CN114688227A

CN114688227A - 一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置

Info

Publication number: CN114688227A
Application number: CN202210426116.6A
Authority: CN
Inventors: 潘张成; 韩清振; 贺奇; 陈栋; 朱林; 邓耀骥
Original assignee: Yangzhou University
Current assignee: Yangzhou University
Priority date: 2022-04-21
Filing date: 2022-04-21
Publication date: 2022-07-01
Anticipated expiration: 2042-04-21
Also published as: CN114688227B

Abstract

本发明公开了一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其包括输入构件；齿轮传动组件，输入构件和齿轮传动组件的输入端连接；锥齿轮传动组件，输入构件和锥齿轮传动组件的输入端连接，锥齿轮传动组件和齿轮传动组件并联；液压传动组件，液压传动组件和锥齿轮传动组件并联，齿轮传动组件的输出轴作为液压传动组件的输入端；中间传动构件，中间传动构件和液压传动组件的输出端连接；行星轮组件，中间传动构件和行星轮组件的输出端连接，齿轮传动组件、锥齿轮传动组件和液压传动组件的输出端和行星轮组件的输入端连接；本发明具有多种传动模式，满足模式切换和不同动力的匹配要求。

Description

一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置

技术领域

本发明涉及传动技术领域，特别是一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置。

背景技术

液压传动传递功率较大，但效率较低；锥齿轮传动能够实现无级变速，但传递功率较小；齿轮传动效率较高，但难以实现无级变速。单流传动各具特点，如何摒弃其缺点，发挥其优点，是现代传动装置设计的难题。复合传动是在单一模式不能满足性能要求时，与其它传动形式组合优化而发展起来的新型传动形式，解决单一传动机构较难适应各种复杂工况的作业要求。较为常见的是两种单流传动组合的双流传动，对于多种单流传动集成的多种复合传动并存的装置较为少见，但也是传动装置发展的趋势。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的机械传动中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其具有多种传动模式，满足模式切换和不同动力的匹配要求。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其包括，

输入构件；

齿轮传动组件，所述输入构件和齿轮传动组件的输入端连接；

锥齿轮传动组件，所述输入构件和锥齿轮传动组件的输入端连接，所述锥齿轮传动组件和齿轮传动组件并联；

液压传动组件，所述液压传动组件和锥齿轮传动组件并联，齿轮传动组件的输出轴作为液压传动组件的输入端；

中间传动构件，所述中间传动构件和液压传动组件的输出端连接；

行星轮组件，所述中间传动构件和行星轮组件的输出端连接，所述齿轮传动组件、锥齿轮传动组件的输出端和行星轮组件的输入端连接。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述齿轮传动组件包括第一齿轮副、第二齿轮副、惰轮副和第三齿轮副，所述第一齿轮副的输入端、第二齿轮副的输入端和惰轮副均连接在输入构件上，所述输出轴和第一齿轮副的输出端连接，所述惰轮副能带动第三齿轮副转动，所述第三齿轮副的输出端能和行星轮组件的输入端连接，所述第二齿轮副的输出端能和行星轮组件的输入端连接。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述齿轮传动组件还包括第一离合器和第二离合器，所述第一离合器用于选择性地将第一齿轮副连接到行星轮组件的输入端以共同旋转，所述第二离合器用于选择性地将输入构件依次经惰轮副和第三齿轮副连接到行星轮组件的输入端以共同旋转。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述锥齿轮传动组件包括锥齿轮输入齿轮副和锥齿轮输出齿轮副，所述锥齿轮输入齿轮副的输出端可控地和锥齿轮输出齿轮副的输入端连接，所述锥齿轮输出齿轮副的输出端和行星轮组件的输入端连接。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述锥齿轮传动组件还包括第三离合器、锥齿轮无级变速装置和第四离合器，所述第三离合器用于选择性地将输入构件连接到锥齿轮无级变速装置以共同旋转，所述第四离合器用于选择性地将锥齿轮无级变速装置连接到行星轮组件的输入端以共同旋转。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述液压传动组件包括液压传动输入齿轮副、变量泵和液压传动输出齿轮副，所述液压传动输入齿轮副的输出端能和变量泵的输入端连接，所述变量泵用于驱动定量马达，所述定量马达的输出端能和液压传动输出齿轮副的输入端连接，所述液压传动输出齿轮副的输出端连接在中间传动构件上。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述液压传动组件还包括第五离合器和第六离合器，所述第五离合器用于选择性地将液压传动输入齿轮副连接到变量泵以共同旋转，所述第六离合器用于选择性地将定量马达连接到中间传动构件以共同旋转。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述齿轮传动组件还包括制动器，所述制动器用于选择性地将行星轮组件的输入端固定。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述行星轮组件包括太阳轮、行星架、齿圈和第七离合器，所述第七离合器用于选择性地将太阳轮连接到齿圈，所述行星轮组件的输入端为行星架。

作为本发明所述液压、锥齿及齿轮多模式传动装置的一种优选方案，其中：所述齿圈上固定有输出构件。

本发明的有益效果：本发明具有五种传动模式，液压传动模式、机械无级传动模式、机械有级传动模式、液压锥齿传动模式和液压齿轮传动模式，液压传动模式下，具有两个档位，实现扩大调速范围的传动效果；机械无级传动模式下，能够满足前进方向无级调控要求，机械有级传动模式下，也具有前进和倒退两个方向的作用档位；液压锥齿传动模式下，通过调节液压传动组件的排量比和锥齿轮传动组件的传动比，增大调节自由度，适用于较为精确的控制系统；液压齿轮传动模式下，可通过调节液压传动组件的排量比，满足大功率无级调速的作业要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明的结构原理图。

图2为本发明的F(H1)档位功率流向示意图。

图3为本发明的F(H2)档位功率流向示意图。

图4为本发明的F(M1)档位功率流向示意图。

图5为本发明的F(M2)档位功率流向示意图。

图6为本发明的F(M3)档位功率流向示意图。

图7为本发明的F(HM1)档位功率流向示意图。

图8为本发明的F(HM2)档位功率流向示意图。

图9为本发明的F(HM3)档位功率流向示意图。

其中，100输入构件，200齿轮传动组件，201第二齿轮副，202惰轮副，203第一离合器，204第二离合器，205第一齿轮副，206输出轴，207制动器，208第三齿轮副，300锥齿轮传动组件，301锥齿轮输入齿轮副，302第四离合器，303锥齿轮输出齿轮副，304锥齿轮无级变速装置，305第三离合器，400液压传动组件，401液压传动输入齿轮副，402第五离合器，403变量泵，404第六离合器，405定量马达，406液压传动输出齿轮副，500中间传动构件，600输出构件，700行星轮组件，701太阳轮，702第七离合器，703行星架，704齿圈。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～图8，该实施例提供了一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其能实现多种模式的传动，适用范围更广。

一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，包括输入构件100，输入构件100的动力源为发动机传输出来的动力；

齿轮传动组件200，输入构件100和齿轮传动组件200的输入端连接；

锥齿轮传动组件300，输入构件100和锥齿轮传动组件300的输入端连接，锥齿轮传动组件300和齿轮传动组件200并联；

液压传动组件400，液压传动组件400和锥齿轮传动组件300并联，齿轮传动组件200的输出轴206作为液压传动组件400的输入端；

中间传动构件500，中间传动构件500和液压传动组件400的输出端连接；

行星轮组件700，中间传动构件500和行星轮组件700的输出端连接，齿轮传动组件200、锥齿轮传动组件300和液压传动组件400的输出端和行星轮组件700的输入端连接。

进一步地，行星轮组件700包括太阳轮701、行星架703、齿圈704和第七离合器702，第七离合器702用于选择性地将太阳轮701连接到齿圈704，行星轮组件700的输入端为行星架703，齿圈704上固定有输出构件600。

进一步地，齿轮传动组件200包括第一离合器203、第二离合器204和制动器207，输入构件100上连接第一齿轮副205的输入端、第二齿轮副201的输入端和惰轮副202，输出轴206和第一齿轮副205的输出端连接，惰轮副202能带动第三齿轮副208转动，第三齿轮副208的输出端能和行星轮组件700的输入端连接，具体为，第二离合器204用于选择性地将输入构件100依次经惰轮副202和第三齿轮副208连接到行星轮组件700的输入端以共同旋转，第二齿轮副201的输出端能和行星架703连接，制动器207用于选择性地将行星架703固定；第一离合器203用于选择性地将输入构件100连接到行星轮组件700的输入端以共同旋转。

接合第二离合器204和第七离合器702，实现输入构件100和输出构件600间的前进方向的机械有级传动；接合第一离合器203和第七离合器702，实现输入构件100和输出构件600间后退方向的机械有级传动。

进一步地，锥齿轮传动组件300包括第三离合器305、锥齿轮无级变速装置304、第四离合器302、锥齿轮输入齿轮副301和锥齿轮输出齿轮副303，锥齿轮输入齿轮副301的输出端可控地和锥齿轮输出齿轮副303的输入端连接，锥齿轮输出齿轮副303的输出端和行星架703连接，第三离合器305用于选择性地将输入构件100连接到锥齿轮无级变速装置304以共同旋转，第四离合器302用于选择性地将锥齿轮无级变速装置304连接到行星架703以共同旋转。

接合第三离合器305、第四离合器302和第七离合器702，提供输入构件100和输出构件600间的机械无级传动。

进一步地，液压传动组件400包括第五离合器402第六离合器404、液压传动输入齿轮副401、变量泵403和液压传动输出齿轮副406，液压传动输入齿轮副401的输出端能和变量泵403的输入端连接，变量泵403用于驱动定量马达405，定量马达405的输出端能和液压传动输出齿轮副406的输入端连接，液压传动输出齿轮副406的输出端连接在中间传动构件500上，第五离合器402用于选择性地将液压传动输入齿轮副401连接到变量泵403以共同旋转，第六离合器404用于选择性地将定量马达405连接到中间传动构件500以共同旋转。

接合第五离合器402、第六离合器404和制动器207，液压传动组件400处于工作状态，提供输入构件100和输出构件600间前进方向的液压传动；接合第五离合器402、第六离合器404和第七离合器702，提供输入构件100和输出构件600间后退方向的液压传动；接合第三离合器305、第四离合器302、第五离合器402和第六离合器404，实现输入构件100和输出构件600间的第一种液压锥齿双流传动；接合第一离合器203、第五离合器402和第六离合器404，实现输入构件100和输出构件600间的第二种液压锥齿双流传动。

本发明具有五种传动模式，液压传动模式、机械无级传动模式、机械有级传动模式、液压锥齿传动模式和液压齿轮传动模式，液压传动模式下，具有两个档位，分别实现扩大调速范围和满足前进倒退两个方向的传动效果；机械无级传动模式下，能够满足前进方向无级调控要求，机械有级传动模式下，也具有前进和倒退两个方向的作用档位；液压锥齿传动模式下，通过调节液压传动组件400的排量比和锥齿轮传动组件300的传动比，增大调节自由度，适用于较为精确的控制系统；液压齿轮传动模式下，可通过调节液压传动组件400的排量比，满足大功率无级调速的作业要求。

实施例2

参照图2～图9，该实施例提供了一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其能计算出各个传动模式下的输出构件600的转速。

一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其具有液压传动模式、机械无级传动模式、机械有级传动模式、液压锥齿传动模式和液压齿轮传动模式，各模式切换元件状态和调速关系表达式如表1所示。

表1传动各模式切换元件状态和调速关系表达式

i₁为第二齿轮副201的传动比，i₂为惰轮副202和第三齿轮副208中输入齿轮的传动比，i₃为第三齿轮副208的传动比，i₄为第一齿轮副205的传动比，i₅为锥齿轮输入齿轮副301的传动比，i₆为锥齿轮输出齿轮副303的传动比，i₇为液压传动输入齿轮副401的传动比，i₈为液压传动输出齿轮副406的传动比，i_v为锥齿轮无级变速装置304的传动比；k为行星齿轮特性参数，e为液压传动组件400排量比，n_e为发动机的输入转速，n_o为输出转速，C₁～C₇分别代表第一离合器203～第七离合器702，B代表制动器207，“▲”表示换挡元件接合，“△”代表换挡元件分离。

具体如下：

液压传动模式包括F(H1)档和F(H2)档，

F(H1)档：如图2所示，当接合第五离合器402、第六离合器404和制动器207时，其它离合器分离，液压传动组件400处于工作状态，发动机动力依次经输入构件100、第一齿轮副205传递到液压传动组件400，再经中间传动构件500、太阳轮701和齿圈704，从输出构件600输出，此时，输出转速和输入转速之间的关系为：

F(H2)档：如图3所示，当接合第五离合器402、第六离合器404和第七离合器702，其它离合器分离和制动器207分离，液压传动组件400处于工作状态，发动机动力经输入构件100、第一齿轮副205传递到液压传动组件400，再经中间传动构件500和固连为一体的行星轮组件700，从输出构件600输出，此时，输出转速和输入转速之间的关系为，

机械无级传动模式下，具有F(M1)档如图4所示，接合第三离合器305、第四离合器302和第七离合器702，其它离合器和制动器207分离，锥齿轮传动组件300处于工作状态，发动机动力依次经输入构件100、锥齿轮传动组件300、行星架703和齿圈704，从输出构件600输出，此时，输出转速和输入转速之间的关系为，

机械有级传动模式包括F(M2)和F(M3)档，

F(M2)档：如图4所示，接合第二离合器204和第七离合器702，其它离合器和制动器207分离，发动机动力依次经输入构件100、惰轮副202、第三齿轮副208和固连为一体的行星轮组件700，从输出构件600输出，此时，输出转速和输入转速之间的关系为，

F(M3)档：如图5所示，接合第一离合器203和第七离合器702，其它离合器和制动器207分离，发动机动力经输入构件100、第二齿轮副201和固连为一体的行星轮组件700，从输出构件600输出，此时，输出转速和输入转速之间的关系为，

机械有级传动模式具有F(HM1)档，如图6所示，接合第三离合器305、第四离合器302、第五离合器402和第六离合器404，其它离合器和制动器207分离，锥齿轮传动组件300处于工作状态，发动机动力经输入构件100分流，一路依次经第一齿轮副205和输出轴206传递到液压传动组件400，再经中间传动构件500传递到太阳轮701，另一路依次经输入构件100和锥齿轮传动组件300传递到行星架703，汇流后的动力经齿圈704从输出构件600输出，此时，输出转速和输入转速之间的关系为，

液压齿轮传动模式包括F(HM2)档和F(HM3)档，

F(HM2)档：如图7所示，接合第一离合器203、第五离合器402和第六离合器404，其它离合器和制动器207分离，液压传动组件400处于工作状态，发动机动力经输入构件100分流，一路依次经第一齿轮副205和输出轴206传递到液压传动组件400，再经中间传动构件500传递到太阳轮701，另一路经第三齿轮副208传递到行星架703，汇流动力经齿圈704，从输出构件600输出，此时，输出转速和输入转速之间的关系为，

F(HM3)档：如图8所示，接合第二离合器204、第五离合器402和第六离合器404，其它离合器和制动器207分离，液压传动组件400处于工作状态，发动机动力经输入构件100分流，一路依次经第一齿轮副205和输出轴206传递到液压传动组件400，再经中间传动构件500传递到太阳轮701，另一路经惰轮副202第三齿轮副208传递到行星架703，汇流动力经齿圈704，从输出构件600输出，此时，输出转速和输入转速之间的关系为，

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：其包括，

输入构件（100）；

齿轮传动组件（200），所述输入构件（100）和齿轮传动组件（200）的输入端连接；

锥齿轮传动组件（300），所述输入构件（100）和锥齿轮传动组件（300）的输入端连接，所述锥齿轮传动组件（300）和齿轮传动组件（200）并联；

液压传动组件（400），所述液压传动组件（400）和锥齿轮传动组件（300）并联，齿轮传动组件（200）的输出轴（206）作为液压传动组件（400）的输入端；

中间传动构件（500），所述中间传动构件（500）和液压传动组件（400）的输出端连接；

行星轮组件（700），所述中间传动构件（500）和行星轮组件（700）的输出端连接，所述齿轮传动组件（200）、锥齿轮传动组件（300）的输出端和行星轮组件（700）的输入端连接。

2.如权利要求1所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述齿轮传动组件（200）包括第一齿轮副（205）、第二齿轮副（201）、惰轮副（202）和第三齿轮副（208），所述第一齿轮副（205）的输入端、第二齿轮副（201）的输入端和惰轮副（202）均连接在输入构件（100）上，所述输出轴（206）和第一齿轮副（205）的输出端连接，所述惰轮副（202）能带动第三齿轮副（208）转动，所述第三齿轮副（208）的输出端能和行星轮组件（700）的输入端连接，所述第二齿轮副（201）的输出端能和行星轮组件（700）的输入端连接。

3.如权利要求2所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述齿轮传动组件（200）还包括第一离合器（203）和第二离合器（204），所述第一离合器（203）用于选择性地将输入构件（100）连接到行星轮组件（700）的输入端以共同旋转，所述第二离合器（204）用于选择性地将输入构件（100）依次经惰轮副（202）和第三齿轮副（208）连接到行星轮组件（700）的输入端以共同旋转。

4.如权利要求1～3任一项所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述锥齿轮传动组件（300）包括锥齿轮输入齿轮副（301）和锥齿轮输出齿轮副（303），所述锥齿轮输入齿轮副（301）的输出端可控地和锥齿轮输出齿轮副（303）的输入端连接，所述锥齿轮输出齿轮副（303）的输出端和行星轮组件（700）的输入端连接。

5.如权利要求4所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述锥齿轮传动组件（300）还包括第三离合器（305）、锥齿轮无级变速装置（304）和第四离合器（302），所述第三离合器（305）用于选择性地将输入构件（100）连接到锥齿轮无级变速装置（304）以共同旋转，所述第四离合器（302）用于选择性地将锥齿轮无级变速装置（304）连接到行星轮组件（700）的输入端以共同旋转。

6.如权利要求1～3任一项所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述液压传动组件（400）包括液压传动输入齿轮副（401）、变量泵（403）和液压传动输出齿轮副（406），所述液压传动输入齿轮副（401）的输出端能和变量泵（403）的输入端连接，所述变量泵（403）用于驱动定量马达（405），所述定量马达（405）的输出端能和液压传动输出齿轮副（406）的输入端连接，所述液压传动输出齿轮副（406）的输出端连接在中间传动构件（500）上。

7.如权利要求6所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述液压传动组件（400）还包括第五离合器（402）和第六离合器（404），所述第五离合器（402）用于选择性地将液压传动输入齿轮副（401）连接到变量泵（403）以共同旋转，所述第六离合器（404）用于选择性地将定量马达（405）连接到中间传动构件（500）以共同旋转。

8.如权利要求1～3任一项所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述齿轮传动组件（200）还包括制动器（207），所述制动器（207）用于选择性地将行星轮组件（700）的输入端固定。

9.如权利要求1～3任一项所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述行星轮组件（700）包括太阳轮（701）、行星架（703）、齿圈（704）和第七离合器（702），所述第七离合器（702）用于选择性地将太阳轮（701）连接到齿圈（704），所述行星轮组件（700）的输入端为行星架（703）。

10.如权利要求9所述的液压、锥齿及齿轮多模式传动装置，其特征在于：所述齿圈（704）上固定有输出构件（600）。