CN205186117U - 动力耦合及分离装置、混合动力***及起重机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种动力耦合及分离装置、混合动力***及起重机，涉及工程机械领域，用以简便地实现混合动力***中传动链的断开。该动力耦合及分离装置包括取力器和离合器，取力器通过离合器与泵/马达连接；其中，通过离合器能实现取力器与泵/马达之间传动链的接通与断开。上述技术方案提供的动力耦合及分离装置，在需要的情况下，断开离合器，就能方便地断开变速箱与泵/马达之间的动力链，操作十分简便可靠。

Description

动力耦合及分离装置、混合动力***及起重机

技术领域

本实用新型涉及工程机械领域，具体涉及一种动力耦合及分离装置、混合动力***及起重机。

背景技术

汽车起重机在非作业时，经常行驶于市区道路。在城市道路行驶中，汽车起重机自身重量较大，频繁的起动、停止需耗费较大能量。当起重机刹车时，制动力矩较大，最终以摩擦热的形式消散，造成能量的浪费。为了提高起重机能量利用效率，目前出现了混合动力技术，该技术可回收起重机刹车时的制动能量，将其以液压能形式储存。在车辆驱动时，释放液压能转换为驱动车辆前进的机械能。

采用油液混合动力技术的起重机称为混合动力起重机，其利用柴油和液压能共同驱动起重机工作。其中，液压能来自起重机刹车制动能量。当车辆制动时，驱动泵/马达将制动力转化为液压能储存在泵/马达中。当车辆起步时，泵/马达释放液压能，驱动泵/马达，产生驱动力矩，通过取力器将动力传递至变速箱输入轴，驱动车辆前进。

起重机正常行驶时，混合动力***不工作，此时需要将其断开。在起重机加速或启动时，需要启动混合动力***。目前起重机中采用两种方式实现动力的切断与结合，第一种采用气缸拨叉强制推开啮合齿轮；另一种为采用拨叉推动同步器结构进行动力结合与断开。

油液混合动力：能量来源有液压能以及柴油的化学能，经过动力耦合，形成混合驱动力，是一种节能技术。

发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：

采用第一种方式，当需要切断传动链时，必须使啮合齿轮脱离，此时齿轮副高速运转，需要将输入轴动力断开，才能推动滑移齿轮脱离。

采用第二种方式，同步器结构在变速箱中比较常见，需要两套齿轮副；当需要脱离时，拨叉推动取力器。该方式结构复杂，且需增加一套同步器及齿轮副。

实用新型内容

本实用新型的其中一个目的是提出一种动力耦合及分离装置、混合动力***及起重机，用以简便地实现混合动力***中传动链的断开。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供了一种动力耦合及分离装置，包括取力器和离合器，所述取力器通过所述离合器与泵/马达连接；

其中，通过所述离合器能实现所述取力器与所述泵/马达之间传动链的接通与断开。

在可选的实施例中，所述取力器包括第一轴、第二轴以及设置在所述第一轴和第二轴之间的传动机构；

所述第一轴与所述离合器驱动连接，所述第二轴用于与发动机驱动连接，所述泵/马达用于与蓄能器连接；

当处于能量利用状态，且所述离合器处于结合状态，所述取力器能将所述发动机的动力和所述泵/马达的动力耦合；

当处于能量回收状态，且所述离合器处于结合状态，能量能通过所述泵/马达存储至所述蓄能器；

当所述离合器处于断开状态，所述取力器与所述泵/马达之间的传动链断开。

在可选的实施例中，所述离合器的传动轴与所述第一轴之间驱动连接；和/或，所述离合器的外壳与所述取力器的壳体可拆卸连接。

在可选的实施例中，所述传动机构为齿轮机构，所述第一轴与所述第二轴之间通过所述齿轮机构驱动连接。

在可选的实施例中，所述齿轮机构为二级传动齿轮。

在可选的实施例中，所述第二轴为中空花键轴，所述第二轴的内部套设有变速箱驱动轴。

在可选的实施例中，所述离合器的传动轴与所述第一轴之间通过花键驱动连接。

本实用新型又提供一种混合动力***，包括发动机、变速箱以及本实用新型任一技术方案所提供的动力耦合及分离装置。

在可选的实施例中，所述取力器的第二轴以及所述变速箱的驱动轴同时与所述发动机上的双输出离合器连接。

本实用新型实施例还提供一种起重机，包括本实用新型任一技术方案所提供的混合动力***。

基于上述技术方案，本实用新型实施例至少可以产生如下技术效果：

上述技术方案提供的动力耦合及分离装置，在取力器上设置了离合器，且可直接将离合器与取力器的第一轴驱动连接。以将动力耦合及分离装置应用在混合动力***中为例。动力耦合时，是将发动机的动力与泵/马达的动力耦合，以共同驱动变速箱。能量存储时，制动能量经由泵/马达存储至蓄能器。在上述动力耦合与能量存储过程中，变速箱与泵/马达之间都存在传动链。离合器处于结合状态，则该传动链能够实现传动；离合器断开，该传动链也断开。可见，上述技术方案能简便地实现变速箱与泵/马达之间传动链的断开。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的动力耦合及分离装置应用在混合动力***中的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的动力耦合及分离装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的轮系结构示意图；

附图标记：

1、盖板；2、输入轴轴承盖；3、第二轴；

4、驱动轴；5、骨架密封；6、轴承；

7、轴承盖；8、二轴；9、二轴轴承；

10、轴承；11、第一轴；12、离合器；

13、输出轴齿轮；14、二轴齿轮；15、端盖；

16、壳体；17、轴承；18、骨架密封；

19、透气塞；20、取力器；21、泵/马达；

22、蓄能器；23、变速箱；25、发动机；

30、输入齿轮；31、中间齿轮；32、输出齿轮。

具体实施方式

下面结合图1～图3对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。

本实施例中需要用到的技术术语或名词解释。

动力耦合：混合动力***工作时，介入驱动车辆，需要与发动机一同工作，两条动力链叠加后完成动力的融合，通过一个输出轴传递到执行元件。

泵/马达：一种二次元件，既能做泵使用，又能作为马达工作。当回收能量时，工作在泵状态下；释放能量时，以马达状态工作。

双输出离合器：一种双动力输出离合器，其中一条动力输出通过压盘压紧力从动盘花键结构输出，另一条动力输出来自压盘内置花键结构，压盘与发动机飞轮刚性连接输出。

参见图1至图3，本实用新型实施例提供一种动力耦合及分离装置，包括取力器20和离合器12，取力器20通过离合器12与泵/马达21连接。其中，通过离合器12能实现取力器20与泵/马达21之间传动链的接通与断开。

参见图1，上述动力耦合及分离装置适用于混合动力***以及类似***，取力器20设置在发动机25与变速箱23之间，离合器12上连接有泵/马达21，泵/马达21通过液压管路与蓄能器22连接。当离合器12处于结合状态，取力器20能正常实现与泵/马达21的动力与发动机25的动力之间的耦合，以及制动能存储至蓄能器22。当离合器12处于断开状态，泵/马达21与取力器20之间的动力链断开。可见，上述技术方案能简便地实现取力器20与泵/马达21之间传动链的接通与断开。

离合器12可以为湿式液压离合器，湿式液压离合器能够承载较大扭矩，保证工作时的平稳性。取力器20上集成的湿式液压离合器能够保证混合动力***的随时介入与脱离，保证***正常运行。

参见图1和图2，进一步地，取力器20包括第一轴11、第二轴3以及设置在第一轴11和第二轴3之间的传动机构。第一轴11与离合器12驱动连接，第二轴3用于与发动机25驱动连接，泵/马达21用于与蓄能器22连接。当处于能量利用状态，且离合器12处于结合状态，取力器20能将发动机25的动力和泵/马达21的动力耦合。当处于能量回收状态，且离合器12处于结合状态，能量经由泵/马达21存储至蓄能器22。当离合器12处于断开状态，取力器20与泵/马达21之间的传动链断开。车辆向前行驶的惯性力矩传递至泵马达，泵马达会产生制动力矩，以制动车辆的。

由上可知，当离合器12处于结合状态，动力能以下述方式之一传递：由蓄能器22经由离合器12、第一轴11、第二轴3、驱动轴4传递至变速箱23(即实现动力耦合)，或者由变速箱23经由驱动轴4、第二轴3、第一轴11、离合器12传递至蓄能器22(即实现制动能量存储)。当离合器12处于分离状态，泵/马达21和变速箱23之间的传动链断开，只通过发动机25向变速箱23传递动力。

上述动力耦合适用于车辆驱动、加速时，取力器20用于传递***储存的能量，与发动机25输出扭矩耦合，输出驱动力矩。上述制动能量存储适用于车辆制动时，取力器20传递力矩至泵/马达21转换为液压能储存至蓄能器22。在起重机正常行驶时，混合动力***不工作，此时需要将其断开，此处通过取力器20上安装的离合器12，能够实现此目的。

可见，上述技术方案中，取力器20上安装有离合器12，保证了混合动力***介入的可控性，保证足够承载扭矩。并且，离合器12为独立机构，当产生故障时，更换便捷。

离合器12与取力器20之间具体可采用下述连接方式：离合器12的传动轴与第一轴11之间驱动连接。和/或，离合器12的外壳与取力器20的壳体16可拆卸连接。具体地离合器12可通过法兰止口安装在取力器20的壳体16上，通过花键传递扭矩。如此设置，使得动力耦合及分离装置结构紧凑，传递较大扭矩，空转能耗低。

离合器12的输出端采用法兰连接，便于连接泵/马达21，并且，连接机构简单，通用性较强，便于维护。

承上述，第一轴11与第二轴3之间的传动机构为齿轮机构，两者之间通过齿轮机构驱动连接。

进一步地，齿轮机构为二级传动齿轮。其具体包括输出轴齿轮13和二轴齿轮14，输出轴齿轮13安装在第一轴11上，第一轴11由轴承10支撑。二轴齿轮14安装在二轴8上，二轴8由二轴轴承9支撑。二轴8的两端设有轴承盖7和端盖15。第二轴3由轴承6支撑，轴承与输入轴盖板2之间设有骨架密封5。变速箱的驱动轴4由轴承17支撑，驱动轴4与壳体16之间设有骨架密封18。壳体16上还设有透气塞19。驱动轴4贯穿壳体16。

参见图2，第二轴3为中空花键轴，第二轴3的内部套设有变速箱23的驱动轴4。

取力器20采用双输入轴设计，取力器20传动系通过嵌套输入轴传递取力动力，有效避免了取力传动系惯量对变速箱23输入轴的影响，保证了换挡的平顺性。

另外，参见图1，取力器20结构可设计多个离合器接口，可以安装两个液压离合器，比如图1中取力器20右侧上方的离合器12以及下方的离合器。本文重点阐述了上方的离合器12，以及与该离合器12连接的泵/马达21、蓄能器22。

本实用新型另一实施例还提供一种混合动力***，包括发动机25、变速箱23以及本实用新型任一技术方案所提供的动力耦合及分离装置。

进一步地，取力器20的第二轴3以及变速箱23的驱动轴4同时与发动机25上的双输出离合器连接。

与发动机25连接的离合器采用双输出离合器结构。取力器20融合双输入轴设计，通过特殊双动力输出离合器传递动力，解决换挡力增加，同时实现能量回收动力的耦合，可解决现有取力器不能满足起重机混合动力***的动力耦合需求的问题，同时方便混合动力元件布置及安装。

本实用新型实施例提供的混合动力***保证了混合动力起重机启动时的平稳性，且匹配相应的双输出离合器结构，能保证动力的输出。

下面结合图2进一步详细介绍混合动力***。

1、混合动力传动链介绍

起重机混合动力传动链主要包括：发动机25，变速箱23，取力器20，离合器12，泵/马达21，蓄能器22等。传动链如图1所示。

混合动力***传动链主要通过取力器20将两条动力融合然后输出至变速箱23，驱动车辆前进。蓄能器22为***储能元件，当蓄能器22释放储存的液压能时，驱动泵/马达21输出力矩，与发动机25输出的驱动力矩耦合经过变速箱23传递至驱动轴4；当车辆制动需要回收能量时，驱动轴4上的力矩通过取力器20传动机构传递至泵/马达21，将机械能转换为液压能储存与蓄能器22中。

2、取力器20结构原理

混合动力耦合及分离装置结构如图2所示，盖板1连接变速箱23离合器壳，壳体16连接变速箱23前端面，变速箱23驱动轴4输入端通过花键连接与发动机上双输出离合器从动盘，一端***飞轮轴承孔，另一端***变速箱23中，为变速箱23传递动力。第二轴3输出端连接取力器20内部齿轮传动机构，第二轴3输入端通过花键副与发动机上双输出离合器飞轮壳压盘连接。取力器20为二级齿轮副传动，离合器12为独立整体式结构，通过法兰止口安装在取力器20的壳体16上，扭矩依靠花键传递。

轮系传动结构示意图如图3所示，轮系为常工作状态。动力的传递与断开通过液压离合器12实现。在图3中，输入齿轮30通过中间齿轮31驱动两个输出齿轮32。输出齿轮32中其中一个转动，也可通过中间齿轮31带动另一个输出齿轮32转动。

当蓄能器22释放储存液压能时，泵/马达21工作在马达状态，液压离合器12在外部控制油压下内部摩擦片结合传递泵/马达21输出的驱动力矩至第一轴11，经过齿轮副的传递至第二轴3，此时发动机25的动力也经过发动机25的干式离合器传到变速箱23驱动轴4，力矩叠加后传至变速箱23，此时车辆起动。当车辆起动一定时间内，进入正常行驶状态，此时需切断液压离合器12控制油，传动链脱开，此时，依靠发动机25驱动车辆行驶，齿轮副处于空转工况。蓄能器22停止释放能量。

当起重机制动时，液压离合器12在控制压力信号下结合，车桥传动轴传递力矩至第二轴3，经过齿轮副，传递至离合器12，驱动泵/马达21工作，此时泵/马达21在法兰盘驱动力矩下以泵的状态工作，开始向蓄能器22中充能，最终将制动力矩转化为液压能。

本实用新型实施例还提供一种起重机，包括本实用新型任一技术方案所提供的混合动力***。

对于采用混合动力的起重机，在能量的回收与释放过程中，需要一传动装置实时传递车辆制动能量及泵/马达21驱动力矩，同时能够控制混合动力***的工作与脱离。本实用新型实施例提供的起重机，采用一种带离合功能的取力器20实现上述功能。前置于变速箱23的取力器20能够将与蓄能器22连接的泵/马达21的驱动力矩与发动机25的驱动力矩进行耦合；当车辆制动时，力矩通过取力器20传递至上述的泵/马达21；泵/马达21与取力器20之间的传动链通过湿式液压离合器12实现接通与断开。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种动力耦合及分离装置，其特征在于，包括取力器(20)和离合器(12)，所述取力器(20)通过所述离合器(12)与泵/马达(21)连接；其中，通过所述离合器(12)能实现所述取力器(20)与所述泵/马达(21)之间传动链的接通与断开。

2.根据权利要求1所述的动力耦合及分离装置，其特征在于，所述取力器(20)包括第一轴(11)、第二轴(3)以及设置在所述第一轴(11)和第二轴(3)之间的传动机构；

所述第一轴(11)与所述离合器(12)驱动连接，所述第二轴(3)用于与发动机(25)驱动连接，所述泵/马达(21)用于与蓄能器(22)连接；

当处于能量利用状态，且所述离合器(12)处于结合状态，所述取力器(20)能将所述发动机(25)的动力和所述泵/马达(21)的动力耦合；

当处于能量回收状态，且所述离合器(12)处于结合状态，能量能通过所述泵/马达(21)存储至蓄能器(22)；

当所述离合器(12)处于断开状态，所述取力器(20)与所述泵/马达(21)之间的传动链断开。

3.根据权利要求2所述的动力耦合及分离装置，其特征在于，所述离合器(12)的传动轴与所述第一轴(11)之间驱动连接；和/或，所述离合器(12)的外壳与所述取力器(20)的壳体(16)可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的动力耦合及分离装置，其特征在于，所述传动机构为齿轮机构，所述第一轴(11)与所述第二轴(3)之间通过所述齿轮机构驱动连接。

5.根据权利要求4所述的动力耦合及分离装置，其特征在于，所述齿轮机构为二级传动齿轮。

6.根据权利要求2所述的动力耦合及分离装置，其特征在于，所述第二轴(3)为中空花键轴，所述第二轴(3)的内部套设有变速箱(23)驱动轴(4)。

7.根据权利要求3所述的动力耦合及分离装置，其特征在于，所述离合器(12)的传动轴与所述第一轴(11)之间通过花键驱动连接。

8.一种混合动力***，其特征在于，包括发动机(25)、变速箱(23)以及权利要求1-7任一所述的动力耦合及分离装置。

9.根据权利要求8所述的混合动力***，其特征在于，所述取力器(20)的第二轴(3)以及所述变速箱(23)的驱动轴(4)同时与所述发动机(25)上的双输出离合器连接。

10.一种起重机，其特征在于，包括权利要求8或9所述的混合动力***。