发明涉及一种无级传动装置，具体涉及一种适合于装载机液压机械无级传动装置。
背景技术：
目前，工程机械装载机普遍采用液力机械动力换挡变速箱，由于装载作业的需要，车速及发动机负荷变化剧烈，液压变矩器效率较低，导致传动系统最高传动效率约为75％。
静液传动可方便实现无级调速，使装载机发动机常工作于经济转速区间，可提高整车的能源利用效率；但由于静液传动所用的液压泵马达闭式调速回路的效率也较低，故较动力换挡液力机械变速箱，静液传动的提升潜力有限。
液压机械传动通过机械功率和液压功率的复合，可实现高效的无级传动，使发动机维持稳定的负荷，有利于提高燃油经济性，成为装载机传动系统的发展方向之一，国内外工程机械厂家积极开展该传动技术的研究。
卡特皮勒公司的cn104136812a、cn104136813a、us2006/0276291a1均公布了一种装载机用多挡液压机械变速器，包含两个连续变速的液压机械段和一个高速液压机械段，两个连续的液压机械段分别用于起步和低速作业，高速液压机械段用于行走转场。由于采用液压机械功率的两路复合，液压路只传递部分功率，故传动效率较液力机械动力换挡变速箱有较大的提高。
zf公司us8328676b2公布了一种装载机液压机械传动装置，采用两个或者三个液压机械段，采用分速汇矩(outputsplit)和分速汇速(compoundsplit)的功率分流形式，传动效率更高。但两个液压机械段传动方案所需的液压元件功率较大；三个液压机械段传动方案，第ⅱ与第ⅲ段之间切换依然存在液压元件的速度不连续。
danarexroth公司us2014/0305113a1公布了一种两段式液压机械传动装置，纯液压段起步以及液压机械段作业及行走。danarexroth公司ep2280192b1公布了一种三段式液压机械传动装置，纯液压段起步，两个液压机械段分别用于作业和行走，可获得较高的传动效率。但两种方案均采用液压段起步，效率较液压机械段起步低。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明提供一种装载机液压机械无级传动装置，采行星传动分汇流机构实现三个液压机械段，分别用于起步、低速作业和高速行走；液压机械段起步，可提高低速的传动效率；段间切换只需操纵1个离合器，可实现平滑切换。
该装载机液压机械无级传动装置包括：液压调速回路、行星分汇流机构、液压机械ⅰ段定轴齿轮传动机构、液压机械ⅱ段定轴齿轮传动机构、液压机械ⅲ段定轴齿轮传动机构和倒档机构；
所述液压调速回路包括：由液压泵和液压马达组成的闭式液压回路；所述液压泵与固接有齿轮r的轴相连；所述齿轮r与固接在输入轴上的齿轮s啮合；发动机的功率从所述输入轴输入后，一部分通过所述液压泵进入闭式液压回路将机械能转化为液压能，后通过连接在所述液压马达动力输出轴上的齿轮d进入分汇流机构进行功率汇合；
所述行星分汇流机构包括三个行星排、齿轮a、齿轮b、齿轮c、齿轮p以及齿轮q；所述齿轮c、第一行星排齿圈和第三行星排行星架同轴固接，所述齿轮c与所述齿轮s啮合；第一行星排行星架、第三行星排齿圈、第二行星排行星架以及齿轮a固连；第三行星排太阳轮、第二行星排太阳轮以及所述齿轮p固连；与所述齿轮d啮合的齿轮b和第一行星排太阳轮固连；第二行星排齿圈和所述齿轮q固连；
所述液压机械ⅰ段定轴齿轮传动机构包括：与所述行星分汇流机构中的齿轮q啮合的齿轮m、通过离合器kv1与所述齿轮m相连的e、与齿轮e啮合的齿轮h；
所述液压机械ⅱ段定轴齿轮传动机构包括：与所述行星分汇流机构中的齿轮p啮合的齿轮n、通过离合器kv2与所述齿轮n相连的e、与齿轮e啮合的齿轮h；
所述液压机械ⅲ段定轴齿轮传动机构包括：与所述行星分汇流机构中的齿轮a啮合的齿轮g、与所述齿轮g啮合的齿轮i、通过离合器kv3与所述齿轮i相连的齿轮h；
所述齿轮h与固连在输出轴上齿轮j啮合；
所述倒档机构包括：与所述齿轮m啮合的齿轮k、与所述齿轮n啮合的齿轮l、与所述齿轮h啮合的齿轮f；所述齿轮k通过倒档离合器kr1与所述齿轮f相连，所述齿轮l通过倒档离合器kr2与所述齿轮f相连。
所述液压调速回路中还包括：补油泵，所述补油泵维持所述闭式液压回路的低压压力，并为所述液压泵提供控制油压。
该无级传动装置的前进挡包括三个液压机械段，分别用于起步、低速作业和高速行走；
用于起步时，所述离合器kv1接合；从所述齿轮进入行星分汇流机构的机械功率与从所述齿轮b进入行星分汇流机构的液压功率在行星分汇流机构中汇合后，从所述齿轮q输出，然后依次通过所述齿轮m、离合器kv1、齿轮e、齿轮h、齿轮j传递至输出轴；
用于低速作业时，所述离合器kv2接合；从所述齿轮进入行星分汇流机构的机械功率与从所述齿轮b进入行星分汇流机构的液压功率在行星分汇流机构中汇合后，从所述齿轮p输出，然后依次通过齿轮n、离合器kv2、齿轮e、齿轮h、齿轮j传递至输出轴；
用于高速行走时，所述离合器kv3接合；从所述齿轮进入行星分汇流机构的机械功率与从所述齿轮b进入行星分汇流机构的液压功率在行星分汇流机构中汇合后，从所述齿轮a输出，然后依次通过齿轮g、齿轮i、离合器kv3、齿轮h、齿轮j传递至输出轴。
该无级传动装置具有两个倒挡液压机械段：
当所述倒档离合器kr1接合时，该无级传动装置处于倒挡液压机械ⅰ段；来自于行星分汇流机构的功率通过所述齿轮m输入倒档机构，然后依次通过齿轮k、倒档离合器kr1、齿轮f、齿轮h、齿轮j传递至输出轴；
当所述倒档离合器kr2接合时，该无级传动装置处于倒档液压机械ⅱ段：来自于行星分汇流机构的功率通过所述齿轮n输入倒档机构，然后依次通过齿轮l、倒档离合器kr2、齿轮f、齿轮h、齿轮j传递至输出轴。
当所述离合器kr、离合器k1、离合器kl接合时，该无级传动装置处于倒挡液压机械ⅰ段；动力从输入轴输入后，依次经过齿轮p、齿轮q、离合器kr、齿轮a、齿轮d进入行星分汇流机构；此后功率分为两路：一路直接进入行星分汇流机构，一路经过第一行星排太阳轮传递到所述液压泵，然后经过所述液压马达，传递到齿轮k，后通过与第二行星排齿圈相连的齿轮n传递回分汇流机构；在行星分汇流机构与直接进入行星分汇流机构的功率中完成汇流后，通过与第一行星排太阳轮相连的齿轮c从行星分汇流机构中输出，然后依次通过齿轮f、离合器k1、齿轮s、齿轮i、离合器kl传递至输出轴；
当所述离合器kr、离合器k2、离合器kl接合时，该无级传动装置处于倒挡液压机械ⅱ段；发动力从输入轴输入后，依次经过齿轮p、齿轮q、离合器kr、齿轮a、齿轮d进入行星分汇流机构；在行星分汇流机构中采用与倒挡液压机械ⅰ段同样的方式完成汇流后，通过与第二行星排行星架相连的齿轮从行星分汇流机构中输出；然后依次经过齿轮j、离合器k2、齿轮g、齿轮l、齿轮s、齿轮i、离合器kl传递至输出轴。
有益效果：
(1)采用液压与机械的功率复合，液压路只传递部分功率，大部分功率通过机械路传递，实现高传动效率及无级变速，可提高作业效率和降低发动机的油耗。
(2)采用行星分汇流机构，采用分矩汇速功率分流形式，可实现三个的液压机械段，液压机械段ⅰ段用于起步，液压机械段ⅱ段用于低速作业，液压机械段ⅲ段用于高速行走；液压机械段起步，可提高低速的传动效率；段间切换只需操纵1个离合器，可实现平滑切换。
(3)全程无级调速，可使发动机常工作于经济转速，提高了燃油经济性，降低了发动机的噪声。
(4)各个液压机械段之间可实现段间离合器的零速差切换，适合于作业工况，提高了离合器摩擦片的寿命，简化了换挡逻辑和操纵系统的设计。液压机械段之间，由于液压调速系统的存在，可实现动力换挡，先接合下一段的离合器，再松开上一段的离合器，保证动力的不中断输出，保证了作业效率。
(5)除分汇流机构，其他部分采用定轴齿轮传动，一方面可实现装载机传动装置输入和输出的中心降距，另一方面可降低工艺和加工成本。
附图说明
图1为所述液压机械复合无级传动装置的传动简图；
其中：1-壳体、2-液压泵、3-补油泵，4-齿轮s，5-输入轴、6-齿轮a、7-齿轮b、8-齿轮c、9-第一行星排太阳轮，10-第一行星排行星架、11-液压马达、12-第一行星排齿圈、13-齿轮d、14-齿轮e、15-齿轮f、16-齿轮g、17-齿轮h、18-离合器kv3、19-齿轮i、20-齿轮j、21-输出轴、22-齿轮k、23-齿轮l、24-倒档离合器kr2、25-倒档离合器kr1、26-齿轮m、27-齿轮n、28-离合器kv2、29-离合器kv1、30-第二行星排齿圈、31-第二行星排行星架、32-第二行星排太阳轮、34-齿轮p、35-齿轮q、37-轴a、38-第三行星排太阳轮、39-第三行星排行星架、40-第三行星排齿圈、41-齿轮r、42-轴b
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供一种装载机用三段式液压机械复合无级传动装置，包含三个液压机械段，采用液压机械段起步，提高低速工况的传动效率。利用液压调速回路和机械回路的功率复合，液压路只传递部分的功率，实现了高传动效率及无级调速。相比于装载机液力机械动力换挡变速箱，本发明可大幅提高传动装置的传动效率，并可使发动机常工作于经济转速区间，降低装载机的油耗和噪音水平。
该无级传动装置包括：液压调速回路、行星分汇流机构、液压机械ⅰ段定轴齿轮传动机构、液压机械ⅱ段定轴齿轮传动机构、液压机械ⅲ段定轴齿轮传动机构和倒档机构。
在输入轴5上固连齿轮s4，输入轴5的另外一端为取力口pto2。齿轮s4和固连在轴37上齿轮r41相啮合；轴37的一端和液压泵2连接，另一端为取力口pto1，此段可将发动机的功率传递到液压调速回路。同时齿轮s4也和行星分汇流机构中的齿轮c8啮合，将发动机的动力传递到行星分汇流机构。
液压调速回路包括：液压泵2、液压马达11和补油泵3；其中液压泵2为双向变量泵，液压马达11为定量马达，液压泵2和液压马达11组成闭式液压回路，与液压泵2共同连接在轴37上的补油泵3维持闭式回路的低压压力，并为变量液压泵2提供控制油压。来自于发动机的功率一部分通过液压泵2和补油泵3进入液压回路将机械能转化为液压能，后通过连接在液压马达11动力输出轴上的齿轮d13进入分汇流机构进行功率汇合。
行星分汇流机构由三个行星排组成，其中齿轮c8、第一行星排齿圈12和第三行星排行星架39同轴固接在轴b42上，齿轮c8与齿轮s4啮合；第一行星排行星架10、第三行星排齿圈40、第二行星排行星架31以及空套在轴b42上的齿轮a6固连；空套在轴b42上的第三行星排太阳轮38、第二行星排太阳轮32以及齿轮p34固连；空套在轴b42上的齿轮b7和空套在轴b42上的第一行星排太阳轮9固连，齿轮b7与齿轮d13啮合；第二行星排齿圈30和空套在轴b42上的齿轮q35固连。来自于发动机的机械功率从齿轮8输入行星分汇流机构，来自于液压回路的液压功率通过齿轮d13与齿轮b7啮合输入行星分汇流机构，两部分功率在分汇流机构中耦合。其中齿轮q35为液压机械ⅰ段输出，齿轮p34为液压机械ⅱ段输出，齿轮a6为液压机械ⅲ段输出。
液压机械ⅰ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮m26、离合器kv129、齿轮e14、齿轮h17、和齿轮j20。其中齿轮m26和行星分汇流机构的齿轮q35啮合，且齿轮m26与离合器kv129的主动端相连，离合器kv129的被动端与齿轮e14固连，齿轮e14和齿轮h17啮合，齿轮h17和齿轮j20啮合，齿轮j20固连在输出轴21上。当离合器kv129接合时，来自于行星分汇流机构的功率从齿轮m26输入液压机械ⅰ段定轴齿轮传动机构，然后依次通过齿轮m26、离合器kv129、齿轮e14、齿轮h17、齿轮j20传递至输出轴21，从输出轴21输出。
液压机械ⅱ段定轴齿轮传动机构包括：齿轮n27、离合器kv228、齿轮e14、齿轮h17、和齿轮j20。其中齿轮n27和行星分汇流机构中的齿轮p34啮合，且齿轮n27与离合器kv228的主动端相连，离合器kv228的被动端与齿轮e14固连，齿轮e14和齿轮h17啮合，齿轮h17和齿轮j20啮合，齿轮j20固连在输出轴21上。当离合器kv228接合时，来自于行星分汇流机构的功率从齿轮n27输入液压机械ⅱ段定轴齿轮传动机构，然后依次通过齿轮n27、离合器kv228、齿轮e14、齿轮h17、齿轮j20传递至输出轴21，从输出轴21输出。
液压机械ⅲ段定轴齿轮传动机构包括：由齿轮g16、齿轮i19、离合器kv318、齿轮h17、齿轮j20。其中齿轮g16和行星分汇流机构的齿轮a6啮合，同时与齿轮i19啮合，且齿轮i19与离合器kv318的被动端相连，离合器kv318的主动端与齿轮h17相固连，齿轮h17和齿轮j20啮合，齿轮j20固连在输出轴21上。当离合器kv318接合时，来自于行星分汇流机构的功率从齿轮g16输入液压机械ⅲ段定轴齿轮传动机构，然后依次通过齿轮g16、齿轮i19、离合器kv318、齿轮h17、齿轮j20传递至输出轴21，从输出轴21输出。
倒档机构包括：齿轮k22、倒档离合器kr125、齿轮l23、倒档离合器kr224和齿轮f15。其中齿轮k22和齿轮l23均同轴空套在齿轮f15的齿轮轴上，齿轮k22与液压机械ⅰ段定轴齿轮传动机构中的齿轮m26啮合，齿轮l23与液压机械ⅱ段定轴齿轮传动机构中的齿轮n27啮合，齿轮f15与齿轮h17啮合。倒档离合器kr125的主动端与齿轮k22相连，被动端与齿轮f15的齿轮轴固接；倒档离合器kr224的主动端与齿轮l23相连，被动端与齿轮f15的齿轮轴固接。
发动机动力从输入轴5输入，经过该无级传动装置后输出到装载机的前后桥。该传动装置中除行星分汇流机构，其他部分采用定轴齿轮传动，传动装置中的轴均支撑在壳体1上。
该无级传动装置的前进挡包括三个液压机械段，分别用于起步、低速作业和高速行走，倒车挡包含两个液压机械段；具体实现方式为：
第一段为液压机械ⅰ段：在该工况下，离合器kv129接合，其余离合器均断开；来自于行星分汇流机构的功率从齿轮m26输入液压机械ⅰ段定轴齿轮传动机构，然后依次通过齿轮m26、离合器kv129、齿轮e14、齿轮h17、齿轮j20传递至输出轴21，从输出轴21输出。
第二段为液压机械ⅱ段：在该工况下，离合器kv228接合，其余离合器均断开；来自于行星分汇流机构的功率从齿轮n27输入液压机械ⅱ段定轴齿轮传动机构，然后依次通过齿轮n27、离合器kv228、齿轮e14、齿轮h17、齿轮j20传递至输出轴21，从输出轴21输出。
第三段为液压机械ⅲ段：在该工况下，离合器kv318接合，其余离合器均断开；来自于行星分汇流机构的功率从齿轮g16输入液压机械ⅲ段定轴齿轮传动机构，然后依次通过齿轮g16、齿轮i19、离合器kv318、齿轮h17、齿轮j20传递至输出轴21，从输出轴21输出。
倒档液压机械ⅰ段：在该工况下，倒档离合器kr125接合，其余离合器均断开；来自于行星分汇流机构的动力通过齿轮m26输入倒档机构，依次通过齿轮m26、齿轮k22、倒档离合器kr125、齿轮f15、齿轮h17、齿轮j20传递至输出轴21，从输出轴21输出。
倒档液压机械ⅱ段：在该工况下，倒档离合器kr224接合，其余离合器均断开；来自于行星分汇流机构的动力通过齿轮n27输入倒档机构，依次通过齿轮n27、齿轮l23、倒档离合器kr224、齿轮f15、齿轮h17、齿轮j20传递至输出轴21，从输出轴21输出。
该传动装置的换段逻辑如表1所示。
表1三段式液压机械换段逻辑
该传动装置能够实现动力换挡，换挡段间衔接时，只需操纵一个离合器，可先接合下一段的离合器，再分离上一段的离合器，实现动力的不中断传递，保证动力传输的不中断，提高作业效率，并保证换挡的舒适性。
该传动装置具有两个取力口，如图1所示的pto1和pto2，分别连接轴a37和输入轴5。
该传动装置采用行星机构进行液压功率和机械功率的汇流，由三个分矩汇速功率分流形式的液压机械段衔接而成。液压机械ⅰ段用于起步，液压机械ⅱ段用于低速作业工况，液压机械ⅲ段用于高速行走。由于采用液压功率和机械功率复合，传动效率较液力机械动力换挡变速箱高；可保证作业和转场过程中的高传动效率和低油耗。倒车工况为两段，倒档液压机械ⅰ段和倒档液压机械ⅱ段。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。