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CN115143249B - 一种hmcvt功率分流传动系统及工程机械 - Google Patents

一种hmcvt功率分流传动系统及工程机械 Download PDF

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CN115143249B
CN115143249B CN202210507420.3A CN202210507420A CN115143249B CN 115143249 B CN115143249 B CN 115143249B CN 202210507420 A CN202210507420 A CN 202210507420A CN 115143249 B CN115143249 B CN 115143249B
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gear
reverse
hydraulic pump
hydraulic
hmcvt
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郭志敏
刘彬
陈岩
王东坤
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Weichai Hydraulic Transmission Co ltd
Weichai Power Co Ltd
Original Assignee
Weichai Hydraulic Transmission Co ltd
Weichai Power Co Ltd
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Abstract

本发明涉及变速器技术领域，尤其涉及一种HMCVT功率分流传动系统及工程机械，其第一平行轴系上设置有前进一档主动齿轮、前进二档主动齿轮、前进三档主动齿轮和倒档主动齿轮，第一平行轴系传动连接有液压泵组件；第二平行轴系上设置有前进一档从动齿轮，前进二档从动齿轮、前进三档从动齿轮和倒档从动齿轮组，液压马达组件通过液压管路连接于液压泵组件；第一行星轮组件包括第一齿圈、第一太阳轮和第一行星轮；第二行星轮组件包括第二太阳轮和第二行星轮，本发明提供的HMCVT功率分流传动系统通过调整液压泵组件斜盘摆角变化能实现前进档的速度变化以及倒档可以无缝切换，无动力中断点。

Description

一种HMCVT功率分流传动系统及工程机械
技术领域
本发明涉及变速器技术领域，尤其涉及一种HMCVT功率分流传动系统及工程机械。
背景技术
机械液压功率分流无级变速器(HMCVT)与手动换挡变速器及动力换挡变速器相比优势明显。整车在发动机低速运转时实现整车平稳启动，提高了驾驶舒适性，同时采用此传动路线的拖拉机能够保证在作业条件下实现动力连续输出，在加减速过程中不存在转矩不稳定或中断，提高了作业效率与作业质量；由于田地中路况复杂多变，变速的传动路线能够使拖拉机在所有驾驶条件下实现发动机全功率输出。
现有技术中的功率分流无级变速传动系统前进或者后退只通过平行轴系传动，在进行挡位变换时存在动力中断点，无法实现功率的连续输出。
发明内容
本发明的目的在于提供一种HMCVT功率分流传动系统及工程机械，以解决现有技术中的功率分流无级变速传动系统前进或者后退只通过平行轴系传动，在进行挡位变换时存在动力中断点，无法实现功率的连续输出的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种HMCVT功率分流传动系统，包括：
第一平行轴系，所述第一平行轴系上设置有前进一挡主动齿轮、前进二挡主动齿轮、前进三挡主动齿轮和倒挡主动齿轮，所述第一平行轴系传动连接有液压泵组件，所述第一平行轴系能够驱动所述液压泵组件；
第二平行轴系，所述第二平行轴系上设置有前进一挡从动齿轮，前进二挡从动齿轮、前进三挡从动齿轮和倒挡从动齿轮组，所述前进一挡从动齿轮传动连接于所述前进一挡主动齿轮，所述前进二挡从动齿轮传动连接于所述前进二挡主动齿轮，所述前进三挡从动齿轮传动连接于所述前进三挡主动齿轮，所述倒挡从动齿轮组传动连接于所述倒挡主动齿轮；
液压马达组件，通过液压管路连接于所述液压泵组件；
第一行星轮组件，包括第一齿圈、第一太阳轮和第一行星轮，所述第一齿圈传动连接于所述前进二挡从动齿轮，所述第一太阳轮传动连接于所述第二平行轴系，所述第一行星轮啮合连接于所述第一齿圈和所述第一太阳轮之间；
第二行星轮组件，包括第二太阳轮和第二行星轮，所述第二太阳轮传动连接于所述液压马达组件；
耦合行星架，所述耦合行星架传动连接于所述第一行星轮和所述第二行星轮，所述耦合行星架上设置有输出主动齿轮。
作为优选，所述第一平行轴系上还设置有前进一挡离合器、前进二挡离合器、前进三挡离合器和倒挡离合器；
所述前进一挡离合器能够接通或断开所述第一平行轴系和所述前进一挡主动齿轮的动力传动；
所述前进二挡离合器能够接通或断开所述第一平行轴系和所述前进二挡主动齿轮的动力传动；
所述前进三挡离合器能够接通或断开所述第一平行轴系和所述前进三挡主动齿轮的动力传动；
所述倒挡离合器能够接通或断开所述第一平行轴系和所述倒挡主动齿轮的动力传动。
作为优选，所述液压泵组件包括液压泵主动齿轮、液压泵从动齿轮和液压泵，所述液压泵主动齿轮传动连接于所述第一平行轴系，所述液压泵从动齿轮传动连接于所述液压泵主动齿轮且能够驱动所述液压泵，所述液压泵通过所述液压管路连接于所述液压马达组件。
作为优选，所述液压马达组件包括液压马达、液压马达主动齿轮和液压马达从动齿轮，所述液压马达通过所述液压管路连接于所述液压泵，所述液压马达主动齿轮传动连接于所述液压马达且驱动所述液压马达从动齿轮，所述液压马达从动齿轮传动连接于所述第二太阳轮。
作为优选，还包括输出从动齿轮和输出轴系，所述输出从动齿轮传动连接于所述输出主动齿轮且驱动所述输出轴系转动。
作为优选，所述输出轴系传动连接于后桥。
作为优选，所述倒挡从动齿轮组包括换向齿轮和倒挡从动齿轮，所述换向齿轮啮合连接所述倒挡主动齿轮，所述倒挡从动齿轮啮合连接所述换向齿轮。
作为优选，所述第一行星轮组件和所述第二行星轮组件在同一轴心线上。
作为优选，所述第一平行轴系传动连接于发动机。
另一方面，本发明还提供一种工程机械，包括有上述的HMCVT功率分流传动系统。
本发明的有益效果：本实发明提供的HMCVT功率分流传动系统，能够使整车实现前进及倒退功能，其中前进方向分为3个速度段，倒退方向分为1个速度段，通过改变液压泵组件的摆角，使在耦合行星架上输出的转速实现各速度段速度的无级可调及动力连续不中断；同时采用了两组行星轮系作为变速合流装置，共用了耦合行星架，使得整体系统结构紧凑，相对简单，传动效率提高。在整车静止时，可以通过机械流和液压流功率的耦合，实现驻车。
附图说明
图1是本发明一种HMCVT功率分流传动系统整体结构示意图。
图中：
1、第一平行轴系；11、前进一挡主动齿轮；111、进一挡离合器；12、前进二挡主动齿轮；121、前进二挡离合器；13、前进三挡主动齿轮；131、前进三挡离合器；14、倒挡主动齿轮；141、倒挡离合器；
2、第二平行轴系；21、前进一挡从动齿轮；22、前进二挡从动齿轮；23、前进三挡从动齿轮；24、倒挡从动齿轮组；241、换向齿轮；242、倒挡从动齿轮；
3、耦合行星架；31、输出主动齿轮；
41、输出从动齿轮；42、输出轴系；
10、液压泵组件；101、液压泵主动齿轮；102、液压泵从动齿轮；103、液压泵；
20、液压马达组件；201、液压马达；202、液压马达主动齿轮；203、液压马达从动齿轮；
30、第一行星轮组件；301、第一齿圈；302、第一太阳轮；303、第一行星轮；
40、第二行星轮组件；401、第二太阳轮；402、第二行星轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，本实施例提供一种HMCVT功率分流传动系统，包括第一平行轴系1、第二平行轴系2、液压马达组件20、第一行星轮组件30、第二行星轮组件40和耦合行星架3；第一平行轴系1上设置有前进一挡主动齿轮11、前进二挡主动齿轮12、前进三挡主动齿轮13和倒挡主动齿轮14，第一平行轴系1 传动连接有液压泵组件10，第一平行轴系1能够驱动液压泵组件10；第二平行轴系2上设置有前进一挡从动齿轮21，前进二挡从动齿轮22、前进三挡从动齿轮23和倒挡从动齿轮组24，前进一挡从动齿轮21传动连接于前进一挡主动齿轮11，前进二挡从动齿轮22传动连接于前进二挡主动齿轮12，前进三挡从动齿轮23传动连接于前进三挡主动齿轮13，倒挡从动齿轮组24传动连接于倒挡主动齿轮14；液压马达组件20通过液压管路连接于液压泵组件10；第一行星轮组件30包括第一齿圈301、第一太阳轮302和第一行星轮303，第一齿圈301 传动连接于前进二挡从动齿轮22，第一太阳轮302传动连接于第二平行轴系2，第一行星轮303啮合连接于第一齿圈301和第一太阳轮302之间；第二行星轮组件40包括第二太阳轮401和第二行星轮402，第二太阳轮401传动连接于液压马达组件20；耦合行星架3传动连接于第一行星轮303和第二行星轮402，耦合行星架3还设有与402啮合的内齿，耦合行星架3上设置有输出主动齿轮 31。
本实施例提供的HMCVT功率分流传动系统具体工作过程为：
处于前进一挡时，在机械传动路径中，第一平行轴系1驱动前进一挡主动齿轮11转动，前进一挡主动齿轮11转动驱动前进一挡从动齿轮21转动，前进一挡从动齿轮21带动第二平行轴系2转动，第二平行轴系2驱动第一太阳轮302，第一太阳轮302驱动第一行星轮303；在液力传动路径中，第一平行轴系1驱动液压泵组件10，液压泵组件10驱动液压马达组件20，液压马达组件20将动力输出至第二太阳轮401，第二太阳轮401驱动第二行星轮402，第一行星轮303 和第二行星轮402通过耦合行星架3耦合后将动力从输出主动齿轮31输出，通过调节改变液压泵组件10的摆角可以改变液压马达组件20的输出速度进而改变耦合行星架3耦合后的输出速度实现前进一挡的调速。
处于前进二挡时，在机械传动路径中，第一平行轴系1驱动前进二挡主动齿轮12转动，前进二挡主动齿轮12转动驱动驱动前进二挡从动齿轮22，前进二挡从动齿轮22驱动第一齿圈301转动，第一齿圈301带动第一行星轮303转动将动力传动至耦合行星架3；液力传动路径同前进一挡。
处于前进三挡时，在机械传动路径中，第一平行轴系1驱动前进三挡主动齿轮13转动，前进三挡主动齿轮13转动驱动驱动前进三挡从动齿轮23，前进三挡从动齿轮23带动第二平行轴系2转动，第二平行轴系2驱动第一太阳轮302，第一太阳轮302驱动第一行星轮303；液力传动路径同前进一挡。
处于倒挡时，在机械传动路径中，第一平行轴系1驱动倒挡主动齿轮14，倒挡主动齿轮14驱动倒挡从动齿轮组24，倒挡从动齿轮组24驱动第二平行轴系2与前进挡相反的方向转动，液力传动路径同前进一挡。
通过上述的换挡传动，驾驶人员由前进一挡换至前进二挡时，第一行星轮303由第二平行轴系2驱动直接转换成齿圈驱动，换至前进三挡时在变回第二平行轴系2驱动，同时通过配合调整液压泵组件10斜盘摆角连续变化状态即可实现输出轴转速的连续改变，前进挡的变化以及前进一挡至倒挡可以无缝切换，可显著提高车辆的动力传递性能、燃油经济性以及适应各种复杂路况的能力，相较于现有技术中前进或者后退只通过平行轴系传动的功率分流无级变速传动系统，本实施例提供的HMCVT功率分流传动系统输出的转速可实现各速度段速度的无级调速及动力连续不中断。
本实施例提供的HMCVT功率分流传动系统，能够使整车实现前进及倒退功能，其中前进方向分为3个速度段，倒退方向分为1个速度段，通过改变液压泵组件10的摆角，使在耦合行星架3上输出的转速实现各速度段速度的无级可调及动力连续不中断；同时采用了两组行星轮系作为变速合流装置，共用了耦合行星架3，使得整体系统结构紧凑，相对简单，传动效率提高。在整车静止时，可以通过机械流和液压流功率的耦合，实现驻车；更进一步地，本实施例的液压泵组件10及液压马达组件20分别采用了分体式变量泵及变量马达，空间布置灵活，且液压变量单元调速范围广，降低机械段数，实现换挡输出转速无级可变。
具体地，第一平行轴系1上还设置有前进一挡离合器111、前进二挡离合器 121、前进三挡离合器131和倒挡离合器141；前进一挡离合器111能够接通或断开第一平行轴系1和前进一挡主动齿轮11的动力传动；前进二挡离合器121 能够接通或断开第一平行轴系1和前进二挡主动齿轮12的动力传动；前进三挡离合器131能够接通或断开第一平行轴系1和前进三挡主动齿轮13的动力传动；倒挡离合器141能够接通或断开第一平行轴系1和倒挡主动齿轮14的动力传动。
具体地，液压泵组件10包括液压泵主动齿轮101、液压泵从动齿轮102和液压泵103，液压泵主动齿轮101传动连接于第一平行轴系1，液压泵从动齿轮 102传动连接于液压泵主动齿轮101且能够驱动液压泵103，液压泵103通过液压管路连接于液压马达组件20，更进一步地，液压马达组件20包括液压马达 201、液压马达主动齿轮202和液压马达从动齿轮203，液压马达201通过液压管路连接于液压泵103，液压马达主动齿轮202传动连接于液压马达201且驱动液压马达从动齿轮203，液压马达从动齿轮203传动连接于第二太阳轮401，通过调整液压泵103的摆角实现换挡过程顺畅，无动力中断点。
具体地，还包括输出从动齿轮41和输出轴系42，输出从动齿轮41传动连接于输出主动齿轮31且驱动输出轴系42转动，输出轴系42传动连接于后桥，进而驱动工程机械。
具体地，倒挡从动齿轮组24包括换向齿轮241和倒挡从动齿轮242，换向齿轮241啮合连接倒挡主动齿轮14，倒挡从动齿轮242啮合连接换向齿轮241，换向齿轮241能够实现动力传输换向，完成工程机械倒挡操作。
具体地，第一行星轮组件30和第二行星轮组件40在同一轴心线上，传动同轴性好，占用空间小，便于装配。
具体地，第一平行轴系1传动连接于发动机，将发动机输出动力变速。
另一方面，本实施例还提供一种工程机械，包括有上述的HMCVT功率分流传动系统，输出的转速可实现各速度段速度的无级可调及动力连续不中断。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，包括：
第一平行轴系(1)，所述第一平行轴系(1)上设置有前进一挡主动齿轮(11)、前进二挡主动齿轮(12)、前进三挡主动齿轮(13)和倒挡主动齿轮(14)，所述第一平行轴系(1)传动连接有液压泵组件(10)，所述第一平行轴系(1)能够驱动所述液压泵组件(10)；
第二平行轴系(2)，所述第二平行轴系(2)上设置有前进一挡从动齿轮(21)，前进二挡从动齿轮(22)、前进三挡从动齿轮(23)和倒挡从动齿轮组(24)，所述前进一挡从动齿轮(21)传动连接于所述前进一挡主动齿轮(11)，所述前进二挡从动齿轮(22)传动连接于所述前进二挡主动齿轮(12)，所述前进三挡从动齿轮(23)传动连接于所述前进三挡主动齿轮(13)，所述倒挡从动齿轮组(24)传动连接于所述倒挡主动齿轮(14)；
液压马达组件(20)，通过液压管路连接于所述液压泵组件(10)；
第一行星轮组件(30)，包括第一齿圈(301)、第一太阳轮(302)和第一行星轮(303)，所述第一齿圈(301)传动连接于所述前进二挡从动齿轮(22)，所述第一太阳轮(302)传动连接于所述第二平行轴系(2)，所述第一行星轮(303)啮合连接于所述第一齿圈(301)和所述第一太阳轮(302)之间；
第二行星轮组件(40)，包括第二太阳轮(401)和第二行星轮(402)，所述第二太阳轮(401)传动连接于所述液压马达组件(20)；
耦合行星架(3)，所述耦合行星架(3)传动连接于所述第一行星轮(303)和所述第二行星轮(402)，所述耦合行星架(3)上设置有输出主动齿轮(31)。
2.根据权利要求1所述的HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，所述第一平行轴系(1)上还设置有前进一挡离合器(111)、前进二挡离合器(121)、前进三挡离合器(131)和倒挡离合器(141)；
所述前进一挡离合器(111)能够接通或断开所述第一平行轴系(1)和所述前进一挡主动齿轮(11)的动力传动；
所述前进二挡离合器(121)能够接通或断开所述第一平行轴系(1)和所述前进二挡主动齿轮(12)的动力传动；
所述前进三挡离合器(131)能够接通或断开所述第一平行轴系(1)和所述前进三挡主动齿轮(13)的动力传动；
所述倒挡离合器(141)能够接通或断开所述第一平行轴系(1)和所述倒挡主动齿轮(14)的动力传动。
3.根据权利要求1所述的HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，所述液压泵组件(10)包括液压泵主动齿轮(101)、液压泵从动齿轮(102)和液压泵(103)，所述液压泵主动齿轮(101)传动连接于所述第一平行轴系(1)，所述液压泵从动齿轮(102)传动连接于所述液压泵主动齿轮(101)且能够驱动所述液压泵(103)，所述液压泵(103)通过所述液压管路连接于所述液压马达组件(20)。
4.根据权利要求3所述的HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，所述液压马达组件(20)包括液压马达(201)、液压马达主动齿轮(202)和液压马达从动齿轮(203)，所述液压马达(201)通过所述液压管路连接于所述液压泵(103)，所述液压马达主动齿轮(202)传动连接于所述液压马达(201)且驱动所述液压马达从动齿轮(203)，所述液压马达从动齿轮(203)传动连接于所述第二太阳轮(401)。
5.根据权利要求1所述的HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，还包括输出从动齿轮(41)和输出轴系(42)，所述输出从动齿轮(41)传动连接于所述输出主动齿轮(31)且驱动所述输出轴系(42)转动。
6.根据权利要求5所述的HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，所述输出轴系(42)传动连接于后桥。
7.根据权利要求1所述的HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，所述倒挡从动齿轮组(24)包括换向齿轮(241)和倒挡从动齿轮(242)，所述换向齿轮(241)啮合连接所述倒挡主动齿轮(14)，所述倒挡从动齿轮(242)啮合连接所述换向齿轮(241)。
8.根据权利要求1所述的HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，所述第一行星轮组件(30)和所述第二行星轮组件(40)在同一轴心线上。
9.根据权利要求1所述的HMCVT功率分流传动系统，其特征在于，所述第一平行轴系(1)传动连接于发动机。
10.一种工程机械，其特征在于，包括有权利要求1-9任一项所述的HMCVT功率分流传动系统。
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