专利名称：多段连续液压机械无级变速器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一般车辆传动领域，涉及一种液压传动和机械传动相结合的高效无级变速传动装置。特别是涉及动力可单独通过液压传动、机械传动以及通过液压和机械结合双功率流传动的多段连续液压机械无级变速器。
背景技术：
农业拖拉机和一般车辆常用有级齿轮传动和静液压传动的变速器把发动机的动力传递到工作装置，完成所要求的工作任务。如通过变速器将动力适当地传递到车轮或农具。特别是农业拖拉机在耕地或其他作业的速度范围内需要长时间的满功率工作，在这种条件下，期望有最高的传动效率。因此在选择这些类型车辆的变速器时，传动效率和传动比变化范围是两个主要考虑因素。静液压传动通常能提供很宽的传动比变化范围，但是传动效率比齿轮传动低。齿轮传动有很高的传动效率，但不能做到无级变速。单独应用都很难满足拖拉机及工程机械类车辆的使用要求。
多段连续液压机械无级变速器将机械传动的高效率与液压传动的无级变速特性结合起来，采用双功率流传动，大部分动力由机械传动，少部分动力由液压传动，从而可以实现高效率和宽范围的无级变速传动，满足大功率无级变速传动要求，特别适合于在农业拖拉机和一般车辆上应用。
发明内容本实用新型的目的是提供一种简单行星排结构、多工作段高效率传动的多段连续液压机械无级变速器。
本实用新型变速器的组成主要包括安装在箱体内的输入轴1、行星齿轮排7、中间轴13、变速区段选择齿轮组36、输出轴23、安装在箱体上的由变排量泵4和定排量马达30组成的闭式传动液压动力单元、动力输出轴28等。其特征在于行星齿轮排7的前置同步离合器6和5可分别使输入轴1与齿圈8和行星架9接合，后置同步离合器11和12可分别使中间轴13与齿圈8和行星架9接合；后置同步离合器11和12也可共同使行星齿轮排7与中间轴13固接为一体；输入轴1经过一对齿轮2、3驱动变量泵4，变量泵4的输出调节定量马达30的转速；定量马达30经过一对齿轮29、24驱动行星齿轮排7的太阳轮10；中间轴13构成变速区段选择齿轮组36的输入轴，变速器的输出轴23构成变速区段选择齿轮组36的输出轴，由离合器15、19、34、32选择工作的齿轮对，输入轴1通过一对齿轮39、38变速直接驱动动力输出轴28。
本实用新型可以达到如下的积极效果当离合器11、12接合时，行星排7与中间轴13固接为一体，随着泵4的排量调节，中间轴13可以得到在正反双向连续变化的纯液压无级变速段，满足拖拉机零速起步或一般车辆的前后连续穿梭行驶作业。
当离合器6、12接合时，随着泵4的排量调节，中间轴13可以得到低速液压机械无级变速段。当离合器5、11接合时，随着泵4的排量调节，中间轴13可以得到高速液压机械无级变速段。上述两段在泵排量的适当位置可以实现同步切换，实现宽范围的连续无级变速。并且在切换点使离合器6和11(或5和12)接合时，输入轴1和中间轴13直接连接，可以实现同步速度下的高效率纯机械档传动，在每段中对应泵排量为零的传动比，由于液压功率分流比为零，也属纯机械档，这样中间轴13共有三个高效率的纯机械档。
变速器输入轴1到中间轴13为无级变速，中间轴13到输出轴23为有级变速，二者结合形成主副变速箱的串联传动关系，各连续变速段之间在变速器输出转速相等点切换，形成多段连续无级变速传动，从而拓宽无级变速范围并实现反向传动。变速区段选择齿轮组中齿轮对的数目和传动比针对不同的车辆类型可根据变速范围和在常用速度区段保证高效率工作的要求选择。图1变速器共有正向6个连续无级变速段，反向2个连续无级变速段。在农业拖拉机中应用时，由离合器34、19、15分别对应选择低速区、中速区和高速区的两段无级变速区段，对应于拖拉机的中耕、犁耕和运输等作业中的无级变速，离合器32选择倒车的两段无级变速区段(由二对齿轮25和26、33和18传动)。在各常用工作区段效率高，每个区的三个纯机械档更有突出的高效率，配合一定的发动机和后桥变速，整车速度可在正向0～35km/h、反向0～10km/h之间连续调整。
图1为本实用新型液压机械无级变速器的结构图。
图2为液压机械无级变速器的原理图。
具体实施方式
本实用新型多段连续液压机械无级变速器的组成原理如附图2所示，其范例结构如附图1所示。其组成包含输入轴1、太阳轮轴37、中间轴13、过渡轴27、输出轴23、动力输出轴28、行星齿轮排7及分别与其齿圈8和行星架9相连的4个同步离合器5、6、11、12，液压泵4、液压马达30、泵输入变速齿轮2和3、马达输出变速齿轮29和24、低速齿轮对(由三对齿轮21和20、22和31、35和14组成)、中速齿轮对(由一对齿轮21和20构成)、高速齿轮对(由一对齿轮16和17组成)、倒档齿轮对(由两对齿轮25和26、33和18组成)、变速区段选择离合器15、19、34、32等。变速器的输入轴1、行星齿轮排7、中间轴13同轴布置在前箱体内，中间轴13空套在太阳轮轴37上并进入后箱体。中间轴13、过渡轴27、输出轴23平行布置在后箱体内，变速区段选择齿轮组36及其选择离合器15、19、34、32在三轴上紧凑布置。前后箱布置便于行星排的装配。液压泵4和液压马达30之间构成闭式液压回路，布置在箱体外，既便于液压单元的安装和调整，也有利于减小箱体尺寸。离合器采用湿式摩擦离合器，控制方便，接合冲击小。动力输出轴28与输入轴1平行布置并穿过前后箱体从后端输出。
当离合器6、12接合时，输入轴1和中间轴13之间形成1个低速液压机械无级变速段，离合器5、11接合时，输入轴1和中间轴13之间形成1个高速液压机械无级变速段，中间轴13和输出轴23之间有3个正向档位，1个反向档位，因此，变速器共有6个正向液压机械无级变速段，2个反向液压机械无级变速段。
液压机械无级变速器由微电子数字控制器控制离合器的接合及变量泵排量的调节，实现正反向多段连续无级变速传动。
当车辆零速起步时，变速器低速区段离合器34、行星排7后置离合器11、12接合，行星齿轮排7三构件(包括齿圈8、行星架9和太阳轮10)及中间输出轴13连成一体，动力由输入轴1传递到液压泵4、再到液压马达30、行星齿轮排7、中间轴13、低速齿轮对(21和20、22和31、35和14)，最后传递到输出轴23。控制变量泵4的排量从零开始正向增大，输出轴23将从零速开始在低速范围内正向逐渐增大，从而实现车辆的零速起步。如果控制变量泵4的排量在正反极限范围内变化，输出轴23将在低速范围内正反向变化，从而实现车辆的前后穿梭行驶。这种工作模式也可以使车辆精确停止，如用于拖拉机的农具挂接等。
当车辆低速起步时，离合器34、6和12接合，当调节泵排量从反向最大向正向调节时，变速器将在低速区的低速液压机械段工作。当行星架9与输入轴1速度同步时，脱开离合器6，接合离合器5，变速器将切换到低速区的纯机械档，从而实现高效率传动。当脱开离合器12，接合离合器11，变速器将同步切换到低速区的高速液压机械段工作。
当变量泵4的排量负向调节到同步换段点时，脱开离合器5、11、34，接合离合器6、12、19，中间轴13与输入轴1之间切换到低速液压机械段，输出轴23与中间输出轴13之间切换到中速区的液压机械段工作。其后的调节与在低速区的调节类似。
当倒车离合器32接合，其它离合器与前进方向类似接合时，车辆将反向无级变速行驶。
权利要求1.一种多段连续液压机械无级变速器，主要包括安装在箱体内的输入轴(1)、行星齿轮排(7)、中间轴(13)、变速区段选择齿轮组(36)、输出轴(23)、安装在箱体上的由变排量泵(4)和定排量马达(30)组成的闭式传动液压动力单元、动力输出轴(28)等，其特征在于行星齿轮排(7)的前置同步离合器(6)和(5)可分别使输入轴(1)与齿圈(8)和行星架(9)接合，后置同步离合器(11)和(12)可分别使中间轴(13)与齿圈(8)和行星架(9)接合，输入轴(1)经过一对齿轮(2)、(3)驱动变量泵(4)，变量泵(4)的输出调节定量马达(30)的转速，定量马达(30)经过一对齿轮(29)、(24)驱动行星齿轮排(7)的太阳轮(10)，中间轴(13)构成变速区段选择齿轮组(36)的输入轴，变速器的输出轴(23)构成变速区段选择齿轮组(36)的输出轴，由离合器(15)、(19)、(34)、(32)选择工作的齿轮对，输入轴(1)通过一对齿轮(39)、(38)变速直接驱动动力输出轴(28)。
2.根据权利要求1所述的多段连续液压机械无级变速器，其特征在于后置同步离合器(11)和(12)也可共同使行星齿轮排(7)与中间轴(13)固接为一体。
专利摘要一种车用多段连续液压机械无级变速器，包含一个布置在箱体内的行星齿轮排及分别与其齿圈和行星架相连的4个同步离合器，变速器输入轴可通过前置2个离合器分别与齿圈或行星架接合，齿圈或行星架可通过后置2个离合器驱动中间轴；一套固定在箱体上的由变排量泵和定排量马达闭式传动构成的液压单元；一组并联的变速区段选择齿轮对，其输入轴为中间轴，输出轴为变速器的输出轴，齿轮对通过离合器选择性连接输出轴。中间轴和输出轴之间的变速区段选择与输入轴和中间轴之间的无级变速为主副变速串联传动关系。变速器由控制器控制离合器的接合顺序及变量泵的排量，可以实现正反向多段连续的宽范围、高效率无级变速传动。
文档编号B60K17/00GK2818924SQ20052003107
公开日2006年9月20日 申请日期2005年6月24日 优先权日2005年6月24日
发明者周志立, 张明柱, 徐立友, 张文春 申请人:河南科技大学