一种变速传动装置的制作方法

本发明涉及变速器领域，特别涉及一种变速传动装置。

背景技术：

农用车辆通常用于田间作业和运输作业两种不同工况，因而对变速传动装置的要求略有不同。液压传动具有柔性化的特点，适用于工况复杂的田间作业，但效率偏低；机械传动具有效率高的特点，但难以实现无动力中断的无级变速，适用于路况较好的工况。

无论是田间作业还是运输作业，往往需要输出动力驱动其它装置，而行走与作业并行往往是在低档位进行，高档位多适于行走用途。

液压传动的多档位可满足起步大负载和作业柔性化的要求，机液复合传动的多档位可满足不同工况的作业要求，机械传动的多档位可满足作业和转场工况速度差较大的要求。选择不同的作业模式满足不同行走要求的同时，选择输出动力驱动其它机构，实现变速系统行走和动力输出的统一，是当前变速传动系统研究的热点。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种变速传动装置，可在液压传动、液压机械传动和机械传动间进行切换，并在低档位提供行走和作业功能，高档位主要提供行走功能的变速传动装置。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种变速传动装置，包括输入构件、液压动力传动总成、机械传动总成、输出构件和离合器组件，所述输入构件与液压动力传动总成连接，所述离合器组件分别将液压动力传动总成和输入构件连接到机械传动总成，所述离合器组件将机械传动总成与输出构件连接；所述离合器组件提供输入构件与输出构件之间连续前进或后退的传动比。

进一步，通过调节液压动力传动总成的排量比和选择性控制所述离合器组件的接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的传动方式包括：静液压传动、机械传动和液压机械传动。

进一步，所述离合器组件包括第六离合器和若干换挡离合器，所述第六离合器用于选择性的将液压动力传动总成连接到机械传动总成以共同旋转；若干所述换挡离合器用于选择性的将机械传动总成连接到输出构件以共同旋转；通过调节液压动力传动总成的排量比和控制所述第六离合器与若干换挡离合器的任意接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的静液压传动；

所述换挡离合器包括第一离合器、第二离合器、第三离合器和第四离合器，接合第六离合器和第一离合器、接合第六离合器和第二离合器、接合第六离合器和第三离合器、接合第六离合器和第四离合器分别提供输入构件与输出构件之间前进或后退各自相异的静液压传动。

进一步，所述离合器组件还包括第五离合器，所述第五离合器用于选择性的将输入构件连接到机械传动总成以共同旋转；通过调节液压动力传动总成的排量比和控制所述第五离合器与若干换挡离合器的任意接合，提供输入构件与输出构件之间前进的机械传动；

接合第五离合器和第一离合器、接合第五离合器和第二离合器、接合第五离合器和第三离合器、接合第五离合器和第四离合器分别提供输入构件与输出构件之间前进各自相异的机械传动。

进一步，通过调节液压动力传动总成的排量比和控制所述第六离合器和第五离合器与若干换挡离合器的任意接合，提供输入构件与输出构件之间前进的液压机械传动；

进一步，所述机械传动总成包括运输作业传动总成、田间作业传动总成和动力传动机构；所述离合器组件分别将运输作业传动总成和田间作业传动总成连接到输出构件；所述动力传动机构与田间作业传动总成连接；所述输入构件与液压动力传动总成分别与动力传动机构连接；所述输入构件与液压动力传动总成分别与运输作业传动总成连接。

进一步，所述运输作业传动总成包括ⅲ档齿轮副、第三离合器、第四离合器和ⅳ档齿轮副；所述第三离合器用于选择性的将输入构件或液压动力传动总成通过ⅲ档齿轮副连接到输出构件以共同旋转；所述第四离合器用于选择性的将输入构件或液压动力传动总成通过ⅳ档齿轮副连接到输出构件以共同旋转。

进一步，所述动力传动机构包括中间轴惰轮、惰轮、动力输出轴惰轮、第七离合器和动力输出轴；所述中间轴惰轮与惰轮啮合，所述惰轮与动力输出轴惰轮啮合，所述中间轴惰轮、惰轮、动力输出轴惰轮用于将输入构件连接到动力输出轴，所述第七离合器用于选择性的将动力输出轴惰轮连接到动力输出轴以共同旋转；所述动力输出轴与田间作业传动总成连接；

所述田间作业传动总成包括ⅰ档齿轮副、第一离合器、第二离合器和ⅱ档齿轮副；所述第一离合器用于选择性的将动力输出轴通过ⅰ档齿轮副连接到输出构件以共同旋转；所述第二离合器用于选择性的将动力输出轴通过ⅱ档齿轮副连接到输出构件以共同旋转。

进一步，还包括功率分流行星齿轮机构，所述输入构件与功率分流行星齿轮机构连接，所述功率分流行星齿轮机构分别与液压动力传动总成和机械传动总成连接。

进一步，还包括功率汇流行星齿轮机构，所述输入构件和液压动力传动总成分别与功率汇流行星齿轮机构连接，所述功率分流行星齿轮机构与机械传动总成连接。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的变速传动装置，传动装置可在液压传动、液压机械传动和机械传动间进行自由切换，且各种传动方式有多个档位可供选择。

2.本发明所述的变速传动装置，各离合器在不同档位切换时分布较为均匀，提高使用寿命。

3.本发明所述的变速传动装置，在各传动模式各档位下能够在保证行走功能的前提下，输出动力驱动其它机构。

附图说明

图1为本发明所述的变速传动装置原理图。

图2为本发明所述的功率分流机液复合传动装置原理图。

图3为本发明所述的功率汇流机液复合传动装置原理图。

图中：

1-液压动力传动总成；1-1-液压动力输入齿轮副；1-2-变量泵；1-3-定量马达；1-4-液压动力输出齿轮副；1-5-第六离合器；2-运输作业传动总成；2-1-ⅲ档齿轮副；2-2-第三离合器；2-3-第四离合器；2-4-ⅳ档齿轮副；3-动力传动机构；3-1-中间轴惰轮；3-2-惰轮；3-3-动力输出轴惰轮；3-4-第七离合器；3-5-动力输出轴；4-田间作业传动总成；4-1-ⅰ档齿轮副；4-2-第一离合器；4-3-第二离合器；4-4-ⅱ档齿轮副；5-输入机构；5-1-输入轴；5-2-第五离合器；5-3-中间轴；6-输出轴；7-功率分流行星齿轮机构；7-1-第八离合器；7-2-功率分流机构太阳轮；7-3-功率分流机构行星架；7-4-功率分流机构齿圈；8-功率汇流行星齿轮机构；8-1-第九离合器；8-2-功率汇流机构太阳轮；8-3-功率汇流机构行星架；8-4-功率汇流机构齿圈。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1所示，本发明所述的变速传动装置，包括输入机构5、液压动力传动总成1、运输作业传动总成2、田间作业传动总成4、动力传动机构3和输出轴6；

输入机构5包括输入轴5-1、第五离合器5-2和中间轴5-3，所述第五离合器5-2用于选择性的将输入轴5-1连接到中间轴5-3以共同旋转；

所述液压动力传动总成1包括液压动力输入齿轮副1-1、变量泵1-2、定量马达1-3、液压动力输出齿轮副1-4和第六离合器1-5；所述变量泵1-2与输入轴5-1通过液压动力输入齿轮副1-1连接，所述变量泵1-2用于提供定量马达1-3动力；所述定量马达1-3通过液压动力输出齿轮副1-4与中间轴5-3连接以共同旋转；所述定量马达1-3与液压动力输出齿轮副1-4之间设有第六离合器1-5。

动力传动机构3包括中间轴惰轮3-1、惰轮3-2、动力输出轴惰轮3-3、第七离合器3-4和动力输出轴3-5。所述中间轴惰轮3-1安装在中间轴5-3上，所述动力输出轴惰轮3-3安装在动力输出轴3-5上，通过中间轴惰轮3-1与惰轮3-2啮合、惰轮3-2与动力输出轴惰轮3-3啮合，将中间轴5-3的动力传输到动力输出轴3-5上；所述中间轴惰轮3-1通过第七离合器3-4与中间轴5-3连接。

所述输出轴6与中间轴5-3之间通过运输作业传动总成2连接，所述运输作业传动总成2包括ⅲ档齿轮副2-1、第三离合器2-2、第四离合器2-3和ⅳ档齿轮副2-4；所述输出轴6与中间轴5-3之间分别通过ⅲ档齿轮副2-1和ⅳ档齿轮副2-4连接，当结合第三离合器2-2时，所述输出轴6与中间轴5-3通过ⅲ档齿轮副2-1传动；当结合第四离合器2-3时，所述输出轴6与中间轴5-3通过ⅳ档齿轮副2-4传动。

所述输出轴6与动力输出轴3-5之间通过田间作业传动总成4连接，所述田间作业传动总成4包括ⅰ档齿轮副4-1、第一离合器4-2、第二离合器4-3和ⅱ档齿轮副4-4；所述输出轴6与动力输出轴3-5之间分别通过ⅰ档齿轮副4-1和ⅱ档齿轮副4-4连接，当结合第一离合器4-2时，所述输出轴6与动力输出轴3-5通过ⅰ档齿轮副4-1传动；当结合第二离合器4-3时，所述输出轴6与动力输出轴3-5通过ⅱ档齿轮副4-4传动。

通过调节液压动力传动总成1的排量比和选择性控制第一离合器4-2、第二离合器4-3、第三离合器2-2、第四离合器2-3、第五离合器5-2、第六离合器1-5、第七离合器3-4的接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的传动方式包括：静液压传动和机械传动。如表1所示，下面举例具体如下：

接合第六离合器1-5、第七离合器3-4和第一离合器4-2时，记为静液压传动ⅰ档；输入轴5-1动力经液压动力输入齿轮副1-1、变量泵1-2、定量马达1-3、液压动力输出齿轮副1-4和中间轴5-3，传递到动力传动机构3，一部分动力经动力输出轴3-5驱动工作装置，另一部分动力经ⅰ档齿轮副4-1，从输出轴6输出。

接合第六离合器1-5、第七离合器3-4和第二离合器4-3时，记为静液压传动ⅱ档；输入轴5-1动力经液压动力输入齿轮副1-1、变量泵1-2、定量马达1-3、液压动力输出齿轮副1-4和中间轴5-3，传递到动力传动机构3，一部分动力经动力输出轴3-5驱动工作装置，另一部分动力经ⅱ档齿轮副4-3，从输出轴6输出。

接合第六离合器1-5和第三离合器2-2时，记为静液压传动ⅲ档；输入轴5-1动力经液压动力输入齿轮副1-1、变量泵1-2、定量马达1-3、液压动力输出齿轮副1-4、中间轴5-3和ⅲ档齿轮副2-1，传递到输出轴6。此时若接合第七离合器3-4，可使部分动力传递到动力传动机构3，经动力输出轴3-5驱动工作装置。

接合第六离合器1-5和第四离合器2-3时，记为静液压传动ⅳ档；输入轴5-1动力经液压动力输入齿轮副1-1、变量泵1-2、定量马达1-3、液压动力输出齿轮副1-4、中间轴5-3和ⅳ档齿轮副2-4，传递到输出轴6。此时若接合第七离合器3-4，可使部分动力传递到动力传动机构3，经动力输出轴3-5驱动工作装置。

静液压传动模式的前进和后退，可通过控制变量泵排量进行调节；静液压传动ⅰ档和静液压传动ⅱ档多用于田间作业，自动伴有动力输出；静液压传动ⅲ档和静液压传动ⅳ档多用于运输作业，一般无动力输出；可通过控制动力输出轴上的第七离合器3-4，使静液压传动ⅲ档和静液压传动ⅳ档也可输出动力。

机械传动倒退和起步采用液压传动，四个机械档位换挡会产生动力中断，但此时传动效率高于静液压传动。

倒退时，接合第六离合器1-5和第三离合器2-2，并要求变量泵运行在负排量上。输入轴5-1动力经液压动力输入齿轮副1-1、变量泵1-2、定量马达1-3、液压动力输出齿轮副1-4、中间轴5-3和ⅲ档齿轮副2-1，传递到输出轴6。

起步时，接合第六离合器1-5和第四离合器2-3，并要求变量泵运行在正排量上。输入轴5-1动力经液压动力输入齿轮副1-1、变量泵1-2、定量马达1-3、液压动力输出齿轮副1-4、中间轴5-3和ⅳ档齿轮副2-4，传递到输出轴6。

由于倒退和起步多不用于作业工况，故动力输出轴3-5一般不输出动力，故不选择接合第一离合器4-2和第二离合器4-3。倒退档选择接合第三离合器2-2，以控制其调速精度；起步档选择接合第四离合器2-3，以增加其调速范围，便于与机械ⅰ档相衔接。

接合第五离合器5-2、第七离合器3-4和第一离合器4-2时，记为机械传动ⅰ档。输入轴5-1的动力经过中间轴5-3，传递到动力传动机构3，一部分动力经动力输出轴3-5驱动工作装置，另一部分动力经ⅰ档齿轮副4-1，从输出轴6输出。

接合第五离合器5-2、第七离合器3-4和第二离合器4-3时，记为机械传动ⅱ档。输入轴5-1的动力经过中间轴5-3，传递到动力传动机构3，一部分动力经动力输出轴3-5驱动工作装置，另一部分动力经ⅱ档齿轮副4-4，从输出轴6输出。

接合第五离合器5-2和第三离合器2-2时，记为机械传动ⅲ档。输入轴5-1的动力经过中间轴5-3，传递到ⅲ档齿轮副2-1，从输出轴6输出。此时若接合第七离合器3-4，可使部分动力传递到动力传动机构3，经动力输出轴3-5驱动工作装置。

接合第五离合器5-2和第四离合器2-3时，记为机械传动ⅳ档。输入轴5-1的动力经过中间轴5-3，传递到ⅳ档齿轮副2-4，从输出轴6输出。此时若接合第七离合器3-4，可使部分动力传递到动力传动机构3，经动力输出轴3-5驱动工作装置。

机械传动模式的倒退和起步，采用液压传动；机械传动ⅰ档和机械传动ⅱ档多用于田间作业，自动伴有动力输出；机械传动ⅲ档和机械传动ⅳ档多用于运输作业，一般无动力输出；可通过控制动力输出轴上的第七离合器3-4，使机械传动ⅲ档和机械传动ⅳ档也可输出动力。

静液压传动多用于不平路面工况，增加系统柔性化，但效率偏低；机械传动多用于平顺路面，效率较高，但难以实现无动力中断换挡。

图1所示变速传动装置主要元件工作示意图如表1所示。

表1主要元件工作示意图

注：“▲”表示离合器接合。

表中，c1表示第一离合器4-2；c2表示第二离合器4-3；c3表示第三离合器2-2；c4表示第四离合器2-3；c5表示第五离合器5-2；c6表示第六离合器1-5；c7表示第七离合器3-4。

如图2所示，为实现复合传动，可在液压动力输入齿轮副1-1处增加功率分流行星齿轮机构7，使传动系统可在液压传动、液压机械传动和机械传动三种传动方式中进行切换，且每种传动模式具有多种档位可供选择。所述功率分流行星齿轮机构7包括第八离合器7-1、功率分流机构太阳轮7-2、功率分流机构行星7-3和功率分流机构齿圈7-4；所述输入轴5-1上安装功率分流机构行星7-3，所述功率分流机构太阳轮7-2、功率分流机构行星7-3和功率分流机构齿圈7-4构成行星轮轮系，所述功率分流机构太阳轮7-2与液压动力输入齿轮副1-1的输入端为一体，所述第八离合器7-1用于选择性的将功率分流机构行星7-3与功率分流机构齿圈7-4连接，所述功率分流机构齿圈7-4通过第五离合器5-2与中间轴5-3连接。图2所示功率分流机液复合传动装置运行模式如表2所示。

表2功率分流复合传动输入机构元件状态

表中，c8表示第八离合器7-1。

接合第六离合器1-5和第八离合器7-1时，为液压传动模式，输入轴5-1的动力经功率分流行星齿轮机构7，从其太阳轮7-2输入到液压动力传动总成1，选择性接合运输作业传动总成2的第三离合器2-2和第四离合器2-3，或田间作业传动总成4的第一离合器4-2和第二离合器4-3，实现液压传动在运输作业或田间作业的应用，并可选择性接合第七离合器3-4，决定是否输出动力。

接合第五离合器5-2和第六离合器1-5时，为液压机械传动模式，输入轴5-1的动力经功率分流行星齿轮机构7分流，经功率分流行星齿轮机构行星架7-3及其太阳轮7-2传递到液压动力传动总成1与功率分流行星齿轮机构齿圈7-4的动力在液压动力输出齿轮副1-4处汇流，选择性接合运输作业传动总成2的第三离合器2-2和第四离合器2-3，或田间作业传动总成4的第一离合器4-2和第二离合器4-3，实现机液复合传动在运输作业或田间作业的应用，并可选择性接合第七离合器3-4，决定是否输出动力。

接合第五离合器5-2和第八离合器7-1时，为机械传动模式，输入轴5-1的动力经功率分流行星齿轮机构齿圈7-4输出到液压动力输出齿轮副1-4，选择性接合运输作业传动总成2的第三离合器2-2和第四离合器2-3，或田间作业传动总成4的第一离合器4-2和第二离合器4-3，实现机械传动在运输作业或田间作业的应用，并可选择性接合第七离合器3-4，决定是否输出动力。

如图3所示，可在液压动力输出齿轮副1-4处增加功率汇流行星齿轮机构8。在液压动力输出齿轮副处增加功率汇流行星齿轮机构，使传动系统可在液压传动、液压机械传动和机械传动三种传动方式中进行切换，且每种传动模式具有多种档位可供选择。所述功率汇流行星齿轮机构8包括第九离合器8-1、功率汇流机构太阳轮8-2、功率汇流机构行星架8-3和功率汇流机构齿圈8-4，功率汇流机构太阳轮8-2、功率汇流机构行星架8-3和功率汇流机构齿圈8-4构成行星轮轮系，所述液压动力输出齿轮副1-4的输出端与率汇流机构齿圈8-4共同旋转，功率汇流机构太阳轮8-2与中间轴5-3连接，所述第九离合器8-1选择性的将功率汇流机构太阳轮8-2与功率汇流机构行星架8-3连接，所述功率汇流机构行星架8-3输出端与运输作业传动总成2输入连接。图3所示功率汇流机液复合传动装置运行模式如表3所示。

表3功率汇流复合传动输入机构元件状态

表中，c9表示第九离合器8-1。

接合第六离合器1-5和第九离合器8-1时，为液压传动模式，输入轴5-1的动力经液压动力传动总成1和功率汇流行星齿轮机构8传递到功率汇流机构行星架8-3，选择性接合运输作业传动总成2的第三离合器2-2和第四离合器2-3，或田间作业传动总成4的第一离合器4-2和第二离合器4-3，实现液压传动在运输作业或田间作业的应用，并可选择性接合第七离合器3-4，决定是否输出动力。

接合第五离合器5-2和第六离合器1-5时，为液压机械传动模式，输入轴5-1的动力经液压动力输入齿轮副1-4分流，一路经液压动力传动总成1传递到功率汇流机构齿圈8-4上，一路经输入轴5-1直接传递到功率汇流机构太阳轮8-2上，经功率汇流机构行星架8-3进行功率汇流，选择性接合运输作业传动总成2的第三离合器2-2和第四离合器2-3，或田间作业传动总成4的第一离合器4-2和第二离合器4-3，实现机液复合传动在运输作业或田间作业的应用，并可选择性接合第七离合器3-4，决定是否输出动力。

接合第五离合器5-2和第九离合器8-1时，为机械传动模式，输入轴5-1的动力直接传递到功率汇流行星齿轮机构8上，选择性接合运输作业传动总成2的第三离合器2-2和第四离合器2-3，或田间作业传动总成4的第一离合器4-2和第二离合器4-3，实现机械传动在运输作业或田间作业的应用，并可选择性接合第七离合器3-4，决定是否输出动力。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。