專利名稱：混合動力汽車功率分流能量再生液壓機(jī)械無級變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是油液混合動力汽車功率分流能量再生無極變速器，在以多功能行星差動 輪系齒輪泵為核心元件組成的功率分流液壓機(jī)械無極變速器基礎(chǔ)上，連接摩擦制動器、液 壓蓄能器、壓力、流量傳感器和液壓閥控制回路構(gòu)成，屬液壓機(jī)械混合傳動系統(tǒng)，具有安全 緩沖器、緩沖聯(lián)軸器、制動能量回收、液壓蓄能、動力再生和無極變速傳動功能，采用本發(fā)明 改進(jìn)的汽車可減小發(fā)動機(jī)功率20% 40%，回收制動能量80%以上，當(dāng)傳統(tǒng)制動系統(tǒng)失靈 時，可緩沖制動停車同時回收慣性動能，以液壓靜壓勢能形式儲存在蓄能器中，提供起步和 加速時所需能量。特別適合起停頻繁的城市公交和主要行駛在城市道路的各類汽車使用。
背景技術(shù)：
現(xiàn)已公開的功率分流液壓機(jī)械無極變速器，由液壓定量泵(馬達(dá))、液壓變量泵 (馬達(dá))、行星輪系三大基本元件組成，不但體積大、效率低、重量重、噪聲大、而且功能單 一、安裝困難，難以商品化應(yīng)用。如美國Simdstrand公司采用液壓定量泵(馬達(dá))、液壓變 量泵(馬達(dá))、行星輪系三大基本元件，和兩個多片摩擦離合器四對齒輪組成DMT25雙軸平 行功率分流液壓機(jī)械無極變速器，由于體積大、重量重、功能單一、安裝困難最終停產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有功率分流液壓機(jī)械無極變速器必須由液壓定量泵(馬達(dá))、液壓變量泵(馬 達(dá))、行星輪系三大基本元件組成，因此體積大、效率低、重量重、功能單一、噪聲大、安裝困 難，為解決這一技術(shù)難題，本發(fā)明提供一種以多功能行星差動輪系齒輪泵和通軸式液壓變 量泵(馬達(dá))兩大基本元件為核心，連接摩擦制動器、液壓蓄能器、壓力、流量傳感器和液壓 閥控制回路構(gòu)成的功率分流能量再生液壓機(jī)械無極變速器。本發(fā)明解決現(xiàn)有功率分流液壓機(jī)械無極變速器體積大、效率低、重量重、功能單 一、噪聲大、安裝困難諸多技術(shù)難題所采取的技術(shù)方案是利用本公司已獲授權(quán)專利《油液 混合動力汽車多功能驅(qū)動元件》專利號ZL. 200920168053. 9、本次申請中名稱為行星差動輪 系齒輪泵同時具有液壓定量泵(馬達(dá))和行星輪系分速、匯速兩大功能的特性，替換現(xiàn)有組 成功率分流液壓機(jī)械無極變速器中的行星輪系和液壓定量泵(馬達(dá))兩個元件，采用通軸 式液壓變量泵(馬達(dá))替換傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)變量泵(馬達(dá))，并將通軸式液壓變量泵(馬達(dá))軸與 行星差動輪系齒輪泵的動力輸入軸或動力輸出軸同軸連接，構(gòu)成單軸向布局匯速型或分速 型功率分流能量再生液壓機(jī)械無極變速器。由此構(gòu)成的變速器，不但有無級變速特性，還可 在減速和制動時將汽車慣性動能轉(zhuǎn)換為液壓勢能儲存在高壓蓄能器中，當(dāng)汽車起動和加速 時，利用高壓蓄能器儲存的液壓勢能，通過工作在油馬達(dá)狀態(tài)的行星差動輪系齒輪泵和通 軸式液壓變量泵轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動汽車，經(jīng)濟(jì)巡航時，無極變速器還可根據(jù)不同時速自動 調(diào)解發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，尋找最佳工作區(qū)域。采用本發(fā)明改進(jìn)現(xiàn)有汽車傳動系統(tǒng)，傳動件功率密度大，能量轉(zhuǎn)換、蓄能、再生效 率高，不但能通過減小發(fā)動機(jī)排量，提高發(fā)動機(jī)工作效率方法節(jié)省油耗，還可最大程度回收、儲存、再生制動能量，回收、再生總效率可達(dá)70%，是油電混合動力方案的四倍，當(dāng)傳統(tǒng) 制動系統(tǒng)失靈時，可通過制動能量回收功能緩沖制動停車，同時回收慣性動能，以液壓靜壓 勢能形式儲存在蓄能器中，提供起步和加速時所需能量。對長時間行駛在城市道路的車輛， 節(jié)能減排效果尤為突出，采用本發(fā)明改進(jìn)城市公交車，可節(jié)油30 %，每輛車每年節(jié)油10噸 多，按目前燃油價格計算每輛車每年節(jié)省7萬多元燃油費，減少C02排放20多噸，經(jīng)濟(jì)效益 和社會效益尤其突出。


圖1是本發(fā)明(分速型)液壓機(jī)械無極變速器基本單元的軸向局部剖視示意圖， 圖中1.動力輸出軸，2.通軸式液壓變量泵(馬達(dá))，3.通軸式液壓變量泵(馬達(dá))進(jìn)油口， 4.通軸式液壓變量泵(馬達(dá))出油口，5.螺栓，6.行星差動輪系齒輪泵，7.行星差動輪系 齒輪泵進(jìn)油口，8.行星差動輪系齒輪泵出油口，9.摩擦制動器，10.動力輸入軸。圖2是本發(fā)明(分速型)液壓機(jī)械無極變速器基本單元工作原理圖。圖3是本發(fā)明(匯速型)液壓機(jī)械無極變速器基本單元的軸向局部剖視示意圖。圖4是本發(fā)明油液混合動力汽車功率分流能量再生(分速型)液壓機(jī)械無極變速 器工作原理圖，圖中11.低壓蓄能器，12.液壓控制閥塊，13.速度傳感器，14.高壓蓄能器， 15.壓力傳感器。
具體實施例方式圖1中行星差動輪系齒輪泵(6)的輸出軸同軸聯(lián)接通軸式液壓變量泵(2)的動力 輸出軸(1)，用螺栓(5)緊固兩元件，由兩個功能元件組成功率分流(分速形)液壓機(jī)械無 極變速器基本單元。通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)動力輸出軸(1)與動力輸入軸是同一 軸，行星差動輪系齒輪泵(6)的行星輪系三大運動元件中心太陽輪、行星架、內(nèi)齒圈的任何 一件為動力輸入軸(10)，其余兩件中任何一件與通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)動力輸出 軸(1)軸相聯(lián)接，這種聯(lián)接方式輪流變換共有6種變化型式，由于行星差動輪系齒輪泵(6) 的三大運動元件都沒有與泵殼固定，所以行星差動輪系齒輪泵(6)的輸出扭矩等于輸入扭 矩，行星輪系齒輪泵(6)的作用有兩個，一是將動力輸入軸(10)的機(jī)械扭矩傳遞給動力輸 出軸(1)，二是將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤毫黧w靜壓能，輸送給通軸式液壓變量泵(馬達(dá))
(2)，由通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)將液壓流體靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械扭矩與輸入扭矩 疊加在動力輸出軸(1)，動力輸出軸(1)與動力輸入軸(10)的轉(zhuǎn)速差決定行星差動輪系齒 輪泵(6)的液壓輸出流量，轉(zhuǎn)速差越大，輸出流量越大，加大通軸式液壓變量泵(2)的排量， 輸出扭矩加大，行星差動輪系齒輪泵(6)輸出的液壓流量加大，動力輸出軸(1)轉(zhuǎn)速降低。圖3所示實施例行中，行星差動輪系齒輪泵(6)的輸入軸同軸聯(lián)接通軸式液壓變 量泵(2)的動力輸出軸，用螺栓(5)緊固兩元件，由兩個功能元件組成功率分流能量再生 (匯速型)液壓機(jī)械無極變速器基本單元。圖4中點劃線框內(nèi)是分速型液壓機(jī)械無極變速器基本單元，摩擦制動器(9)靜止 部分與泵殼固定，運動部分與動力輸入軸(10)固定，通軸式液壓變量泵(馬達(dá))進(jìn)油口
(3)、通軸式液壓變量泵(馬達(dá))出油口(4)、行星差動輪系齒輪泵進(jìn)油口(7)兩個、行星差 動輪系齒輪泵出油口(8)兩個、低壓蓄能器(11)、高壓蓄能器(14)都接入液壓控制閥塊
4(12)，壓力傳感器(15)接在高壓蓄能器(14)的進(jìn)出油口，檢測高壓蓄能器(14)壓力，速度 傳感器(13)接在動力輸出軸(1)處，檢測動力輸出軸(1)轉(zhuǎn)速，汽車及其它形式負(fù)載制動 減速時，摩擦制動器(9)貼合制動，低壓蓄能器(11)通過液壓控制閥塊(12)接通行星差動 輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)的實際工作進(jìn)油口，高壓蓄能器(14)通 過液壓控制閥塊(12)接通行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)的實 際工作出油口，行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)工作在泵狀態(tài)， 將低壓蓄能器(11)中的液壓油泵入高壓蓄能器(14)把負(fù)載的慣性動能轉(zhuǎn)換為液壓勢能儲 存。汽車起動時，摩擦制動器(9)貼合制動，高壓蓄能器(11)通過液壓控制閥塊(12)接通 行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)的實際工作進(jìn)油口，行星差動輪 系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)工作在馬達(dá)狀態(tài)，高壓蓄能器(11)釋放液 壓能，行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械扭矩 輸出，驅(qū)動汽車，低壓蓄能器(14)通過液壓控制閥塊(12)接通行星差動輪系齒輪泵(6)和 通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)的實際工作出油口，儲存液壓油。
權(quán)利要求
一種油液混合動力汽車功率分流能量再生無極變速器，行星差動輪系齒輪泵(6)的三大運動元件中心太陽輪、行星架、內(nèi)齒圈的任何一件為動力輸入軸(10)，其余2件中任何一件與通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)動力輸出軸(1)軸相聯(lián)接，通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)動力輸出軸(1)與動力輸入軸是同一軸，這種聯(lián)接方式輪流變換共有6種變化型式，行星差動輪系齒輪泵(6)的三大運動元件心太陽輪、行星架、內(nèi)齒圈都沒有與泵殼固定，行星差動輪系齒輪泵(6)的輸出扭矩等于輸入扭矩，行星輪系齒輪泵(6)的作用有兩個，一是將動力輸入軸(10)的機(jī)械扭矩傳遞給動力輸出軸(1)，二是將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤毫黧w靜壓能，通過液壓控制閥塊(12)輸送給通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)，由通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)將液壓流體靜壓能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械扭矩與輸入扭矩疊加在動力輸出軸(1)，摩擦制動器(9)靜止部分與泵殼固定，運動部分與動力輸入軸(10)固定，通軸式液壓變量泵(馬達(dá))進(jìn)油口(3)、通軸式液壓變量泵(馬達(dá))出油口(4)、行星差動輪系齒輪泵進(jìn)油口(7)兩個、行星差動輪系齒輪泵出油口(8)兩個、低壓蓄能器(11)、高壓蓄能器(14)都接入液壓控制閥塊(12)，壓力傳感器(15)接在高壓蓄能器(14)的進(jìn)出油口，檢測高壓蓄能器(14)壓力，速度傳感器(13)接在動力輸出軸(1)處，檢測動力輸出軸(1)轉(zhuǎn)速，其特征是在行星差動輪系齒輪泵(6)的輸出端同軸聯(lián)接通軸式液壓變量泵(2)的動力輸入軸，由這兩個功能元件組成具有機(jī)械、液壓功率分流功能的分速型液壓機(jī)械無極變速器基本單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油液混合動力汽車功率分流能量再生無極變速器，其特征 是在行星差動輪系齒輪泵(6)的輸入端同軸聯(lián)接通軸式液壓變量泵(2)的動力輸出軸， 由這兩個功能元件組成具有機(jī)械、液壓功率分流功能的匯速型液壓機(jī)械無極變速器基本單兀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油液混合動力汽車功率分流能量再生無極變速器，其特征 是汽車及其它形式負(fù)載減速及制動時，摩擦制動器(9)貼合制動，低壓蓄能器(11)通過液 壓控制閥塊(12)接通行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)的實際工 作進(jìn)油口，高壓蓄能器(14)通過液壓控制閥塊(12)接通行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸 式液壓變量泵(馬達(dá))(2)的實際工作出油口，行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量 泵(馬達(dá))(2)工作在泵狀態(tài)，將低壓蓄能器(11)中的液壓油泵入高壓蓄能器(14)，回收 負(fù)載的慣性動能，并轉(zhuǎn)換為液壓勢能儲存，汽車起動時，摩擦制動器(9)貼合制動，高壓蓄 能器(11)通過液壓控制閥塊(12)接通行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬 達(dá))(2)的實際工作進(jìn)油口，行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)工 作在馬達(dá)狀態(tài)，高壓蓄能器(11)釋放液壓能，行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量 泵(馬達(dá))(2)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械扭矩輸出，低壓蓄能器(14)通過液壓控制閥塊(12)接 通行星差動輪系齒輪泵(6)和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))(2)的實際工作出油口，儲存液壓 油。全文摘要
一種以多功能行星差動輪系齒輪泵和通軸式液壓變量泵(馬達(dá))兩大基本元件組成的功率分流能量再生液壓機(jī)械無級變速器，利用行星差動輪系齒輪泵同時具有液壓定量泵(馬達(dá))和行星輪系分速、匯速兩種功能的特性，替換現(xiàn)有液壓機(jī)械無級變速器中的行星輪系和液壓定量泵(馬達(dá))兩個元件，用通軸式液壓變量泵(馬達(dá))與行星差動輪系齒輪泵的動力輸入軸或動力輸出軸同軸連接，構(gòu)成單軸向布局功率分流液壓機(jī)械無級變速器。該變速器，不但有無級變速特性，還可在制動時將汽車慣性動能轉(zhuǎn)換為液壓勢能儲存在高壓蓄能器中，當(dāng)汽車起動和加速時，通過工作在油馬達(dá)狀態(tài)的行星差動輪系齒輪泵和通軸式液壓變量泵將液壓勢能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能驅(qū)動汽車。
文檔編號F16H47/08GK101900192SQ201010198109
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者陳斌 申請人:寧波高新協(xié)力機(jī)電液有限公司