CN113147378B - 一种多模式机械液压传动装置及其控制方法 - Google Patents

一种多模式机械液压传动装置及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多模式机械液压传动装置及其控制方法，一种多模式机械液压传动装置，包括输入轴、液压传动组件、机械传动组件、汇流组件和输出轴；所述输入轴分别与相互并联的液压传动组件和机械传动组件连接，所述液压传动组件和机械传动组件通过汇流组件分别与输出轴连接。有益效果：本发明通过离合器和制动器的组合切换实现液压传动、机械液压传动和机械传动三种模式9个档位满足复杂作业的要求；既可实现液压传动档位与机械液压传动各档位的无动力中断换挡，也可实现机械液压传动各档位间的无级调速；扩展了调速范围，扩大了调节自由度，并具有一定的容错功能。

Description

一种多模式机械液压传动装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种传动装置及其控制方法，特别提供了一种具有多自由度并兼顾容错性能多模式机械液压传动装置及控制方法。
背景技术
多功能机械液压传动装置一般采用液压传动实现起步工况，机械液压复合传动满足作业工况，机械传动完成行走工况，在整个调速范围内适应各类工况的作业要求。常见的机械液压复合传动在各档位内实现无级调速相对较易，但在各档位间实现无级调速较为复杂。机械液压复合传动在调速范围内具有高效无级变速功能，但无法同时满足调速范围和调速精度的要求。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种多模式机械液压传动装置及其控制方法，可通过离合器和制动器的组合切换实现液压传动、机械液压复合传动和机械传动等模式的切换，在增加系统容错性能的前提下，提高了调节自由度，扩大了调速范围。
技术方案：一种多模式机械液压传动装置，包括输入轴、液压传动组件、机械传动组件、汇流组件和输出轴；所述输入轴分别与相互并联的液压传动组件和机械传动组件连接，所述液压传动组件和机械传动组件通过汇流组件分别与输出轴连接；所述液压传动组件包括变量泵、定量马达、第一离合器L1和制动器B，所述第一离合器L1位于输入轴与变量泵的驱动轴之间，所述制动器B位于定量马达的马达轴上；所述汇流组件包括前太阳轮、前行星架、前齿圈、后太阳轮、后行星架、后齿圈、第二离合器L2、第三离合器L3、第四离合器L4和第五离合器L5；所述前太阳轮与后太阳轮同轴固定连接；所述前齿圈与后行星架驱动连接；所述第二离合器L2位于液压传动组件与前行星架之间，所述第三离合器L3位于液压传动组件与前太阳轮之间，所述第四离合器L4位于后行星架与输出轴之间，所述第五离合器L5位于后齿圈与输出轴之间。
本发明通过离合器和制动器的组合切换实现液压传动、机械液压复合传动和机械传动等模式的切换可以满足复杂作业的要求。
进一步，所述机械传动组件包括机械传动轴、输入齿轮副、前输出齿轮副、后输出齿轮副、第六离合器L6、第七离合器L7和第八离合器L8；所述输入齿轮副位于输入轴和机械传动轴之间，所述第六离合器L6位于输入齿轮副与机械传动轴之间；所述第七离合器L7位于前输出齿轮副与机械传动轴之间；所述第八离合器L8位于后输出齿轮副与机械传动轴之间；所述前输出齿轮副与前齿圈啮合；所述后输出齿轮副与后齿圈啮合。
一种多模式机械液压传动装置的控制方法，通过制动器和离合器之间的组合切换实现液压传动、机械液压复合传动和机械传动三个类型的传动模式，三个传动类型如下：
液压传动：第一离合器L1、第三离合器L3、第四离合器L4和第五离合器L5接合，同时第二离合器L2、第六离合器L6、第七离合器L7、第八离合器L8和制动器B分离；动力经输入轴、第一离合器L1驱动变量泵工作，变量泵输出高压油液驱动定量马达旋转，定量马达的马达轴输出的动力通过第三离合器L3经后太阳轮、后行星架、第四离合器L4、第五离合器L5至输出轴输出；
机械液压复合传动：第一离合器L1和第六离合器L6接合，同时制动器B分离；动力由输入轴输入后分别经第一离合器L1传递至液压传动组件和第六离合器L6传递至机械传动组件，经过液压传动组件和机械传动组件的动力由汇流组件汇流后由输出轴输出；
机械传动：第六离合器L6和制动器B接合，同时第一离合器L1分离；动力由输入轴依次经过第六离合器L6、机械传动组件、汇流组件后由输出轴输出。
进一步，所述机械液压复合传动包括机械液压复合传动Ⅰ档、机械液压复合传动Ⅱ档、机械液压复合传动III档和机械液压复合传动Ⅳ档，具体传动模式如下：
机械液压复合传动Ⅰ档：第一离合器L1、第二离合器L2、第四离合器L4、第六离合器L6和第八离合器L8接合，同时第三离合器L3、第五离合器L5、第七离合器L7和制动器B分离；
动力由输入轴输入后分别经第一离合器L1传递至液压传动组件和第六离合器L6传递至机械传动组件；
液压动力经过液压传动组件由第二离合器L2传递至前行星架，动力经前行星架分流至前太阳轮和前齿圈；经过前太阳轮的动力经后太阳轮传递至后行星架；经过前齿圈的动力传递至后行星架；
机械动力依次经过第六离合器L6、机械传动轴、第八离合器L8和后输出齿轮副传递至后齿圈，后齿圈将动力传递至后行星架；
最终动力由后行星架汇流后经第四离合器L4传递至输出轴输出；
机械液压复合传动Ⅱ档：第一离合器L1、第三离合器L3、第四离合器L4、第六离合器L6和第八离合器L8接合，同时第二离合器L2、第五离合器L5、第七离合器L7和制动器B分离；
动力由输入轴输入后分别经第一离合器L1传递至液压传动组件和第六离合器L6传递至机械传动组件；
液压动力经过液压传动组件由第三离合器L3传递至前太阳轮，动力依次经过前太阳轮、后太阳轮传递至后行星架；
机械动力依次经过第六离合器L6、机械传动轴、第八离合器L8和后输出齿轮副传递至后齿圈，后齿圈将动力传递至后行星架；
最终动力由后行星架汇流后经第四离合器L4传递至输出轴输出；
机械液压复合传动III档：第一离合器L1、第三离合器L3、第五离合器L5、第六离合器L6和第七离合器L7接合，同时第二离合器L2、第四离合器L4、第八离合器L8和制动器B分离；
动力由输入轴输入后分别经第一离合器L1传递至液压传动组件和第六离合器L6传递至机械传动组件；
液压动力经过液压传动组件由第三离合器L3传递至前太阳轮，动力依次经过前太阳轮、后太阳轮传递至后行星架；
机械动力依次经过第六离合器L6、机械传动轴、第七离合器L7和前输出齿轮副传递至前齿圈，前齿圈将动力传递至后行星架；
最终动力由后行星架汇流后依次经过后齿圈、第五离合器L5传递至输出轴输出；
机械液压复合传动Ⅳ档：第一离合器L1、第二离合器L2、第五离合器L5、第六离合器L6和第七离合器L7接合，同时第三离合器L3、第四离合器L4、第八离合器L8和制动器B分离；
动力由输入轴输入后分别经第一离合器L1传递至液压传动组件和第六离合器L6传递至机械传动组件；
液压动力经过液压传动组件由第二离合器L2传递至前行星架，动力依次经前行星架、前太阳轮、后太阳轮传递至后行星架；
机械动力依次经过第六离合器L6、机械传动轴、第七离合器L7和前输出齿轮副传递至前齿圈，传递至前齿圈的机械动力与液压传动组件传递至前行星架的液压动力在前太阳轮处汇流后的动力传递至后太阳轮，与后行星架传递的机械动力在后齿圈汇流后，经第五离合器L5传递至输出轴输出。
进一步，所述机械传动包括机械传动Ⅰ档、机械传动Ⅱ档、机械传动III档和机械传动Ⅳ档，具体传动模式如下：
机械传动Ⅰ档：第二离合器L2、第四离合器L4、第六离合器L6、第八离合器L8和制动器B接合，同时第一离合器L1、第三离合器L3、第五离合器L5和第七离合器L7分离；
动力依次经过第六离合器L6、机械传动轴、第八离合器L8、后输出齿轮副传递至后齿圈，后齿圈将动力传递至后行星架，动力经后行星架分流，一路经前齿圈、前太阳轮、后太阳轮与另一路直接输入至后行星架的动力汇流，汇流后的动力经第四离合器L4传递至输出轴输出；
机械传动Ⅱ档：第三离合器L3、第四离合器L4、第六离合器L6、第八离合器L8和制动器B接合，同时第一离合器L1、第二离合器L2、第五离合器L5和第七离合器L7分离；
动力依次经过第六离合器L6、机械传动轴、第八离合器L8、后输出齿轮副传递至后齿圈，后齿圈将动力传递至后行星架，经过第四离合器L4传递至输出轴输出；
机械传动III档：第三离合器L3、第五离合器L5、第六离合器L6、第七离合器L7和制动器B接合，同时第一离合器L1、第二离合器L2、第四离合器L4和第八离合器L8分离；
动力依次经过第六离合器L6、机械传动轴、第七离合器L7、前输出齿轮副传递至前齿圈，前齿圈将动力依次经过后行星架、后齿圈和第五离合器L5传递至输出轴输出；
机械传动Ⅳ档：第二离合器L2、第五离合器L5、第六离合器L6、第七离合器L7和制动器B接合，同时第一离合器L1、第三离合器L3、第四离合器L4和第八离合器L8分离；
动力依次经过第六离合器L6、机械传动轴、第七离合器L7、前输出齿轮副传递至前齿圈，动力经前齿圈分流，一路经前太阳轮、后太阳轮传递至后齿圈与另一路经前齿圈、后行星架传递至后齿圈的动力进行汇流，汇流后的动力经过第五离合器L5传递至输出轴输出。
进一步，所述液压传动模式的输出轴转速no的计算方法为：
no＝ene
式中，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速，no为输出轴的转速。
进一步，所述机械液压复合传动Ⅰ档、机械液压复合传动Ⅱ档、机械液压复合传动III档和机械液压复合传动Ⅳ档的输出轴转速no的计算方法为：
机械液压复合传动Ⅰ档：
Figure BDA0003070252510000041
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i3为机械传动组件后输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速；
机械液压复合传动Ⅱ档：
Figure BDA0003070252510000042
机械液压复合传动III档：
Figure BDA0003070252510000043
式中，i2为机械传动组件后输出齿轮副传动比；
机械液压复合传动Ⅳ档：
Figure BDA0003070252510000044
进一步，所述机械传动包括机械传动Ⅰ档、机械传动Ⅱ档、机械传动III档和机械传动Ⅳ档的输出轴转速no的计算方法为：
机械传动Ⅰ档：
Figure BDA0003070252510000051
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i3为机械传动组件后输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，ne为发动机转速；
机械传动Ⅱ档：
Figure BDA0003070252510000052
机械传动III档：
Figure BDA0003070252510000053
式中，i2为机械传动组件后输出齿轮副传动比；
机械传动Ⅳ档：
Figure BDA0003070252510000054
有益效果：本发明采用液压传动、机械液压传动和机械传动三种模式9个档位满足复杂作业的要求；既可实现液压传动档位与机械液压传动各档位的无动力中断换挡，也可实现机械液压传动各档位间的无级调速；扩展了调速范围，扩大了调节自由度，并具有一定的容错功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图；
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明液压传动模式功率流向示意图
图3为本发明机械液压复合传动Ⅰ档功率流向示意图；
图4为本发明机械液压复合传动Ⅱ档功率流向示意图；
图5为本发明机械液压复合传动III档功率流向示意图；
图6为本发明机械液压复合传动Ⅳ档功率流向示意图；
图7为本发明机械传动Ⅰ档功率流向示意图；
图8为本发明机械传动Ⅱ档功率流向示意图；
图9为本发明机械传动III档功率流向示意图；
图10为本发明机械传动Ⅳ档功率流向示意图；
图11为本发明各档位模式切换及其调速特性曲线图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，一种多模式机械液压传动装置，包括输入轴1、液压传动组件2、机械传动组件3、汇流组件4和输出轴5；所述输入轴1分别与相互并联的液压传动组件2和机械传动组件3连接，所述液压传动组件2和机械传动组件3通过汇流组件4分别与输出轴5连接；其特征在于：所述液压传动组件2包括变量泵21、定量马达22、第一离合器L123和制动器B24，所述第一离合器L123位于输入轴1与变量泵21的驱动轴之间，所述制动器B24位于定量马达22的马达轴上；所述汇流组件4包括前太阳轮401、前行星架402、前齿圈403、后太阳轮404、后行星架405、后齿圈406、第二离合器L2407、第三离合器L3408、第四离合器L4409和第五离合器L5410；所述前太阳轮401与后太阳轮404同轴固定连接；所述前齿圈403与后行星架405驱动连接；所述第二离合器L2407位于液压传动组件2与前行星架402之间，所述第三离合器L3408位于液压传动组件2与前太阳轮401之间，所述第四离合器L4409位于后行星架405与输出轴5之间，所述第五离合器L5410位于后齿圈406与输出轴5之间。
所述机械传动组件3包括机械传动轴31、输入齿轮副32、前输出齿轮副33、后输出齿轮副34、第六离合器L635、第七离合器L736和第八离合器L837；所述输入齿轮副32位于输入轴1和机械传动轴31之间，所述第六离合器L635位于输入齿轮副32与机械传动轴31之间；所述第七离合器L736位于前输出齿轮副33与机械传动轴31之间；所述第八离合器L837位于后输出齿轮副34与机械传动轴31之间；所述前输出齿轮副33与前齿圈403啮合；所述后输出齿轮副34与后齿圈406啮合。
一种多模式机械液压传动装置的控制方法，通过制动器和离合器之间的组合切换实现液压传动、机械液压复合传动和机械传动三个类型的传动模式九个档位，各档位模式切换元件接合状态如表1所示。
表1模式切换元件接合状态
Figure BDA0003070252510000071
表中：①L代表离合器，B代表制动器；②H代表液压传动，M代表机械传动，HM代表机械液压传动，表中简称机液传动；③▲代表元件处于接合状态，△代表元件处于分离状态。
1、液压传动
液压传动功率流向如图2所示，第一离合器L123、第三离合器L3408、第四离合器L4409和第五离合器L5410接合，同时第二离合器L2407、第六离合器L635、第七离合器L736、第八离合器L837和制动器B24分离；动力经输入轴1、第一离合器L123驱动变量泵21工作，变量泵21输出高压油液驱动定量马达22旋转，定量马达22的马达轴输出的动力通过第三离合器L3408经后太阳轮404、后行星架405、第四离合器L4409、第五离合器L5410至输出轴5输出；
所述液压传动模式的输出轴转速no的计算方法为：
no＝ene
式中，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速，no为输出轴的转速。
2、机械液压复合传动
2.1、机械液压复合传动Ⅰ档如图3所示，第一离合器L123、第二离合器L2407、第四离合器L4409、第六离合器L635和第八离合器L837接合，同时第三离合器L3408、第五离合器L5410、第七离合器L736和制动器B24分离；
动力由输入轴1输入后分别经第一离合器L123传递至液压传动组件2和第六离合器L635传递至机械传动组件3；
液压动力经过液压传动组件2由第二离合器L2407传递至前行星架402，动力经前行星架402分流至前太阳轮401和前齿圈403；经过前太阳轮401的动力经后太阳轮404传递至后行星架405；经过前齿圈403的动力传递至后行星架405；
机械动力依次经过第六离合器L635、机械传动轴31、第八离合器L837和后输出齿轮副34传递至后齿圈406，后齿圈406将动力传递至后行星架405；
最终动力由后行星架405汇流后经第四离合器L4409传递至输出轴5输出。
输出轴转速no的计算方法为：
Figure BDA0003070252510000081
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i3为机械传动组件后输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速。
2.2、机械液压复合传动Ⅱ档如图4所示，第一离合器L123、第三离合器L3408、第四离合器L4409、第六离合器L635和第八离合器L837接合，同时第二离合器L2407、第五离合器L5410、第七离合器L736和制动器B24分离；
动力由输入轴1输入后分别经第一离合器L123传递至液压传动组件2和第六离合器L635传递至机械传动组件3；
液压动力经过液压传动组件2由第三离合器L3408传递至前太阳轮401，动力依次经过前太阳轮401、后太阳轮404传递至后行星架405；
机械动力依次经过第六离合器L635、机械传动轴31、第八离合器L837和后输出齿轮副34传递至后齿圈406，后齿圈406将动力传递至后行星架405；
最终动力由后行星架405汇流后经第四离合器L4409传递至输出轴5输出。
输出轴转速no的计算方法为：
Figure BDA0003070252510000082
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i3为机械传动组件后输出齿轮副传动比，k2为后行星齿轮特性参数，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速。
2.3、机械液压复合传动III档如图5所示，第一离合器L123、第三离合器L3408、第五离合器L5410、第六离合器L635和第七离合器L736接合，同时第二离合器L2407、第四离合器L4409、第八离合器L837和制动器B24分离；
动力由输入轴1输入后分别经第一离合器L123传递至液压传动组件2和第六离合器L635传递至机械传动组件3；
液压动力经过液压传动组件2由第三离合器L3408传递至前太阳轮401，动力依次经过前太阳轮401、后太阳轮404传递至后行星架405；
机械动力依次经过第六离合器L635、机械传动轴31、第七离合器L736和前输出齿轮副33传递至前齿圈403，前齿圈403将动力传递至后行星架405；
最终动力由后行星架405汇流后依次经过后齿圈406、第五离合器L5410传递至输出轴5输出。
输出轴转速no的计算方法为：
Figure BDA0003070252510000091
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i2为机械传动组件前输出齿轮副传动比，k2为后行星齿轮特性参数，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速。
2.4、机械液压复合传动Ⅳ档如图6所示，第一离合器L123、第二离合器L2407、第五离合器L5410、第六离合器L635和第七离合器L736接合，同时第三离合器L3408、第四离合器L4409、、第八离合器L837和制动器B24分离；
动力由输入轴1输入后分别经第一离合器L123传递至液压传动组件2和第六离合器L635传递至机械传动组件3；
液压动力经过液压传动组件2由第二离合器L2407传递至前行星架402，动力依次经前行星架402、前太阳轮401、后太阳轮404传递至后行星架405；
机械动力依次经过第六离合器L635、机械传动轴31、第七离合器L736和前输出齿轮副33传递至前齿圈403，传递至前齿圈403的机械动力与液压传动组件传递至前行星架的液压动力在前太阳轮401处汇流后的动力传递至后太阳轮404，与后行星架405传递的机械动力在后齿圈(406)汇流后，经第五离合器L5传递至输出轴输出。
输出轴转速no的计算方法为：
Figure BDA0003070252510000092
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i2为机械传动组件前输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速。
3、机械传动
3.1、机械传动Ⅰ档如图7所示，第二离合器L2407、第四离合器L4409、第六离合器L635、第八离合器L837和制动器B24接合，同时第一离合器L123、第三离合器L3408、第五离合器L5410和第七离合器L736分离；
动力依次经过第六离合器L635、机械传动轴31、第八离合器L837、后输出齿轮副34传递至后齿圈406，后齿圈406将动力传递至后行星架405，动力经后行星架405分流，一路经前齿圈403、前太阳轮401、后太阳轮404与另一路直接输入至后行星架405的动力汇流，汇流后的动力经第四离合器L4409传递至输出轴5输出。
输出轴5转速no的计算方法为：
Figure BDA0003070252510000101
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i3为机械传动组件后输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，ne为发动机转速。
3.2、机械传动Ⅱ档如图8所示，第三离合器L3408、第四离合器L4409、第六离合器L635、第八离合器L837和制动器B24接合，同时第一离合器L123、第二离合器L2407、第五离合器L5410和第七离合器L736分离；
动力依次经过第六离合器L635、机械传动轴31、第八离合器L837、后输出齿轮副34传递至后齿圈406，后齿圈406将动力传递至后行星架405，经过第四离合器L4409传递至输出轴5输出。
输出轴5转速no的计算方法为：
Figure BDA0003070252510000102
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i3为机械传动组件后输出齿轮副传动比，k2为后行星齿轮特性参数，ne为发动机转速。
3.3、机械传动III档如图9所示，第三离合器L3408、第五离合器L5410、第六离合器L635、第七离合器L736和制动器B24接合，同时第一离合器L123、第二离合器L2407、第四离合器L4409和第八离合器L837分离；
动力依次经过第六离合器L635、机械传动轴31、第七离合器L736、前输出齿轮副33传递至前齿圈403，前齿圈403将动力依次经过后行星架405、后齿圈406和第五离合器L5410传递至输出轴5输出。
输出轴5转速no的计算方法为：
Figure BDA0003070252510000103
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i2为机械传动组件前输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，ne为发动机转速。
3.4、机械传动Ⅳ档如图10所示，第二离合器L2407、第五离合器L5410、第六离合器L635、第七离合器L736和制动器B24接合，同时第一离合器L123、第三离合器L3408、第四离合器L4409和第八离合器L837分离；
动力依次经过第六离合器L635、机械传动轴31、第七离合器L736、前输出齿轮副33传递至前齿圈403，动力经前齿圈403分流，一路经前太阳轮401、后太阳轮404传递至后齿圈406与另一路经前齿圈403、后行星架405传递至后齿圈406的动力进行汇流，汇流后的动力经过第五离合器L5410传递至输出轴5输出。
输出轴5转速no的计算方法为：
Figure BDA0003070252510000111
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i2为机械传动组件前输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，ne为发动机转速。
实施例
设定主要参数如下：i1i2＝1.00，i1i3＝1.00，k1＝2.50，k2＝1.50。
图11给出传动装置输出转速与输入转速之比与排量比之间的关系，输出轴可接减速装置驱动车辆行驶。
O为原点；
F(0，0.30)为机械Ⅰ档特征点，即no＝0.30ne；
G(0，0.60)为机械Ⅱ档特征点，即no＝0.60ne；
H(0，1.67)为机械III档特征点，即no＝1.67ne；
I(0，3.33)为机械Ⅳ档特征点，即no＝3.33ne。
对于H档位，调速特性曲线为AJ段，当e∈[-1.00，1.00]时，no/ne∈[-1.00，1.00]；
对于HM1档位，调速特性曲线为BJ段，当e∈[-1.00，1.00]时，no/ne∈[-0.40，1.00]；
对于HM2档位，调速特性曲线为CJ段，当e∈[-1.00，1.00]时，no/ne∈[0.20，1.00]；
对于HM3档位，调速特性曲线为DJ段，当e∈[-1.00，1.00]时，no/ne∈[1.00，2.33]；
对于HM4档位，调速特性曲线为EJ段，当e∈[-1.00，1.00]时，no/ne∈[1.00，5.67]。
即，A(-1.00，-1.00)，B(-1.00，-0.40)，C(-1.00，0.20)，D(-1.00，2.33)，E(-1.00,5.67)。
H档位、HM1档位、HM2档位、HM3档位和HM4档位在e＝1.00时，无动力中断切换。
即，J(1.00，1.00)。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种多模式机械液压传动装置，包括输入轴(1)、液压传动组件(2)、机械传动组件(3)、汇流组件(4)和输出轴(5)；所述输入轴(1)分别与相互并联的液压传动组件(2)和机械传动组件(3)连接，所述液压传动组件(2)和机械传动组件(3)通过汇流组件(4)分别与输出轴(5)连接；其特征在于：所述液压传动组件(2)包括变量泵(21)、定量马达(22)、第一离合器L1(23)和制动器B(24)，所述第一离合器L1(23)位于输入轴(1)与变量泵(21)的驱动轴之间，所述制动器B(24)位于定量马达(22)的马达轴上；所述汇流组件(4)包括前太阳轮(401)、前行星架(402)、前齿圈(403)、后太阳轮(404)、后行星架(405)、后齿圈(406)、第二离合器L2(407)、第三离合器L3(408)、第四离合器L4(409)和第五离合器L5(410)；所述前太阳轮(401)与后太阳轮(404)同轴固定连接；所述前齿圈(403)与后行星架(405)驱动连接；所述第二离合器L2(407)位于液压传动组件(2)与前行星架(402)之间，所述第三离合器L3(408)位于液压传动组件(2)与前太阳轮(401)之间，所述第四离合器L4(409)位于后行星架(405)与输出轴(5)之间，所述第五离合器L5(410)位于后齿圈(406)与输出轴(5)之间；
所述机械传动组件(3)包括机械传动轴(31)、输入齿轮副(32)、前输出齿轮副(33)、后输出齿轮副(34)、第六离合器L6(35)、第七离合器L7(36)和第八离合器L8(37)；所述输入齿轮副(32)位于输入轴(1)和机械传动轴(31)之间，所述第六离合器L6(35)位于输入齿轮副(32)与机械传动轴(31)之间；所述第七离合器L7(36)位于前输出齿轮副(33)与机械传动轴(31)之间；所述第八离合器L8(37)位于后输出齿轮副(34)与机械传动轴(31)之间；所述前输出齿轮副(33)与前齿圈(403)啮合；所述后输出齿轮副(34)与后齿圈(406)啮合。
2.一种控制权利要求1所述的多模式机械液压传动装置的控制方法，其特征在于：通过制动器和离合器之间的组合切换实现液压传动、机械液压复合传动和机械传动三个类型的传动模式，三个传动类型如下：
液压传动：第一离合器L1(23)、第三离合器L3(408)、第四离合器L4(409)和第五离合器L5(410)接合，同时第二离合器L2(407)、第六离合器L6(35)、第七离合器L7(36)、第八离合器L8(37)和制动器B(24)分离；动力经输入轴(1)、第一离合器L1(23)驱动变量泵(21)工作，变量泵(21)输出高压油液驱动定量马达(22)旋转，定量马达(22)的马达轴输出的动力通过第三离合器L3(408)经后太阳轮(404)、后行星架(405)、第四离合器L4(409)、第五离合器L5(410)至输出轴(5)输出；
机械液压复合传动：第一离合器L1(23)和第六离合器L6(35)接合，同时制动器B(24)分离；动力由输入轴(1)输入后分别经第一离合器L1(23)传递至液压传动组件(2)和第六离合器L6(35)传递至机械传动组件(3)，经过液压传动组件(2)和机械传动组件(3)的动力由汇流组件(4)汇流后由输出轴(5)输出；
机械传动：第六离合器L6(35)和制动器B(24)接合，同时第一离合器L1(23)分离；动力由输入轴(1)依次经过第六离合器L6(35)、机械传动组件(3)、汇流组件(4)后由输出轴(5)输出。
3.根据权利要求2所述的多模式机械液压传动装置的控制方法，其特征在于：所述机械液压复合传动包括机械液压复合传动I档、机械液压复合传动Ⅱ档、机械液压复合传动Ⅲ档和机械液压复合传动Ⅳ档，具体传动模式如下：
机械液压复合传动I档：第一离合器L1(23)、第二离合器L2(407)、第四离合器L4(409)、第六离合器L6(35)和第八离合器L8(37)接合，同时第三离合器L3(408)、第五离合器L5(410)、第七离合器L7(36)和制动器B(24)分离；
动力由输入轴(1)输入后分别经第一离合器L1(23)传递至液压传动组件(2)和第六离合器L6(35)传递至机械传动组件(3)；
液压动力经过液压传动组件(2)由第二离合器L2(407)传递至前行星架(402)，动力经前行星架(402)分流至前太阳轮(401)和前齿圈(403)；经过前太阳轮(401)的动力经后太阳轮(404)传递至后行星架(405)；经过前齿圈(403)的动力传递至后行星架(405)；
机械动力依次经过第六离合器L6(35)、机械传动轴(31)、第八离合器L8(37)和后输出齿轮副(34)传递至后齿圈(406)，后齿圈(406)将动力传递至后行星架(405)；
最终动力由后行星架(405)汇流后经第四离合器L4(409)传递至输出轴(5)输出；
机械液压复合传动Ⅱ档：第一离合器L1(23)、第三离合器L3(408)、第四离合器L4(409)、第六离合器L6(35)和第八离合器L8(37)接合，同时第二离合器L2(407)、第五离合器L5(410)、第七离合器L7(36)和制动器B(24)分离；
动力由输入轴(1)输入后分别经第一离合器L1(23)传递至液压传动组件(2)和第六离合器L6(35)传递至机械传动组件(3)；
液压动力经过液压传动组件(2)由第三离合器L3(408)传递至前太阳轮(401)，动力依次经过前太阳轮(401)、后太阳轮(404)传递至后行星架(405)；
机械动力依次经过第六离合器L6(35)、机械传动轴(31)、第八离合器L8(37)和后输出齿轮副(34)传递至后齿圈(406)，后齿圈(406)将动力传递至后行星架(405)；
最终动力由后行星架(405)汇流后经第四离合器L4(409)传递至输出轴(5)输出；
机械液压复合传动Ⅲ档：第一离合器L1(23)、第三离合器L3(408)、第五离合器L5(410)、第六离合器L6(35)和第七离合器L7(36)接合，同时第二离合器L2(407)、第四离合器L4(409)、第八离合器L8(37)和制动器B(24)分离；
动力由输入轴(1)输入后分别经第一离合器L1(23)传递至液压传动组件(2)和第六离合器L6(35)传递至机械传动组件(3)；
液压动力经过液压传动组件(2)由第三离合器L3(408)传递至前太阳轮(401)，动力依次经过前太阳轮(401)、后太阳轮(404)传递至后行星架(405)；
机械动力依次经过第六离合器L6(35)、机械传动轴(31)、第七离合器L7(36)和前输出齿轮副(33)传递至前齿圈(403)，前齿圈(403)将动力传递至后行星架(405)；
最终动力由后行星架(405)汇流后依次经过后齿圈(406)、第五离合器L5(410)传递至输出轴(5)输出；
机械液压复合传动Ⅳ档：第一离合器L1(23)、第二离合器L2(407)、第五离合器L5(410)、第六离合器L6(35)和第七离合器L7(36)接合，同时第三离合器L3(408)、第四离合器L4(409)、、第八离合器L8(37)和制动器B(24)分离；
动力由输入轴(1)输入后分别经第一离合器L1(23)传递至液压传动组件(2)和第六离合器L6(35)传递至机械传动组件(3)；
液压动力经过液压传动组件(2)由第二离合器L2(407)传递至前行星架(402)，动力依次经前行星架(402)、前太阳轮(401)、后太阳轮(404)传递至后行星架(405)；
机械动力依次经过第六离合器L6(35)、机械传动轴(31)、第七离合器L7(36)和前输出齿轮副(33)传递至前齿圈(403)，传递至前齿圈(403)的机械动力与液压传动组件传递至前行星架的液压动力在前太阳轮(401)处汇流后的动力传递至后太阳轮(404)，与后行星架(405)传递的机械动力在后齿圈(406)汇流后，经第五离合器L5传递至输出轴输出。
4.根据权利要求2所述的多模式机械液压传动装置的控制方法，其特征在于：所述机械传动包括机械传动I档、机械传动Ⅱ档、机械传动Ⅲ档和机械传动Ⅳ档，具体传动模式如下：
机械传动I档：第二离合器L2(407)、第四离合器L4(409)、第六离合器L6(35)、第八离合器L8(37)和制动器B(24)接合，同时第一离合器L1(23)、第三离合器L3(408)、第五离合器L5(410)和第七离合器L7(36)分离；
动力依次经过第六离合器L6(35)、机械传动轴(31)、第八离合器L8(37)、后输出齿轮副(34)传递至后齿圈(406)，后齿圈(406)将动力传递至后行星架(405)，动力经后行星架(405)分流，一路经前齿圈(403)、前太阳轮(401)、后太阳轮(404)与另一路直接输入至后行星架(405)的动力汇流，汇流后的动力经第四离合器L4(409)传递至输出轴(5)输出；
机械传动Ⅱ档：第三离合器L3(408)、第四离合器L4(409)、第六离合器L6(35)、第八离合器L8(37)和制动器B(24)接合，同时第一离合器L1(23)、第二离合器L2(407)、第五离合器L5(410)和第七离合器L7(36)分离；
动力依次经过第六离合器L6(35)、机械传动轴(31)、第八离合器L8(37)、后输出齿轮副(34)传递至后齿圈(406)，后齿圈(406)将动力传递至后行星架(405)，经过第四离合器L4(409)传递至输出轴(5)输出；
机械传动Ⅲ档：第三离合器L3(408)、第五离合器L5(410)、第六离合器L6(35)、第七离合器L7(36)和制动器B(24)接合，同时第一离合器L1(23)、第二离合器L2(407)、第四离合器L4(409)和第八离合器L8(37)分离；
动力依次经过第六离合器L6(35)、机械传动轴(31)、第七离合器L7(36)、前输出齿轮副(33)传递至前齿圈(403)，前齿圈(403)将动力依次经过后行星架(405)、后齿圈(406)和第五离合器L5(410)传递至输出轴(5)输出；
机械传动Ⅳ档：第二离合器L2(407)、第五离合器L5(410)、第六离合器L6(35)、第七离合器L7(36)和制动器B(24)接合，同时第一离合器L1(23)、第三离合器L3(408)、第四离合器L4(409)和第八离合器L8(37)分离；
动力依次经过第六离合器L6(35)、机械传动轴(31)、第七离合器L7(36)、前输出齿轮副(33)传递至前齿圈(403)，动力经前齿圈(403)分流，一路经前太阳轮(401)、后太阳轮(404)传递至后齿圈(406)与另一路经前齿圈(403)、后行星架(405)传递至后齿圈(406)的动力进行汇流，汇流后的动力经过第五离合器L5(410)传递至输出轴(5)输出。
5.根据权利要求2所述的多模式机械液压传动装置的控制方法，其特征在于：液压传动模式的输出轴(5)转速no的计算方法为：
no＝ene
式中，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速，no为输出轴的转速。
6.根据权利要求3所述的多模式机械液压传动装置的控制方法，其特征在于：所述机械液压复合传动I档、机械液压复合传动Ⅱ档、机械液压复合传动Ⅲ档和机械液压复合传动Ⅳ档的输出轴(5)转速no的计算方法为：
机械液压复合传动I档：
Figure FDA0003771762710000041
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i3为机械传动组件后输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，e为液压传动组件排量比，ne为发动机转速；
机械液压复合传动Ⅱ档：
Figure FDA0003771762710000042
机械液压复合传动Ⅲ档：
Figure FDA0003771762710000051
式中，i2为机械传动组件后输出齿轮副传动比；
机械液压复合传动Ⅳ档：
Figure FDA0003771762710000052
。
7.根据权利要求4所述的多模式机械液压传动装置的控制方法，其特征在于：所述机械传动包括机械传动I档、机械传动Ⅱ档、机械传动Ⅲ档和机械传动Ⅳ档的输出轴(5)转速no的计算方法为：
机械传动I档：
Figure FDA0003771762710000053
式中，i1为机械传动组件输入齿轮副传动比，i3为机械传动组件后输出齿轮副传动比，k1为前行星齿轮特性参数，k2为后行星齿轮特性参数，ne为发动机转速；
机械传动Ⅱ档：
Figure FDA0003771762710000054
机械传动Ⅲ档：
Figure FDA0003771762710000055
式中，i2为机械传动组件后输出齿轮副传动比；
机械传动Ⅳ档：
Figure FDA0003771762710000056
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