CN205298454U - 装载机用液压机械无级变速传动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及装载机用液压机械无级变速传动装置，属于机械传动技术领域。其解决了传统双变装载机的油耗和排放性能变差，以及输出功率波动剧烈的问题。本实用新型的发动机联轴器连接一对齿轮副，齿轮副连接液压传动单元，液压传动单元再通过一对齿轮副依次连接两个行星齿轮机构的太阳轮，一个行星齿轮机构的行星架和齿圈分别通过两个离合器连接输出齿轮副；另一个行星齿轮机构的行星架连接制动器，其齿圈连接输出齿轮副。最终通过这一输出齿轮副连接齿轮箱的输入轴，齿轮箱的输出齿轮连接传动轴。本实用新型真正实现了正反向多段连续的宽范围、高效率的液压机械无级变速传动，广泛适用于机械传动技术的场合。

Description

装载机用液压机械无级变速传动装置

技术领域

本实用新型涉及装载机用液压机械无级变速传动装置，属于机械传动技术领域。

背景技术

传统型双变装载机，双变即变速箱和变矩器，为了满足峰值功率和过载工况的要求，常匹配具有一定后备功率的发动机，导致装载机载低功率工作时发动机的负荷率很低，使其油耗和排放性能变差。另外，装载机输出功率波动剧烈，迫使发动机工作点经常处于非稳态工况，使油耗和排放性能进一步恶化，同时在低速大扭矩工况，尤其是在起步或铲装作业时，液力变矩器的传动效率低下，变矩器的液力损失很大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有传统双变(变矩器+变速箱)装载机存在的上述缺陷，通过控制系统控制离合器、制动器的接合状态以及变量泵的排量，可实现正反转的多段连续的液压机械无级变速传动形式，完全适用目前装载机的工况，解决了传统双变装载机普遍问题。

本实用新型是采用以下的技术方案实现的：一种装载机用液压机械无级变速传动装置，包括发动机、联轴器、变量泵、定量马达、行星齿轮机构一、行星齿轮机构二、离合器一、离合器二和制动器，发动机通过输出轴与联轴器相连，变量泵连接定量马达，行星齿轮机构一的行星架一连接离合器一，齿圈一连接离合器二，行星齿轮机构二的行星架二连接制动器，还包括齿轮箱和齿轮箱制动器，联轴器连接齿轮一，齿轮二连接液压单元，液压单元连接齿轮三，齿轮四连接行星齿轮机构一和行星齿轮机构二各自相应的太阳轮一和太阳轮二，行星齿轮机构一的行星架一通过离合器一与齿轮五相连，行星齿轮机构一的齿圈一通过离合器二与齿轮五相连；行星齿轮机构二的行星架二与制动器相连，齿圈二与齿轮五相连。齿轮六连接齿轮箱，根据需要啮合齿轮箱制动器一、齿轮箱制动器二或离合器三，通过输出齿轮连接传动轴。

进一步地，连接液压传动单元包括变量泵和变量马达，变量马达通过连接齿轮三，齿轮四连接行星齿轮机构一和行星齿轮机构二；行星齿轮机构一包括太阳轮一、行星轮、齿圈一和行星架一，其中太阳轮一与齿轮四相连，齿圈一与齿轮一相连且通过离合器二与齿轮五相连，行星架一通过离合器一与齿轮五相连；行星齿轮机构二包括太阳轮二、行星轮二、齿圈二和行星架二，其中太阳轮二与太阳轮一和齿轮四相连，行星架二连接制动器。

液压机械无级变速传动装置的工作原理：

当制动器接合时，而离合器一和离合器二脱开时，行星齿轮机构二的行星架二与制动器固定为一体，齿圈二与齿轮五相连，动力通过齿轮一和齿轮二、液压单元、齿轮三和齿轮四传到行星齿轮机构二的太阳轮二，再由行星齿轮机构二的齿圈二传到齿轮五和齿轮六，通过调节变量泵的排量，齿轮六的转速与发动机的转速之比可以实现从零到第一设定值之间的连续变化，构成纯液压无级变速段，可满足装载机重载起步。通过选择齿轮箱制动器一或齿轮箱制动器二作用，可以获得后退档或前进档，满足装载机前进或后退的要求。

当制动器脱开，离合器一结合，离合器二脱开时，行星齿轮机构一工作，发动机的一部分动力通过齿轮一和齿轮二，传到液压单元，能量经过两次转换后，再经过齿轮三和齿轮四传递到行星齿轮机构一的太阳轮一，同时发动机的另一部分动力通过齿轮一，传递到行星齿轮机构一的齿圈一，这样行星齿轮机构一就成为了液压功率与机械功率合流的点，实现了功率分流后的再合流。在行星齿轮机构一完成功率合流后，通过行星架一和离合器一传递到齿轮五和齿轮六，最后输出到变速箱输入轴。通过调节变量泵的排量，齿轮六的转速与发动机的转速之比可以实现从第一设定值到第二设定值之间的连续变化，构成连续变化的液压机械无级变速段，可满足装载机重载低速行驶。通过选择齿轮箱制动器一或齿轮箱制动器二作用，可以获得后退档或前进档，同时前进状态下，可以通过齿轮箱制动器二或离合器三,也可以实现前进状态下高低速的切换,可用于工地或道路行驶。

当制动器脱开，离合器一脱开，离合器二结合时，通过控制器调节变量泵排量使定量马达输出转速为零，这样行星齿轮机构一的太阳轮一的转速为零，发动机动力通过齿轮一传递到行星齿轮机构一的齿圈一，再经过离合器二，传递到齿轮五和齿轮六，最后输出到变速箱输入轴。这时，液压单元处于不工作的状态，发动机的动力按照固定的速比传递，即齿轮六的转速与发动机的转速之比为某一设定值，构成纯机械段。通过选择齿轮箱制动器一或齿轮箱制动器二作用，可以获得后退档或前进档，同时前进状态下，可以通过齿轮箱制动器二或离合器三,也可以实现前进状态下高低速的切换,用于轻、空载平坦路面高速行驶。

本实用新型的有益效果是：

(1)真正实现正反向多段连续的宽范围、高效率的液压机械无级变速传动；

(2)通过区域换段时的这种方式，可以对功率分流变速器进行切换，而没有牵引力中断；

(3)发动机的转速波动范围小,系统更加稳定。

附图说明

图1是本实用新型的原理结构示意图。

图中：1发动机；2联轴器；3齿轮一；4齿轮二；5变量泵；6定量马达；7齿轮三；8齿轮四；9太阳轮二；10行星轮二；11齿圈二；12行星架二；13齿轮五；14齿轮六；15太阳轮一；16行星轮一；17齿圈一；18行星架一；19齿轮七；20输出齿轮；21行星齿轮机构一；22行星齿轮机构二；23离合器一；24离合器二；25制动器；26齿轮箱制动器一；27齿轮箱制动器二；28离合器三。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型所述的装载机用液压机械无级变速传动装置，发动机1输出轴直接连接联轴器2，联轴器2驱动一对齿轮一3和齿轮二4，同时通过齿轮副的齿轮二4驱动变量泵5，变量泵5调节排量改变定量马达6转速，变量泵5和定量马达6组成的闭式液压传动单元，其由一套固定在箱体上的斜盘式柱塞变量泵和柱塞定量马达构成，定量马达6通过齿轮三7和齿轮四8驱动行星齿轮机构一21的太阳轮一15及行星齿轮机构二22的太阳轮二9，太阳轮一15和太阳轮二9直接连接，行星齿轮机构一21的齿圈一17与齿轮一3连接，同时齿圈一17通过离合器二24与齿轮五13连接，行星架一18通过离合器一23与齿轮五13连接，行星齿轮机构二22的齿圈二11也与齿轮五13连接，行星架二12与制动器25连接，齿轮五13和齿轮六14驱动变速箱，齿轮箱制动器一26和齿轮箱制动器二27实现后退及前进档位的选择，离合器三28为前进直接档，最终通过齿轮七19和输出齿轮20将动力传递到传动轴。行星齿轮机构一21包括太阳轮一15、行星轮一16、齿圈一17和行星架一18，其中太阳轮一15与齿轮四8相连，齿圈一17与齿轮一3相连且通过离合器二24与齿轮五13相连，行星架一18通过离合器一23与齿轮五13相连。行星齿轮机构二22包括太阳轮二9、行星轮二10、齿圈二11和行星架二12，其中太阳轮二9与太阳轮一15和齿轮四8相连，行星架二12连接制动器25，齿圈二11与齿轮五13相连。

本实用新型的使用过程如下所述：

车辆在原地静止时，离合器一23、离合器二24及制动器25都处于脱开状态，司机操纵手柄选择前进低档或后退档，使齿轮箱制动器一26或齿轮箱制动器二27结合。

一旦选择前进或后退状态后，当司机操作油门时，制动器25结合，形成纯液压段传动，根据需要，设定一定的换段策略，通过换段控制切换到液压机械段。

在液压机械段，制动器25脱开，离合器一23结合，形成液压机械的双流传动，司机可以根据需要，在前进状态下，可以选择控制齿轮箱制动器二27或离合器三28实现液压机械段的高低速切换。根据需要，设定一定的换段策略，在当车速较高且载重小时，切换至纯机械段。

在纯机械段，制动器25和离合器一23均处于脱开，离合器二24结合，发动机1的动力不经过液压变换，仅通过齿轮传动，效率较高。司机也可以根据需要，在前进状态下，可以选择控制齿轮箱制动器二27或离合器三28实现机械段高低速切换。

车速降低时，可以反过来控制，从纯机械段切换到液压机械段，最后可以切换到纯液压段。

当然，上述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定对本实用新型的实施例范围。本实用新型并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本实用新型的专利涵盖范围内。

Claims (8)

1.一种装载机用液压机械无级变速传动装置，包括发动机(1)、联轴器(2)、变量泵(5)、定量马达(6)、行星齿轮机构一(21)、行星齿轮机构二(22)、离合器一(23)、离合器二(24)和制动器(25)，其特征在于：还包括齿轮箱及其齿轮箱制动器一(26)、齿轮箱制动器二(27)、离合器三(28)及齿轮七(19)和输出齿轮(20)，联轴器(2)连接齿轮一(3)，齿轮一(3)和齿轮二(4)构成一对齿轮副，齿轮二(4)连接液压单元，液压单元连接齿轮三(7)，齿轮三(7)和齿轮四(8)构成齿轮副，其中齿轮四(8)连接行星齿轮机构一(21)和行星齿轮机构二(22)各自相应的太阳轮一(15)和太阳轮二(9)，行星齿轮机构一(21)的行星架一(18)通过离合器一(23)与齿轮五(13)相连，齿圈一(17)通过离合器二(24)与齿轮五(13)相连；行星齿轮机构二(22)的行星架二(12)与制动器(25)相连，齿圈二(11)与齿轮五(13)相连；齿轮五(13)和齿轮六(14)也为齿轮副，其中齿轮六(14)连接齿轮箱输入轴；根据需要，啮合齿轮箱制动器一(26)、齿轮箱制动器二(27)或离合器三(28)，最终通过齿轮箱的齿轮七(19)和输出齿轮(20)构成的齿轮副中的输出齿轮(20)连接传动轴。

2.根据权利要求1所述的装载机用液压机械无级变速传动装置，其特征在于：液压传动单元包括变量泵(5)和定量马达(6)，变量泵(5)和齿轮二(4)连接，定量马达(6)连接齿轮三(7)，齿轮四(8)连接行星齿轮机构一(21)和行星齿轮机构二(22)。

3.根据权利要求1所述的装载机用液压机械无级变速传动装置，其特征在于：行星齿轮机构一(21)包括太阳轮一(15)、行星轮一(16)、齿圈一(17)和行星架一(18)，其中太阳轮一(15)与齿轮四(8)相连，齿圈一(17)与齿轮一(3)相连且通过离合器二(24)与齿轮五(13)相连，行星架一(18)通过离合器一(23)与齿轮五(13)相连。

4.根据权利要求1所述的装载机用液压机械无级变速传动装置，其特征在于：离合器一(23)和离合器二(24)分别选择实现液压机械传动系统或者纯机械传动系统。

5.根据权利要求1所述的装载机用液压机械无级变速传动装置，其特征在于：行星齿轮机构二(22)包括太阳轮二(9)、行星轮二(10)、齿圈二(11)和行星架二(12)，其中太阳轮二(9)与太阳轮一(15)和齿轮四(8)相连，行星架二(12)连接制动器(25)，齿圈二(11)与齿轮五(13)相连。

6.根据权利要求1所述的装载机用液压机械无级变速传动装置，其特征在于：当制动器(25)接合而离合器一(23)、离合器二(24)脱开时，行星架二(12)与制动器(25)固定为一体，发动机(1)的动力通过齿轮一(3)和齿轮二(4)，变量泵(5)，定量马达(6)，齿轮三(7)和齿轮四(8)与行星齿轮机构二(22)的太阳轮二(9)，齿圈二(11)，齿轮五(13)，齿轮六(14)，输出到变速箱输入轴，再通过齿轮箱制动器一(26)或齿轮箱制动器二(27)或离合器三(28)获得倒退或者前进高、低档位。

7.根据权利要求1所述的装载机用液压机械无级变速传动装置，其特征在于：当制动器(25)脱开、离合器一(23)结合、离合器二(24)断开时，发动机(1)的一部分动力通过齿轮一(3)和齿轮二(4)，变量泵(5)，定量马达(6)，齿轮三(7)和齿轮四(8)，输入到行星齿轮机构一(21)的太阳轮一(15)；同时发动机(1)的另一部分动力通过齿轮一(3)，输入到行星齿轮机构一(21)的齿圈一(17)，在行星齿轮机构一(21)完成功率合流后，由通过行星架一(18)，离合器一(23)齿轮五(13)，齿轮六(14)，输出到变速箱输入轴，再通过齿轮箱制动器一(26)或齿轮箱制动器二(27)或离合器三(28)获得倒退或者前进高、低档位。

8.根据权利要求1所述的装载机用液压机械无级变速传动装置，其特征在于：当制动器(25)脱开、离合器一(23)脱开而离合器二(24)结合时，通过调节变量泵(5)的排量控制定量马达(6)的输出转速为零，行星齿轮机构一(21)的太阳轮一(15)和行星齿轮机构二(22)的太阳轮二(9)的转速为零，发动机(1)的动力通过齿轮一(3)，行星齿轮机构一(21)的齿圈一(17)，离合器二(24)，齿轮五(13)，齿轮六(14)，输出到变速箱输入轴，再通过齿轮箱制动器一(26)或齿轮箱制动器二(27)或离合器三(28)获得倒退或者前进高、低档位。