專利名稱：基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種車輛傳動(dòng)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具體涉及一種基于變量泵和定量多聯(lián)液壓馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
能源與環(huán)境問題已成為當(dāng)今社會(huì)討論的焦點(diǎn)，為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，節(jié)能減排已上升到世界各國(guó)戰(zhàn)略目標(biāo)的高度?；旌蟿?dòng)力便是應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)的手段之一。混合動(dòng)力包括電動(dòng)混合動(dòng)力、機(jī)械混合動(dòng)力、液壓混合動(dòng)力。受電池性能的制約，電動(dòng)混合動(dòng)力發(fā)展緩慢；而機(jī)械混合動(dòng)力難以維持飛輪長(zhǎng)時(shí)間高效率運(yùn)轉(zhuǎn)；液壓混合動(dòng)力所需技術(shù)較為成熟，功率密度高，特別適用于中、重型車輛。液壓混合動(dòng)力車輛通常采用變排量泵、變排量馬達(dá)驅(qū)動(dòng)車輛，可以實(shí)現(xiàn)車輛的無(wú)級(jí)變速，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)性區(qū)。為了保證車輛具有足夠的動(dòng)力性能，目前液壓混合動(dòng)力車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)均選用大排量液壓馬達(dá)；但車輛在巡航時(shí)所需馬達(dá)排量很小，這就使得變排量液壓馬達(dá)時(shí)常工作在小排量工況下，極大的降低了液壓馬達(dá)的傳動(dòng)效率，使得整車燃油經(jīng)濟(jì)性的提高大打折扣。除此之外，液壓混合動(dòng)力車輛中使用的變排量液壓馬達(dá)具有成本高，重量大，體積大的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，通過(guò)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)和變排量液壓泵的組合，大幅提高液壓混合動(dòng)力車輛傳動(dòng)效率，克服傳統(tǒng)液壓混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置中，變排量液壓馬達(dá)在低排量時(shí)效率低下，成本高，體積大，重量大的問題。本發(fā)明的基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:包括車輪、發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓蓄能器、變排量液壓泵、單向閥、二位四通換向閥、兩位三通換向閥、后橋、定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)、離合器和低壓蓄能器。所述定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)包括兩個(gè)以上不同排量的定排量液壓馬達(dá)，每個(gè)液壓馬達(dá)配有獨(dú)立的進(jìn)油口和出油口 ；所述每個(gè)液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連接一個(gè)兩位三通換向閥，所述兩位三通換向閥的P 口和與之對(duì)應(yīng)的液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連接。其連接關(guān)系在為:所述定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)中所有液壓馬達(dá)通過(guò)一根傳動(dòng)軸同軸連接，所述傳動(dòng)軸的一端與離合器相連，另一端與后橋相連。所述發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸與變排量液壓泵的輸入軸同軸連接，所述變排量液壓泵的輸出軸與離合器連接，所述后橋用于驅(qū)動(dòng)車輛的兩個(gè)后輪。所述變排量液壓泵的進(jìn)油口與低壓蓄能器相連，出油口與單向閥的進(jìn)油口連接；所述單向閥的出油口與高壓蓄能器相連；所述兩位四通換向閥的B 口與單向閥的出油口連接，T 口分別與三個(gè)兩位三通換向閥的B 口連接，兩位四通換向閥的P 口分別與定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)中每個(gè)液壓馬達(dá)的出油口連接，A 口與變排量液壓泵的進(jìn)油口連接；同時(shí)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)中每個(gè)液壓馬達(dá)的出油口和與之對(duì)應(yīng)的兩位三通換向閥的A 口連接。依據(jù)車輛的動(dòng)力需求調(diào)節(jié)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)中處于工作狀態(tài)的液壓馬達(dá)的個(gè)數(shù)，以調(diào)節(jié)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)的排量。當(dāng)離合器結(jié)合，變量液壓泵及定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)均停止工作時(shí)，該裝置處于純機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。當(dāng)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓變量泵，且離合器結(jié)合時(shí)，該裝置處于混合驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)離合器分離時(shí)，該裝置處于純液壓驅(qū)動(dòng)方式。有益效果:本發(fā)明的車輛驅(qū)動(dòng)裝置綜合了機(jī)械傳動(dòng)的高效率、變量液壓泵的無(wú)極調(diào)速功能和定量液壓馬達(dá)的高效率，避免了傳統(tǒng)車輛起步過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低效率區(qū)間和傳統(tǒng)液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)中變排量液壓馬達(dá)工作在低排量、低效率區(qū)間。通過(guò)對(duì)定排量液壓馬達(dá)的獨(dú)立控制，獲得不同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)總排量組合，即可提高車輛的動(dòng)力性能，又能降低整車燃油消耗率，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)，提高傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)車輛的無(wú)級(jí)變速和制動(dòng)能量回收；并能夠提供純機(jī)械傳動(dòng)、混合動(dòng)力傳動(dòng)、純液壓傳動(dòng)3種車輛驅(qū)動(dòng)形式。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖2為車輛制動(dòng)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1-后輪；2_發(fā)動(dòng)機(jī)；3_高壓蓄能器；4_變排量液壓泵；5_單向閥；6_兩位四通換向閥；7_兩位三通換向閥；8-后橋；9_定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)；10_離合器；11_低壓蓄能器。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例提供的基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)2、高壓蓄能器3、變排量液壓泵4、單向閥5、兩位四通換向閥6、三個(gè)兩位三通換向閥、后橋8、定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9、離合器10和低壓蓄能器11，如圖1所示。本實(shí)施例中定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9由三個(gè)不同排量的液壓馬達(dá)采用一根傳動(dòng)軸同軸連接后形成，每個(gè)液壓馬達(dá)配有獨(dú)立的進(jìn)油口和出油口。定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9中每個(gè)液壓馬達(dá)連接一個(gè)兩位三通換向閥，且液壓馬達(dá)的進(jìn)油口與兩位三通換向閥的P 口連接。通過(guò)對(duì)兩位三通換向閥的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)液壓馬達(dá)的獨(dú)立控制，為整車提供多種驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的有效排量組合方式。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體連接關(guān)系為:發(fā)動(dòng)機(jī)2的輸出軸與變排量液壓泵4的輸入軸同軸連接，變排量液壓泵4的輸出軸通過(guò)離合器10與定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9的輸入端同軸連接，定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9的輸出端通過(guò)后橋8驅(qū)動(dòng)車輛后輪。變排量液壓泵4的進(jìn)油口與低壓蓄能器11相連，出油口與單向閥5的進(jìn)油口連接；單向閥5的出油口與高壓蓄能器3相連。兩位四通換向閥6的B 口與單向閥5的出油口連接，T 口分別與三個(gè)兩位三通換向閥的B 口連接，兩位四通換向閥6的P 口分別與定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9中每個(gè)液壓馬達(dá)的出油口連接，A 口與變排量液壓泵4的進(jìn)油口連接。同時(shí)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9的每個(gè)液壓馬達(dá)的出油口和與之對(duì)應(yīng)的兩位三通換向閥7的A 口連接。所述兩位四通換向閥6工作在上位時(shí)，其B 口和T 口連通，A 口和P 口連通；工作在下位時(shí)，其B 口和P 口連通，A 口和T 口連通。所述兩位三通換向閥工作在左位其時(shí)B 口截至，A 口和P 口連通；工作在右位時(shí)其A 口截至，B 口和P 口連通。本實(shí)施例中定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9通過(guò)三個(gè)兩位三通換向閥和三個(gè)定排量液壓馬達(dá)能夠?qū)崿F(xiàn)8種排量的輸出。該驅(qū)動(dòng)裝置的工作原理為:(一)當(dāng)車輛向前行駛時(shí)，可以具體分為以下幾個(gè)工況:下列所述工況中，兩位四通換向閥6均工作在上位。(I)若車輛低負(fù)載起步，采用純液壓驅(qū)動(dòng)方式；此時(shí)，若高壓蓄能器3能量充足，則發(fā)動(dòng)機(jī)2不工作，離合器10分離，依據(jù)整車動(dòng)力需求，確定工作在右位的兩位三通換向閥的個(gè)數(shù)，從而控制定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)的排量。高壓蓄能器3通過(guò)兩位四通換向閥6和工作在右位的兩位三通換向閥為定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9中相應(yīng)的液壓馬達(dá)提供高壓油，從而為整車提供動(dòng)力源。此時(shí)，液壓馬達(dá)出油口流出的低壓油液通過(guò)兩位四通換向閥6流回低壓蓄能器11，由此形成低壓油路。同時(shí)工作在左位的兩位三通換向閥7使得定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9中所對(duì)應(yīng)的液壓馬達(dá)的進(jìn)油口接通低壓油路。當(dāng)高壓蓄能器3中壓力低于設(shè)定最低壓力時(shí)，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)變排量液壓泵4，變排量液壓泵4將存儲(chǔ)在低壓蓄能器11的低壓油輸送至高壓蓄能器3，然后再通過(guò)高壓蓄能器3為整車提供動(dòng)力源。(2)若車輛高負(fù)載起步，發(fā)動(dòng)機(jī)2啟動(dòng)，依據(jù)整車動(dòng)力需求，確定工作在右位的兩位三通換向閥的個(gè)數(shù)，從而控制定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)的排量。發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)液壓變量泵4將存儲(chǔ)在低壓蓄能器11的低壓油輸送至高壓蓄能器3，從而為整車提供動(dòng)力源，此時(shí)整車處于純液壓驅(qū)動(dòng)方式。(3)若車輛處于巡航狀態(tài)，此時(shí)車速穩(wěn)定，所需定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)的排量較小。離合器10結(jié)合，依據(jù)整車動(dòng)力需求與控制策略，調(diào)整變量液壓泵排量和定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)的排量，以調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)間和適應(yīng)整車行駛負(fù)載的變化，使發(fā)動(dòng)機(jī)2工作于最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)，此時(shí)整車處于混合驅(qū)動(dòng)方式。(4)若車輛運(yùn)行在高速工況，則采用純機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式。此時(shí)離合器10結(jié)合，變量液壓泵4及定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9均停止工作，僅由發(fā)動(dòng)機(jī)2驅(qū)動(dòng)車輛。(二)當(dāng)車輛制動(dòng)時(shí):發(fā)動(dòng)機(jī)2、變排量液壓泵4停止工作，離合器10分離，兩位四通換向閥6工作在下位；依據(jù)車輛制動(dòng)力需求，確定工作在右位的兩位三通換向閥的個(gè)數(shù)。本實(shí)施例中，確定一個(gè)兩位三通換向閥工作在右位，兩個(gè)工作在左位，如圖2所示。此時(shí)低壓蓄能器11的低壓油通過(guò)兩位四通換向閥6和工作在右位的兩位三通換向閥流入相應(yīng)的定排量液壓馬達(dá)，形成低壓油路；車輛利用慣性拖動(dòng)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9，定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9中液壓馬達(dá)出油口流出的高壓油通過(guò)兩位四通換向閥6流回高壓蓄能器3，形成高壓油路，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收。同時(shí)工作在左位的兩位三通換向閥使得定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9中所對(duì)應(yīng)液壓馬達(dá)的進(jìn)油口與高壓油路接通，使其空轉(zhuǎn)不做功，最后定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)9輸出軸通過(guò)后橋8實(shí)現(xiàn)車輛的制動(dòng)。
綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:包括車輪(I)、發(fā)動(dòng)機(jī)(2)、高壓蓄能器(3)、變排量液壓泵(4)、單向閥(5)、二位四通換向閥(6)、兩位三通換向閥(7)、后橋(8)、定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)(9)、離合器(10)和低壓蓄能器(11); 所述定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)(9)包括兩個(gè)以上不同排量的定排量液壓馬達(dá)，每個(gè)液壓馬達(dá)配有獨(dú)立的進(jìn)油口和出油口 ；所述每個(gè)液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連接一個(gè)兩位三通換向閥，所述兩位三通換向閥的P 口和與之對(duì)應(yīng)的液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連接； 其連接關(guān)系在為:所述定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)(9)中所有液壓馬達(dá)通過(guò)一根傳動(dòng)軸同軸連接，所述傳動(dòng)軸的一端與離合器(10)相連，另一端與后橋(8)相連；所述發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的輸出軸與變排量液壓泵(4)的輸入軸同軸連接，所述變排量液壓泵(4)的輸出軸與離合器(10 )連接，所述后橋(8 )用于驅(qū)動(dòng)車輛的兩個(gè)后輪；所述變排量液壓泵(4 )的進(jìn)油口與低壓蓄能器(11)相連，出油口與單向閥(5)的進(jìn)油口連接；所述單向閥(5)的出油口與高壓蓄能器(3)相連；所述兩位四通換向閥(6)的B 口與單向閥(5)的出油口連接，T 口分別與三個(gè)兩位三通換向閥的B 口連接，兩位四通換向閥(6)的P 口分別與定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)(9)中每個(gè)液壓馬達(dá)的出油口連接，A 口與變排量液壓泵(4)的進(jìn)油口連接；同時(shí)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)(9)中每個(gè)液壓馬達(dá)的出油口和與之對(duì)應(yīng)的兩位三通換向閥的A 口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:依據(jù)車輛的動(dòng)力需求調(diào)節(jié)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)(9)中處于工作狀態(tài)的液壓馬達(dá)的個(gè)數(shù)，以調(diào)節(jié)定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)(9)的排量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:當(dāng)離合器(10)結(jié)合，變量液壓泵(4)及定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)(9)均停止工作時(shí)，該裝置處于純機(jī)械驅(qū)動(dòng)方式，由發(fā)動(dòng)機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)車輛。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:當(dāng)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)液壓變量泵(4)，且離合器(10)結(jié)合時(shí)，該裝置處于混合驅(qū)動(dòng)方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:當(dāng)離合器(10)分離時(shí)，該裝置處于純液壓驅(qū)動(dòng)方式。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于變量泵和定量多聯(lián)馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)裝置，屬于車輛傳動(dòng)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。包括發(fā)動(dòng)機(jī)、變量液壓泵、定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)、單向閥、高壓蓄能器和兩位四通換向閥。其中定排量多聯(lián)液壓馬達(dá)包括兩個(gè)以上定排量液壓馬達(dá)，每個(gè)液壓馬達(dá)通過(guò)一個(gè)兩位三通換向閥獨(dú)立控制。該驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)對(duì)定排量液壓馬達(dá)的獨(dú)立控制，能夠獲得不同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)總排量組合，即可提高車輛的動(dòng)力性能，又能降低整車燃油消耗率，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)，提高傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率。同時(shí)能夠提供純機(jī)械傳動(dòng)、混合動(dòng)力傳動(dòng)、純液壓傳動(dòng)3種驅(qū)動(dòng)形式。
文檔編號(hào)B60K6/12GK103171429SQ20131006610
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月1日
發(fā)明者吳維, 蔣忠林, 苑士華, 荊崇波 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)