專(zhuān)利名稱(chēng)：液力機(jī)械連續(xù)可變傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作車(chē)輛推進(jìn)系統(tǒng)或固定設(shè)備驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中將機(jī)械和液壓動(dòng)力系統(tǒng)組合起來(lái)。
背景技術(shù)：
液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常被用于大型車(chē)輛或固定設(shè)備。但是，當(dāng)輸出速度在給定的齒輪組下增加時(shí)，液壓驅(qū)動(dòng)的效率相應(yīng)地降低。這使得在齒輪組的上半部分效率低地運(yùn)行液壓驅(qū)動(dòng)裝置?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置多個(gè)齒輪組來(lái)克服該問(wèn)題，但是最終的傳動(dòng)裝置的復(fù)雜性否定了使用液壓驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。
液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的一種替換形式是機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。但是，傳統(tǒng)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)被限定為不連續(xù)的傳動(dòng)比，這不容許如液壓驅(qū)動(dòng)中出現(xiàn)的無(wú)級(jí)速度比。對(duì)于傳動(dòng)效率，必須在所有的輸出速度下在發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置之間進(jìn)行大量的動(dòng)力管理。純機(jī)械驅(qū)動(dòng)不足以確保發(fā)動(dòng)機(jī)可用動(dòng)力的有效使用，這是由不連續(xù)的速度比引起的，而純液壓驅(qū)動(dòng)具有在較高運(yùn)行速度下固有的效率低的問(wèn)題。
隨著燃料成本的增加和更嚴(yán)格的排放要求，大、小車(chē)輛和固定設(shè)備都需要更有效的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的液壓和機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)將液壓和機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)組合起來(lái)而提供一種用于大、小車(chē)輛和固定設(shè)備的更有效的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于優(yōu)化使用組合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種組合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其具有用于擴(kuò)展的速度和扭矩范圍的雙速或多速、快速換檔(shift-on-the-fly)齒輪箱。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是在應(yīng)用于差速輸出需求時(shí)，提供一種用于組合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
本發(fā)明包括一液力機(jī)械連續(xù)可變傳動(dòng)裝置(HMCVT)，其使用行星齒輪系統(tǒng)來(lái)提供一種用于車(chē)輛或固定設(shè)備的液壓和機(jī)械動(dòng)力的組合。
所述HMCVT還可以包括一個(gè)兩速行星齒輪離合器系統(tǒng)，用以擴(kuò)展車(chē)輛或固定設(shè)備的操作參數(shù)。
所述HMCVT還可以包括一個(gè)行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其與或不與兩速行星齒輪離合器系統(tǒng)一起工作。
所述HMCVT還可以包括一個(gè)起動(dòng)輔助裝置，用以在液壓泵排量與液壓馬達(dá)排量的比值小時(shí)限定施加到驅(qū)動(dòng)泵上的扭矩。
所述HMCVT還可以包括一個(gè)與液壓分支輸入相聯(lián)的鎖定制動(dòng)器，其可操作，以在傳動(dòng)輸出端在其最大速度的預(yù)選百分比下操作時(shí)，將液壓分支鎖在外面并迫使所有動(dòng)力通過(guò)機(jī)械分支。鎖定制動(dòng)器可以與起動(dòng)輔助裝置組合成一個(gè)裝置。
所述HMCVT還可以包括一個(gè)防再循環(huán)的換向裝置，其可操作，以容許傳動(dòng)輸出端在運(yùn)動(dòng)的反方向上操作，而不使再循環(huán)動(dòng)力流經(jīng)機(jī)械分支。
所述兩速行星齒輪離合器、行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、起動(dòng)輔助系統(tǒng)、鎖定制動(dòng)器和防再循環(huán)換向裝置可以在任何給定的HMCVT中被單獨(dú)使用或者兩個(gè)或多個(gè)組合起來(lái)使用。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，發(fā)明本身的結(jié)構(gòu)和操作方法、以及其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得顯然。
圖1表示一具有多個(gè)行星齒輪的行星齒輪組；圖2表示具有所有可選擇元件的RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖3表示一種RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖4表示一種SCR構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖5表示一種SRC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖6表示具有兩速離合器的RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖7表示具有行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖8表示具有起動(dòng)輔助裝置的RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖9表示具有鎖定制動(dòng)器的RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖10表示具有正齒輪換向裝置的RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖11表示具有傘齒輪換向裝置的RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖；圖12表示具有機(jī)械斷開(kāi)換向裝置的RSC構(gòu)造的HMCVT方框圖。
具體實(shí)施例方式
液力機(jī)械連續(xù)可變傳動(dòng)裝置(HMCVT)用于在液壓驅(qū)動(dòng)分支和并聯(lián)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)分支之間分割輸入動(dòng)力并將來(lái)自各分支的動(dòng)力再組合為單一的輸出，其中液壓驅(qū)動(dòng)分支使用液壓泵和馬達(dá)，機(jī)械驅(qū)動(dòng)分支使用軸和/或齒輪。
HMCVT以圖1所示的行星齒輪組10為基礎(chǔ)。行星齒輪組10包括四部分一個(gè)過(guò)橋齒輪12；多個(gè)行星齒輪14；一個(gè)環(huán)形齒輪16和一個(gè)恒星齒輪18。環(huán)形齒輪16和恒星齒輪18通過(guò)行星齒輪14連接。行星齒輪14還連接到過(guò)橋齒輪12上。在圖1中，使用三個(gè)行星齒輪14a-c，如果需要，可以使用更多。
行星齒輪組10被連接到液壓驅(qū)動(dòng)泵22(見(jiàn)圖2)、主軸26和傳動(dòng)輸入40上。為描述目的，采用三個(gè)字母代碼(R＝環(huán)形齒輪；S＝恒星齒輪；C＝過(guò)橋齒輪)來(lái)說(shuō)明行星齒輪組10如何被連接在傳動(dòng)裝置中第一個(gè)字母代表行星齒輪組10被連接到液壓驅(qū)動(dòng)泵22上的部分；第二個(gè)字母代表行星齒輪組10被連接到主軸26上的部分；最后一個(gè)字母代表行星齒輪組10被連接到來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的輸入40上的部分。
圖2表示連接有所有可選擇元件的RSC構(gòu)造的完整HMCVT系統(tǒng)。在該RSC構(gòu)造中，液壓驅(qū)動(dòng)泵22被連接到行星齒輪組10的環(huán)形齒輪16上，恒星齒輪18經(jīng)主軸26連接到組合齒輪20上。組合齒輪20還被連接到液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)24上。從主發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)到HMCVT的輸入40由過(guò)橋齒輪12接收。RSC構(gòu)造的詳細(xì)圖示見(jiàn)圖3。
圖4表示一種SCR構(gòu)造的完整HMCVT系統(tǒng)。在該SCR構(gòu)造中，液壓驅(qū)動(dòng)泵22被連接到行星齒輪組10的恒星齒輪18上，過(guò)橋齒輪12經(jīng)主軸26連接到組合齒輪20上。組合齒輪20還連接到液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)24上。到HMCVT的輸入40由環(huán)形齒輪16接收。
圖5表示一種SRC構(gòu)造的完整HMCVT系統(tǒng)。在該SRC構(gòu)造中，液壓驅(qū)動(dòng)泵22被連接到行星齒輪組10的恒星齒輪18上，環(huán)形齒輪16經(jīng)主軸26連接到組合齒輪20上。組合齒輪20還連接到液壓驅(qū)動(dòng)馬達(dá)24上。到HMCVT的輸入40由過(guò)橋齒輪12接收。
理論上，過(guò)橋齒輪12、環(huán)形齒輪16和恒星齒輪18可以以任何組合連接到輸入40、驅(qū)動(dòng)泵22和主軸26上。但是，對(duì)于作為大型車(chē)輛的傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用，上述三種構(gòu)造已經(jīng)被驗(yàn)證為是最實(shí)用的。
數(shù)學(xué)上地，可以看到在HMCVT中，動(dòng)力被如此分割，以便來(lái)自液壓系統(tǒng)(包括驅(qū)動(dòng)泵22和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)24)的動(dòng)力與機(jī)械系統(tǒng)(包括主軸26)組合而等于全部動(dòng)力的100％，幾乎沒(méi)有效率損失。還可以看到，當(dāng)輸出速度增加時(shí)，機(jī)械動(dòng)力的百分比增加，液壓動(dòng)力的百分比相應(yīng)地減少。結(jié)果是，比起嚴(yán)格的液壓或嚴(yán)格的機(jī)械傳動(dòng)裝置，更有效地利用了輸入能量40。
還可以看到，環(huán)形齒輪16和恒星齒輪18之間的扭矩比只取決于環(huán)形齒輪16和恒星齒輪18之間的齒輪速比。這意味著，HMCVT的最終齒輪速比可以通過(guò)選擇環(huán)形齒輪16和恒星齒輪18來(lái)設(shè)定。
為了證明定義如下術(shù)語(yǔ)h-液壓的，m-機(jī)械的，i-輸入，比速(Ox)為x(x＝h，m，i)齒輪速度和輸入(i)齒輪速度的比值。
當(dāng)h-齒輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，定義一個(gè)常數(shù)R作為m-齒輪的速度R＝Om|Oh＝0。然后定義Om＝RS，其中S反映輸出的實(shí)際速度(作為從0到1的值)。R和S被用于與行星齒輪組10的實(shí)際結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的方程式。
由于Om在S中是線(xiàn)性的，Oh必須也與S是線(xiàn)性關(guān)系，作為(1-S)的函數(shù)，當(dāng)S＝1時(shí)，Oh＝0。當(dāng)S＝1/R時(shí)，Om＝1。這意味著，在S＝1/R時(shí)，i-齒輪和m-齒輪以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。考慮圖1中的行星齒輪模式，這表示，環(huán)形齒輪16和恒星齒輪18以相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。為了出現(xiàn)這種情況，行星齒輪14必須不轉(zhuǎn)動(dòng)，意味著，過(guò)橋齒輪12也以與環(huán)形齒輪16和恒星齒輪18相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。
一般地說(shuō)，當(dāng)行星齒輪組10的任何兩個(gè)齒輪以相同的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，第三個(gè)齒輪也是如此。使用該結(jié)果，我們得到Oh＝(R/R-1)(1-S)。
動(dòng)力分割然后變?yōu)镻h＝1-S和Pm＝S。這也表示，可以出現(xiàn)兩種形式的動(dòng)力再循環(huán)當(dāng)S＞1時(shí)，“超速傳動(dòng)”；當(dāng)S＜0時(shí)，“反向”。
在實(shí)際的HMCVT中，組合齒輪20和行星齒輪組10負(fù)責(zé)控制驅(qū)動(dòng)泵22和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)24之間的動(dòng)力分配。當(dāng)輸出速度改變時(shí)，驅(qū)動(dòng)泵22和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)24之間的動(dòng)力分割也改變，如上所述。當(dāng)輸出端不動(dòng)時(shí)(速度＝0)，主軸26也不動(dòng)(Orpm)。當(dāng)輸出端運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)泵22必須泵送流體，而且最初，所有的動(dòng)力都來(lái)自驅(qū)動(dòng)泵22和驅(qū)動(dòng)馬達(dá)24。當(dāng)輸出速度增加時(shí)，主軸26和相連的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)24(通過(guò)組合齒輪20相連)必須較快地轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果，驅(qū)動(dòng)泵齒輪(在RSC構(gòu)造中，環(huán)形齒輪16)較慢地轉(zhuǎn)動(dòng)，這是由于行星齒輪系統(tǒng)10的作用和保持恒定扭矩比的需要。
HMCVT的重要優(yōu)點(diǎn)在于圖2至5所示的被構(gòu)造系統(tǒng)的獨(dú)特能力，其容許經(jīng)共同軸26的、傳動(dòng)裝置兩端的從動(dòng)輸出。這在需要給兩個(gè)驅(qū)動(dòng)如軌道(track)和/或差速器提供雙重輸出軸的車(chē)輛或固定設(shè)備中特別有用。
另外，在配置成多個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)時(shí)，一個(gè)或兩個(gè)輸出端可以被接合或脫開(kāi)，消除了對(duì)分動(dòng)箱的需要。
HMCVT的速度可以以任何傳統(tǒng)的方式控制，但是電控系統(tǒng)優(yōu)選為能相對(duì)輸出速度使動(dòng)力分割最優(yōu)化。另外，電控系統(tǒng)還可以包括用于下述兩速傳動(dòng)系統(tǒng)、行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、起動(dòng)輔助系統(tǒng)、鎖定制動(dòng)器和防再循環(huán)換向裝置的控制裝置。
兩速傳動(dòng)裝置優(yōu)化使用HMCVT的另一種變型是一種如圖6所示的兩速行星齒輪離合器系統(tǒng)。輸出端26與一另外的兩速變速行星齒輪系30的輸入端相連。動(dòng)力通過(guò)變速行星齒輪系恒星齒輪31進(jìn)入變速行星齒輪系，并通過(guò)變速行星齒輪系過(guò)橋齒輪35輸出。在低速操作時(shí)，變速行星齒輪系環(huán)形齒輪33由低速離合器或制動(dòng)器32牢固地保持，產(chǎn)生一減速比。變速到高速操作的高速檔由下述操作完成，即釋放制動(dòng)器32并應(yīng)用高速離合器34來(lái)有效地給出1∶1的齒輪速比。微處理器41被連接到泵22和馬達(dá)24、液壓分支的輸入和輸出齒輪43和45、低速離合器32和高速離合器34，以及動(dòng)力斷開(kāi)軸47上。該微處理器41控制換檔和其它功能的操作。
兩速行星齒輪離合器系統(tǒng)給操作者提供了大范圍的可得到速度和扭矩。結(jié)果是增加了車(chē)輛或固定設(shè)備的作業(yè)范圍。
行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)HMCVT的另一種有用變型是如圖7所示的行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。如圖所示，動(dòng)力從主輸入端40傳遞給兩個(gè)轉(zhuǎn)向行星齒輪系52，每一個(gè)用于傳動(dòng)裝置任一側(cè)上的各輸出驅(qū)動(dòng)。所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還包括一閉環(huán)液壓泵54，其與當(dāng)前的發(fā)動(dòng)機(jī)RPM有關(guān)地被驅(qū)動(dòng)。泵54的輸出端與液壓馬達(dá)56相連，該馬達(dá)驅(qū)動(dòng)被稱(chēng)作零軸(zero shaft)58的橫軸組件。
零軸58被連接到左、右轉(zhuǎn)向行星齒輪系52的恒星齒輪60上，而且左、右恒星齒輪60由馬達(dá)56沿相反方向驅(qū)動(dòng)。因此，當(dāng)零軸58轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車(chē)輛內(nèi)驅(qū)動(dòng)的速度減小，外驅(qū)動(dòng)的速度增加。
得到的行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為一種高精度的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其提供快速反應(yīng)，同時(shí)保持直行時(shí)的良好驅(qū)動(dòng)特性。
起動(dòng)輔助裝置(LAD)HMCVT的一個(gè)特性是在低輸出速度下，泵22被設(shè)定到非常低的排量，馬達(dá)24被設(shè)定到高排量。理論上，這將通過(guò)HMCVT的液壓分支產(chǎn)生一非常大的扭矩倍增。但是，在那種情況中，產(chǎn)生的液壓壓力將超過(guò)系統(tǒng)可以承受的壓力。因此，液壓比必須被減小，以將壓力限定到可接收的程度。不幸的是，這種校正措施還使速度非常低時(shí)的輸出扭矩降低。
為了解決該問(wèn)題，被稱(chēng)作起動(dòng)輔助裝置(LAD)70的一個(gè)能量吸收器被連接到泵22上，如圖8所示。所述LAD70給驅(qū)動(dòng)液壓分支的行星齒輪系10的齒輪元件提供一初始阻力。該阻力限制了泵22可得到的扭矩，并容許機(jī)械分支在速度非常低時(shí)達(dá)到其全扭矩輸出。結(jié)果，在HMCVT的輸出端處可得到該扭矩。
LAD70僅在非常低的速度下時(shí)需要，而且應(yīng)該隨速度增加而被逐步停止使用。如圖所示，LAD70為一種調(diào)制制動(dòng)器組件。但是，其它裝置，例如液壓聯(lián)軸節(jié)或扭矩轉(zhuǎn)換器也可以被采用。
鎖定制動(dòng)器在HMCVT操作范圍的上限，馬達(dá)24和泵22之間的排量比降低到這種程度，即泵22可得到的扭矩量不足以保持它的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)液壓泵22的速度為零時(shí)，所有的動(dòng)力被專(zhuān)門(mén)地通過(guò)機(jī)械分支傳遞。不幸的是，目前可得到的大多數(shù)泵和馬達(dá)結(jié)構(gòu)包括一定程度的內(nèi)部泄漏，妨礙了HMCVT達(dá)到100％的完全機(jī)械狀態(tài)。
該問(wèn)題可以通過(guò)使用一如圖9所示的鎖定制動(dòng)器80解決，用以防止泵22在運(yùn)行范圍的末端運(yùn)轉(zhuǎn)。該鎖定制動(dòng)器80被連接到驅(qū)動(dòng)泵22的齒輪系10中的一個(gè)齒輪上。當(dāng)達(dá)到運(yùn)行范圍的上端時(shí)，鎖定制動(dòng)器80被致動(dòng)，迫使HMCVT進(jìn)入100％完全機(jī)械模式。然后當(dāng)HMCVT運(yùn)行范圍落在上部區(qū)域之外時(shí)，可以停止鎖定制動(dòng)器80。鎖定制動(dòng)器80的致動(dòng)/停止點(diǎn)將由使用HMCVT的車(chē)輛或固定設(shè)備的運(yùn)行條件和參數(shù)確定。
防再循環(huán)換向器使傳動(dòng)裝置的最終輸出的方向反向的最簡(jiǎn)單方法是使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)換向。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，機(jī)械分支中的動(dòng)力是負(fù)的，而液壓分支中的動(dòng)力比輸入動(dòng)力大。有效地發(fā)生的事情是驅(qū)動(dòng)馬達(dá)必須使分割速度的機(jī)械輸出的方向反向，通過(guò)機(jī)械分支向上游供給動(dòng)力。為了平衡該動(dòng)力方程，液壓分支必須傳遞一定量的動(dòng)力，該動(dòng)力等于輸入量加機(jī)械分支的再循環(huán)動(dòng)力。
為了適應(yīng)這種增加的動(dòng)力水平，液壓和機(jī)械分支都必須具有增加的元件強(qiáng)度和/或尺寸，這不總是實(shí)際的或理想的。因此，需要一附加的換向器副系統(tǒng)來(lái)避免強(qiáng)化液壓系統(tǒng)的需要。
如圖10和11所示的一可能的換向器副系統(tǒng)90包括在輸入端安裝一可換向齒輪。該輸入端40被連接到滑動(dòng)離合器/同步器組件90上。取決于與離合器/同步器90嚙合的齒輪，包括驅(qū)動(dòng)泵22和馬達(dá)24的HMCVT元件將正向或反向旋轉(zhuǎn)。正齒輪(圖10)或傘齒輪(圖11)可以被用在離合器/同步器90中，但是，傘齒輪容許發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出端和傳動(dòng)裝置的主軸(最終的動(dòng)力輸出)之間的90度變換。在任一種情況中，如果轉(zhuǎn)向行星齒輪系52(見(jiàn)圖7)存在，則它們通過(guò)預(yù)設(shè)的齒輪速比并以恒定的方向連接到動(dòng)力輸出端上，從而轉(zhuǎn)向裝置將發(fā)揮功能，而不管離合器/同步器90的正向/反向。
圖12所示的另一種換向器副系統(tǒng)在反向的液壓操作期間與機(jī)械分支斷開(kāi)，并將機(jī)械輸出鎖定到傳動(dòng)裝置殼體(未示出)。在這種情況中，輸入軸總是沿同樣的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)械輸出可以通過(guò)離合器/同步器組件112被選擇地聯(lián)結(jié)到主軸26或傳動(dòng)裝置殼體上。當(dāng)機(jī)械輸出被連接到主軸26上時(shí)，產(chǎn)生正向的輸出速度。當(dāng)機(jī)械輸出被連接到殼體上時(shí)，機(jī)械分支被鎖定在傳動(dòng)裝置之外。反向輸出速度然后可以通過(guò)使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)換向而得到。動(dòng)力專(zhuān)門(mén)地通過(guò)液壓分支，而且不會(huì)通過(guò)機(jī)械分支被再循環(huán)回去。
因此，盡管已經(jīng)參照說(shuō)明性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是該說(shuō)明書(shū)不是限定性的。參照該說(shuō)明書(shū)，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以對(duì)說(shuō)明性實(shí)施例進(jìn)行各種變型，以及給出其它實(shí)施例。因此認(rèn)為，所附權(quán)利要求將覆蓋本發(fā)明范圍內(nèi)的任何這種變型或?qū)嵤├?br> 權(quán)利要求
1.一種用于車(chē)輛或固定設(shè)備的液力機(jī)械連續(xù)可變傳動(dòng)裝置，包括a)一行星齒輪組，其具有至少一個(gè)環(huán)形齒輪，一個(gè)恒星齒輪和一個(gè)過(guò)橋齒輪；b)一主動(dòng)力輸入端，其連接到所述環(huán)形齒輪，所述恒星齒輪和所述過(guò)橋齒輪中的一個(gè)齒輪上；c)一連接到主輸出軸上的組合齒輪；d)一具有液壓泵的液壓分支，所述液壓分支接收來(lái)自所述環(huán)形齒輪，所述恒星齒輪和所述過(guò)橋齒輪中的第二個(gè)齒輪的輸入，并發(fā)送一輸出到所述組合齒輪；e)一機(jī)械分支，其接收來(lái)自所述環(huán)形齒輪，所述恒星齒輪和所述過(guò)橋齒輪的第三個(gè)齒輪的輸入，并發(fā)送一輸出到所述主軸；其中，所述組合齒輪用于將所述液壓分支的輸出和所述機(jī)械分支的輸出在所述主輸出軸處結(jié)合起來(lái)，以便在主輸出軸的速度增大時(shí)，所述傳動(dòng)裝置降低由所述液壓分支產(chǎn)生的主動(dòng)力的百分比。
2.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述液壓驅(qū)動(dòng)分支包括一與可變排量液壓馬達(dá)閉環(huán)連接的可變排量液壓泵，能通過(guò)獨(dú)立地改變所述液壓泵和所述液壓馬達(dá)的排量而提供可變的輸入/輸出扭矩比。
3.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述機(jī)械分支具有固定的齒輪速比和固定的輸入/輸出扭矩比。
4.如權(quán)利要求1所述的傳動(dòng)裝置，還包括一個(gè)或多個(gè)從下述組中選擇的附加元件a)一速度控制裝置，用以增加車(chē)輛或固定設(shè)備的運(yùn)行范圍，包括一個(gè)連接到所述主軸的兩速動(dòng)力換檔傳動(dòng)裝置，低速檔用于增加低輸出速度時(shí)的扭矩，高速檔容許較高的最大輸出速度；b)一起動(dòng)輔助裝置，用以限定低輸出速度下施加到所述液壓分支的扭矩，包括一個(gè)連接到所述液壓分支輸入端的能量吸收裝置，和一個(gè)控制能量吸收量的控制裝置；c)一連接到所述液壓分支輸入端的鎖定制動(dòng)器，當(dāng)所述主輸出軸在其最大速度的預(yù)選百分比下操作時(shí)，該制動(dòng)器用于將所述液壓分支鎖住，并迫使所有動(dòng)力經(jīng)過(guò)所述機(jī)械分支；d)一行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括i)一液壓泵；ii)一液壓馬達(dá)；iii)一零軸組件，其中的一個(gè)輸入端連接到所述液壓馬達(dá)，而且兩個(gè)輸出端齒輪嚙合，以在相同的速度下沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；iv)兩個(gè)具有相同齒輪速比的行星齒輪組，其與所述主軸同軸地對(duì)準(zhǔn)，用于各行星齒輪組的輸入端與所述零軸的一輸出端連接，用于各行星齒輪組的第二輸入端與所述主軸連接，用于各行星齒輪組的輸出端被引導(dǎo)到所述車(chē)輛或固定設(shè)備的相對(duì)側(cè)，所述液壓泵和液壓馬達(dá)用于控制所述零軸可得到的動(dòng)力量；e)一防再循環(huán)換向裝置，用于容許所述主輸出軸在運(yùn)動(dòng)的反方向上工作，而不會(huì)使再循環(huán)動(dòng)力流經(jīng)所述機(jī)械分支；和f)元件a)、b)、c)、d)和e)的組合。
5.如權(quán)利要求4所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述速度控制裝置的所述高速檔為1∶1變速齒輪。
6.如權(quán)利要求4所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述能量吸收裝置為一種基于摩擦的裝置。
7.如權(quán)利要求4所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述能量吸收裝置為一種流體動(dòng)力裝置。
8.如權(quán)利要求4所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述起動(dòng)輔助裝置和所述鎖定制動(dòng)器被組合成一個(gè)裝置。
9.如權(quán)利要求4所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述防再循環(huán)換向器包括一個(gè)連接到所述機(jī)械動(dòng)力輸出端上的離合器/同步器組件，所述離合器組件可操作，以選擇地與用于正向輸出操作的所述主軸接合，與用于反向輸出操作的所述傳動(dòng)裝置的殼體接合，而且對(duì)于中立的輸出操作不進(jìn)行任何動(dòng)作，從而在反向輸出操作中，防止所述機(jī)械輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)，而且動(dòng)力僅流經(jīng)所述液壓分支。
10.如權(quán)利要求4所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述防再循環(huán)換向器包括一個(gè)連接到所述主動(dòng)力輸入端上的離合器/同步器組件，所述離合器/同步器具有同軸地位于所述離合器/同步器每一側(cè)上的兩個(gè)齒輪，各所述齒輪驅(qū)動(dòng)具有相等且相反齒輪齒數(shù)比的齒輪系，所述齒輪系連接到所述行星齒輪中的一個(gè)上，而且所述主輸出軸的正向、中立和反向旋轉(zhuǎn)分別由所述離合器/同步器與所述兩個(gè)齒輪的一個(gè)接合、與所述兩個(gè)齒輪的另一個(gè)接合和與所述兩個(gè)齒輪都不接合來(lái)確定。
11.如權(quán)利要求10所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述離合器/同步器使用正齒輪。
12.如權(quán)利要求10所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述離合器/同步器使用傘齒輪。
13.一種用于車(chē)輛或固定設(shè)備的液力機(jī)械連續(xù)可變傳動(dòng)裝置，包括a)一行星齒輪組，其具有一個(gè)環(huán)形齒輪，一個(gè)恒星齒輪和一個(gè)過(guò)橋齒輪；b)單個(gè)主動(dòng)力輸入端，其連接到所述環(huán)形齒輪，恒星齒輪或過(guò)橋齒輪的一個(gè)上；c)一連接到組合齒輪上的主輸出軸，其能在所述主輸出軸的任一側(cè)上提供主動(dòng)力輸出；d)一液壓驅(qū)動(dòng)分支，其包括一與可變排量液壓馬達(dá)閉環(huán)連接的可變排量液壓泵，能通過(guò)獨(dú)立地改變所述液壓泵和所述液壓馬達(dá)的排量而提供可變的輸入/輸出扭矩比，所述液壓泵接收來(lái)自環(huán)形齒輪，恒星齒輪或過(guò)橋齒輪中的一個(gè)齒輪的動(dòng)力輸入，并提供一液壓動(dòng)力輸出到所述組合齒輪，所述一個(gè)齒輪不同于與所述主動(dòng)力輸入端相連的那個(gè)齒輪。e)一機(jī)械驅(qū)動(dòng)分支，其具有固定的齒輪速比和固定的輸入/輸出扭矩比，其接收來(lái)自環(huán)形齒輪，恒星齒輪或過(guò)橋齒輪中的剩余一個(gè)齒輪的動(dòng)力輸入，而且所述機(jī)械驅(qū)動(dòng)分支提供一機(jī)械動(dòng)力輸出到所述主輸出軸；其中，所述組合齒輪用于將所述液壓分支的扭矩和所述機(jī)械分支的扭矩結(jié)合起來(lái)，以從所述主軸提供所述主動(dòng)力輸出，而且用于所述傳動(dòng)裝置的整體扭矩/速度比由所述液壓泵和所述液壓馬達(dá)的所述排量控制，其中一微處理器控制液壓泵排量和液壓馬達(dá)排量的比值，而且當(dāng)所述主輸出軸的速度增大時(shí)，所述傳動(dòng)裝置降低由所述液壓分支產(chǎn)生的主動(dòng)力的百分比。
14.如權(quán)利要求13所述的傳動(dòng)裝置，還包括一個(gè)或多個(gè)從下述組中選擇的附加元件a)一速度控制裝置，用以增加車(chē)輛或固定設(shè)備的運(yùn)行范圍，包括一個(gè)連接到所述主軸的兩速動(dòng)力換檔傳動(dòng)裝置，低速檔用于增加低輸出速度時(shí)的扭矩，高速檔容許較高的最大輸出速度；b)一起動(dòng)輔助裝置，用以在液壓泵排量和液壓馬達(dá)排量的所述比值小時(shí)，限定施加到所述驅(qū)動(dòng)泵上的扭矩，包括一個(gè)連接到所述液壓分支輸入端的能量吸收裝置，和一個(gè)控制能量吸收量的控制裝置；c)一連接到所述液壓分支輸入端的鎖定制動(dòng)器，當(dāng)所述主輸出軸在其最大速度的預(yù)選百分比下操作時(shí)，該鎖定制動(dòng)器用于將所述液壓分支鎖住，并迫使所有動(dòng)力經(jīng)過(guò)所述機(jī)械分支；d)一行星齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括i)一液壓泵；ii)一液壓馬達(dá)；iii)一零軸組件，其中的一個(gè)輸入端連接到所述液壓馬達(dá)，而且兩個(gè)輸出端齒輪嚙合，以在相同的速度下沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；iv)兩個(gè)具有相同齒輪速比的行星齒輪組，其與所述主軸同軸地對(duì)準(zhǔn)，用于各行星齒輪組的輸入端與所述零軸的一輸出端連接，用于各行星齒輪組的第二輸入端與所述主軸連接，用于各行星齒輪組的輸出端被引導(dǎo)到所述車(chē)輛或固定設(shè)備的相對(duì)側(cè)，所述液壓泵和液壓馬達(dá)用于控制所述零軸可得到的動(dòng)力量；e)一防再循環(huán)換向裝置，用于容許所述主輸出軸在運(yùn)動(dòng)的反方向上工作，而不會(huì)使再循環(huán)動(dòng)力流經(jīng)所述機(jī)械分支；和f)元件a)、b)、c)、d)和e)的組合。
15.如權(quán)利要求14所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述速度控制裝置的所述高速檔為1∶1變速齒輪。
16.如權(quán)利要求14所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述能量吸收裝置為一種基于摩擦的裝置。
17.如權(quán)利要求14所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述能量吸收裝置為一種流體動(dòng)力裝置。
18.如權(quán)利要求14所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述起動(dòng)輔助裝置和所述鎖定制動(dòng)器被組合成一個(gè)裝置。
19.如權(quán)利要求14所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述防再循環(huán)換向器包括一個(gè)連接到所述機(jī)械動(dòng)力輸出端上的離合器/同步器組件，所述離合器組件可操作，以選擇地與用于正向輸出操作的所述主軸接合，與用于反向輸出操作的所述傳動(dòng)裝置的殼體接合，而且對(duì)于中立的輸出操作不進(jìn)行任何動(dòng)作，從而在反向輸出操作中，防止所述機(jī)械輸出端轉(zhuǎn)動(dòng)，而且動(dòng)力僅流經(jīng)所述液壓分支。
20.如權(quán)利要求14所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述防再循環(huán)換向器包括一個(gè)連接到所述主動(dòng)力輸入端上的離合器/同步器，所述離合器/同步器具有同軸地位于所述離合器/同步器每一側(cè)上的兩個(gè)齒輪，各所述齒輪驅(qū)動(dòng)具有相等且相反齒輪齒數(shù)比的齒輪系，所述齒輪系連接到所述環(huán)形齒輪，恒星齒輪或過(guò)橋齒輪中的一個(gè)上，而且所述主輸出軸的正向、中立和反向旋轉(zhuǎn)分別由所述離合器/同步器與所述兩個(gè)齒輪的一個(gè)接合、與所述兩個(gè)齒輪的另一個(gè)接合和與所述兩個(gè)齒輪都不接合來(lái)確定。
21.如權(quán)利要求20所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述離合器/同步器使用正齒輪。
22.如權(quán)利要求20所述的傳動(dòng)裝置，其特征在于所述離合器/同步器使用傘齒輪。
全文摘要
本發(fā)明包括一液力機(jī)械連續(xù)可變傳動(dòng)裝置(HMCVT)，其使用行星齒輪系統(tǒng)來(lái)提供一種用于車(chē)輛或固定設(shè)備的液壓和機(jī)械動(dòng)力的組合。本發(fā)明還包括各種輔助元件，用以提高HMCVT的性能。
文檔編號(hào)F16H3/72GK1612985SQ02826870
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2002年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月22日
發(fā)明者杰拉爾德·戴克, 保羅·德賴(lài)斯 申請(qǐng)人:國(guó)際西爾瓦技術(shù)工業(yè)公司