本發(fā)明涉及一種靜液壓傳動(dòng)裝置，尤其是涉及一種基于能量回收的集成式液壓變速器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的齒輪式變速器具有體積大、質(zhì)量大等缺點(diǎn)。同時(shí)，輸出端的加速、減速與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)法工作在高效率點(diǎn)。而本裝置可以將發(fā)動(dòng)機(jī)和輸出端解耦，在輸出端低速時(shí)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，儲(chǔ)存在蓄能器中。當(dāng)系統(tǒng)需要加速時(shí)，儲(chǔ)存在蓄能器中的液壓能可以轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，這樣便實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)能量的再利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于能量回收的集成式液壓變速器，可實(shí)現(xiàn)升速和降速功能，通過(guò)蓄能器能量的充放實(shí)現(xiàn)輸出端的減速、加速。傳統(tǒng)的液力變速器相比，此裝置不僅能實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，還能將制動(dòng)的能量回收，供加速時(shí)使用，提高了能量的利用率。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括新型液壓變速器、可調(diào)式節(jié)流閥、液壓蓄能器和液壓油箱，新型液壓變速器具有兩個(gè)油液口、輸入軸和輸出軸，輸入軸到輸出軸之間通過(guò)液壓結(jié)構(gòu)傳動(dòng)帶動(dòng)，新型液壓變速器的一個(gè)油液口經(jīng)可調(diào)式節(jié)流閥和液壓蓄能器連接，新型液壓變速器的另一個(gè)油液口與液壓油箱連接。

所述的新型液壓變速器采用增設(shè)輸出軸、定子浮動(dòng)且連接到輸出軸的雙作用式葉片泵。

雙作用式葉片泵原有一個(gè)定子和轉(zhuǎn)子，定子固定且未連接有軸，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)且連接有軸，本發(fā)明對(duì)雙作用式葉片泵進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)區(qū)別在于設(shè)置輸出軸，使其定子浮動(dòng)且連接到輸出軸。

雖然作了上述改進(jìn)，本新型液壓變速器實(shí)現(xiàn)是機(jī)械傳動(dòng)和油液壓力之間的轉(zhuǎn)換，其本質(zhì)上是一個(gè)液壓變速器而非液壓泵。

所述的新型液壓變速器兩端的轉(zhuǎn)速差和輸出流量的油液口的流出流量具有以下關(guān)系：

q＝d(ωi-ωo)＝d·δω

其中q為壓力控制端的流量，d為新型液壓變速器的排量，ωi為輸入軸轉(zhuǎn)速，ωo為輸出軸的轉(zhuǎn)速，δω為輸入輸出轉(zhuǎn)速差。

所述的新型液壓變速器的輸出扭矩和輸出流量的油液口的壓力具有以下關(guān)系：

t＝d·p

其中t為輸出軸的扭矩，d為新型液壓變速器的排量，p為壓力控制端壓力。

所述的可調(diào)式節(jié)流閥兩端的壓力差和通過(guò)可調(diào)式節(jié)流閥的流量具有以下關(guān)系：

其中q為通過(guò)流量，cd為油液的流量系數(shù)，a為可調(diào)式節(jié)流閥的通流面積，p為節(jié)流閥進(jìn)出口壓力差，ρ為油液密度。

所述的液壓蓄能器的壓力和通過(guò)液壓蓄能器流量具有以下關(guān)系：

其中q為通過(guò)流量，p0為液壓蓄能器預(yù)充壓力，v0為液壓蓄能器的容積，p1為液壓蓄能器壓力。

本發(fā)明的有益效果是：

與傳統(tǒng)液力變速器不同，本發(fā)明的新型液壓變速器通過(guò)控制節(jié)流閥的開(kāi)度，調(diào)整輸入、輸出蓄能器的流量，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。

本發(fā)明蓄能器的使用可以存儲(chǔ)減速制動(dòng)時(shí)的能量并再利用。故本裝置不僅能實(shí)現(xiàn)加速、減速的功能，同時(shí)能將減速時(shí)的能量?jī)?chǔ)存供加速時(shí)使用，提升了能量的利用率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明集成式液壓變速器原理圖。

圖2是新型液壓變速器的等效結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3是本發(fā)明的一種應(yīng)用實(shí)施例。

圖4是本發(fā)明的另一種應(yīng)用實(shí)施例。

圖中：1、輸入軸，2、新型液壓變速器，3、可調(diào)式節(jié)流閥，4、液壓蓄能器，5、輸出軸，6、液壓油箱，7、主減速器，8、車(chē)輪，9、風(fēng)扇，10、液壓泵，11、液壓馬達(dá)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明包括新型液壓變速器2、可調(diào)式節(jié)流閥3、液壓蓄能器4和液壓油箱6，新型液壓變速器2具有兩個(gè)油液口、輸入軸1和輸出軸5，輸入軸1到輸出軸5之間通過(guò)液壓結(jié)構(gòu)傳動(dòng)帶動(dòng)，新型液壓變速器2的一個(gè)油液口經(jīng)可調(diào)式節(jié)流閥3和液壓蓄能器4連接，新型液壓變速器2的另一個(gè)油液口與液壓油箱6連接。

通過(guò)新型液壓變速器2中兩個(gè)油液口的油液流入流出的轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)輸入軸1和輸出軸5的調(diào)速，具體是：當(dāng)油液從液壓油箱6依次經(jīng)新型液壓變速器2、可調(diào)式節(jié)流閥3后流入到液壓蓄能器4后，通過(guò)液壓蓄能器4充入儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)輸入軸1到輸出軸5的減速；當(dāng)油液從液壓蓄能器4依次經(jīng)可調(diào)式節(jié)流閥3、新型液壓變速器2后流入到液壓油箱6后，通過(guò)液壓蓄能器4釋放實(shí)現(xiàn)輸入軸1到輸出軸5的升速。

具體實(shí)施的新型液壓變速器2采用雙作用式葉片泵，雙作用式葉片泵上增設(shè)一個(gè)油液口和輸出軸，并且將定子設(shè)置為非固定的浮動(dòng)，然后連接到輸出軸5。改進(jìn)后的雙作用式葉片泵相當(dāng)于液壓泵10和液壓馬達(dá)11的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，減速時(shí)液壓泵10輸出流量大部分流出，小部分流入到液壓馬達(dá)11；升速時(shí)液壓泵10輸出流量大部分流入到液壓馬達(dá)11，小部分流出。

本發(fā)明的實(shí)施例及其實(shí)施工作過(guò)程如下：

實(shí)施例1

圖3是本發(fā)明的一種應(yīng)用實(shí)例，將本發(fā)明應(yīng)用在車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)中。其中輸入軸連接了發(fā)動(dòng)機(jī)7，輸出軸連接了車(chē)輛主減速器8。在車(chē)輛正常行駛時(shí)，關(guān)閉節(jié)流閥3，主減速器2變成機(jī)械傳動(dòng)，輸入軸1和輸出軸5轉(zhuǎn)速相同。當(dāng)車(chē)輛減速制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以不變，依舊工作在較高的效率區(qū)間；此時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)節(jié)流閥3的開(kāi)度，輸入的機(jī)械能一部分儲(chǔ)存在液壓蓄能器4中。當(dāng)車(chē)輛加速時(shí)，若輸出轉(zhuǎn)速高于輸入轉(zhuǎn)速，此時(shí)調(diào)節(jié)節(jié)流閥3的開(kāi)度，液壓蓄能器4的液壓能通過(guò)液壓變速器2轉(zhuǎn)為機(jī)械能。通過(guò)能量存儲(chǔ)、再利用的方式使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在較高效率區(qū)間。

實(shí)施例2

圖4是本發(fā)明的另一種應(yīng)用實(shí)例，將本發(fā)明應(yīng)用在工程機(jī)械的風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)中。其中輸入軸連接了發(fā)動(dòng)機(jī)7，輸出軸連接了工程機(jī)械冷卻風(fēng)扇8上。在工程機(jī)械工作時(shí)，根據(jù)工況的不同需要實(shí)時(shí)調(diào)整冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在較高的效率區(qū)間，當(dāng)風(fēng)扇所需轉(zhuǎn)速較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量一部分驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇，一部分調(diào)節(jié)節(jié)流閥3的開(kāi)度，存儲(chǔ)在液壓蓄能器4中。當(dāng)風(fēng)扇所需轉(zhuǎn)速增大時(shí)，風(fēng)扇所需能量一部分由發(fā)動(dòng)機(jī)提供；同時(shí)液壓蓄能器4的能量通過(guò)節(jié)流閥3開(kāi)度的調(diào)節(jié)釋放，轉(zhuǎn)化成驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的機(jī)械能。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于能量回收的集成式液壓變速器。包括新型液壓變速器、可調(diào)式節(jié)流閥、液壓蓄能器和液壓油箱，新型液壓變速器具有兩個(gè)油液口、輸入軸和輸出軸，輸入軸到輸出軸之間通過(guò)液壓結(jié)構(gòu)傳動(dòng)帶動(dòng)，新型液壓變速器的一個(gè)油液口經(jīng)可調(diào)式節(jié)流閥和液壓蓄能器連接，新型液壓變速器的另一個(gè)油液口與液壓油箱連接。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)減速和升速功能，通過(guò)蓄能器能量的充放實(shí)現(xiàn)輸出端的減速或加速。與傳統(tǒng)的液力變速器相比，此裝置不僅能實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，還能將制動(dòng)的能量回收，供加速時(shí)使用，提高了能量的利用率。

技術(shù)研發(fā)人員：王峰;張浩翔;邁克爾·古斯特;金·斯特爾森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.06
技術(shù)公布日：2017.09.05