CN111288140B - 一种液压机械无级变速传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压机械无级变速传动装置，包括发动机、变速箱箱体和，变速箱箱体上通过轴承支撑安装有变速箱输入轴和变速箱输出轴，变速箱输入轴和变速箱输出轴均可围绕其自身轴线旋转，内安装有后桥箱输入轴，变速箱输出轴连接后桥箱输入轴，发动机的后端连接变速箱输入轴前端，所述变速箱输入轴连接有机械传动部分和液压传动部分，发动机的动力传递到变速箱输入轴后分两路进行传递，一路是通过机械传动部分进行传递，另一路是通过液压传动部分进行传递。具有以下优点：采用液压、机械功率分流传动技术，发动机动力分成两路进行传动，一路通过机械路进行传递，另一路通过液压路进行传递，结构简单，可实现区段内无级变速。

Description

一种液压机械无级变速传动装置

技术领域

本发明属于拖拉机领域，涉及拖拉机变速传动系统，尤其涉及一种液压机械无级变速传动装置。

背景技术

机械式换档拖拉机采用滑移齿轮换挡、啮合套换挡、同步器换挡，这类拖拉机操作复杂，换挡过程需要切断动力，传动比不连续，导致油耗高、作业效率低。动力换挡拖拉机换挡过程中动力连续，操作也较简单，但传动比不连续，无法根据车辆负荷选择合适的传动比，无法使发动机在最佳状态下工作，传动系复杂、拖拉机价格较高。

液压-机械功率分流传动技术的工作原理是使用液压和机械传动来分别传递动力，其传动效率较高，传动比可以无级调节，调节过程中不中断动力传递，可以使得发动机在最高效率情况下工作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种液压机械无级变速传动装置，采用液压、机械功率分流传动技术，发动机动力分成两路进行传动，一路通过机械路进行传递，另一路通过液压路进行传递，结构简单，可实现区段内无级变速。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种液压机械无级变速传动装置，包括发动机、变速箱箱体和，变速箱箱体上通过轴承支撑安装有变速箱输入轴和变速箱输出轴，变速箱输入轴和变速箱输出轴均可围绕其自身轴线旋转，内安装有后桥箱输入轴，变速箱输出轴连接后桥箱输入轴，发动机的后端连接变速箱输入轴前端，所述变速箱输入轴连接有机械传动部分和液压传动部分，发动机的动力传递到变速箱输入轴后分两路进行传递，一路是通过机械传动部分进行传递，另一路是通过液压传动部分进行传递。

进一步的，所述液压传动部分包括液压无级变速器，液压无级变速器安装在变速箱箱体内部的前端，位于变速箱输入轴下方；

所述液压无级变速器包括变量泵、定量马达和排量调节构件；

所述变量泵的轴上安装有齿轮z2，齿轮z2啮合有齿轮z1，齿轮z1安装在变速箱输入轴上，定量马达的轴上安装有太阳轮z5，太阳轮z5啮合有若干个行星轮z6，行星轮z6可围绕其自身轴线旋转，齿轮z1、齿轮z2、液压无级变速器4、太阳轮z5、行星轮z6构成液压传动部分。

进一步的，所述机械传动部分包括齿轮z3，齿轮z3安装在变速箱输入轴上，齿轮z3啮合有齿轮z4，齿轮z4连接有行星架，齿轮z4安装在行星架的前端，行星架的后端围绕行星架的轴线均匀分布安装有若干行星轮z6，齿轮z3、齿轮z4、行星架、行星轮z6构成机械传动部分。

进一步的，所述行星轮z6还啮合有齿圈z7，太阳轮z5、行星架、行星轮z6和齿圈z7构成行星轮系，行星轮系连接有行星轮系输出轴，行星轮系输出轴固定安装有第一离合器k1和第二离合器k2，行星轮系输出轴空套安装有齿轮z11和齿轮轴，齿轮z11和齿轮轴分别连接第一离合器k1和第二离合器k2，齿轮轴上安装有齿轮z13和齿轮z16。

进一步的，所述后桥箱输入轴上固定安装有第二啮合装置，后桥箱输入轴空套安装有齿轮z19和齿轮z17，第二啮合装置可以选择性将齿轮z19或齿轮z17接合到后桥箱输入轴上传递动力，齿轮z19啮合有齿轮z20，齿轮z17啮合有齿轮z18；

所述齿轮z17和齿轮z18啮合组成后桥箱中的HH档；齿轮z19和齿轮z20啮合组成后桥箱中的LL档。

进一步的，所述齿轮z20和齿轮z18连接有小锥齿轮轴z21，齿轮z20和齿轮z18固定安装在小锥齿轮轴z21上，小锥齿轮轴z21啮合有大锥齿轮z22，大锥齿轮z22连接有行星齿轮系，行星齿轮系包括太阳轮z23、若干行星轮z24和齿圈z25，行星轮z24与太阳轮z23、齿圈z25啮合，行星齿轮系连接有车轮。

进一步的，所述变速箱输出轴上固定安装有齿轮z10和第一啮合装置，变速箱输出轴上空套安装有齿轮z12和齿轮z14，齿轮z12啮合有齿轮z13，齿轮z10啮合有齿轮z11，第一啮合装置用于选择性将齿轮z12或齿轮z14接合到变速箱输出轴上传递动力，齿轮z14和齿轮z16均啮合有齿轮z15，齿轮z15安装在变速箱箱体上。

进一步的，所述变速箱输出轴上固定安装有齿轮z12，齿轮z12啮合有齿轮z13，变速箱输出轴连接有第三离合器k3，第三离合器k3连接有齿轮z14和齿轮z15，齿轮z15两端分别与齿轮z14和齿轮z16啮合，齿轮z15安装在变速箱箱体上。

进一步的，所述变速箱设有3个档位，分别为L档、H档和R档，L档由齿轮z10和齿轮z11啮合组成，H档由齿轮z12和齿轮z13啮合组成，R档由齿轮z15与齿轮z14、齿轮z16啮合组成，使用第一啮合装置选择啮合齿轮z12或齿轮z14来接合H档或R档，使用第一离合器k1、第二离合器k2来切换。

进一步的，所述变速箱设有3个档位，分别为L档、H档和R档，L档由齿轮z10和齿轮z11啮合组成，H档由齿轮z12和齿轮z13啮合组成，R档由齿轮z15与齿轮z14、齿轮z16啮合组成，使用第一离合器k1、第二离合器k2和第三离合器k3分别来单独控制切换L档、H档和R档。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明所述的装置将发动机动力分成两路进行传动，一路通过机械路进行传递，另一路通过液压路进行传递。

本发明液压无级变速器中的定量马达直接驱动行星轮系中的太阳轮z5，传动路线简单，变速箱结构布置简化。

本发明采用单排行星轮系来进行无级变速，结构简单。

本发明所述的装置包括L档、H档和R档，使用啮合装置来选择接合H档或R档，使用第一离合器k1、第二离合器k2来切换，使传动系实现动力换向或动力高低档功能。

本发明所述的装置也可增加第三离合器k3，L档、H档和R档有独立控制的离合器，各档位可直接通过离合器切换，工作效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明实施例1的无级变速传动装置的结构原理示意图；

图2为本发明液压无级变速器示意图；

图3为本发明无级变速速度变化示意图；

图4为本发明实施例2的液压-机械无级变速传动装置的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种液压机械无级变速传动装置，包括变速箱箱体6和后桥箱14，变速箱箱体6内部的前端安装有液压无级变速器4，变速箱箱体6上通过轴承支撑安装有变速箱输入轴3和变速箱输出轴10，变速箱输入轴3和变速箱输出轴10均可围绕其自身轴线旋转，液压无级变速器4位于变速箱输入轴3下方，后桥箱14内安装有后桥箱输入轴17，变速箱输出轴10连接后桥箱输入轴17。

所述变速箱输入轴3前端连接有发动机1的后端，变速箱输入轴3附近安装有第一传感器2，第一传感器2测量变速箱输入轴3的转速，该转速命名为n3。

所述变速箱输入轴3右侧依次安装有齿轮z1和齿轮z3，齿轮z1啮合有齿轮z2，可将变速箱输入轴3的动力传递给齿轮z2，齿轮z3啮合有齿轮z4，可将变速箱输入轴3动力传递给齿轮z4。

所述变速箱输入轴3的末端连接有动力输出传动轴16，动力输出传动轴16连接有动力输出15，可将变速箱输入轴3的动力传递给动力输出传动轴16，最终驱动动力输出15。

如图2所示，所述液压无级变速器4包括变量泵4.1、定量马达4.2和排量调节构件4.3，变量泵4.1的轴上安装有齿轮z2，定量马达4.2的轴上安装有太阳轮z5，太阳轮z5啮合有若干个行星轮z6，行星轮z6可围绕其自身轴线旋转，行星轮z6连接有行星架5，行星轮z6围绕行星架5的轴线均匀分布安装在行星架5的后端，行星架5前端安装有齿轮z4，行星轮z6还啮合有齿圈z7，行星轮z6通过分别与太阳轮z5、齿圈z7啮合来传递动力。

所述液压无级变速器4的工作原理是，通过控制排量调节构件4.3来改变变量泵4.1排量，其排量比值在-1到1之间无级变化，进而可以控制定量马达4.2的转速和旋转方向。为了便于说明，将定量马达4.2的转速命名为n4.2。

所述太阳轮z5、行星架5、行星轮z6和齿圈z7构成行星轮系，行星轮系连接有行星轮系输出轴7，行星轮系输出轴7固定安装有第一离合器k1和第二离合器k2，行星轮系输出轴7空套安装有齿轮z11和齿轮轴8，齿轮z11和齿轮轴8分别连接第一离合器k1和第二离合器k2，第一离合器k1可将齿轮z11与行星轮系输出轴7结合，第二离合器k2可将齿轮轴8与行星轮系输出轴7结合，齿轮轴8上安装有齿轮z13和齿轮z16。

所述行星轮系输出轴7附近安装有第二传感器19，第二传感器19可以测量行星轮系输出轴7的转速，该转速命名为n7。

所述变速箱输出轴10上固定安装有齿轮z10和啮合装置9，变速箱输出轴10上空套安装有齿轮z12和齿轮z14，齿轮z10啮合有齿轮z11，齿轮z12啮合有齿轮z13，啮合装置9可以选择性将齿轮z12或齿轮z14接合到变速箱输出轴10上传递动力。

所述齿轮z14和齿轮z16均啮合有齿轮z15，齿轮z15安装在变速箱箱体6上，其两端分别与齿轮z14和齿轮z16啮合。

所述变速箱设有3个档位，分别为L档、H档和R档，L档由齿轮z10和齿轮z11啮合组成，H档由齿轮z12和齿轮z13啮合组成，R档由齿轮z15与齿轮z14、齿轮z16啮合组成，使用啮合装置9选择啮合齿轮z12或齿轮z14来接合H档或R档，使用第一离合器k1、第二离合器k2来切换。

所述后桥箱输入轴17上固定安装有第二啮合装置12，后桥箱输入轴17空套安装有齿轮z19和齿轮z17，第二啮合装置12可以选择性将齿轮z19或齿轮z17接合到后桥箱输入轴17上传递动力，齿轮z19啮合有齿轮z20，齿轮z17啮合有齿轮z18。

所述后桥箱中有两个档位分别为LL档和HH档，LL档由齿轮z19和齿轮z20啮合组成，HH档由齿轮z17和齿轮z18啮合组成，齿轮z20和齿轮z18连接有小锥齿轮轴z21，齿轮z20和齿轮z18固定安装在小锥齿轮轴z21上，小锥齿轮轴z21啮合有大锥齿轮z22，大锥齿轮z22连接有行星齿轮系，行星齿轮系包括太阳轮z23、若干行星轮z24和齿圈z25，行星轮z24与太阳轮z23、齿圈z25啮合，行星齿轮系连接有车轮18，通过行星齿轮系减速后，将动力传递给车轮18来驱动车辆行走。

如本发明的无级变速传动装置的工作原理是：将发动机动力分成两路进行传动，一路通过机械传动部分(包括齿轮z3、齿轮z4、行星架5、行星轮z6)进行传递，另一路通过液压传动部分(包括齿轮z1、齿轮z2、液压无级变速器4、太阳轮z5、行星轮z6)进行传递，行星轮z6将两路动力合并之后传递给齿圈z7，完成无级变速传动过程。由于机械路传动效率高，但是不能无级调速；液压路传动效率较低，但可以无级调速，本发明中的液压无级变速器4只传递一部分动力，故整个传动系功率损失的较少，传动效率较高。如图3所示，当发动机的速度n3为2200r/min时，当排量调节构件4.3控制的排量比值从-1到1变化时，定量马达4.2的转速n4.2大约从-2700r/min到2700r/min变化，最终行星轮系输出轴7的转速n7大约从-40r/min到1800r/min变化。

所述液压-机械无级变速传动装置在拖拉机中应用如下：

由于拖拉机的使用工况可以分为运输工况和作业工况，运输工况下很少会用到倒挡，作业工况下几乎不会用到高速挡，因此本发明的液压-机械无级变速传动装置设计了两种作业模式：运输模式和作业模式。

在运输模式下，啮合装置9选择啮合齿轮z12，通过第一离合器k1和第二离合器k2来切换L档和H档；在作业模式下，啮合装置9选择啮合齿轮z14，通过第一离合器k1和第二离合器k2来切换L档和R档，由于第一离合器k1、第二离合器k2切换档位时传动系不需要切断动力，换挡时间短，作业效率更高。

此扩展使用的具体实现方法如下：

当选择运输模式、第一离合器k1结合时，行星轮系输出轴7的动力通过第一离合器k1→齿轮z11→齿轮z10→传递到变速箱输出轴10，此时车辆在低速前进，且可无级变速，第一离合器k1分离、第二离合器k2结合时，行星轮系输出轴7的动力通过第二离合器k2→齿轮z13→齿轮z12→传递到变速箱输出轴10，此时车辆在高速前进，且可无级变速。

当选择作业模式、第一离合器k1结合时，行星轮系输出轴7的动力通过第一离合器k1→齿轮z11→齿轮z10→传递到变速箱输出轴10，此时车辆在低速前进，且可无级变速。第一离合器k1分离、第二离合器k2结合时，行星轮系输出轴7的动力通过第二离合器k2→齿轮z16→齿轮z15→齿轮z14→传递到变速箱输出轴10，此时车辆倒退，且可无级变速。

实施例2

与实施例1相同部分内容已在实施例1中进行详细的论述，此处不再赘述，相对实施例1，本实施例修改如下：

如图4所示，所述变速箱输出轴10上固定安装有齿轮z12，变速箱输出轴10连接有第三离合器k3，第三离合器k3连接有齿轮z14和齿轮z15。

所述齿轮z12啮合有齿轮z13，齿轮z15啮合有齿轮z14和齿轮z16。

所述变速箱设有3个档位，分别为L档、H档和R档，L档由齿轮z10和齿轮z11啮合组成，H档由齿轮z12和齿轮z13啮合组成，R档由齿轮z15与齿轮z14、齿轮z16啮合组成，使用第一离合器k1、第二离合器k2和第三离合器k3来切换。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (5)

1.一种液压机械无级变速传动装置，包括发动机（1）、变速箱箱体（6）和后桥箱（14），变速箱箱体（6）上通过轴承支撑安装有变速箱输入轴（3）和变速箱输出轴（10），变速箱输入轴（3）和变速箱输出轴（10）均可围绕其自身轴线旋转，后桥箱（14）内安装有后桥箱输入轴（17），变速箱输出轴（10）连接后桥箱输入轴（17），发动机（1）的后端连接变速箱输入轴（3）前端，其特征在于：所述变速箱输入轴（3）连接有机械传动部分和液压传动部分，发动机（1）的动力传递到变速箱输入轴（3）后分两路进行传递，一路是通过机械传动部分进行传递，另一路是通过液压传动部分进行传递；

所述液压传动部分包括液压无级变速器（4），液压无级变速器（4）安装在变速箱箱体（6）内部的前端，位于变速箱输入轴（3）下方；

所述液压无级变速器（4）包括变量泵（4.1）、定量马达（4.2）和排量调节构件（4.3）；

所述变量泵（4.1）的轴上安装有齿轮z2，齿轮z2啮合有齿轮z1，齿轮z1安装在变速箱输入轴（3）上，定量马达（4.2）的轴上安装有太阳轮z5，太阳轮z5啮合有若干个行星轮z6，行星轮z6可围绕其自身轴线旋转，齿轮z1、齿轮z2、液压无级变速器（4）、太阳轮z5、行星轮z6构成液压传动部分；

所述机械传动部分包括齿轮z3，齿轮z3安装在变速箱输入轴（3）上，齿轮z3啮合有齿轮z4，齿轮z4连接有行星架（5），齿轮z4安装在行星架（5）的前端，行星架（5）的后端围绕行星架（5）的轴线均匀分布安装有若干行星轮z6，齿轮z3、齿轮z4、行星架（5）、行星轮z6构成机械传动部分；

所述行星轮z6还啮合有齿圈z7，太阳轮z5、行星架（5）、行星轮z6和齿圈z7构成行星轮系，行星轮系连接有行星轮系输出轴（7），行星轮系输出轴（7）固定安装有第一离合器k1和第二离合器k2，行星轮系输出轴（7）空套安装有齿轮z11和齿轮轴（8），齿轮z11和齿轮轴（8）分别连接第一离合器k1和第二离合器k2，齿轮轴（8）上安装有齿轮z13和齿轮z16；

所述后桥箱输入轴（17）上固定安装有第二啮合装置（12），后桥箱输入轴（17）空套安装有齿轮z19和齿轮z17，第二啮合装置（12）可以选择性将齿轮z19或齿轮z17接合到后桥箱输入轴（17）上传递动力，齿轮z19啮合有齿轮z20，齿轮z17啮合有齿轮z18；

所述齿轮z17和齿轮z18啮合组成后桥箱中的HH档；齿轮z19和齿轮z20啮合组成后桥箱中的LL档；

所述齿轮z20和齿轮z18连接有小锥齿轮轴z21，齿轮z20和齿轮z18固定安装在小锥齿轮轴z21上，小锥齿轮轴z21啮合有大锥齿轮z22，大锥齿轮z22连接有行星齿轮系，行星齿轮系包括太阳轮z23、若干行星轮z24和齿圈z25，行星轮z24与太阳轮z23、齿圈z25啮合，行星齿轮系连接有车轮（18）。

2.如权利要求1所述的一种液压机械无级变速传动装置，其特征在于：所述变速箱输出轴（10）上固定安装有齿轮z10和第一啮合装置（9），变速箱输出轴（10）上空套安装有齿轮z12和齿轮z14，齿轮z12啮合有齿轮z13，齿轮z10啮合有齿轮z11，第一啮合装置（9）用于选择性将齿轮z12或齿轮z14接合到变速箱输出轴（10）上传递动力，齿轮z14和齿轮z16均啮合有齿轮z15，齿轮z15安装在变速箱箱体（6）上。

3.如权利要求1所述的一种液压机械无级变速传动装置，其特征在于：所述变速箱输出轴（10）上固定安装有齿轮z12，齿轮z12啮合有齿轮z13，变速箱输出轴（10）连接有第三离合器k3，第三离合器k3连接有齿轮z14和齿轮z15，齿轮z15两端分别与齿轮z14和齿轮z16啮合，齿轮z15安装在变速箱箱体（6）上。

4.如权利要求2所述的一种液压机械无级变速传动装置，其特征在于：所述变速箱设有3个档位，分别为L档、H档和R档，L档由齿轮z10和齿轮z11啮合组成，H档由齿轮z12和齿轮z13啮合组成，R档由齿轮z15与齿轮z14、齿轮z16啮合组成，使用第一啮合装置（9）选择啮合齿轮z12或齿轮z14来接合H档或R档，使用第一离合器k1、第二离合器k2来切换。

5.如权利要求3所述的一种液压机械无级变速传动装置，其特征在于：所述变速箱设有3个档位，分别为L档、H档和R档，L档由齿轮z10和齿轮z11啮合组成，H档由齿轮z12和齿轮z13啮合组成，R档由齿轮z15与齿轮z14、齿轮z16啮合组成，使用第一离合器k1、第二离合器k2和第三离合器k3分别来单独控制切换L档、H档和R档。