[发明专利]混合动力装载机动力耦合装置

说明书

技术领域

本发明是涉及一种用于工程机械领域，特别是涉及一种在装载机等工程机械中用混合动力技术对驱动电机和发动机的动力进行耦合的混合动力装载机动力耦合装置。

背景技术

装载机等工程机械具有工作循环周期短、输出功率周期性波动强、传动效率低、能耗高、排放污染严重等特点。混合动力技术尤其擅长解决这种输出功率在一定范围内有规律波动的机动设备的节能减排问题。

装载机的典型工况可以描述为：插入物料-铲装-举升-卸载-空载返程，其中插入工况需要很大的牵引力，但车速极低。传统装载机通过在传动系中装备液力变矩器实现“增扭降速”功能，将发动机的转矩放大数倍以满足装载机对牵引力要求，随着牵引力的增加车速不断降低，当牵引力达到最大时车速趋近于零。此时发动机处于满负荷运行状态，油耗率很高，此时装载机的牵引力虽然很大但车速极低，因此装载机的有效输出功率较低，最终表现为装载机的传动效率很低。装载机插入物料工况的传动效率较低是由液力变矩器在高变矩比段传动效率较低的特性引起的。此外，由于装载机的液力变矩器一般不具备“闭锁”功能，导致装载机运输工况传动系统传动效率很低；装载机的液力变矩器一般不具备“负穿”特性，传统装载机改造成混合动力装载机后，难以实现混合动力系统的制动能量回收功能，而装载机的一个工作循环中至少包括3次制动过程，且装载机整车质量巨大，又是全时4轮驱动结构，其制动过程蕴含着巨大能量，混合动力装载机如不能对制动能量加以回收将是一大缺陷。

国内已公布关于混合动力耦合装置的专利主要集中于汽车领域，关于混合动力工程机械的专利较少且都集中于液压系统的改造和能量回收功能上。

其中有以下两个专利与本专利有关：

1、200920099353.6“行星机构动力耦合器”，该实用新型专利在结构上与本发明相似，但比本发明多了一组（湿式多片）制动器，从结构布置和工作模式控制上要繁琐得多，且该机构是应用在混合动力汽车上的，不适于在装载机领域的特殊使用工况和功能特性。

2、200710077643.6“工程机械用混合动力装置”，该发明利和本发明同属工程机械领域，通过一套装置实现发动机单独驱动或电机单独驱动控制功能，在方便接入电源的施工地点采用电机驱动，在不方便接入电源的施工地点采用发动机驱动。

发明内容

本发明的目的就是提供一种适于装载机领域的特殊使用工况和功能特性，可以实现混合动力装载机的电力变矩模式（对应插入物料工况）、电机驱动模式、发动机驱动模式、电机助力模式、驱动发电及再生制动模式等6种工作模式，且通过对C1离合器和C2离合器的接合控制与发动机和驱动电机的工作状态控制，使混合动力装载机能在各种工作模式之间灵活切换的混合动力装载机动力耦合装置。

本发明的解决方案是这样的：本发明具有由太阳轮，行星架和齿圈构成的双星行星机构，所述的太阳轮是与发动机的动力输出轴相连，所述的行星架的一端是与驱动电机的动力输出轴相连，行星架的另一端与C1离合器的主动部分相连，所述的齿圈与C2离合器的主动部分相连；所述的C1离合器和所述的C2离合器的从动部分与变速器输入轴相连。

上述技术方案，利用行星机构的2自由度结构实现了混合动力装载机双动力输入-单动力输出的特殊要求，并且通过C1离合器和C2离合器的接合/分离控制与发动机和驱动电机的运行状态控制，实现混合动力装载机的电力变矩模式（对应插入物料工况），发动机驱动模式，电机驱动模式，驱动发电模式，电机助力模式和再生制动模式等6种工作模式，满足装载机对复杂多变工况的动力要求。

为了适应装载机驱动工作装置的要求，所述的变速器为双输出变速器，其中一个输出轴与工作泵和转向泵相连，另一个输出轴与装载机的驱动桥相连。

本发明的优点是可以取消传统装载机的液力变矩器，利用混合动力装载机的电力变矩模式（对应插入物料工况）实现电力变矩，而且还可以实现电机驱动模式、发动机驱动模式、电机助力模式、驱动发电及再生制动模式等6种混合动力装载机的工作模式，通过对C1离合器和C2离合器的接合控制与发动机和驱动电机的工作状态控制在各种工作模式之间灵活切换。

附图说明

附图是本发明的实施例。

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是本发明在电力变矩模式（插入物料工况）混合动力装载机动力耦合装置的动力传递路径示意图。

附图3是本发明电机驱动模式和再生制动模式下混合动力装载机动力耦合装置的动力传递路径示意图。