具有制动能量回收功能的工程车辆机液复合无级变速器

摘要

一种具有制动能量回收功能的工程车辆机液复合无级变速器，输入轴上设有机液联动定轴齿轮组，该齿轮组的从动轴的一端设有液压变量泵，液压变量泵的两端与液压马达的两端相连构成液压回路；液压变量泵的两端还分别接有溢流阀一、溢流阀二和换向阀一、换向阀二；换向阀一和换向阀二之间设有蓄能器，单向阀一和单向阀二的一端接油箱、另一端接在液压变量泵和液压马达的液压回路中；液压马达的输出轴上设有辅助定轴齿轮组一、二，辅助定轴齿轮组一与输入轴上的行星排一及行星排二相连，辅助定轴齿轮组二与输入轴上的行星排三相连；液压马达的输出轴上还设有制动器。它兼有液压传动无级调速和机械传动高效率的特点，又可进行能量回收，实现节能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程车辆的变速器。

背景技术

工程车辆如挖掘机、装载机、推土机以及拖拉机等广泛应用与社会建设的 各个领域，对提高作业速度和质量、减轻劳动强度、降低工程成本都发挥着重 要的作用。由于工程车辆的工作环境恶劣，载荷变化大，工况多变，必须有变 速箱适应这种变化，传统的机械传动和液压传动变速箱各具优点，也各自有局 限性。

另外，有些工程程车辆(如拖拉机、挖掘机、装载机等)在工作过程中需 要进行频繁的制动，现在的车辆几乎都无能量回收功能，制动过程中机械惯性 产生的能量都损失掉了。

发明内容

本发明的目的就提出一种具有制动能量回收功能的工程车辆机液复合无级 变速器，它兼有液压传动无级调速和机械传动高效率的特点，又可进行能量回 收，实现节能。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是，一种具有制动能量回收功能 的工程车辆机液复合无级变速器，包括设在输入轴上的离合器、制动器、行星 排一、行星排二、行星排三，与三个行星排相连的多个定轴齿轮组，以及输出 轴上的多个离合器，其特征在于：

所述的输入轴上设有机液联动定轴齿轮组，机液联动定轴齿轮组的从动 轴的一端设有液压变量泵，液压变量泵的两端与液压马达的两端相连构成液压 回路；液压变量泵的两端还分别接有溢流阀一、溢流阀二和换向阀一、换向阀 二；换向阀一和换向阀二之间设有蓄能器，单向阀一和单向阀二的一端接油箱， 另一端接在液压变量泵和液压马达的液压回路中；溢流阀的一端通过换向阀三 接入油箱，另一端接在液压变量泵和液压马达的回路中；液压马达的输出轴上 设有辅助定轴齿轮组一、辅助定轴齿轮组二，辅助定轴齿轮组一与行星排一及 行星排二相连，辅助定轴齿轮组二与行星排三相连；液压马达的输出轴上还设 有制动器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、车辆运行时：输入轴上的制动器、行星排一、行星排二、行星排三、 与三个行星排相连的多个定轴齿轮组，以及输出轴上的多个离合器，构成三个 前进挡、两个后退档的机械传动支路，进行高效率的机械传动；同时，换向阀 一、二、三均关闭，输入轴的动力经机液联动定轴齿轮组、液压变量泵、液压 马达、液压马达的输出轴、辅助定轴齿轮组一、辅助定轴齿轮组二、三个行星 排构成液压传动支路，进行无级变速的液压传动。

可见，本发明通过三个行星排和机液联动定轴齿轮组将机械传动装置与液 压传动装置并联在一起，实现了液压传动和机械传动的有机组合。兼有液压传 动无级调速和机械传动高效率的特点，进而能够能大幅度提高车辆的动力性、 经济性和操作自动化水平。

二、车辆制动时：液压马达输出轴的制动器闭锁，液压马达处于制动停转状 态，输入轴的离合器和制动器均打开，换向阀一、换向阀二、均处于单向开启 状态，换向阀三关闭，动力由输出轴反传到输入轴经机液联动定轴齿轮组带动 液压变量泵转动，使高压一侧的液压油流向蓄能器；溢流阀起着限压保护的作 用。从而实现制动能量的回收。

车辆启动时：液压马达输出轴的制动器打开，输入轴的制动器闭锁，输入 轴固定不动，换向阀一、换向阀二、均处于关闭状态，换向阀三开启，蓄能器 通过液压马达、辅助定轴齿轮组一、行星排一、驱动输出轴启动车辆，此时车 辆可实现纯液压动力启动。

可见，本发明在制动时将制动能量回收为液压能，回收的液压能用于车辆 的启动，使车辆的启动为纯液压启动。既能达到节能的目的，同时也提高了车 辆的启动动力性能。

上述的行星排一的齿圈与输入轴联接，太阳轮与辅助定轴齿轮组一的被动齿 轮联接，行星架与定轴齿轮组一的主动齿轮联接，定轴齿轮组一的被动齿轮经 离合器一与输出轴相连。

这种连接方式，组成本发明的前进一档的传动链路，其工作过程是：换向阀 一、二、三均处于关闭状态，离合器一闭合、发动机输出的动力在输入轴上分 成两路；一路为机械支路，通过输入轴输入到行星排一的齿圈的机械支路；另 一路为液压支路：输入轴经机液联动定轴齿轮组、液压变量泵、液压马达，辅 助定轴齿轮组一到行星排一的太阳轮。机械支路和液压支路的动力汇流后经行 星排一的行星架、定轴齿轮组一、离合器一、输出轴输出。

上述的行星排一的齿圈与输入轴联接，太阳轮与辅助定轴齿轮组一的被动齿 轮联接，行星架与定轴齿轮组二的主动齿轮联接，定轴齿轮组二的被动齿轮为 惰轮，该惰轮又是定轴齿轮组三的主动齿轮，定轴齿轮组三的被动齿轮经离合 器二与输出轴相连。

这种连接方式，组成本发明的倒退一挡的传动链路。其工作过程是：换向阀 一、二、三均处于关闭状态，离合器二闭合、发动机输出的动力在输入轴上分 成两路；一路为机械支路，通过输入轴输入到行星排一的齿圈；另一路为液压 支路：输入轴经机液联动定轴齿轮组、液压变量泵、液压马达，辅助定轴齿轮 组一到行星排一的太阳轮。机械支路和液压支路的动力汇流后经行星排一的行 星架、定轴齿轮组二、定轴齿轮组三、离合器二、输出轴输出。由于定轴齿轮组 二的被动齿轮为惰轮，该惰轮又是定轴齿轮组三的主动齿轮，从而改变了输出 轴的转动方向，实现了车辆的一挡倒退。

上述的行星排二的太阳轮与辅助定轴齿轮组一的被动齿轮联接，行星架和输 入轴联接，齿圈与定轴齿轮组四的主动齿轮联接，定轴齿轮组四的被动齿轮经 离合器三与输出轴相连。

这种连接方式，组成本发明的前进二档的传动链路，其工作过程是：换向阀 一、二、三均处于关闭状态，离合器三闭合、发动机输出的动力在输入轴上分 成两路；一路为机械支路，通过输入轴输入到行星排二的行星架；另一路为液 压支路：输入轴经机液联动定轴齿轮组、液压变量泵、液压马达，辅助定轴齿 轮组一到行星排二的太阳轮。机械支路和液压支路的动力汇流后经行星排二的 齿圈、定轴齿轮组四、离合器三、输出轴输出。

上述的一种机液复合无级变速器，其特征在于：所述的行星排二的太阳轮与 辅助定轴齿轮组一的被动齿轮联接，行星架和输入轴联接，齿圈与定轴齿轮组 五的主动齿轮联接，定轴齿轮组五的被动齿轮为惰轮，该惰轮又是定轴齿轮组 六的主动齿轮，定轴齿轮组六的被动齿轮经离合器四与输出轴相连。

这种连接方式，组成本发明的倒退二挡的传动链路。其工作过程是：换向阀 一、二、三均处于关闭状态，离合器四闭合、发动机输出的动力在输入轴上分 成两路；一路为机械支路，通过输入轴输入到行星排二的行星架；另一路为液 压支路：输入轴经机液联动定轴齿轮组、液压变量泵、液压马达，辅助定轴齿 轮组一到行星排二的太阳轮。机械支路和液压支路的动力汇流后经行星排二的 齿圈、定轴齿轮组五、定轴齿轮组六、离合器四、输出轴输出。由于定轴齿轮组 五的被动齿轮为惰轮，该惰轮又是定轴齿轮组六的主动齿轮，从而改变了输出 轴的转动方向，实现了车辆的二挡倒退。

上述的行星排三的齿圈和输入轴联接，太阳轮与辅助定轴齿轮组二的被动齿 轮联接，行星架与定轴齿轮组七的主动齿轮联接，定轴齿轮组七的被动齿轮经 离合器五与输出轴相连。

这种连接方式，组成本发明的前进三档的传动链路，其工作过程是：换向阀 一、二、三均处于关闭状态，离合器五闭合、发动机输出的动力在输入轴上分 成两路；一路为机械支路，通过输入轴输入到行星排三的齿圈的机械支路；另 一路为液压支路：输入轴经机液联动定轴齿轮组、液压变量泵、液压马达，辅 助定轴齿轮组二到行星排三的太阳轮。机械支路和液压支路的动力汇流后经行 星排三的行星架、定轴齿轮组七、离合器五、输出轴输出。

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的结构关系示意图。

具体实施方式

实施例

图1示出，本发明的一种具体实施方式是，一种具有制动能量回收功能的工 程车辆机液复合无级变速器，包括设在输入轴10上的离合器14、制动器16、 行星排一11、行星排二12、行星排三13、与三个行星排11、12、13相连的多 个定轴齿轮组，以及输出轴30上的多个离合器，其中：

输入轴10上设有机液联动定轴齿轮组15，机液联动定轴齿轮组15的从动 轴的一端设有液压变量泵21，液压变量泵21的两端与液压马达27的两端相连 构成液压回路；液压变量泵21的两端还分别接有溢流阀一22A、溢流阀二22B 和换向阀一23A、换向阀二23B；换向阀一23A和换向阀二23B之间设有蓄能器 25，单向阀一29A和单向阀二29B的一端接油箱，另一端接在液压变量泵21和 液压马达27的液压回路中；溢流阀24的一端通过换向阀三26接入油箱，另一 端接在液压变量泵21和液压马达27的回路中；液压马达27的输出轴20上设 有辅助定轴齿轮组一17、辅助定轴齿轮组二18，辅助定轴齿轮组一17与行星 排一11及行星排二12相连，辅助定轴齿轮组19二19与行星排三13相连；液 压马达27的输出轴20上还设有制动器28。

本例的行星排一11的齿圈与输入轴10联接，太阳轮与辅助定轴齿轮组一 17的被动齿轮联接，行星架与定轴齿轮组一31的主动齿轮联接，定轴齿轮组一 31的被动齿轮经离合器一301与输出轴30相连。这是前进一档的连接结构。

本例的行星排一11的齿圈与输入轴10联接，太阳轮与辅助定轴齿轮组一 17的被动齿轮联接，行星架与定轴齿轮组二31A的主动齿轮联接，定轴齿轮组 二31A的被动齿轮为惰轮，该惰轮又是定轴齿轮组三31B的主动齿轮，定轴齿 轮组三31B的被动齿轮经离合器二301A与输出轴30相连。这是倒退一档的连 接结构。

本例的行星排二12的太阳轮与辅助定轴齿轮组一17的被动齿轮联接，行星 架和输入轴10联接，齿圈与定轴齿轮组四32的主动齿轮联接，定轴齿轮组四 32的被动齿轮经离合器三302与输出轴30相连。这是前进二档的连接结构。

本例的行星排二12的太阳轮与辅助定轴齿轮组一17的被动齿轮联接，行星 架和输入轴10联接，齿圈与定轴齿轮组五32A的主动齿轮联接，定轴齿轮组五 32A的被动齿轮为惰轮，该惰轮又是定轴齿轮组六32B的主动齿轮，定轴齿轮组 六32B的被动齿轮经离合器四302A与输出轴30相连。这是倒退二档的连接结 构。

本例的行星排三13的齿圈和输入轴10联接，太阳轮与辅助定轴齿轮组二 18的被动齿轮联接，行星架与定轴齿轮组七33的主动齿轮联接，定轴齿轮组七 33的被动齿轮经离合器五303与输出轴30相连。这是前进三档的连接结构。