求1中所述的液压调速回路、权利要求1中所述的行星分汇流机构、液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构、液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构和权利要求1中所述的正倒机构；
所述液压机械Ⅰ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮E(14)、齿轮M(28)、齿轮L(25)、离合器K1(27)、齿轮S(26)和齿轮I(20)；所述齿轮E(14)和齿轮M(28)同轴固接在所述液压马达(13)的动力输出轴上，所述齿轮E(14)与所述齿轮N(31)啮合；所述齿轮M(28)和齿轮L(25)啮合；所述齿轮L(25)通过离合器K1(27)与所述齿轮S(26)相连，所述齿轮S(26)和齿轮I(20)啮合；所述齿轮I(20)固接在所述输出轴(22)上；
所述液压机械Ⅱ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮G(17)、离合器K2(16)、齿轮J(23)、齿轮S(26)和齿轮I(20)；所述齿轮G(17)与行星分汇流机构中的齿轮D(10)啮合，同时所述齿轮G(17)通过离合器K2(16)与齿轮J(23)同轴固接，所述齿轮J(23)与齿轮S(26)啮合。
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