本發(fā)明屬于動(dòng)力傳動(dòng)，具體涉及一種重型工程車輛液壓機(jī)械復(fù)合無級(jí)傳動(dòng)裝置，適用于10噸級(jí)以上大功率裝載機(jī)、400～600馬力重型履帶拖拉機(jī)等應(yīng)用場(chǎng)合。

背景技術(shù)：

1、目前，如大型裝載機(jī)等重型非道路工程車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)功率大于500馬力，普遍采用液力傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)效率低，功率損失較大。由于銷量較小，該類傳動(dòng)裝置基本依靠進(jìn)口。隨著農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)重型拖拉機(jī)的需求也逐步提升，由于缺乏相應(yīng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，400～600馬力重型履帶拖拉機(jī)基本被外資品牌所壟斷。

2、液壓機(jī)械復(fù)合無級(jí)傳動(dòng)通過機(jī)械功率和液壓功率的復(fù)合，可實(shí)現(xiàn)高效的無級(jí)傳動(dòng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)維持穩(wěn)定的負(fù)荷，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，成為工程車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向之一。傳動(dòng)巨頭企業(yè)zf開發(fā)了系列針對(duì)重型工程車輛的液壓機(jī)械無級(jí)傳動(dòng)裝置，最大功率超過600馬力。

3、現(xiàn)有重型工程車輛的大功率高效傳動(dòng)裝置的部件需要定制研發(fā)，研發(fā)成本高，研發(fā)周期長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種重型工程車輛液壓機(jī)械復(fù)合無級(jí)傳動(dòng)裝置，該無級(jí)傳動(dòng)裝置適用于重型工程車輛，采用小功率液壓元件實(shí)現(xiàn)大功率傳動(dòng)，不需要定制傳動(dòng)部件，有利于降低研發(fā)成本，包含4個(gè)不同的工作段用以適應(yīng)重型工程車輛的各種工況，各工作段連續(xù)變速，液壓元件的速度連續(xù)變化，離合器無速差切換，操縱簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，所需液壓元件的功率較小，具備低速作業(yè)和高速行駛的高傳動(dòng)效率，可大幅提高傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率，并可使發(fā)動(dòng)機(jī)常工作于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速區(qū)間，降低重型工程車輛的油耗和噪音水平。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下具體技術(shù)方案：

3、重型工程車輛液壓機(jī)械復(fù)合無級(jí)傳動(dòng)裝置，該無級(jí)傳動(dòng)裝置包括輸入機(jī)構(gòu)、液壓調(diào)速回路、功率耦合機(jī)構(gòu)、換檔機(jī)構(gòu)和輸出機(jī)構(gòu)；

4、所述輸入機(jī)構(gòu)包括輸入軸、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第一軸、第二軸和第四齒輪，用于連接發(fā)動(dòng)機(jī)以輸入動(dòng)力；

5、所述液壓調(diào)速回路包括雙向變量泵、定量馬達(dá)以及補(bǔ)油泵，所述雙向變量泵與所述定量馬達(dá)組成閉式液壓回路；所述補(bǔ)油泵維持所述閉式液壓回路的低壓壓力，并為所述雙向變量泵和所述定量馬達(dá)提供控制油壓；

6、所述功率耦合機(jī)構(gòu)由三個(gè)行星排組成，包括太陽輪軸、第一太陽輪、第一行星架、第一齒圈、第一齒圈齒輪一、第一齒輪第一齒圈齒輪二、第一行星架齒輪、第二太陽輪、第二行星架、第二齒圈、第三太陽輪、第三行星架、第三齒圈、第三齒圈齒輪和第三行星架齒輪；機(jī)械路動(dòng)力由所述輸入機(jī)構(gòu)經(jīng)所述第一行星架齒輪從所述第一行星架和所述第二齒圈輸入，液壓路動(dòng)力由所述定量馬達(dá)從所述太陽輪軸輸入，所述功率耦合機(jī)構(gòu)用于對(duì)機(jī)械功率和液壓功率進(jìn)行耦合后輸出；

7、所述換檔機(jī)構(gòu)包括第一段離合器c1、第二段離合器c2、第三段離合器c3、第四段離合器c4、第五齒輪、第六齒輪、第三軸(11)、第七齒輪、第八齒輪、第九齒輪、第四軸和第十齒輪，用于實(shí)現(xiàn)4個(gè)工作段的切換，并將所述功率耦合機(jī)構(gòu)的功率傳遞至所述輸出機(jī)構(gòu)；

8、所述輸出機(jī)構(gòu)由正倒擋輸出機(jī)構(gòu)與pto機(jī)構(gòu)組成，包括前進(jìn)擋離合器cv、倒擋離合器cr、cpto離合器、第十一齒輪、第四行星架、第五行星架、輸出軸太陽輪、輸出軸、第十二齒輪和pto輸出軸，用于輸出動(dòng)力。

9、更進(jìn)一步地，所述第一齒輪和所述第二齒輪固定安裝于所述輸入軸；所述第一齒輪與所述第十二齒輪嚙合，用于將輸入動(dòng)力傳遞到所述pto輸出軸；

10、所述第二齒輪與所述第三齒輪和所述第一行星架齒輪嚙合，用于將輸入動(dòng)力傳遞到所述液壓調(diào)速回路和所述功率耦合機(jī)構(gòu)。

11、更進(jìn)一步地，所述cpto離合器的主動(dòng)端與所述第十二齒輪固定連接，被動(dòng)端固定安裝于所述pto輸出軸。

12、更進(jìn)一步地，所述第三齒輪與所述第四齒輪嚙合；所述第四齒輪固定安裝于所述第二軸；

13、所述雙向變量泵與所述第二軸同軸布置；

14、所述定量馬達(dá)與所述太陽輪軸同軸布置。

15、更進(jìn)一步地，所述第一太陽輪、所述第二太陽輪以及所述第三太陽輪均固定安裝于所述太陽輪軸；

16、所述第一行星架與所述第二齒圈固定連接，并固定安裝有所述第一行星架齒輪；

17、所述第一齒圈齒輪一和所述第一齒圈齒輪二均固定安裝于所述第一齒圈；

18、所述第二行星架與所述第三齒圈固定連接，并固定連接有所述第三齒圈齒輪；

19、所述第三行星架齒輪與所述第三行星架固定連接；

20、功率經(jīng)三個(gè)行星排耦合后經(jīng)所述第三行星架齒輪傳遞至所述第一段離合器c1，經(jīng)所述第一齒圈齒輪二傳遞至所述第二段離合器c2，經(jīng)所述第三齒圈齒輪傳遞至第三段離合器c3，并經(jīng)所述第一齒圈齒輪一傳遞所述第四段離合器c4。

21、更進(jìn)一步地，所述第一段離合器c1的被動(dòng)端與所述第四段離合器c4的被動(dòng)端固定連接，并固定連接有所述第十齒輪；所述第一段離合器c1的主動(dòng)端固定連接有所述第八齒輪，所述第八齒輪與所述第三行星架齒輪嚙合，傳遞來自功率耦合機(jī)構(gòu)的功率；所述第十齒輪與所述第十一齒輪嚙合；

22、所述第四段離合器c4的主動(dòng)端固定連接有所述第九齒輪，所述第九齒輪與所述第一齒圈齒輪一嚙合，傳遞來自功率耦合機(jī)構(gòu)的功率；

23、所述第二段離合器c2的被動(dòng)端和所述第三段離合器c3的被動(dòng)端固定連接，并固定連接有所述第七齒輪；所述第二段離合器c2的主動(dòng)端固定連接有所述第六齒輪，所述第六齒輪與所述第一齒圈齒輪二嚙合，傳遞來自功率耦合機(jī)構(gòu)的功率；所述第七齒輪與所述第十一齒輪嚙合；

24、所述第三段離合器c3的主動(dòng)端固定連接有所述第五齒輪，所述第五齒輪與所述第三齒圈齒輪嚙合，傳遞來自功率耦合機(jī)構(gòu)的功率；

25、當(dāng)所述前進(jìn)擋離合器cv接合時(shí)，三個(gè)行星排整體回轉(zhuǎn)，所述輸出軸太陽輪輸出；

26、當(dāng)所述倒擋離合器cr接合時(shí)，所述第四行星架和所述第五行星架輸入功率，所述輸出軸太陽輪輸出。

27、更進(jìn)一步地，所述第十一齒輪空套于所述輸出軸；所述輸出軸太陽輪固定安裝于所述輸出軸；所述第四行星架與所述第五行星架均固定連接于所述第十一齒輪；所述第五行星架與所述輸出軸太陽輪嚙合；所述第四行星架與所述輸出齒圈嚙合；

28、所述前進(jìn)擋離合器cv的主動(dòng)端與所述輸出齒圈固定連接，從動(dòng)端與所述輸出軸固定連接；

29、所述倒擋離合器cr的主動(dòng)端為制動(dòng)端，從動(dòng)端與所述輸出齒圈固定連接，當(dāng)所述倒擋離合器cr接合時(shí)，所述輸出齒圈制動(dòng)。

30、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果：

31、1、本發(fā)明的無級(jí)傳動(dòng)裝置適用于重型工程車輛，采用三個(gè)行星排作為功率耦合機(jī)構(gòu)進(jìn)行液壓功率和機(jī)械功率的匯流，通過換檔機(jī)構(gòu)進(jìn)行4個(gè)工作段的切換，通過正倒擋機(jī)構(gòu)切換前進(jìn)擋與倒擋；采用4段連續(xù)式設(shè)計(jì)，4個(gè)工作段均為液壓機(jī)械復(fù)合傳動(dòng)段，全程無級(jí)調(diào)速，較低工作段用于起步和高牽引力作業(yè)，用于低速行駛和高牽引力工況，較高工作段用于高速行駛工況，在每個(gè)工作段內(nèi)都可以獲得較大的傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)較大范圍的無級(jí)變速，車輛前進(jìn)換段工作可以不切斷車輛動(dòng)力實(shí)現(xiàn)各階段平穩(wěn)銜接，提高了動(dòng)力性，大幅度提高了傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率，提高了工程機(jī)械對(duì)于各種工況的適應(yīng)性。

32、2、本發(fā)明的無級(jí)傳動(dòng)裝置采用液壓與機(jī)械的功率復(fù)合，液壓路只傳遞部分功率，大部分功率通過機(jī)械路傳遞，實(shí)現(xiàn)高傳動(dòng)效率及無級(jí)變速，可提高作業(yè)效率和降低發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗，提高了整車操縱性，提高整車載荷能力。通過濕式離合器進(jìn)行換段，由于液壓調(diào)速系統(tǒng)的存在，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)力換擋，先接合下一段的離合器，再松開上一段的離合器，保證動(dòng)力的不中斷輸出，提高了作業(yè)效率。

33、3、本發(fā)明無級(jí)傳動(dòng)裝置采用小功率液壓元件，可實(shí)現(xiàn)大功率的傳動(dòng)，不需要定制傳動(dòng)部件，有利于降低研發(fā)成本。各工作段連續(xù)變速，液壓元件的速度連續(xù)變化，離合器無速差切換，操縱簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，所需液壓元件的功率較小，可在民用市場(chǎng)上輕松獲取。