CN112360950A - 一种大功率拖拉机液压机械无级变速器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大功率拖拉机液压机械无级变速器。包括汇流行星排机构(9)、泵控液压马达调速系统(3)以及三个相互平行设置的动力输入轴(1)、动力输出轴(20)和中间轴(17)。汇流行星排机构(9)分有前后行星排，液压动力输入离合器(6)控制变量泵(4)的输入轴与液压动力输入齿轮副(2)的接合，两个液压动力输出离合器分别控制定量马达输出轴(14)与两个液压动力输出齿轮副的接合。通过搭配调节各离合器与制动器的闭合，实现多段无级变速以及倒挡行驶，本发明集成了机械有级变速和静液压无级变速的优点，具备纯机械传动、纯液压传动、液压机械汇流传动模式。
Description
技术领域
本发明涉及车辆传动设备领域，特别是一种大功率拖拉机液压机械功率无级变速器。
背景技术
随着我国农业机械化的不断发展，农业机械自动化、智能化的不断提高，大中型拖拉机的市场需求越来越大。在大功率拖拉机上采用液压机械无极变速器，可以根据拖拉机驾驶路况、负载变化，实时改变变速箱的传动比，实现无极变速。在提升整车动力性、燃油经济性、工作效率，以及提高驾驶稳定性和舒适性等方面，具有明显的优势和良好的应用前景。国内对液压机械无极变速器的研究应用处于刚刚起步阶段，现有的液压机械无极变速器技术尚处于实验研究阶段，存在多种技术缺陷。
专利号：201910720529.3，名称：一种液压机械无极变速器，该专利提出的液压机械无极变速器由变量泵、定量马达、汇流行星排机构三大基本元件组成，其中汇流行星排机构由五组行星排首尾相连构成，各工作区段相互连通，且均为液压机械汇流输出的形式，去除了传统的档位切换，可实现多区段连续无级变速。但液压机械汇流输出的传动形式，降低了传递效率，无法满足拖拉机高负荷作业的需要；并且多个行星排首位相连的设计其机械结构十分复杂，装配工艺要求苛刻，生产制造成本高，后期保养维护难度大。
发明内容
本发明所要解决的技术难题是，克服现有技术存在的不足，提供一种大功率拖拉机液压机械无级变速器。设计合理，结构紧凑简单，传动效率高，可实现多模式多区段无极变速的液压机械无级变速器，适用于大功率拖拉机使用。
本发明的技术解决方案是，包括汇流行星排机构(9)、泵控液压马达调速系统(3)以及相互平行设置的动力输入轴(1)、动力输出轴(20)、定量马达输出轴(14)和中间轴(17)，液压马达调速系统(3)包括串联设置的变量泵(4)和定量马达(16)，其特征在于：所述汇流行星排机构(9)由前行星排(32)和后行星排(26)构成，其中前行星排(32)包括套在动力输入轴(1)上的前输入太阳轮(34)、前行星轮(33)、前行星轮离合器(35)以及双联内齿圈(10)，其中前行星排离合器(35)控制前行星轮(33)与动力输入轴(1)的接合；后行星排(26)包括套在动力输入轴(1)上并由后行星排离合器(28)控制接合的后输入太阳轮(29)、套在行星架(30)上的双联行星轮(11)以及双联内齿圈(10)和输出太阳轮(27)；前行星排(32)和后行星排(26)共用双联内齿圈(10)。
行星架(30)的一端套在动力输入轴(1)上， 并由行星排制动器二(31)控制转动；双联行星轮(11)左端齿轮与后输入太阳轮(29)啮合，右端齿轮与输出太阳轮(27)和双联内齿圈(10)啮合；双联内齿圈(10)与套在中间轴(17)上的空心轴(15)固定连接；输出太阳轮(27)与中间轴(17)固定连接。
所述变量泵(4)的输入轴上设有液压动力输入齿轮副(2)的被动齿轮并由液压动力输入离合器(6)控制接合；液压动力输入齿轮副(2) 为常啮合齿轮，其中液压动力输入齿轮副(2)的主动齿轮与动力输入轴(1)固定连接；所述定量马达(16)与定量马达输出轴(14)在同一轴心上；定量马达输出轴(14)上设有液压动力输出齿轮副一(7)和液压动力输出齿轮副二(13)，并分别由液压动力输出离合器一(8)和液压动力输出离合器二(12)控制接合；液压动力输出齿轮副一(7)的主动齿轮空套在动力输入轴(1)上，并和前行星轮(33)固定连接；液压动力输出齿轮副二(13)的主动齿轮与空心轴(15)固定连接。
动力输出轴(20)上设有二档齿轮副(22)、四挡齿轮副(24)、一档齿轮副(18)和三挡齿轮副(19)，并分别由二四档离合器(23)一三档离合器(21)控制接合；所述二档齿轮副(22)、四挡齿轮副(24)的主动齿轮固定连接在空心轴(15)上，空心轴(15)的一端与双联内齿圈(10)固定连接，并由行星排制动器一(25)控制转动；所述一档齿轮副(18)、三挡齿轮副(19)的主动齿轮固定连接在中间轴(17)上，中间轴（17）的左端与输出太阳轮(27)固定连接。
当行星排制动器二(31)闭合时，行星架(30)被锁死，限制双联行星轮(11)无法绕轴转动，使得双联内齿圈(10)相对后输入太阳轮(29)反向转动，从而形成倒挡。
本发明与现有技术相对比所具备的优点：
一是重新设计布局，精简优化汇流行星排机构，仅保留了两组汇流行星排，且前行星排和后行星排的内齿圈为双联内齿圈结构，并通过离合器、制动器和空心轴套的结构，实现多模式多区段液压机械汇流传动；结构紧凑合理，安装方便。
二是提供了纯机械传动、纯液压传动、液压机械汇流传动模式，每个传动模式有四个档位；通过逻辑控制系统配合多组离合器、制动器，实现多档位的传动切换，提高变速范围，满足了拖拉机大负荷作业、长距离转场作业、怠速行驶等多工况工作需求。
三是通过行星齿轮结构实现倒挡传动，不需要专门增设倒挡齿轮组，使结构更精简紧凑；并且倒挡传动模式具有两个档位，可满足不同的工况需求。
所述的一种大功率液压机械无级变速器相对于现有技术，在满足多档位大范围无级变速的基础上，结构更加精简紧凑，档位切换更加灵活，使拖拉机在不同作业条件下速度平稳切换，减少了冲击性，提高了车辆的动力性，降低燃油消耗，提高操作性，降低驾驶员的工作强度。
附图说明
图 1 为本发明的结构示意图；
图 2 为图1中纯机械输出二四档的传动路线图；
图 3 为图1中纯机械输出一三档的传动路线图；
图 4 为图1中纯液压输出二四档的传动路线图；
图 5 为图1中纯液压输出一三档的传动路线图；
图 6 为图1中液压机械混合二四档的传动路线图；
图 7 为图1中液压机械混合一三档的传动路线图；
图 8 为图1中倒档的传动路线图。
附图标记：动力输入轴 1，液压动力输入齿轮副 2，泵控液压马达调速系统 3，变量泵 4，箱体 5，液压动力输入离合器 6，液压动力输出齿轮副一 7，液压动力输出离合器一 8，汇流行星排机构 9，双联内齿圈 10，双联行星轮 11，液压动力输出离合器二 12，液压动力输出齿轮副二 13，定量马达输出轴 14，空心轴 15，定量马达 16，中间轴 17，一档齿轮副 18，三挡齿轮副 19，动力输出轴 20，一三档离合器 21，二挡齿轮副 22，二四档离合器 23，四挡齿轮副 24，行星排制动器一 25，后行星排 26，输出太阳轮 27，后行星排离合器 28，后输入太阳轮 29,行星架 30，行星排制动器二 31，前行星排 32，前行星轮 33，前输入太阳轮 34，前行星排离合器 35。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步描述。
如图 1所示，本发明公开了一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，包括汇流行星排机构 9、泵控液压马达调速系统 3以及三个相互平行设置的动力输入轴 1、动力输出轴 20和中间轴 17。
所述汇流行星排机构 9由前行星排 32和后行星排 26构成。其中前行星排 32包括套在动力输入轴 1上的前输入太阳轮 34、前行星轮 33、前行星排离合器 35以及双联内齿圈 10，前行星轮离合器 35控制前行星轮 33与动力输入轴 1的接合。后行星排 26包括套在动力输入轴 1上并由后行星排离合器 28控制接合的后输入太阳轮 29、套在行星架30上的双联行星轮 11以及双联内齿圈 10和输出太阳轮 27。行星架 30左端套在动力输入轴 1上， 并由行星排制动器二 31控制转动。双联行星轮 11左端齿轮与后输入太阳轮 29啮合，右端齿轮与输出太阳轮 27和双联内齿圈 10啮合。双联内齿圈 10与空心轴 15固定连接。空心轴 15套在中间轴17上，并由行星排制动器一 25控制转动。输出太阳轮 27与中间轴 17固定连接。
所述泵控液压马达调速系统 3包括串联设置的变量泵 4和定量马达 16。动力输入轴 1通过液压动力输入齿轮副 2向变量泵 4传输动力。液压动力输入齿轮副 2为常啮合齿轮副，并由液压动力输入离合器 6控制接合。定量马达 16与定量马达输出轴 14在同一轴心上，并通过定量马达输出轴 14上的液压动力输出齿轮副一 7和液压动力输出齿轮副二 13向汇流行星排机构 9传输动力。液压动力输出齿轮副一 7和液压动力输出齿轮副二13均为常啮合齿轮副，并分别由液压动力输出离合器一 8和液压动力输入离合器二 12控制接合。
所述液压动力输出齿轮副一 7的被动齿轮套在动力输出轴 1上，并和前行星轮33固定连接。液压动力齿轮副二 13的被动齿轮套在中间轴 17上，并和空心轴 15固定连接。
所述中间轴 17与动力输入轴 1在同一轴心上。中间轴 17左端与输出太阳轮 27固定连接，并通过一档齿轮副18 和三挡齿轮副 19向动力输出轴 20传递动力；一档齿轮副18 和三挡齿轮副 19由动力输出轴 20上的一三档离合器 21控制接合。
所述中间轴 17上设有空心轴 15。空心轴 15左端与双联内齿圈 10固定连接，并通过二档齿轮副22 和四挡齿轮副 24向动力输出轴 20传递动力。二档齿轮副22 和四挡齿轮副 24由动力输出轴 20上的二四档离合器 23控制接合。
本发明集成了机械有级变速和静液压无级变速的优点，通过搭配调节各离合器与制动器的闭合，可实现多段无级变速以及倒挡行驶，具备纯机械传动、纯液压传动以及液压机械汇流传动模式。
图2为本发明纯机械传动二四档传动路线图。发动机的动力经过动力输入轴 1，传递给前输入太阳轮 34，再依次经过前行星轮 33、双联内齿圈 10、空心轴 15，将动力传输到二挡齿轮副 22或四挡齿轮副 24，二四档离合器 23相应接合，最后动力传递到动力输出轴 20；该档位下，闭合前行星排离合器 35。
图3为本发明纯机械传动一三档传动路线。发动机的动力经过动力输入轴 1，传递给后输入太阳轮 29，再依次经过双联行星轮 11、输出太阳轮 27、中间轴 17，将动力传输到一挡齿轮副 18或三挡齿轮副 19，一三档离合器 21相应接合，最后动力传递到动力输出轴 20；该档位下，闭合后行星排离合器 28和行星排制动器一 25.
图4为本发明纯液压传动二四挡传动路线。发动机动力经过动力输入轴 1，由液压动力输入齿轮副 2传递到变量泵 4，通过高压管路传递到定量马达 16，定量马达 16将动力传递给直连的定量马达输出轴 14，再依次经过液压动力输出齿轮副二 13、空心轴 15将动力传输到二挡齿轮副 22或四挡齿轮副 24，二四档离合器 23相应接合，最后动力传递到动力输出轴 20；该档位下，闭合液压动力输入离合器 6以及液压动力输出离合器二 12。
图5为本发明纯液压传动一三挡传动路线。发动机动力经过动力输入轴 1，由液压动力输入齿轮副 2传递到变量泵 4，通过高压管路传递到定量马达 16，经过和定量马达直连的定量马达输入轴 14传递给液压动力输出齿轮副二 13，再依次经过空心轴 15、双联内齿圈 10、双联行星轮 11、输出太阳轮 27、中间轴 17，将动力传输到一挡齿轮副 18或三挡齿轮副 19，一三档离合器 21相应接合，最后动力传递到动力输出轴 20；该档位下，闭合液压动力输入离合器 6、液压动力输出离合器二 12以及行星排制动器二 31。
图6为本发明液压机械混合传动二四档传动路线。发动机动力经过动力输入轴 1，通过液压动力输入齿轮副 2实现分流；一部分经由液压动力输出齿轮副 2传递到变量泵4，经过高压管路、定量马达 16传递到定量马达输出轴 14，再经过液压动力输出齿轮副一7传递到前行星轮 33；另一部分经过前输入太阳轮 34传递到前行星轮 33，两部分动力在前行星轮 33处汇流，汇流后的动力依次进过双联内齿圈 10、空心轴 15将动力传输到二挡齿轮副 22或四挡齿轮副 24，二四档离合器 23相应接合，最后动力传递到动力输出轴 20；该档位下，闭合液压动力输入离合器 6、液压动力输出离合器一 8以及前行星排离合器35。
图7为本发明液压机械混合传动一三档传动路线。发动机动力经过动力输入轴 1，通过液压动力输入齿轮副 2实现分流；一部分经由液压动力输出齿轮副 2传递到变量泵4，经过高压管路、定量马达 16传递到定量马达输出轴 14，依次经过液压动力输出齿轮副二 13、空心轴 15、双联内齿圈 10，传递给双联行星轮 11；另一部分动力经过后输入太阳轮 29传递到双联行星轮 11，两部分动力在双联行星轮 11处汇流；汇流后的动力再经过输出太阳轮 27、中间轴 17将动力传输到一挡齿轮副 18或三挡齿轮副 19，一三档离合器 21相应接合，最后动力传递到动力输出轴 20；该档位下，闭合液压动力输入离合器 6、液压动力输出离合器二 12以及后行星排离合器 28。
图8为本发明倒挡传动路线。发动机动力经过动力输入轴 1传递给后输入太阳轮29，再依次经过双联行星轮 11、双联内齿圈 10、空心轴 15将动力传输到二挡齿轮副 22或四挡齿轮副 24，二四档离合器 23相应接合，最后动力传递到动力输出轴 20；该档位下，闭合后行星排离合器 28以及行星排制动器二 31。闭合的行星排控制器二 31限制双联行轮11无法绕轴转动，使得双联内齿圈 10，相对后输入太阳轮 29反向转动，从而形成倒挡。
Claims (5)
1.一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，包括汇流行星排机构(9)、泵控液压马达调速系统(3)以及相互平行设置的动力输入轴(1)、动力输出轴(20)、定量马达输出轴(14)和中间轴(17)，液压马达调速系统(3)包括串联设置的变量泵(4)和定量马达(16)，其特征在于：所述汇流行星排机构(9)由前行星排(32)和后行星排(26)构成，其中前行星排(32)包括套在动力输入轴(1)上的前输入太阳轮(34)、前行星轮(33)、前行星轮离合器(35)以及双联内齿圈(10)，其中前行星排离合器(35)控制前行星轮(33)与动力输入轴(1)的接合；后行星排(26)包括套在动力输入轴(1)上并由后行星排离合器(28)控制接合的后输入太阳轮(29)、套在行星架(30)上的双联行星轮(11)以及双联内齿圈(10)和输出太阳轮(27)；前行星排(32)和后行星排(26)共用双联内齿圈(10)。
2.如权利要求1所述的一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：行星架(30)的一端套在动力输入轴(1)上， 并由行星排制动器二(31)控制转动；双联行星轮(11)左端齿轮与后输入太阳轮(29)啮合，右端齿轮与输出太阳轮(27)和双联内齿圈(10)啮合；双联内齿圈(10)与套在中间轴(17)上的空心轴(15)固定连接；输出太阳轮(27)与中间轴(17)固定连接。
3.如权利要求1所述的一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：所述变量泵(4)的输入轴上设有液压动力输入齿轮副(2)的被动齿轮并由液压动力输入离合器(6)控制接合；液压动力输入齿轮副(2) 为常啮合齿轮，其中液压动力输入齿轮副(2)的主动齿轮与动力输入轴(1)固定连接；所述定量马达(16)与定量马达输出轴(14)在同一轴心上；定量马达输出轴(14)上设有液压动力输出齿轮副一(7)和液压动力输出齿轮副二(13)，并分别由液压动力输出离合器一(8)和液压动力输出离合器二(12)控制接合；液压动力输出齿轮副一(7)的主动齿轮空套在动力输入轴(1)上，并和前行星轮(33)固定连接；液压动力输出齿轮副二(13)的主动齿轮与空心轴(15)固定连接。
4.如权利要求1所述的一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：动力输出轴(20)上设有二档齿轮副(22)、四挡齿轮副(24)、一档齿轮副(18)和三挡齿轮副(19)，并分别由二四档离合器(23)一三档离合器(21)控制接合；所述二档齿轮副(22)、四挡齿轮副(24)的主动齿轮固定连接在空心轴(15)上，空心轴(15)的一端与双联内齿圈(10)固定连接，并由行星排制动器一(25)控制转动；所述一档齿轮副(18)、三挡齿轮副(19)的主动齿轮固定连接在中间轴(17)上，中间轴（17）的左端与输出太阳轮(27)固定连接。
5.如权利要求1或2所述的一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：当行星排制动器二(31)闭合时，行星架(30)被锁死，限制双联行星轮(11)无法绕轴转动，使得双联内齿圈(10)相对后输入太阳轮(29)反向转动，从而形成倒挡。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN114001139A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-02-01 | 江苏大学 | 一种包含单泵多马达系统的机液复合传动装置 |
| CN117739086A (zh) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 浙江万里扬股份有限公司杭州分公司 | 一种拖拉机自动变速器 |
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| CN114001139B (zh) * | 2021-10-27 | 2024-04-09 | 江苏大学 | 一种包含单泵多马达系统的机液复合传动装置 |
| CN117739086A (zh) * | 2024-02-19 | 2024-03-22 | 浙江万里扬股份有限公司杭州分公司 | 一种拖拉机自动变速器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20210212 |