CN215153909U - 多模式输出无中间轴的无级变速传动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，包括：发动机输出轴通过接合套与动力输出轴联结，动力输出轴同时与行星架和离合器C2从动盘联结；发电机转子轴通过接合套与太阳轮轴联结，太阳轮轴与太阳轮联结；电动机转子轴通过接合套与变速箱输入轴联结，变速箱输入轴同时与齿轮Z1、超越离合器主动盘、离合器C1从动盘联结；超越离合器从动盘与齿轮Z3联结；C1/C2主动盘与行星齿圈联结；中央传动主动轴同时与离合器C3从动盘和齿轮Z4联结；以及离合器C3主动盘与齿轮Z2联结；其中齿轮Z1与齿轮Z2啮合，齿轮Z3与齿轮Z4啮合。借此，能够实现了车辆在三种CVT模式下运行的功能，以及能达到整车省油、减低排放的目标。

Description

多模式输出无中间轴的无级变速传动系统

技术领域

本实用新型是关于大马力拖拉机及非道路车辆用新型CVT(ContinuouslyVariable Transmission)无级传动系统，特别是有关于一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统。

背景技术

现有非道路传动系统按换挡方式分为手动换挡系统；有级式动力不间断自动换挡系统；无级式连续CVT换挡系统。

1.手动换挡系统：由手动换挡杆，换挡轴与拨叉组成的换挡系统；该系统换挡时需要分离主离合器，切断变速箱输入轴的动力，人工操作选挡与换挡过程，作业时需要停车换挡。

2.动力不间断自动换挡系统：指发动机到变速箱的动力不中断条件下车辆进行的换挡过程；多采用湿式多片离合器作为换挡执行机构，需要挡位变换时，换挡的两个离合器按照控制油压的变化，在不完全切断动力的条件下，顺序分开与结合两个离合器，完成动力不间断条件下的行驶换挡。

3.液压机械无级变速换挡系统(HMCVT)：该传动系由液压柱塞变量泵/ 马达/多排行星机构/湿式离合器及制动器组成，主要优点是：通过行星排对发动机功率分流成两条功率路线；通过功率分流、汇流原理，实现传动系扭矩、转速按照车辆速度与牵引力要求自动连续变化。

现有技术的传动系统存在以下缺点：

1.采用手动换挡传动系：

优点：结构简单，制造、保养维修容易，成本低。

缺点：(1)采用手动换挡传动系的拖拉机需要频繁停车换挡，以满足农具作业牵引力及速度要求，工作强度大，作业效率低，质量不稳定。(2)发动机转速随整车速度变化而不能自动换挡，导致发动机不能工作在一个稳定经济的转速范围内，油耗高、排放差、震动磨损大。

2.动力不间断自动换挡传动系：

优点：在车辆负载行驶中实现不停车换挡,提高了拖拉机作业效率与操控舒适性。

缺点：(1)发动机不能稳定运转在较小的转速范围内，尽管实现了不停车换挡，发动机油耗、排放、震动磨损等指标较差。(2)该传动系结构需要的离合器数量及比例阀数量很多，随着离合器磨损增加，换挡控制规律会随着离合器磨损、使用环境温度、油液清洁度的变化而变化；换挡品质的稳定性较差。(3)传统动力换挡变速箱，实现超级爬行挡(超低速)，要加繁复的减速轮系；很难实现0.2-0.4Km/h的爬行速度。(4)系统关键技术被国外公司掌握并主要依靠进口，该传动系价格高、维修成本高。

3.液压机械无级变速传动系(HMCVT)：

优点：作业效率高，操控舒适性好，发动机输出与车辆负载、速度解耦，发动机平稳运行在低油耗、低排放区间。

缺点：(1)4-6个挡位组成的机械变速系统是由多排行星机构及多个湿式离合器或制动器构成的变速机构,结构复杂，成本高。(2)由液压精密偶件组成的液压功率分流系统，对使用清洁度、保养维护清洁度要求非常高，使用维护费用高昂。(3)由于这些系统的技术基本被国外公司掌握，产品主要依靠进口，成本很高。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其能够实现了车辆在三种CVT模式下运行的功能；发动机转速、扭矩与车辆牵引力、速度解耦，可以在满足车辆需求功率的条件下，保持发动机稳定运转在一个低油耗、低排放的理想设计区间，达到整车省油、减低排放的目标。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，包括：发动机输出轴通过接合套与动力输出轴联结，动力输出轴同时与行星架和离合器C2从动盘联结；发电机转子轴通过接合套与太阳轮轴联结，太阳轮轴与太阳轮联结；电动机转子轴通过接合套与变速箱输入轴联结，变速箱输入轴同时与齿轮Z1、超越离合器主动盘、离合器C1从动盘联结；超越离合器从动盘与齿轮Z3联结；C1/C2主动盘与行星齿圈联结；中央传动主动轴同时与离合器C3从动盘和齿轮Z4联结；以及离合器C3主动盘与齿轮Z2联结；其中齿轮Z1与齿轮Z2啮合，齿轮Z3与齿轮Z4啮合。

在一优选的实施方式中，发动机输出轴、发电机转子轴及电动机转子轴为三轴同心结构。

在一优选的实施方式中，动力输出轴、太阳轮轴及变速箱输入轴为三轴同心结构。

在一优选的实施方式中，C1/C2主动盘的C1主动盘与行星齿圈的左侧固定联结，C1/C2主动盘的C2主动盘与行星齿圈的右侧固定联结。

在一优选的实施方式中，多模式输出无中间轴的无级变速传动系统能够实现机电功率并联输出模式，在机电功率并联输出模式下，离合器C1从动盘与C1/C2主动盘结合，离合器C2从动盘与C1/C2主动盘分离，机电功率并联输出模式的功率传递路线如下：发动机的全部功率通过发动机输出轴、动力输出轴、行星架分配到行星齿圈与太阳轮；行星齿圈的部分机械功率通过离合器C1从动盘、变速箱输入轴、齿轮Z1传递给齿轮Z2；以及太阳轮的部分机械功率经太阳轮轴、发电机转子轴传递给发电机发电，发电机的电功率经控制系统变压变频后传递给电动机，电动机的机械功率通过电动机转子轴、变速箱输入轴传递给高速挡的齿轮Z1或低速挡的齿轮Z3；其中发动机的功率经过分流后最终汇流到变速箱输入轴上，再经齿轮Z1/齿轮Z2或齿轮Z3/ 齿轮Z4传递给中央传动主动轴，从而实现变速箱输出的变速变扭。

在一优选的实施方式中，多模式输出无中间轴的无级变速传动系统还能实现电机串联无级变速输出模式，在电机串联无级变速输出模式下，离合器 C2从动盘与C1/C2主动盘结合，离合器C1从动盘与C1/C2主动盘分离，此时行星架与行星齿圈通过离合器C2锁止为一体，太阳轮、行星齿圈及行星架与发电机转子轴和发动机输出轴共同按照发动机的转速旋转，发动机的全部功率转化为发电机机械功率，电机串联无级变速输出模式的功率传递路线如下：发动机飞轮的全部功率经发动机输出轴、动力输出轴、行星架、行星齿圈、太阳轮、变速箱输入轴传递给发电机转子轴供发电机发电，发电机的电功率经整流逆变后传递给电动机输出全部发动机的机械功率；当离合器C3主动盘与离合器C3从动盘结合时，电动机的机械功率经电动机转子轴、变速箱输入轴、齿轮Z1、齿轮Z2、离合器C3主动盘以及离合器C3从动盘传递给中央传动主动轴到驱动车轮；当离合器C3主动盘与离合器C3从动盘分离时，电动机的机械功率经电动机转子轴、变速箱输入轴、超越离合器主动盘、超越离合器从动盘、齿轮Z3、齿轮Z4传递给中央传动主动轴到驱动车轮。

在一优选的实施方式中，多模式输出无中间轴的无级变速传动系统还能实现发动机直接输出模式，在发动机直接输出模式下，离合器C1从动盘和离合器C2从动盘均与C1/C2主动盘结合，发动机飞轮、发动机输出轴、动力输出轴、行星架、行星齿圈、太阳轮、离合器C1从动盘、C1/C2主动盘、离合器C2从动盘、太阳轮轴、发电机转子轴、变速箱输入轴以及电动机转子轴全部相互锁止，并以发动机的转速运转，发电机和电动机无负荷空转，变速箱输入轴只输出发动机的功率，发动机直接输出模式的功率传递路线如下：发动机的一部分功率经发动机输出轴、接合套、行星架、行星齿圈、C1/C2主动盘以及离合器C1从动盘最终传递到变速箱输入轴上；发动机的另一部分功率经行星架、离合器C2从动盘、C1/C2主动盘、离合器C1从动盘最终传递到变速箱输入轴上；当离合器C3主动盘与离合器C3从动盘结合时，变速箱输入轴的机械功率经齿轮Z1、齿轮Z2、离合器C3主动盘、离合器C3从动盘以及中央传动主动轴到驱动车轮；以及当离合器C3主动盘与离合器C3从动盘分离时，变速箱输入轴的机械功率经超越离合器主动盘、超越离合器从动盘、齿轮Z3、齿轮Z4以及中央传动主动轴到驱动车轮。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，包括：发动机输出轴通过接合套与动力输出轴联结，动力输出轴同时与行星架和离合器C2从动盘联结；发电机转子轴通过接合套与太阳轮轴联结，太阳轮轴与太阳轮联结；电动机转子轴通过接合套与变速箱输入轴联结，变速箱输入轴同时与离合器C1从动盘、齿轮Z1及齿轮Z3联结；C1/C2 主动盘与行星齿圈联结；T1同步器的主动盘与齿轮Z2联结；T2同步器的主动盘与齿轮Z4联结；以及中央传动主动轴同时与T1同步器的从动盘和T2 同步器的从动盘联结；其中齿轮Z1与齿轮Z2啮合，齿轮Z3与齿轮Z4啮合。

在一优选的实施方式中，发动机输出轴、发电机转子轴及电动机转子轴为三轴同心结构，动力输出轴、太阳轮轴及变速箱输入轴为三轴同心结构； C1/C2主动盘的C1主动盘与行星齿圈的左侧固定联结，C1/C2主动盘的C2 主动盘与行星齿圈的右侧固定联结。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，包括：发动机输出轴同心穿过发电机转子轴后同时与行星架、离合器C2从动盘及动力输出轴联结，所述发电机转子轴与太阳轮联结；电动机转子轴的一端与离合器C1从动盘联结，另一端与所述与变速箱输入轴同心联结，

集成离合器C1/C2布置在发电机与电动机中部空间，所述动力输出轴从所述电动机转子轴和所述变速箱输入轴内穿过，所述变速箱输入轴同时与离合器C3主动盘和超越离合器主动盘联结；C1/C2主动盘与行星齿圈联结；离合器C3从动盘与齿轮Z1联结；超越离合器从动盘与齿轮Z3联结；以及中央传动主动轴同时与齿轮Z2和齿轮Z4联结；其中所述齿轮Z1与所述齿轮Z2 啮合，所述齿轮Z3与所述齿轮Z4啮合。

与现有技术相比，本实用新型的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统具有以下有益效果：(1)本方案发电机与行星排太阳轮轴联结，发动机与行星架联结，齿圈输出。本方案属于发动机功率分汇流系统；发动机功率通过行星排分流成两条功率路线，机械功率路线直接分流到齿圈输出；电功率路线分流到太阳轮并输入给发电机。电功率通过机-电-机功率转换模式到电动机；电动机输出机械功率到输出端，与齿圈输出功率汇流到变速箱输入轴；经变速箱、中央传动输出到驱动轮。通过行星排分汇流原理，实现变速箱输出扭矩、转速根据车辆速度与牵引力变化自动连续变化，完成了拖拉机负载状态下的变速操作。(2)本方案设计了输出离合器C1与锁止离合器C2；通过两个离合器的规律作用，实现了电机串联模式下的CVT功能；利用电机无级变速能力，实现车辆的超低速要求与高速运输要求，大大简化了车辆机械传动系的结构，同时减小了功率分流模式下匹配电机的功率，降低了系统的总成本，节省了系统的总空间。(3)本方案在拖拉机经常作业速度范围 5-25km/h，实现了机电汇流CVT功能，比同等功率的电机串联系统减少70％的电功率输出，大幅提高了传动系统效率。(4)本方案在双模式CVT下，实现了发动机扭矩、转速与车辆牵引力、速度的完全解耦，发动机可以稳定的运转在一个优化的低油耗区域，降低发动机油耗10％以上，更容易满足排放的政策法规要求，降低了发动机的震动与磨损。(5)本方案不需设置机械倒挡结构，依靠两个离合器的规律作用与电动机的反向旋转，可以实现零-最高设计速度的任意逆行速度，提高了拖拉机的田间机动性。(6)本方案变速箱设有高速CVT挡与低速CVT挡位；加上专有的离合器位置设置，实现了整机的快倒、汇流CVT作业功能、电机串联CVT功能以及高速挡与低速挡的自动切换，提高了整机作业效率。(7)本方案主要关键零部件，大功率永磁同步电机及电机控制器，湿式离合器、磷酸铁锂电池等技术与产品，国内生产商完全掌握并大规模生产，国内采购渠道宽阔。由于电机及控制器的高可靠性及低成本，本传动系的制造、使用维护成本大幅降低。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的无级变速传动系统的结构布置示意图；

图2是根据本实用新型另一实施方式的无级变速传动系统的结构布置示意图；

图3是根据本实用新型又一实施方式的无级变速传动系统的结构布置示意图。

主要附图标记说明：

1-发动机飞轮；2-发动机输出轴；3-发电机转子轴；4-电动机转子轴；5- 动力输出轴；6-太阳轮轴；7-变速箱输入轴；8-离合器C1从动盘；9-C1/C2 主动盘；10-太阳轮；11-行星齿圈；12-行星架；13-离合器C2从动盘；14-中央传动主动轴；15-超越离合器从动盘；16-超越离合器主动盘；17-离合器C3 从动盘；18-离合器C3主动盘；19-T1同步器；20-T2同步器。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

本实用新型的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其主要由发电机、电动机、输出离合器C1、锁定离合器C2、差动行星机构、电机控制器(未绘示)、蓄电池(未绘示)及定轴式变速箱等组成。

如图1所示，根据本实用新型优选实施方式的一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，包括：发动机输出轴2通过接合套与动力输出轴5联结，动力输出轴5同时与行星架12和离合器C2从动盘13联结。发电机转子轴3通过接合套与太阳轮轴6联结，太阳轮轴6与太阳轮10联结。电动机转子轴4通过接合套与变速箱输入轴7联结，变速箱输入轴7同时与齿轮Z1、超越离合器主动盘16、离合器C1从动盘8联结。超越离合器从动盘15与齿轮Z3联结。C1/C2主动盘9与行星齿圈10联结。中央传动主动轴14同时与离合器C3从动盘17和齿轮Z4联结。离合器C3主动盘18与齿轮Z2联结。其中齿轮Z1与齿轮Z2啮合，齿轮Z3与齿轮Z4啮合。

在一些实施方式中，发动机输出轴2、发电机转子轴3及电动机转子轴4 为三轴同心结构。动力输出轴5、太阳轮轴6及变速箱输入轴7为三轴同心结构。

在一些实施方式中，C1/C2主动盘9的C1主动盘与行星齿圈10的左侧固定联结，C1/C2主动盘9的C2主动盘与行星齿圈10的右侧固定联结。也就是说新型齿圈两侧的离合器C1主动盘和离合器C2主动盘与新型齿圈固定联结后形成了C1/C2主动盘9，C1/C2主动盘9的两端支撑在轴承上。行星排 (太阳轮10、行星齿圈11以及行星架12)三元件集成安装在离合器C1与 C2形成的主动盘框架内。

在一些实施方式中，本实用新型的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，主要能够完成以下三种模式的功率传递以及相互切换，请参阅下表。

三模式自动切换部件功能表

在一优选的实施方式中，多模式输出无中间轴的无级变速传动系统能够实现机电功率并联输出模式，在机电功率并联输出模式下，离合器C1从动盘 8与C1/C2主动盘9结合，离合器C2从动盘13与C1/C2主动盘9分离，机电功率并联输出模式的功率传递路线如下：

发动机的全部功率通过发动机输出轴2、动力输出轴5、行星架12分配到行星齿圈11与太阳轮10。行星齿圈11的部分机械功率通过离合器C1从动盘8、变速箱输入轴7、齿轮Z1传递给齿轮Z2。以及

太阳轮10的部分机械功率经太阳轮轴6、发电机转子轴3传递给发电机发电，发电机的电功率经控制系统变压变频后传递给电动机，电动机的机械功率通过电动机转子轴4、变速箱输入轴7传递给高速挡的齿轮Z1或低速挡的齿轮Z3。

其中发动机的功率经过分流后最终汇流到变速箱输入轴7上，再经齿轮Z1/齿轮Z2或齿轮Z3/齿轮Z4传递给中央传动主动轴14，从而实现变速箱输出的变速变扭。

行星排的新型齿圈的转速根据驾驶员的油门开度及车辆外界负荷的变化而连续变速。油门开度不变的条件下，整车负荷减小时，行星排的新型齿圈的扭矩需求减少，转速上升，同时发动机转速也适度上升，太阳轮10及与发电机联结的太阳轮轴6的转速下降，发出电功率减少，由于整车速度提升，需求扭矩减少，电功率需求同时减少，因此电动机在车辆升速阶段功率需求减少，与发电机发电能力匹配。整车负载增加时，行星齿圈11的转速下降，发动机转速下降扭矩上升，控制器(未绘示)调控发动机输出机电功率分配比例，行星排特性决定的此时发电机转速提高，发电能力上升。电动机转速降低，扭矩上升。电动机通过电动机转子轴4、变速箱输入轴7向齿轮Z1(或齿轮Z3)提供需要增加的扭矩，与整车负载达成平衡，实现中央传动主动轴 14的连续变速变扭的CVT功能。

在一优选的实施方式中，多模式输出无中间轴的无级变速传动系统还能实现电机串联无级变速输出模式，在电机串联无级变速输出模式下，离合器 C2从动盘13与C1/C2主动盘9结合，离合器C1从动盘8与C1/C2主动盘9 分离，此时行星架12与行星齿圈11通过离合器C2锁止为一体，太阳轮10、行星齿圈11及行星架12与发电机转子轴3和发动机输出轴2共同按照发动机的转速旋转，发动机的全部功率转化为发电机功率。行星齿圈11不再向变速箱输入轴7输出机械功率。发动机功率全部转化为发电机功率，发电机是传动系统唯一功率输入源。

电机串联无级变速输出模式的功率传递路线如下：发动机飞轮的全部功率经发动机输出轴2、动力输出轴5、行星架12、行星齿圈11、太阳轮10、变速箱输入轴7传递给发电机转子轴3供发电机发电，发电机的电功率经整流逆变后传递给电动机输出机械功率；当离合器C3主动盘18与离合器C3 从动盘17结合时，电动机的机械功率经电动机转子轴4、变速箱输入轴7、齿轮Z1、齿轮Z2、离合器C3主动盘18以及离合器C3从动盘17传递给中央传动主动轴到驱动车轮；当离合器C3主动盘18与离合器C3从动盘17分离时，电动机的机械功率经电动机转子轴4、变速箱输入轴7、超越离合器主动盘16、超越离合器从动盘15、齿轮Z3、齿轮Z4传递给中央传动主动轴到驱动车轮。

本系统设计了集成式离合器C1、C2安装在图1所示位置，电机直接串联的CVT系统，目的是实现车辆爬行速度与高速运输速度，该结构大幅简化了机械变速箱的设计制造复杂度。大幅减小了功率分汇流系统匹配电机的功率，大幅降低了本传动系的成本，提高了可靠性。本系统按照控制规律或驾驶员要求在高低速挡位及不同模式之间自动切换。

在一优选的实施方式中，多模式输出无中间轴的无级变速传动系统还能实现发动机直接输出模式，在发动机直接输出模式下，离合器C1从动盘8和离合器C2从动盘13均与C1/C2主动盘9结合，发动机飞轮、发动机输出轴 2、动力输出轴5、行星架12、行星齿圈11、太阳轮10、离合器C1从动盘8、 C1/C2主动盘9、离合器C2从动盘13、太阳轮轴6、发电机转子轴3、变速箱输入轴7以及电动机转子轴4全部相互锁止，并以发动机的转速运转，发电机和电动机无负荷空转，变速箱输入轴7只输出发动机的功率，发动机直接输出模式的功率传递路线如下：发动机的一部分功率经发动机输出轴2、接合套、行星齿圈11、C1/C2主动盘9、离合器C1从动盘8传递到变速箱输入轴7上，发动机的另一部分功率经输出轴2、行星架12、离合器C2从动盘 13、C1/C2主动盘9、C1从动盘8传递到变速箱输入轴7上；当离合器C3主动盘18与离合器C3从动盘17结合时，变速箱输入轴7的机械功率经齿轮 Z1、齿轮Z2、离合器C3主动盘18、离合器C3从动盘17以及中央传动主动轴14到驱动车轮；以及当离合器C3主动盘18与离合器C3从动盘17分离时，变速箱输入轴7的机械功率经超越离合器主动盘16、超越离合器从动盘15、齿轮Z3、齿轮Z4以及中央传动主动轴14到驱动车轮。

本构型设计变速箱传动比在发动机直接输出模式时，车辆速度等于最常用工况的作业速度，使得车辆的传动效率高于机电并联模式与电机串联模式。发动机直接输出模式与机电并联模式与电机串联模式由车辆控制器控制，按照不同的车辆工况要求不停车自动互相切换。三个模式之间的自动互相切换，大幅提高了传动系的平均效率与车辆的作业效率。

如图2所示，根据本实用新型另一优选实施方式的一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，包括：发动机输出轴2通过接合套与动力输出轴5 联结，动力输出轴5同时与行星架12和离合器C2从动盘13联结。发电机转子轴3通过接合套与太阳轮轴6联结，太阳轮轴6与太阳轮10联结。电动机转子轴4通过接合套与变速箱输入轴7联结，变速箱输入轴7同时与离合器 C1从动盘8、齿轮Z1及齿轮Z3联结。C1/C2主动盘9与行星齿圈11联结。 T1同步器19的主动盘与齿轮Z2联结。T2同步器20的主动盘与齿轮Z4联结；以及中央传动主动轴14同时与T1同步器19的从动盘和T2同步器20的从动盘联结；其中齿轮Z1与齿轮Z2啮合，齿轮Z3与齿轮Z4啮合。

在一些实施方式中，发动机输出轴2、发电机转子轴3及电动机转子轴4 为三轴同心结构，动力输出轴5、太阳轮轴6及变速箱输入轴7为三轴同心结构。

在一些实施方式中，C1/C2主动盘9的C1主动盘与行星齿圈11的左侧固定联结，C1/C2主动盘9的C2主动盘与行星齿圈11的右侧固定联结。

图2实施例与图1实施例的主要区别就是用T2同步器20代替离合器C3， T1同步器19代替超越离合器S。T2同步器20的主动环与齿轮Z2联结，T2 同步器20的从动环与中央传动主动轴14联结。T1同步器19的主动环与齿轮 Z4联结，T1同步器19的从动环与中央传动主动轴14联结。同步器构型需要停车换挡，结构简单成本低，适合100-200马力以下拖拉机及车辆应用。

如图3所示，根据本实用新型又一优选实施方式的一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，包括：发动机输出轴2同心穿过发电机转子轴3 后同时与行星架12、离合器C2从动盘13及动力输出轴5联结，所述发电机转子轴3与太阳轮10联结。电动机转子轴4的一端与离合器C1从动盘8联结，另一端与所述与变速箱输入轴7同心联结，所述动力输出轴5从所述电动机转子轴4和所述变速箱输入轴7内穿过，所述变速箱输入轴7同时与离合器C3主动盘18和超越离合器主动盘16联结。C1/C2主动盘9的外壳与行星齿圈11固定联结。离合器C3从动盘18与齿轮Z1联结。超越离合器主动盘16与变速箱输入轴7联结，超越离合器从动盘15与齿轮Z3联结。以及中央传动主动轴14同时与齿轮Z2和齿轮Z4联结。其中所述齿轮Z1与所述齿轮Z2啮合，所述齿轮Z3与所述齿轮Z4啮合。

图3实施例的所有功能与图1实施例构型完全相同。仅仅位置不同，适合电机与离合器集成式应用场景。图3实施例将行星排结构(太阳轮10、行星齿圈11和行星架12)设置在了发电机与电动机之间。

综上所述，本实用新型的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统具有以下优点：1.通过两个离合器C1/C2的顺序动作，实现了车辆在三种CVT 模式下运行的功能；发动机转速、扭矩与车辆牵引力、速度解耦，可以在满足车辆需求功率的条件下，保持发动机稳定运转在一个低油耗、低排放的理想设计区间，达到整车省油、减低排放的目标。2.机电功率并联输出CVT模式下，发动机功率通过行星排及两个电机的独立作用，分流成两条功率路线，一条是机械功率路线，一条是机-电-机功率路线，通过功率分流、汇流原理，实现传动系的CVT功能。该模式下部分发动机机械功率直接传递到车辆传动系，因此传动效率高于全电模式10-15％以上，适合全功率大马力的作业需求。该模式下，缩短了功率的传递路线，传动系齿轮、轴等变速零部件数量大幅减少，节省了传动系的轴向空间，提高了传递路线的效率。3.电机串联CVT 模式下，发动机功率全部转换为电功率，由电动机的特性直接实现了CVT功能，适合部分功率下的低速以及高速运输作业；由于采用了不同工况下的CVT 模式，本方案可以用高速小功率电机(发动机功率的1/3--1/2)实现大马力拖拉机的全速度范围CVT调速功能，大幅降低了传动系成本、节省了设计空间，提高了可靠性。4.本方案功率分汇流装置采用双电机加差动行星机构方式，有别于液压功率分流方案(HMCVT)的柱塞泵/马达传动系，电机性能上：响应速度比液压泵系统快2-3倍，速度控制精准度优于液压泵/马达系统，平均效率优于液压系统近15％。使用维护费用上：电机维护简单，可靠，不会产生运转污染，液压泵与马达使用净洁度要求极高，保养维修费用很高。成本及采购：永磁同步电机同等功率成本是液压泵/马达的三分之一左右，并且还在持续下降中；国内生产商已经完全掌握了电机的研发生产技术。5.本方案采用简单的两挡定轴齿轮箱，不同CVT功能之间可以方便的实现不停车自动切换，实现0-50公里的作业速度覆盖。不同于传统液压(HMCVT)多排行星机构及必须采用的湿式离合器或制动器，大幅减少了制造装配难度，大幅减少了同等挡位下的零部件数量，降低了制造成本；提高了产品的设计可靠度，降低了产品的使用维护费用。6.本方案双电机采用交-直-交整流逆变系统，理论上不需要储能电池，发电机发出的电能，直接传递给电动机输出，由于减少了电池及管理系统，本方案大幅降低了系统成本，提高了系统可靠性。7. 本方案不需要在变速箱内设置倒挡，依靠电动机的反向旋转，可以实现0-Vmax km/h的设计逆行速度，满足拖拉机各种作业要求。8.本方案主要关键零部件，大功率永磁同步电机及电机控制器，湿式多片离合器、功率电池等技术与产品，国内厂商完全掌握并大规模生产，本地化采购渠道宽阔。由于电机及控制器的高可靠性及低成本，本传动系的制造、使用维护成本远低于上述由液压元件组成的HMCVT变速系统。9.本方案配有大功率发电机,通过标准化输出接口，向外输出规定电压、频率的电功率，为需要电功率的作业机具提供电能，以及用于应急抢险工作等，扩大了整机作业范围。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，包括：

发动机输出轴，其通过接合套与动力输出轴联结，所述动力输出轴同时与行星架和离合器C2从动盘联结；

发电机转子轴，其通过所述接合套与太阳轮轴联结，所述太阳轮轴与太阳轮联结；

电动机转子轴，其通过所述接合套与变速箱输入轴联结，所述变速箱输入轴同时与齿轮Z1、超越离合器主动盘、离合器C1从动盘联结；

超越离合器从动盘，其与齿轮Z3联结；

C1/C2主动盘，其与行星齿圈联结；

中央传动主动轴，其同时与离合器C3从动盘和齿轮Z4联结；以及

离合器C3主动盘，其与齿轮Z2联结；

其中所述齿轮Z1与所述齿轮Z2啮合，所述齿轮Z3与所述齿轮Z4啮合。

2.如权利要求1所述的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，所述发动机输出轴、发电机转子轴及电动机转子轴为三轴同心结构。

3.如权利要求1所述的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，所述动力输出轴、太阳轮轴及变速箱输入轴为三轴同心结构。

4.如权利要求1所述的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，所述C1/C2主动盘的C1主动盘与所述行星齿圈的左侧固定联结，所述C1/C2主动盘的C2主动盘与所述行星齿圈的右侧固定联结。

5.如权利要求1所述的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，能够实现机电功率并联输出模式，在所述机电功率并联输出模式下，所述离合器C1从动盘与所述C1/C2主动盘结合，所述离合器C2从动盘与所述C1/C2主动盘分离，所述机电功率并联输出模式的功率传递路线如下：发动机的全部功率通过所述发动机输出轴、所述动力输出轴、所述行星架分配到所述行星齿圈与所述太阳轮；

所述行星齿圈的部分机械功率通过所述离合器C1从动盘、所述变速箱输入轴、所述齿轮Z1传递给所述齿轮Z2；以及

所述太阳轮的部分机械功率经所述太阳轮轴、所述发电机转子轴传递给发电机发电，所述发电机的电功率经控制系统变压变频后传递给电动机，所述电动机的机械功率通过所述电动机转子轴、所述变速箱输入轴传递给高速挡的所述齿轮Z1或低速挡的齿轮Z3；

其中发动机的功率经过分流后最终汇流到所述变速箱输入轴上，再经所述齿轮Z1/所述齿轮Z2或所述齿轮Z3/所述齿轮Z4传递给所述中央传动主动轴，从而实现变速箱输出的变速变扭。

6.如权利要求1所述的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，还能实现电机串联无级变速输出模式，在所述电机串联无级变速输出模式下，所述离合器C2从动盘与所述C1/C2主动盘结合，所述离合器C1从动盘与所述C1/C2主动盘分离，此时所述行星架与所述行星齿圈通过离合器C2锁止为一体，所述太阳轮、所述行星齿圈及所述行星架与发电机转子轴和所述发动机输出轴共同按照发动机的转速旋转，发动机的全部功率转化为发电机功率，所述电机串联无级变速输出模式的功率传递路线如下：发动机飞轮的全部功率经所述发动机输出轴、所述动力输出轴、所述行星架、所述行星齿圈、所述太阳轮、所述变速箱输入轴传递给所述发电机转子轴供发电机发电，所述发电机的电功率经整流逆变后传递给所述电动机转子轴输出发动机的全部机械功率；

当所述离合器C3主动盘与所述离合器C3从动盘结合时，所述电动机的机械功率经所述电动机转子轴、所述变速箱输入轴、所述齿轮Z1、所述齿轮Z2、所述离合器C3主动盘以及所述离合器C3从动盘传递给所述中央传动主动轴到驱动车轮；

当所述离合器C3主动盘与所述离合器C3从动盘分离时，所述电动机的机械功率经所述电动机转子轴、所述变速箱输入轴、所述超越离合器主动盘、所述超越离合器从动盘、所述齿轮Z3、所述齿轮Z4传递给所述中央传动主动轴到驱动车轮。

7.如权利要求6所述的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，还能实现发动机直接输出模式，在所述发动机直接输出模式下，所述离合器C1从动盘和所述离合器C2从动盘均与所述C1/C2主动盘结合，所述发动机飞轮、所述发动机输出轴、所述动力输出轴、所述行星架、所述行星齿圈、所述太阳轮、所述离合器C1从动盘、所述C1/C2主动盘、所述离合器C2从动盘、所述太阳轮轴、所述发电机转子轴、所述变速箱输入轴以及所述电动机转子轴全部相互锁止，并以所述发动机的转速运转，所述发电机和所述电动机无负荷空转，所述变速箱输入轴只输出所述发动机的功率，所述发动机直接输出模式的功率传递路线如下：

所述发动机的一部分功率经所述发动机输出轴、所述接合套、所述行星架、所述齿圈以及所述离合器C1从动盘最终传递到所述变速箱输入轴上；所述发动机的另一部分功率经所述行星架、所述离合器C2从动盘、所述C1/C2主动盘、所述离合器C1从动盘最终传递到所述变速箱输入轴上；

当所述离合器C3主动盘与所述离合器C3从动盘结合时，所述变速箱输入轴的机械功率经所述齿轮Z1、所述齿轮Z2、所述离合器C3主动盘、所述离合器C3从动盘以及所述中央传动主动轴到驱动车轮；

当所述离合器C3主动盘与所述离合器C3从动盘分离时，所述变速箱输入轴的机械功率经所述超越离合器主动盘、所述超越离合器从动盘、所述齿轮Z3、所述齿轮Z4以及所述中央传动主动轴到驱动车轮。

8.一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，包括：

发动机输出轴，其通过接合套与动力输出轴联结，所述动力输出轴同时与行星架和离合器C2从动盘联结；

发电机转子轴，其通过所述接合套与太阳轮轴联结，所述太阳轮轴与太阳轮联结；

电动机转子轴，其通过所述接合套与变速箱输入轴联结，所述变速箱输入轴同时与离合器C1从动盘、齿轮Z1及齿轮Z3联结；

C1/C2主动盘，其与行星齿圈联结；

T1同步器的主动盘，其与齿轮Z2联结；

T2同步器的主动盘，其与齿轮Z4联结；以及

中央传动主动轴，其同时与T1同步器的从动盘和T2同步器的从动盘联结；

其中所述齿轮Z1与所述齿轮Z2啮合，所述齿轮Z3与所述齿轮Z4啮合。

9.如权利要求8所述的多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，所述发动机输出轴、发电机转子轴及电动机转子轴为三轴同心结构，所述动力输出轴、太阳轮轴及变速箱输入轴为三轴同心结构；所述C1/C2主动盘的C1主动盘与所述行星齿圈的左侧固定联结，所述C1/C2主动盘的C2主动盘与所述行星齿圈的右侧固定联结。

10.一种多模式输出无中间轴的无级变速传动系统，其特征在于，包括：

发动机输出轴，其同心穿过发电机转子轴后同时与行星架、离合器C2从动盘及动力输出轴联结，所述发电机转子轴与太阳轮联结；

电动机转子轴，其左端与离合器C1从动盘联结，右端与变速箱输入轴同心联结，所述动力输出轴从所述电动机转子轴和所述变速箱输入轴内穿过，所述变速箱输入轴同时与离合器C3主动盘和超越离合器主动盘联结；

C1/C2主动盘，其与行星齿圈联结；

离合器C3从动盘，其与齿轮Z1联结；

超越离合器从动盘，其与齿轮Z3联结；以及

中央传动主动轴，其同时与齿轮Z2和齿轮Z4联结；

其中所述齿轮Z1与所述齿轮Z2啮合，所述齿轮Z3与所述齿轮Z4啮合。

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