CN111306279B - 一种单泵控双马达机械液压复合传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种单泵控双马达机械液压复合传动装置，包括输入构件、行星齿轮总成、输出构件、液压传动机构、动力输出机构、离合器组件和制动器组件，所述液压传动机构包括两个定量马达，通过控制阀组件控制两个所述定量马达串联或并联；所述离合器组件将所述输入构件分别连接到液压传动机构和行星齿轮总成、将一个定量马达的输出与行星齿轮总成连接、将另一个定量马达的输出与动力输出机构连接、将所述输出构件与行星齿轮总成连接，所述离合器组件和制动器组件提供输入构件与输出构件和/或动力输出机构之间连续的传动比。本发明可以在保证动力输出的基础上，兼具传统机械液压无级变速器的多模式高效无级变速功能。

Description

一种单泵控双马达机械液压复合传动装置
技术领域
本发明涉及自动变速装置领域，特别涉及一种多功能无级变速且具有动力输出功能的装置。
背景技术
工程车辆作业情况复杂且环境恶劣，不仅涉及起步、作业和转场工况，还要求作业车辆兼具无级变速功能和动力输出功能，且两者能实现功率的合理匹配。目前具有机械液压无级变速功能和动力输出功能的作业车辆，较难在上述三种场合下达到理想的效果。
变速装置的不同模式适用于不同的工况，本发明采用的单泵控双马达无级变速装置，设计了两种针对不同工况的传动方式，对于作业工况采用大转矩的传动方式，满足作业时所需动力，提高作业效率；对于转场工况采用高转速的传动方式，满足转场时所需速度，缩短转场时间。
传统的机械液压无级变速器液压系统的工作范围有限，且调节精度单一，对于低速作业情况下，需保持车辆的平稳运行，因此需要精度高的调节；而在转场情况下，则需要宽的液压系统调节范围，以适应车辆高速运行的需要。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种单泵控双马达的机械液压复合传动装置，在保证动力输出的基础上，兼具传统机械液压无级变速器的多模式高效无级变速功能。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种单泵控双马达机械液压复合传动装置，包括输入构件、行星齿轮总成、输出构件、液压传动机构、动力输出机构、离合器组件和制动器组件，所述液压传动机构包括两个定量马达，通过控制阀组件控制两个所述定量马达串联或并联；所述离合器组件将所述输入构件分别连接到液压传动机构和行星齿轮总成、将一个定量马达的输出与行星齿轮总成连接、将另一个定量马达的输出与动力输出机构连接、将所述输出构件与行星齿轮总成连接，所述离合器组件和制动器组件提供输入构件与输出构件和/或动力输出机构之间连续的传动比。
进一步，所述行星齿轮总成包括第二行星齿轮机构、第三行星齿轮机构、第四行星齿轮机构和第一行星轮机构；一个所述定量马达的输出与第一行星轮机构的齿圈连接，第一行星轮机构的行星架与第二行星齿轮机构的齿圈连接，第一行星轮机构的太阳轮与第二行星齿轮机构的太阳轮连接，第二行星齿轮机构的太阳轮与第三行星齿轮机构的太阳轮连接，第三行星齿轮机构的齿圈与第四行星齿轮机构的太阳轮连接，另一个所述定量马达的输出与第四行星齿轮机构的齿圈连接；所述离合器组件至少将第一行星齿轮机构的行星架、第三行星齿轮机构的行星架和第四行星齿轮机构的行星架中的一个与输出构件连接；所述离合器组件将第二行星齿轮机构的行星架或第三行星齿轮机构的太阳轮与输入构件连接。
进一步，通过调节液压传动机构的排量比和选择性控制所述离合器组件、控制阀组件和制动器组件的接合，提供输入构件与输出构件之间的传动方式包括：液压传动、机械传动和机械液压传动。
进一步，所述离合器组件包括第三离合器C3、第四离合器C4、第六离合器C6和第七离合器C7；所述第三离合器C3用于选择性的将第一行星齿轮机构的行星架连接到输出构件以共同旋转；所述第四离合器C4用于选择性的将第三行星齿轮机构的行星架连接到输出构件以共同旋转；所述第六离合器C6用于选择性的将第一行星齿轮机构的齿圈连接到一个所述定量马达以共同旋转；所述第七离合器C7用于选择性的将第四行星齿轮机构的齿圈连接到另一个所述定量马达以共同旋转；
所述制动器组件包括第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4，所述第一制动器B1用于选择性的将第一行星齿轮机构的齿圈连接到固定件；所述第二制动器B2用于选择性的将第三行星齿轮机构的行星架连接到固定件；所述第三制动器B3用于选择性的将第四行星齿轮机构的行星架连接到固定件；所述第四制动器B4用于选择性的将第四行星齿轮机构的齿圈连接到固定件；
所述控制阀组件包括第一换向阀和第二换向阀，所述第一换向阀用于控制定量马达的正反转，所述第二换向阀用于控制2个所述定量马达串联或并联；
通过调节液压传动机构的排量比、选择性控制所述第三离合器C3、第四离合器C4、第六离合器C6、第七离合器C7、第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4的接合和选择性控制第一换向阀和第二换向阀，提供输入构件与输出构件之间的液压传动方式。
进一步，接合所述第三离合器C3、第四离合器C4、第六离合器C6、第三制动器B3和第四制动器B4、接合所述第三离合器C3、第七离合器C7、第一制动器B1、第二制动器B2和第三制动器B3，分别提供输入构件与输出构件之间正向或反向各自相异的液压传动方式。
进一步，所述离合器组件还包括第一离合器C1、第二离合器C2和第五离合器C5；所述第一离合器C1用于选择性的将输入构件连接到第二行星齿轮机构的行星架以共同旋转；所述第二离合器C2用于选择性的将输入构件连接到第三行星齿轮机构的太阳轮以共同旋转；所述第五离合器C5用于选择性的将第四行星齿轮机构的行星架连接到输出构件以共同旋转；
通过选择性控制所述第一离合器C1、第二离合器C2、第三离合器C3、第四离合器C4、第五离合器C5、第一制动器B1、第二制动器B2、第三制动器B3和第四制动器B4的接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的机械传动方式。
进一步，接合所述第二离合器C2、第四离合器C4、第三制动器B3和第四制动器B4提供输入构件与输出构件之间后退的机械传动方式；
接合所述第二离合器C2、第五离合器C5、第二制动器B2和第四制动器B4、接合所述第一离合器C1、第三离合器C3和第一制动器B1、接合所述第一离合器C1、第三离合器C3、第四离合器C4、第三制动器B3和第四制动器B4、接合第二离合器C2、第四离合器C4、第五离合器C5和第四制动器B4，分别提供输入构件与输出构件之间前进各自相异的机械传动方式。
进一步，接合第二离合器C2、第三离合器C3和第六离合器C6、接合第一离合器C1、第三离合器C3和第六离合器C6、接合第一离合器C1、第三离合器C3、第四离合器C4、第七离合器C7和第三制动器B3、接合第二离合器C2、第五离合器C5、第七离合器C7和第二制动器B2，分别提供输入构件与输出构件之间正向或反向各自相异的机械液压传动方式。
进一步，通过控制液压传动机构的排量比线性变化和选择性控制所述离合器和所述制动器的结合，使液压传动转换为液压机械传动。
进一步，所述离合器组件包括第八离合器C8和第九离合器C4，所述第八离合器C8用于选择性的将一个定量马达的输出连接到动力输出机构以共同旋转；所述第九离合器C4用于选择性的将另一个定量马达的输出连接到动力输出机构以共同旋转；选择性控制第八离合器C8或第九离合器C4的结合、选择性控制阀组件的接合，提供输入构件与动力输出机构之间连续的传动比。
本发明的有益效果在于：
本发明所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，具有液压、机械液压和机械三种传动模式多个档位可供选择，通过切换离合器、制动器和液压阀满足各种工况，操作简单可靠；采用单泵控双马达结构，既能在机液传动中选择不同输入方式，也能解决输出轴和动力输出轴之间的功率匹配问题，提高作业效率；该结构能改变两个马达工作时的连接方式，当两者处于并联时，输出转矩大，泵和马达的排量比调节精度高，适合低速作业工况；当两者处于串联时，输出转速高，泵和马达的排量比调节范围大，适合高速转场工况。
附图说明
图1为本发明所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置图。
图2为本发明低速正向液压传动功率流向示意图；
图3为本发明低速反向液压传动功率流向示意图；
图4为本发明高速正向液压传动功率流向示意图；
图5为本发明高速反向液压传动功率流向示意图；
图6为本发明机械倒档功率流向示意图；
图7为本发明机械1档功率流向示意图；
图8为本发明机械2档功率流向示意图；
图9为本发明机械3档功率流向示意图；
图10为本发明机械4档功率流向示意图；
图11为本发明低速反向机械液压复合传动功率流向示意图；
图12为本发明低速正向机械液压复合传动功率流向示意图；
图13为本发明高速正向机械液压复合传动1挡功率流向示意图；
图14为本发明高速正向机械液压复合传动2挡功率流向示意图；
图15为本发明动力输出(方式一)功率流向示意图；
图16为本发明动力输出(方式二)功率流向示意图；
图17为本发明的低速传动图线；
图18为本发明的高速传动图线；
图中：
1-输入轴；2-分流机构；2-1-分流机构齿轮副；3-第二行星齿轮机构；3-1-第二行星齿轮太阳轮；3-2第二行星齿轮齿圈；3-3-第二行星齿轮行星架；3-4-第二行星齿轮行星架齿轮副；3-5-第一离合器C1；4-第三行星齿轮机构；4-1-第二离合器C2；4-2-第三行星齿轮太阳轮齿轮副；4-3-第二制动器B2；4-4-第三行星齿轮太阳轮；4-5-第三行星齿轮行星架；4-6-第三行星齿轮齿圈；4-7-第四离合器C4；5-第四行星齿轮机构；5-1-第三制动器B3；5-2-第四制动器B4；5-3-第四行星齿轮齿圈；5-4-第四行星齿轮太阳轮；5-5-第四行星齿轮行星架；5-6-第五离合器C5；5-7-第四行星齿轮齿圈输入齿轮副；5-8-第七离合器C7；6-液压传动机构；6-1-单向泵P；6-2-溢流阀V1；6-3-单向阀V2；6-4-定量马达M1；6-5-三位四通电磁阀V3；6-6-二位四通电磁阀V4；6-7-定量马达M2；7-动力输出机构；7-1-前动力输出齿轮副；7-2-第八离合器C8；7-3-后动力输出齿轮副；7-4-第九离合器C9；7-5-动力输出轴；8-第一行星齿轮机构；8-1-第六离合器C6；8-2-第一行星齿轮齿圈输入齿轮副；8-3-第一行星齿轮齿圈；8-4-第一制动器B1；8-5-第三离合器C3；8-6-第一行星齿轮行星架；8-7-第一行星齿轮太阳轮；9-输出轴。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，包括输入轴1、分流机构2、第二行星齿轮机构3、第三行星齿轮机构4、第四行星齿轮机构5、液压传动机构6、动力输出机构7、第一行星齿轮机构8、输出轴9、离合器组件和制动器组件；
所述液压传动机构6包括单向泵P 6-1、溢流阀V16-2、单向阀V26-3、定量马达M16-4、三位四通电磁阀V36-5、二位四通电磁阀V46-6和定量马达M26-7；所述单向泵P 6-1输入端与输入轴1通过分流机构2的分流机构齿轮副2-1连接，所述定量马达M16-4输出端通过第一行星齿轮齿圈输入齿轮副8-2与第一行星齿轮齿圈8-3连接，所述定量马达M26-7输出端通过第四行星齿轮齿圈输入齿轮副5-7与第四行星齿轮齿圈5-3连接。单向泵P 6-1出口依次连接溢流阀V16-2、单向阀V26-3和三位四通电磁阀V36-5；三位四通电磁阀V36-5的出口连接定量马达M16-4和定量马达M26-7，通过二位四通电磁阀V46-6控制定量马达M16-4和定量马达M26-7的连接关系，当二位四通电磁阀V46-6保持常态时，定量马达M16-4和定量马达M26-7并联连接，当二位四通电磁阀V46-6通电时，定量马达M16-4和定量马达M26-7串联连接。所述三位四通电磁阀V36-5用于控制定量马达M16-4和定量马达M26-7旋转的方向。
所述第一行星齿轮机构8包括第六离合器C68-1、第一行星齿轮齿圈输入齿轮副8-2、第一行星齿轮齿圈8-3、第一制动器B18-4、第三离合器C38-5、第一行星齿轮行星架8-6和第一行星齿轮太阳轮8-7。所述第一行星齿轮齿圈8-3、第一行星齿轮行星架8-6和第一行星齿轮太阳轮8-7构成行星轮结构；所述第一行星齿轮齿圈8-3通过第一行星齿轮齿圈输入齿轮副8-2与定量马达M16-4输出端连接，所述第六离合器C68-1用于选择性的将第一行星齿轮齿圈8-3连接到定量马达M16-4以共同旋转；所述第一行星齿轮行星架8-6与第二行星齿轮齿圈3-2连接，所述第一行星齿轮太阳轮8-7、第二行星齿轮太阳轮3-1和第三行星齿轮太阳轮4-4三者连接为一体。所述第三离合器C38-5用于选择性的将第一行星齿轮行星架8-6连接到输出轴9以共同旋转；所述第一制动器B18-4用于选择性的将第一行星齿轮齿圈8-3连接到固定件。
所述第二行星齿轮机构3包括第二行星齿轮太阳轮3-1、第二行星齿轮齿圈3-2、第二行星齿轮行星架3-3、第二行星齿轮行星架齿轮副3-4和第一离合器C13-5。所述第二行星齿轮太阳轮3-1、第二行星齿轮齿圈3-2和第二行星齿轮行星架3-3构成行星轮结构；所述输入轴1通过第二行星齿轮行星架齿轮副3-4与第二行星齿轮行星架3-3连接。所述第一离合器C13-5用于选择性的将输入轴1连接到第二行星齿轮行星架3-3以共同旋转。
所述第三行星齿轮机构4包括第二离合器C24-1、第三行星齿轮太阳轮齿轮副4-2、第二制动器B24-3、第三行星齿轮太阳轮4-4、第三行星齿轮行星架4-5、第三行星齿轮齿圈4-6和第四离合器C44-7，所述第三行星齿轮太阳轮4-4、第三行星齿轮行星架4-5、第三行星齿轮齿圈4-6构成行星轮结构；所述输入轴1通过第三行星齿轮太阳轮齿轮副4-2与第三行星齿轮太阳轮4-4连接；所述第二离合器C24-1用于选择性的将输入轴1连接到第三行星齿轮太阳轮4-4以共同旋转；所述第二制动器B24-3用于选择性的将第三行星齿轮行星架4-5连接到固定件；所述第四离合器C44-7用于选择性的将第三行星齿轮行星架4-5连接到输出轴9以共同旋转；所述第三行星齿轮齿圈4-6与第四行星齿轮太阳轮5-4固联。
所述第四行星齿轮机构5包括第三制动器B35-1、第四制动器B45-2、第四行星齿轮齿圈5-3、第四行星齿轮太阳轮5-4、第四行星齿轮行星架5-5、第五离合器C55-6、第四行星齿轮齿圈输入齿轮副5-7和第七离合器C75-8，所述第四行星齿轮齿圈5-3、第四行星齿轮太阳轮5-4和第四行星齿轮行星架5-5构成行星轮结构，所述第三制动器B35-1用于选择性的将第四行星齿轮行星架5-5连接到固定件；所述第四制动器B45-2用于选择性的将第四行星齿轮齿圈5-3连接到固定件；所述第四行星齿轮齿圈5-3通过第四行星齿轮齿圈输入齿轮副5-7与定量马达M26-7输出端连接。所述第五离合器C55-6用于选择性的将第四行星齿轮行星架5-5连接到输出轴9以共同旋转；所述第七离合器C75-8用于选择性的将第四行星齿轮齿圈5-3连接到定量马达M26-7以共同旋转。
所述动力输出机构7包括前动力输出齿轮副7-1，第八离合器C87-2，后动力输出齿轮副7-3，第九离合器C97-4，动力输出轴7-5；所述定量马达M16-4输出端通过前动力输出齿轮副7-1与动力输出轴7-5连接，所述定量马达M26-7输出端通过后动力输出齿轮副7-3与动力输出轴7-5连接；所述第八离合器C87-2用于选择性的将定量马达M16-4的输出连接到动力输出轴7-5以共同旋转；所述第九离合器C47-4用于选择性的将定量马达M26-7的输出连接到动力输出轴7-5以共同旋转。
通过调节液压传动机构6的排量比和选择性控制所述离合器组件、控制阀组件和制动器组件的接合，提供输入构件与输出构件之间的传动方式包括：液压传动、机械传动和机械液压传动。下面结合表1具体举例说明：
液压传动包括正向低速液压传动、反向低速液压传动、正向高速液压传动和反向高速液压传动。
如图2和17所示，正向低速液压传动：仅接合第三离合器C38-5、第四离合器C44-7、第六离合器C68-1、第三制动器B35-1、第四制动器B45-2，三位四通电磁阀V36-5右位通电，二位四通电磁阀V46-6处于常态位；输入轴1的动力经分流机构齿轮副2-2、单向泵P 6-1、定量马达M16-4、第六离合器C68-1和第一行星齿轮齿圈输入齿轮副8-2传递到第一行星齿轮齿圈8-3，一部分动力经第一行星齿轮行星架8-6及第三离合器C38-5传递给输出轴9；另一部分动力经第一行星齿轮太阳轮8-7、第三行星齿轮太阳轮4-4、第三行星齿轮行星架4-5和第四离合器C44-7传递给输出轴9，所述输入轴1与输出轴9转向在设定的排量比范围内相同，此时该工况工作为图17中的CD段。
如图3和17所示，同理，当三位四通电磁阀V36-5左位通电，其它装置位置不变，定量马达M16-4反转，所述输入轴1与输出轴9转向在设定的排量比范围内相反，实现反向低速液压传动，此时该工况工作在BC段。
如图4和17所示，正向高速液压传动：接合第三离合器C38-5、第七离合器C75-8、第一制动器B18-4、第二制动器B24-3和第三制动器B35-1；三位四通电磁阀V36-5右位通电，二位四通电磁阀V46-6通电，输入轴1动力经分流机构2传递给液压传动机构6输入端，经定量马达M26-7、第七离合器C75-8、第四行星齿轮齿圈输入齿轮副5-7、第四行星齿轮齿圈5-2、第四行星齿轮太阳轮5-4、第三行星齿轮齿圈4-6、第三行星齿轮太阳轮4-4、第一行星齿轮太阳轮8-7、第一行星齿轮行星架8-6和第三离合器C38-5传递给输出轴9，所述输入轴1与输出轴9转向在设定的排量比范围内相同，此时该工况工作为图17中的GH段。
如图5和17所示，同理，当三位四通电磁阀V36-5左位通电，其它装置位置不变，定量马达M26-7反转，所述输入轴1与输出轴9转向在设定的排量比范围内相反，实现反向高速液压传动，此时图17中的工况中的FG段。
机械传动包括倒挡、机械1挡、机械2挡、机械3挡和机械4挡。
如图6和17所示，机械倒挡：接合第二离合器C24-1、第四离合器C44-7、第三制动器B35-1和第四制动器B45-2，由于第三制动器B35-1和第四制动器B45-2接合，第四行星齿轮机构5整体锁死，第三行星齿轮齿圈4-6也锁死。动力经输入轴1、第二离合器C24-1、第三行星齿轮太阳轮齿轮副4-2、第三行星齿轮太阳轮4-4、第三行星齿轮行星架4-5和第四离合器C44-7，传递给输出轴9，所述输入轴1与输出轴9转向相反，此时图17中的工况中的B点。
如图7和18所示，机械1挡：接合第二离合器C24-1、第五离合器C55-6、第二制动器B24-3和第四制动器B45-2，动力经输入轴1、第二离合器C24-1、第三行星齿轮太阳轮齿轮副4-2、第三行星齿轮太阳轮4-4、第三行星齿轮齿圈4-6、第四行星齿轮太阳轮5-4、第四行星齿轮行星架5-5和第五离合器C55-6传递给输出轴9，所述输入轴1与输出轴9转向相同,此时图18中的工作在I点。
如图8和18所示，机械2挡：接合第一离合器C13-5、第三离合器C38-5和第一制动器B18-4，动力经输入轴1、第二行星齿轮行星架齿轮副3-5传递给第二行星齿轮行星架3-3，一部分动力经第二行星齿轮太阳轮3-1、第一行星齿轮太阳轮8-7传递给第一行星齿轮行星架8-6，另一部分动力经第二行星齿轮齿圈3-2传递给第一行星齿轮行星架8-6，汇合到第一行星齿轮行星架8-6的动力经第三离合器C38-5传递给输出轴9，所述输入轴1与输出轴9转向相同，此时图18中的工作在J点。
如图9、17和18所示，机械3挡：接合第一离合器C13-5、第三离合器C38-5、第四离合器C44-7、第三制动器B35-1和第四制动器B45-2，由于第四行星机构整体5锁死，第三行星齿轮齿圈4-6也锁死，动力经输入轴1、第一离合器C13-5传递给第二行星齿轮行星架齿轮副3-4，一部分动力经第二行星齿轮太阳轮3-1和第三行星齿轮太阳轮4-4传递到第三行星齿轮行星架4-5，另一部分动力经第二行星齿轮齿圈3-2、第一行星齿轮行星架8-6和第三离合器C38-5传递到第一行星齿轮行星架8-6，由于第三离合器C38-5和第四离合器C44-7与输出轴9连接，并同时处于接合状态，动力经由输出轴9输出，所述输入轴1与输出轴9转向相同，此时图18中的工作在D点和L点。
如图10和18所示，机械4挡：接合第二离合器C24-1、第四离合器C44-7、第五离合器C55-6和第四制动器B45-2，动力经输入轴1和第二离合器C24-1传递到第三行星齿轮太阳轮4-4，一部分动力经第三行星齿轮齿圈4-6、第四行星齿轮太阳轮5-4和第四行星齿轮行星架5-5传递到第五离合器C55-6，另一部分动力经第三行星齿轮行星架4-5传递到第四离合器C44-7，由于第四离合器C44-7和第五离合器C55-6与输出轴9连接，并同时处于接合状态，动力经由输出轴9输出，所述输入轴1与输出轴9转向相同，此时图18中的工作在M点。
机械液压传动包括低速正向机械液压复合传动、低速反向机械液压复合传动、高速机械液压复合传动1挡和高速机械液压复合传动2挡。
如图11和17所示，低速反向机械液压复合传动：接合第二离合器C24-1、第三离合器C38-5和第六离合器C68-1，三位四通电磁阀右位通电V36-5，二位四通电磁阀V46-6处于常态位，传递到输入轴1的一部分动力经分流机构2、液压传动机构6、第六离合器C68-1和第一行星齿轮齿圈输入齿轮副8-2，传递到第一行星齿轮齿圈8-3，另一部分动力经第二离合器C24-1和第三行星齿轮太阳轮齿轮副4-2，传递到第一行星齿轮太阳轮8-7，传递到第一行星齿轮齿圈8-3的液压动力和传递到第一行星齿轮太阳轮8-7机械动力在第一行星齿轮行星架8-6汇合，经第三离合器C38-5传递给输出轴9，此时该工况下工作在图17中的AB段。
如图12和17所示，低速正向机械液压复合传动：接合第一离合器C13-5、第三离合器C38-5、第六离合器C68-1，三位四通电磁阀右位通电V36-5，二位四通电磁阀V46-6处于常态位，传递到输入轴1的一部分动力经分流机构2、液压传动机构6、第六离合器C68-1和第一行星齿轮齿圈输入齿轮副8-2，传递到第一行星齿轮齿圈8-3，另一部分动力经第一离合器C13-5和第二行星齿轮行星架齿轮副3-4，传递到第二行星齿轮行星架3-3，此时动力再次分流，一路经第二行星齿轮太阳轮3-1传递到第一行星齿轮太阳轮8-7，一路经第二行星齿轮齿圈3-2传递到第一行星齿轮行星架8-6，传递到第一行星齿轮齿圈8-3的液压动力，与传递到第一行星齿轮太阳轮8-7和第一行星齿轮行星架8-6的机械动力，经第三离合器C38-5传递给输出轴9，此时该工况下工作在图17中的DE段。
如图13和18所示，高速正向机械液压复合传动1挡：接合第一离合器C13-5、第三离合器C38-5、第四离合器C44-7、第七离合器C75-8、第三制动器B35-1，三位四通电磁阀V36-5右位通电，二位四通电磁阀V46-6通电，输入轴1传递的一部分动力经分流机构2传递给液压传动机构6，经第七离合器C75-8、第四行星齿轮齿圈输入齿轮副5-7、第四行星齿轮齿圈5-3和第四行星齿轮太阳轮5-4，传递到第三行星齿轮齿圈4-6，输入轴1传递的另一部分动力经第一离合器C13-6、第二行星齿轮行星架齿轮副3-4和第二行星齿轮行星架3-3分成两部分，一部分经第二行星齿轮齿圈3-2、第一行星齿轮行星架8-6和第三离合器C38-5，与输出轴9相连，另一部分经第二行星齿轮太阳轮3-1、第三行星齿轮太阳轮4-4与来自第三行星齿轮齿圈4-6的液压动力汇流至第三行星齿轮行星架4-5，由于第三离合器C38-5和第四离合器C44-7与输出轴9连接，并同时处于接合状态，动力经由输出轴9输出，此时该工况下工作在图18中的HK段。
如图14和18所示，高速正向机械液压复合传动2挡：接合第二离合器C24-1、第五离合器C55-6、第七离合器C75-8、第二制动器B24-3，三位四通电磁阀右位通电V36-5，二位四通电磁阀通电V46-6，输入轴1传递的一部分动力经分流机构2传递给液压传动机构6，经第七离合器C75-8和第四行星齿轮齿圈输入齿轮副5-7，传递到第四行星齿轮齿圈5-3；输入轴1传递的另一部分动力，经第二离合器C24-1、第三行星齿轮太阳轮齿轮副4-2、第三行星齿轮太阳轮4-4、第三行星齿轮齿圈4-6，传递到第四行星齿轮太阳轮5-4，第四行星齿轮齿圈5-3传递的液压动力与第四行星齿轮太阳轮5-4传递的机械动力，在第四行星齿轮行星架5-5处汇流，经第五离合器C55-6经由输出轴9输出，此时该工况下工作在图18中的KN段。
表1各元件接合表
Figure BDA0002388947960000091
Figure BDA0002388947960000101
表中：1.“B”代表制动器，“C”代表离合器，“V”代表液压阀；
2.“▲”代表换挡元件接合，“△”代表换挡元件分离。
如图15所示，动力输出方式一：定量马达M16-4和定量马达M26-7处于并联状态，此时定量马达M16-4和定量马达M26-7转矩大，具体实施如下：三位四通电磁阀V36-5右位通电，二位四通电磁阀V46-6处于常态位，接合第九离合器C97-4，动力经定量马达M26-7、后动力输出齿轮副7-3传递给动力输出轴7-5，该工况适用于对转矩需求高的工作场景。
如图16所示，动力输出方式二：定量马达M16-4和定量马达M26-7处于串联状态，此时定量马达M16-4和定量马达M26-7转速高，具体实施如下：三位四通电磁阀V36-5右位通电，二位四通电磁阀V46-6通电，接合第八离合器C87-2，动力经定量马达M16-4、前动力输出齿轮副7-1传递给动力输出轴7-5。
下面从传动关系说明：
低速液压：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000102
高速液压：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000103
低速反向机械液压复合传动：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000104
低速正向机械液压复合传动：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000105
高速正向机械液压复合传动1挡：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000106
高速正向机械液压复合传动2挡：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000107
上述各式中：no为输出轴9的转速，ne为输入轴1转速，e1为单向泵6-1排量与定量马达M16-4和定量马达M26-7排量之和的比，e2为单向泵6-1排量与定量马达M26-7排量的比，k1、k2、k3、k4分别为第一行星齿轮特性参数、第二行星齿轮特性参数、第三行星齿轮的特性参数、第四行星齿轮的特性参数，i1为分流机构齿轮副2-1的齿轮传动比，i2为第二行星齿轮行星架齿轮副3-4的齿轮传动比，i3为第三行星齿轮太阳轮齿轮副4-2的齿轮传动比，i4为齿轮传动比，i5为第一行星齿轮齿圈输入齿轮副齿轮传动比，i6为第四行星齿轮齿圈输入齿轮副齿轮传动比，
令i1＝0.62、i2＝0.8、i3＝0.3、i4＝0.7、i5＝1、i6＝0.9
k1＝3.3、k2＝3.8、k3＝1.6、k4＝1.5
液压传动关系如下：
如图17所示，低速液压：①式代入参数，当e1∈[-1,1]，对应的范围n0∈[-3.13，3.13]ne
联立式①式和③式可得交点B；联立①式和④式可得交点D。
根据交点得正向低速液压对应的图示范围：
e1∈[0,0.428]，n0∈[0，1.339]ne
反向低速液压对应的图示范围：
e1∈[-0.410,0]，n0∈[-1.282，0]ne
如图18所示，高速液压：②式代入参数，当e2∈[-2,2]，对应的范围n0∈[-2，2]ne
联立式②式和⑤式可得交点H。
根据交点得正向高速液压对应的图示范围：
e2∈[0,0.800]，n0∈[0，0.800]ne
反向高速液压对应的图示范围：
e2∈[-1,0]，n0∈[-1，0]ne
机液传动关系如下：
如图17所示，低速反向机械液压复合传动：
③式代入参数得：no＝1.238e1-0.775
当e1∈[-1,0]，对应的范围n0∈[-2.013，-0.775]ne
上述计算得到交点B,根据交点得到图示范围：
e1∈[-1,-0.410]，n0∈[-2.013，-1.282]ne
如图17所示，低速正向机械液压复合传动：
④式代入参数得：no＝0.657e1+1.058
当e1∈[0,1]，n0∈[1.058，1.715]ne
上述计算得到交点D,根据交点得到图示范围：
e1∈[0.428,1]，n0∈[1.339，1.715]ne
如图18所示，高速正向机械液压复合传动1挡：
⑤式代入参数得：no＝-0.672e2+1.339
当e2∈[0,2]，n0∈[-0.005，1.339]ne
联立⑤式和⑥式可得交点K，上述的计算得到交点H
根据交点得到图示范围：
e2∈[0.290,0.800]，n0∈[0.800，1.144]ne
如图18所示，高速正向机械液压复合传动2挡：
⑥式代入参数得：no＝1.075e2+0.833
当e2∈[0,2]，n0∈[0.833，2.984]ne
上述计算得到交点K，根据交点得到图示范围：
e2∈[0.290,2]，n0∈[1.144，2.984]ne
机械传动关系如下：
机械倒挡：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000121
代入参数得：no＝-1.282ne
机械1挡：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000122
代入参数得：no＝0.833ne
机械2挡：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000131
代入参数得：no＝1.058ne
机械3挡：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000132
代入参数得：no＝1.339ne
机械4挡：输入轴1与输出轴9的转速关系为：
Figure BDA0002388947960000133
代入参数得：no＝2.381ne。
根据上面的传动关系，通过选择性控制所述离合器和所述制动器的结合实现不同传动方式的切换，控制液压传动机构6的排量比，使液压传动转换为液压机械传动。具体如下：
能够实现液压传动→机械液压复合传动的切换方式一：该方式下定量马达M16-4和定量马达M26-7之间是并联关系，定量马达的输出转矩大，能满足作业需求。
液压传动：接合第三离合器C38-5、第四离合器C44-7、第六离合器C68-1、第三制动器B35-1、第四制动器B45-2，三位四通电磁阀V36-5右位通电，二位四通电磁阀V46-6处于常态位，定量马达M16-4的动力正向传递给输出轴9，实现液压起步，此时排量比变化范围在(0,0.428)；当三位四通电磁阀V36-5左位通电，其他装置工作状况不变的情况下，定量马达M16-4动力反向传递给输出轴9，实现液压倒车，此时排量比变化范围在(-0.410,0)。
正向机械液压复合传动：接合第一离合器C13-6、第三离合器C38-5、第六离合器C68-1，三位四通电磁阀右位通电V36-5，二位四通电磁阀V46-6处于常态位，此时定量马达M16-4和机械传动复合的动力经第三离合器C38-5正向传递给输出轴9，实现机械液压复合正向行驶，此时排量比变化范围在(0.428,1)。
反向机械液压复合传动：接合第二离合器C24-1、第三离合器C38-5、第六离合器C68-1，三位四通电磁阀右位通电V36-5，二位四通电磁阀V46-6处于常态位，此时定量马达M16-4和机械传动复合的动力经第三离合器C38-5反向传递给输出轴9，实现机械液压复合反向行驶，此时排量比变化范围在(-1,-0.410)。
能够实现液压传动→机械液压复合传动的切换方式二：该方式下马达M1和马达M2之间是串联关系，马达转速高，满足转场需求。
液压传动：接合第三离合器C38-5、第七离合器C75-8、第一制动器B18-4、第二制动器B24-3、第三制动器B35-1，三位四通电磁阀右位通电V36-5，二位四通电磁阀通电V46-6，定量马达M26-7的动力正向传递给输出轴9，实现液压起步，此时排量比变化范围在(0,0.800)。
正向机械液压传动1挡：接合第一离合器C13-5、第三离合器C38-5、第四离合器C44-7、第七离合器C75-8、第三制动器B35-1，三位四通电磁阀右位通电V36-5，二位四通电磁阀通电V46-6，此时定量马达M26-7和机械传动复合的动力经第三离合器C38-5和第四离合器C44-7正向传递给输出轴9，实现机械液压复合正向行驶，此时排量比变化范围在(0.290,0.800)。
正向机械液压传动2挡：接合第二离合器C24-1、第五离合器C55-6、第七离合器C75-8、第二制动器B24-3，三位四通电磁阀右位通电V36-5，二位四通电磁阀通电V46-6，此时定量马达M26-7和机械传动复合的动力经第五离合器C55-6正向传递给输出轴9，实现速度更高的机械液压复合正向行驶，此时排量比变化范围在(0.290,2)。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种单泵控双马达机械液压复合传动装置，其特征在于，包括输入构件、行星齿轮总成、输出构件、液压传动机构(6)、动力输出机构(7)、离合器组件和制动器组件，所述液压传动机构(6)包括两个定量马达(6-4、6-7)，通过控制阀组件控制两个所述定量马达(6-4、6-7)串联或并联；所述离合器组件将所述输入构件分别连接到液压传动机构(6)和行星齿轮总成、将一个定量马达(6-4、6-7)的输出与行星齿轮总成连接、将另一个定量马达(6-4、6-7)的输出与动力输出机构(7)连接、将所述输出构件与行星齿轮总成连接，所述离合器组件和制动器组件提供输入构件与输出构件和/或动力输出机构(7)之间连续的传动比；所述行星齿轮总成包括第二行星齿轮机构(3)、第三行星齿轮机构(4)、第四行星齿轮机构(5)和第一行星轮机构(8)；一个所述定量马达(6-4、6-7)的输出与第一行星轮机构(8)的齿圈连接，第一行星轮机构(8)的行星架与第二行星齿轮机构(3)的齿圈连接，第一行星轮机构(8)的太阳轮与第二行星齿轮机构(3)的太阳轮连接，第二行星齿轮机构(3)的太阳轮与第三行星齿轮机构(4)的太阳轮连接，第三行星齿轮机构(4)的齿圈与第四行星齿轮机构(5)的太阳轮连接，另一个所述定量马达(6-4、6-7)的输出与第四行星齿轮机构(5)的齿圈连接；所述离合器组件至少将第一行星齿轮机构(8)的行星架、第三行星齿轮机构(4)的行星架和第四行星齿轮机构(5)的行星架中的一个与输出构件连接；所述离合器组件将第二行星齿轮机构(3)的行星架或第三行星齿轮机构(4)的太阳轮与输入构件连接；
所述离合器组件包括第三离合器C3(8-5)、第四离合器C4(4-7)、第六离合器C6(8-1)和第七离合器C7(5-8)；所述第三离合器C3(8-5)用于选择性的将第一行星齿轮机构(8)的行星架连接到输出构件以共同旋转；所述第四离合器C4(4-7)用于选择性的将第三行星齿轮机构(4)的行星架连接到输出构件以共同旋转；所述第六离合器C6(8-1)用于选择性的将第一行星齿轮机构(8)的齿圈连接到一个所述定量马达(6-4、6-7)以共同旋转；所述第七离合器C7(5-8)用于选择性的将第四行星齿轮机构(5)的齿圈连接到另一个所述定量马达(6-4、6-7)以共同旋转；
所述制动器组件包括第一制动器B1(8-4)、第二制动器B2(4-3)、第三制动器B3(5-1)和第四制动器B4(5-2)，所述第一制动器B1(8-4)用于选择性的将第一行星齿轮机构(8)的齿圈连接到固定件；所述第二制动器B2(4-3)用于选择性的将第三行星齿轮机构(4)的行星架连接到固定件；所述第三制动器B3(5-1)用于选择性的将第四行星齿轮机构(5)的行星架连接到固定件；所述第四制动器B4(5-2)用于选择性的将第四行星齿轮机构(5)的齿圈连接到固定件；
所述控制阀组件包括第一换向阀和第二换向阀，所述第一换向阀用于控制定量马达(6-4、6-7)的正反转，所述第二换向阀用于控制2个所述定量马达(6-4、6-7)串联或并联；通过调节液压传动机构(6)的排量比和选择性控制所述离合器组件、控制阀组件和制动器组件的接合，提供输入构件与输出构件之间的传动方式包括：液压传动、机械传动和机械液压传动。
2.根据权利要求1所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，其特征在于，
通过调节液压传动机构(6)的排量比、选择性控制所述第三离合器C3(8-5)、第四离合器C4(4-7)、第六离合器C6(8-1)、第七离合器C7(5-8)、第一制动器B1(8-4)、第二制动器B2(4-3)、第三制动器B3(5-1)和第四制动器B4(5-2)的接合和选择性控制第一换向阀和第二换向阀，提供输入构件与输出构件之间的液压传动方式。
3.根据权利要求2所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，其特征在于，接合所述第三离合器C3(8-5)、第四离合器C4(4-7)、第六离合器C6(8-1)、第三制动器B3(5-1)和第四制动器B4(5-2)、接合所述第三离合器C3(8-5)、第七离合器C7(5-8)、第一制动器B1(8-4)、第二制动器B2(4-3)和第三制动器B3(5-1)，分别提供输入构件与输出构件之间正向或反向各自相异的液压传动方式。
4.根据权利要求2所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，其特征在于，所述离合器组件还包括第一离合器C1(3-5)、第二离合器C2(4-1)和第五离合器C5(5-6)；所述第一离合器C1(3-5)用于选择性的将输入构件连接到第二行星齿轮机构(3)的行星架以共同旋转；所述第二离合器C2(4-1)用于选择性的将输入构件连接到第三行星齿轮机构(4)的太阳轮以共同旋转；所述第五离合器C5(5-6)用于选择性的将第四行星齿轮机构(5)的行星架连接到输出构件以共同旋转；
通过选择性控制所述第一离合器C1(3-5)、第二离合器C2(4-1)、第三离合器C3(8-5)、第四离合器C4(4-7)、第五离合器C5(5-6)、第一制动器B1(8-4)、第二制动器B2(4-3)、第三制动器B3(5-1)和第四制动器B4(5-2)的接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的机械传动方式。
5.根据权利要求4所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，其特征在于，接合所述第二离合器C2(4-1)、第四离合器C4(4-7)、第三制动器B3(5-1)和第四制动器B4(5-2)提供输入构件与输出构件之间后退的机械传动方式；
接合所述第二离合器C2(4-1)、第五离合器C5(5-6)、第二制动器B2(4-3)和第四制动器B4(5-2)、接合所述第一离合器C1(3-5)、第三离合器C3(8-5)和第一制动器B1(8-4)、接合所述第一离合器C1(3-5)、第三离合器C3(8-5)、第四离合器C4(4-7)、第三制动器B3(5-1)和第四制动器B4(5-2)、接合第二离合器C2(4-1)、第四离合器C4(4-7)、第五离合器C5(5-6)和第四制动器B4(5-2)，分别提供输入构件与输出构件之间前进各自相异的机械传动方式。
6.根据权利要求4所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，其特征在于，接合第二离合器C2(4-1)、第三离合器C3(8-5)和第六离合器C6(8-1)、接合第一离合器C1(3-5)、第三离合器C3(8-5)和第六离合器C6(8-1)、接合第一离合器C1(3-5)、第三离合器C3(8-5)、第四离合器C4(4-7)、第七离合器C7(5-8)和第三制动器B3(5-1)、接合第二离合器C2(4-1)、第五离合器C5(5-6)、第七离合器C7(5-8)和第二制动器B2(4-3)，分别提供输入构件与输出构件之间正向或反向各自相异的机械液压传动方式。
7.根据权利要求1所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，其特征在于，通过控制液压传动机构(6)的排量比线性变化和选择性控制所述离合器和所述制动器的结合，使液压传动转换为液压机械传动。
8.根据权利要求1所述的单泵控双马达机械液压复合传动装置，其特征在于，所述离合器组件包括第八离合器C8(7-2)和第九离合器C4(7-4)，所述第八离合器C8(7-2)用于选择性的将一个定量马达(6-4、6-7)的输出连接到动力输出机构(7)以共同旋转；所述第九离合器C4(7-4)用于选择性的将另一个定量马达(6-4、6-7)的输出连接到动力输出机构(7)以共同旋转；选择性控制第八离合器C8(7-2)或第九离合器C4(7-4)的结合、选择性控制阀组件的接合，提供输入构件与动力输出机构(7)之间连续的传动比。
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