CN102943859B - 一种装载机用液压机械无级变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种装载机用液压机械无级变速器。本发明属于机械传动技术领域。装载机用液压机械无级变速器，包括箱体内四个行星排a1、a2、a3、a4和闭式传动液压单元、高低档齿轮副和结合离合器；行星排a1与离合器C1实现纯液压传动低档位起步或装载机的铲装作业，行星排a2与离合器C2实现液压机械功率分流、合流及中低档位行驶，行星排a3与制动器B1实现后退档位，行星排a4与制动器B2实现前进档位。本发明由微电脑控制系统控制离合器的接合状态及变量泵的排量，通过控制系统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，特别适合于轮式装载机等工程车辆使用。

Description

一种装载机用液压机械无级变速器

技术领域

本发明属于机械传动技术领域,特别是涉及一种装载机用液压机械无级变速器。

背景技术

目前，现有ZL系列轮式装载机主要采用两种传动系配置方案，均为液力机械传动，一是发动机后接双涡轮液力变矩器与行星式前二后一变速箱，二是发动机后接单涡轮液力变矩器与前进四档后退四档(前进四档或后退三档)或前三后三定轴式动力换挡变速器。以上两种传动方案都可满足装载机的工作使用要求，例如随负荷的大小自动改变速度和扭矩，同时这种变化范围也非常宽广，比较适合装载机高速小扭矩行驶、低速大扭矩作业工况，液力变矩器的柔性连接性能使发动机和变速箱的寿命都得到了提高等。但是液力机械传动也有其突出的缺点，例如对双涡轮变矩器中的超越离合器受力状况和润滑条件较差，可靠性差；采用功率内分流式液力机械传动，功率损失大，造成效率较低，高效区范围较窄，从而使整机的总效率低；同时行星式结构复杂，加工制造困难，维修不方便。而且存在不能根据装载机的作业工况进行调节，在装载机起步及铲装作业时效率很低等问题。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的问题，提供了一种装载机用液压机械无级变速器。

本发明装载机用液压机械无级变速器，它将机械传动的高效率和液压传动的无级变速特性接合起来，采用功率分流合流原理，在满足装载机作走及作业工况使用要求的情况下，极大的提高了传动系统的效率，满足可控无级变速传动要求，特别适合于轮式装载机和其他工程车辆。

本发明目是提供一种具有结构简单，传动效率高，控制系统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等特点的装载机用液压机械无级变速器。

本发明装载机用液压机械无级变速器采用如下技术方案：

一种装载机用液压机械无级变速器，其特点是：无级变速器包括安装在箱体内的输入轴、行星排a1、行星排a2、行星排a3、行星排a4，安装在箱体上的由变量泵和定量马达组成的闭式液压传动单元、工作泵和转向泵单元、高低档段选择齿轮组和输出轴，其特点是：输入轴直接驱动行星排a2的行星架，同时通过两对齿轮副驱动变量泵，变量泵调节排量改变定量马达转速，定量马达通过齿轮副驱动行星排a1，行星排a1的齿圈与行星排a2的太阳轮相联接，离合器C1和离合器C2分别选择实现由行星排a1轮系组成的纯液压传动系统或者由行星排a1轮系与行星排a2差动轮系组成的液压机械传动系统，过渡轴同时作为行星排a3、行星排a4的太阳轮输入轴，是后面变速器的动力输入，制动器B1和B2分别使两行星排a3、行星排a4形成行星传动轮系，实现前进及后退档位的选择，齿轮副将动力传到高低档段选择齿轮组，低挡离合器C3接合，动力经过齿轮副由输出轴输出，高档离合器C4接合，动力经过齿轮副由输出轴输出。

本发明装载机用液压机械无级变速器还可以采取如下技术方案：

所述的装载机用液压机械无级变速器，其特点是：输入轴直接驱动装载机转向泵和工作泵单元。

所述的装载机用液压机械无级变速器，其特点是：变量泵和定量马达组成的闭式液压传动单元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。

装载机用液压机械无级变速器的工作过程：

当离合器C1接合时，行星排a1的齿圈与过渡轴固接为一体，过渡轴又同时为行星排a3、行星排a4的太阳轮，接合行星排a4、行星排a3，可以获得前进(后退)档位，动力通过齿轮副传到高低档齿轮组，再接合离合器C3，通过调节变量泵的排量，输出轴可获得正反方向连续变化的纯液压无级变速段起步一档，可满足装载机重载起步。

当离合器C1断开C2接合时，行星排a1、a2同时工作，发动机的功率一方面由输入轴(1)通过两对齿轮副传到液压单元，能量经过两次转换后，再经过一对齿轮副传递到行星排a1的太阳轮，行星排a1的齿圈与行星排a2的太阳轮固接为一体，作为液压功率流向行星排a2，发动机的功率另一方面直接以行星架的形式流向行星排a2，这样行星排a2就成为了液压功率与机械功率合流的点，实现了功率分流再合流。行星排a2的齿圈与过渡轴固接为一体，接合制动器B2(B1),功率经过渡轴传到前进(后退)档行星排a4(a3)，通过齿轮副传到高低档齿轮组，离合器C3接合，通过调节变量泵的排量，输出轴可获得正反方向连续变化的液压机械无级变速段低速二档，可满足装载机重载低速行驶。

同理，接合离合器C1，C4及制动器B2(B1)，可获得正反向连续变化的纯液压变速段中速三档，用于轻载中速行驶。

特别指出，通过控制器调节变量泵排量使定量马达输出转速为0，这样行星排a1齿圈和行星排a2太阳轮固接为一体的机构转速为0，行星排a2的行星架直接由输入轴带动，接合离合器C2、C4及制动器B2(B1)，即可获得正反向连续变化的纯机械变速段高速四档，用于轻、空载平坦路面高速行驶。

这样装载机用液压机械无级变速器共有4个正向连续无级变速段，4个反向连续无级变速段。离合器C1、C2可分别控制纯液压段和液压机械相结合段，制动器B1、B2可分别控制后退及前进档位，离合器C3、C4可分别控制高档及低档，这八个档位分别为前进一档纯液压无级变速段，前进二档、三档液压机械无级变速段，前进四档纯机械变速段；后退一档纯液压无级变速段，后退二档、三档液压机械无级变速段，后退四档纯机械变速段。

本发明具有的优点和积极效果：

本发明由于采用了全新的技术方案，与现有技术相比，本发明装载机用液压机械无级变速器由微电脑控制系统控制离合器的接合状态及变量泵的排量，通过控制系统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。

附图说明

图1是本发明液压机械无级变速器原理示意图。

图中，1、输入轴，2、齿轮副，3、齿轮副，4、齿轮副，5、变量泵，6、定量马达，7、齿轮副，8、齿轮副，9、行星轮，10、支架，11、齿圈，12、行星轮，13、行星轮架，14、过滤轴，15、制动器，16、齿轮副，17、制动器，18、齿轮副，19、齿轮副，20、齿轮副，21、齿轮副，22、齿轮副，23、输出轴，24、齿轮组，25、转向泵和工作泵单元，26、发动机，

具体实施方式

为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，兹列举以下实例，并配合附图详细说明如下：

参照附图1。

实施例1

一种装载机用液压机械无级变速器，其特点是：无级变速器包括安装在箱体内的输入轴1、行星排a1、行星排a2、行星排a3、行星排a4，安装在箱体上的由变量泵5和定量马达6组成的闭式液压传动单元、工作泵和转向泵单元25、高低档段选择齿轮组24和输出轴23，其特征是：输入轴1直接驱动行星排a2的行星架，同时通过两对齿轮副2、3和齿轮副3、4驱动变量泵5，变量泵5调节排量改变定量马达6转速，定量马达6通过齿轮副7、8驱动行星排a1，行星排a1的齿圈11与行星排a2的太阳轮相联接，离合器C1和离合器C2分别选择实现由行星排a1轮系组成的纯液压传动系统或者由行星排a1轮系与行星排a2差动轮系组成的液压机械传动系统，过渡轴14同时作为行星排a3、行星排a4的太阳轮输入轴，是后面变速器的动力输入，制动器B1和B2分别使两行星排a3、行星排a4形成行星传动轮系，实现前进及后退档位的选择，齿轮副16、18将动力传到高低档段选择齿轮组24，低挡离合器C3接合，动力经过齿轮副19、20由输出轴23输出，高档离合器C4接合，动力经过齿轮副21、22由输出轴23输出。输入轴1直接驱动装载机转向泵和工作泵单元25。

本实施例的具体安装结构及其液压机械无级变速过程：

参照附图1。本实施例装载机用液压机械无级变速器，主要包括安装在箱体内的输入轴1、行星排a1、单星排a2、行星排a3、行星排a4、安装在箱体上的由变量泵5和定量马达6组成的闭式传动液压单元、工作泵及转向泵驱动单元25、高低档选择齿轮组24、输出轴23等。变速器行星排a1、行星排a2、布置在箱体的前端，行星排a3、行星排a4布置在箱体后端，四个行星排位于同一轴线上，便于行星排的装配，高低档段齿轮组位于箱体下方。定量泵5和变量马达6布置在箱体外，即利用液压单元的安装和调整，也有利于减小箱体尺寸。工作泵和转向泵直接由发动机经过变速器的输入轴来驱动，布置在箱体后部。

液压机械无级变速器由微电子控制器控制离合器的接合状态及变量泵的排量，从而实现多段连续无级变速传动。

当装载机重载起步及铲装作业时，接合离合器C1、离合器C3及制动器B2，动力从行星排a1经过渡轴14到达前进档行星排a4，经过两对齿轮副16、齿轮副18和齿轮副、19齿轮副20传到输出轴23。控制变量泵的排量从零逐渐增大，输出轴23也将会在低速范围内逐渐增大。

当需要装载机中低速行驶时，接合离合器C2、离合器C3及制动器B2，调节变量泵的排量，输出轴23转速将会在中低速范围内逐渐增大。

当需要装载机轻载中速行驶时，接合离合器C2、离合器C4及制动器B2，调节变量泵的排量，输出轴23转速将会在中速范围内逐渐增大。

当需要装载机轻、空载高速行驶时，接合离合器C2、离合器C4及制动器B2，调节变量泵使马达的转速为0，输出轴23转速将会在高速机械传动范围内运转。

要获得后退档位只需将以上的接合制动器B2换成接合制动器B1即可。

本实施例由微电脑控制系统控制离合器的接合状态及变量泵的排量，通过控制系统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，特别适合于轮式装载机等工程车辆使用。

Claims (3)

1.一种装载机用液压机械无级变速器，其特征是：无级变速器包括安装在箱体内的输入轴(1)、行星排a1、行星排a2、行星排a3、行星排a4，安装在箱体上的由变量泵(5)和定量马达(6)组成的闭式液压传动单元、工作泵和转向泵单元(25)、高低档段选择齿轮组(24)和输出轴(23)，其特征是：输入轴(1)直接驱动行星排a2的行星架，同时通过两对齿轮副I(2、3)、齿轮副II(3、4)驱动变量泵(5)，变量泵(5)调节排量改变定量马达(6)转速，定量马达(6)通过齿轮副(7、8)驱动行星排a1，行星排a1的齿圈(11)与行星排a2的太阳轮相联接，离合器C1和离合器C2分别选择实现由行星排a1轮系组成的纯液压传动系统或者由行星排a1轮系与行星排a2差动轮系组成的液压机械传动系统，过渡轴(14)同时作为行星排a3、行星排a4的太阳轮输入轴，制动器B1和B2分别使两行星排a3、行星排a4形成行星传动轮系，齿轮副(16、18)将动力传到高低档段选择齿轮组(24)，低挡离合器C3接合，动力经过齿轮副III(19、20)由输出轴(23)输出，高档离合器C4接合，动力经过齿轮副IV(21、22)由输出轴(23)输出。

2.根据权利要求1所述的装载机用液压机械无级变速器，其特征是：输入轴(1)直接驱动装载机工作泵和转向泵单元(25)。

3.根据权利要求1或2所述的装载机用液压机械无级变速器，其特征是：变量泵(5)和定量马达(6)组成的闭式液压传动单元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。