CN104595431A - 一种大功率拖拉机液压机械无级变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大功率拖拉机液压机械无级变速器新型结构设计方案，其特征在于，动力输入轴(3)与动力输出轴(9)始终处于同一轴线上；当大功率拖拉机行驶或者驻车时，通过独立操纵双作用离合器(2)的动作可实现PTO的输出；四个区段输出的动力，均是由汇流排液压动力和机械动力经过前行星排(16)和后行星排(15)汇流之后输出的。该变速器有以下特点：结构紧凑，尺寸合理，动力分配可满足拖拉机的不同工况，且能够根据外界载荷的变化自动调节输出转速、转矩，保证发动机在最佳状态下工作；该设计方案集成了机械有级变速和静液压无级变速的优点，四个区段都是液压机械汇流后输出，提高了传动效率。

Description

一种大功率拖拉机液压机械无级变速器
技术领域
本发明属于液压机械传动领域，涉及了一种大功率拖拉机液压机械无级变速器。
背景技术
随着国家对农业机械自动化、智能化要求的不断提高，大功率、多用途拖拉机已成为未来发展的必然趋势。在大功率拖拉机上采用液压机械无级变速器，无论是对提高拖拉机的可操作性、降低驾驶员劳动强度，还是对提升整车动力性、燃油经济性和工作效率等方面，均具有明显的优势和良好的应用前景。专利文本201120388095.0提出的变速器是由变量泵、定量马达、行星汇流排三大基本元件组成，但存在体积大、效率低、安装困难等不足。为解决这些技术问题，本专利提出一种新型结构设计方案。
发明内容
本发明提出了一种结构紧凑简单、PTO输出方便可靠、传动效率高、控制***可以实现正反向多段连续变化的液压机械无级变速器方案，可以解决公知的液压机械无级变速器体积庞大、安装困难等诸多技术难题。
本发明公开了一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，包括独立操纵双作用离合器(2)，箱体(5)及箱体内的动力输入轴(3)，动力输出轴(9)，汇流排液压动力输入轴(19)，汇流排液压动力输入公共太阳轮轴(13)，一区段齿轮副(11)与三区段齿轮副(14)，二区段齿轮副(18)和四区段齿轮副(17)；其特征是：独立操纵双作用离合器(2)可实现PTO的独立输出，所述独立操纵双作用离合器(2)亦可实现将发动机动力(1)经过动力输入轴(3)进行分流，液压动力分配齿轮副(4)将动力输入给变量泵(6)；在汇流排机械动力输入轴(19)左端装配有前进/后退同步器(20)，该轴右端装配有前行星排(16)；汇流排液压动力输入公共太阳轮轴(13)支撑后行星排(15)，该轴右端与定量马达(12)联接，该轴的动力输入是由泵-马达***传递；一区段被动齿轮、二区段被动齿轮、三区段被动齿轮和四区段被动齿轮均空套在动力输出轴(9)上，一、三区段同步器(10)可单独与一区段齿轮副(11)及三区段齿轮副(14)联接，二、四区段同步器(8)可单独与二区段齿轮副(18)及四区段齿轮副(17)联接，当所述一、三区段同步器(10)或二、四区段同步器(8)分别与动力输出轴(9)结合时，即可实现四个区段通过动力输出轴(9)输出动力。
所述发动机动力1可通过独立操作双作用离合器2实现PTO的独立分级输出，所述独立操纵双作用离合器2亦可将发动机动力1传递到动力输入轴3，或者将发动机动力分别传递到PTO和动力输入轴3。
所述发动机1动力经过动力输入轴3进行分流，分配给汇流排机械动力输入轴19和汇流排液压动力输入公共太阳轮轴13，再经前行星排16和后行星排15汇流，通过对液压***流量、流向的调节，控制马达转速和转向，进而实现汇流排无级变速的输出。
所述汇流排机械动力输入轴19，与前行星排16行星齿轮架及后行星排15内齿圈采用刚性联接，该轴动力输出是通过前进/后退齿轮副7或齿轮副21与轴上前进/后退同步器20的结合实现的，惰轮22可实现倒挡。
所述汇流排液压动力输入公共太阳轮轴13，该齿轮轴左侧同轴并列两个齿轮，分别为前行星排16和后行星排15的太阳轮。
所述汇流排液压动力输入公共太阳轮轴13承载着汇流排液压动力的输入，后行星排15的行星架与一区段齿轮副11、三区段齿轮副14采用刚性联接，一区段齿轮副11和三区段齿轮副14处于长啮合状态，当一、三区段同步器10与一区段齿轮副11的被动齿轮或者三区段齿轮副14的被动齿轮单独结合时，可分别实现一区段、三区段的无级变速。
所述前行星排16的内齿圈与二区段齿轮副18、四区段齿轮副17采用刚性联接，二区段齿轮副18和四区段齿轮副17处于常啮合状态。当二、四区段同步器8与二区段齿轮副18的被动齿轮或者四区段齿轮副17的被动齿轮单独结合时，可分别实现二区段和四区段的无级变速。
所述箱体5内动力输入轴3和动力输出轴9同轴线布置，汇流排液压动力输入公共太阳轮轴13与汇流排机械动力输入轴19在同一轴线上；前进/后退同步器20布置在汇流排机械动力输入轴19上，二、四区段同步器8和一、三区段同步器10均布置在动力输出轴9上。
附图说明
图1为一种大功率拖拉机液压机械无级变速器的结构原理图。
图中标号名称：1-发动机；2-独立操纵双作用离合器；3-动力输入轴；4-液压动力分配齿轮副；5-箱体；6-变量泵；7-前进/后退齿轮副；8-二、四区段同步器；9-动力输出轴；10-一、三区段同步器；11-一区段齿轮副；12-定量马达；13-汇流排液压动力输入公共太阳轮轴；14-三区段齿轮副；15后行星排；16-前行星排；17-四区段齿轮副；18-二区段齿轮副；19-汇流排机械动力输入轴；20-前进/后退同步器；21-前进/后退齿轮副；22-惰轮。
具体实施方式
本发明是一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，发动机1动力通过动力输入轴3分别经前进/后退齿轮副21或7和液压动力分配齿轮副4分流到机械传动部分及液压传动部分，进行动力分流。前进/后退同步器20可分别与前进/后退齿轮副21或7单独结合，从而实现拖拉机的前进与后退，其中后退的实现是通过增加惰轮22实现的。变量泵6通过高压油管与定量马达12连接，此变量泵6的排量比由电控模块控制，可实现排量比从-1～0～+1变化，定量马达12输出轴转速就会从反转～停止～正转变化，实现汇流排液压动力输入公共太阳轮轴的正反转。
当一、三区段同步器10，二、四区段同步器8处于分离状态时，四个区段齿轮副均处于空转状态，变速器不向外输出动力，拖拉机处于驻停状态。
当一、三区段同步器10与一区段齿轮副11结合而其他区段同步器分离时，泵排量比调整至-1，当完全结合后，变量泵电子控制模块自动改变变量泵的排量，产生汇流情况如下：该状态仅后行星排15作用，汇流方式为后行星排15内齿圈及太阳轮输入，后行星排15齿轮架输出，动力通过一区段齿轮副11及输出轴9向外输出动力。处于一区段时，由于变量泵6的排量比从-1向+1变化，定量马达12输出轴的转速也从反向最大值向正向最大值变化，后行星排15在机械动力与液压动力的共同作用下，实现一区段范围内的无级增速，一区段前进及后退行的驶速度为0～7.5公里/小时。
当拖拉机处于一区段工作状态时，变量泵6的排量比达到+1时，此时定量马达12输出轴转速达到正转最大值，当变量泵电子控制模块收到拖拉机增速信号后，此时一、三区段同步器10与一区段齿轮副11分离，二、四区段同步器8与二区段齿轮副18结合，汇流情况如下：该状态仅前行星排16作用，汇流方式为前行星排16齿轮架及太阳轮输入，前行星排16齿轮内齿圈输出，动力通过二区段齿轮副18及输出轴9向外输出动力。处于二区段时，由于变量泵6的排量比从+1向-1不断变化，定量马达12输出轴的转速也从正向最大值向反向最大值变化，前行星排16在机械动力流与液压动力流的共同作用下，实现二区段范围内的无级增速，二区段前进及后退的行驶速度为7.5～14公里/小时。
当拖拉机处于二区段工作状态，变量泵6的排量比达到-1时，此时定量马达12输出轴转速达到反转最大值，当变量泵电子控制模块收到拖拉机增挡信号后，此时二、四区段同步器8与二区段齿轮副18分离，一、三区段同步器10与三区段齿轮副14结合，汇流情况如下：该状态仅后行星排15作用，汇流方式为后行星排15内齿圈及太阳轮输入，后行星排15齿轮架输出，动力通过三区段齿轮副14及输出轴9向外输出动力。处于三区段时，由于变量泵6排量从-1向+1不断变化，马达输出轴的转速也从反向最大值向正向最大值变化，后行星排15在机械动力流与液压动力流的共同作用下，实现三区段范围内的无级增速，三区段前进及后退的行驶速度为14～26公里/小时。
当拖拉机处于三区段工作状态，变量泵3排量比达到+1时，此时定量马达12输出轴转速达到反转最大值，当变量泵电子控制模块收到拖拉机增速信号后，此时一、三区段同步器10与三区段齿轮副14分离，二、四区段同步器8与四区段齿轮副17结合，汇流情况如下：该状态仅前行星排16作用，汇流方式为前行星排16齿轮架及太阳轮输入，前行星排16齿轮内齿圈输出，动力通过四区段齿轮副17及输出轴9向外输出动力。处于四区段时，由于变量泵7排量比从+1向-1不断变化，马达输出轴的转速也从正向最大值向反向最大值变化，前行星排16在机械动力流与液压动力流的共同作用下，实现四区段范围内的无级增速，四区段前进及后退的行驶速度为26～50公里/小时。
当大功率拖拉机行驶或者驻车时，均可操纵独立操纵双作用离合器2实现PTO动力的输出。

Claims (3)

1.一种大功率拖拉机液压机械无级变速器，如附图所示，包括独立操纵双作用离合器(2)，箱体(5)及箱体内的动力输入轴(3)，动力输出轴(9)，汇流排液压动力输入轴(19)，汇流排液压动力输入公共太阳轮轴(13)，一区段齿轮副(11)与三区段齿轮副(14)，二区段齿轮副(18)和四区段齿轮副(17)；其特征是：独立操纵双作用离合器(2)可实现PTO的独立输出，所述独立操纵双作用离合器(2)亦可实现将发动机动力(1)经过动力输入轴(3)进行分流，液压动力分配齿轮副(4)将动力输入给变量泵(6)；在汇流排机械动力输入轴(19)左端装配有前进/后退同步器(20)，该轴右端装配有前行星排(16)；汇流排液压动力输入公共太阳轮轴(13)支撑后行星排(15)，该轴右端与定量马达(12)联接，该轴的动力输入是由泵-马达***传递；一区段被动齿轮、二区段被动齿轮、三区段被动齿轮和四区段被动齿轮均空套在动力输出轴(9)上，一、三区段同步器(10)可单独与一区段齿轮副(11)及三区段齿轮副(14)联接，二、四区段同步器(8)可单独与二区段齿轮副(18)及四区段齿轮副(17)联接，当所述一、三区段同步器(10)或二、四区段同步器(8)分别与动力输出轴(9)结合时，即可实现四个区段通过动力输出轴(9)输出动力。
2.根据权利要求1所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征是：所述动力输入轴(3)与动力输出轴(9)始终处于同一轴线上。
3.根据权利要求1所述的大功率拖拉机液压机械无级变速器，其特征是：所述四个区段输出的动力，均是由汇流排液压动力和机械动力经过前行星排(16)和后行星排(15)汇流之后输出的。
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