專利名稱：一種裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械傳動技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有ZL系列輪式裝載機(jī)主要采用兩種傳動系配置方案，均為液力機(jī)械傳動，一是發(fā)動機(jī)后接雙渦輪液力變矩器與行星式前二后一變速箱，二是發(fā)動機(jī)后接單渦輪液力變矩器與前進(jìn)四檔后退四檔(前進(jìn)四檔或后退三檔)或前三后三定軸式動力換擋變速器。以上兩種傳動方案都可滿足裝載機(jī)的工作使用要求，例如隨負(fù)荷的大小自動改變速度和扭矩，同時這種變化范圍也非常寬廣，比較適合裝載機(jī)高速小扭矩行駛、低速大扭矩作業(yè)工況，液力變矩器的柔性連接性能使發(fā)動機(jī)和變速箱的壽命都得到了提高等。但是液力機(jī)械傳動也有其突出的缺點(diǎn)，例如對雙渦輪變矩器中的超越離合器受力狀況和潤滑條件較差，可靠性差；采用功率內(nèi)分流式液力機(jī)械傳動，功率損失大，造成效率較低，高效區(qū)范圍較窄，從而使整機(jī)的總效率低；同時行星式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工制造困難，維修不方便。而且存在不能根據(jù)裝載機(jī)的作業(yè)工況進(jìn)行調(diào)節(jié)，在裝載機(jī)起步及鏟裝作業(yè)時效率很低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供了一種裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器。本發(fā)明裝載機(jī)用液壓機(jī)械無級變速器，它將機(jī)械傳動的高效率和液壓傳動的無級變速特性接合起來，采用功率分流合流原理，在滿足裝載機(jī)作走及作業(yè)工況使用要求的情況下，極大的提高了傳動系統(tǒng)的效率，滿足可控?zé)o級變速傳動要求，特別適合于輪式裝載機(jī)和其他工程車輛。本發(fā)明目是提供一種具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)正反向多段連續(xù)的寬范圍、高效率的液壓機(jī)械無級變速傳動等特點(diǎn)的裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器。本發(fā)明裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器采用如下技術(shù)方案—種裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器，其特點(diǎn)是無級變速器包括安裝在箱體內(nèi)的輸入軸、行星排al、行星排a2、行星排a3、行星排a4，安裝在箱體上的由變量泵和定量馬達(dá)組成的閉式液壓傳動單元、工作泵和轉(zhuǎn)向泵單元、高低檔段選擇齒輪組和輸出軸，其特點(diǎn)是輸入軸直接驅(qū)動行星排a2的行星架，同時通過兩對齒輪副驅(qū)動變量泵，變量泵調(diào)節(jié)排量改變定量馬達(dá)轉(zhuǎn)速，定量馬達(dá)通過齒輪副驅(qū)動行星排al，行星排al的齒圈與行星排a2的太陽輪相聯(lián)接，離合器Cl和離合器C2分別選擇實(shí)現(xiàn)由行星排al輪系組成的純液壓傳動系統(tǒng)或者由行星排al輪系與行星排a2差動輪系組成的液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)，過渡軸同時作為行星排a3、行星排a4的太陽輪輸入軸，是后面變速器的動力輸入，制動器BI和B2分別使兩行星排a3、行星排a4形成行星傳動輪系，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)及后退檔位的選擇，齒輪副將動力傳到高低檔段選擇齒輪組，低擋離合器C3接合，動力經(jīng)過齒輪副由輸出軸輸出，高檔離合器C4接合，動力經(jīng)過齒輪副由輸出軸輸出。本發(fā)明裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器還可以采取如下技術(shù)方案
所述的裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器，其特點(diǎn)是輸入軸直接驅(qū)動裝載機(jī)轉(zhuǎn)向泵和工作泵單元。所述的裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器，其特點(diǎn)是變量泵和定量馬達(dá)組成的閉式液壓傳動單元由一套固定在箱體上的斜盤式柱塞變量泵和柱塞定量馬達(dá)構(gòu)成。裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器的工作過程當(dāng)離合器Cl接合時，行星排al的齒圈與過渡軸固接為一體，過渡軸又同時為行星排a3、行星排a4的太陽輪，接合行星排a4、行星排a3，可以獲得前進(jìn)(后退)檔位，動力通過齒輪副傳到高低檔齒輪組，再接合離合器C3，通過調(diào)節(jié)變量泵的排量，輸出軸可獲得正反方向連續(xù)變化的純液壓無級變速段起步一檔，可滿足裝載機(jī)重載起步。當(dāng)離合器Cl斷開C2接合時，行星排al、a2同時工作，發(fā)動機(jī)的功率一方面由輸入軸(I)通過兩對齒輪副傳到液壓單元，能量經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)過一對齒輪副傳遞到行星排al的太陽輪，行星排al的齒圈與行星排a2的太陽輪固接為一體，作為液壓功率流向行星排a2，發(fā)動機(jī)的功率另一方面直接以行星架的形式流向行星排a2，這樣行星排a2就成為了液壓功率與機(jī)械功率合流的點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了功率分流再合流。行星排a2的齒圈與過渡軸固接為一體，接合制動器B2 (BI),功率經(jīng)過渡軸傳到前進(jìn)(后退)檔行星排a4 (a3)，通過齒輪副傳到高低檔齒輪組，離合器C3接合，通過調(diào)節(jié)變量泵的排量，輸出軸可獲得正反方向連續(xù)變化的液壓機(jī)械無級變速段低速二檔，可滿足裝載機(jī)重載低速行駛。同理，接合離合器C1，C4及制動器B2 (BI)，可獲得正反向連續(xù)變化的純液壓變速段中速三檔，用于輕載中速行駛。特別指出，通過控制器調(diào)節(jié)變量泵排量使定量馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速為0，這樣行星排al齒圈和行星排a2太陽輪固接為一體的機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速為0，行星排a2的行星架直接由輸入軸帶動，接合離合器C2、C4及制動器B2 (BI)，即可獲得正反向連續(xù)變化的純機(jī)械變速段高速四檔，用于輕、空載平坦路面高速行駛。這樣裝載機(jī)用液壓機(jī)械無級變速器共有4個正向連續(xù)無級變速段，4個反向連續(xù)無級變速段。離合器Cl、C2可分別控制純液壓段和液壓機(jī)械相結(jié)合段，制動器BI、B2可分別控制后退及前進(jìn)檔位，離合器C3、C4可分別控制高檔及低檔，這八個檔位分別為前進(jìn)一檔純液壓無級變速段，前進(jìn)二檔、三檔液壓機(jī)械無級變速段，前進(jìn)四檔純機(jī)械變速段；后退一檔純液壓無級變速段，后退二檔、三檔液壓機(jī)械無級變速段，后退四檔純機(jī)械變速段。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果本發(fā)明由于采用了全新的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明裝載機(jī)用液壓機(jī)械無級變速器由微電腦控制系統(tǒng)控制離合器的接合狀態(tài)及變量泵的排量，通過控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)正反向多段連續(xù)的寬范圍、高效率的液壓機(jī)械無級變速傳動。


圖I是本發(fā)明液壓機(jī)械無級變速器原理示意圖。圖中，I、輸入軸，2、齒輪副，3、齒輪副，4、齒輪副，5、變量泵，6、定量馬達(dá)，7、齒輪畐0，8、齒輪副，9、行星輪，10、支架，11、齒圈，12、行星輪，13、行星輪架，14、過濾軸，15、制動器，16、齒輪副，17、制動器，18、齒輪副，19、齒輪副，20、齒輪副，21、齒輪副，22、齒輪副，23、輸出軸，24、齒輪組，25、轉(zhuǎn)向泵和工作泵單元，26、發(fā)動機(jī)，
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲列舉以下實(shí)例，并配合附圖詳細(xì)說明如下參照附圖I。實(shí)施例I一種裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器，其特點(diǎn)是無級變速器包括安裝在箱體內(nèi)的輸入軸I、行星排al、行星排a2、行星排a3、行星排a4，安裝在箱體上的由變量泵5和定量馬達(dá)6組成的閉式液壓傳動單元、工作泵和轉(zhuǎn)向泵單元25、高低檔段選擇齒輪組24和輸出軸23，其特征是輸入軸I直接驅(qū)動行星排a2的行星架，同時通過兩對齒輪副2、3和齒輪副3、4驅(qū)動變量泵5，變量泵5調(diào)節(jié)排量改變定量馬達(dá)6轉(zhuǎn)速，定量馬達(dá)6通過齒輪副7、8驅(qū)動 行星排al，行星排al的齒圈11與行星排a2的太陽輪相聯(lián)接，離合器Cl和離合器C2分別選擇實(shí)現(xiàn)由行星排al輪系組成的純液壓傳動系統(tǒng)或者由行星排al輪系與行星排a2差動輪系組成的液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)，過渡軸14同時作為行星排a3、行星排a4的太陽輪輸入軸，是后面變速器的動力輸入，制動器BI和B2分別使兩行星排a3、行星排a4形成行星傳動輪系，實(shí)現(xiàn)前進(jìn)及后退檔位的選擇，齒輪副16、18將動力傳到高低檔段選擇齒輪組24，低擋離合器C3接合，動力經(jīng)過齒輪副19、20由輸出軸23輸出，高檔離合器C4接合，動力經(jīng)過齒輪副21、22由輸出軸23輸出。輸入軸I直接驅(qū)動裝載機(jī)轉(zhuǎn)向泵和工作泵單元25。本實(shí)施例的具體安裝結(jié)構(gòu)及其液壓機(jī)械無級變速過程參照附圖I。本實(shí)施例裝載機(jī)用液壓機(jī)械無級變速器，主要包括安裝在箱體內(nèi)的輸入軸I、行星排al、單星排a2、行星排a3、行星排a4、安裝在箱體上的由變量泵5和定量馬達(dá)6組成的閉式傳動液壓單元、工作泵及轉(zhuǎn)向泵驅(qū)動單元25、高低檔選擇齒輪組24、輸出軸23等。變速器行星排al、行星排a2、布置在箱體的前端，行星排a3、行星排a4布置在箱體后端，四個行星排位于同一軸線上，便于行星排的裝配，高低檔段齒輪組位于箱體下方。定量泵5和變量馬達(dá)6布置在箱體外，即利用液壓單元的安裝和調(diào)整，也有利于減小箱體尺寸。工作泵和轉(zhuǎn)向泵直接由發(fā)動機(jī)經(jīng)過變速器的輸入軸來驅(qū)動，布置在箱體后部。液壓機(jī)械無級變速器由微電子控制器控制離合器的接合狀態(tài)及變量泵的排量，從而實(shí)現(xiàn)多段連續(xù)無級變速傳動。當(dāng)裝載機(jī)重載起步及鏟裝作業(yè)時，接合離合器Cl、離合器C3及制動器B2，動力從行星排al經(jīng)過渡軸14到達(dá)前進(jìn)檔行星排a4，經(jīng)過兩對齒輪副16、齒輪副18和齒輪副、19齒輪副20傳到輸出軸23。控制變量泵的排量從零逐漸增大，輸出軸23也將會在低速范圍內(nèi)逐漸增大。當(dāng)需要裝載機(jī)中低速行駛時，接合離合器C2、離合器C3及制動器B2，調(diào)節(jié)變量泵的排量，輸出軸23轉(zhuǎn)速將會在中低速范圍內(nèi)逐漸增大。當(dāng)需要裝載機(jī)輕載中速行駛時，接合離合器C2、離合器C4及制動器B2，調(diào)節(jié)變量泵的排量，輸出軸23轉(zhuǎn)速將會在中速范圍內(nèi)逐漸增大。 當(dāng)需要裝載機(jī)輕、空載高速行駛時，接合離合器C2、離合器C4及制動器B2，調(diào)節(jié)變量泵使馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為O，輸出軸23轉(zhuǎn)速將會在高速機(jī)械傳動范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。要獲得后退檔位只需將以上的接合制動器B2換成接合制動器BI即可。
本實(shí)施例由微電腦控制系統(tǒng)控制離合器的接合狀態(tài)及變量泵的排量，通過控制系 統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)正反向多段連續(xù)的寬范圍、高效率的液壓機(jī)械無級變速傳動，特別適合于輪式裝載機(jī)等工程車輛使用。
權(quán)利要求
1.一種裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器，其特征是無級變速器包括安裝在箱體內(nèi)的輸入軸(I)、行星排al、行星排a2、行星排a3、行星排a4，安裝在箱體上的由變量泵(5)和定量馬達(dá)(6)組成的閉式液壓傳動單元、工作泵和轉(zhuǎn)向泵單元(25)、高低檔段選擇齒輪組(24)和輸出軸(23)，其特征是輸入軸(I)直接驅(qū)動行星排a2的行星架，同時通過兩對齒輪副(2、3)、齒輪副(3、4)驅(qū)動變量泵(5)，變量泵(5)調(diào)節(jié)排量改變定量馬達(dá)(6)轉(zhuǎn)速，定量馬達(dá)(6)通過齒輪副(7、8)驅(qū)動行星排al，行星排al的齒圈(11)與行星排a2的太陽輪相聯(lián)接，離合器Cl和離合器C2分別選擇實(shí)現(xiàn)由行星排al輪系組成的純液壓傳動系統(tǒng)或者由行星排al輪系與行星排a2差動輪系組成的液壓機(jī)械傳動系統(tǒng)，過渡軸(14)同時作為行星排a3、行星排a4的太陽輪輸入軸，制動器BI和B2分別使兩行星排a3、行星排a4形成行星傳動輪系，齒輪副(16、18)將動力傳到高低檔段選擇齒輪組(24)，低擋離合器C3接合，動力經(jīng)過齒輪副(19、20)由輸出軸(23)輸出，高檔離合器C4接合，動力經(jīng)過齒輪副(21、22)由輸出軸(23)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器，其特征是輸入軸(I)直接驅(qū)動裝載機(jī)轉(zhuǎn)向泵和工作泵單元(25 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器，其特征是變量泵(5)和定量馬達(dá)(6)組成的閉式液壓傳動單元由一套固定在箱體上的斜盤式柱塞變量泵和柱塞定量馬達(dá)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器。本發(fā)明屬于機(jī)械傳動技術(shù)領(lǐng)域。裝載機(jī)用液壓機(jī)械無極變速器，包括箱體內(nèi)四個行星排a1、a2、a3、a4和閉式傳動液壓單元、高低檔齒輪副和結(jié)合離合器；行星排a1與離合器C1實(shí)現(xiàn)純液壓傳動低檔位起步或裝載機(jī)的鏟裝作業(yè)，行星排a2與離合器C2實(shí)現(xiàn)液壓機(jī)械功率分流、合流及中低檔位行駛，行星排a3與制動器B1實(shí)現(xiàn)后退檔位，行星排a4與制動器B2實(shí)現(xiàn)前進(jìn)檔位。本發(fā)明由微電腦控制系統(tǒng)控制離合器的接合狀態(tài)及變量泵的排量，通過控制系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)正反向多段連續(xù)的寬范圍、高效率的液壓機(jī)械無級變速傳動，特別適合于輪式裝載機(jī)等工程車輛使用。
文檔編號F16H47/04GK102943859SQ201210484839
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者崔國敏, 盧鳳臣 申請人:天津工程機(jī)械研究院