一种基于能量回收的集成式液压变速器的制作方法

本实用新型涉及一种静液压传动装置，尤其是涉及一种基于能量回收的集成式液压变速器。

背景技术：

传统的齿轮式变速器具有体积大、质量大等缺点。同时，输出端的加速、减速与发动机耦合，发动机无法工作在高效率点。而本装置可以将发动机和输出端解耦，在输出端低速时，将机械能转化为液压能，储存在蓄能器中。当系统需要加速时，储存在蓄能器中的液压能可以转化成机械能，这样便实现了制动能量的再利用。

技术实现要素：

针对技术中的上述问题，本实用新型提出了一种基于能量回收的集成式液压变速器，可实现升速和降速功能，通过蓄能器能量的充放实现输出端的减速、加速。传统的液力变速器相比，此装置不仅能实现调速功能，还能将制动的能量回收，供加速时使用，提高了能量的利用率。

本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型包括新型液压变速器、可调式节流阀、液压蓄能器和液压油箱，新型液压变速器具有两个油液口、输入轴和输出轴，输入轴到输出轴之间通过液压结构传动带动，新型液压变速器的一个油液口经可调式节流阀和液压蓄能器连接，新型液压变速器的另一个油液口与液压油箱连接。

所述的新型液压变速器采用增设输出轴、定子浮动且连接到输出轴的双作用式叶片泵。

双作用式叶片泵原有一个定子和转子，定子固定且未连接有轴，转子转动且连接有轴，本实用新型对双作用式叶片泵进行改进，改进区别在于设置输出轴，使其定子浮动且连接到输出轴。

通过新型液压变速器中两个油液口的油液流入流出的转换以及控制油口的压力变化实现对输出轴的调速。

虽然作了上述改进，本新型液压变速器实现是机械传动和油液压力之间的转换，其本质上是一个液压变速器而非液压泵。

所述的新型液压变速器两端的转速差和输出流量的油液口的流出流量具有以下关系：

Q＝D(ω_i-ω_o)＝D·Δω

其中Q为压力控制端的流量，D为新型液压变速器的排量，ω_i为输入轴转速，ω_o为输出轴的转速，Δω为输入输出转速差。

所述的新型液压变速器的输出扭矩和输出流量的油液口的压力具有以下关系：

T＝D·p

其中T为输出轴的扭矩，D为新型液压变速器的排量，p为压力控制端压力。

所述的可调式节流阀两端的压力差和通过可调式节流阀的流量具有以下关系：

其中Q为通过流量，C_d为油液的流量系数，A为可调式节流阀的通流面积，Δp为节流阀进出口压力差，r为油液密度。

所述的液压蓄能器的压力和通过液压蓄能器流量具有以下关系：

其中Q为通过流量，p₀为液压蓄能器预充压力，v₀为液压蓄能器的容积，p₁为液压蓄能器压力。

本实用新型的有益效果是：

与传统液力变速器不同，本实用新型的新型液压变速器通过控制节流阀的开度，调整输入、输出蓄能器的流量，从而实现调速功能。

本实用新型蓄能器的使用可以存储减速制动时的能量并再利用。故本装置不仅能实现加速、减速的功能，同时能将减速时的能量储存供加速时使用，提升了能量的利用率。

附图说明

图1为本实用新型集成式液压变速器原理图。

图2是新型液压变速器的等效结构原理图。

图3是本实用新型的一种应用实施例。

图4是本实用新型的另一种应用实施例。

图中：1、输入轴，2、新型液压变速器，3、可调式节流阀，4、液压蓄能器，5、输出轴，6、液压油箱，7、发动机，8、主减速器，9、风扇，10、液压泵，11、液压马达。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型包括新型液压变速器2、可调式节流阀3、液压蓄能器4和液压油箱6，新型液压变速器2具有两个油液口、输入轴1和输出轴5，输入轴1到输出轴5之间通过液压结构传动带动，新型液压变速器2的一个油液口经可调式节流阀3和液压蓄能器4连接，新型液压变速器2的另一个油液口与液压油箱6连接。

通过新型液压变速器2中两个油液口的油液流入流出的转换实现输入轴1 和输出轴5的调速，具体是：当油液从液压油箱6依次经新型液压变速器2、可调式节流阀3后流入到液压蓄能器4后，通过液压蓄能器4充入储能实现输入轴1到输出轴5的减速；当油液从液压蓄能器4依次经可调式节流阀3、新型液压变速器2后流入到液压油箱6后，通过液压蓄能器4释放实现输入轴1到输出轴5的升速。

具体实施的新型液压变速器2采用双作用式叶片泵，双作用式叶片泵上增设一个油液口和输出轴，并且将定子设置为非固定的浮动，然后连接到输出轴5。改进后的双作用式叶片泵相当于液压泵10和液压马达11的串联结构，如图2 所示，减速时液压泵10输出流量大部分流出，小部分流入到液压马达11；升速时液压泵10输出流量大部分流入到液压马达11，小部分流出。

本实用新型的实施例及其实施工作过程如下：

实施例1

图3是本实用新型的一种应用实例，将本实用新型应用在车辆的传动系统中。其中输入轴连接了发动机7，输出轴连接了车辆主减速器8。在车辆正常行驶时，关闭节流阀3，主减速器8变成机械传动，输入轴1和输出轴5转速相同。当车辆减速制动时，发动机转速可以不变，依旧工作在较高的效率区间；此时通过调节节流阀3的开度，输入的机械能一部分储存在液压蓄能器4中。当车辆加速时，若输出转速高于输入转速，此时调节节流阀3的开度，液压蓄能器4 的液压能通过液压变速器2转为机械能。通过能量存储、再利用的方式使发动机工作在较高效率区间。

实施例2

图4是本实用新型的另一种应用实例，将本实用新型应用在工程机械的风扇冷却系统中。其中输入轴连接了发动机7，输出轴连接了工程机械冷却风扇9 上。在工程机械工作时，根据工况的不同需要实时调整冷却风扇的转速。为了使发动机工作在较高的效率区间，当风扇所需转速较低时，发动机输出能量一部分驱动风扇，一部分调节节流阀3的开度，存储在液压蓄能器4中。当风扇所需转速增大时，风扇所需能量一部分由发动机提供；同时液压蓄能器4的能量通过节流阀3开度的调节释放，转化成驱动风扇的机械能。