一種履帶車輛的雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種履帶車輛的雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、增速箱、雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、功率耦合裝置以及側(cè)傳動(dòng)。功率耦合裝置是一個(gè)雙輸入雙輸出的行星機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸均相同的單星行星排組成，發(fā)動(dòng)機(jī)功率經(jīng)增速箱分流給雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，雙側(cè)馬達(dá)輸出功率從功率耦合裝置的兩側(cè)太陽輪輸入，再由兩側(cè)行星架輸出，實(shí)現(xiàn)功率的匯流與分流，經(jīng)過側(cè)傳動(dòng)后驅(qū)動(dòng)車輛行駛。轉(zhuǎn)向時(shí)低速側(cè)的再生功率可通過功率耦合裝置傳遞到高速側(cè)，解決了雙側(cè)泵、馬達(dá)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)履帶車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)功率回流困難的問題，同時(shí)也減小了高速側(cè)泵和馬達(dá)功率需求。
【專利說明】一種履帶車輛的雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液壓傳動(dòng)領(lǐng)域，具體涉及一種履帶車輛的雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]靜液驅(qū)動(dòng)履帶車輛具有機(jī)動(dòng)性好、易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速和連續(xù)無級(jí)轉(zhuǎn)向、功率密度高、布置靈活、傳動(dòng)平穩(wěn)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，在工程車輛及農(nóng)用機(jī)械中應(yīng)用較廣泛。
[0003]目前，靜液驅(qū)動(dòng)履帶車輛多采用雙側(cè)泵、馬達(dá)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)形式，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)增速箱傳遞到兩側(cè)變量泵，兩側(cè)變量泵獨(dú)立驅(qū)動(dòng)兩側(cè)的變量馬達(dá)，后經(jīng)側(cè)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，通過電液伺服閥控制兩側(cè)泵和馬達(dá)的排量，從而實(shí)現(xiàn)車輛的直線行駛和轉(zhuǎn)向。此雙側(cè)泵、馬達(dá)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方案中雙側(cè)輸出軸之間沒有機(jī)械連接，其直駛穩(wěn)定性對(duì)控制系統(tǒng)要求較高，且轉(zhuǎn)向時(shí)低速側(cè)難以實(shí)現(xiàn)功率回流，因此對(duì)高速側(cè)泵和馬達(dá)需求功率較大。為此，發(fā)明了一種雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，通過一個(gè)功率耦合裝置將兩側(cè)液壓系統(tǒng)傳遞功率進(jìn)行匯流和分流，轉(zhuǎn)向時(shí)低速側(cè)的再生功率可通過機(jī)械傳動(dòng)直接傳遞到高速側(cè)，減小了高速側(cè)泵和馬達(dá)的功率需求，且整個(gè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)要解決的技術(shù)問題
[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，用于履帶車輛，解決雙側(cè)液壓系統(tǒng)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)履帶車輛在轉(zhuǎn)向時(shí)功率回流困難的問題。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種履帶車輛的雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、增速箱、雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和側(cè)傳動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)增速箱傳遞給雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)兩側(cè)的變量泵，兩側(cè)變量泵獨(dú)立驅(qū)動(dòng)兩側(cè)變量馬達(dá)；其特征在于，還包括功率耦合裝置；兩側(cè)變量馬達(dá)分別與功率耦合裝置的兩側(cè)輸入軸相聯(lián)，功率在耦合裝置中實(shí)現(xiàn)匯流與分流，功率耦合裝置兩側(cè)輸出軸經(jīng)過側(cè)傳動(dòng)后分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)；所述的功率耦合裝置，由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同的第一行星排、第二行星排組成，第一行星排、第二行星排都為單星行星排；左側(cè)變量馬達(dá)Ml輸出軸通過定軸齒輪副與第一行星排的太陽輪SI相聯(lián)，右側(cè)變量馬達(dá)M2輸出軸通過定軸齒輪副與第二行星排的太陽輪S2相聯(lián)，第一行星排的齒圈Rl與第二行星排的行星架C2相聯(lián)作為功率耦合裝置的右輸出軸，第一行星排的行星架Cl與第二行星排的齒圈R2相聯(lián)作為功率耦合裝置的左輸出軸。
[0008](三)有益效果
[0009]本發(fā)明的技術(shù)效果:(1)采用功率耦合裝置實(shí)現(xiàn)車輛雙側(cè)輸出軸之間的機(jī)械連接，使其在轉(zhuǎn)向時(shí)易于實(shí)現(xiàn)功率回流。(2)轉(zhuǎn)向時(shí)，低速側(cè)的回流功率通過機(jī)械傳動(dòng)傳遞給高速側(cè)，減小了高速側(cè)對(duì)泵和馬達(dá)的功率需求。
【專利附圖】

【附圖說明】[0010]本發(fā)明共有4幅附圖。
[0011]圖1為本發(fā)明的一種履帶車輛的雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；
[0012]圖2為直駛和大半徑轉(zhuǎn)向時(shí)雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率流向圖；
[0013]圖3為小半徑轉(zhuǎn)向時(shí)雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率流向圖；
[0014]圖4為原位轉(zhuǎn)向時(shí)雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率流向圖。
[0015]圖中:P1、P2——液壓泵；M1、M2——液壓馬達(dá)；S1、S2——太陽輪；C1、C2——行星架；R1、R2——齒圈么、k2——行星排特性參數(shù)，表示齒圈與太陽輪的齒數(shù)之比山、i2——馬達(dá)聯(lián)接齒輪與太陽輪之間的傳動(dòng)比。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，本發(fā)明的一種履帶車輛使用雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、增速箱、雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)、功率耦合裝置和側(cè)傳動(dòng)。
[0017]發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)增速箱傳遞給雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)兩側(cè)的變量泵，兩側(cè)變量泵獨(dú)立驅(qū)動(dòng)兩側(cè)變量馬達(dá)，兩側(cè)變量馬達(dá)分別與功率耦合裝置的兩側(cè)輸入軸相聯(lián)，功率在耦合裝置中實(shí)現(xiàn)匯流與分流，兩側(cè)輸出軸經(jīng)過側(cè)傳動(dòng)后分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。
[0018]所述的功率耦合裝置是一個(gè)雙輸入雙輸出的行星機(jī)構(gòu)，由兩個(gè)結(jié)構(gòu)與尺寸均相同的單星行星排組成，分別為第一行星排、第二行星排。
[0019]兩個(gè)太陽輪軸為左、右輸入軸，分別與兩側(cè)液壓馬達(dá)通過定軸齒輪副相聯(lián)；兩個(gè)行星架軸為左、右輸出軸，分別與兩側(cè)側(cè)傳動(dòng)相聯(lián)；第一行星排的齒圈與第二行星排的行星架相聯(lián)，第二行星排的齒圈與第一行星排的行星架相聯(lián)。
[0020]左側(cè)變量馬達(dá)Ml輸出軸通過定軸齒輪副與第一行星排的太陽輪SI相聯(lián)，右側(cè)變量馬達(dá)M2輸出軸通過定軸齒輪副與第二行星排的太陽輪S2相聯(lián)，第一行星排的齒圈Rl與第二行星排的行星架C2以及功率耦合裝置的右輸出軸相聯(lián)，第一行星排的行星架Cl與第二行星排的齒圈R2以及功率耦合裝置的左輸出軸相聯(lián)。兩個(gè)行星排的特性參數(shù)相同，即kfkfk,且兩側(cè)馬達(dá)聯(lián)接齒輪與太陽輪之間的傳動(dòng)比相等，即
[0021]變量泵將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，變量馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳遞給主動(dòng)輪以驅(qū)動(dòng)車輛行駛，高壓蓄能器將車輛回收的制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為液壓能后進(jìn)行儲(chǔ)存，為車輛提供輔助動(dòng)力，機(jī)械-液壓伺服控制裝置對(duì)泵和馬達(dá)的排量進(jìn)行控制，以適應(yīng)車輛不同的行駛需求。
[0022]增速箱一方面提高變量泵的輸入轉(zhuǎn)速，從而提高泵的效率；另一方面將發(fā)動(dòng)機(jī)功率進(jìn)行分流后分別傳遞給兩側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。直駛時(shí)，通過對(duì)雙側(cè)變量泵和變量馬達(dá)排量進(jìn)行自適應(yīng)控制保證車輛行駛的直駛穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)向時(shí)，通過控制兩側(cè)變量泵和變量馬達(dá)的排量，使兩側(cè)履帶速度不一致，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向過程中低速側(cè)功率經(jīng)過機(jī)械系統(tǒng)即可實(shí)現(xiàn)回流，傳遞到高速側(cè)以補(bǔ)償高速側(cè)功率需求。
[0023]當(dāng)車重較大時(shí)，液壓泵和液壓馬達(dá)的有效性能可能無法同時(shí)滿足最高車速和最大爬坡度要求，此時(shí)，可在雙側(cè)各配備一個(gè)兩檔行星變速機(jī)構(gòu)，高速行駛時(shí)采用直接檔，負(fù)荷較大時(shí)采用低速檔。
[0024]雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用相同的兩個(gè)變量泵、相同的兩個(gè)變量馬達(dá)(分別為左側(cè)變量馬達(dá)Ml和右側(cè)變量馬達(dá)M2)，雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)所用變量泵、變量馬達(dá)、高壓蓄能器以及機(jī)械-液壓伺服控制裝置等結(jié)構(gòu)尺寸均相同，性能也盡可能保持一致。直駛時(shí)，兩側(cè)泵、馬達(dá)的排量和旋轉(zhuǎn)方向相同，由兩個(gè)行星排組成的功率耦合機(jī)構(gòu)整體回轉(zhuǎn)，通過對(duì)兩側(cè)泵、馬達(dá)的排量進(jìn)行實(shí)時(shí)控制調(diào)節(jié)，保證車輛直駛穩(wěn)定，改變兩側(cè)液壓馬達(dá)的排量方向，使其旋轉(zhuǎn)反向即可實(shí)現(xiàn)倒檔。直駛功率流向如圖2所示，發(fā)動(dòng)機(jī)功率在增速箱處進(jìn)行分流，經(jīng)雙側(cè)泵馬達(dá)系統(tǒng)由兩側(cè)太陽輪輸入功率耦合機(jī)構(gòu)，在功率耦合機(jī)構(gòu)內(nèi)部形成從一側(cè)行星架到另一側(cè)齒圈的循環(huán)功率，兩側(cè)輸入功率與循環(huán)功率匯流后，分別從兩側(cè)行星架輸出，經(jīng)側(cè)傳動(dòng)傳遞給兩側(cè)主動(dòng)輪。
[0025]轉(zhuǎn)向時(shí)，整車控制器同時(shí)接收駕駛員的轉(zhuǎn)向控制命令和馬達(dá)反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)，為兩側(cè)機(jī)械-液壓伺服控制系統(tǒng)提供控制的目標(biāo)量，通過控制兩側(cè)泵、馬達(dá)的排量實(shí)現(xiàn)對(duì)兩側(cè)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的控制，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。
[0026]大半徑轉(zhuǎn)向(P !<P < P1為內(nèi)側(cè)履帶力為O時(shí)的相對(duì)轉(zhuǎn)向半徑)時(shí)，內(nèi)外側(cè)履帶速度和履帶力均向前，內(nèi)外側(cè)均為推進(jìn)功率，內(nèi)側(cè)需求功率小于外側(cè)需求功率，通過調(diào)節(jié)兩側(cè)泵、馬達(dá)排量，實(shí)現(xiàn)車輛差速或獨(dú)立轉(zhuǎn)向，其功率流向與直駛時(shí)相同，如圖2所示。
[0027]小半徑轉(zhuǎn)向(0.5〈 P ( P P時(shí)，外側(cè)履帶速度和履帶力均向前，內(nèi)側(cè)履帶速度向前，履帶力向后，外側(cè)履帶為推進(jìn)功率，內(nèi)側(cè)履帶從地面吸收功率，回流功率經(jīng)過功率耦合機(jī)構(gòu)傳遞到外側(cè)，以補(bǔ)償外側(cè)履帶所需功率，有效減小了外側(cè)泵、馬達(dá)功率需求。小半徑轉(zhuǎn)向功率流向如圖3所示，兩側(cè)泵馬達(dá)系統(tǒng)傳遞功率由太陽輪輸入功率耦合機(jī)構(gòu),在功率耦合機(jī)構(gòu)內(nèi)部同樣形成從一側(cè)行星架到另一側(cè)齒圈的循環(huán)功率，內(nèi)側(cè)履帶吸收功率經(jīng)由內(nèi)側(cè)行星排的行星架傳遞給外側(cè)行星排的齒圈，外側(cè)輸入功率、循環(huán)功率以及內(nèi)側(cè)吸收功率在外側(cè)行星排處進(jìn)行匯流后傳遞給外側(cè)主動(dòng)輪。
[0028]原位轉(zhuǎn)向(OS P < 0.5)時(shí),外側(cè)履帶速度和履帶力均向前，內(nèi)側(cè)履帶速度和履帶力均向后，內(nèi)外側(cè)履帶均為推進(jìn)功率，功率流向如圖4所示；兩側(cè)泵馬達(dá)系統(tǒng)傳遞功率由太陽輪輸入功率耦合機(jī)構(gòu)，在功率耦合機(jī)構(gòu)內(nèi)部形成從一側(cè)齒圈到另一側(cè)行星架的循環(huán)功率，兩側(cè)輸入功率與循環(huán)功·率匯流后，分別從兩側(cè)行星架輸出，經(jīng)側(cè)傳動(dòng)傳遞給兩側(cè)主動(dòng)輪。
[0029]制動(dòng)時(shí)，兩側(cè)履帶均從地面吸收功率，兩側(cè)液壓馬達(dá)均以泵工況工作，將車輛的慣性能轉(zhuǎn)化為液壓能，并將壓力油儲(chǔ)存到高壓蓄能器中，當(dāng)車輛爬坡或加速時(shí)，釋放液壓能，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。
【權(quán)利要求】
1.一種履帶車輛的雙側(cè)靜液耦合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、增速箱、雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及側(cè)傳動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力經(jīng)增速箱傳遞給雙側(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)兩側(cè)的變量泵，兩側(cè)變量泵驅(qū)動(dòng)兩側(cè)變量馬達(dá)；其特征在于，還包括功率耦合裝置；兩側(cè)變量馬達(dá)分別與功率耦合裝置的兩側(cè)輸入軸相聯(lián)，功率耦合裝置兩側(cè)輸出軸經(jīng)過側(cè)傳動(dòng)后分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)；所述的功率耦合裝置，由兩個(gè)結(jié)構(gòu)尺寸相同的第一行星排、第二行星排組成，第一行星排、第二行星排都為單星行星排；左側(cè)變量馬達(dá)Ml輸出軸通過定軸齒輪副與第一行星排的太陽輪SI相聯(lián)，右側(cè)變量馬達(dá)M2輸出軸通過定軸齒輪副與第二行星排的太陽輪S2相聯(lián)，第一行星排的齒圈Rl與第二行星排的行星架C2相聯(lián)作為功率耦合裝置的右輸出軸，第一行星排的行星架Cl與第二行星排的齒圈R2相聯(lián)作為功率耦合裝置的左輸出軸。
【文檔編號(hào)】B60K17/28GK103707764SQ201310703782
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】李慎龍, 周廣明, 呂慶軍, 張靜, 張鶴, 趙欣源, 邢慶坤, 尹華兵 申請(qǐng)人:中國(guó)北方車輛研究所