專利名稱:功率分流式液壓混合動力裝載機動力傳動系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種功率分流式液壓混合動力裝載機動力傳動系統(tǒng)，是由發(fā)動機、一號液壓泵/馬達(dá)、二號液壓泵/馬達(dá)、液壓工作系統(tǒng)、行星排、傳動齒輪、第一傳動軸、第二傳動軸、鎖止器、離合器、高壓蓄能器、低壓蓄能器和液控單向閥組成。本實用新型采用了結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)的行星輪系作為動力耦合元件，實現(xiàn)了裝載機的功率分流式傳動；本實用新型的傳動系統(tǒng)采用了復(fù)合行星輪系換向機構(gòu)，并且只有一個離合器和一個鎖止器，易于實現(xiàn)自動控制，集成化程度高，能夠較好的滿足裝載機正向行駛和倒向行駛的車速要求；本實用新型可以實現(xiàn)液壓無級變速，使發(fā)動機工作在高效區(qū)，降低油耗，改善排放。本實用新型取消了液力變矩器，提高了傳動系統(tǒng)效率，降低裝載機油耗。
【專利說明】功率分流式液壓混合動力裝載機動力傳動系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種混合動力裝載機的動力系統(tǒng)，特別涉及一種功率分流式液壓混合動力裝載機動力傳動系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，國內(nèi)外對混合動力裝載機的研宄多停留在串聯(lián)式系統(tǒng)和并聯(lián)式系統(tǒng)上。其中，串聯(lián)式混合動力裝載機存在改裝成本高、難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的缺點；并聯(lián)式混合動力裝載機對發(fā)動機工作點的調(diào)整作用較小，并且多數(shù)在傳動系統(tǒng)中仍然保留了液力變矩器，節(jié)能效果有限。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種功率分流式液壓混合動力裝載機動力傳動系統(tǒng)。
[0004]本實用新型是由發(fā)動機、一號液壓泵/馬達(dá)、二號液壓泵/馬達(dá)、液壓工作系統(tǒng)、行星排、傳動齒輪、第一傳動軸、第二傳動軸、鎖止器、離合器、高壓蓄能器、低壓蓄能器和液控單向閥組成。所述行星排包括第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述第一行星排包括第一太陽輪、第一行星輪、第一行星架和第一齒圈；所述第二行星排包括第二太陽輪、第二行星輪、第二行星架和第二齒圈；所述第三行星排包括第三太陽輪、第三行星輪、第四行星輪、第三行星架和第三齒圈；所述傳動齒輪包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪、第六齒輪和第七齒輪；所述發(fā)動機通過第一傳動軸與第一行星架連接，第七齒輪與第一傳動軸通過花鍵連接，第一齒輪與第七齒輪嚙合，將動力傳遞到液壓工作系統(tǒng)；所述一號液壓泵/馬達(dá)與第六齒輪連接，第三齒輪與第六齒輪嚙合，第一太陽輪與第三齒輪固連；所述二號液壓泵/馬達(dá)與第五齒輪連接，第四齒輪與第五齒輪嚙合；所述第一齒圈與第二齒圈共用一個齒圈基座，齒圈基座上設(shè)有第四齒輪；所述第二太陽輪與第三太陽輪通過第二傳動軸進(jìn)行固連，第二行星架與第三行星架固連；鎖止器一端與第三行星架連接，鎖止器另一端固連于車架；所述第二齒圈與第三齒圈之間接有離合器，第二齒輪設(shè)于第三齒圈的基座上；所述高壓蓄能器通過液控單向閥與一號液壓泵/馬達(dá)高壓油口液壓連接，一號液壓泵/馬達(dá)低壓油口與低壓蓄能器液壓連接；所述高壓蓄能器與二號液壓泵/馬達(dá)高壓油口液壓連接，二號液壓泵/馬達(dá)低壓油口與低壓蓄能器液壓連接。
[0005]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果是:
[0006]1.本實用新型相對于現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)，采用了結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)的行星輪系作為動力耦合元件，實現(xiàn)了裝載機的功率分流式傳動。
[0007]2.本實用新型的傳動系統(tǒng)采用了復(fù)合行星輪系換向機構(gòu)，并且只有一個離合器和一個鎖止器，易于實現(xiàn)自動控制，集成化程度高，能夠較好的滿足裝載機正向行駛和倒向行駛的車速要求。
[0008]3.本實用新型可以實現(xiàn)液壓無級變速，使發(fā)動機工作在高效區(qū)，降低油耗，改善排放。
[0009]4.本實用新型取消了液力變矩器，提高了傳動系統(tǒng)效率，降低裝載機油耗。

【附圖說明】

[0010]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意圖。
[0011]圖2是本實用新型的發(fā)動機靜止啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0012]圖3是本實用新型的發(fā)動機行車啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0013]圖4是本實用新型的純液壓驅(qū)動的動力傳遞路線圖。
[0014]圖5是本實用新型的功率直接傳遞模式的動力傳遞路線圖。
[0015]圖6是本實用新型的功率分流模式的動力傳遞路線圖。
[0016]圖7是本實用新型的高負(fù)荷工況下的聯(lián)合驅(qū)動模式動力傳遞路線圖。
[0017]圖8是本實用新型的最高速行駛下的聯(lián)合驅(qū)動模式的動力傳遞路線圖。
[0018]圖9是本實用新型的再生制動模式的動力傳遞路線圖。

【具體實施方式】
[0019]請參閱圖1所示，為本實用新型的實施例，該實施例是由發(fā)動機1、一號液壓泵/馬達(dá)30、二號液壓泵/馬達(dá)26、液壓工作系統(tǒng)3、行星排、傳動齒輪、第一傳動軸2、第二傳動軸18、鎖止器19、離合器21、高壓蓄能器29、低壓蓄能器27和液控單向閥28組成，所述行星排包括第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述第一行星排包括第一太陽輪5、第一行星輪6、第一行星架8和第一齒圈7 ;所述第二行星排包括第二太陽輪12、第二行星輪10、第二行星架11和第二齒圈9 ;所述第三行星排包括第三太陽輪17、第三行星輪14、第四行星輪15、第三行星架16和第三齒圈13 ;所述傳動齒輪包括第一齒輪4、第二齒輪20、第三齒輪22、第四齒輪23、第五齒輪24、第六齒輪25和第七齒輪31 ;所述發(fā)動機I通過第一傳動軸2與第一行星架8連接，第七齒輪31與第一傳動軸2通過花鍵連接，第一齒輪4與第七齒輪31嚙合，將動力傳遞到液壓工作系統(tǒng)；所述一號液壓泵/馬達(dá)30與第六齒輪25連接，第三齒輪22與第六齒輪25嚙合，第一太陽輪5與第三齒輪22固連；所述二號液壓泵/馬達(dá)26與第五齒輪24連接，第四齒輪23與第五齒輪24嚙合；所述第一齒圈7與第二齒圈9共用一個齒圈基座，齒圈基座上設(shè)有第四齒輪23 ;所述第二太陽輪12與第三太陽輪17通過第二傳動軸18進(jìn)行固連，第二行星架11與第三行星架16固連；鎖止器19 一端與第三行星架16連接，鎖止器19另一端固連于車架；所述第二齒圈9與第三齒圈13之間接有離合器21，第二齒輪20設(shè)于第三齒圈13的基座上；所述高壓蓄能器29通過液控單向閥28與一號液壓泵/馬達(dá)30高壓油口液壓連接，一號液壓泵/馬達(dá)30低壓油口與低壓蓄能器27液壓連接；所述高壓蓄能器29與二號液壓泵/馬達(dá)26高壓油口液壓連接，二號液壓泵/馬達(dá)26低壓油口與低壓蓄能器27液壓連接。
[0020]裝載機正向行駛時，鎖止器19分離，離合器21接合，動力經(jīng)第一齒圈7、離合器21、第三齒圈13傳遞到第二齒輪20，最終傳遞到驅(qū)動車輪，第二齒輪20與第一齒圈7轉(zhuǎn)速方向相同。倒向行駛時，鎖止器止器19接合，離合器21分離，第二行星架11和第三行星架16固定，動力經(jīng)第一齒圈7、第二齒圈9、第二行星輪10、第二太陽輪12、第二傳動軸18、第三太陽輪17、第四行星輪15、第三行星輪14、第三齒圈13傳遞到第二齒輪20，最終傳遞到驅(qū)動車輪，第二齒輪20與第一齒圈7轉(zhuǎn)速方向相反。由于裝載機正向行駛和倒向行駛過中混合動力系統(tǒng)工作模式類似，因此以正向行駛為例。
[0021]本實用新型的工作過程和原理如下:
[0022]1.發(fā)動機啟動模式
[0023]根據(jù)整機的運行狀況，發(fā)動機啟動模式分為靜止啟動和行車啟動。這兩種啟動方式的共同特征是:高壓蓄能器29釋放能量，一號液壓泵/馬達(dá)30以馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，動力經(jīng)第六齒輪25、第三齒輪22、第一太陽輪5、第一行星輪6、第一行星架8、第一傳動軸2傳遞到發(fā)動機1，發(fā)動機I啟動。兩種子模式的區(qū)別是:靜止啟動時二號液壓泵/馬達(dá)26不工作，第一齒圈7的轉(zhuǎn)速為零，動力傳遞路線如圖2所示；行車啟動時二號液壓泵/馬達(dá)26以馬達(dá)的形式工作，第一齒圈7的轉(zhuǎn)速不為零，動力傳遞路線如圖3所示。
[0024]2.純液壓驅(qū)動模式
[0025]純液壓驅(qū)動模式主要用于當(dāng)高壓蓄能器29壓力較高時，裝載機起步和低速行駛等低負(fù)荷工況。此模式下，高壓蓄能器29釋放能量，二號液壓泵/馬達(dá)26以馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，動力經(jīng)第五齒輪24、第四齒輪23傳遞到第一齒圈7，最終輸出至驅(qū)動車輪；發(fā)動機I和第一行星架8固定，一號液壓泵/馬達(dá)30、第六齒輪25、第三齒輪22和第一太陽輪5空轉(zhuǎn)。此模式下裝載機行駛所需全部能量來自高壓蓄能器29，動力傳遞路線如圖4所示。
[0026]3.發(fā)動機單獨驅(qū)動模式
[0027]發(fā)動機單獨驅(qū)動模式主要用于中負(fù)荷行駛和高壓蓄能器29壓力較低時的低負(fù)荷行駛，根據(jù)整機運行狀況，發(fā)動機單獨驅(qū)動模式分為功率直接傳遞和功率分流兩種子模式。當(dāng)裝載機進(jìn)行中負(fù)荷行駛，整機行駛需求功率處于發(fā)動機高效區(qū)時，為功率直接傳遞模式；當(dāng)裝載機進(jìn)行低負(fù)荷行駛，整機行駛功率需求低于發(fā)動機在高效區(qū)提供的最小功率，且高壓蓄能器29壓力較低時，為功率分流模式。
[0028]這兩種子模式的共同特征是:發(fā)動機I工作，動力經(jīng)第一傳動軸2、第一行星架8、第一行星輪6和第一齒圈7，最終輸出至驅(qū)動車輪；裝載機行駛所需全部動力均來自于發(fā)動機I ;第四齒輪23、第五齒輪24、第二液壓泵/馬達(dá)26空轉(zhuǎn)。兩種子模式的區(qū)別是:功率直接傳遞時，一號液壓泵/馬達(dá)30不工作，發(fā)動機I輸出的動力全部用于驅(qū)動裝載機行駛，動力傳遞路線如圖5所示；功率分流時，一號液壓泵/馬達(dá)30以泵的形式工作，將機械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能，使發(fā)動機I輸出的動力一部分用于驅(qū)動裝載機行駛，另一部分以液壓油的壓力能的形式充入高壓蓄能器29內(nèi)，此時裝載機處于液壓無級變速狀態(tài)，動力傳遞路線如圖6所示。
[0029]4.聯(lián)合驅(qū)動模式
[0030]聯(lián)合驅(qū)動模式主要用于鏟掘、舉升等高負(fù)載工況和轉(zhuǎn)換工作場地過程中的最高速行駛。當(dāng)裝載機處于鏟掘、舉升等工況時，高壓蓄能器29釋放能量，一號液壓泵/馬達(dá)30不工作，二號液壓泵/馬達(dá)26以馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，和發(fā)動機I共同驅(qū)動裝載機，動力傳遞路線如圖7所示。當(dāng)裝載機進(jìn)行最高速行駛時，高壓蓄能器29釋放能量，一號液壓泵/馬達(dá)30和二號液壓泵/馬達(dá)26均以馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能，和發(fā)動機I共同驅(qū)動裝載機，動力傳遞路線如圖8所示；此時，一號液壓泵/馬達(dá)30反轉(zhuǎn)。
[0031]5.再生制動模式
[0032]當(dāng)高壓蓄能器29壓力較低且車速高于一定值時，裝載機可進(jìn)行再生制動，二號液壓泵/馬達(dá)26以泵的形式工作，并提供制動力，車輛動能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能充入高壓蓄能器29，動力傳遞路線如圖9所示。
[0033]需要指出的是，當(dāng)二號液壓泵/馬達(dá)26不足以提供所需制動力矩時，裝載機將采用再生制動、發(fā)動機反拖制動和摩擦制動共同作用的聯(lián)合制動模式。
【權(quán)利要求】
1.一種功率分流式液壓混合動力裝載機動力傳動系統(tǒng)，其特征在于:是由發(fā)動機(I)、一號液壓泵/馬達(dá)(30)、二號液壓泵/馬達(dá)(26)、液壓工作系統(tǒng)(3)、行星排、傳動齒輪、第一傳動軸(2)、第二傳動軸(18)、鎖止器(19)、離合器(21)、高壓蓄能器(29)、低壓蓄能器(27)和液控單向閥(28)組成，所述行星排包括第一行星排、第二行星排和第三行星排；所述第一行星排包括第一太陽輪(5)、第一行星輪(6)、第一行星架8和第一齒圈(7);所述第二行星排包括第二太陽輪(12)、第二行星輪(10)、第二行星架(11)和第二齒圈(9);所述第三行星排包括第三太陽輪(17)、第三行星輪(14)、第四行星輪(15)、第三行星架(16)和第三齒圈(13);所述傳動齒輪包括第一齒輪(4)、第二齒輪(20)、第三齒輪(22)、第四齒輪(23)、第五齒輪(24)、第六齒輪(25)和第七齒輪(31);所述發(fā)動機(I)通過第一傳動軸(2)與第一行星架8連接，第七齒輪(31)與第一傳動軸(2)通過花鍵連接，第一齒輪(4)與第七齒輪(31)嚙合，將動力傳遞到液壓工作系統(tǒng)；所述一號液壓泵/馬達(dá)(30)與第六齒輪(25)連接，第三齒輪(22)與第六齒輪(25)嚙合，第一太陽輪(5)與第三齒輪(22)固連；所述二號液壓泵/馬達(dá)(26)與第五齒輪(24)連接，第四齒輪(23)與第五齒輪(24)嚙合；所述第一齒圈(7)與第二齒圈(9)共用一個齒圈基座，齒圈基座上設(shè)有第四齒輪(23);所述第二太陽輪(12)與第三太陽輪(17)通過第二傳動軸(18)進(jìn)行固連，第二行星架(11)與第三行星架(16)固連；鎖止器(19) 一端與第三行星架(16)連接，鎖止器(19)另一端固連于車架；所述第二齒圈(9)與第三齒圈(13)之間接有離合器(21)，第二齒輪(20)設(shè)于第三齒圈(13)的基座上；所述高壓蓄能器(29)通過液控單向閥(28)與一號液壓泵/馬達(dá)(30)高壓油口液壓連接，一號液壓泵/馬達(dá)(30)低壓油口與低壓蓄能器(27)液壓連接；所述高壓蓄能器(29)與二號液壓泵/馬達(dá)(26)高壓油口液壓連接，二號液壓泵/馬達(dá)(26)低壓油口與低壓蓄能器(27)液壓連接； 裝載機正向行駛時，鎖止器(19)分離，離合器(21)接合，動力經(jīng)第一齒圈(7)、離合器(21)、第三齒圈(13)傳遞到第二齒輪(20)，最終傳遞到驅(qū)動車輪，第二齒輪(20)與第一齒圈⑵轉(zhuǎn)速方向相同；裝載機倒向行駛時，鎖止器止器(19)接合，離合器(21)分離，第二行星架(11)和第三行星架(16)固定，動力經(jīng)第一齒圈(7)、第二齒圈(9)、第二行星輪(10)、第二太陽輪(12)、第二傳動軸(18)、第三太陽輪(17)、第四行星輪(15)、第三行星輪(14)、第三齒圈(13)傳遞到第二齒輪(20)，最終傳遞到驅(qū)動車輪，第二齒輪(20)與第一齒圈(7)轉(zhuǎn)速方向相反。
【文檔編號】B60K6-12GK204296456SQ201420752480
【發(fā)明者】柳少康, 張慶洋, 韓云武, 李風(fēng), 王繼新 [申請人]吉林大學(xué)