CN109185417A - 一种快速换向功率分流液压机械无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，包括变速器主体机构、变速器换挡机构、前进后退切换机构，变速器主体机构包括行星齿轮机构和液压传动机构，液压传动机构包括变量泵与定量马达，变速器输入轴将发动机动力通过行星齿轮机构和液压传动机构将发动机动力进行分流，通过长行星齿轮将机械动力与液压动力汇流，汇流后的动力通过小太阳轮轴或行星架输出至变速器换档机构，通过变速器换档机构和前进后退切换机构传至变速器输出轴输出，本发明的变速器的结构更加紧凑，具备很高的经济效益。

Description

一种快速换向功率分流液压机械无级变速器

技术领域

本发明属于无级变速技术领域，尤其涉及一种快速换向功率分流液压机械无级变速器。

背景技术

车辆的负荷在不同路面和不同工况下是不断变化的，一些大功率的农业车辆和工程车辆传递功率较大，车辆工作环境恶劣，负荷变化频繁，这就需要变速器能够适时提供合理的转速和转矩来满足车辆的工作要求；同时，还需要兼顾车辆的动力性、燃油经济性、舒适性和操纵稳定性。有级变速器档位有限，只能按照固定传动比传递动力，无法实现无级变速；而增加变速器档位，会使变速器变得复杂，提升研发和制造成本，因此不适合推广。

无级变速是一种理想的传动方式，可以依据发动机状态和路面情况等外在因素保证车辆处于最佳行驶状态。无级变速器可以实时改变输出的传动比和转速，满足车辆的需求。同时，车速的连续变化，避免了换档阶跃现象的发生，减少了车辆的换档冲击，提高了车辆行驶的舒适性；此外，无级变速器可以提高车辆的传动效率，降低车辆噪声。

目前，液压机械无级变速器的研发着重于在前进档位实现无级变速，但对于可以实现快速变向，在前后两个方向都实现无级变速的研发却不多，这不能满足农业、运输和土方作业等工况的特殊需求。

发明内容

本发明根据现有技术的不足与缺陷，提出了一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，目的在于提供一种成本低，且能够传动效率更高、能实现快速换向的功率分流液压机械无级变速器。

为了解决以上问题，本发明所采用的技术方案为：

一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，包括变速器主体机构、变速器换挡机构和前进后退切换机构，所述变速器主体机构包括星齿轮机构和液压传动机构，所述星齿轮机构一端连接变速器输入轴，星齿轮机构另一端连接大太阳轮轴，所述液压传动机构一端连接大太阳轮轴，液压传动机构另一端连接变速器输入轴，所述星齿轮机构连接变速器换挡机构，所述变速器换挡机构通过连接轴连接前进后退切换机构，所述前进后退切换机构连接输出轴。

进一步，所述变速器主体机构包括行星齿轮机构和液压传动机构，所述液压传动机构包括变量泵与定量马达，所述变量泵的一端与定量马达的一端连接，变量泵的另一端通过液压传动机构输入齿轮副与变速器输入轴连接；定量马达的另一端通过液压传动机构输出齿轮副与大太阳轮轴连接；

进一步，所述行星齿轮机构包括齿圈、长行星齿轮、大太阳轮、短行星齿轮、行星架和小太阳轮轴；所述齿圈连接变速器输入轴，所述齿圈与长行星齿轮啮合，所述长行星齿轮内侧分别与大太阳轮、短行星齿轮啮合，所述大太阳轮套装在大太阳轮轴上，所述短行星齿轮内侧与小太阳轮轴啮合，所述长行星齿轮与短行星齿轮安装在行星架上；

进一步，所述变速器换挡机构包括A轴、B轴和4个离合器，其中，A轴一端通过装在A轴上的齿轮与行星架末端上的齿轮啮合形成一/三档一级齿轮副，所述A轴的另一端套装有一档离合器和三档离合器；所述B轴一端通过套装在B轴上的齿轮与小太阳轮轴末端的齿轮啮合形成二/四档一级齿轮副，所述B轴的另一端套装有二档离合器和四档离合器；通过一/三档一级齿轮副与二/四档一级齿轮副，从而实现了动力从行星齿轮机构8传输到变速器换挡机构；

所述一档离合器与连接轴上的齿轮啮合形成一档二级齿轮副，二档离合器与连接轴上的齿轮啮合形成二档二级齿轮副，通过一档二级齿轮副与二档二级齿轮副，实现了一档离合器与二档离合器与连接轴的动力传递；同理，三档离合器与连接轴上的齿轮啮合形成三档二级齿轮副，四档离合与连接轴上的齿轮啮合形成四档二级齿轮副，通过三档二级齿轮副与四档二级齿轮副，实现了三档离合器与四档离合与连接轴的动力传递。

进一步，所述前进后退切换机构包括套装在连接轴上的后退档离合器与前进档离合器，所述后退档离合器通过后退档齿轮传动副与输出轴连接，所述前进档离合器通过前进档齿轮传动副与输出轴连接，从而实现动力的输出。

本发明的有益效果：

本发明所提出的一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，取消了主离合器结构，使变速器的结构更加紧凑；同时，前进后退切换机构可以实现车辆的平稳起步。减小了变速器的体积与质量，实现了变速器的轻量化，也使变速器传动效率进一步提升。基于变速器传动效率的优化设计，使其更加合理，更具实用性。变速器可以实现快速变向，在前后两个方向上都具有4个档位，采用动力换档可以实现平稳换档。配备该变速器的拖拉机可以应用于农业、运输和土方作业，相对于开发相应的车辆可以节约大量的成本，具备很高的经济效益。

附图说明

图1本发明的结构原理图；

图中，1、变速器输入轴，2、输出轴，3、连接轴，4、大太阳轮轴，5、前进后退切换机构，6、变速器主体机构，7、变速器换挡机构，8、行星齿轮机构，9、液压传动机构，10、后退档离合器，11、前进档离合器，12、后退档齿轮传动副，13、前进档齿轮传动副，14、大太阳轮，15、小太阳轮轴，16、长行星齿轮，17、短行星齿轮，18、齿圈，19、行星架，20、变量泵，21、定量马达，22、一/三档一级齿轮副，23、二/四档一级齿轮副，24、一档离合器，25、二档离合器，26、三档离合器，27、四档离合器，28、一档二级齿轮副，29、二档二级齿轮副，30、三档二级齿轮副，31、四档二级齿轮副，32、液压传动机构输入齿轮副，33、液压传动机构输出齿轮副。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“半径”、“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提出的一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，包括变速器主体机构6、变速器换挡机构7、前进后退切换机构5；变速器主体机构6包括行星齿轮机构8和液压传动机构9，液压传动机构9包括变量泵20与定量马达21，变量泵20的一端通过连接轴与定量马达21的一端连接，变量泵20的另一端通过齿轮与套装在变速器输入轴1(发动机输出轴)上的液压传动机构输入齿轮副32啮合，实现传动；定量马达21的另一端与套装在大太阳轮轴4上的液压传动机构输出齿轮副33啮合。

行星齿轮机构8包括齿圈18、长行星齿轮16、大太阳轮14、短行星齿轮17、行星架19和小太阳轮轴15；齿圈18连接变速器输入轴1，齿圈18与长行星齿轮16啮合，长行星齿轮16内侧分别与大太阳轮14、短行星齿轮17啮合，大太阳轮14套装在大太阳轮轴4上，短行星齿轮17内侧与小太阳轮轴15啮合，长行星齿轮16与短行星齿轮17安装在行星架19上。

变速器换挡机构7包括A轴、B轴和4个离合器，其中，A轴一端通过装在A轴上的齿轮与行星架19末端上的齿轮啮合形成一/三档一级齿轮副22，A轴的另一端套装有一档离合器24和三档离合器26；B轴一端通过套装在B轴上的齿轮与小太阳轮轴15末端的齿轮啮合形成二/四档一级齿轮副23，B轴的另一端套装有二档离合器25和四档离合器27；通过一/三档一级齿轮副22与二/四档一级齿轮副23，从而实现了动力从行星齿轮机构8传输到变速器换挡机构7。

一档离合器24与连接轴3上的齿轮啮合形成一档二级齿轮副28，二档离合器25与连接轴3上的齿轮啮合形成二档二级齿轮副29，通过一档二级齿轮副28与二档二级齿轮副29，实现了一档离合器24与二档离合器25与连接轴3的动力传递；同理，三档离合器26与连接轴3上的齿轮啮合形成三档二级齿轮副30，四档离合27与连接轴3上的齿轮啮合形成四档二级齿轮副31，通过三档二级齿轮副30与四档二级齿轮副31，实现了三档离合器26与四档离合27与连接轴3的动力传递。

连接轴3另一端套装有前进后退切换机构5的后退档离合器10与前进档离合器11，后退档离合器10通过后退档齿轮传动副12与输出轴2连接，前进档离合器11通过前进档齿轮传动副13与输出轴2连接，从而实现动力的输出。

为了更清楚的解释本发明所采用的技术方案，以下结合本发明的工作过程作进一步的解释；

变速器输入轴1即发动机输出轴，变速器输入轴1将发动机动力通过行星齿轮机构8和液压传动机构9将发动机动力进行分流；动力一部分经过齿轮传递流向液压传动机构9，另一部分动力从变速器输入轴1传递到行星齿轮机构8；流入液压传动机构9的发动机动力驱动变量泵20，变量泵20控制定量马达21的输出转速，定量马达21输出转速经齿轮副传递给大太阳轮轴4，通过大太阳轮轴4将输出的液压动力传至行星齿轮机构8的大太阳轮14，液压动力通过大太阳轮14输入行星齿轮机构8，通过从变速器输入轴1直接输入的发动机动力通过齿圈18输入，通过长行星齿轮16将机械动力与液压动力汇流，汇流后的动力通过小太阳轮轴15或行星架19输出至变速器换档机构7；在行星架19、小太阳轮轴15与变速器换档机构7之间有一/三档一级齿轮副22和二/四档一级齿轮副23，随着变量泵21的排量比的变化以及输出元件小太阳轮轴15与行星架19的切换，最终实现无级变速。通过变速器换档机构7和前进后退切换机构5传至变速器输出轴2输出。

前进一档时将一档离合器24接合，使从行星架19输出的动力依次经过一档一级齿轮副22、一档二级齿轮副28和前进后退切换机构5，从变速器输出轴2输出。

前进二档时将二档离合器25结合，使从小太阳轮轴15输出的动力依次经过二档一级齿轮副23、二档二级齿轮副29和前进后退切换机构5，从变速器输出轴2输出。

前进三档时将三档离合器26接合，使从行星架19输出的动力依次经过三档一级齿轮副22、三档二级齿轮副30和前进后退切换机构5，从变速器输出轴2输出。

前进四档时将四档离合器27结合，使从小太阳轮轴15输出的动力依次经过四档一级齿轮副23、四档二级齿轮副31和前进后退切换机构5，从变速器输出轴2输出。

前进后退切换机构5包括后退档离合器10、前进档离合器11、后退档齿轮传动副12和前进档齿轮传动副13；前进后退切换机构5中，当前进档离合器11接合，后退档离合器10断开时，车辆正向行驶；当后退档离合器10接合，前进档离合器11断开时，车辆反向行驶。通过前进档离合器和后退档离合器的切换，可以实现变速箱和拖拉机的快速变向，在两个方向上实现四个档位的无级变速。

本发明通过变速器输入轴1、变速器输出轴2、连接轴3和大太阳轮轴4四根主要的传动轴实现了整个无级变速的过程，在变速器结构上缩小体积、降低变速器重量可以实现其轻量化，在传动效率上优化参数，提高整个变速器的效率。

以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种快速换向功率分流液压机械无级变速器,其特征在于，包括变速器主体机构(6)、变速器换挡机构(7)和前进后退切换机构(5)，所述变速器主体机构(6)包括星齿轮机构(8)和液压传动机构(9)，所述星齿轮机构(8)一端连接变速器输入轴(1)，星齿轮机构(8)另一端连接大太阳轮轴(4)，所述液压传动机构(9)一端连接大太阳轮轴(4)，液压传动机构(9)另一端连接变速器输入轴(1)，所述星齿轮机构(8)连接变速器换挡机构(7)，所述变速器换挡机构(7)通过连接轴(3)连接前进后退切换机构(5)，所述前进后退切换机构(5)连接输出轴(2)。

2.根据权利要求1所述的一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，其特征在于，所述液压传动机构(9)包括变量泵(20)与定量马达(21)，所述变量泵(20)的一端与定量马达(21)的一端连接，变量泵(20)的另一端通过液压传动机构输入齿轮副(32)与变速器输入轴(1)连接；定量马达(21)的另一端通过液压传动机构输出齿轮副(33)与大太阳轮轴(4)连接。

3.根据权利要求1所述的一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，其特征在于，所述行星齿轮机构(8)包括齿圈(18)、长行星齿轮(16)、大太阳轮(14)、短行星齿轮(17)、行星架(19)和小太阳轮轴(15)；所述齿圈(18)连接变速器输入轴(1)，所述齿圈(18)与长行星齿轮(16)啮合，所述长行星齿轮(16)内侧分别与大太阳轮(14)、短行星齿轮(17)啮合，所述大太阳轮(14)套装在大太阳轮轴(4)上，所述短行星齿轮(17)内侧与小太阳轮轴(15)啮合，所述长行星齿轮(16)与短行星齿轮(17)安装在行星架(19)上。

4.根据权利要求1所述的一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，其特征在于，所述变速器换挡机构(7)包括A轴、B轴和4个离合器，其中，A轴一端通过装在A轴上的齿轮与行星架(19)末端上的齿轮啮合形成一/三档一级齿轮副(22)，所述A轴的另一端套装有一档离合器(24)和三档离合器(26)；所述B轴一端通过套装在B轴上的齿轮与小太阳轮轴(15)末端的齿轮啮合形成二/四档一级齿轮副(23)，所述B轴的另一端套装有二档离合器(25)和四档离合器(27)；通过一/三档一级齿轮副(22)与二/四档一级齿轮副(23)，从而实现了动力从行星齿轮机构(8)传输到变速器换挡机构(7)。

5.根据权利要求1所述的一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，其特征在于，所述一档离合器(24)与连接轴(3)上的齿轮啮合形成一档二级齿轮副(28)，二档离合器(25)与连接轴(3)上的齿轮啮合形成二档二级齿轮副(29)，通过一档二级齿轮副(28)与二档二级齿轮副(29)，实现了一档离合器(24)与二档离合器(25)与连接轴(3)的动力传递；同理，三档离合器(26)与连接轴(3)上的齿轮啮合形成三档二级齿轮副(30)，四档离合(27)与连接轴(3)上的齿轮啮合形成四档二级齿轮副(31)，通过三档二级齿轮副(30)与四档二级齿轮副(31)，实现了三档离合器(26)与四档离合(27)与连接轴(3)的动力传递。

6.根据权利要求1所述的一种快速换向功率分流液压机械无级变速器，其特征在于，所述前进后退切换机构(5)包括套装在连接轴(3)上的后退档离合器(10)与前进档离合器(11)，所述后退档离合器(10)通过后退档齿轮传动副(12)与输出轴(2)连接，所述前进档离合器(11)通过前进档齿轮传动副(13)与输出轴(2)连接，从而实现动力的输出。