CN111120614A - 机械液压式无级变速器及使用该变速器的车辆 - Google Patents

机械液压式无级变速器及使用该变速器的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机械液压式无级变速器及使用该变速器的车辆,变速器壳体中安装有与驱动动力相连的第一平行轴系统,动力由第一平行轴系统传送至第三平行轴系统,第二平行轴系统包括两个行星轮系,第一平行轴系统、第三平行轴系统及液压马达一均通过第二平行轴系统驱动第四平行轴系统,第四平行轴系统的输入端还与液压马达二相连,第四平行轴系统的输出端与第五平行轴系统传动连接。轴一的左端为动力输入端,轴一上安装有四个齿轮、四个离合器,齿轮一驱动液压泵;齿轮三通过离合器一或离合器二与轴一相连,齿轮五通过离合器三与轴一相连,轴一的右端为取力器驱动端。该变速器的扭矩和调速范围大、传动平稳效率高、全程动力不间断。

Description

机械液压式无级变速器及使用该变速器的车辆
技术领域
本发明涉及一种无级变速器,尤其涉及一种机械液压式无级变速器,具有不间断动力下的无级变速功能;本发明还涉及一种使用机械液压式无级变速器的车辆,属于使用变速器的轮式车辆技术领域。
背景技术
大功率自行式动力机械经常面对复杂工况、负载变化巨大,所以对变速器的调速范围、扭矩、传动效率、动力连续性都有很高的要求。尤其大功率拖拉机作为农业领域的主要动力机械,工况更加复杂、动力输出不能间断,其变速器需要更好的技术指标、操控性能和效率指标。
目前市场上的拖拉机品牌多采用手动变速器、非智能部分动力换挡变速器等。尤其拖拉机无级变速技术水平仍处于方案复杂、效率低下、可靠性低、操控性差的阶段。
发明内容
本发明的首要目的在于,克服现有技术中存在的问题,提供一种机械液压式无级变速器,可降低大范围变速传动复杂性,结构紧凑,扭矩和调速范围大,传动平稳效率高,全程动力不间断。
为解决以上技术问题,本发明的一种机械液压式无级变速器,包括变速器壳体,变速器壳体中安装有与驱动动力相连的第一平行轴系统,动力由第一平行轴系统传送至第三平行轴系统,第二平行轴系统包括两个行星轮系,第一平行轴系统、第三平行轴系统及液压马达一M1均通过第二平行轴系统驱动第四平行轴系统,第四平行轴系统的输入端还与液压马达二M2相连,第四平行轴系统的输出端与第五平行轴系统传动连接。
相对于现有技术,本发明取得了以下有益效果:液压马达一M1可以通过第二平行轴系统驱动第四平行轴系统,液压马达二M2可以辅助驱动第四平行轴系统,第四平行轴系统驱动第五平行轴系统旋转,第五平行轴系统的输出端设有差速器的驱动齿轮。本发明可以实现双液压马达并联驱动的纯液压功率起步,起步扭矩大。可以根据不同工况需求选择第一平行轴系统、第三平行轴系统或液压马达一M1作为独立或共同动力输入,使两个行星轮系实现多种传动比。该变速器可以实现等速状态换段,调速范围大且连续可控,操控性好,且可靠性高。
作为本发明的改进,第一平行轴系统包括轴一A1,轴一A1的左端为动力输入端,轴一A1上依次套装有齿轮一G1、离合器一C1、离合器二C2、齿轮三G3、齿轮五G5和离合器三C3,齿轮一G1固定在轴一A1上且驱动液压泵B1;齿轮三G3通过离合器一C1与轴一A1相连,或通过离合器二C2与变速器壳体相连;齿轮五G5通过离合器三C3与轴一A1相连。轴一A1的左端可以与发动机飞轮盘连接,齿轮一G1可以通过齿轮二G2驱动液压泵B1工作,齿轮二G2可以安装在液压泵B1的驱动轴上;液压泵B1可以向液压马达一M1和液压马达二M2提供动力。离合器二C2结合时,可以通过齿轮三G3锁定行星轮系一的行星架一X1,改变行星轮系的传动模式;如果同时控制液压泵B1的输出排量为0则可实现驻车。结合离合器一C1,可以使齿轮三G3与轴一A1在相对静止状态下结合;结合离合器三C3,使齿轮五G5与轴一A1在相对静止状态下结合,均可实现平稳换段及平稳变速。
作为本发明的进一步改进,第二平行轴系统包括轴二A2,轴二A2上依次安装有齿轮八G8、齿轮四G4、行星轮系一和行星轮系二,齿轮八G8固定在轴二A2上且与液压马达一M1的驱动轴传动连接;行星轮系一包括太阳轮一S1、行星轮一P1、行星架一X1和内齿圈一R1,行星架一X1与齿轮四G4相连且浮动安装在轴二A2上,齿轮四G4与齿轮三G3相啮合;行星轮系二包括太阳轮二S2、行星轮二P2、行星架二X2和内齿圈二R2,太阳轮一S1与太阳轮二S2均固定在轴二A2上,内齿圈一R1与行星架二X2相连,行星架二X2的中心固定在轴四A4的一端;内齿圈二R2与齿轮六G6共同固定在轴三A3上,齿轮六G6与齿轮五G5相啮合,轴三A3浮动套装在轴四A4上且共轴线。液压马达一M1的驱动轴上可以安装齿轮七G7,齿轮七G7与齿轮八G8相啮合,液压马达一M1可以通过齿轮七G7及齿轮八G8驱动轴二A2转动,轴二A2还可以驱动液压马达一M1使其作为液压泵向液压马达二M2提供动力。齿轮四G4可以锁定或释放行星架一X1,改变行星轮系一的传动模式及传动比;齿轮四G4还可以驱动齿轮三G3浮动旋转,以便实现与轴一A1在相对静止状态下结合。齿轮六G6可以驱动齿轮五G5浮动旋转,以便实现与轴一A1在相对静止状态下结合。两行星轮系可以在固定行星架一X1的模式下工作,也可以在固定太阳轮一S1与太阳轮二S2的模式下工作,以实现轴四A4的多工况、大范围调速。通过齿轮分段组合,根据实际动力输出需求,以经济高效而紧凑的接力方式传递扭矩。
作为本发明的进一步改进,第四平行轴系统还包括固定在轴四A4上的齿轮十G10,齿轮十G10与液压马达二M2的驱动轴传动连接。液压马达二M2的驱动轴上可以安装齿轮九G9,齿轮九G9与齿轮十G10相啮合,液压马达二M2通过齿轮九G9驱动齿轮十G10转动,齿轮十G10驱动轴四A4转动,实现液压马达二M2向轴四A4提供动力,与来自两个行星轮系的动力共同驱动轴四A4加速,提高启动或加速时的扭矩。
作为本发明的进一步改进,第三平行轴系统还包括固定在轴三A3上的齿轮十七G17,齿轮十七G17与齿轮十六G16相啮合,齿轮十六G16与齿轮十五G15相啮合,齿轮十五G15通过倒挡离合器CR与轴一A1相连。齿轮十六G16可以使齿轮十五G15浮动加速时的旋转方向与轴一A1及轴三A3同向,结合倒挡离合器CR,可以使齿轮十五G15与轴一A1在相对静止状态下结合,齿轮十五G15可以通过轴三A3向内齿圈二R2提供倒退驱动力。
作为本发明的进一步改进,轴四A4上还安装有齿轮十一G11、同步器SY和齿轮十三G13,且齿轮十一G11或齿轮十三G13通过同步器SY与轴四A4相连;第五平行轴系统包括轴五A5,轴五A5的输出端安装有驱动差速器的齿轮十八G18,轴五A5上固定安装有齿轮十二G12和齿轮十四G14,齿轮十二G12与齿轮十一G11相啮合,齿轮十四G14与齿轮十三G13相啮合。同步器SY与齿轮十一G11结合时为高速挡模式,同步器SY与齿轮十三G13结合时为低速挡模式,通过人为选择按钮控制同步器SY可以实现高速挡与低速挡二选一的切换,使前进和倒退均能实现高速挡和低速挡两种模式,高速挡适用于运输模式,低速挡适用于田间作业模式。且高速挡与低速挡的切换,不影响速度调节方式,但是车辆能达到的最大速度值不同。
作为本发明的进一步改进,液压泵B1由电液比例阀一控制其排量及液流方向,且通过动力供油管与液压马达一M1相连;液压马达二M2由电液比例阀二Y3控制其排量,且通过电磁换向阀Y4与所述动力供油管相连。电液比例阀一不但可以控制液压泵B1的排量,还可以切换液压泵B1出口液压油的流向;前进或倒退起步时,由液压泵B1驱动液压马达一M1和液压马达二M2,实现双液压马达全液压驱动,起步扭矩大,有利于车辆重载坡道平稳起步。调速换段时,电磁换向阀Y4切换液压马达二M2的连接油路,使液压马达二M2的液压输出扭矩与轴四A4的需求扭矩方向相匹配,使调速范围全程均无回流功率,传动平稳效率高,变速器齿轮传动链上就没有附加扭矩,齿轮载荷明显减小,有利于变速器的设计。当液压泵B1无排量输出时,液压马达一M1可以起到液压泵的作用,驱动液压马达二M2运转。也可以由液压泵B1单独驱动液压马达一M1,液压马达二M2不吸收排量。
作为本发明的进一步改进,轴一A1的右端与取力器相连接。取力器可以取得发动机的最大功率,为车辆其它部件提供动力。
本发明的另一个目的在于,克服现有技术中存在的问题,提供一种车辆,额定动力及调速范围大、传动平稳效率高、全程动力不间断。
为解决以上技术问题,本发明的一种车辆,包括发动机和为车桥提供行走动力的差速器,发动机通过机械液压式无级变速器驱动所述差速器。
相对于现有技术,本发明取得了以下有益效果:所使用无级变速器采用液压马达与行星轮系组合调速,驱动扭矩和调速范围大、全程动力不间断,无差速换挡离合器,均为等速状态换段。前进和倒退可以在不停车状态下直接切换,操控性高。还可以实现坡道不熄火驻车,无需启用驻车制动器。本发明采用双液压马达驱动,使液压元件规格减小,便于采购和成本控制;变速器结构紧凑体积小,便于整机配套优化布置。
附图说明
图1为本发明机械液压式无级变速器的结构示意图。
图2为本发明中行星轮系各基本构件的转速关系图。
图3为本发明工作在前进Ⅰ段时的液压流向图。
图4为本发明工作在前进Ⅰ段时行星轮系各基本构件的转速变化图。
图5为本发明工作在前进Ⅱ段时的液压流向图。
图6为本发明工作在前进Ⅱ段时行星轮系各基本构件的转速变化图。
图7为本发明工作在前进Ⅲ段时的液压流向图。
图8为本发明工作在前进Ⅲ段时行星轮系各基本构件的转速变化图。
图9为本发明工作在前进Ⅳ段时的液压流向图。
图10为本发明工作在前进Ⅳ段时行星轮系各基本构件的转速变化图。
图11为本发明工作在倒退Ⅰ段时的液压流向图。
图12为本发明工作在倒退Ⅰ段时行星轮系各基本构件的转速变化图。
图13为本发明工作在倒退Ⅱ段时的液压流向图。
图14为本发明工作在倒退Ⅱ段时行星轮系各基本构件的转速变化图。
图15为本发明工作在倒退Ⅲ段时的液压流向图。
图16为本发明工作在倒退Ⅲ段时行星轮系各基本构件的转速变化图。
图中:A1.轴一;A2.轴二;A3.轴三;A4.轴四;A5.轴五;PTO.取力器;G1.齿轮一;G2.齿轮二;G3.齿轮三;G4.齿轮四;G5.齿轮五;G6.齿轮六;G7.齿轮七;G8.齿轮八;G9.齿轮九;G10.齿轮十;G11.齿轮十一;G12.齿轮十二;G13.齿轮十三;G14.齿轮十四;G15.齿轮十五;G16.齿轮十六;G17.齿轮十七;G18.齿轮十八;C1.离合器一;C2.离合器二;C3.离合器三;CR.倒挡离合器;SY.同步器;B1.液压泵;M1.液压马达一;M2.液压马达二;S1.太阳轮一;P1.行星轮一;X1.行星架一;R1.内齿圈一;S2.太阳轮二;P2.行星轮二;X2.行星架二;R2.内齿圈二;Y1、Y2.电液比例阀一;Y3.电液比例阀二;Y4.电磁换向阀。
具体实施方式
在本发明的以下描述中,术语“左”、“右”、“正”、“反”等指示的方位、位置或方向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,而不是指装置必须具有特定的方位或方向。
如图1所示,本发明的机械液压式无级变速器,包括变速器壳体,变速器壳体中安装有与驱动动力相连的第一平行轴系统,动力由第一平行轴系统传送至第三平行轴系统,第二平行轴系统包括两个行星轮系,第一平行轴系统、第三平行轴系统及液压马达一M1均通过第二平行轴系统驱动第四平行轴系统,第四平行轴系统的输入端还与液压马达二M2相连,第四平行轴系统的输出端与第五平行轴系统传动连接。
液压马达一M1可以通过第二平行轴系统驱动第四平行轴系统,液压马达二M2可以辅助驱动第四平行轴系统,第四平行轴系统驱动第五平行轴系统旋转,第五平行轴系统的输出端设有差速器的驱动齿轮。本发明可以实现双液压马达并联驱动的纯液压功率起步,起步扭矩大。可以根据不同工况需求选择第一平行轴系统、第三平行轴系统或液压马达一M1作为独立或共同动力输入,使两个行星轮系实现多种传动比。该变速器可以实现等速状态换段,调速范围大且连续可控,操控性好,且可靠性高。
第一平行轴系统包括轴一A1,轴一A1的左端为动力输入端,轴一A1上依次套装有齿轮一G1、离合器一C1、离合器二C2、齿轮三G3、齿轮五G5和离合器三C3,齿轮一G1固定在轴一A1上且与齿轮二G2相啮合,齿轮二G2安装在液压泵B1的驱动轴上;齿轮三G3通过离合器一C1与轴一A1相连,或通过离合器二C2与变速器壳体相连;齿轮五G5通过离合器三C3与轴一A1相连。轴一A1的右端与取力器相连接,取力器可以取得发动机的最大功率,为车辆其它部件提供动力。
轴一A1的左端可以与发动机飞轮盘连接,齿轮一G1通过齿轮二G2驱动液压泵B1工作,液压泵B1可以向液压马达一M1和液压马达二M2提供动力。离合器二C2结合时,可以通过齿轮三G3锁定行星轮系一的行星架一X1,改变行星轮系的传动模式;如果同时控制液压泵B1的输出排量为0则可实现驻车。结合离合器一C1,可以使齿轮三G3与轴一A1在相对静止状态下结合;结合离合器三C3,使齿轮五G5与轴一A1在相对静止状态下结合,均可实现平稳换段及平稳变速。
第二平行轴系统包括轴二A2,轴二A2上依次安装有齿轮八G8、齿轮四G4、行星轮系一和行星轮系二,齿轮八G8固定在轴二A2上且与齿轮七G7相啮合,齿轮七G7安装在液压马达一M1的驱动轴上;行星轮系一包括太阳轮一S1、行星轮一P1、行星架一X1和内齿圈一R1,行星架一X1与齿轮四G4相连且浮动安装在轴二A2上,齿轮四G4与齿轮三G3相啮合;行星轮系二包括太阳轮二S2、行星轮二P2、行星架二X2和内齿圈二R2,太阳轮一S1与太阳轮二S2均固定在轴二A2上,内齿圈一R1与行星架二X2相连,行星架二X2的中心固定在轴四A4的一端;内齿圈二R2与齿轮六G6共同固定在轴三A3上,齿轮六G6与齿轮五G5相啮合,轴三A3浮动套装在轴四A4上且共轴线。
液压马达一M1可以通过齿轮七G7及齿轮八G8驱动轴二A2转动,轴二A2还可以驱动液压马达一M1使其作为液压泵向液压马达二M2提供动力。齿轮四G4可以锁定或释放行星架一X1,改变行星轮系一的传动模式及传动比;齿轮四G4还可以驱动齿轮三G3浮动旋转,以便实现与轴一A1在相对静止状态下结合。齿轮六G6可以驱动齿轮五G5浮动旋转,以便实现与轴一A1在相对静止状态下结合。两行星轮系可以在固定行星架一X1的模式下工作,也可以在固定太阳轮一S1与太阳轮二S2的模式下工作,以实现轴四A4的多工况、大范围调速。
第四平行轴系统还包括固定在轴四A4上的齿轮十G10,齿轮十G10与齿轮九G9相啮合,齿轮九G9安装在液压马达二M2的驱动轴上。液压马达二M2通过齿轮九G9驱动齿轮十G10转动,齿轮十G10驱动轴四A4转动,实现液压马达二M2向轴四A4提供动力,与来自两个行星轮系的动力共同驱动轴四A4加速,提高启动或加速时的扭矩。
第三平行轴系统还包括固定在轴三A3上的齿轮十七G17,齿轮十七G17与齿轮十六G16相啮合,齿轮十六G16与齿轮十五G15相啮合,齿轮十五G15通过倒挡离合器CR与轴一A1相连。齿轮十六G16可以使齿轮十五G15浮动加速时的旋转方向与轴一A1及轴三A3同向,结合倒挡离合器CR,可以使齿轮十五G15与轴一A1在相对静止状态下结合,齿轮十五G15可以通过轴三A3向内齿圈二R2提供倒退驱动力。
轴四A4上还安装有齿轮十一G11、同步器SY和齿轮十三G13,且齿轮十一G11或齿轮十三G13通过同步器SY与轴四A4相连;第五平行轴系统包括轴五A5,轴五A5的输出端安装有驱动差速器的齿轮十八G18,轴五A5上固定安装有齿轮十二G12和齿轮十四G14,齿轮十二G12与齿轮十一G11相啮合,齿轮十四G14与齿轮十三G13相啮合。同步器SY与齿轮十一G11结合时为高速挡模式,同步器SY与齿轮十三G13结合时为低速挡模式,通过人为选择按钮控制同步器SY可以实现高速挡与低速挡二选一的切换,使前进和倒退均能实现高速挡和低速挡两种模式,高速挡适用于运输模式,低速挡适用于田间作业模式。且高速挡与低速挡的切换,不影响速度调节方式,但是车辆能达到的最大速度值不同。
液压泵B1由电液比例阀一控制其排量及液流方向,且通过动力供油管与液压马达一M1相连;液压马达二M2由电液比例阀二Y3控制其排量,且通过电磁换向阀Y4与动力供油管相连。电液比例阀一不但可以控制液压泵B1的排量,还可以切换液压泵B1出口液压油的流向;前进或倒退起步时,由液压泵B1驱动液压马达一M1和液压马达二M2,实现双液压马达全液压驱动,起步扭矩大,有利于车辆重载坡道平稳起步。调速换段时,电磁换向阀Y4切换液压马达二M2的连接油路,使液压马达二M2的液压输出扭矩与轴四A4的需求扭矩方向相匹配,使调速范围全程均无回流功率,传动平稳效率高,变速器齿轮传动链上就没有附加扭矩,齿轮载荷明显减小,有利于变速器的设计。当液压泵B1无排量输出时,液压马达一M1可以起到液压泵的作用,驱动液压马达二M2运转。也可以由液压泵B1单独驱动液压马达一M1,液压马达二M2不吸收排量。
本发明的车辆,包括发动机和为车桥提供行走动力的差速器,发动机通过机械液压式无级变速器驱动差速器。所使用无级变速器采用液压马达与行星轮系组合调速,驱动扭矩和调速范围大、全程动力不间断,无差速换挡离合器,可实现离合器结合部在等速状态下结合,且相邻速度段在等速状态下换段。前进和倒退可以在不停车状态下直接切换,操控性高。还可以实现坡道不熄火驻车,无需启用驻车制动器。本发明采用双液压马达驱动,使液压元件规格减小,便于采购和成本控制;变速器结构紧凑体积小,便于整机配套优化布置。
如图2所示,变速器的传动模式包括前进模式,前进模式依次包括速度逐渐增加的前进Ⅰ段、前进Ⅱ段、前进Ⅲ段和前进Ⅳ段,倒退模式依次包括速度逐渐增加的倒退Ⅰ段、倒退Ⅱ段和倒退Ⅲ段。
如图3、图4所示,前进Ⅰ段时:离合器二C2结合,行星架一X1保持静止;电磁换向阀Y4处于失电状态,处于平行导通工位,轴一A1通过齿轮一G1驱动齿轮二G2转动,控制系统给予电液比例阀一的左线圈Y1从0起始逐渐增大的PWM信号,使液压泵B1的输出排量从0开始逐渐增大,驱动液压马达一M1和液压马达二M2旋转,液压马达一M1通过齿轮七G7和齿轮八G8驱动轴二A2正向旋转,带动太阳轮一S1与太阳轮二S2同速正向旋转,太阳轮一S1通过行星轮一P1驱动内齿圈一R1反向旋转,内齿圈一R1通过行星架二X2驱动轴四A4反向旋转,轴四A4驱动轴五A5正向旋转;太阳轮二S2通过行星轮二P2带动内齿圈二R2、轴三A3及齿轮六G6浮动反向旋转且转速跟随增大,齿轮六G6驱动齿轮五G5浮动正向旋转,且前进Ⅰ段结束时,齿轮五G5与轴一A1的转速相同;液压马达二M2通过齿轮九G9和齿轮十G10也驱动轴四A4反向旋转,实现由双液压马达并联驱动的纯液压功率前进起步,前进起步扭矩大,低速大扭矩有利于车辆重载坡道平稳起步。轴四A4驱动轴五A5从0速度开始逐渐增大,液压马达二M2为反比例控制,控制系统给予电液比例阀二Y3从0起始逐渐增大的PWM信号,使液压马达二M2的排量随负载下降而减小,逐步撤消起动助力;当液压泵B1的输出排量达到最大值,即轴二A2的正向转速达到最大值时,前进Ⅰ段调速结束。
前进Ⅰ段向前进Ⅱ段切换时:先结合离合器三C3,使齿轮五G5与轴一A1在相对静止状态下结合,齿轮五G5驱动内齿圈二R2保持反向旋转;为了前进Ⅱ段内无功率回流,需要将液压系统进行相应的切换,首先电磁换向阀Y4得电,切换至交叉导通工位,即切换液压马达二M2的连接油路,使液压马达二M2的液压输出扭矩与轴四A4的需求扭矩方向相匹配;接着在液压马达一M1转速保持不变的情况下,逐渐减小液压泵B1的排量及增大液压马达二M2的排量,液压马达一M1逐步承担液压泵的作用,直至液压泵B1的排量减小到0为止,液压系统切换完成;切换过程中,变速器的速比保持不变,无动力中断。
如图5、图6所示,前进Ⅱ段时:脱开离合器二C2,行星架一X1解除固定;离合器三C3保持结合,轴三A3及内齿圈二R2速度保持不变,作为行星轮系的输入端;液压泵B1保持无排量输出,液压马达一M1作为液压泵使用,控制系统逐渐减小液压马达二M2的排量,使液压马达一M1降速,轴二A2、太阳轮一S1及太阳轮二S2降速,内齿圈一R1、行星架二X2及轴四A4作为行星轮系的输出端加速,轴四A4驱动轴五A5加速。当液压马达二M2的排量减小到0时,液压马达一M1处于液压锁定的制动静止状态,轴二A2、太阳轮一S1及太阳轮二S2的速度降至0,轴四A4的反转速度增加到前进Ⅱ段末的值,轴五A5的正转速度增加到前进Ⅱ段末的值;行星架一X1处于浮动反转状态,速度跟随增长。
如图7、图8所示,前进Ⅲ段时:离合器三C3保持结合,轴三A3及内齿圈二R2速度保持不变,仍作为行星轮系的输入端;液压马达二M2的排量减小到0,不吸收排量,不输出扭矩;控制系统给予电液比例阀一的右线圈Y2从0起始逐渐增大的PWM信号,使液压泵B1的输出排量从0开始逐渐增大,液流方向与前进Ⅰ段相反,单独驱动液压马达一M1逐渐加速旋转且旋向与前进Ⅰ段内相反,液压马达一M1通过齿轮七G7和齿轮八G8驱动轴二A2反向旋转,带动太阳轮一S1与太阳轮二S2同速反向旋转,太阳轮二S2驱动内齿圈一R1、行星架二X2及轴四A4作为行星轮系的输出端加速,轴四A4驱动轴五A5加速;行星架一X1处于浮动反转状态,速度跟随增长。当液压泵B1的输出排量达到最大时,轴二A2、轴三A3、轴四A4和行星架一X1的转速相等,到达前进Ⅲ段终点。
前进Ⅲ段向前进Ⅳ段切换时:由于轴三A3与行星架一X1及齿轮四G4的转速相等,齿轮三G3与轴一A1转速也相等,两者处于相对静止状态;先结合离合器一C1,使齿轮三G3与轴一A1结合;为了前进Ⅳ段内无功率回流,需要将液压系统进行相应的切换,首先电磁换向阀Y4失电,切换至平行导通工位,即再次切换液压马达二M2的连接油路,使液压马达二M2的液压输出扭矩与轴四A4的需求扭矩方向相匹配;接着在液压马达一M1转速保持不变的情况下,逐渐减小液压泵B1的排量及增大液压马达二M2的排量,液压马达一M1逐步承担液压泵的作用,直至液压泵B1的排量减小到0为止,液压系统切换完成;切换过程中,变速器的速比保持不变,无动力中断。
如图9、图10所示,前进Ⅳ段时:脱开离合器三C3,离合器一C1保持结合,行星架一X1的转速保持不变,作为行星轮系的输入端;液压泵B1保持无排量输出,液压马达一M1作为液压泵使用,逐渐减小液压马达二M2的排量,使液压马达一M1降速,轴二A2、太阳轮一S1及太阳轮二S2降速,内齿圈一R1、行星架二X2及轴四A4作为行星轮系的输出端加速,轴四A4驱动轴五A5加速;内齿圈二R2及轴三A3浮动反转加速。当液压马达二M2的排量减小到0时,液压马达一M1处于液压锁定的制动静止状态,轴二A2、太阳轮一S1及太阳轮二S2的速度降至0,轴四A4的反转速度增加到前进Ⅳ段的最大值,轴五A5的正转速度增加到前进Ⅳ段的最大值,前进Ⅳ段调速结束。
前进速度从大减小与从小增大的过程刚好相反,调速过程为倒序控制,不再赘述。
驻车模式时:离合器二C2结合,齿轮三G3、齿轮四G4和行星架一X1保持静止;液压泵B1的输出排量为0,液压马达一M1和液压马达二M2均处于液压锁定的制动静止状态,轴四A4和轴五A5均处于静止。
如图11、图12所示,倒退Ⅰ段时:离合器二C2结合,行星架一X1保持静止;电磁换向阀Y4处于失电状态,处于平行导通工位,轴一A1通过齿轮一G1驱动齿轮二G2转动,控制系统给予电液比例阀一的右线圈Y2从0起始逐渐增大的PWM信号,使液压泵B1的输出排量从0开始逐渐增大,驱动液压马达一M1和液压马达二M2旋转,液压马达一M1通过齿轮七G7和齿轮八G8驱动轴二A2反向旋转,轴二A2作为行星轮系的输入端带动太阳轮一S1与太阳轮二S2同速反向旋转,太阳轮一S1通过行星轮一P1驱动内齿圈一R1正向旋转,内齿圈一R1及行星架二X2作为行星轮系的输出端驱动轴四A4正向旋转,轴四A4驱动轴五A5反向旋转;太阳轮二S2通过行星轮二P2带动内齿圈二R2、轴三A3及齿轮十七G17浮动正向旋转且转速跟随增大,齿轮十七G17通过齿轮十六G16驱动齿轮十五G15浮动正向旋转,且倒退Ⅰ段结束时,齿轮十五G15与轴一A1的速度相同;液压马达二M2通过齿轮九G9和齿轮十G10也驱动轴四A4正向旋转,实现由双液压马达并联驱动的纯液压功率倒退起步,倒退起步扭矩大,轴四A4驱动轴五A5从0速度开始逐渐增大,控制系统给予电液比例阀二Y3从0起始逐渐增大的PWM信号,使液压马达二M2的排量随负载下降而减小,逐步撤消起动助力;当液压泵B1的输出排量达到最大值,即轴二A2的反向转速达到最大值时,倒退Ⅰ段调速结束。
倒退Ⅰ段向倒退Ⅱ段切换时:先结合倒挡离合器CR,使齿轮十五G15与轴一A1在相对静止状态下结合,齿轮十五G15通过齿轮十六G16及齿轮十七G17驱动内齿圈二R2保持正向旋转;为了倒退Ⅱ段内无功率回流,需要将液压系统进行相应的切换,首先电磁换向阀Y4得电,切换至交叉导通工位,即切换液压马达二M2的连接油路,使液压马达二M2的液压输出扭矩与轴四A4的需求扭矩方向相匹配;接着在液压马达一M1转速保持不变的情况下,逐渐减小液压泵B1的排量及增大液压马达二M2的排量,液压马达一M1逐步承担液压泵的作用,直至液压泵B1的排量减小到0为止,液压系统切换完成;切换过程中,变速器的速比保持不变,无动力中断。
如图13、图14所示,倒退Ⅱ段时:脱开离合器二C2,行星架一X1解除固定;倒挡离合器CR保持结合,轴三A3及内齿圈二R2速度保持不变,作为行星轮系的输入端;液压泵B1保持无排量输出,液压马达一M1作为液压泵使用,逐渐减小液压马达二M2的排量,使液压马达一M1降速,轴二A2、太阳轮一S1及太阳轮二S2降速,内齿圈一R1、行星架二X2及轴四A4作为行星轮系的输出端加速,轴四A4驱动轴五A5加速;当液压马达二M2的排量减小到0时,液压马达一M1处于液压锁定的制动静止状态,轴二A2、太阳轮一S1及太阳轮二S2的速度降至0,轴四A4的正转速度增加到倒退Ⅱ段末的值,轴五A5的反转速度增加到倒退Ⅱ段末的值;行星架一X1处于浮动正转状态,速度跟随增长。
如图15、图16所示,倒退Ⅲ段时:倒挡离合器CR保持结合,轴三A3及内齿圈二R2速度保持不变,仍作为行星轮系的输入端;液压马达二M2的排量减小到0,不吸收排量,不输出扭矩;电磁换向阀Y4失电,切换至平行导通工位;控制系统给予电液比例阀一的左线圈Y1从0起始逐渐增大的PWM信号,使液压泵B1的输出排量从0开始逐渐增大,液流方向与倒退Ⅰ段相反,单独驱动液压马达一M1逐渐加速旋转且旋向与倒退Ⅰ段内相反,液压马达一M1通过齿轮七G7和齿轮八G8驱动轴二A2正向旋转,带动太阳轮一S1与太阳轮二S2同速正向旋转,太阳轮二S2驱动行星架二X2、内齿圈一R1及轴四A4作为行星轮系的输出端加速,轴四A4驱动轴五A5加速;行星架一X1处于浮动正转状态,速度跟随增长;当液压泵B1的输出排量达到最大时,轴二A2、轴三A3、轴四A4和行星架一X1的转速相等,到达倒退Ⅲ段终点。
倒退速度从大减小与从小增大的过程刚好相反,调速过程为倒序控制,不再赘述。
以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已,非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,例如“左”、“右”及“正”、“反”可以互换。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现,在此不再赘述。

Claims (9)

1.一种机械液压式无级变速器,包括变速器壳体,变速器壳体中安装有与驱动动力相连的第一平行轴系统,其特征在于:动力由第一平行轴系统传送至第三平行轴系统,第二平行轴系统包括两个行星轮系,第一平行轴系统、第三平行轴系统及液压马达一(M1)均通过第二平行轴系统驱动第四平行轴系统,第四平行轴系统的输入端还与液压马达二(M2)相连,第四平行轴系统的输出端与第五平行轴系统传动连接。
2.根据权利要求1所述的机械液压式无级变速器,其特征在于:第一平行轴系统包括轴一(A1),轴一(A1)的左端为动力输入端,轴一(A1)上依次套装有齿轮一(G1)、离合器一(C1)、离合器二(C2)、齿轮三(G3)、齿轮五(G5)和离合器三(C3),齿轮一(G1)固定在轴一(A1)上且驱动液压泵(B1);齿轮三(G3)通过离合器一(C1)与轴一(A1)相连,或通过离合器二(C2)与变速器壳体相连;齿轮五(G5)通过离合器三(C3)与轴一(A1)相连。
3.根据权利要求2所述的机械液压式无级变速器,其特征在于:第二平行轴系统包括轴二(A2),轴二(A2)上依次安装有齿轮八(G8)、齿轮四(G4)、行星轮系一和行星轮系二,齿轮八(G8)固定在轴二(A2)上且与液压马达一(M1)的驱动轴传动连接;行星轮系一包括太阳轮一(S1)、行星轮一(P1)、行星架一(X1)和内齿圈一(R1),行星架一(X1)与齿轮四(G4)相连且浮动安装在轴二(A2)上,齿轮四(G4)与齿轮三(G3)相啮合;行星轮系二包括太阳轮二(S2)、行星轮二(P2)、行星架二(X2)和内齿圈二(R2),太阳轮一(S1)与太阳轮二(S2)均固定在轴二(A2)上,内齿圈一(R1)与行星架二(X2)相连,行星架二(X2)的中心固定在轴四(A4)的一端;内齿圈二(R2)与齿轮六(G6)共同固定在轴三(A3)上,齿轮六(G6)与齿轮五(G5)相啮合,轴三(A3)浮动套装在轴四(A4)上且共轴线。
4.根据权利要求3所述的机械液压式无级变速器,其特征在于:第四平行轴系统还包括固定在轴四(A4)上的齿轮十(G10),齿轮十(G10)与液压马达二(M2)的驱动轴传动连接。
5.根据权利要求4所述的机械液压式无级变速器,其特征在于:第三平行轴系统还包括固定在轴三(A3)上的齿轮十七(G17),齿轮十七(G17)与齿轮十六(G16)相啮合,齿轮十六(G16)与齿轮十五(G15)相啮合,齿轮十五(G15)通过倒挡离合器(CR)与轴一(A1)相连。
6.根据权利要求5所述的机械液压式无级变速器,其特征在于:轴四(A4)上还安装有齿轮十一(G11)、同步器(SY)和齿轮十三(G13),且齿轮十一(G11)或齿轮十三(G13)通过同步器(SY)与轴四(A4)相连;第五平行轴系统包括轴五(A5),轴五(A5)的输出端安装有驱动差速器的齿轮十八(G18),轴五(A5)上固定安装有齿轮十二(G12)和齿轮十四(G14),齿轮十二(G12)与齿轮十一(G11)相啮合,齿轮十四(G14)与齿轮十三(G13)相啮合。
7.根据权利要求6所述的机械液压式无级变速器,其特征在于:液压泵(B1)由电液比例阀一控制其排量及液流方向,且通过动力供油管与液压马达一(M1)相连;液压马达二(M2)由电液比例阀二(Y3)控制其排量,且通过电磁换向阀(Y4)与所述动力供油管相连。
8.根据权利要求2所述的机械液压式无级变速器,其特征在于:轴一(A1)的右端与取力器相连接。
9.一种车辆,包括发动机和为车桥提供行走动力的差速器,其特征在于,发动机通过权利要求1至8中任一项所述的机械液压式无级变速器驱动所述差速器。
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