專利名稱：具有四種工作模式的液壓-機(jī)械變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有機(jī)械和液壓兩種動力流的液壓-機(jī)械變速器，尤其是使用在農(nóng)用拖拉機(jī)上的這種變速器。
背景技術(shù)：
無論在農(nóng)用拖拉機(jī)或其它陸用車輛上，從發(fā)動機(jī)到地面?zhèn)鬟f動力的一般問題是需要在發(fā)動機(jī)和車輪(或履帶)之間提供不同的速比，以適應(yīng)各種工況。傳統(tǒng)的速比是不連續(xù)的齒輪速比，這些速比可以手動選擇，例如傳統(tǒng)的手動變速器，或由操作者控制的動力換檔變速器。這些速比也可由例如通常在汽車上可見到的自動變速器來控制。但不管怎樣，只有有限數(shù)量的不連續(xù)的速比可加以利用，并且可利用的速比不總是最適宜的。
因此，希望有無級的或連續(xù)可變的變速器。這種變速器通常是液壓驅(qū)動的，例如，在自推動聯(lián)合收割機(jī)和園藝拖拉機(jī)中所見到的。另一種解決方法是電驅(qū)動，如鐵路機(jī)車中使用的和在一些土方工程機(jī)械中所使用的。兩種解決方法均存在費用和效率方面的缺點。
另一個解決方法是液壓-機(jī)械變速器。液壓-機(jī)械變速器是結(jié)合了液壓單元的機(jī)械變速器。雖然機(jī)械變速器一般比純液壓變速器更有效和可靠，誠然液壓變速器也比較昂貴，但機(jī)械變速器的缺點在于不能連續(xù)地變速。同樣，液壓變速器與機(jī)械變速器相比有效率低的缺點。液壓變速器一般還需要較大的部件，例如較大的泵和電機(jī)，因此該變速器增大了體積。液壓-機(jī)械變速器優(yōu)于液壓變速器的優(yōu)點在于一部分動力是機(jī)械地傳動，結(jié)果比起純液壓變速器有更高的效率。
為了滿足空間限制，減少費用，增加效率和提供連續(xù)可變的速度，結(jié)合了兩種變速器最好特性的液壓-機(jī)械變速器已被研制開發(fā)。典型的液壓-機(jī)械變速器通常是輸入動力分流型的，在那里，一個液壓單元和一個機(jī)械變速器被車輛發(fā)動機(jī)平行地驅(qū)動。液壓輸出動力在機(jī)械變速器中與來自發(fā)動機(jī)的分流的機(jī)械輸入動力相匯合，以便在多個功率區(qū)段內(nèi)產(chǎn)生液壓-機(jī)械輸出動力。在每一功率區(qū)段內(nèi)，改變液壓單元的行程就能夠連續(xù)地改變速度和扭矩。
然而，將液壓-機(jī)械變速器使用在農(nóng)用拖拉機(jī)上的早先嘗試有一些缺點。一些液壓變速器要求車輛在停止?fàn)顟B(tài)才能在低和高速之間換檔。另一些則非常復(fù)雜，盡管有一些液壓變速器具有在田間作業(yè)區(qū)段內(nèi)的模式切換點，但在該切換點時的變速器效率比在其余的模式切換點之間的效率低。許多液壓-機(jī)械變速器還需要附加的齒輪組以提供倒檔區(qū)段。
在公知的技術(shù)中，有三種類型的液壓-機(jī)械工作流程。第一種是輸入連接型或稱扭矩分流型。該類型有一個液壓單元連接于變速器的輸入軸，該液壓單元一般是位移可變的單元；另一個液壓單元連接于扭矩分流行星齒輪組，該單元通常是位移固定的單元。第二種是輸出連接型或稱速度分流型，在該類型中安排一個液壓單元連接到變速器的輸出軸且另一個單元連接于扭矩分流行星齒輪組。實際中這兩個單元一般都是位移可變的單元。第三種是四軸型或稱組合類型，該類型中的液壓單元都不連接于變速器的輸入軸或輸出軸，而是兩個液壓單元都連接于扭矩分流行星齒輪組。系統(tǒng)中可以包括一個或兩個行星齒輪組。
大多數(shù)液壓-機(jī)械變速器僅僅使用一種液壓-機(jī)械工作流程。其中最普遍使用的類型是輸入連接型或稱扭矩分流型。這些變速器在工作模式的數(shù)量和齒輪的排列上不同，但液壓-機(jī)械工作流程是一樣的。在單一的變速器中使用全部三種工作流程也是公知的。公知的這種類型的變速器有三個模式，第一是輸出連接式，第二是組合式，第三是無反饋的輸入連接式。這種類型的變速器的優(yōu)點是兩個模式的切換點是同步的、零扭矩的切換。這種變速器的主要缺點是對于一個給定的功率值，其液壓單元比多個模式的輸入連接型變速器的液壓單元大。
因此，對于液壓-機(jī)械變速器有一個清晰的技術(shù)需求，那就是緊湊和在其速度范圍內(nèi)可以連續(xù)變速，并且在整個工作范圍內(nèi)工作效率沒有明顯的降低。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是提供一種液壓-機(jī)械變速器，它是為了最佳地使用在農(nóng)用拖拉機(jī)上而獨特設(shè)計的。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種變速器，它有在長度上類似于現(xiàn)有機(jī)械變速器的預(yù)裝配件，使其能夠?qū)ν侠瓩C(jī)進(jìn)行最小限度的改變地且容易地結(jié)合到現(xiàn)有的拖拉機(jī)設(shè)計中。許多現(xiàn)有的液壓-機(jī)械變速器不能將一個倒檔齒輪組結(jié)合到組合式機(jī)械變速器中，而是在組合式機(jī)械變速器之前或之后設(shè)有一個獨立的齒輪組，以實現(xiàn)前進(jìn)和后退的切換。這樣的設(shè)計需要更多的空間，并有可能要求車輛在前進(jìn)和后退之間換檔之前先要停車。
在此公開的具有四種模式的液壓-機(jī)械變速器有一個行星齒輪系統(tǒng)，它包括與四個離合器和一個倒檔剎車裝置相結(jié)合的三個行星齒輪組，其無需附加變向齒輪組就能提供可連續(xù)調(diào)節(jié)的速度變化。第一液壓單元連接于扭矩分流行星齒輪組的第二排齒環(huán)。在第一模式和第四模式中，第二液壓單元借助于第一離合器和一對齒輪副連接于行星支架。在第二模式和第三模式中，第二液壓單元借助于第二離合器和第二對齒輪副連接于扭矩分流行星齒輪組的第二太陽輪。在第一模式和第二模式中，第三離合器將行星支架連接于輸出軸。在第三模式和第四模式中，第四離合器將第二排行星齒輪組的太陽輪連接于輸出軸。此外還有一個倒檔剎車裝置連接于第三行星齒輪組。該行星齒輪組有六個行星輪，其中三個行星齒輪與第三太陽輪嚙合，但沒有與齒環(huán)嚙合；另三個行星齒輪與齒環(huán)嚙合，但沒有與太陽輪嚙合。與太陽輪相嚙合的每個行星輪同時也和與齒環(huán)嚙合的行星輪之一相嚙合。因此，當(dāng)?shù)箼n剎車裝置嚙合時，第三和第四離合器都與第三太陽輪脫離嚙合，這樣變速器輸出軸被反向驅(qū)動。
具有超越現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)點的本發(fā)明其前述和其它目的在下面的詳細(xì)描述中是顯而易見的。這些目的通過一個液壓-機(jī)械變速器而實現(xiàn)，該變速器包括一個適于連接至旋轉(zhuǎn)動力源的輸入軸；一個適于連接至載荷的輸出軸；一個液壓變速器，它包括第一液壓元件，以及與第一液壓元件流體連接的第二液壓元件；一個具有行星齒輪系統(tǒng)的機(jī)械變速器，該機(jī)械變速器包括第一離合器、第二離合器、第三離合器和第四離合器；第一元件連接于輸入軸且被其驅(qū)動；第二元件與第一液壓元件驅(qū)動地接合在一起；第三元件通過第一離合器選擇性地連接于第二液壓元件；第四元件通過第二離合器選擇性地連接于第二液壓元件；第四元件驅(qū)動地連接于第二元件；第五元件連接于輸出軸；第五元件通過第三離合器選擇性地連接于第三元件，并且第五元件通過第四離合器選擇性地連接于第四元件；以及第六元件通過倒檔剎車裝置選擇性地連接于基座，此時第五元件和輸出軸被反向驅(qū)動。
本發(fā)明的另一個目的通過一種液壓-機(jī)械變速器而實現(xiàn)，該變速器包括一個適于連接至旋轉(zhuǎn)動力源的輸入軸；一個適于連接至載荷的輸出軸；一個包括彼此流體連接的第一液壓元件和第二液壓元件的液壓變速器；一個機(jī)械變速器它有一個包含三個行星齒輪組的行星齒輪系統(tǒng)，該機(jī)械變速器有若干輸入元件，其中一個輸入元件連接于輸入軸且由此被連續(xù)地驅(qū)動，其它的輸入元件通過兩個離合器選擇性地連接于第二液壓元件，機(jī)械變速器把來自于各輸入元件的動力匯合成單一的液壓-機(jī)械動力輸出并借助兩個離合器連接于輸出軸；以及一個倒檔剎車裝置選擇性地連接于機(jī)械變速器的行星齒輪組；因此該變速器有四個前進(jìn)模式和兩個倒退模式，用于在倒檔全速和前進(jìn)全速之間連續(xù)可變地調(diào)節(jié)速度。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的通過一種液壓-機(jī)械變速器而實現(xiàn)，該變速器包括一個適于連接至旋轉(zhuǎn)動力源的輸入軸；一個適于連接至載荷的輸出軸；一個行星齒輪系統(tǒng)有第一行星齒輪組、第二行星齒輪組和第三行星齒輪組，每個行星齒輪組包括一個太陽輪和若干行星輪，第一行星齒輪組的每一個行星齒輪與第二行星齒輪組的一個齒輪成一體地形成以便共同旋轉(zhuǎn)，每個行星齒輪組的行星齒輪安裝在一個公共的行星齒輪支架上，第二和第三行星齒輪組各自還包括一個齒環(huán)；輸入軸驅(qū)動地連接于第一行星齒輪組的太陽輪，行星齒輪支架通過第三離合器選擇性地連接于輸出軸；第二行星齒輪組的太陽輪通過第四離合器選擇性地連接于輸出軸；第二液壓元件借助第一離合器和一對齒輪副選擇性地連接于行星齒輪支架，還借助于第二離合器和第二對齒輪副選擇性地連接于第二行星齒輪組的太陽輪；第一液壓元件連接于第二行星齒輪組的齒環(huán)；第一液壓元件和第二液壓元件流體連接；第一和第二液壓元件能夠選擇性也改變位移，于是，當(dāng)增加第一液壓單元的位移時，就減少了第二液壓單元的位移并且增加了第二液壓單元的速度，反之亦然；以及一個倒檔剎車裝置選擇性地連接于第三行星齒輪組的齒環(huán)；其中，在第一輸出模式，第一和第三離合器被嚙合，第一液壓元件的位移增加到最大并且第二液壓元件的位移減少到零；在第二輸出模式，第一離合器脫離嚙合，第二離合器嚙合，第二液壓元件的位移朝著與第一模式相反的方向增加，并且第一液壓元件的位移被減少，直到行星齒輪系統(tǒng)的所有零件以相同的速度旋轉(zhuǎn)；在第三輸出模式，第三離合器脫離嚙合，第四離合器嚙合，第一液壓元件的位移增加到最大并且第二液壓元件的位移減少到零；在第四輸出模式，第二離合器脫離嚙合，第一離合器嚙合，第二液壓元件的位移朝著與第三模式相反的方向增加到最大，并且第一液壓元件的位移被減少到零；以及在第一和第二輸出模式時，倒檔剎車裝置選擇性地嚙合以獲得反向。
本發(fā)明進(jìn)一步的目的通過一種農(nóng)用拖拉機(jī)而實現(xiàn)，該拖拉機(jī)包括發(fā)動機(jī)；驅(qū)動車輪；由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的、且驅(qū)動地連接于驅(qū)動車輪的液壓-機(jī)械變速器，該液壓-機(jī)械變速器包括一個適于連接至發(fā)動機(jī)的輸入軸；一個適于連接至驅(qū)動車輪的輸出軸；一個液壓變速器，它包括第一液壓元件以及與第一液壓元件流體連接的第二液壓元件；一個具有行星齒輪系統(tǒng)的機(jī)械變速器，它包括第一離合器、第二離合器、第三離合器和第四離合器；第一元件連接于輸入軸且被其驅(qū)動；第二元件與第一液壓元件驅(qū)動地嚙合；第三元件通過第一離合器選擇性地連接于第二液壓元件；第四元件通過第二離合器選擇性地連接于第二液壓元件，第四元件驅(qū)動地連接于第二元件；第五元件連接于輸出軸，第五元件通過第三離合器選擇性地連接于第三元件，并且第五元件通過第一離合器選擇性地連接于第四元件；以及第六元件通過倒檔剎車裝置選擇性地連接于基座，此時第五元件和輸出軸被反向驅(qū)動；因此變速器有四個前進(jìn)模式和兩個倒退模式，用于在反向全速和前進(jìn)全速之間連續(xù)可變地調(diào)節(jié)速度。
為了使與本發(fā)明最為相關(guān)的本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知本發(fā)明，本發(fā)明的一個解釋性的、試圖作為本發(fā)明在實際應(yīng)用中最佳模式的實施例現(xiàn)在借助于構(gòu)成了本發(fā)明一部分的附圖在此加以描述。被詳細(xì)描述的例舉實施例并不意味著表明了本發(fā)明所有的實施方式和變化形式。因此，這里所描述和表示的實施例僅僅是舉例說明，顯然本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)能夠以多種方式加以改變，本發(fā)明由附加的權(quán)利要求來界定而不是由說明書的細(xì)節(jié)來界定。
附圖簡介為了完全地理解本發(fā)明的目的、技術(shù)和結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)參考下面詳細(xì)地描述和伴隨的附圖，其中
圖1是一個表示本發(fā)明的液壓-機(jī)械變速器的示意圖；圖2是一個表示在第一模式操作狀態(tài)下的本發(fā)明的液壓-機(jī)械變速器的示意圖；圖3是一個表示在第二模式操作狀態(tài)下的本發(fā)明的液壓-機(jī)械變速器的示意圖；圖4是一個表示在第三模式操作狀態(tài)下的本發(fā)明的液壓-機(jī)械變速器的示意圖；圖5是一個表示在第四模式操作狀態(tài)下的本發(fā)明的液壓-機(jī)械變速器的示意圖；圖6是一個曲線圖，表示了液壓單元的位移與地面速度之間的關(guān)系。
具體實施例方式
本發(fā)明的液壓-機(jī)械變速器示意性地表示在圖1中。且由數(shù)字10表示。變速器10有一個輸入軸12，適于連接至一個發(fā)動機(jī)(未示)或其它旋轉(zhuǎn)動力源且被它驅(qū)動。變速器有一對液壓單元18和20。液壓單元通過管線(未示)液壓連接以形成一個液壓變速器。這兩個液壓單元18和20是可變位移類型的。
變速器10包括帶有行星齒輪系統(tǒng)32的組合式機(jī)械變速器30。行星系統(tǒng)32包括三個行星齒輪組34、36和38。三個行星齒輪組有一個共同的行星齒輪支架28，其支撐著行星齒輪組34和36的成一體相連的行星齒輪P1和P2；行星齒輪支架28還支撐著倒檔行星齒輪組38的行星齒P3和P4。行星齒輪P1和P2成一體地形成且共同旋轉(zhuǎn)。行星齒輪P2與齒環(huán)R2嚙合。齒環(huán)R2和齒輪40成一體地形成。齒輪40被在液壓單元輸出軸44上的驅(qū)動齒輪42驅(qū)動。這樣齒環(huán)R2就作為一個液壓動力輸入零件。
變速器輸入軸12通過齒輪14，16和軸17還驅(qū)動著行星齒輪組34的太陽輪S1，由此太陽輪S1是機(jī)械動力輸入零件。太陽輪S1與行星齒輪P1嚙合。行星齒輪組36包括與行星齒輪P2嚙合的太陽輪S2。
離合器C3和C4選擇性地將行星齒輪系統(tǒng)的元件連接到機(jī)械變速器的輸出軸46。離合器C3可嚙合地將行星齒輪支架28連接到輸出軸46以用于低速前進(jìn)。離合器C4可嚙合地將太陽輪S2連接到輸出軸46以用于高速前進(jìn)。
液壓單元18的輸出軸22通過離合器C1和齒輪23，24選擇性地連接于行星齒輪支架28。輸出軸22還通過離合器C2和齒輪26，27選擇性地連接于軸25和太陽輪S2。
輸出軸46固定于太陽輪S3。齒環(huán)R3被倒檔剎車裝置48選擇性地阻止轉(zhuǎn)動。這就停止了齒環(huán)R3的旋轉(zhuǎn)且引起太陽輪S3在倒檔速度范圍內(nèi)反向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)使用倒檔剎車裝置48時，兩個離合器C3和C4都脫離嚙合，太陽輪S3驅(qū)動輸出軸46。
機(jī)械變速器的輸出軸46和齒輪50一體形成，齒輪50又與在偏置的軸54上的齒輪52嚙合。偏置的軸54與拖拉機(jī)的差速器驅(qū)動軸(未示)連接，以便將液壓-機(jī)械變速器連接到一個載荷。
變速器10在四種模式中工作。每個模式使用一種獨立的路線通過機(jī)械變速器30將動力傳遞到輸出軸46上，產(chǎn)生出對應(yīng)于每個速度區(qū)段內(nèi)的特定的一系列速比。
第一工作模式在第一模式中，離合器C1和C3如圖2所示地嚙合。在零輸出速度時，液壓單元18處于最大位移，因為它通過離合器C1和C3連接著輸出軸，它的速度是零。在零輸出速度，液壓單元20處于相對高的速度。為了使變速器輸出軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，液壓單元20的位移增加使其泵送流體到液壓單元18，使得液壓單元18和變速器的輸出軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)液壓單元20達(dá)到它的最大位移時，它保持在最大位移，而液壓單元18的位移被減少。當(dāng)液壓單元18的位移達(dá)到零時，它阻止流體流到液壓單元20和阻止來自液壓單元20的流體，這樣就停止了液壓單元20和齒環(huán)R2的旋轉(zhuǎn)。由于液壓單元20是在零速度和液壓單元18是在零位移，所以液壓動力是零并且全部動力由機(jī)械傳動。在這個時刻轉(zhuǎn)換到第二工作模式，離合器C1脫離嚙合而離合器C2保持嚙合。因為液壓單元18在零位移，名義上扭矩是零，適當(dāng)?shù)剡x擇離合器C1和C3之間的齒輪傳動鏈，這樣使得在第一模式到第二模式的切換中離合器C2的離合元件沒有相對的速度。由于同步和零扭矩的情況，離合器C1和C2可以是傳統(tǒng)的摩擦片式離合器，或者是在手動換檔變速器中更普遍使用的卡式或卡爪類型的離合器。在第一模式中通過倒檔剎車裝置48的嚙合和使離合器C3脫離嚙合而允許太陽輪S3反向轉(zhuǎn)動，這樣變速器輸出軸被反方向驅(qū)動。
第二工作模式如圖3所示，離合器C2和C3嚙合。在第二模式的最小輸出速度，液壓單元18是零位移和高速度，而液壓單元20是最大位移和零速度。為了增加輸出速度，液壓單元18的位移增加，但朝著與第一模式相反的方向。這使得液壓單元18的速度減小，液壓單元20的速度增加。在液壓單元18達(dá)到最大位移之后它保持在最大位移，而液壓單元20的位移減少。在該模式中，液壓單元20減少位移直到齒環(huán)R2的速度與太陽輪S1相同。在第二模式到第三模式的切換處，一般來說，液壓單元20的位移近似為液壓單元18位移的60-65％，但這個值取決于特定的傳動比。在該切換點，離合器C4嚙合，而離合器C3脫離嚙合。因為扭矩分流行星齒輪組的所有元件以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，離合器C4的所有元件也以同樣的速度旋轉(zhuǎn)，第二模式到第三模式的切換也是同步的。然而這些離合器將要傳遞扭矩，因此在C3脫離嚙合之前C4必須被嚙合，否則動力將被切斷。為了在第二模式中獲得倒檔，通過倒檔剎車裝置48的嚙合和使離合器C3脫離嚙合而允許太陽輪S3反向轉(zhuǎn)動，這樣變速器輸出軸被反方向驅(qū)動。
第三工作模式參見圖4，將看到離合器C2和C4嚙合。在第三模式的最小輸出速度時，液壓單元18和20的位移和速度均相同于在第二模式的最大輸出速度時的位移和速度。為了在第三模式中增加輸出速度，液壓單元20的位移增加到最大。然后在液壓單元20保持其最大位移的情況下，液壓單元18的位移減小到零，以進(jìn)一步增加輸出速度。在液壓單元18是零位移的位置時，阻止流體流到液壓單元20和阻止來自液壓單元20的流體，這樣就停止了液壓單元20的旋轉(zhuǎn)。為了從第三模式切換到第四模式，離合器C2脫離嚙合，而離合器C1嚙合。此時，這些離合器的扭矩和速度的狀態(tài)同從第一模式切換到第二模式時的狀態(tài)是一樣的。同從第一模式切換到第二模式時一樣，所有的動力也是機(jī)械地傳遞。但在第三模式中不可以反向。
第四工作模式參見圖5，將看到離合器C1和C4嚙合。在第四模式的最小輸出速度時，液壓單元18和20的位移和速度均相同于在第三模式的最大輸出速度時液壓單元18和20的位移和速度。為了在第四模式中增加輸出速度，液壓單元18的位移增加到最大，但朝著與第二模式和第三模式相反的方向。當(dāng)液壓單元18保持在最大位移時，液壓單元20的位移減少到零。在該時刻液壓單元18的速度是零，液壓動力是零并且所有動力是機(jī)械地傳遞。在第四模式中不可以反向。
圖6表示了液壓單元18和20的位移對應(yīng)于地面速度的相應(yīng)百分比。H1線代表著液壓單元20的位移百分比，H2線代表著液壓單元18的位移百分比，SP1表示第一模式到第二模式的切換點。SP2表示第二模式到第三模式的切換點。SP3表示第三模式到第四模式的切換點。圖6提供的曲線圖表示了本發(fā)明的一個較佳實施例中液壓單元的位移與地面速度之間的對應(yīng)關(guān)系。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠認(rèn)識到地面速度的值取決于若干變量，例如齒輪尺寸，輪胎尺寸和發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。
上面公開的液壓-機(jī)械變速器不同于現(xiàn)有的變速器，它有四個前進(jìn)模式和兩個倒退模式和使用了三種類型的液壓-機(jī)械工作流程中的兩種類型。第一模式的前進(jìn)和倒退是輸出軸連接型的。第二模式的前進(jìn)和倒退是組合型的。第三模式的前進(jìn)是輸出軸連接型的，第四模式的前進(jìn)是組合型的。其結(jié)果是具有三個液壓動力為零的前進(jìn)輸出速率。它們是在第一模式到第二模式的切換點，在第三模式到第四模式的切換點，以及在最大的變速器輸出速率時。由于在這些操作點附近的液壓動力很低，結(jié)果在這些操作點附近有較高的效率。上面公開的變速器僅僅使用了四個離合器和一個剎車裝置以實現(xiàn)四模式前進(jìn)和兩模式倒退。相比較而言，在現(xiàn)已公知的多工作流程的變速器中使用了最少五個離合器和一個剎車裝置以獲得三模式前進(jìn)和三模式倒退。因此，在此公開的變速器有費用低和結(jié)構(gòu)簡化的優(yōu)點。該變速器通過使用四模式解決了液壓單元尺寸大的問題。該變速器可以使用與較小動力的變速器同樣尺寸的液壓單元。此外，該變速器解決了在田間作業(yè)的功率區(qū)段內(nèi)切換點效率低的問題。在此公開的變速器真正使用了9km/h的切換點，該切換點是所有動力由機(jī)械傳遞的普遍使用的工作速度，因此在該切換點只有很小的或者根本沒有效率損失。在第二模式切換到第三模式時有一些效率的降低，但這發(fā)生在大約20km/h處，對于田間作業(yè)和運(yùn)輸而言這是一個不普遍使用的速度，因此沖擊是不大的。在該切換點時的平均液壓動力不超過50％，因此效率還是較高的。
這樣可以看到，通過上面描述的結(jié)構(gòu)本發(fā)明的目的已經(jīng)被滿足。依照專利法規(guī)，只需將本發(fā)明的最好模式和較佳實施例予以表達(dá)和詳細(xì)描述，這不意味著已將本發(fā)明窮舉無遺或只限定于所公開的形式。根據(jù)上述的提示可以作出各種顯而易見的改變和變化。這里所選擇和描述的實施例對于本發(fā)明的原理和它的實際應(yīng)用提供了最好的說明，因而本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠在各種實施例中應(yīng)用本發(fā)明和作出各種適合于具體使用意圖的改變。所有這些變化和改變均在本發(fā)明的范圍內(nèi)，該范圍由附加的權(quán)利要求所確定，這些權(quán)利要求根據(jù)它們被公正地和依法地授權(quán)時所界定的含義來解釋。
權(quán)利要求
1.一種液壓-機(jī)械變速器，包括一個適于連接至旋轉(zhuǎn)動力源的輸入軸；一個適于連接至負(fù)載的輸出軸；一個液壓變速器，包括-一個第一液壓元件；-一個與第一液壓元件流體連接的第二液壓元件；一個有行星齒輪系統(tǒng)的機(jī)械變速器，包括-一個第一離合器、一個第二離合器、一個第三離合器和一個第四離合器；-一個第一元件連接于輸入軸并被其驅(qū)動；-一個第二元件與第一液壓元件驅(qū)動嚙合；-一個第三元件通過第一離合器選擇性地連接于第二液壓元件；-一個第四元件通過第二離合器選擇性地連接于第二液壓元件，第四元件驅(qū)動地連接于第二元件；-一個第五元件連接于輸出軸，第五元件通過第三離合器選擇性地連接于第三元件，并且通過第四離合器選擇性地連接于第四元件；以及-一個第六元件通過倒檔剎車裝置選擇性地連接于基座，此時第五元件和輸出軸被反向驅(qū)動。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓-機(jī)械變速器，其中行星齒輪系統(tǒng)有三個行星齒輪組。
3.如權(quán)利要求2所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第一和第二行星齒輪組分別有第一和第二行星齒輪，它們固定連接且一起旋轉(zhuǎn)。
4.權(quán)利要求2所述的液壓-機(jī)械變速器，其中三個行星齒輪組有一個共同的行星齒輪支架。
5.如權(quán)利要求4所述的液壓-機(jī)械變速器，其中行星齒輪支架是第三元件，其通過第一離合器選擇性地連接于第二液壓元件。
6.如權(quán)利要求4所述的液壓-機(jī)械變速器，其中三個行星齒輪組包括與第一太陽輪嚙合的多個第一行星齒輪，與第二太陽輪嚙合的多個第二行星齒輪和一個第一齒環(huán)，其中第一和第二行星齒輪彼此固定連接且以相同的速度旋轉(zhuǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第一太陽齒輪是第一元件，第一齒環(huán)是第二元件。
8.如權(quán)利要求6所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第三太陽輪是第五元件且固定連接于輸出軸。
9.如權(quán)利要求8所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第二齒環(huán)是第六元件。
10.一種液壓-機(jī)械變速器，包括一個適于連接至旋轉(zhuǎn)動力源的輸入軸；一個適于連接至負(fù)載的輸出軸；一個液壓變速器，該液壓變速器有彼此流體連接的第一和第二液壓元件；一個機(jī)械變速器，該機(jī)械變速器有一個帶有三個行星齒輪組的行星齒輪系統(tǒng)，該機(jī)械變速器有若干輸入元件，其中一個輸入元件連接于輸入軸并被其連續(xù)地驅(qū)動，其它的輸入元件通過兩個離合器選擇性地連接于第二液壓元件，機(jī)械變速器把來自于各個輸入元件的動力匯合成單一的液壓-機(jī)械動力輸出并借助兩個離合器連接于輸出軸；以及一個倒檔剎車裝置選擇性地連接于機(jī)械變速器的行星齒輪組；因此該變速器有四個前進(jìn)速度模式和兩個倒檔速度模式，用于在倒擋全速和前進(jìn)全速之間連續(xù)可變地調(diào)節(jié)速度。
11.如權(quán)利要求10所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第一和第二行星齒輪組分別有第一和第二行星齒輪，它們固定連接且一起旋轉(zhuǎn)。
12.如權(quán)利要求10所述的液壓-機(jī)械變速器，其中三個行星齒輪組有一個共同的行星齒輪支架。
13.如權(quán)利要求12所述的液壓-機(jī)械變速器，其中行星齒輪支架是若干輸入元件之一，其選擇性地連接于第一和第二液壓元件。
14.如權(quán)利要求12所述的液壓-機(jī)械變速器，其中三個行星齒輪組包括與第一太陽輪嚙合的多個第一行星齒輪，與第二太陽輪嚙合的多個第二行星齒輪和一個第一齒環(huán)，其中第一和第二行星齒輪彼此固定連接且以相同的速度旋轉(zhuǎn)。
15.如權(quán)利要求14所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第二太陽輪是若干輸入元件之一，其選擇性地連接于第二液壓元件。
16.如權(quán)利要求14所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第三行星齒輪組的第三太陽輪固定連接于輸出軸。
17.如權(quán)利要求16所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第三行星齒輪組的第二齒環(huán)通過倒檔剎車裝置選擇性地連接于基座。
18.一種液壓-機(jī)械變速器，包括一個適于連接至旋轉(zhuǎn)動力源的輸入軸；一個適于連接至負(fù)載的輸出軸；一個有第一行星齒輪組、第二行星齒輪組和第三行星齒輪組的行星齒輪系統(tǒng)，每個行星齒輪組包括一個太陽輪和若干行星齒輪，第一行星齒輪組的每個行星齒輪與第二行星齒輪組的一個行星齒輪成一體地形成以便共同旋轉(zhuǎn)，每個行星齒輪組的行星齒輪被安裝在一個共同的行星支架上，第二和第三行星齒輪組各自還包括一個齒環(huán)；輸入軸驅(qū)動地連接于第一行星齒輪組的太陽輪；行星齒輪支架通過第三離合器選擇性地連接于輸出軸；第二行星齒輪組的太陽輪通過第四離合器選擇性地連接于輸出軸；第二液壓元件通過第一離合器和一對齒輪副選擇性地連接于行星齒輪支架，還通過第二離合器和第二對齒輪副選擇性地連接于第二行星齒輪組的太陽輪；第一液壓元件連接于第二行星齒輪組的齒環(huán)；第一液壓元件與第二液壓元件流體連接，第一和第二液壓元件能夠選擇性地改變位移，于是當(dāng)增加第一液壓單元的位移時，就減少了第二液壓單元的位移并且增加了第二液壓單元的速度，反之亦然；以及一個倒檔剎車裝置選擇性地連接于第三行星齒輪組的齒環(huán)；其中，在第一輸出模式，第一和第三離合器被嚙合，第一液壓元件的位移增加到最大并且第二液壓元件的位移減小到零；在第二輸出模式，第一離合器脫離，第二離合器嚙合，第二液壓元件的位移朝著與第一模式相反的方向增加，并且第一液壓元件的位移被減少，直到行星齒輪系統(tǒng)中所有的零件以同樣的速度旋轉(zhuǎn)；在第三輸出模式，第三離合器脫離和第四離合器嚙合，第一液壓元件的位移增加到最大并且第二液壓元件的位移減小到零；在第四輸出模式，第二離合器脫離，第一離合器嚙合，第二液壓元件的位移朝著與第三模式相反的方向增加到最大，并且第一液壓元件的位移減少到零；以及倒檔剎車裝置在第一和第二輸出模式時選擇性地嚙合以獲得反向。
19.一種農(nóng)用拖拉機(jī)包括一個發(fā)動機(jī)；若干驅(qū)動車輪；一個由發(fā)動機(jī)驅(qū)動的并且驅(qū)動地連接于驅(qū)動車輪的液壓-機(jī)械變速器，該液壓-機(jī)械變速器包括-一個適于連接至發(fā)動機(jī)的輸入軸；-一個適于連接至驅(qū)動車輪的輸出軸；-一個液壓變速器包括-一個第一液壓元件；-一個與第一液壓元件流體連接的第二液壓元件；-一個有行星齒輪系統(tǒng)的機(jī)械變速器，包括-一個第一離合器、一個第二離合器、一個第三離合器和一個第四離合器；-一個連接于輸入軸并被其驅(qū)動的第一元件；-一個驅(qū)動地嚙合于第一液壓元件的第二元件；-一個通過第一離合器選擇性地連接于第二液壓元件的第三元件；-一個通過第二離合器選擇性地連接于第二液壓元件的第四元件，第四元件驅(qū)動地連接于第二元件；-第五元件連接于輸出軸，第五元件通過第三離合器選擇性地連接于第三元件，并且通過第一離合器選擇性地連接于第四元件；以及-第六元件通過倒檔剎車裝置選擇性地連接于基座，此時第五元件和輸出軸被反向驅(qū)動；因此變速器有四個前進(jìn)速度模式和兩個倒檔速度模式，用于在倒擋全速和前進(jìn)全速之間連續(xù)可變地調(diào)節(jié)速度。
20.如權(quán)利要求19所述的農(nóng)用拖拉機(jī)，其中行星齒輪系統(tǒng)有三個行星齒輪組。
21.如權(quán)利要求20所述的農(nóng)用拖拉機(jī)，其中第一和第二行星齒輪組分別有第一和第二行星齒輪，它們固定連接且一起旋轉(zhuǎn)。
22.如權(quán)利要求20所述的農(nóng)用拖拉機(jī)，其中三個行星齒輪組有一個共同的行星齒輪支架。
23.如權(quán)利要求22所述的農(nóng)用拖拉機(jī)，其中行星齒輪支架是第三元件，它通過第一離合器選擇性地連接于第二液壓元件。
24.如權(quán)利要求22所述的農(nóng)用拖拉機(jī)，其中三個行星齒輪組包括與第一太陽輪嚙合的多個第一行星齒輪，與第二太陽輪嚙合的多個第二行星齒輪和一個第一齒環(huán)，其中第一和第二行星齒輪彼此固定連接且以相同的速度旋轉(zhuǎn)。
25.如權(quán)利要求24所述的農(nóng)用拖拉機(jī)，其中第一太陽齒輪是第一元件，第一齒環(huán)是第二元件。
26.如權(quán)利要求24所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第三太陽輪是第五元件且固定連接于輸出軸。
27.如權(quán)利要求26所述的液壓-機(jī)械變速器，其中第二齒環(huán)是第六元件。
全文摘要
一種具有四種工作模式的連續(xù)變速的液壓－機(jī)械變速器，它包括含有三個行星齒輪組的一個行星齒輪系統(tǒng)，四個離合器和一個倒檔剎車裝置。一個第一液壓單元連接于行星齒輪系統(tǒng)的第二排齒環(huán)。在第一模式和第四模式中，一個第二液壓單元通過第一離合器連接于行星齒輪支架。在第二模式和第三模式中，一個第二液壓單元通過第二離合器連接于行星齒輪系統(tǒng)的第二太陽輪。在第一模式和第二模式中，第三離合器將行星齒輪支架連接于輸出軸。在第三模式和第四模式中，第四離合器將行星齒輪系統(tǒng)的第二太陽輪連接于輸出軸。倒檔剎車裝置連接于第三行星齒輪組。當(dāng)?shù)箼n離合器嚙合時，第三、第四離合器都與第三太陽輪脫離嚙合，于是變速器輸出軸被反向驅(qū)動。
文檔編號F16H47/04GK1521426SQ200410039749
公開日2004年8月18日 申請日期2004年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月14日
發(fā)明者W·小斯特特勒, W 小斯特特勒 申請人:迪爾公司