专利名称：机械液压混合传动变速器的制作方法
技术领域：
本发明属于汽车传动技术领域。
背景技术：
当今，汽车已成为人类最重要的交通工具，为乘坐舒适、操作方便许多汽车装有自 动变速器；一般用液力机械式和金属带式。这些自动变速器不仅结构复杂、而且传动效率 低，浪费了大量的能源。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械液压混合传动变速器，该变速器采用机械和液压形 式来传递动力；在传统的行星齿轮变速器上进行改进，加装了能量回收与液压系统；在传 递动力的同时还能回收汽车排气及制动能量，并实现给汽车制冷与供暖的效果；达到节能 目的。本发明的机械结构由行星齿轮变速器和气泵与泵——马达组成。具体结构由飞 轮、前进离合器、泵一一马达、倒档离合器、前行星架、后行星架与前齿圈组件、前行星齿轮、 后行星架、后齿圈、后行星齿轮、变速器壳、后太阳轮、前太阳轮、太阳轮轴、气泵、变速器输 入轴、减速齿轮、输出轴等组成。其中，发动机的动力由飞轮传给离合器主动部分，可通过 前进离合器、倒档离合器传给变速器输入轴和太阳轮轴，太阳轮轴为空心轴，通过轴承支承 在变速器壳上，其上装有太阳轮轴与气泵、泵——马达联系齿轮、前太阳轮、后太阳轮。变速 器输入轴穿过太阳轮轴，通过花键联接后齿圈，其右端支承在后行星架与前齿圈组件上。气 泵和泵——马达均安装在变速器壳上，通过各自轴上的齿轮与太阳轮轴上的气泵、泵—— 马达联系齿轮啮合。前行星齿轮、后行星齿轮装在前、后行星架上，分别与前、后齿圈啮合； 前行星架与倒档制动器配合，可实现倒档。机械液压混合传动变速器可实现三个由机械传 动的前进档和一个倒档及各档位之间由机械传动与液压泵——马达协同实现的无级变速。本发明的能量回收与液压系统由液压泵——马达、气一一液转换器、气路控制阀、 排气热交换器、高压罐、低压罐、泵卸荷阀、调速阀、蓄能器、液路控制阀、热交换器、气泵、气 马达、蒸发器、制冷控制阀组成；工作介质为二氧化碳或氨。其中排气热交换器制成管形置 于内燃机排气道内，用以吸收排气的热量来加热其中的工作介质使其压力升高，以提高其 作功能力。低压罐用以存储作功后的气体，并散出气体的热量。前热交换器置于高压罐与 排气热交换器之间，用于吸收后热交换器内气体的热量；后热交换器装于气路换向控制阀 与低压罐之间，用于与前热交换器配合实现换热；车内需要供暖时，此处的热量也可通过风 系统送入车内为汽车供暖。快速制冷控制阀装于前热交换器与排气热交换器之间，车内需 要制冷时，快速制冷控制阀处于下位；工作介质不经过排气热交换器直接进入后热交换器， 吸热汽化制冷，然后将气体排入低压罐；产生的冷气通过风系统送入车内为汽车制冷。需要 制冷量较小时，可打开正常制冷控制阀，使高压罐内的工作介质在蒸发器内吸热汽化制冷， 然后气体排入低压罐。调速阀用于控制工作介质由高压罐进入排气热交换器的速度。以控制泵——马达的输出功率，泵——马达采用变量式，通过其轴上的齿轮与变速器太阳轮轴 上的气泵、泵——马达联系齿轮啮合输出动力；其回油口设汽车起步控制节流阀，在汽车起 步时控制泵——马的回油流量，来控制太阳轮轴的运行阻力，使动力逐渐向变速器输入轴 增加，使汽车起步平稳。气——液转换器用来实现气体的压力能与液体的压力能相互转换， 以实现以气体的压力能形式存储能量，而以液体的压力能形式释放能量，气——液转换器 由左气——液转换器和右气——液转换器组成。气路控制阀用来控制排气热交换器的气体 交替进入左气——液转换器和右气——液转换器，而连续输出高压液体；也可以实现通入 高压液体时将低压罐内的气体压入高压罐。液路控制阀用来控制左、右气——液转换器交 替的与马达相通，使左、右气——液能转换器产生的高压油能交替的进入马达；蓄能器用于 稳定油压和存储少量液压能。气泵位于高压罐和低压罐之间，用于将低压罐内的气体压入 高压罐，泵卸荷阀位于高压罐和气泵之间，用于在高压罐压力达到一定值时使气泵卸荷。气 马达与气泵同轴，进气口与气路控制阀相通，排气口与后热交换器相通；用于回收从气—— 液转换器排出气体的能量。上、下液位传感器用于产生控制信号，控制液路控制阀、气路控 制阀和补油控制阀动作。工作原理汽车正常行驶时，结合前进离合器和倒档制动器，发动机动力的传动路 线为飞轮一离合器主动部分一前进离合器一变速器输入轴一后齿圈一后行星齿轮(后太 阳轮一前太阳轮一前行星齿轮)一后行星架与前齿圈组件一减速齿轮一输出轴；实现前 进一档。结合前进离合器、松开制动器时，可实现前进二档，结合前进离合器和倒档离合器， 可实现前进三档。在这个过程中可根据车速要求改变泵——马达的转速从而使输出轴的速 度连续变化，实现无级变速。泵——马达工作时，打开调速阀，高压罐内的介质工作经调速 阀、单向阀进入前热交换器，吸收后热交换器内气体的热量后进入排气热交换器，继续吸收 排气的热量，使气体的温度和压力升高。当气路控制阀和液路控制阀处于左位时，气体进 入左气——液能转换油器，将油压出，驱动泵——马达工作；马达排出的油进入右气——液 能转换油器并将其中的气体排出，排出的气体先进入气马达，驱动气马达工作，回收部分能 量；再进入后热交换器，最后进入低压罐存储并散出的热量。而左气——液能转换油器内 的油排净时，传感器产生信号控制气路控制阀和液路控制阀换向，气体进入右气——液能 转换油器，将右气——液能转换油器的油压出，这样连续输出高压液体驱动泵——马达工 作，与离合器传递的动力一起驱动汽车行驶。当减速制动时，泵——马达被行驶的车辆反拖 旋转，变成了泵，产生高压油将将低压罐内的气体通过气——液能转换器压入高压罐存储。 泵——马达作为马达工作时，气泵将低压罐内的气体压入高压罐，保证高压罐内工作介质 充足；当高压罐的压力高于设定值时，打开泵卸荷阀使泵卸荷。车内需要制冷量较小时，正常制冷控制阀处于上位；高压罐内的工作介质经过节 流阀和蒸发器汽化制冷后排入低压罐；车内需要制冷量大时，快速制冷控制阀处于下位，高 压罐内的工作介质经过前热交换器直接进入后热交换器，汽化制冷。机械液压混合传动变速器与现有的变速器相比不仅结构更加简单、控制元件大为 减少；同时能回收排气、制动时损失掉的能量；并可实现给汽车制冷与供暖的效果，可省去 汽车空调。
附图1是本发明的机械结构图，图中1飞轮、2前进离合器、3倒档离合器、4 泵一一马达、5泵——马达齿轮、6倒档制动器、7前行星架、8后行星架与前齿圈组件、9前 行星齿轮、10后行星架、11后齿圈、12后行星齿轮、13变速器壳、14减速齿轮、15输出轴、16 后太阳轮、17前太阳轮、18太阳轮轴、19气泵、20飞轮壳、21太阳轮轴与气泵、泵——马达联 系齿轮、22变速器输入轴、23油泵、M离合器主动部分、25行星轮系输出轴J6轴承。附图2是本发明的能量回收与液压系统图，图中1快速制冷控制阀、2排气热交换 器、3节流阀、4单向阀、5调速阀、6高压罐、7泵卸荷阀、8气泵、9低压罐、10正常制冷控制 阀、11前热交换器、12后热交换器、13左气——液转换器、14蒸发器、15泵——马达、16油 泵、17蓄能器、18汽车起步控制节流阀、19右气——液转换器、20液路换向控制阀、21工作 介质、22油箱、23上液位传感器J4下液位传感器、25气路换向控制阀、沈液压油、27气马 达、观控制油管路、四补油控制阀。
具体实施例方式附图1中机械液压混合传动变速器机械部分与传统行星齿轮变速器制造方法 相同，太阳轮轴(18)上多设置一个太阳轮轴与气泵、泵——马达联系齿轮(21)，气泵(19) 和泵——马达固定在变速器壳(13)上。附图2中液压系统用管路将液压马达(15)、 气——液转换器(13、21)、排气热交换器O)、前换热器(11)、高压罐(6)、气泵(8、)低压罐 (9)后换热器(12)、气马达07)依次联结；气路中的工作介质为二氧化碳或氨。
权利要求
1.一种机械液压混合传动变速器，其特征是机械液压混合传动变速器由行星齿轮变 速器和用于能量回收的排气热交换器、高压罐、低压罐、前热交换器换热器、后热交换器及 实现气液能转换和输出的气一液能转换器、液压泵一马达、气泵和气马达组成。
2.如权利要求1所述的机械液压混合传动变速器，其特征在于系统中设左、右气—— 液能转换器、高压罐、低压罐和排气热交换器，其中排气热交换器制成管形，置于内燃机排 气道内。
3.如权利要求1所述的机械液压混合传动变速器，其特征在于在高压罐、低压罐之间 设有气泵和泵卸荷阀。
4.如权利要求1所述的机械液压混合传动变速器，其特征在于在变速器壳上安装气 泵和泵——马达，气泵和泵——马达各自轴上的齿轮与太阳轮轴上的气泵、泵——马达联 系齿轮相啮合。
5.如权利要求1所述的机械液压混合传动变速器，其特征在于气路换向控制阀与后 热交换器之间设置气马达。
6.如权利要求1所述的机械液压混合传动变速器，其特征在于系统中设泵——马达， 泵——马达回油口设汽车起步控制节流阀。
7.如权利要求1所述的机械液压混合传动变速器，其特征在于前热交换器与后热交 换器之间设置快速制冷控制阀。
8.如权利要求1所述的机械液压混合传动变速器，其特征在于在高压罐、低压罐之间 设蒸发器、节流阀和正常制冷控制阀。
全文摘要
一种机械液压混合传动变速器，该变速器采用机械和液压形式来传递动力；结构由行星齿轮变速器和能量回收与液压驱动系统组成；在传递动力的同时还能回收汽车排气及制动能量，并实现给汽车制冷与供暖的效果；其液压系统由液压泵——马达(泵)、气泵、气——液能转换器、热交换器、高压罐、低压罐和调速阀组成。汽车正常行驶时，使高压罐中的工作介质进入排气热交换器吸收排气的热量变成高温、高压的气体，该气体交替进入左右——液能转换器，而输出高压液体驱动泵——马达工作，通过齿轮与变速器太阳轮轴上的齿轮啮合与齿轮传递的动力共同驱动汽车行驶。减速制动时，泵——马达被行驶的车辆反拖旋转变成了泵，产生高压油，将低压罐内的气体压入高压罐存储，回收能量。
文档编号F16H47/04GK102146999SQ201010108250
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月10日 优先权日2010年2月10日
发明者蔡学功 申请人:蔡学功