专利摘要

本发明涉及车辆工程变速传动设备领域，具体的说是一种单行星排多模式液压机械无级变速器。包括机壳以及并联设置在机壳中的机械变速系统和液压变速系统，在机壳内还设有用于控制机械变速系统单独变速输出、控制液压系统单独变速输出或控制机械变速系统和液压变速系统混合输出的模式切换系统；本发明可通过模式切换系统中的离合器、制动器的状态来控制和切换纯机械模式、纯液压模式以及液压机械混合模式，提高变速范围，满足大型工程机械的多种作业需求。

权利要求

1.一种单行星排多模式液压机械无级变速器，其特征在于：包括机壳（16）以及并联设置在机壳（16）中的机械变速系统和液压变速系统，在机壳（16）内还设有用于控制机械变速系统单独变速输出、控制液压系统单独变速输出或控制机械变速系统和液压变速系统混合输出的模式切换系统；

机械变速系统包括太阳轮轴（4）、太阳轮、行星轮（7）、行星架（8）以及齿圈（6），太阳轮轴（4）可离合连接有输入轴（1），输入轴（1）转动设置在机壳（16）上，在输入轴（1）上还固定连接有输入齿轮（2），行星架（8）与转动设置在机壳（16）上的输出轴（11）固定连接，在齿圈（6）上同轴固定连接有第一齿轮（22）和第二齿轮（9），在输出轴（11）上固定连接有第三齿轮（10）；

液压变速系统包括通过液压管路相连的变量液压泵（19）和变量液压马达（18），在变量液压泵轴（23）上可离合设有与第一齿轮（22）啮合连接的第六齿轮（21）以及与输入齿轮（2）啮合连接的第七齿轮（24），在变量液压马达轴（14）上可离合设有与第二齿轮（9）啮合连接的第五齿轮（17）以及与第三齿轮（10）啮合连接的第四齿轮（12）；

模式切换系统包括用于控制输入轴（1）与太阳轮轴（4）离合连接的第一离合器（3）、控制第四齿轮（12）与变量液压马达轴（14）离合连接的第二离合器（13）、控制第五齿轮（17）与变量液压马达轴（14）离合连接的第三离合器（15）、控制第六齿轮（21）与变量液压泵轴（23）离合连接的第四离合器（20）、控制第七齿轮（24）与变量液压泵轴（23）离合连接的第五离合器（25）以及控制齿圈（6）转动的制动器（5）。

2.根据权利要求1所述的一种单行星排多模式液压机械无级变速器，其特征在于：齿圈（6）的一侧同轴固定设有供太阳轮轴（4）穿过的第一空心轴，另一侧同轴固定设有供输出轴（11）穿过的第二空心轴，第一齿轮（22）固定在第一空心轴上，第二齿轮（9）固定在第二空心轴上。

3.根据权利要求2所述的一种单行星排多模式液压机械无级变速器，其特征在于：制动器（5）配合安装在机壳（16）上对应第一空心轴的位置。

说明书

技术领域

本发明涉及车辆工程变速传动设备领域，具体的说是一种单行星排多模式液压机械无级变速器。

背景技术

液压传动具有布置方便、功率密度大、输出转矩与转速不受输入转速的影响、容易实现无级调速及自动控制等优点，但同时存在传动效率低等不足之处。尤其在高速和低速传动工况，传动效率低这一不足更加突出。齿轮机械传动具有传递运动准确可靠、瞬时传动比恒定、结构紧凑、可实现较大传动比、传递功率大、传动效率高等优点，但不易实现自动变速，更难于实现无级变速。中大型工程机械在作业时，传动系统往往需要传递较大功率，且要求能根据作业工况和负载大小变化对动力源进行高效率的速度和扭矩变换，单一使用机械传动或液压传动都难于完美满足中大型工程机械对传动系统的要求。目前多模式液压机械无级变速器需要两个及两个以上的行星排，结构较为复杂，成本较高。

发明内容

本发明旨在提供一种单行星排多模式液压机械无级变速器，通过模式切换系统中的离合器、制动器的状态来控制和切换纯机械模式、纯液压模式以及液压机械混合模式，提高变速范围，满足大型工程机械的多种作业需求。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种单行星排多模式液压机械无级变速器，包括机壳以及并联设置在机壳中的机械变速系统和液压变速系统，在机壳内还设有用于控制机械变速系统单独变速输出、控制液压系统单独变速输出或控制机械变速系统和液压变速系统混合输出的模式切换系统；

机械变速系统包括太阳轮轴、太阳轮、行星轮、行星架以及齿圈，太阳轮轴可离合连接有输入轴，输入轴转动设置在机壳上，在输入轴上还固定连接有输入齿轮，行星架与转动设置在机壳上的输出轴固定连接，在齿圈上同轴固定连接有第一齿轮和第二齿轮，在输出轴上固定连接有第三齿轮；

液压变速系统包括通过液压管路相连的变量液压泵和变量液压马达，在变量液压泵轴上可离合设有与第一齿轮啮合连接的第六齿轮以及与输入齿轮啮合连接的第七齿轮，在变量液压马达轴上可离合设有与第二齿轮啮合连接的第五齿轮以及与第三齿轮啮合连接的第四齿轮；

模式切换系统包括用于控制输入轴与太阳轮轴离合连接的第一离合器、控制第四齿轮与变量液压马达轴离合连接的第二离合器、控制第五齿轮与变量液压马达轴离合连接的第三离合器、控制第六齿轮与变量液压泵轴离合连接的第四离合器、控制第七齿轮与变量液压泵轴离合连接的第五离合器以及控制齿圈转动的制动器。

优选的，齿圈的一侧同轴固定设有供太阳轮轴穿过的第一空心轴，另一侧同轴固定设有供输出轴穿过的第二空心轴，第一齿轮固定在第一空心轴上，第二齿轮固定在第二空心轴上。

优选的，制动器配合安装在机壳上对应第一空心轴的位置。

有益效果

本发明与现有技术最大区别在于，相对于目前使用较多的多段式液压机械无级变速器，本发明采用双变量泵-马达系统，行星排中的齿圈既可以做泵-马达系统的动力输入，又可以做泵-马达系统的动力输出。因此，本发明既可以实现分矩汇速液压机械混合输出，又可以实现分速汇矩液压机械混合输出。相对于目前多模式的液压机械无级变速器，如专利号为CN201711163954.4的发明专利：一种多模式液压机械无级变速装置，本发明只需采用一个行星齿排，结构简单且功能更为完善。

本发明所述的一种单行星排多模式液压机械无级变速器，在工作时通过模式切换系统中的离合器、制动器的状态来控制和切换纯机械模式、纯液压模式以及液压机械混合模式，提高了变速范围，很大程度上满足了大型工程机械的多种作业需求。

纯机械模式效率高，可用于长途高速的转场行驶；液压机械混合模式可以在机械传动的基础上实现无级调速，适应性强，适合大多数工况需求；纯液压模式虽然传动效率较低，但是能够使发动机始终工作在高效区，而且输出转矩与转速不受输入转矩与转速的影响，能够满足工程机械大负荷低速的工况需求。

本发明所述的一种单行星排多模式液压机械无级变速器相对于目前应用较多的液压机械无级变速器，在满足多模式的前提下，仅需要一个行星排，结构更为简单紧凑，且切换模式时更加灵活与平稳，减少了冲击性，提高了车辆的动力性。本发明无需设置倒挡，在纯液压模式下，液压元件可满足转速转矩坐标平面的四象限工作需求，前进与后退性能基本对称，而单纯的液压机械混合传动装置常常要在后置变速箱中设置倒挡，以规避使用过程中可能出现的倒挡区自锁现象。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明纯机械输出的传动原理图；

图3为本发明纯液压输出的传动原理图；

图4为本发明液压机械混合输出的第一种传动原理图；

图5为本发明液压机械混合输出的第二种传动原理图；

图中标记：1、输入轴，2、输入齿轮，3、第一离合器，4、太阳轮轴，5、制动器，6、齿圈，7、行星轮，8、行星架，9、第二齿轮，10、第三齿轮，11、输出轴，12、第四齿轮，13、第二离合器，14、变量液压马达轴，15、第三离合器，16、机壳，17、第五齿轮，18、变量液压马达，19、变量液压泵，20、第四离合器，21、第六齿轮，22、第一齿轮，23、变量液压泵轴，24、第七齿轮，25、第五离合器。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一种单行星排多模式液压机械无级变速器，包括机壳16以及并联设置在机壳16中的机械变速系统和液压变速系统。在机壳16内还设有控制机械变速系统和液压变速系统切换的模式切换系统，并可通过模式切换系统控制机械变速系统单独变速输出，或控制液压系统单独变速输出，或控制机械变速系统和液压变速系统混合输出，以满足大型工程机械的多种作业需求。

机械变速系统包括太阳轮轴4、太阳轮、行星轮7、行星架8以及齿圈6。太阳轮轴4的左端通过第一离合器3与输入轴1的右端同轴连接，输入轴1转动设置在机壳16壁上，其左端伸出机壳16外部并与发动机传动连接。在输入轴1上还同轴固定设有输入齿轮2。太阳轮轴4的右端与太阳轮同轴固定连接，齿圈6同心设置在太阳轮的外周，多个行星轮7均匀间隔啮合连接在太阳轮和齿圈6之间，行星架8与多个行星轮7相连。行星架8与输出轴11的左端固定连接。输出轴11转动设置在机壳16上，其右端伸出机壳16外部并用于与工程机械的行进轮连接。在输出轴11上还固定连接有第三齿轮10。齿圈6的左侧同轴固定设有供太阳轮轴4穿过的第一空心轴，右侧同轴固定设有供输出轴11穿过的第二空心轴，在第一空心轴上同轴固定设有第一齿轮22，在第二空心轴上同轴固定设有第二齿轮9。

液压变速系统包括通过液压管路相连的变量液压泵19和变量液压马达18。变量液压泵19的工作轴为变量液压泵轴23，变量液压马达18的工作轴为在变量液压马达轴14。在变量液压泵轴23上可离合设有与第一齿轮22啮合连接的第六齿轮21以及与输入齿轮2啮合连接的第七齿轮24。在变量液压马达轴14上可离合设有与第二齿轮9啮合连接的第五齿轮17以及与第三齿轮10啮合连接的第四齿轮12。

模式切换系统包括用于控制输入轴1与太阳轮轴4离合连接的第一离合器3、控制第四齿轮12与变量液压马达轴14离合连接的第二离合器13、控制第五齿轮17与变量液压马达轴14离合连接的第三离合器15、控制第六齿轮21与变量液压泵轴23离合连接的第四离合器20、控制第七齿轮24与变量液压泵轴23离合连接的第五离合器25以及控制齿圈6转动的制动器5。其中的制动器5配合安装在机壳16上对应第一空心轴的位置，通过锁死第一空心轴来对齿圈6进行制动。

下面通过4个具体实例对本发明的机械变速系统单独输出、液压变速系统单独输出以及机械变速系统和液压变速系统混合输出的模式挡位切换进一步说明。

实施例一，如图2所示，本发明的机械变速系统单独输出模式中，从发动机传递来的动力依次经过输入齿轮2、第一离合器3、太阳轮轴4传递至行星齿排的太阳轮。此时，制动器5制动齿圈6，动力由行星架8输出至输出轴11。在纯机械模式下，液压路不传递动力，此时的传动效率相对较高，多用于车辆低负荷下的行驶需求。

模式切换系统的工作状态如下：

（注：“+”表示离合器接合或制动器5制动，“-”表示离合器分离或制动器5不制动）

实施例二，如图3所示，本发明的液压变速系统单独输入模式中，从发动机传递来的动力依次经过输入齿轮2、第七齿轮24、变量液压泵轴23、变量液压泵19、变量液压马达18、变量液压马达轴14、第四齿轮12、第三齿轮10传递至输出轴11。在纯液压模式下，液压路传递全部动力，此时的传动效率相对较低，但是纯液压传动可以使发动机始终工作在高效区，实现车辆外界条件与与发动机动力的最佳匹配，使车辆获得最佳的行驶性能。此模式多用于车辆的起步加速、倒车、高负荷功率大转矩工况下的行驶要求。

模式切换系统的工作状态如下：

（注：“+”表示离合器接合或制动器5制动，“-”表示离合器分离或制动器5不制动）

实施例三，如图4所示，本发明的第一种液压机械混合输出模式中，发动机传递来的动力在输入齿轮2处实现转矩分流，一路经过第一离合器3、太阳轮轴4传递至行星齿排的太阳轮，另一路第七齿轮24、变量液压泵轴23、变量液压泵19、变量液压马达18、变量液压马达轴14、第五齿轮17、第二齿轮9传递至行星排齿圈6。两路动力在行星排实现转速汇流后由行星架8传递至输出轴11。

模式切换系统的工作状态如下：

（注：“+”表示离合器接合或制动器5制动，“-”表示离合器分离或制动器5不制动）

实施例四，本发明的第二种液压机械混合输出模式。如图5所示，发动机传递来的动力依次经过输入齿轮2、第一离合器3、太阳轮轴4传递至行星排，在行星排处实现转速分流后一路经行星架8传递至第三齿轮10，另一路经齿圈6、第一齿轮22、第六齿轮21、变量液压泵轴23、变量液压泵19、变量液压马达18、变量液压马达轴14、第四齿轮12、第三齿轮10。两路动力在第三齿轮10处实现转矩汇流后由输出轴11输出。

模式切换系统的工作状态如下：

（注：“+”表示离合器接合或制动器5制动，“-”表示离合器分离或制动器5不制动）。

一种单行星排多模式液压机械无级变速器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。