專利名稱:裝載機(jī)的功率分流式液壓混合動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種裝載機(jī)的功率分流式液壓混合動力系統(tǒng)，是由發(fā)動機(jī)、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、第三傳動軸、第一鎖止器、第二鎖止器、高壓蓄能器、低壓蓄能器以及液控單向閥組成。本實(shí)用新型采用了結(jié)構(gòu)緊湊的行星輪系作為動力耦合元件，實(shí)現(xiàn)了裝載機(jī)的功率分流式傳動；本實(shí)用新型的傳動系統(tǒng)采用了復(fù)合行星輪系換向機(jī)構(gòu)，并且只有兩個(gè)鎖止器，易于實(shí)現(xiàn)自動控制，集成化程度高；本實(shí)用新型取消了液力變矩器，提高了傳動系統(tǒng)效率，降低了裝載機(jī)油耗；本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)液壓無級變速，使發(fā)動機(jī)工作在高效區(qū)，降低油耗。
【專利說明】裝載機(jī)的功率分流式液壓混合動力系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種混合動力裝載機(jī)的動力系統(tǒng)，特別涉及一種裝載機(jī)的功率分流式液壓混合動力系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，以小松、日立建機(jī)等為代表的工程機(jī)械企業(yè)巨頭投入了大量的人力、財(cái)力、物力進(jìn)行混合動力工程車輛方面的研宄，取得了一些成效。但國內(nèi)外對混合動力裝載機(jī)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(jī)存在改裝成本高、難以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的缺點(diǎn)；并聯(lián)式混合動力裝載機(jī)對發(fā)動機(jī)工作點(diǎn)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(shí)用新型的目的是提供一種裝載機(jī)的功率分流式液壓混合動力系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型是由發(fā)動機(jī)、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、第三傳動軸、第一鎖止器、第二鎖止器、高壓蓄能器、低壓蓄能器以及液控單向閥組成。所述行星排包括第一行星排、第二行星排以及第三行星排；所述第一行星排包括第一太陽輪、第一行星輪、第一行星架以及第一齒圈；所述第二行星排包括第二太陽輪、第二行星輪、第二行星架以及第二齒圈；所述第三行星排包括第三太陽輪、第三行星輪、第三行星架以及第三齒圈；所述傳動齒輪包括第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第五齒輪以及第六齒輪；所述發(fā)動機(jī)與第一傳動軸連接，第一行星架與第一傳動軸連接，第六齒輪與第一傳動軸通過花鍵連接，第一齒輪與第六齒輪嚙合輸出動力到液壓工作系統(tǒng)；所述一號液壓泵/馬達(dá)與第五齒輪連接，第二齒輪與第五齒輪嚙合，第一太陽輪與第二齒輪固連；所述二號液壓泵/馬達(dá)與第四齒輪連接，第三齒輪與第四齒輪嚙合；所述的第一齒圈與第二傳動軸連接，第二太陽輪與第二傳動軸花鍵連接；所述第二太陽輪與第三太陽輪固連，第二齒圈與第三行星架固連，第二行星架與第二鎖止器一端連接，第二鎖止器另一端固連于車架，第三齒圈與第一鎖止器連接，第一鎖止器另一端固連于車架；所述第三行星架與第三傳動軸連接，第三傳動軸與驅(qū)動橋連接；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(shí)用新型的有益效果是:
[0006]1.本實(shí)用新型相對于現(xiàn)有混合動力系統(tǒng)，采用了結(jié)構(gòu)緊湊的行星輪系作為動力耦合元件，實(shí)現(xiàn)了裝載機(jī)的功率分流式傳動。
[0007]2.本實(shí)用新型的傳動系統(tǒng)采用了復(fù)合行星輪系換向機(jī)構(gòu)，并且只有兩個(gè)鎖止器，易于實(shí)現(xiàn)自動控制，集成化程度高。
[0008]3.本實(shí)用新型取消了液力變矩器，提高了傳動系統(tǒng)效率，降低了裝載機(jī)油耗。
[0009]4.本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)液壓無級變速，使發(fā)動機(jī)工作在高效區(qū)，降低油耗。

【附圖說明】

[0010]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)組成與工作原理示意圖。
[0011]圖2是實(shí)用新型的發(fā)動機(jī)靜止啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0012]圖3是實(shí)用新型的發(fā)動機(jī)行車啟動模式的動力傳遞路線圖。
[0013]圖4是實(shí)用新型的純液壓驅(qū)動的動力傳遞路線圖。
[0014]圖5是實(shí)用新型的功率直接傳遞模式的動力傳遞路線圖。
[0015]圖6是實(shí)用新型的功率分流模式的動力傳遞路線圖。
[0016]圖7是實(shí)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是實(shí)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是實(shí)用新型的再生制動模式的動力傳遞路線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]請參閱圖1所示，為本實(shí)用新型的實(shí)施例，該實(shí)施例是由發(fā)動機(jī)1、一號液壓泵/馬達(dá)31、二號液壓泵/馬達(dá)27、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9、第三傳動軸18、第一鎖止器21、第二鎖止器22、高壓蓄能器30、低壓蓄能器28以及液控單向閥29組成，所述行星排包括第一行星排、第二行星排以及第三行星排；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7以及第一齒圈8 ;所述第二行星排包括第二太陽輪13、第二行星輪12、第二行星架10以及第二齒圈11 ;所述第三行星排包括第三太陽輪17、第三行星輪15、第三行星架16以及第三齒圈14 ;所述傳動齒輪包括第一齒輪4、第二齒輪23、第三齒輪24、第四齒輪25、第五齒輪26以及第六齒輪32 ;所述發(fā)動機(jī)I與第一傳動軸2連接，第一行星架7與第一傳動軸2連接，第六齒輪32與第一傳動軸2通過花鍵連接，第一齒輪4與第六齒輪32嚙合輸出動力到液壓工作系統(tǒng)；所述一號液壓泵/馬達(dá)31與第五齒輪26連接，第二齒輪23與第五齒輪26嚙合，第一太陽輪5與第二齒輪23固連；所述二號液壓泵/馬達(dá)27與第四齒輪25連接，第三齒輪24與第四齒輪25嚙合；所述的第一齒圈8與第二傳動軸9連接，第二太陽輪13與第二傳動軸9花鍵連接；所述第二太陽輪13與第三太陽輪17固連，第二齒圈11與第三行星架16固連，第二行星架10與第二鎖止器22 一端連接，第二鎖止器22另一端固連于車架，第三齒圈14與第一鎖止器21連接，第一鎖止器21另一端固連于車架；所述第三行星架16與第三傳動軸18連接，第三傳動軸18與驅(qū)動橋19連接；所述高壓蓄能器30通過液控單向閥29與一號液壓泵/馬達(dá)31高壓油口液壓連接，一號液壓泵/馬達(dá)31低壓油口與低壓蓄能器28液壓連接；所述高壓蓄能器30與二號液壓泵/馬達(dá)27高壓油口液壓連接，二號液壓泵/馬達(dá)27低壓油口與低壓蓄能器28液壓連接。
[0020]裝載機(jī)正向行駛時(shí)，第一鎖止器21接合，第二鎖止器22分離，第三齒圈14固定，動力經(jīng)第二傳動軸9、第三太陽輪17、第三行星輪15、第三行星架16、第三傳動軸18、驅(qū)動橋19、傳遞至車輪20 ;第二傳動軸9與第三傳動軸18轉(zhuǎn)速方向相同，第二太陽輪13、第二行星輪12、第二行星架10、第二齒圈11空轉(zhuǎn)。倒向行駛時(shí)，第一鎖止器21分離，第二鎖止器22接合，第二行星架10固定，動力經(jīng)第二傳動軸9、第二太陽輪13、第二行星輪12、第二齒圈11、第三傳動軸18、驅(qū)動橋19、傳遞至車輪20 ;第二傳動軸9與第三傳動軸18轉(zhuǎn)速方向相反。由于裝載機(jī)正向行駛和倒向行駛過程中混合動力系統(tǒng)工作模式類似，因此以正向行駛為例。
[0021]本實(shí)用新型的工作過程和原理如下:
[0022]1.發(fā)動機(jī)啟動模式
[0023]根據(jù)整車的運(yùn)行狀況，發(fā)動機(jī)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30釋放能量，一號液壓泵/馬達(dá)31以馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動力經(jīng)第五齒輪26、第二齒輪23、第一太陽輪5、第一行星輪6、第一行星架7、第一傳動軸2傳遞到發(fā)動機(jī)1，發(fā)動機(jī)I啟動。兩種子模式的區(qū)別是:靜止啟動時(shí)二號液壓泵/馬達(dá)27不工作，第一齒圈8的轉(zhuǎn)速為零，動力傳遞路線如圖2所示；行車啟動時(shí)二號液壓泵/馬達(dá)27以馬達(dá)的形式工作，第一齒圈8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)液壓蓄能器30壓力較高時(shí)，裝載機(jī)起步和低速行駛等低負(fù)荷工況。此模式下，高壓蓄能器30釋放能量，二號液壓泵/馬達(dá)27以馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，動力經(jīng)第四齒輪25、第三齒輪24、第一齒圈8傳遞到第二傳動軸9，最終輸出至車輪20 ;發(fā)動機(jī)I和第一行星架7固定，一號液壓泵/馬達(dá)31、第五齒輪26、第二齒輪23和第一太陽輪5空轉(zhuǎn)。此模式下裝載機(jī)行駛所需全部能量來自高壓蓄能器30，動力傳遞路線如圖4所示。
[0026]3.發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動模式
[0027]發(fā)動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動模式主要用于中負(fù)荷行駛和高壓蓄能器30壓力較低時(shí)的低負(fù)荷行駛，根據(jù)整機(jī)運(yùn)行狀況，發(fā)動機(jī)單獨(dú)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(jī)進(jìn)行中負(fù)荷行駛，整機(jī)行駛需求功率處于發(fā)動機(jī)高效區(qū)時(shí)，為功率直接傳遞模式；當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行低負(fù)荷行駛，整機(jī)行駛功率需求低于發(fā)動機(jī)在高效區(qū)提供的最小功率，且高壓蓄能器30壓力較低時(shí)，為功率分流模式。
[0028]這兩種子模式的共同特征是:發(fā)動機(jī)I工作，動力經(jīng)第一傳動軸2、第一行星架7、第一行星輪6、第一齒圈8、第二傳動軸9，最終輸出至車輪20 ;裝載機(jī)行駛所需全部動力均來自于發(fā)動機(jī)I ;第三齒輪24、第四齒輪25、第二液壓泵/馬達(dá)27空轉(zhuǎn)。兩種子模式的區(qū)別是:功率直接傳遞時(shí)，一號液壓泵/馬達(dá)31不工作，發(fā)動機(jī)I輸出的動力全部用于驅(qū)動裝載機(jī)行駛，動力傳遞路線如圖5所示；功率分流時(shí)，一號液壓泵/馬達(dá)31以泵的形式工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓油的壓力能，使發(fā)動機(jī)I輸出的動力一部分用于驅(qū)動裝載機(jī)行駛，另一部分以液壓油的壓力能的形式充入高壓蓄能器30內(nèi)，此時(shí)裝載機(jī)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(jī)進(jìn)行鏟掘、舉升等工作時(shí)，高壓蓄能器30釋放能量，一號液壓泵/馬達(dá)31不工作，二號液壓泵/馬達(dá)27以馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，和發(fā)動機(jī)I共同驅(qū)動裝載機(jī)，動力傳遞路線如圖7所示。當(dāng)裝載機(jī)進(jìn)行最高速行駛時(shí)，高壓蓄能器30釋放能量，一號液壓泵/馬達(dá)31和二號液壓泵/馬達(dá)27均以馬達(dá)的形式工作，將液壓油的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，和發(fā)動機(jī)I共同驅(qū)動裝載機(jī)，動力傳遞路線如圖8所示；此時(shí)，一號液壓泵/馬達(dá)31反轉(zhuǎn)。
[0031]5.制動模式
[0032]當(dāng)高壓蓄能器30壓力較低且車速高于一定值時(shí)，裝載機(jī)可進(jìn)行再生制動，二號液壓泵/馬達(dá)27以泵的形式工作，回收的制動能量以液壓油的壓力能的形式充入高壓蓄能器30，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)27不足以提供所需制動力矩時(shí)，裝載機(jī)將采用再生制動、發(fā)動機(jī)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】
1.一種裝載機(jī)的功率分流式液壓混合動力系統(tǒng)，其特征在于:是由發(fā)動機(jī)(1)、一號液壓泵/馬達(dá)(31)、二號液壓泵/馬達(dá)(27)、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(9)、第三傳動軸(18)、第一鎖止器(21)、第二鎖止器(22)、高壓蓄能器(30)、低壓蓄能器(28)以及液控單向閥(29)組成，所述行星排包括第一行星排、第二行星排以及第三行星排；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(7)以及第一齒圈(8);所述第二行星排包括第二太陽輪(13)、第二行星輪(12)、第二行星架(10)以及第二齒圈(11);所述第三行星排包括第三太陽輪(17)、第三行星輪(15)、第三行星架(16)以及第三齒圈(14);所述傳動齒輪包括第一齒輪(4)、第二齒輪(23)、第三齒輪(24)、第四齒輪(25)、第五齒輪(26)以及第六齒輪(32);所述發(fā)動機(jī)(I)與第一傳動軸(2)連接，第一行星架(7)與第一傳動軸(2)連接，第六齒輪(32)與第一傳動軸(2)通過花鍵連接，第一齒輪(4)與第六齒輪(32)嚙合輸出動力到液壓工作系統(tǒng)；所述一號液壓泵/馬達(dá)(31)與第五齒輪(26)連接，第二齒輪(23)與第五齒輪(26)嚙合，第一太陽輪(5)與第二齒輪(23)固連；所述二號液壓泵/馬達(dá)(27)與第四齒輪(25)連接，第三齒輪(24)與第四齒輪(25)嚙合；所述的第一齒圈⑶與第二傳動軸(9)連接，第二太陽輪(13)與第二傳動軸(9)花鍵連接；所述第二太陽輪(13)與第三太陽輪(17)固連，第二齒圈(11)與第三行星架(16)固連，第二行星架(10)與第二鎖止器(22) —端連接，第二鎖止器(22)另一端固連于車架，第三齒圈(14)與第一鎖止器(21)連接，第一鎖止器(21)另一端固連于車架；所述第三行星架(16)與第三傳動軸(18)連接，第三傳動軸(18)與驅(qū)動橋(19)連接；所述高壓蓄能器(30)通過液控單向閥(29)與一號液壓泵/馬達(dá)(31)高壓油口液壓連接，一號液壓泵/馬達(dá)(31)低壓油口與低壓蓄能器(28)液壓連接；所述高壓蓄能器(30)與二號液壓泵/馬達(dá)(27)高壓油口液壓連接，二號液壓泵/馬達(dá)(27)低壓油口與低壓蓄能器(28)液壓連接。
【文檔編號】B60K6-12GK204296442SQ201420768196
【發(fā)明者】王繼新, 楊智宇, 柳少康, 李研, 尤爽 [申請人]吉林大學(xué)