CN205226273U - 一种大功率拖拉机液压机械无级变速器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，涉及无级变速器领域。其结构主要包括3个湿式离合器，1个制动器，1个齿形离合器、1个行星齿轮、1个轴向柱塞变量泵与1个轴向柱塞定量马达。3个湿式离合器固定于中间轴，并通过齿轮啮合连接输入轴，中间轴与行星齿轮齿圈连接，制动器固定于行星齿轮齿圈，轴向柱塞变量泵与轴向柱塞定量马达构成容积调速回路，泵轴通过齿轮啮合连接输入轴，马达轴与行星齿轮的太阳轮连接，齿形离合器固定于后桥驱动轴，并通过齿轮啮合连接行星齿轮的行星架。本实用新型仅有1个汇流行星齿轮，结构简单；有2个挡位，可设定低、高两个无级变速范围；有2个液压机械段，可实现段内和段间无级变速。

Description

一种大功率拖拉机液压机械无级变速器

技术领域

本实用新型涉及无级变速器领域，具体是指一种大功率拖拉机液压机械无级变速器。

背景技术

大功率拖拉机作业工况复杂，既要实现犁耕等低速重载作业，又要实现道路运输等高速轻载作业，为了获得燃油经济性或动力性，与小汽车相比，拖拉机需要更多的挡位实现变速器与发动机的传动比匹配。随着拖拉机挡位的增加，变速器换挡机构与换挡操作均变得极为复杂，为此，最佳的解决方法之一便是实现拖拉机无级变速。与小汽车中应用的金属带无级变速器不同，液压机械无级变速器可以传递更大的负载功率，是一种更为理想的拖拉机无级传动形式。但这种变速器不仅结构复杂、成本较高，而且在不同传动比和工况下具有不同的传动效率，考虑到拖拉机作业工况的复杂性，在设计过程中难以兼顾变速器传动比、传动效率与作业工况之间的匹配关系。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本实用新型旨在设计一种能够同时兼顾田间作业与道路运输作业工况，具有两个无级变速范围的大功率拖拉机液压机械无级变速器，同时具有结构简单、操作方便的特点。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，包括与发动机连接的输入轴、与车桥连接的驱动轴；输入轴上设有R段前齿轮、HM1段前齿轮、HM2段前齿轮、泵轴前齿轮；还包括有中间轴，中间轴上分别通过离合器设有HM2段后齿轮、HM1段后齿轮、R段后齿轮；其中HM2段后齿轮与HM2段前齿轮啮合、HM1段后齿轮与HM1段前齿轮啮合、R段后齿轮通过惰轮与R段前齿轮啮合，泵轴前齿轮啮合泵轴后齿轮；泵轴后齿轮通过泵轴连接液压泵；还包括有行星齿轮，其中行星齿轮的齿圈与中间轴共轴同步固定、通过行星架与行星轮共轴同步固定有空心轴、与太阳轮共轴同步固定有马达轴；其中齿圈外设有制动器；空心轴上固定有ML挡前齿轮、MH挡前齿轮；马达轴穿过空心轴连接马达；马达通过油管连接上述的液压泵；ML挡前齿轮、MH挡前齿轮分别啮合有ML挡后齿轮、MH挡后齿轮；ML挡后齿轮与MH挡后齿轮通过离合器固定于后桥驱动轴，上述的驱动轴至少连接有一个车桥。

优选的，驱动轴为连接有后桥锥齿轮以及后桥差速器。

优选的，驱动轴上设有前桥前齿轮，与前桥前齿轮啮合有前桥后齿轮，前桥后齿轮通过前桥离合器连接前桥驱动轴。

优选的，所述输入轴上还同步共轴设有液压泵动力输出齿轮。

优选的，述输入轴上还同步共轴设有PTO离合器以及配合的PTO轴。

优选的，液压泵为轴向柱塞变量泵。

优选的，所述的中间轴上与HM2段后齿轮、HM1段后齿轮、R段后齿轮的离合器为湿式离合器。

优选的，ML挡后齿轮与MH挡后齿轮通过齿形离合器固定于后桥驱动轴。本实用新型的工作原理、工作过程如下：

一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，它包括2个机械挡ML、MH，1个纯液压段H，2个液压机械段HM1、HM2，1个倒退段R。

其中：ML为低速率无级变速挡位、MH为高速率无级变速挡位、HM1为前向低段位、HM2为前向高段位。

ML、MH挡在拖拉机行驶前进行选择，拖拉机行驶过程中无法切换，用于选择变速器的无级变速范围；

H段仅在拖拉机起步时使用，拖拉机行驶速度达到换段速度后，变速器切换至HM1段工作；

HM1、HM2段可在拖拉机行驶时进行切换，且换段前后变速器传动比相同，可实现HM1段与HM2段在段内与段间无级变速的连续性，从而扩大变速器的无级变速范围；

R段仅在拖拉机倒退行驶时使用，此时拖拉机需先通过H段起步并达到换段速度后方能切换至R段。

机械挡ML、MH：挡位ML与MH用于选择不同的无级变速范围，其中，ML挡用于行驶速度较低的田间作业工况，MH挡用于行驶速度较高的道路运输作业工况。

纯液压段H：H段用于拖拉机起步。拖拉机起步前，R段湿式离合器、HM1段湿式离合器与HM2段湿式离合器均分离，制动器制动，轴向柱塞变量泵排量为0。拖拉机起步时，行星齿轮的齿圈被锁死，发动机的全部功率经由液压支路(输入轴-泵轴前齿轮-泵轴后齿轮-泵轴-轴向柱塞变量泵-油管-轴向柱塞定量马达-马达轴)传递至行星齿轮的太阳轮，并通过行星齿轮的行星架向后输出。对于H段，仅有液压支路传递功率，通过增加轴向柱塞变量泵的排量，可实现变速器在H段段内的无级变速，并逐步提高拖拉机行驶速度。

液压机械段HM1：变速器工作于HM1段时，R段湿式离合器、HM2段湿式离合器与制动器均分离，HM1段湿式离合器接合，发动机动力一部分经由液压支路传递至行星齿轮的太阳轮，另一部分经由机械支路(输入轴-HM1段前齿轮-HM1段后齿轮-HM1段湿式离合器-中间轴)传递至行星齿轮的齿圈，两部分动力在行星齿轮处汇合并经由行星齿轮的行星架向后输出。对于HM1段，液压支路与机械支路同时传递功率，通过调节轴向柱塞变量泵的排量，可实现变速器在HM1段段内的无级变速。

液压机械段HM2：变速器工作于HM2段时，R段湿式离合器、HM1段湿式离合器与制动器均分离，HM2段湿式离合器接合，发动机动力一部分经由液压支路传递至行星齿轮的太阳轮，另一部分经由机械支路(输入轴-HM2段前齿轮-HM2段后齿轮-HM2段湿式离合器-中间轴)传递至行星齿轮的齿圈，两部分动力在行星齿轮处汇合并经由行星齿轮的行星架向后输出。对于HM2段，液压支路与机械支路同时传递功率，通过调节轴向柱塞变量泵的排量，可实现变速器在HM2段段内的无级变速。

倒退段R：R段用于拖拉机倒退行驶。变速器工作于R段时，HM1段湿式离合器、HM2段湿式离合器与制动器均分离，R段湿式离合器接合，发动机动力一部分经由液压支路传递至行星齿轮的太阳轮，另一部分经由机械支路(输入轴-R段前齿轮-惰轮-R段后齿轮-R段湿式离合器-中间轴)传递至行星齿轮的齿圈，两部分动力在行星齿轮处汇合并经由行星齿轮的行星架向后输出。对于R段，液压支路与机械支路同时传递功率，通过调节轴向柱塞变量泵的排量，可实现变速器在R段段内的无级变速。

本实用新型可取得如下有益效果：

结构简单，仅有1个行星齿轮用于功率汇流，且通过制动器锁死行星齿轮的齿圈实现变速器的纯液压起动；

具有ML、MH两个行驶挡位，通过挡位选择可设定低、高两个无级变速范围，分别用于田间作业工况与道路运输作业工况，从而更有针对性地进行变速器传动比、传动效率与作业工况之间的匹配；

通过纯液压段H起步，起步后，变速器工作于HM1、HM2两个液压机械段，换段前后变速器传动比相同，可实现两个液压机械工作段在段内和段间无级变速的连续性，从而扩大变速器的无级变速范围，并限制液压功率分流水平，提高变速器传动效率。

附图说明

图1为大功率拖拉机液压机械无级变速器示意图；

图中：1、发动机；2、输入轴；3、R段(倒退段)前齿轮；4、HM1段(前向低段位)前齿轮；5、HM2段(前向高段位)前齿轮；6、液压泵动力输出齿轮；7、泵轴前齿轮；8、PTO离合器；9、PTO轴；10、油管；11、轴向柱塞变量泵；12、轴向柱塞定量马达；13、差速器；14、前桥后齿轮；15、前桥离合器；16、前桥驱动轴；17、齿圈；18、HM2段后齿轮；19、HM1段后齿轮；20、R段后齿轮；21、中间轴；22、惰轮；23、R段湿式离合器；24、HM1段湿式离合器；25、HM2段湿式离合器；26、制动器；27、泵轴后齿轮；28、泵轴；29、行星轮；30、太阳轮；31、行星架；32、ML挡前齿轮；33、空心轴；34、MH挡前齿轮；35、马达轴；36、齿形离合器；37、ML挡后齿轮；38、MH挡后齿轮；39、前桥前齿轮；40、后桥驱动轴；41、后桥锥齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图所示，一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，它包括输入轴2、R段(倒退段)前齿轮3、HM1段(前向低段位)前齿轮4、HM2段(前向高段位)前齿轮5、液压泵动力输出齿轮6、泵轴前齿轮7、PTO离合器8、PTO轴9、油管10、轴向柱塞变量泵11、轴向柱塞定量马达12、前桥后齿轮14、前桥离合器15、前桥驱动轴16、齿圈17、HM2段后齿轮18、HM1段后齿轮19、R段后齿轮20、中间轴21、惰轮22、R段湿式离合器23、HM1段湿式离合器24、HM2段湿式离合器25、制动器26、泵轴后齿轮27、泵轴28、行星轮29、太阳轮30、行星架31、ML挡前齿轮32、空心轴33、MH挡前齿轮34、马达轴35、齿形离合器36；ML挡后齿轮37、MH挡后齿轮38、前桥前齿轮39、后桥驱动轴40、后桥锥齿轮41。

输入轴2左端与发动机1的曲轴连接；R段前齿轮3、HM1段前齿轮4、HM2段前齿轮5、液压泵动力输出齿轮6、泵轴前齿轮7固定于输入轴2，PTO轴9通过PTO离合器8与输入轴2连接；

R段前齿轮3与惰轮22啮合；惰轮22、HM1段前齿轮4、HM2段前齿轮5分别与R段后齿轮20、HM1段后齿轮19、HM2段后齿轮18啮合；

R段后齿轮20、HM1段后齿轮19、HM2段后齿轮18分别通过R段湿式离合器23、HM1段湿式离合器24、HM2段湿式离合器25固定于中间轴21；

中间轴21与齿圈17连接，制动器26固定于齿圈17，齿圈17与行星轮29啮合，行星轮29与太阳轮30啮合，行星轮29固定于行星架31；

行星架31与空心轴33连接，ML挡前齿轮32与MH挡前齿轮34固定于空心轴33；

轴向柱塞定量马达12的马达轴35与空心轴33轴心重合并穿过空心轴33与太阳轮30连接；

泵轴前齿轮7与泵轴后齿轮27啮合，泵轴后齿轮27固定于轴向柱塞变量泵11的泵轴28，轴向柱塞变量泵11与轴向柱塞定量马达12通过油管10连接；轴向柱塞定量马达12额定排量与轴向柱塞变量泵11相同。

ML挡前齿轮32与MH挡前齿轮34分别与ML挡后齿轮37与MH挡后齿轮38啮合；前桥前齿轮39与后桥锥齿轮41固定于后桥驱动轴40，ML挡后齿轮37与MH挡后齿轮38通过齿形离合器36固定于后桥驱动轴40；后桥锥齿轮41与差速器13的锥齿轮啮合；前桥前齿轮39与前桥后齿轮14啮合，前桥后齿轮14通过前桥离合器15固定于前桥驱动轴16。

当拖拉机进行田间作业时：

(1)拖拉机起步前，通过齿形离合器36将ML挡后齿轮37与后桥驱动轴40连接，使R段湿式离合器23、HM1段湿式离合器24、HM2段湿式离合器25分离，使制动器26制动，使轴向柱塞变量泵11的排量调节为0。

(2)拖拉机起步时，启动发动机1，而后，逐步增大轴向柱塞变量泵11的排量，使马达轴35的转速逐步增加，进而增大后桥驱动轴40的转速，使拖拉机行驶速度逐步提升，此时，变速器工作于纯液压段H。当拖拉机行驶速度达到换段速度时，快速反方向调节轴向柱塞变量泵11的排量至HM1段换段点所需排量，同时使HM1段湿式离合器24接合，同时使制动器26分离，从而完成换段过程，此后，变速器工作于HM1段。

(3)拖拉机在HM1段工作时，通过调节轴向柱塞变量泵11的排量，可连续改变变速器传动比，实现拖拉机在HM1段段内的无级变速。

(4)当变速器由HM1段切换至HM2段时，快速反方向调节轴向柱塞变量泵11的排量至HM2段换段点所需排量，同时使HM1段湿式离合器24分离，同时使HM2段湿式离合器25接合，从而完成换段过程。反之，当变速器由HM2段切换至HM1段时，快速反方向调节轴向柱塞变量泵11的排量至HM1段换段点所需排量，同时使HM2段湿式离合器25分离，同时使HM1段湿式离合器24接合，从而完成换段过程。

(5)拖拉机在HM2段工作时，通过调节轴向柱塞变量泵11的排量，可连续改变变速器传动比，实现拖拉机在HM2段段内的无级变速。

(6)变速器在HM1段与HM2段换段前后传动比相同，从而实现拖拉机在HM1段与HM2段整个传动比范围内的无级变速。

当拖拉机进行运输作业时：(1)拖拉机起步前，通过齿形离合器36将MH挡后齿轮38与后桥驱动轴40连接，同时使R段湿式离合器23、HM1段湿式离合器24、HM2段湿式离合器25分离，使制动器26制动，使轴向柱塞变量泵11的排量调节为0。(2)此后所有实施过程均与拖拉机进行田间作业的情况相同。

当拖拉机倒退行驶时：(1)拖拉机起步前，通过齿形离合器36将ML挡后齿轮37与后桥驱动轴40连接，使R段湿式离合器23、HM1段湿式离合器24、HM2段湿式离合器25分离，使制动器26制动，使轴向柱塞变量泵11的排量调节为0。(2)拖拉机起步时，启动发动机1，而后，逐步增大轴向柱塞变量泵11的排量(排量调节方向与拖拉机前向行驶时相反)，使马达轴35的转速逐步增加，进而增大后桥驱动轴40的转速，使拖拉机倒退行驶速度逐步提升，此时，变速器工作于纯液压段H。当拖拉机倒退行驶速度达到换段速度时，快速反方向调节轴向柱塞变量泵11的排量至R段换段点所需排量，同时使R段湿式离合器23接合，同时使制动器26分离，从而完成换段过程，此后，变速器工作于R段(倒退段)。(3)拖拉机在R段工作时，通过调节轴向柱塞变量泵11的排量，可连续改变变速器传动比，实现拖拉机在R段段内的无级变速。

当拖拉机制动时：(1)通过无级变速过程使拖拉机减速到制动允许行驶速度。(2)使R段湿式离合器23、HM1段湿式离合器24、HM2段湿式离合器25分离，使制动器26制动，使轴向柱塞变量泵11的排量调节为0，进而使拖拉机制动。

以上实施例及图仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解。可以对本实用新型的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本实用新型的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：包括与发动机连接的输入轴、与车桥连接的驱动轴；输入轴上设有R段前齿轮、HM1段前齿轮、HM2段前齿轮、泵轴前齿轮；还包括有中间轴，中间轴上分别通过离合器设有HM2段后齿轮、HM1段后齿轮、R段后齿轮；其中HM2段后齿轮与HM2段前齿轮啮合、HM1段后齿轮与HM1段前齿轮啮合、R段后齿轮通过惰轮与R段前齿轮啮合，泵轴前齿轮啮合泵轴后齿轮；泵轴后齿轮通过泵轴连接液压泵；还包括有行星齿轮，其中行星齿轮的齿圈与中间轴共轴同步固定、通过行星架与行星轮共轴同步固定有空心轴、与太阳轮共轴同步固定有马达轴；其中齿圈外设有制动器；空心轴上固定有ML挡前齿轮、MH挡前齿轮；马达轴穿过空心轴连接马达；马达通过油管连接上述的液压泵；ML挡前齿轮、MH挡前齿轮分别啮合有ML挡后齿轮、MH挡后齿轮；ML挡后齿轮与MH挡后齿轮通过离合器固定于后桥驱动轴，上述的驱动轴至少连接有一个车桥。

2.根据权利要求1所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：驱动轴为连接有后桥锥齿轮以及后桥差速器。

3.根据权利要求1或2所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：驱动轴上设有前桥前齿轮，与前桥前齿轮啮合有前桥后齿轮，前桥后齿轮通过前桥离合器连接前桥驱动轴。

4.根据权利要求1所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：所述输入轴上还同步共轴设有液压泵动力输出齿轮。

5.根据权利要求1或4所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：所述输入轴上还同步共轴设有PTO离合器以及配合的PTO轴。

6.根据权利要求1所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：液压泵为轴向柱塞变量泵。

7.根据权利要求1所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：所述的中间轴上与HM2段后齿轮、HM1段后齿轮、R段后齿轮的离合器为湿式离合器。

8.根据权利要求1所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征在于：ML挡后齿轮与MH挡后齿轮通过齿形离合器固定于后桥驱动轴。