CN115163776A - 一种复合传动系统及工程机械车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合传动系统及工程机械车辆，涉及工程机械车辆技术领域。该复合传动系统包括行星排、液力变矩器和制动器，行星排的输入端与输入轴连接，行星排的第一输出端与输出轴连接；液力变矩器包括泵轮、涡轮和导轮，泵轮与行星排的第二输出端连接，涡轮与输出轴连接，导轮固定于液力变矩器的壳体；制动器用于制动泵轮，当泵轮被制动后，涡轮与输出轴能断开连接。本发明提供的复合传动系统，不仅能保持液力变矩器变矩的自适应性和增扭自适应减震特点，而且在重载转速比低时能提高传动效率；在轻载转速比高时，能减少功率损失，起到增速的作用，故障率低，适合轻载需求。

Description

一种复合传动系统及工程机械车辆

技术领域

本发明涉及工程机械车辆技术领域，尤其涉及一种复合传动系统及工程机械车辆。

背景技术

液力变矩器传动具有增扭自适应减震的优点，被广泛应用于工程机械传动系统；但液力变矩器固有传动效率低的特点。

现有技术中，为提高其传动效率，多采用如图1所示的闭锁形式的液力变矩器5，当重载转速比低时闭锁离合器4松开，输出同原来液力变矩器，效率也没提高，当轻载转速比高时闭锁离合器4闭合，液力变矩器5的泵轮同涡轮机械锁死，为机械1：1传递，为减少导轮的搅油损失，增加单向离合器3，使导轮在闭锁时空转以减少功率损失，但功率损失也是存在的；而且闭锁离合器 4在液力变矩器5内部，控制油路密封都是旋转密封，故障率也较高，且不便维修。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合传动系统及工程机械车辆，该复合传动系统既能保持液力变矩器变矩的自适应性和增扭自适应减振特点,又能提升传动效率；适用于工程机械车辆的轻载需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种复合传动系统，包括：

行星排，所述行星排的输入端与输入轴连接，所述行星排的第一输出端与输出轴连接；

液力变矩器，包括泵轮、涡轮和导轮，所述泵轮与所述行星排的第二输出端连接，所述涡轮与所述输出轴连接，所述导轮固定于所述液力变矩器的壳体；

制动器，用于制动所述泵轮，当所述泵轮被制动后，所述涡轮能与所述输出轴断开连接。

作为复合传动系统的一个可选方案，所述复合传动系统还包括单向离合器，所述单向离合器设置于所述涡轮与所述输出轴之间，当所述泵轮被制动后，通过所述单向离合器将所述涡轮与所述输出轴分离。

作为复合传动系统的一个可选方案，所述行星排包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述行星轮设置有多个，通过所述行星架连接的多个所述行星轮与所述太阳轮的外圈啮合传动，与所述齿圈的内圈啮合传动；所述太阳轮、所述行星架和所述齿圈中，其中一个为所述行星排的输入端，另外两个为所述行星排的输出端，两个所述行星排的输出端中，其中一个与所述泵轮连接，另一个与所述输出轴连接，所述输出轴能通过所述单向离合器与所述涡轮连接。

作为复合传动系统的一个可选方案，所述行星架为所述行星排的输入端，所述太阳轮和所述齿圈均为所述行星排的输出端，所述齿圈与所述泵轮连接，所述太阳轮与所述输出轴连接，所述输出轴能通过所述单向离合器与所述涡轮连接。

作为复合传动系统的一个可选方案，所述行星架为所述行星排的输入端，所述太阳轮和所述齿圈均为所述行星排的输出端，所述太阳轮与所述泵轮连接，所述齿圈与所述输出轴连接，所述输出轴能通过所述单向离合器与所述涡轮连接。

作为复合传动系统的一个可选方案，所述太阳轮为所述行星排的输入端，所述行星架和所述齿圈均为所述行星排的输出端，所述行星架与所述泵轮连接，所述齿圈与所述输出轴连接，所述输出轴能通过所述单向离合器与所述涡轮连接。

作为复合传动系统的一个可选方案，所述太阳轮为所述行星排的输入端，所述行星架和所述齿圈均为所述行星排的输出端，所述齿圈与所述泵轮连接，所述行星架与所述输出轴连接，所述输出轴能通过所述单向离合器与所述涡轮连接。

作为复合传动系统的一个可选方案，所述齿圈为所述行星排的输入端，所述行星架和所述太阳轮均为所述行星排的输出端，所述行星架与所述泵轮连接，所述太阳轮与所述输出轴连接，所述输出轴能通过所述单向离合器与所述涡轮连接。

作为复合传动系统的一个可选方案，所述齿圈为所述行星排的输入端，所述行星架和所述太阳轮均为所述行星排的输出端，所述太阳轮与所述泵轮连接，所述行星架与所述输出轴连接，所述输出轴能通过所述单向离合器与所述涡轮连接。

一种工程机械车辆，包括发动机、变速器和如以上任一方案所述的复合传动系统，所述复合传动系统设置于所述发动机和所述变速器之间，所述发动机与所述输入轴连接，所述输出轴与所述变速器连接。

本发明的有益效果：

本发明提供的复合传动系统，通过在液力变矩器与输入轴之间设置行星排，行星排的输入端与输入轴连接，行星排的第一输出端与输出轴连接，泵轮与行星排的第二输出端连接，涡轮与输出轴连接，输入功率经行星排传递至输出轴，或经行星排传递至液力变矩器，再由输出轴输出，形成机械和液力复合传动。在重载转速比低时，输出力矩为行星排直接输出力矩和液力变矩器的涡轮输出力矩之和，提高了传动效率。在轻载转速比高时，通过制动器制动泵轮，泵轮被制动后，涡轮与输出轴断开连接，导轮是固定的，液力变矩器静止，不再有任何功率损失，输入动力仅通过行星排传动，相当于一个增速的机械传动。而且，制动器无需设置在液力变矩器的内部，降低了故障率。本发明提供的复合传动系统，不仅能保持液力变矩器变矩的自适应性和增扭自适应减震特点，而且在重载转速比低时能提高传动效率；在轻载转速比高时，能减少损失，起到增速的作用，故障率低，适合轻载需求。

本发明提供的工程机械车辆，将上述的复合传动系统设置于发动机和变速器之间，在工程机械车辆重载时，能提高传动效率，在工程机械车辆轻载时，能起到增速的作用。

附图说明

图1是现有技术中液力变矩器的传动结构示意图；

图2是本发明实施例提供的其中一种复合传动系统的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的复合传动系统与现有技术中的液力变矩器的变矩系数的对比图；

图4是本发明实施例提供的复合传动系统与现有技术中的液力变矩器的传动扭矩的对比图；

图5是本发明实施例提供的复合传动系统与现有技术中的液力变矩器的传动效率的对比图；

图6是本发明实施例提供的复合传动系统的机械功率占比示意图。

图中：

1、输入轴；2、输出轴；3、单向离合器；4、闭锁离合器；5、液力变矩器； 6、行星排；7、制动器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图2所示，本实施例提供了一种复合传动系统，包括行星排6、液力变矩器5和制动器，行星排6的输入端与输入轴1连接，行星排6的第一输出端与输出轴2连接；液力变矩器5包括泵轮B、涡轮T和导轮D，泵轮B与行星排 6的第二输出端连接，涡轮T与输出轴2连接，导轮D固定于液力变矩器5的壳体；制动器用于制动泵轮B，当泵轮B被制动后，涡轮能与输出轴2断开连接。

液力变矩器5为正转向心涡轮变矩器，正转是指驱动时涡轮T具有同泵轮 B的旋转方向一致的液流方向，自输入轴1传递的动力经行星排6传递至泵轮B，泵轮B转动带动液体流动，流动的液体作用于涡轮T，再经涡轮T传递至输出轴2，导轮D固定不动。

通过在液力变矩器5与输入轴1之间设置行星排6，行星排6的输入端与输入轴1连接，行星排6的第一输出端与输出轴2连接，泵轮B与行星排6的第二输出端连接，涡轮T与输出轴2连接，输入功率经行星排6传递至输出轴 2，或经行星排6传递至液力变矩器5，再由输出轴2输出，形成机械和液力复合传动。在重载转速比低时，输出力矩为行星排6直接输出力矩和液力变矩器 5的涡轮T输出力矩之和，提高了传动效率。在轻载转速比高时，通过制动器制动泵轮B，泵轮B被制动后，涡轮T与输出轴2断开连接，导轮D是固定的，液力变矩器5静止，不再有任何功率损失，输入动力仅通过行星排6传动，相当于一个增速的机械传动。而且，制动器无需设置在液力变矩器5的内部，降低了故障率。本实施例提供的复合传动系统，既能保持液力变矩器5变矩的自适应性和增扭自适应减震特点，在重载转速比低时能提高传动效率；在轻载转速比高时，能减少损失，起到增速的作用，故障率低，适合轻载需求。

作为复合传动系统的一个可选方案，复合传动系统还包括单向离合器3，单向离合器3设置于涡轮T与输出轴2之间，当泵轮B被制动后，通过单向离合器3将涡轮T与输出轴2分离。

单向离合器3使得涡轮T的动力能经输出轴2输出，当泵轮B制动后，涡轮T不转时，单向离合器3使涡轮T与输出轴2断开连接，以避免功率损失。

通过设置单向离合器3，控制单向离合器3将涡轮T与输出轴2连接，在重载转速比低时，输出力矩为行星排6直接输出力矩和液力变矩器5的涡轮T 输出力矩之和，提高了传动效率。在轻载转速比高时，控制制动器制动泵轮B，同时控制单向离合器3将涡轮T与输出轴2分离，液力变矩器5静止，输入动力仅通过行星排6传动，起到增速的作用。

作为复合传动系统的一个可选方案，行星排6包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，行星轮设置有多个，通过行星架连接的多个行星轮与太阳轮的外圈啮合传动，与齿圈的内圈啮合传动；太阳轮、行星架和齿圈中，其中一个为行星排6的输入端，另外两个为行星排6的输出端，两个行星排6的输出端中，其中一个与泵轮B连接，另一个与输出轴2连接，输出轴2能通过单向离合器 3与涡轮T连接。

作为复合传动系统的一个可选方案，行星架为行星排6的输入端，太阳轮和齿圈均为行星排6的输出端，齿圈与泵轮B连接，太阳轮与输出轴2连接，输出轴2能通过单向离合器3与涡轮T连接。

在本实施例中，将行星架与输入轴1连接，齿圈与泵轮B连接，太阳轮与输出轴2连接，涡轮T通过单向离合器3与涡轮T连接。这样的设置，液力变矩器5的工作状态与现有技术中的液力变矩器5的工作状态一致，且变矩工作转速变化不大，变矩系数降低不多，没有循环功率，全程可提高传动效率。

如图3、图4和图5分别为通过仿真计算出的本实施例提供的复合传动系统与现有技术中的液力变矩器5在变矩系数、传动扭矩和传动效率的对比图，其中，虚线代表的是本实施例提供的复合传动系统，实线代表的是现有技术中的液力变矩器5。

如图3所示，本实施例中的液力变矩器5变矩系数相对于现有技术中的液力变矩器5的变矩系数下降不多。图4为在传动转速为2000转/分钟时复合传动系统与现有技术中的液力变矩器5的传动扭矩的对比图，如图4和图5所示，本实施例提供的复合传动系统的传动扭矩和传动效率相对于现有技术中的液力变矩器5均有提高。

如图6所示，转速比逐渐升高时，本实施例提供的复合传动系统的机械功率占比逐渐升高，起到增速的作用，适合轻载需求。

本发明提供的复合传动系统，行星排6与输入轴1、输出轴2和液力变矩器5的连接方式不限于上述的连接方式，还包括其他多种连接方式，本领域技术人员可根据实际情况自主选择。

行星排6与输入轴1、输出轴2和液力变矩器5的第二种连接方式为：行星架为行星排6的输入端，太阳轮和齿圈均为行星排6的输出端，太阳轮与泵轮B连接，齿圈与输出轴2连接，输出轴2能通过单向离合器3与涡轮T连接。

行星排6与输入轴1、输出轴2和液力变矩器5的第三种连接方式为：太阳轮为行星排6的输入端，行星架和齿圈均为行星排6的输出端，行星架与泵轮B连接，齿圈与输出轴2连接，输出轴2能通过单向离合器3与涡轮T连接。

行星排6与输入轴1、输出轴2和液力变矩器5的第四种连接方式为：太阳轮为行星排6的输入端，行星架和齿圈均为行星排6的输出端，齿圈与泵轮 B连接，行星架与输出轴2连接，输出轴2能通过单向离合器3与涡轮T连接。

行星排6与输入轴1、输出轴2和液力变矩器5的第五种连接方式为：齿圈为行星排6的输入端，行星架和太阳轮均为行星排6的输出端，行星架与泵轮B连接，太阳轮与输出轴2连接，输出轴2能通过单向离合器3与涡轮T连接。

行星排6与输入轴1、输出轴2和液力变矩器5的第六种连接方式为：齿圈为行星排6的输入端，行星架和太阳轮均为行星排6的输出端，太阳轮与泵轮B连接，行星架与输出轴2连接，输出轴2能通过单向离合器3与涡轮T连接。

以上六种连接方式均能够实现在重载转速比低时，输出力矩为行星排6直接输出力矩和液力变矩器5的涡轮T输出力矩之和，提高了传动效率。在轻载转速比高时，通过制动器制动泵轮B，泵轮B被制动后，涡轮T与输出轴2断开连接，起到增速的作用。

本实施例还提供了一种工程机械车辆，包括发动机、变速器和复合传动系统，复合传动系统设置于发动机和变速器之间，发动机与复合传动系统的输入轴1连接，复合传动系统的输出轴2与变速器连接。

本实施例提供的工程机械车辆，将上述的复合传动系统设置于发动机和变速器之间，在工程机械车辆重载时，能提高传动效率，在工程机械车辆轻载时，能起到增速的作用。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种复合传动系统，其特征在于，包括：

行星排(6)，所述行星排(6)的输入端与输入轴(1)连接，所述行星排(6)的第一输出端与输出轴(2)连接；

液力变矩器(5)，包括泵轮、涡轮和导轮，所述泵轮与所述行星排(6)的第二输出端连接，所述涡轮与所述输出轴(2)连接，所述导轮固定于所述液力变矩器(5)的壳体；

制动器，用于制动所述泵轮，当所述泵轮被制动后，所述涡轮能与所述输出轴(2)断开连接。

2.根据权利要求1所述的复合传动系统，其特征在于，所述复合传动系统还包括单向离合器(3)，所述单向离合器(3)设置于所述涡轮与所述输出轴(2)之间，当所述泵轮被制动后，通过所述单向离合器(3)将所述涡轮与所述输出轴(2)分离。

3.根据权利要求2所述的复合传动系统，其特征在于，所述行星排(6)包括太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述行星轮设置有多个，通过所述行星架连接的多个所述行星轮与所述太阳轮的外圈啮合传动，与所述齿圈的内圈啮合传动；所述太阳轮、所述行星架和所述齿圈中，其中一个为所述行星排(6)的输入端，另外两个为所述行星排(6)的输出端，两个所述行星排(6)的输出端中，其中一个与所述泵轮连接，另一个与所述输出轴(2)连接，所述输出轴(2)能通过所述单向离合器(3)与所述涡轮连接。

4.根据权利要求3所述的复合传动系统，其特征在于，所述行星架为所述行星排(6)的输入端，所述太阳轮和所述齿圈均为所述行星排(6)的输出端，所述齿圈与所述泵轮连接，所述太阳轮与所述输出轴(2)连接，所述输出轴(2)能通过所述单向离合器(3)与所述涡轮连接。

5.根据权利要求3所述的复合传动系统，其特征在于，所述行星架为所述行星排(6)的输入端，所述太阳轮和所述齿圈均为所述行星排(6)的输出端，所述太阳轮与所述泵轮连接，所述齿圈与所述输出轴(2)连接，所述输出轴(2)能通过所述单向离合器(3)与所述涡轮连接。

6.根据权利要求3所述的复合传动系统，其特征在于，所述太阳轮为所述行星排(6)的输入端，所述行星架和所述齿圈均为所述行星排(6)的输出端，所述行星架与所述泵轮连接，所述齿圈与所述输出轴(2)连接，所述输出轴(2)能通过所述单向离合器(3)与所述涡轮连接。

7.根据权利要求3所述的复合传动系统，其特征在于，所述太阳轮为所述行星排(6)的输入端，所述行星架和所述齿圈均为所述行星排(6)的输出端，所述齿圈与所述泵轮连接，所述行星架与所述输出轴(2)连接，所述输出轴(2)能通过所述单向离合器(3)与所述涡轮连接。

8.根据权利要求3所述的复合传动系统，其特征在于，所述齿圈为所述行星排(6)的输入端，所述行星架和所述太阳轮均为所述行星排(6)的输出端，所述行星架与所述泵轮连接，所述太阳轮与所述输出轴(2)连接，所述输出轴(2)能通过所述单向离合器(3)与所述涡轮连接。

9.根据权利要求3所述的复合传动系统，其特征在于，所述齿圈为所述行星排(6)的输入端，所述行星架和所述太阳轮均为所述行星排(6)的输出端，所述太阳轮与所述泵轮连接，所述行星架与所述输出轴(2)连接，所述输出轴(2)能通过所述单向离合器(3)与所述涡轮连接。

10.一种工程机械车辆，其特征在于，包括发动机、变速器和如权利要求1-9任一项所述的复合传动系统，所述复合传动系统设置于所述发动机和所述变速器之间，所述发动机与所述输入轴(1)连接，所述输出轴(2)与所述变速器连接。

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