本发明涉及一种模块化液压机械混合驱动装置，属于车辆传动领域。
背景技术：
：对于工程车辆和军用车辆来说，由于其行驶路面条件复杂多变，又要求较高的机动性能，对于整车动力传动系统的设计有很高的设计要求。就目前而言，液压系统大量应用于高负荷大功率的工程机械，可以提供平稳的输出转速，同时实现转速的连续调节。但是随着液压系统的负载变大，其效率急剧下降。液压机械传动方案是将机械传动和液压二次调节技术结合在一起，可以实现大范围的无级调速功能。液压机械传动方案中，发动机功率同时通过机械路和液压路传递，同时具备机械传动高效率和液压传动无级变速的功能。为了得到更宽的传动比范围，液压机械变速器往往会设计多个调速段。多段式液压变速器设计复杂，体积较大，其设计难度较高。中国专利cn104136813b提供了一种多档液压变速器。该变速器具备3个行星排、5个离合器，实现了3个前进挡和2个倒挡。但是变速器具备5根平行的旋转轴，结构较复杂，体积较大。该液压机械变速器仅设计了3个前进调速段，传动比范围较小。技术实现要素：本发明的目的是为了解决现有液压机械混合驱动装置存在结构较复杂、体积较大且传动比范围窄的问题，提供一种模块化液压机械混合驱动装置。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。一种模块化液压机械混合驱动装置，包括：液压传动模块、正反相位汇流模块、多挡变速模块、发动机和驱动桥；发动机给液压传动模块和正反相位汇流模块提供动力；液压传动模块、正反相位汇流模块和多挡变速模块通过齿轮连接；调节后的动力传递给驱动桥；液压传动模块包括：双向变量泵和双向定量马达。正反相位汇流模块包括：第一行星排、第二行星排、第四离合器和第五离合器；第一行星排的行星架与第二行星排的齿圈固定连接；第二行星排的行星架与第一行星排的齿圈固定连接；第五离合器与第一行星排的太阳轮固定连接；第四离合器与第二行星排的行星架固定连接；第四离合器和第五离合器同输出轴，且该输出轴与多档变速模块中的轴固定连接；多档变速模块包括：纯液压变速齿轮组和液压机械变速齿轮组；所述的纯液压变速齿轮组和液压机械变速齿轮组通过第一轴、第二轴和第三轴固定连接；纯液压变速齿轮组包括：第一离合器、第一定轴齿轮、第二定轴齿轮和第三定轴齿轮；第一定轴齿轮、第二定轴齿轮与第三定轴齿轮依次啮合；所述第一离合器固定连接在第一定轴齿轮、第二定轴齿轮和第三定轴齿轮的轴上；第一定轴齿轮与第一轴固定连接；第二定轴齿轮与第二轴空套连接；第三定轴齿轮与第三轴连接；液压机械变速齿轮组包括：第二离合器、第四定轴齿轮和第五定轴齿轮；两齿轮分别与正反相位汇流模块的输出轴：第二轴、多档变速模块的输出轴：第三轴固定连接；所述第二离合器固定连接在第四定轴齿轮或者第五定轴齿轮的轴上；所述多档变速模块中还包括多个液压机械变速齿轮组；多个液压机械变速齿轮组之间通过第二轴和第三轴固定连接。工作过程：本发明的一种模块化设计的液压机械混合驱动装置主要由两种工作模式。一种是纯液压驱动模式，另一种是液压机械混合驱动模式。第一离合器工作，驱动装置处于纯液压驱动模式。第二离合器、第三离合器、第四离合器和第五离合器配合工作，可以实现多个液压机械调速段，从而实现传动比范围的扩展，驱动装置处于液压机械混合驱动模式。有益效果：针对传统液压机械传动装置结构复杂、体积大质量大等缺点，本发明采用了模块化的设计，简化了多段式液压机械变速器的设计过程，使结构更紧凑，体积更小。整个驱动装置由三个模块组成，方便更换维修，降低了成本。通过模块化的设计，使得该驱动装置的操纵逻辑简单明了，更易于设计和实施控制策略。所述的模块化液压机械混合驱动装置具备：液压传动模块、正反相位汇流模块、多挡变速模块以及若干离合器。该混合驱动装置通过调节变量泵/马达的排量以及离合器的操作，可以实现大范围大功率无级变速功能。通过增加多档变速模块中的档位可以直接扩展该液压机械混合驱动装置的传动比范围。本发明所描述的液压机械混合驱动装置具有多个前进调速工作段，可以实现大范围大功率的无级变速功能，有利于改善发动机的动力性和经济性。附图说明图1为本发明的模块化液压机械混合驱动装置结构示意图；图2为模块化液压机械混合驱动装置处于纯液压段调速状态；图3为模块化液压机械混合驱动装置处于液压机械1段调速状态；图4为模块化液压机械混合驱动装置处于液压机械2段调速状态；图5为模块化液压机械混合驱动装置处于液压机械3段调速状态；图6为模块化液压机械混合驱动装置处于液压机械4段调速状态。其中，1-液压传动模块；2-正反相位汇流模块；3-三挡变速模块；4-发动机；5-驱动桥；6-第一行星排；7-第二行星排；8-第四离合器；9-第五离合器；10-双向变量泵；11-双向定量马达；12-第一轴；13-第二轴；14-第三轴；15-第一离合器；16-第一定轴齿轮；17-第二定轴齿轮；18-第三定轴齿轮；19-第二离合器；20-第四定轴齿轮；21-第五定轴齿轮；22-第三离合器；23-第六定轴齿轮；24-第七定轴齿轮；25-第八定轴齿轮；26-第九定轴齿轮；27-第十定轴齿轮；28-第十一定轴齿轮。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。实施例1本发明所涉及的三个模块分别是：液压传动模块1；正反相位汇流模块2；多挡变速模块3。多挡变速模块3中设计了两个液压机械变速齿轮组，实现四个液压机械调速段。液压传动模块1包括：双向变量泵10和双向定量马达11。第八定轴齿轮25和第一行星排6的行星架固定连接，并与第九定轴齿轮26啮合；第九定轴齿轮26和双向变量泵10固定连接；第十定轴齿轮27和第二行星排7的太阳轮固定连接，并与第十一定轴齿轮28啮合；第十一定轴齿轮28和双向定量马达11固定连接；正反相位汇流模块2包括：第一行星排6、第二行星排7、第四离合器8和第五离合器9；第一行星排6的行星架与第二行星排7的齿圈固定连接；第二行星排7的行星架与第一行星排6的齿圈固定连接；第五离合器9与第一行星排6的太阳轮固定连接；第四离合器8与第二行星排7的行星架固定连接；第四离合器8和第五离合器9同输出轴，且该输出轴与多档变速模块3中的第二轴13固定连接；多档变速模块3包括：一个纯液压变速齿轮组和两个液压机械变速齿轮组；所述的一个纯液压变速齿轮组和两个液压机械变速齿轮组通过第一轴12、第二轴13和第三轴14固定连接；纯液压变速齿轮组包括：第一离合器15、第一定轴齿轮16、第二定轴齿轮17和第三定轴齿轮18；第一定轴齿轮16、第二定轴齿轮17与第三定轴齿18轮依次啮合；所述的第一离合器15固定连接在第三定轴齿轮18的轴上；第一定轴齿轮16与第一轴12固定连接；第二定轴齿轮17与第二轴13空套连接；第三定轴齿轮18与第三轴14连接；两个液压机械变速齿轮组包括：第二离合器19、第三离合器22、第四定轴齿轮20、第五定轴齿轮21、第六定轴齿轮23和第七定轴齿轮24；其中：第四定轴齿轮20固定在第二轴13上，并和第五定轴齿轮21啮合；第五定轴齿轮21和第二离合器19固定连接；第六定轴齿轮23固定在第二轴13上，并和第七定轴齿轮24啮合；第七定轴齿轮24和第三离合器22固定连接；表1是本发明的模块化液压机械混合驱动装置操纵逻辑表。表1操纵逻辑表调速工作段c0c1c2c3c4h段(纯液压段)◆hm1(液压机械1段)◆◆hm2(液压机械2段)◆◆hm3(液压机械3段)◆◆hm4(液压机械4段)◆◆如表1所示，所述的模块化液压机械混合驱动装置具有纯液压段、液压机械1段、液压机械2段、液压机械3段和液压机械4段，一共五个前进调速段。工作过程如下：步骤一、第一离合器15工作，接合定轴齿轮18和轴14，发动机动力仅通过液压传动模块1传输给多档变速模块3，此时动力再传输给驱动桥5，如图2所示。图中箭头表示动力传递方向：发动机动力经过双向变量泵10和双向定量马达11后，再经过第一定轴齿轮16、第二定轴齿轮17和第三定轴齿轮18，最终传递到驱动桥5上。此为纯液压段。步骤二、当双向定量马达11转速达到最大正转时，离合器切换为第四离合器8和第二离合器19工作。第二行星排7的行星架和第二轴13固定连接，第五定轴齿轮21和第三轴14固定连接。调节双向变量泵10的排量变量率从1变化到0，双向定量马达11正转转速的随之减小，输出转速增大。调节双向变量泵10的排量变量率从0变化到-1，使双向定量马达11转速连续调节直到最大反转转速。箭头表示的是动力的传递方向。如图3所示，发动机动力分成两路进行传递。一路通过液压传动模块，一路通过机械路模块。两路动力在第二行星排7反相汇流输出。汇流后的动力经过第四定轴齿轮20和第五定轴齿轮21输出，最终传递到驱动桥5上。此为液压机械1段。步骤三、当双向定量马达11转速达到最大反转转速时，离合器切换为第五离合器9和第二离合器19工作。第一行星排6的太阳轮和第二轴13固定连接，第五定轴齿轮21和第三轴14固定连接。调节双向变量泵10的排量变量率从-1变化到0，双向定量马达11反转转速的随之减小，输出转速增大。调节双向变量泵10的排量变量率从0变化到1，使双向定量马达11转速连续调节直到最大正转转速。箭头表示的是动力的传递方向。如图4所示，发动机动力分成两路进行传递。一路通过液压传动模块，一路通过机械路模块。两路动力在第一行星排6正相汇流输出。汇流后的动力经过第四定轴齿轮20和第五定轴齿轮21输出，最终传递到驱动桥5上。此为液压机械2段。步骤四、当双向定量马达11转速达到最大正转转速时，离合器切换为第四离合器8和第三离合器22工作。第二行星排7的行星架和第二轴13固定连接，第七定轴齿轮24和第三轴14固定连接。调节双向变量泵10的排量变量率从1变化到0，双向定量马达11正转转速的随之减小，输出转速增大。调节双向变量泵10的排量变量率从0变化到-1，使双向定量马达11转速连续调节直到最大反转转速。箭头表示的是动力的传递方向。如图3所示，发动机动力分成两路进行传递。一路通过液压传动模块，一路通过机械路模块。两路动力在第二行星排7反相汇流输出。汇流后的动力经过第六定轴齿轮23和第七定轴24输出，最终传递到驱动桥5上。此为液压机械3段。步骤五、当双向定量马达11转速达到最大反转转速时，离合器切换为第五离合器9和第三离合器22工作。第一行星排6的太阳轮和第二轴13固定连接，第七定轴齿轮24和第三轴14固定连接。调节双向变量泵10的排量变量率从-1变化到0，双向定量马达11反转转速的随之减小，输出转速增大。调节双向变量泵10的排量变量率从0变化到1，使双向定量马达11转速连续调节直到最大正转转速。箭头表示的是动力的传递方向。如图4所示，发动机动力分成两路进行传递。一路通过液压传动模块，一路通过机械路模块。两路动力在第一行星排6正相汇流输出。汇流后的动力经过第六定轴齿轮23和第七定轴齿轮24输出，最终传递到驱动桥5上。此为液压机械4段。在此过程中，驱动装置的输出转速持续增大。此时输出转速达到理论最大设计转速。本专利介绍了一种模块化设计的液压机械混合驱动装置。应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。当前第1页12