CN107191568B - 机械液压混合传动变速箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及变速箱，为解决现有变速箱不能实现功率控制的问题；提供一种机械液压混合传动变速箱，其包括三个行星排五个离合器、液压马达，液压马达输出轴与P1行星排太阳轮固连；C1离合器输入端与变速箱输入轴固连，输出端与P1行星排齿圈固连；C2制动器第一端固定，第二端与P1行星排齿圈固连，P1行星排行星架与P2行星排太阳轮、P3行星排太阳轮及C5离合器输入端三者用花键连接；C3制动器第一端固定，第二端与P2行星排的行星架固连，P2行星排齿圈与P3行星排行星架固连，P3行星排行星架与C5离合器输出端及输出齿轮固连，C4制动器第一端固定，第二端与P3行星排齿圈固连，动力通过与输出齿轮、末端齿轮输出。

Description

机械液压混合传动变速箱
技术领域
本发明涉及一种传动变速箱，更具体地说，涉及一种机械液压混合传动变速箱。
背景技术
现有轮式装载机主要采用两种传动系配置方案，均为液力机械传动，一是发动机后接双涡轮液力变矩器与行星式前二后一变速箱，二是发动机后接单涡轮液力变矩器与前进四档后退四档(前进四档或后退三档)或前三后三定轴式动力换挡变速器。以上两种传动方案都可满足装载机的工作使用要求，例如随负荷的大小自动改变速度和扭矩，同时这种变化范围也非常宽广，比较适合装载机高速小扭矩行驶、低速大扭矩作业工况，液力变矩器的柔性连接性能使发动机和变速箱的寿命都得到了提高等。但是液力机械传动也有其突出的缺点，例如对双涡轮变矩器中的超越离合器受力状况和润滑条件较差，可靠性差；采用功率内分流式液力机械传动，功率损失大，造成效率较低，高效区范围较窄，从而使整机的总效率低；同时行星式结构复杂，加工制造困难，维修不方便。而且存在不能根据装载机的作业工况进行功率调节，在装载机起步及铲装作业时效率很低等问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有变速箱不能实现功率控制的问题，而提供一种机械液压混合传动变速箱。
本发明为实现其目的的技术方案是这样的：提供一种机械液压混合传动变速箱，其特征在于包括P1行星排、P2行星排、P3行星排、C1离合器、C2制动器、C3制动器、C4制动器、C5离合器、液压马达，所述液压马达的输出轴与P1行星排的太阳轮固连；C1离合器的输入端与变速箱输入轴固连，输出端与P1行星排的齿圈固连，C2制动器第一端固定，第二端与P1行星排的齿圈固连，P1行星排的行星架与P2行星排的太阳轮、P3行星排的太阳轮及C5离合器的输入端三者用花键连接；C3制动器第一端固定，第二端与P2行星排的行星架固连，P2行星排的齿圈与P3行星排的行星架固定连接，例如做成一体，P3行星排的行星架与C5离合器的输出端及输出齿轮固连，C4制动器第一端固定，第二端与P3行星排的齿圈固连，动力通过与输出齿轮啮合的末端齿轮的输出轴输出。
上述机械液压混合传动变速箱中，所述液压马达为变量马达。所述液压马达可以正反转。
上述机械液压混合传动变速箱中，还包括变量泵，所述变量泵的输入端通过一对齿轮副与所述变速箱输入轴传动连接。齿轮副由中间齿轮与输入齿轮构成。
上述机械液压混合传动变速箱中，通过结合C2制动器和C4制动器实现前进I档；动力经变速箱输入轴、齿轮副、变量泵、液压马达输入到P1行星排的太阳轮,经P1行星排的行星架减速输出到P3行星排的太阳轮，再经P3行星排的行星架减速输出并通过与输出齿轮啮合的末端齿轮的输出轴输出。
上述机械液压混合传动变速箱中，通过结合C2制动器和C3制动器实现后退I档；动力经变速箱输入轴、齿轮副、变量泵、液压马达输入到P1行星排的太阳轮,经P1行星排的行星架减速输出到P2行星排的太阳轮，再经P2行星排的齿圈减速输出并通过与输出齿轮啮合的末端齿轮的输出轴输出。
上述机械液压混合传动变速箱中，通过结合C1离合器和C4制动器实现前进II档；一部分动力经变速箱输入轴、齿轮副、变量泵、液压马达输入到P1行星排的太阳轮,与经变速箱输入轴、C1离合器输入到P1行星排的齿圈的另一部分动力合流，经P1行星排的行星架减速输出到P3行星排的太阳轮，再经P3行星排的行星架减速输出并通过与输出齿轮啮合的末端齿轮的输出轴输出。
上述机械液压混合传动变速箱中，通过结合C2制动器和C5离合器实现前进III档；动力经变速箱输入轴、齿轮副、变量泵、液压马达输入到P1行星排的太阳轮,经P1行星排的行星架减速输出到C5离合器的输入端，再经C5离合器输出并通过与输出齿轮啮合的末端齿轮的输出轴输出。
上述机械液压混合传动变速箱中，通过结合C1离合器和C5离合器实现前进IV档；一部分动力经变速箱输入轴、齿轮副、变量泵、液压马达输入到P1行星排的太阳轮,与经变速箱输入轴、C1离合器输入到P1行星排的齿圈另一部分动力合流，经P1行星排的行星架减速输出到C5离合器的输入端，再经C5离合器输出并通过与输出齿轮啮合的末端齿轮的输出轴输出。
上述机械液压混合传动变速箱中，通过结合C1离合器和C3制动器实现后退II档；一部分动力经变速箱输入轴、齿轮副、变量泵、液压马达输入到P1行星排的太阳轮,与经变速箱输入轴、C1离合器输入到P1行星排的齿圈的另一部分动力合流，经P1行星排的行星架减速输出到P2行星排的太阳轮，再经P2行星排的齿圈减速输出并通过与输出齿轮啮合的末端齿轮的输出轴输出。
本发明与现有技术相比，本发明由变速箱控制器控制离合器的接合状态及变量泵、变量马达的排量，实现4个前进挡、2个后退档的变速箱，其中前进I档、前进III和后退I档为纯静液压传动，牵引力大，效率比变矩器的高；前进II、IV及后退II档为机械与液压混合传动，机械传动占比大，效率高。该机械液压混合无级传动变速箱结构简单，效率高，具有很高的实用价值。
附图说明
图1是本发明机械液压混合传动变速箱的传动原理图。
具体实施方式
下面结合附图说明具体实施方案。
如图1所示，本发明中的械液压混合传动变速箱，包括P1行星排、P2行星排、P3行星排等三个行星排，C1离合器、C2制动器、C3制动器、C4制动器、C5离合器五个离合器，液压马达和液压泵，其中液压马达为变量马达，其可正反转；液压泵为变量泵，液压马达的输出轴与P1行星排的太阳轮固连；C1离合器的输入端与变速箱输入轴固连，输出端与P1行星排的齿圈固连，C2制动器第一端固定，第二端与P1行星排的齿圈固连，P1行星排的行星架与P2行星排的太阳轮、P3行星排的太阳轮及C5离合器的输入端三者用花键连接；C3制动器第一端固定，第二端与P2行星排的行星架固连，P2行星排的齿圈与P3行星排的行星架做成一体，P3行星排的行星架与C5离合器的输出端及输出齿轮固连，C4制动器第一端固定，第二端与P3行星排的齿圈固连，动力通过与输出齿轮啮合的末端齿轮的转轴的输出轴输出。变量泵的输入端与中间齿轮的转轴传动连接，中间齿轮与输入齿轮啮合，输入齿轮的转轴为变速箱输入轴。中间齿轮与输入齿轮构成齿轮副，实现变量泵与变速箱输入轴之间的连接，变速箱输入轴与发动机的输出端连接。
在本实施例中，通过结合C2制动器和C4制动器实现前进I档；动力经发动机输出端1、输入齿轮2、中间齿轮3、变量泵4、液压马达5输入到P1行星排的太阳轮9,经P1行星排的行星架8减速输出到P3行星排的太阳轮13，再经P3行星排的行星架11减速输出并通过输出齿轮15、末端齿轮16最终由输出轴17输出。
在本实施例中，通过结合C2制动器和C3制动器实现后退I档；动力经发动机输出端1、输入齿轮2、中间齿轮3、变量泵4、液压马达5输入到P1行星排的太阳轮9,经P1行星排的行星架8减速输出到P2行星排的太阳轮10，再经P2行星排的齿圈减速输出到输出并通过输出齿轮15、末端齿轮16最终由输出轴17输出。
在本实施例中，通过结合C1离合器和C4制动器实现前进II档；一部分动力经发动机输出端1、输入齿轮2、中间齿轮3、变量泵4、液压马达5输入到P1行星排的太阳轮9,与经发动机输出端1、输入齿轮2、C1离合器输入到P1行星排的齿圈6的另一部分动力合流，经P1行星排的行星架8减速输出到P3行星排的太阳轮13，再经P3行星排的行星架11减速输出并通过输出齿轮15、末端齿轮16最终由输出轴17输出。
在本实施例中，通过结合C2制动器和C5离合器实现前进III档；动力经发动机输出端1、输入齿轮2、中间齿轮3、变量泵4、液压马达5输入到P1行星排的太阳轮9,经P1行星排的行星架8减速输出到C5离合器的输入端，再经C5离合器输出并通过输出齿轮15、末端齿轮16最终由输出轴17输出。
在本实施例中，通过结合C1离合器和C5离合器实现前进IV档；一部分动力经发动机输出端1、输入齿轮2、中间齿轮3、变量泵4、液压马达5输入到P1行星排的太阳轮9,与经发动机输出端1、输入齿轮2、C1离合器输入到P1行星排的齿圈6的另一部分动力合流，经P1行星排的行星架8减速输出到C5离合器的输入端，再经C5离合器输出并通过输出齿轮15、末端齿轮16最终由输出轴17输出。
在本实施例中，通过结合C1离合器和C3制动器实现后退II档；一部分动力经发动机输出端1、输入齿轮2、中间齿轮3、变量泵4、液压马达5输入到P1行星排的太阳轮9,与经发动机输出端1、输入齿轮2、C1离合器输入到P1行星排的齿圈6的另一部分动力合流，经P1行星排的行星架8减速输出到P2行星排的太阳轮10，再经P2行星排的齿圈减速输出并通过输出齿轮15、末端齿轮16最终由输出轴17输出。
本发明由变速箱控制器控制离合器的接合状态及变量泵、变量马达的排量，实现4个前进挡、2个后退档的变速箱，其中前进I档、前进III和后退I档为纯静液压传动，牵引力大，效率比变矩器的高；前进II、IV及后退II档为机械与液压混合传动，机械传动占比大，效率高。该机械液压混合无级传动变速箱结构简单，效率高，具有很高的实用价值。

Claims (10)

1.一种机械液压混合传动变速箱，其特征在于包括P1行星排、P2行星排、P3行星排、C1离合器、C2制动器、C3制动器、C4制动器、C5离合器、液压马达(5)，所述液压马达(5)的输出轴与P1行星排的太阳轮(9)固连；C1离合器的输入端与变速箱输入轴固连，输出端与P1行星排的齿圈(6)固连，C2制动器第一端固定，第二端与P1行星排的齿圈(6)固连，P1行星排的行星架(8)与P2行星排的太阳轮(10)、P3行星排的太阳轮(13)及C5离合器的输入端三者用花键连接；C3制动器第一端固定，第二端与P2行星排的行星架(7)固连，P2行星排的齿圈与P3行星排的行星架(11)固定连接，P3行星排的行星架(11)与C5离合器的输出端及输出齿轮(15)固连，C4制动器第一端固定，第二端与P3行星排的齿圈(12)固连，动力通过与输出齿轮(15)啮合的末端齿轮(16)的输出轴(17)输出。
2.根据权利要求1所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于还包括变量泵，所述变量泵的输入端通过一对齿轮副与所述变速箱输入轴传动连接；所述液压马达为变量马达。
3.根据权利要求2所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于P2行星排的齿圈与P3行星排的行星架(11)为一体结构。
4.根据权利要求2所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于所述液压马达是可以正反转的液压马达。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于：通过结合C2制动器和C4制动器实现前进I档；动力经变速箱输入轴、齿轮副(2、3)、变量泵(4)、液压马达(5)输入到P1行星排的太阳轮(9),经P1行星排的行星架(8)减速输出到P3行星排的太阳轮(13)，再经P3行星排的行星架(11)减速输出并通过与输出齿轮(15)啮合的末端齿轮(16)的输出轴(17)输出。
6.根据权利要求2至4中任一项所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于：通过结合C2制动器和C3制动器实现后退I档；动力经变速箱输入轴、齿轮副(2、3)、变量泵(4)、液压马达(5)输入到P1行星排的太阳轮(9),经P1行星排的行星架(8)减速输出到P2行星排的太阳轮(10)，再经P2行星排的齿圈减速输出并通过与输出齿轮(15)啮合的末端齿轮(16)的输出轴(17)输出。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于：通过结合C1离合器和C4制动器实现前进II档；一部分动力经变速箱输入轴、齿轮副(2、3)、变量泵(4)、液压马达(5)输入到P1行星排的太阳轮(9),与经变速箱输入轴、C1离合器输入到P1行星排的齿圈(6)的另一部分动力合流，经P1行星排的行星架(8)减速输出到P3行星排的太阳轮(13)，再经P3行星排的行星架(11)减速输出并通过与输出齿轮(15)啮合的末端齿轮(16)的输出轴(17)输出。
8.根据权利要求2至4中任一项所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于：通过结合C2制动器和C5离合器实现前进III档；动力经变速箱输入轴、齿轮副(2、3)、变量泵(4)、液压马达(5)输入到P1行星排的太阳轮(9),经P1行星排的行星架(8)减速输出到C5离合器的输入端，再经C5离合器输出并通过与输出齿轮(15)啮合的末端齿轮(16)的输出轴(17)输出。
9.根据权利要求2至4中任一项所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于：通过结合C1离合器和C5离合器实现前进IV档；一部分动力经变速箱输入轴、齿轮副(2、3)、变量泵(4)、液压马达(5)输入到P1行星排的太阳轮(9),与经变速箱输入轴、C1离合器输入到P1行星排的齿圈(6)另一部分动力合流，经P1行星排的行星架(8)减速输出到C5离合器的输入端，再经C5离合器输出并通过与输出齿轮(15)啮合的末端齿轮(16)的输出轴(17)输出。
10.根据权利要求2至4中任一项所述的机械液压混合传动变速箱，其特征在于：通过结合C1离合器和C3制动器实现后退II档；一部分动力经变速箱输入轴、齿轮副(2、3)、变量泵(4)、液压马达(5)输入到P1行星排的太阳轮(9),与经变速箱输入轴、C1离合器输入到P1行星排的齿圈(6)的另一部分动力合流，经P1行星排的行星架(8)减速输出到P2行星排的太阳轮(10)，再经P2行星排的齿圈减速输出并通过与输出齿轮(15)啮合的末端齿轮(16)的输出轴(17)输出。
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