CN214450249U - 双模式功率分汇流的无级变速传动*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；电动机转子通过电动机输出空心轴同时与离合器C1输入盘和行星排太阳轮轴固定联结；行星架空心轴与行星架固定联结；动力输出轴同心穿过行星架空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；离合器C1输出盘与电动机输出Z1齿轮固定联结；行星架输出Z3齿轮与行星架空心轴固定联结；机电功率汇流轴同时与电动机输出Z2齿轮和离合器C2输出盘固定联结；以及行星架输出Z4从动齿轮与离合器C2输入盘固定联结。借此构成的发动机功率的分汇流装置，可实现全功率高效持续作业，且减少双电机的尺寸和成本及结构设计难度。

Description

双模式功率分汇流的无级变速传动***

技术领域

本实用新型是关于大马力拖拉机及非道路车辆用新型CVT(无级变速器) 传动***领域，特别是关于一种双模式功率分汇流的无级变速传动***。

背景技术

现有拖拉机传动***按换挡方式分为手动换挡传动系，动力不间断自动换挡传动系，液压机械无级变速传动系(HMCVT)。

1.手动换挡传动系

拖拉机田间作业时，由于土地阻力变化大，整机负荷变化大，采用手动换挡传动系的拖拉机需要频繁停车换挡，以满足农具作业牵引力及速度要求，员工工作强度大，作业效率低，作业质量不稳定；同时，发动机转速与车辆速度直接关联，整车速度变化导致发动机转速变化范围大，发动机不能工作在一个稳定经济的转速范围内，导致油耗高、排放差、震动磨损大。手动挡传动系结构简单、制造维护成本低，适合农民用户当前的购买水平。世界先进国家，手动换挡传动系多应用在80Hp马力以下拖拉机产品上。

2.拖拉机动力不间断自动换挡传动系

采用湿式多片离合器作为换挡执行机构，在车辆负载行驶中实现不停车换挡。减少了员工作业强度、提高了操控舒适性及作业效率。但动力不间断自动换挡传动系发动机转速与车辆速度直接关联，车辆负载变化导致发动机转速变化范围大，发动机仍工作在一个转速变化较大的范围，发动机油耗、排放较差。同时，拖拉机挡位数量多，该种传动系结构需要的离合器数量及比例阀很多，以160马力16挡变速箱为例：全域自动变速箱需要8个离合器8个液压比例阀；每一个挡位的换挡离合器控制要求非常复杂；目前，该***的技术基本被国外公司掌握并主要依靠进口，该传动系结构复杂、价格高、降价难、维修成本高。由于价格的原因，世界先进国家，动力换挡传动系多应用在120-300Hp拖拉机产品上。

3.液压机械无级变速传动系(HMCVT)

该传动系由液压变量泵/马达/行星机构/湿式离合器及制动器组成，主要优点：通过功率分流、汇流原理，实现传动系扭矩、转速按照车辆速度与牵引力要求自动连续变化，保证车辆行驶时的牵引力与速度要求。

该传动系实现了车辆传动系的CVT功能，员工操作强度低，操作舒适性好，作业效率、质量高；由于发动机转速、扭矩与整车速度、牵引力完全解耦，发动机可以较稳定的工作在低油耗区域。

该传动系采用的高压变量柱塞泵/马达、比例阀等属于精密液压偶件，对装配净洁度、使用清洁度、保养维护清洁度要求非常高，需要专用液压油，使用维护费用高昂；该***变速箱采用多排行星机构与湿式离合器或制动器，实现2-6个挡位的区域CVT，结构复杂，大功率液压元件关键技术被国外公司掌握，关键部件依靠进口，成本高、降价难。由于价格与使用维护的原因，该***在中国市场使用量非常少。由于价格的原因，世界先进国家，液压机械无级变速传动系(HMCVT)，多应用在200--400Hp拖拉机产品上。

现有技术的变速换挡***存在以下缺陷：

1.采用手动换挡传动系，结构简单，制造、保养维修容易，成本低。缺点：

(1)采用手动换挡传动系的拖拉机需要频繁停车换挡，以满足农具作业牵引力及速度要求，员工工作强度大，作业效率低，作业质量不稳定。

(2)发动机转速与车辆速度直接相关，整车速度变化导致发动机转速变化范围大，发动机不能工作在一个稳定经济的转速范围内，油耗高、排放差、震动磨损大。

2.动力不间断自动换挡传动系，在车辆负载行驶中实现不停车换挡,提高了拖拉机作业效率与操控舒适性。缺点：

(1)该传动系发动机转速与车辆速度直接关联，发动机转速变化范围较大，不能工作在一个稳定经济的转速范围内，油耗、排放相比较差。

(2)该传动系结构需要的离合器数量及比例阀数量多，随着使用时间的增长，离合器磨损增加，油料清洁度温度的变化，换挡控制规律容易变化，换挡控制过程需要修正的参数非常多，控制复杂，平顺性变差，产生换挡冲击。

(3)传统动力换挡变速箱，是单功率路线有级式传动，实现拖拉机需要的超低速(200-400m/h)，需要繁复的减速轮系。并且，不能实现旋耕等主要作业时的无级传动，田间作业中不能与旋耕机匹配到最佳的牵引速度。

(4)目前，该***的关键技术主要由欧美公司掌握，进口该型传动系价格高、降价难、维修成本高。

3.液压机械无级变速传动系(HMCVT)：实现了由2-4个挡组成的全域无级变速***,作业效率高，操控舒适性好，发动机输出与车辆负载、速度解耦，发动机平稳运行在低油耗、低排放区间。缺点：

(1)2-4个挡位组成的机械变速***是由多排行星机构及4-6个湿式离合器或制动器构成的变速机构,结构复杂，零部件加工要求高，成本高。

(2)由液压精密偶件组成的液压功率分流***，对装配净洁度、使用清洁度、保养维护清洁度要求非常高，需要专用液压油，使用维护费用高。

(3)这些***的技术基本被国外公司掌握，产品主要依靠进口，成本高、降价难。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，其能够非常好且合理地避免现有技术存在的上述缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；电动机转子通过电动机输出空心轴同时与离合器C1输入盘和行星排太阳轮轴固定联结；行星架空心轴与行星架固定联结；动力输出轴同心穿过行星架空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；离合器C1输出盘与电动机输出Z1齿轮固定联结；行星架输出Z3齿轮与行星架空心轴固定联结；机电功率汇流轴同时与电动机输出Z2齿轮和离合器C2输出盘固定联结；以及行星架输出Z4从动齿轮与离合器C2输入盘固定联结；其中发动机输出轴、电动机输出空心轴、行星排太阳轮轴、行星排齿圈轴以及行星架构成发动机功率的分汇流装置。

在一优选的实施方式中，发动机功率的分流模式包括：发动机功率经发动机输出轴分配给发电机转子形成机械功率转化电功率模式；发电机转子的电功率通过控制装置分配给电动机转子形成电功率转化机械功率模式；发动机功率的经发动机输出轴分配给行星排齿圈轴形成机械功率分流模式；以及电动机转子的电功率经电动机输出空心轴分配给行星排太阳轮轴形成电机功率分流模式。

在一优选的实施方式中，机械功率分流模式分流的功率与电机功率分流模式分流的功率通过行星架、行星架空心轴、行星架输出Z3齿轮、行星架输出Z4从动齿轮、离合器C2输入盘、离合器C2输出盘汇集到机电功率汇流轴形成双电机功率与发动机部分功率汇流功率输出模式。

在一优选的实施方式中，当离合器C1输入盘与离合器C1输出盘结合，离合器C2输入盘与离合器C2输出盘分离，行星架输出Z4从动齿轮空转时，发动机功率的全部经发动机输出轴传递给发电机转子发电，发电机转子的全部功率通过控制装置供给电动机转子，电动机转子的全部功率经电动机输出空心轴、离合器C1输入盘、离合器C1输出盘、电动机输出Z1齿轮以及电动机输出Z2齿轮传递到机电功率汇流轴形成双电机串联的全电功率输出模式。

在一优选的实施方式中，分汇流装置的输出模式还包括倒车模式以及发电模式。控制装置控制电动机转子反转，当离合器C1输入盘与离合器C1输出盘结合，离合器C2输入盘与离合器C2输出盘分离时，电动机转子的功率经电动机输出空心轴、离合器C1输入盘、离合器C1输出盘、电动机输出Z1 齿轮以及电动机输出Z2齿轮输出给机电功率汇流轴形成全电功率输出的倒车模式。发电模式是当离合器C1输入盘与离合器C1输出盘及离合器C2输入盘与离合器C2输出盘均分离时，发电机转子能够输出恒定功率，电功率经控制装置整流后向外输出。

在一优选的实施方式中，分汇流装置的输出模式还包括超低速爬行模式，此时，控制装置控制电动机转子处于恒定扭矩低速区段，超低速爬行模式包括：当离合器C1输入盘与离合器C1输出盘结合，离合器C2输入盘与离合器C2输出盘分离时，电动机转子的功率经电动机输出空心轴、离合器C1输入盘、离合器C1输出盘、电动机输出Z1齿轮以及电动机输出Z2齿轮输出给机电功率汇流轴形成全电功率输出的超低速爬行模式；以及当离合器C1输入盘与离合器C1输出盘分离，离合器C2输入盘与离合器C2输出盘结合时，电动机转子的功率经电动机输出空心轴输送给行星排太阳轮轴，发动机的机械功率经发动机输出轴输送给行星排齿圈轴，电功率和机械功率在行星架汇流后经行星架空心轴、行星架输出Z3齿轮、行星架输出Z4从动齿轮、离合器C2输入盘以及离合器C2输出盘输送给机电功率汇流轴形成汇流功率的超低速爬行无级变速模式。

为实现上述目的，本实用新型提供了另一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；电动机转子通过电动机输出空心轴同时与离合器C1输入盘和行星排太阳轮轴固定联结；行星架空心轴同时与行星架和离合器C2输出盘固定联结；动力输出轴同心穿过行星架空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；离合器C1输出盘与电动机输出Z1齿轮固定联结；行星架输出Z3齿轮与离合器C2输入盘固定联结；以及机电功率汇流轴同时与电动机输出Z2齿轮和行星架输出Z4从动齿轮固定联结；其中发动机输出轴、电动机输出空心轴、行星排太阳轮轴、行星排齿圈轴以及行星架构成发动机功率的分汇流装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了又一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；电动机转子通过电动机输出空心轴同时与电动机输出Z1齿轮和行星排太阳轮轴固定联结；行星架空心轴同时与行星架和离合器C2输出盘固定联结；动力输出轴同心穿过行星架空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；行星架输出Z3齿轮与离合器C2输入盘固定联结；机电功率汇流轴同时与离合器C1输入盘和行星架输出Z4从动齿轮固定联结；以及离合器C1输出盘与电动机输出Z2齿轮固定联结；其中发动机输出轴、电动机输出空心轴、行星排太阳轮轴、行星排齿圈轴以及行星架构成发动机功率的分汇流装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了再一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；电动机转子通过电动机输出空心轴同时与电动机输出Z1齿轮和行星排太阳轮轴固定联结；行星架空心轴同时与行星架和行星架输出Z3齿轮固定联结；动力输出轴同心穿过行星架空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；机电功率汇流轴同时与离合器C1输入盘和离合器 C2输出盘固定联结；电动机输出Z2齿轮与离合器C1输出盘固定联结；以及行星架输出Z4从动齿轮与离合器C2输入盘固定联结；其中发动机输出轴、电动机输出空心轴、行星排太阳轮轴、行星排齿圈轴以及行星架构成发动机功率的分汇流装置。

为实现上述目的，本实用新型提供了再一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排太阳轮轴固定联结；电动机转子通过电动机输出空心轴同时与离合器C1输入盘和行星排齿圈轴固定联结；行星架空心轴同时与行星架和行星架输出Z3齿轮固定联结；动力输出轴同心穿过行星架空心轴后与行星排太阳轮轴固定联结；离合器C1输出盘与电动机输出Z1齿轮固定联结；机电功率汇流轴同时与电动机输出Z2齿轮和离合器C2输出盘固定联结；以及行星架输出Z4从动齿轮与离合器C2输入盘固定联结；其中发动机输出轴、行星排太阳轮轴、行星排齿圈轴以及行星架构成发动机功率的分汇流装置。

与现有技术相比，本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***具有以下有益效果：本方案提出了双模式CVT功率传递路线，并详述了实现双模式CVT的具体功率流路线与零部件组合；本双模式CVT功率传递路线的核心要点是：拖拉机低速以及高速作业时，采用双电机串联CVT功率传递路线，该路线大幅简化了机械传动系的零部件数量及复杂度，大幅提高了可靠性。拖拉机全功率大牵引力作业时，采用功率分流汇流传动路线，该路线保持发动机与整车扭矩及速度解耦，发动机可以工作在油耗较低的运转区间，大幅提升了拖拉机传动系的效率，提高了整机作业效率，减少了油耗。两条 CVT功率路线可以自动切换，发挥了发动机、电机各自的优势特性，可获得良好的操控舒适性，大幅减轻机手的作业强度。由于采用电机实现CVT功能，为以后的无人驾驶拖拉机建立了自动化控制的良好基础。本***尤其适合应用在80-300马力及以上大型拖拉机传动***中。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施方式的无级变速传动***的结构布置示意图；

图2是图1实施例的另一实施方式的无级变速传动***的结构布置示意图；

图3是图1实施例的又一实施方式的无级变速传动***的结构布置示意图；

图4是图1实施例的再一实施方式的无级变速传动***的结构布置示意图；

图5是根据本实用新型另一实施方式的无级变速传动***的结构布置示意图；

图6是图5实施例的另一实施方式的无级变速传动***的结构布置示意图；

图7是图1实施例的又一实施方式的无级变速传动***的结构布置示意图；

图8是图1实施例的再一实施方式的无级变速传动***的结构布置示意图。

主要附图标记说明：

1-发动机飞轮；2-发动机输出轴；3-发电机转子；4-电动机转子；5-电机共用壳体；6-电动机输出空心轴；7-离合器C1输入盘；8-离合器C1输出盘； 9-电动机输出Z1齿轮；10-行星排太阳轮轴；11-行星排齿圈轴；12-行星架； 13-行星架输出Z3齿轮；14-行星架空心轴；15-中央传动输入齿轮轴；16-变速箱输出轴；17-行星架输出Z4从动齿轮；18-离合器C2输入盘；19-离合器 C2输出盘；20-机电功率汇流轴；21-电动机输出Z2齿轮，22-动力输出轴。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本实用新型优选实施方式的一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴2与发电机转子3固定联结后同心穿过电动机输出空心轴6后与行星排齿圈轴11固定联结。电动机转子4通过电动机输出空心轴6同时与离合器C1输入盘7和行星排太阳轮轴10固定联结。行星架空心轴14与行星架12固定联结。动力输出轴22同心穿过行星架空心轴14后与行星排齿圈轴11固定联结。离合器C1输出盘8与电动机输出 Z1齿轮9固定联结。行星架输出Z3齿轮13与行星架空心轴14固定联结。机电功率汇流轴20同时与电动机输出Z2齿轮21和离合器C2输出盘19固定联结。以及行星架输出Z4从动齿轮17与离合器C2输入盘18固定联结。其中发动机输出轴2、电动机输出空心轴6、行星排太阳轮轴10、行星排齿圈轴 11以及行星架12构成发动机功率的分汇流装置。

在一些实施方式中，本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***能够实现多种无级变速功率输出模式，发动机功率的分流模式包括：

1)发动机功率按照控制装置要求分配不同比例的功率，经发动机输出轴 2分配给发电机转子3发电，从而形成机械功率转化电功率模式。

2)发电机转子3的电功率通过控制装置分配给电动机转子4合控制要求的电功率，从而形成电功率转化机械功率模式。

3)发动机功率的一部分经发动机输出轴2分配给行星排齿圈轴11，从而形成机械功率分流模式。

4)电动机转子4的电功率，按照控制装置的要求经电动机输出空心轴6 分配给行星排太阳轮轴10，从而形成电机功率分流模式。

在一些实施方式中，机械功率分流模式分流的功率与电机功率分流模式分流的功率通过行星架12、行星架空心轴14、行星架输出Z3齿轮13、行星架输出Z4从动齿轮17、离合器C2输入盘18、离合器C2输出盘19汇集到机电功率汇流轴20形成双电机串联的汇流功率输出模式。机电功率汇流轴20 的功率再经过变速箱的齿轮组的不同变速挡位输出到变速箱输出轴16、经中央传动输入齿轮轴16驱动车轮。

在汇流功率输出模式下，发动机输出轴2直接联结发电机转子3，发电机转子3从发动机输出轴2上获得的功率分配比例由行星架空心轴14的转速、负荷决定，为达到与车辆外界***的负荷平衡，行星排太阳轮轴10的扭矩与转速需要满足固定的输出关系式。通过控制器调节发电机转子3的电输出功率与发动机输出轴2的机械输出功率比例，实现行星排的特定转速扭矩比例关系，满足电动机转子4的功率输出要求，进而满足车辆的变速要求。

在一些实施方式中，当离合器C1输入盘7与离合器C1输出盘8结合，离合器C2输入盘18与离合器C2输出盘19分离，行星架输出Z4从动齿轮 17空转时，发动机功率的全部经发动机输出轴2传递给发电机转子3发电，发电机转子3的全部功率通过控制装置供给电动机转子4，电动机转子4的全部功率经电动机输出空心轴6、离合器C1输入盘7、离合器C1输出盘8、电动机输出Z1齿轮9以及电动机输出Z2齿轮21传递到机电功率汇流轴20形成双电机串联的全电功率输出模式。机电功率汇流轴20的功率再经过变速箱的齿轮组的不同变速挡位输出到变速箱输出轴16、经中央传动输入齿轮轴16 驱动车轮。

在全电功率输出模式下，行星架空心轴14的转速根据驾驶员的油门开度及车辆外界负荷的变化而连续变速。行星架空心轴14的转速与扭矩调整依靠电动机转子4牵引行星排太阳轮轴10的转速扭矩变化获得，油门开度不变的条件下，整车负荷减小时，行星架空心轴14扭矩需求减少，发动机转速上升，同时与行星排太阳轮轴10联结的电动机转子4在电机控制器调控下转速上升，带动行星架空心轴14升速。整车负载增加时，行星架空心轴14转速下降，发动机转速下降扭矩上升，控制器调控发动机输出的机电功率分配比例，电动机转子4转速降低，扭矩上升。行星排齿圈轴11与行星排太阳轮轴10按照行星排特性决定的扭矩比例提高行星架空心轴14和行星架12的扭矩，与整车负载达成平衡，实现连续变速变扭的CVT功能。

本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***的功率传递路线如下：

1)功率分流阶段：

(1)发动机飞轮1→发动机输出轴2→发电机转子3发电(比例分流电功率)→经控制装置整流逆变后→电动机转子4电动机牵引调速→经电动机输出空心轴6输出到行星排太阳轮轴10。

(2)发动机飞轮1→行星排齿圈轴11分流发动机剩余的机械功率→行星排齿圈轴11。

2)功率合流阶段：

行星排齿圈轴11的功率加上行星排太阳轮轴10的功率→行星架12→行星架输出Z3齿轮13→行星架输出Z4从动齿轮17、离合器C2输入盘18、离合器C2输出盘19→机电功率汇流轴20→经过变速箱的齿轮组的不同变速挡位输出到变速箱输出轴16→中央传动输入齿轮轴16驱动车轮。

通过发动机功率的分流与合流，在行星排处完成车辆需要的速度与扭矩变化，实现了连续无级变速CVT功能。

在实际的工况作业中，拖拉机作业速度宽广，全功率作业输出的速度范围从0.2-20km/h，田间与道路运输速度范围20-50km/h。在0.2-20km/h范围内满足全功率输出与行走，对于200马力以上大马力拖拉机的传动系提出了非常复杂的设计要求。同时本***如果全速度范围内采用双电机功率分汇流 CVT进行变速，会导致双电机的角功率是额定功率的5-6倍以上，电机既要低速大扭矩又要高速小扭矩，电机及控制器体积、成本大幅提高，围绕电机的变速***会非常复杂。

本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***提出CVT***的双模式构型，双电机串联模式用于0-5km/h的低速作业工况，以及30-50km/h的高速运输工况。前述的功率分汇流CVT***效率高，主要用于5-20km/h的全负荷作业工况。本无级变速传动***的双模式按照控制规律或驾驶员要求自动切换。

在一些实施方式中，本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***能够实现多种双电机串联无级变速输出模式，例如倒车模式、超低速爬行模式、发电模式以及能量回收管理模式等。

倒车模式：此时控制装置控制电动机转子4反转，当离合器C1输入盘7 与离合器C1输出盘8结合，离合器C2输入盘18与离合器C2输出盘19分离时，电动机转子4的功率经电动机输出空心轴6、离合器C1输入盘7、离合器C1输出盘8、电动机输出Z1齿轮9以及电动机输出Z2齿轮21输出给机电功率汇流轴20形成全电功率输出的倒车模式。

超低速爬行模式下：此时控制装置控制电动机转子4处于恒定扭矩低速区段，超低速爬行模式包括：

当离合器C1输入盘7与离合器C1输出盘8结合，离合器C2输入盘18 与离合器C2输出盘19分离时，电动机转子4的功率经电动机输出空心轴6、离合器C1输入盘7、离合器C1输出盘8、电动机输出Z1齿轮9以及电动机输出Z2齿轮21输出给机电功率汇流轴20形成全电功率输出的超低速爬行模式。

当离合器C1输入盘7与离合器C1输出盘8分离，离合器C2输入盘18 与离合器C2输出盘19结合时，电动机转子4的功率经电动机输出空心轴6 输送给行星排太阳轮轴10，发动机的机械功率经发动机输出轴2输送给行星排齿圈轴11，电功率和机械功率在行星架12汇流后经行星架空心轴14、行星架输出Z3齿轮13、行星架输出Z4从动齿轮17、离合器C2输入盘18以及离合器C2输出盘19输送给机电功率汇流轴20形成汇流功率的超低速爬行模式。

发电模式：当离合器C1输入盘7与离合器C1输出盘8及离合器C2输入盘18与离合器C2输出盘19均分离时，发电机转子3能够输出恒定功率，电功率经控制装置整流后向外输出。

能量回收管理模式：在拖拉机田间运输时的制动、怠速等能量可以全部回收，鉴于拖拉机是一种全负荷持续作业的机具，回收能量的工况不多，再次不再详细阐述能量回收过程。

本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***，采用双模CVT构型，实现了逆行、爬行、作业、高速运输工况的全部连续变速能力。

在一些实施方式中，本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***，还具有以下三种实施例，如图2-图4所示，其主要是将离合器C1和离合器C2设置在不同的位置进行组合，可以完成如图1所示的实施方式相同的功能。

如图2所示，为实现上述目的，本实用新型提供了另一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴2与发电机转子3固定联结后同心穿过电动机输出空心轴6后与行星排齿圈轴11固定联结。电动机转子 4通过电动机输出空心轴6同时与离合器C1输入盘7和行星排太阳轮轴10 固定联结。行星架空心轴14同时与行星架12和离合器C2输出盘19固定联结。动力输出轴22同心穿过行星架空心轴14后与行星排齿圈轴11固定联结。离合器C1输出盘8与电动机输出Z1齿轮9固定联结。行星架输出Z3齿轮 13与离合器C2输入盘18固定联结。以及机电功率汇流轴20同时与电动机输出Z2齿轮21和行星架输出Z4从动齿轮17固定联结。其中发动机输出轴 2、电动机输出空心轴6、行星排太阳轮轴10、行星排齿圈轴11以及行星架 12构成发动机功率的分汇流装置。

如图3所示，为实现上述目的，本实用新型提供了又一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴2与发电机转子3固定联结后同心穿过电动机输出空心轴6后与行星排齿圈轴11固定联结。电动机转子 4通过电动机输出空心轴6同时与电动机输出Z1齿轮9和行星排太阳轮轴10 固定联结。行星架空心轴14同时与行星架12和离合器C2输出盘19固定联结。动力输出轴22同心穿过行星架空心轴14后与行星排齿圈轴11固定联结。行星架输出Z3齿轮13与离合器C2输入盘18固定联结。机电功率汇流轴20 同时与离合器C1输入盘7和行星架输出Z4从动齿轮17固定联结。以及离合器C1输出盘8与电动机输出Z2齿轮21固定联结。其中发动机输出轴2、电动机输出空心轴6、行星排太阳轮轴10、行星排齿圈轴11以及行星架12构成发动机功率的分汇流装置。

如图4所示，为实现上述目的，本实用新型提供了再一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴2与发电机转子3固定联结后同心穿过电动机输出空心轴6后与行星排齿圈轴11固定联结。电动机转子 4通过电动机输出空心轴6同时与电动机输出Z1齿轮9和行星排太阳轮轴10 固定联结。行星架空心轴14同时与行星架12和行星架输出Z3齿轮13固定联结。动力输出轴22同心穿过行星架空心轴14后与行星排齿圈轴11固定联结。机电功率汇流轴20同时与离合器C1输入盘7和离合器C2输出盘19固定联结。电动机输出Z2齿轮21与离合器C1输出盘8固定联结。以及行星架输出Z4从动齿轮17与离合器C2输入盘18固定联结。其中发动机输出轴2、电动机输出空心轴6、行星排太阳轮轴10、行星排齿圈轴11以及行星架12 构成发动机功率的分汇流装置。

在一些实施方式中，本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***，还可以具有如图5所示的实施例，其主要是将行星排机构调转了180度，同样也可以完成如图1所示的实施方式相同的功能。

如图5所示，为实现上述目的，本实用新型提供了再一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，包括：发动机输出轴2与发电机转子3固定联结后同心穿过电动机输出空心轴6后与行星排太阳轮轴10固定联结。电动机转子4通过电动机输出空心轴6同时与离合器C1输入盘7和行星排齿圈轴11 固定联结。行星架空心轴14同时与行星架12和行星架输出Z3齿轮13固定联结。动力输出轴22同心穿过行星架空心轴14后与行星排太阳轮轴10固定联结。离合器C1输出盘8与电动机输出Z1齿轮9固定联结。机电功率汇流轴20同时与电动机输出Z2齿轮21和离合器C2输出盘19固定联结。以及行星架输出Z4从动齿轮17与离合器C2输入盘18固定联结。其中发动机输出轴2、行星排太阳轮轴10、行星排齿圈轴11以及行星架12构成发动机功率的分汇流装置。

综上所述，本实用新型的双模式功率分汇流的无级变速传动***具有以下有益效果：

1.发动机在两种CVT模式下与车辆的牵引力、速度解耦，可以在满足车辆需求功率的条件下，保持发动机稳定运转在一个低油耗、低排放的理想设计区间，达到整车省油、减低排放的目标。

2.功率分汇流CVT模式下，发动机功率通过行星排及两个电机的独立作用，分流成两条功率路线，一条是机械功率路线，一条是机-电-机功率路线，通过功率分流、汇流原理，实现传动系的CVT功能。该模式下部分发动机机械功率直接传递到车辆传动系，因此传动效率高于全电模式10％以上，适合全功率大马力的作业需求。该模式下，缩短了功率的传递路线，传动系齿轮、轴等变速零部件数量大幅减少，节省了传动系的轴向空间，提高了传递路线的效率。

3.双电机串联CVT模式下，发动机功率全部转换为电功率，由电动机的特性直接实现了CVT功能，适合部分功率下的低速以及高速运输作业；由于采用了不同工况下的CVT模式，本方案可以用高速小功率电机(发动机功率的1/3--1/2)实现大马力拖拉机的CVT调速功能，大幅降低了传动系成本、节省了设计空间，提高了可靠性。

4.本方案功率分汇流装置采用双电机加行星差速方式，有别于液压功率分流方案(HMCVT)的柱塞泵/马达传动系，电机性能上：响应速度比液压泵***快2-3倍，速度控制精准度优于液压泵/马达***，平均效率优于液压***近15％。使用维护费用上：电机维护简单，可靠，不会产生运转污染，液压泵与马达使用净洁度要求极高，保养维修费用很高。成本及采购：永磁同步电机同等功率成本是液压泵/马达的三分之一左右，并且还在持续下降中；国内生产商已经完全掌握了电机的研发生产技术。

5.本方案采用两挡CVT挡位及简单的两挡定轴齿轮箱，作业时停车选择作业CVT，实现0-25公里的作业速度覆盖；运输时选用高速CVT，覆盖0-50 公里的运输速度范围。不同于传统液压(HMCVT)多排行星机构及必须采用的湿式离合器或制动器，大幅减少了制造装配难度，大幅减少了同等挡位下的零部件数量，降低了制造成本；提高了产品的设计可靠度，降低了产品的使用维护费用。

6.本方案双电机采用交-直-交整流逆变***，理论上不需要储能电池，发电机发出的电能，直接传递给电动机输出，由于减少了电池及管理***，本方案大幅降低了***成本，提高了***可靠性。

7.本方案不需要在变速箱内设置倒挡，依靠电动机的反向旋转，可以实现0-Vmaxkm/h的设计逆行速度，满足拖拉机各种作业要求。

8.本方案主要关键零部件，大功率永磁同步电机及电机控制器，高功率放电电池等技术与产品，国内厂商完全掌握并大规模生产，本地化采购渠道宽阔。由于电机及控制器的高可靠性及低成本，本传动系的制造、使用维护成本低于上述由液压元件组成的HMCVT变速***。

9.本方案配有大功率发电机,通过标准化输出接口，向外输出规定电压、频率的电功率，为需要电功率的作业机具提供电功率，以及用于应急抢险工作等，扩大了整机作业范围。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

发动机输出轴，其与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；

电动机转子，其通过所述电动机输出空心轴同时与离合器C1输入盘和行星排太阳轮轴固定联结；

行星架空心轴，其与行星架固定联结；

动力输出轴，其同心穿过所述行星架空心轴后与所述行星排齿圈轴固定联结；

离合器C1输出盘，其与电动机输出Z1齿轮固定联结；

行星架输出Z3齿轮，其与所述行星架空心轴固定联结；

机电功率汇流轴，其同时与电动机输出Z2齿轮和离合器C2输出盘固定联结；以及

行星架输出Z4从动齿轮，其与离合器C2输入盘固定联结；

其中，所述发动机输出轴、电动机输出空心轴、所述行星排太阳轮轴、所述行星排齿圈轴以及所述行星架构成发动机功率的分汇流装置。

2.如权利要求1所述的双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，所述发动机功率的分流模式包括：

所述发动机功率经所述发动机输出轴分配给所述发电机转子形成机械功率转化电功率模式；

所述发电机转子的电功率通过控制装置分配给所述电动机转子形成电功率转化机械功率模式；

所述发动机功率的经所述发动机输出轴分配给所述行星排齿圈轴形成机械功率分流模式；以及

所述电动机转子的电功率经所述电动机输出空心轴分配给所述行星排太阳轮轴形成电机功率分流模式。

3.如权利要求2所述的双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，所述机械功率分流模式分流的功率与所述电机功率分流模式分流的功率通过所述行星架、所述行星架空心轴、所述行星架输出Z3齿轮、所述行星架输出Z4从动齿轮、所述离合器C2输入盘、所述离合器C2输出盘汇集到所述机电功率汇流轴形成双电机串联的汇流功率输出模式。

4.如权利要求2所述的双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，当所述离合器C1输入盘与所述离合器C1输出盘结合，所述离合器C2输入盘与所述离合器C2输出盘分离，所述行星架输出Z4从动齿轮空转时，所述发动机功率的全部经所述发动机输出轴传递给所述发电机转子发电，所述发电机转子的全部功率通过所述控制装置供给所述电动机转子，所述电动机转子的全部功率经所述电动机输出空心轴、所述离合器C1输入盘、所述离合器C1输出盘、所述电动机输出Z1齿轮以及所述电动机输出Z2齿轮传递到所述机电功率汇流轴形成双电机串联的全电功率输出模式。

5.如权利要求2所述的双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，所述分汇流装置的输出模式还包括：

倒车模式，所述控制装置控制所述电动机转子反转，当所述离合器C1输入盘与所述离合器C1输出盘结合，所述离合器C2输入盘与所述离合器C2输出盘分离时，所述电动机转子的功率经所述电动机输出空心轴、所述离合器C1输入盘、所述离合器C1输出盘、所述电动机输出Z1齿轮以及所述电动机输出Z2齿轮输出给所述机电功率汇流轴形成全电功率输出的倒车模式；以及

发电模式，当所述离合器C1输入盘与所述离合器C1输出盘及所述离合器C2输入盘与所述离合器C2输出盘均分离时，所述发电机转子能够输出恒定功率，电功率经所述控制装置整流后向外输出。

6.如权利要求2所述的双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，所述分汇流装置的输出模式还包括超低速爬行模式，此时，所述控制装置控制所述电动机转子处于恒定扭矩低速区段，所述超低速爬行模式包括：

当所述离合器C1输入盘与所述离合器C1输出盘结合，所述离合器C2输入盘与所述离合器C2输出盘分离时，所述电动机转子的功率经所述电动机输出空心轴、所述离合器C1输入盘、所述离合器C1输出盘、所述电动机输出Z1齿轮以及所述电动机输出Z2齿轮输出给所述机电功率汇流轴形成全电功率输出的超低速爬行模式；以及

当所述离合器C1输入盘与所述离合器C1输出盘分离，所述离合器C2输入盘与所述离合器C2输出盘结合时，所述电动机转子的功率经所述电动机输出空心轴输送给所述行星排太阳轮轴，所述发动机的机械功率经所述发动机输出轴输送给所述行星排齿圈轴，电功率和机械功率在所述行星架汇流后经所述行星架空心轴、所述行星架输出Z3齿轮、所述行星架输出Z4从动齿轮、所述离合器C2输入盘以及所述离合器C2输出盘输送给所述机电功率汇流轴形成汇流功率的超低速爬行无级变速模式。

7.一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

发动机输出轴，其与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；

电动机转子，其通过所述电动机输出空心轴同时与离合器C1输入盘和行星排太阳轮轴固定联结；

行星架空心轴，其同时与行星架和离合器C2输出盘固定联结；

动力输出轴，其同心穿过所述行星架空心轴后与所述行星排齿圈轴固定联结；

离合器C1输出盘，其与电动机输出Z1齿轮固定联结；

行星架输出Z3齿轮，其与离合器C2输入盘固定联结；以及

机电功率汇流轴，其同时与电动机输出Z2齿轮和行星架输出Z4从动齿轮固定联结；

其中，所述发动机输出轴、电动机输出空心轴、所述行星排太阳轮轴、所述行星排齿圈轴以及所述行星架构成发动机功率的分汇流装置。

8.一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

发动机输出轴，其与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；

电动机转子，其通过所述电动机输出空心轴同时与电动机输出Z1齿轮和行星排太阳轮轴固定联结；

行星架空心轴，其同时与行星架和离合器C2输出盘固定联结；

动力输出轴，其同心穿过所述行星架空心轴后与所述行星排齿圈轴固定联结；

行星架输出Z3齿轮，其与离合器C2输入盘固定联结；

机电功率汇流轴，其同时与离合器C1输入盘和行星架输出Z4从动齿轮固定联结；以及

离合器C1输出盘，其与电动机输出Z2齿轮固定联结；

其中，所述发动机输出轴、电动机输出空心轴、所述行星排太阳轮轴、所述行星排齿圈轴以及所述行星架构成发动机功率的分汇流装置。

9.一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

发动机输出轴，其与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排齿圈轴固定联结；

电动机转子，其通过所述电动机输出空心轴同时与电动机输出Z1齿轮和行星排太阳轮轴固定联结；

行星架空心轴，其同时与行星架和行星架输出Z3齿轮固定联结；

动力输出轴，其同心穿过所述行星架空心轴后与所述行星排齿圈轴固定联结；

机电功率汇流轴，其同时与离合器C1输入盘和离合器C2输出盘固定联结；

电动机输出Z2齿轮，其与离合器C1输出盘固定联结；以及

行星架输出Z4从动齿轮，其与离合器C2输入盘固定联结；

其中，所述发动机输出轴、电动机输出空心轴、所述行星排太阳轮轴、所述行星排齿圈轴以及所述行星架构成发动机功率的分汇流装置。

10.一种双模式功率分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

发动机输出轴，其与发电机转子固定联结后同心穿过电动机输出空心轴后与行星排太阳轮轴固定联结；

电动机转子，其通过所述电动机输出空心轴同时与离合器C1输入盘和行星排齿圈轴固定联结；

行星架空心轴，其同时与行星架和行星架输出Z3齿轮固定联结；

动力输出轴，其同心穿过所述行星架空心轴后与所述行星排太阳轮轴固定联结；

离合器C1输出盘，其与电动机输出Z1齿轮固定联结；

机电功率汇流轴，其同时与电动机输出Z2齿轮和离合器C2输出盘固定联结；以及

行星架输出Z4从动齿轮，其与离合器C2输入盘固定联结；

其中，所述发动机输出轴、所述行星排太阳轮轴、所述行星排齿圈轴以及所述行星架构成发动机功率的分汇流装置。

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