[发明专利]三段式液压机械连续无级传动装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无级传动装置及方法，具体涉及一种三段式液压机械连续无级传动装置及方法，属动力传动领域。

背景技术

车辆传动系统是车辆推进系统的重要组成部分，其性能对整个车辆的动力性、燃油经济性、排放以及可靠性都有极大的影响。多段液压机械连续无级传动系统具有较宽的无级调速范围、良好的起步特性和较高的传动效率等优点，可以根据路面状况，优化发动机工作状态，使车辆获得最佳的行驶性能，能够适应车辆经济性、动力性和舒适性的要求，是一种理想的传动形式。这在能源短缺，环境污染日益加剧的21世纪具有重要意义。

目前国外关于多段液压机械连续无级传动系统的研究主要是以两段模式为主，关于三段模式的发明较少，而且关于三段模式的方案至少以三个行星排为基础来构造，导致整个系统结构较为复杂，这对于提高系统效率，减轻系统的体积与重量较为不利。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种三段式液压机械连续无级传动装置及方法，该装置以两个行星排为基础，合理衔接分速汇矩、分速汇速、分矩汇速三种分流模式，形成三段式连续无级变速传动结构，具有结构简单、体积小等优点。

本发明的三段式液压机械连续无级传动装置，包括行星传动部件、液压调速部件和换段操纵部件。其中行星传动部件包括行星排k1和行星排k2；换段操纵部件包括离合器C1、离合器C2、制动器B1和制动器B2；液压调速部件包括调速元件H1和调速元件H2，调速元件H1和调速元件H2采用闭式液压传动回路和双向变量控制。

其连接关系为：传动装置的输入轴一端与发动机连接，从而为整个装置提供动力，另一端通过固定轴齿轮A与k1行星排行星架相连；k1行星排齿圈与离合器C1的主动部分相连，同时通过固定轴齿轮B与调速元件H1相连；k1行星排太阳轮通过其中心轴与离合器C2的主动部分相连，制动器B2制动k1行星排太阳轮的中心轴；k2行星排太阳轮的中心轴一端与调速元件H2连接，另一端与离合器C2的被动部分相连；k2行星排齿圈与离合器C1的被动部分相连，制动器B1制动k2行星排齿圈；k2行星排行星架通过固定轴齿轮C与传动装置的输出轴相连。

本发明的工作原理为：首先依据车辆的行驶情况确定调速元件H1和调速元件H2的排量比，依据所确定的排量比合理控制换段操纵部件的结合或分离，便可实现三段式连续分流工况，分别为分速汇矩、分速汇速和分速汇矩。此外该传动装置还可以实现倒挡纯液压工况和两个固定挡的纯机械传动工况。

第一种分流模式——分速汇矩：制动器B1制动，离合器C2结合，制动器B2与离合器C1不工作。此时k1行星排齿圈与调速元件H1相连，k1行星排太阳轮通过k2行星排太阳轮与调速元件H2相连。

第二种分流模式——分速汇速：此时离合器C1和离合器C2均结合，制动器B2和制动器B1不工作。此时k1行星排齿圈分别与调速元件H1和k2行星排齿圈相连，k1行星排太阳轮通过行星排k2的太阳轮与调速元件H2相连。

第三种分流模式——分矩汇速：制动器B2制动，离合器C1结合，离合器C2和制动器B1不工作。此时k1行星排齿圈分别与变速元件H1和k2行星排齿圈相连，k1行星排整体回转。变速元件H2与k1行星排太阳轮相连。

当制动器B1和制动器B2同时制动，离合器C1和离合器C2不工作时，系统实现纯液压倒驶工况。系统的两个纯机械挡工况分别为固定档1和固定档2，固定档1时离合器C1和离合器C2同时结合，制动器B1制动，制动器B2不工作。固定档2时离合器C1和离合器C2同时结合，制动器B2制动，制动器B1不工作。

有益效果：

(1)利用两个行星排构造具有三分流模式的三段式液压机械连续无级传动装置，能够实现较大范围的无级变速，且结构简单。

(2)本发明的传动装置具有分速汇矩、分速汇速、分矩汇速三种分流模式，在车辆的起步阶段采用分速汇矩分流模式，具有较好的起步特性，且整个装置中无需设计起步离合器，使车辆具有较好的牵引能力。

(3)通过合理匹配后传动比，分速汇矩模式与分速汇速模式在中低车速区间可以获得较高的传动效率；在高速区，系统处于分矩汇速模式，即使系统的调速路功率分流比随车速增加有所提高，但可保持在合理的范围内，系统仍然能获得可观的传动效率。

(4)各段分流模式的衔接转换可以不切断动力衔接，车辆动力性提高。

(5)换段时，换段操纵部件基本无滑摩地结合与分离，摩擦副可选取静摩擦系数，结构设计大大减小体积和重量，使用过程中，可靠性也可大幅提高。