CN209012400U - 动力传动系统和动力机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供了动力传动系统和动力机械。该动力传动系统用于将来自原动机的动力传递至一行驶机构并包括：液压变量泵，液压变量泵连接至原动机并由原动机驱动；单个液压变量马达，该液压变量马达与液压变量泵形成闭式液压回路，该液压变量马达由液压变量泵驱动以产生驱动力；和具有多个挡位的变速机构，该变速机构连接在所述液压变量马达和所述行驶机构之间，变速机构在每一个挡位中具有对应的一个传动比，以将液压变量马达产生的驱动力传递至行驶机构。

Description

动力传动系统和动力机械

技术领域

本实用新型的实施例一般地涉及动力传动领域，并且更具体地，涉及一种动力传动系统和配备有该动力传动系统的动力机械。

背景技术

动力传动机构或系统应用于多种动力机械中，例如液压挖掘机、轮式装载机、收割机等，用于将来自原动机的动力传递至动力接收装置，如车轮、动力输出轴等。

为了将来自原动机的动力以期望的形式(如不同的转速、转矩等)传递至动力接收装置，一些现有的动力传动系统利用两个或多个马达与离合器的配合实现不同大小的动力的传递，另外一些现有的动力传动系统利用结合有变矩器的变速器实现动力的传递。但是，对一些应用来说，这些现有的动力传动系统的结构相对复杂、尺寸较大、成本较高、操作复杂、效率较低。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于克服现有技术中存在的上述和其它问题和缺陷中的至少一种。

本实用新型的一个方面的实施例提供了一种动力传动系统，其用于将来自原动机的动力传递至一行驶机构并包括：液压变量泵，液压变量泵连接至原动机并由原动机驱动；单个液压变量马达，该液压变量马达与液压变量泵形成闭式液压回路，该液压变量马达由液压变量泵驱动以产生驱动力；和具有多个挡位的变速机构，该变速机构连接在所述液压变量马达和所述行驶机构之间，变速机构在每一个挡位中具有对应的一个传动比，以将液压变量马达产生的驱动力传递至行驶机构。

在一些实施例中，液压变量马达被配置成使得在变速机构从两个相邻挡位中的具有原传动比的原挡位向具有新传动比的新挡位切换的同时，液压变量马达的排量由第一马达排量切换为第二马达排量，所述第二马达排量与第一马达排量之比大致等于所述原传动比与所述新传动比之比。

在一些实施例中，所述多个挡位包括对应于第一传动比的第一挡位、对应于第二传动比的第二挡位和对应于第三传动比的第三挡位。

在一些实施例中，第一传动比与第二传动比之比大致等于第二传动比与第三传动比之比。

在一些实施例中，第一传动比与第二传动比之比和第二传动比与第三传动比之比均大致等于2。

在一些实施例中，所述第一马达排量和所述第二马达排量中的较大者是所述液压变量马达的最大排量。

在一些实施例中，所述第一马达排量和所述第二马达排量中的较小者是较大者的约50％。

在一些实施例中，所述行驶机构至少具有依次增大的第一速度范围、第二速度范围和第三速度范围，并且所述第一挡位对应于第一速度范围、第二挡位对应于第二速度范围、第三挡位对应于第三速度范围，且所述第一传动比、第二传动比、第三传动比依次减小。

在一些实施例中，第一速度范围大于0且小于或等于V，第二速度范围大于V且小于或等于2V，第三速度范围大于2V。

在一些实施例中，变速机构包括：输入轴，该输入轴连接至所述变量马达；输出轴，该输出轴连接至所述行驶机构；多个齿轮组，每个齿轮组提供与所述多个挡位中的一个挡位对应的传动比；和多个离合器，每个离合器连接至一个对应的齿轮组，并被配置成根据控制信号将对应的齿轮组接合至所述输入轴或所述输出轴，以使得该齿轮组在输入轴与输出轴之间提供对应的传动比。

在一些实施例中，每个齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮彼此直接啮合，或者通过中间齿轮彼此啮合；并且主动齿轮和从动齿轮被配置成使得：所述主动齿轮同轴地连接至所述输入轴，且所述从动齿轮能够通过对应的离合器与所述输出轴同轴地接合；或者所述从动齿轮同轴地连接至所述输出轴，且所述主动齿轮能够通过对应的离合器与所述输入轴同轴地接合。

在一些实施例中，变速机构包括行星变速齿轮箱。

本实用新型的一个方面的实施例提供了一种动力机械，包括原动机、行驶机构以及本实用新型的任一实施例中描述的动力传动系统。

在一些实施例中，该动力机械还包括控制器，该控制器被配置成与所述原动机、所述液压变量泵、所述液压变量马达和所述变速机构通信，以根据该动力机械的操作者输入的操作信号控制所述变速机构切换至不同的挡位，并在所述变速机构的每个挡位中，控制所述原动机的转速、所述液压变量泵的排量和所述液压变量马达的排量，从而改变所述行驶机构的速度。

在一些实施例中，所述控制器进一步被配置成在控制所述变速机构从具有较大传动比的挡位向具有较小传动比的挡位切换的同时，控制所述液压变量马达切换至初始马达排量，以便在所述行驶机构加速期间，控制所述液压变量马达的排量从所述初始马达排量减小以驱动所述行驶机构在与所述较小传动比的挡位对应的速度范围内加速。

在一些实施例中，所述初始马达排量是所述液压变量马达的最大排量。

在一些实施例中，该动力机械包括轮式装载机。

通过下文中参照附图对本实用新型所作的详细描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。

附图说明

本实用新型的这些和/或其他方面、特征和优点从下面结合附图对说明性实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是示意性地示出根据本实用新型的一个示例性实施例的动力传动系统的框图；

图2是示出根据本实用新型的一个示例性实施例的动力传动系统的布置的示意图；

图3是示出根据本实用新型的另一个示例性动力传动系统的布置的示意图；以及

图4是示出根据本实用新型的示例性动力传动系统的发动机的转速、液压泵的排量、液压变量马达的排量、变速机构的挡位和行驶机构的速度随时间的变化的时序图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的实施例进行详细的描述。在本说明书中，相同或相似的部件由相同或类似的附图标号指示。下述参照附图对本实用新型的各实施方式的说明旨在阐述本实用新型的总体构思，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于说明，阐述了许多具体的细节以提供对本实用新型的实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其它情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

图1-3示意性地示出根据本实用新型的示例性实施例的动力传动机构或系统的布置。这种动力传动机构或系统可以应用在例如作业机械或动力机械的各种车辆中，包括但不限于，轮式装载机、拖拉机、收割机、挖掘机、推土机等，用于将来自原动机的动力传递至动力接收机构，如动力输出(PTO)轴、执行工具、行驶机构等。以下，仅以用于将来自原动机的动力传递至车辆的行驶机构(如车轮)的动力传动机构或系统为例进行说明。

参照图1-3所示，动力传动机构或系统100主要包括液压变量马达110、变速机构120和液压泵130。液压泵130直接地或通过中间机构间接地连接至原动机101并由原动机101驱动，以将来自原动机101的能量转换成压力和流量形式的液压能。如图2和3所示，液压变量马达110与液压泵130形成闭式液压回路，使得液压变量马达110由液压泵130驱动以产生驱动力，即将液压泵130提供的液压能转换成转速和转矩形式的机械能并输出。例如，通过改变液压变量马达的斜盘的角度，可以改变马达的排量，为驾驶员或操作者提高改进的舒适性。

变速机构120连接在液压变量马达110和行驶机构102之间，变速机构在每一个挡位中具有对应的一个传动比，即变速机构的每个挡位能够提供一个对应的传动比，以将液压变量马达110产生的驱动力传递至行驶机构102，从而驱动行驶机构102行进。图1中各部件之间的粗实线示出了动力传递路径，即，动力由原动机101向液压泵130、变速机构110、液压变量马达120、行驶机构102依次传递。

在一些示例中，原动机101可以为诸如汽油或柴油发动机之类的发动机，由此液压泵130接收来自发动机的旋转形式的机械能，并将该机械能转换成液压能。在其它示例中，原动机也可以是例如电动机。

液压泵130是变量泵，以能够提供或输出不同流量。例如，通过改变液压变量泵的斜盘的倾角，可以改变其输出的流量。在发动机作为原动机的情况下，可以根据发动机输出的转速调整或改变连接至发动机的液压变量泵的输出流量，以向液压变量马达110提供与发动机的转速适配的、或能够满足动力输出要求的液压能。

示例性地，如图2和3所示，可以借助于包括第一管线131和第二管线113在内的各种液压传输系统将液压变量马达110与液压泵130彼此连接，以形成闭式液压回路。第一管线131可以是高压管线，用于将液压泵130输出的高压液体传输至液压变量马达110，驱动液压变量马达110以不同的排量提供转速和转矩形式的机械能或驱动力并将其输出。第二管线113可以是低压管线，用于将液压变量马达110流出的低压液体传输至液压泵130，该低压液体借助于来自原动机101的能量而由液压泵130中转变成高压液体并再次传输至液压变量马达110，如此循环，使得该液压回路能够根据原动机的输入能量提供合适的、可变的机械能输出。

变速机构120也可以称为换挡机构，连接在液压变量马达110和行驶机构102之间，例如，变速机构与液压变量马达和行驶机构分别通过旋转轴彼此连接。变速机构120接收从液压变量马达110输出的转速和转矩形式的机械能或驱动力，并以多个不同的挡位或传动比对该机械能或驱动力进行调整并输出，例如以不同的转速输出动力，以驱动行驶机构102在多个不同的速度范围内行进。

由此，根据本实用新型的实施例，在动力传动机构或系统中结合变量马达和变速机构，利用变量马达的多个排量输出与变速机构的多个挡位的不同组合，实现从原动机至诸如行驶机构之类的动力接收装置的多个不同形式的动力传递(如，输出或传递不同的转速、转矩等)。通过控制原动机的动力输出(如发动机转速)，调整变量马达的排量和变速机构所处的挡位，能够实现二者较佳的工作点，从而更好地、灵活地匹配或满足各种动力需求，提高工作效率。而且，这种动力传动机构或系统中仅设臂有单个液压变量马达，使得系统结构相对简单、尺寸较小、成本较小、操作简单。

在每个挡位中，当液压变量马达的排量改变时，液压变量马达的转速也随之变化，经过变速机构的变速，驱动行驶机构在与该挡位对应的范围内改变速度，如加速或减速。在一些实施例中，变速机构具有至少三个挡位，每个挡位对应于行驶机构的一个速度范围，由此在变速机构已经切换至每个相应的挡位之后，随着液压变量马达的排量减小，液压变量马达的转速升高，因此行驶机构向对应的速度范围的速度上限加速。例如，液压变量马达处于最大马达排量时，其可以提供最大转矩。示例性地，在输入到液压变量马达的动力恒定时，液压变量马达的排量的变化与液压变量马达的输出轴的转速的变化相关联，例如，液压变量马达的排量减小时，液压变量马达的输出轴的转速增加而转矩减小，反之亦然。

例如，对于一些车辆应用，如轮式装载机，行驶机构可以具有大于0且小于或等于V(V是大于0的数)的第一速度范围、大于V且小于或等于2V的第二速度范围、和大于2V且小于或等于4V的第三速度范围。在一些示例中，V例如为10km/h。变速机构具有对应于第一速度范围的第一挡位、对应于第二速度范围的第二挡位、以及对应于第三速度范围的第三挡位。可以理解，变速机构的变速或换挡模式、或挡位的数量不限于此，可以根据行驶机构的速度范围、液压变量马达的排量范围等进行恰当地设定，以实现它们之间的良好匹配。

根据本实用新型，变速机构的各个挡位具有不同的传动比，在变速机构在相邻的挡位之间切换的瞬间，通过改变或调整液压变量马达的排量，使得液压变量马达的排量与变速机构所处的或切换后的挡位的传动比相匹配，以保持变速机构的输出(如转速)基本上不变，从而传递至行驶机构的动力基本上保持恒定，行驶机构在变速机构切换挡位时保持大致相同的速度，避免出现明显的顿挫而影响操作舒适性。通过利用液压变量马达的排量的变化来匹配或补偿变速机构在切换挡位时传动比的变化，可以保持变速机构在切换挡位时的输出转速基本上不变，而在变速机构的变速或换挡完成之后，通过改变液压变量马达的排量可以相应地改变变速机构的输出转速。

在一些实施例中，动力传动机构或系统被配置成使得在变速机构从两个相邻挡位中的具有原传动比的原档位向具有新传动比的新档位切换的同时，液压变量马达的排量由第一马达排量切换为第二马达排量，第二马达排量与第一马达排量之比大致等于原传动比与新传动比之比。

例如，在变速机构从两个相邻挡位中的具有较大传动比的原档位向具有较小传动比的新档位切换的同时，液压变量马达从较小的马达排量切换为较大的马达排量，较大的马达排量与较小的马达排量之比大致等于较大的传动比与较小的传动比之比，反之亦然。由此，可以确保变速机构在切换挡位或换挡前后的输出转速基本上相同。

例如，变速机构的第一挡位对应于或提供第一传动比，第二挡位对应于或提供第二传动比，第三挡位对应于或提供第三传动比。第一传动比、第二传动比和第三传动比彼此不同，如依次减小。在一些实施例中，第一传动比与第二传动比之比大致等于第二传动比与第三传动比之比；在其它实施例中，第一传动比与第二传动比之比可以不同于(如，小于或大于)第二传动比与第三传动比之比。

在一些示例中，第一马达排量和第二马达排量中的较大者是液压变量马达的最大排量；在其它示例中，在不同对的相邻两个挡位之间切换时所采用的较大的排量可以彼此不同，例如，在一对的相邻两个挡位之间切换时所采用的较大的排量可以是液压变量马达的最大排量，而在一对的相邻两个挡位之间切换时所采用的较大的排量可以小于最大排量，如是最大排量的约90％。同样，在不同对的相邻两个挡位之间切换时所采用的较小的排量也可以彼此不同，只要确保切换(即，换挡)前的较小的马达排量与切换后的较大的马达排量之比大致等于切换后的较小的传动比与切换前的较大的传动比之比(例如在车辆升挡加速期间)，或者切换前的较大的马达排量与切换后的较小的马达排量之比大致等于切换后的较大的传动比与切换前的较小的传动比之比(例如在车辆降挡减速期间)。

在一些示例中，第一马达排量和第二马达排量中的较小者是较大者的约50％，例如，较小的排量是最大排量的约50％，第一马达排量与第二马达排量之比为2，相应地，第一传动比与第二传动比之比和第二传动比与第三传动比之比中的至少一个大致等于2。

可以理解，由于变速机构的各个挡位的结构或配置的不同，例如变速机构的传动齿轮的齿数比或齿圆直径比可能不是严格的整数，因此本文中描述的传动比之比不限于整数或可以不是严格的整数，可以接近于整数，如大致或约等于2。相应地，马达换挡前后的排量之比(如第一马达排量和第二马达排量之比)不限于整数或也可以不是精确的整数。此外，在本文中，并不需要传动比之比严格地或精确地等于排量之比，只要二者的差异在允许的或可接受的范围之内即可，例如，由这种差异引起的顿挫感小于操作者的可感知范围或者在操作者可接受的舒适范围之内。

例如，假设上述第一马达排量是液压变量马达的最大马达排量，而第二马达排量是最大马达排量的约50％，即第一马达排量与第二马达排量之比为2，与第一或最大马达排量对应的马达转速是N(如1000rpm)，则与第二马达排量对应的马达转速是2N(如2000rpm)。相应地，假设变速机构的第一挡位的传动比是n，第二挡位的传动比是n/2，第三挡位的传动比是n/4，即相邻的挡位的传动比之比也为2。

在车辆启动时，变速机构的挡位P处于第一挡位P1，虽然图中未示出，发动机转速r在短时间内增加到一恒定转速，随后如图4所示，发动机以该转速运转；液压泵的排量Qp从0逐渐增加至预定值(如最大排量)，而液压变量马达此时一直处于最大马达排量，液压变量马达和行驶机构的速度都逐渐增加，其中液压变量马达的输出轴的转速增大到N，变速机构的输出转速(即行驶机构的速度v)增加至N/n(即V/2，稍后介绍V)，如图4所示；随后液压泵的排量Qp保持为该预定值不变，此时输入到液压变量马达的动力恒定，而液压变量马达的排量Qm从最大马达排量逐渐减小，使得马达转速(即其输出轴的转速)继续增加，相应地变速机构的输出转速也增加，驱动车辆加速；当液压变量马达的排量Qm减小到最大马达排量的约50％时，液压变量马达的转速变为2N，变速机构的输出转速变为2N/n，驱动车辆的行驶机构的速度v达到第一速度范围的上限，例如以符号V表示(V是大于0的正数，如10km/h)。

在变速机构的挡位P切换至第二挡位P2的同时，液压变量马达立即切换至最大马达排量，此时液压变量马达的输出轴的转速由2N变为N，而变速机构的输出转速为N/(n/2)＝2N/n，这与第一挡位P1结束时的输出转速相同，因此，接收变速机构的输出转速的行驶机构的速度保持不变；随后，液压变量马达的排量Qm从最大马达排量逐渐减小，使得马达转速(即其输出轴的转速)增加，相应地变速机构的输出转速也增加，驱动车辆加速；当液压变量马达的排量Qm减小到最大马达排量的约50％时，液压变量马达的转速变为2N，变速机构的输出转速变为2N/(n/2)＝4N/n，驱动车辆的行驶机构的速度v达到第二速度范围的上限，例如2V(如20km/h)。

在变速机构切换至第三挡位P3的同时，液压变量马达立即切换至最大马达排量，此时液压变量马达的输出轴的转速由2N变为N，而变速机构的输出转速为N/(n/4)＝4N/n，这与第二挡位结束时的输出转速相同，因此，接收变速机构的输出转速的行驶机构的速度保持不变；随后，液压变量马达的排量从最大马达排量减小，使得马达转速(即其输出轴的转速)增加，相应地变速机构的输出转速也增加，驱动车辆加速；当液压变量马达的排量减小到最大马达排量的约50％时，变速机构的输出转速变为2N/(n/4)＝8N/n，驱动车辆的行驶机构的速度v达到第三速度范围的上限，例如4V(如40km/h)。

可以理解，第三速度范围的上限并不是车辆的最终速度上限，或者说车辆还可以包括大于第三速度范围的范围；例如在第三挡位中，在液压变量马达的排量从最大马达排量的约50％继续减小时，液压变量马达的输出轴的转速进一步增加，驱动车辆继续加速，如图4所示。

以上描述了车辆的加速过程，可以理解，车辆的减速过程可以相反地操作。此外，以上描述的液压变量马达的排量、变速机构在各个挡位中的传动比以及传动比之比、行驶机构的速度范围等都是示例性的，而非限制性的，可以根据具体应用和需求设置。在本实用新型的实施例中，通过利用液压变量马达的排量的变化来匹配或补偿变速机构在切换挡位时传动比的变化，可以保持变速机构在切换挡位时的输出转速基本上不变，而在变速机构的变速或换挡完成之后，通过改变液压变量马达的排量可以相应地改变变速机构的输出转速，如此可以以较高的效率驱动车辆行进。在一些实施例中，变速机构在各个挡位中的传动比之比是2，相应地液压变量马达的排量可以在最大排量的50％与最大排量之间变化，也可以在最大排量的45％与最大排量的90％之间变化，以匹配传动比之比。而在其它实施例中，变速机构在各个挡位中的传动比之比可以根据实际需要变化，液压变量马达在各个挡位中的排量变化也随之改变。例如，变速机构在各个挡位中的传动比之比可以是2.5，则升挡时马达排量可以由40％变为100％，或者由35％变为87.5％，只要满足马达排量比与传动比之比之间的关系即可。

在如图2和3所示的实施例中，变速机构120可以包括输入轴121、多个齿轮组123、124、125、输出轴122、以及多个离合器126、127、128。输入轴121连接至液压变量马达110，如连接至液压变量马达110的输出轴，以接收其输出的机械能或动力(如转速和转矩形式)而以第一转速旋转。齿轮组123、124、125可以连接或接合至输入轴121和输出轴122，或者可操作地(如经由离合器)连接或接合至输入轴121和输出轴122，并分别提供不同的传动比(例如，具有不同的齿比)，以将输入轴121接收的动力传递至输出轴122，使得输出轴122以第二转速旋转。输出轴122(如经由车轴)连接至行驶机构102(如车轮)，将动力传递至行驶机构102，以驱动行驶机构行进。每个离合器连接至一个对应的齿轮组，并根据控制信号将对应的齿轮组接合至输入轴121或输出轴122，以使得该齿轮组在输入轴与输出轴之间提供对应的传动比。齿轮组和离合器的数量与变速机构的变速或换挡模式的数量相同，使得一个齿轮组和对应的离合器的组合对应于变速机构的一个挡位。

如图2和3所示，每个齿轮组可以包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮彼此直接啮合，或者通过中间齿轮彼此啮合。各个齿轮组的主动齿轮与从动齿轮的齿比(如齿数之比或齿轮分度圆直径的反比)彼此不同，使得变速机构在相应的各个挡位中的传动比不同，如上所述。

在图示的实施例中，各齿轮组的主动齿轮连接至输入轴121，从动齿轮能够通过对应的离合器与输出轴122接合。例如，齿轮组123包括与输入轴121相连接的主动齿轮1231和通过对应的离合器126与输出轴122相接合的从动齿轮1232，齿轮组124包括与输入轴121相连接的主动齿轮1241和通过对应的离合器127与输出轴122相接合的从动齿轮1242，齿轮组125包括与输入轴121相连接的主动齿轮1251和通过对应的离合器128与输出轴122相接合的从动齿轮1252。在其它实施例中，齿轮组的从动齿轮连接至输出轴，而主动齿轮能够通过对应的离合器与输入轴接合。

在一些示例中，一些或全部主动齿轮1231、1241、1251可以同轴地连接至输入轴121，从动齿轮1232、1242、1252可以通过对应的离合器126、127、128与输出轴122同轴地接合。

示例性地，在离合器126闭合，其它离合器127、128断开时，变速机构120处于第一挡位，齿轮组123通过离合器126连接至输出轴122，以将输入轴121接收的动力传递至输出轴122，进而传递至行驶机构102；在离合器127闭合，其它离合器126、128断开时，变速机构120处于第二挡位，齿轮组124通过离合器127连接至输出轴122，以将输入轴121接收的动力传递至输出轴122，进而传递至行驶机构102；在离合器128闭合，其它离合器126、127断开时，变速机构120处于第三挡位，齿轮组125通过离合器128连接至输出轴122，以将输入轴121接收的动力传递至输出轴122，进而传递至行驶机构102，驱动车辆行进。

在另外一些实施例中，变速机构可以包括行星变速齿轮箱或其它合适的变速装置。

上述实施例中描述的动力传动机构或系统100可以实现较高的总效率(如，80％)，可以应用于多种动力机械中，如轮式装载机，如空载重量为15～30吨的装载机。动力机械还包括提供动力给动力传动系统100的原动机101以及接收由动力传动系统100传递的动力的动力接收装置，例如，诸如车轮之类的行驶机构102。原动机101可以是诸如汽油或柴油发动机之类的发动机，或者可以包括电动机。

在一些实施例中，如图1-3所示，动力机械或其动力传动机构或系统还可以设置有一个或多个控制器140，控制器140至少与液压变量马达110和变速机构120通信，以根据动力机械的操作者输入的操作信号S控制变速机构120切换至不同的挡位，并在变速机构120的每个挡位中，控制液压变量马达110相应地改变排量，使得变速机构120根据改变的排量提供的合适的动力输出，以驱动行驶机构102改变速度。例如，控制器140可以与原动机101、液压泵130、液压变量马达110和变速机构130通信，以根据该动力机械的操作者输入的操作信号S控制变速机构切换至不同的挡位，并在变速机构的每个挡位中，控制例如发动机形式的原动机的转速、液压变量泵的排量和液压变量马达的排量，从而改变行驶机构的速度。

示例性地，控制器140可以在控制变速机构120切换至对应的挡位的同时，控制液压变量马达110切换至相应的排量并以转速形式输出至变速机构，使得变速机构120在切换挡位前后输出的转速基本保持不变，进而车辆速度不变；随后，在行驶机构120加速期间，控制器140控制液压变量马达110的排量从进入对应挡位时的初始马达排量(如马达的最大排量)减小(例如，减小至上述第二马达排量)，使得变速机构120输出的转速增加，以驱动行驶机构120在与该挡位对应的速度范围内加速。

控制器140可以与原动机101、液压变量马达110、液压泵130、变速机构120、行驶机构102等通信，以接收来自它们的感测信号或向它们发送合适的控制信号，使得原动机101、液压泵130、液压变量马达110、变速机构120、行驶机构102等以时序、排量、动力、转速等彼此匹配的方式操作。控制器140可以接收来自操作者和传感器的各种输入信号，例如，来自制动器踏板、油门踏板、操纵杆、换挡杆、转速或速度传感器、液压传感器等的操作或感测信号。控制器140例如可以为微处理器或微控制器，可以单独设置，也可以集成在车载电脑中。

虽然本实用新型总体构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体实用新型构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (17)

1.一种动力传动系统，用于将来自原动机的动力传递至一行驶机构，其特征在于，该动力传动系统包括：

液压变量泵，液压变量泵连接至原动机并由原动机驱动；

单个液压变量马达，该液压变量马达与液压变量泵形成闭式液压回路，该液压变量马达由液压变量泵驱动以产生驱动力；和

具有多个挡位的变速机构，该变速机构连接在所述液压变量马达和所述行驶机构之间，变速机构在每一个挡位中具有对应的一个传动比，以将液压变量马达产生的驱动力传递至行驶机构。

2.根据权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于，

液压变量马达被配置成使得在变速机构从两个相邻挡位中的具有原传动比的原挡位向具有新传动比的新挡位切换的同时，液压变量马达的排量由第一马达排量切换为第二马达排量，所述第二马达排量与第一马达排量之比等于所述原传动比与所述新传动比之比。

3.根据权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于，

所述多个挡位包括对应于第一传动比的第一挡位、对应于第二传动比的第二挡位和对应于第三传动比的第三挡位。

4.根据权利要求3所述的动力传动系统，其特征在于，

第一传动比与第二传动比之比等于第二传动比与第三传动比之比。

5.根据权利要求3所述的动力传动系统，其特征在于，

第一传动比与第二传动比之比和第二传动比与第三传动比之比均等于2。

6.根据权利要求2所述的动力传动系统，其特征在于，

所述第一马达排量和所述第二马达排量中的较大者是所述液压变量马达的最大排量。

7.根据权利要求2所述的动力传动系统，其特征在于，

所述第一马达排量和所述第二马达排量中的较小者是较大者的约50％。

8.根据权利要求3所述的动力传动系统，其特征在于，

所述行驶机构至少具有依次增大的第一速度范围、第二速度范围和第三速度范围，并且

所述第一挡位对应于第一速度范围、第二挡位对应于第二速度范围、第三挡位对应于第三速度范围，且所述第一传动比、第二传动比、第三传动比依次减小。

9.根据权利要求8所述的动力传动系统，其特征在于，

第一速度范围大于0且小于或等于V，第二速度范围大于V且小于或等于2V，第三速度范围大于2V。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的动力传动系统，其特征在于，所述变速机构包括：

输入轴，该输入轴连接至所述变量马达；

输出轴，该输出轴连接至所述行驶机构；

多个齿轮组，每个齿轮组提供与所述多个挡位中的一个挡位对应的传动比；和

多个离合器，每个离合器连接至一个对应的齿轮组，并被配置成根据控制信号将对应的齿轮组接合至所述输入轴或所述输出轴，以使得该齿轮组在输入轴与输出轴之间提供对应的传动比。

11.根据权利要求10所述的动力传动系统，其特征在于，

每个齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和从动齿轮彼此直接啮合，或者通过中间齿轮彼此啮合；并且

主动齿轮和从动齿轮被配置成使得：

所述主动齿轮同轴地连接至所述输入轴，且所述从动齿轮能够通过对应的离合器与所述输出轴同轴地接合；或者

所述从动齿轮同轴地连接至所述输出轴，且所述主动齿轮能够通过对应的离合器与所述输入轴同轴地接合。

12.根据权利要求10所述的动力传动系统，其特征在于，所述变速机构包括行星变速齿轮箱。

13.一种动力机械，其特征在于，该动力机械包括：

根据权利要求1-12中任一项所述的动力传动系统；

所述原动机；和

所述行驶机构。

14.根据权利要求13所述的动力机械，其特征在于，该动力机械还包括控制器，该控制器被配置成与所述原动机、所述液压变量泵、所述液压变量马达和所述变速机构通信，以根据该动力机械的操作者输入的操作信号控制所述变速机构切换至不同的挡位，并在所述变速机构的每个挡位中，控制所述原动机的转速、所述液压变量泵的排量和所述液压变量马达的排量，从而改变所述行驶机构的速度。

15.根据权利要求14所述的动力机械，其特征在于，

所述控制器进一步被配置成在控制所述变速机构从具有较大传动比的挡位向具有较小传动比的挡位切换的同时，控制所述液压变量马达切换至初始马达排量，以便在所述行驶机构加速期间，控制所述液压变量马达的排量从所述初始马达排量减小以驱动所述行驶机构在与所述较小传动比的挡位对应的速度范围内加速。

16.根据权利要求15所述的动力机械，其特征在于，

所述初始马达排量是所述液压变量马达的最大排量。

17.根据权利要求13-16中任一项所述的动力机械，其特征在于，该动力机械包括轮式装载机。