CN214607076U - 双离合器差动分汇流的无级变速传动*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，包括：电动机输出轴与Z1主动齿轮联结；发电机轴穿过电动机输出轴后与齿圈输出轴及行星排齿圈联结；发动机输出轴穿过发电机轴后与行星架轴联结；太阳轮轴同时与太阳轮、Z3主动齿轮及C2离合器主动盘联结，发动机输出轴穿过太阳轮轴后与C2离合器从动盘联结；动力输出轴与C2离合器从动盘联结；功率汇流轴与Z2从动齿轮联结；变速箱输入轴同时与功率汇流轴和C1离合器从动盘联结；C1离合器主动盘与Z4从动齿轮联结；其中Z1主动齿轮和Z2从动齿轮啮合，Z3主动齿轮和Z4从动齿轮啮合。借此，通过行星排分流成两条功率路线，实现了机电功率的分汇流以及无级变速模式下的多重功能。

Description

双离合器差动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的无级变速传动***，特别是关于一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***。

背景技术

现有非道路传动***按换挡方式分为手动换挡***；有级式动力不间断自动换挡***；无级式连续CVT(无级变速器)换挡***。

1.手动换挡***：

由手动换挡杆，换挡轴与拨叉组成的换挡***；该***换挡时需要分离主离合器，切断变速箱输入轴的动力，人工操作选挡与换挡过程，作业时需要停车换挡。

2.动力不间断自动换挡***：

指发动机到变速箱的动力不中断条件下车辆进行的换挡过程；多采用湿式多片离合器作为换挡执行机构，需要挡位变换时，换挡的两个离合器按照控制油压的变化，在不完全切断动力的条件下，顺序分开与结合两个离合器，完成动力不间断条件下的行驶换挡。

3.液压机械无级变速换挡***(HMCVT)：

该传动系由液压柱塞变量泵/马达/多排行星机构/湿式离合器及制动器组成，主要优点是：通过行星排对发动机功率分流成两条功率路线；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。

现有技术的非道路传动***存在以下特点：

1.采用手动换挡传动系：

优点：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，工作强度大，作业效率低，质量不稳定。

(2)发动机转速随整车速度变化而不能自动换挡，导致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：

优点：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)发动机不能稳定运转在较小的转速范围内，尽管实现了不停车换挡，发动机油耗、排放、震动磨损等指标较差。

(2)该传动系结构需要的离合器数量及比例阀数量很多，随着离合器磨损增加，换挡控制规律会随着离合器磨损、使用环境温度、油液清洁度的变化而变化；换挡品质的稳定性较差。

(3)传统动力换挡变速箱，实现超级爬行挡(超低速)，要加繁复的减速轮系；很难实现0.2-0.4Km/h的爬行速度。

(4)***关键技术被国外公司掌握并主要依靠进口，该传动系价格高、维修成本高。

3.液压机械无级变速传动系(HMCVT)：

优点：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)4-6个挡位组成的机械变速***是由多排行星机构及多个湿式离合器或制动器构成的变速机构,结构复杂，成本高。

(2)由液压精密偶件组成的液压功率分流***，对使用清洁度、保养维护清洁度要求非常高，使用维护费用高昂。

(3)由于这些***的技术基本被国外公司掌握，产品主要依靠进口，成本很高。

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离合器差动分汇流的无级变速传动***，其能够非常有效地克服现有技术存在的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，包括：电动机输出轴与Z1主动齿轮联结；发电机轴穿过电动机输出轴后与齿圈输出轴及行星排齿圈联结；发动机输出轴穿过发电机轴后与行星架轴联结；太阳轮轴同时与太阳轮、Z3主动齿轮及C2离合器主动盘联结，发动机输出轴穿过太阳轮轴后与C2离合器从动盘联结；动力输出轴与 C2离合器从动盘联结；功率汇流轴与Z2从动齿轮联结；变速箱输入轴同时与功率汇流轴和C1离合器从动盘联结；C1离合器主动盘与Z4从动齿轮联结；其中Z1主动齿轮和Z2从动齿轮啮合，Z3主动齿轮和Z4从动齿轮啮合。

在一优选的实施方式中，双离合器差动分汇流的无级变速传动***还包括：发动机飞轮与发动机输出轴联结；发电机转子与发电机轴同轴联结；电动机转子与电动机输出轴同轴联结；变速箱输出轴通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从变速箱输入轴获取不同的转速及扭矩；以及中央传动主动轴通过变速箱输出轴获取动力驱动车轮。

在一优选的实施方式中，双离合器差动分汇流的无级变速传动***还包括电功率分流模式以及机械功率分流模式；电功率分流模式的功率传递路线包括：发动机的功率经发动机飞轮、发动机输出轴、行星架轴、行星排齿圈、发电机轴传递给发电机转子发电，发电机转子的电功率整流逆变后经电动机转子通过电动机输出轴、Z1主动齿轮、Z2从动齿轮输送给功率汇流轴；以及机械功率分流模式的功率传递路线包括：发动机的功率经经发动机飞轮、发动机输出轴、行星架轴、太阳轮、太阳轮轴、Z3主动齿轮、Z4从动齿轮、C1 离合器主动盘、C1离合器从动盘传递给功率汇流轴；其中电功率分流模式分流的电功率和机械功率分流模式分流的机械功率在功率汇流轴汇流成汇流机电功率，汇流机电功率经通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮输出到变速箱输出轴，再经中央传动主动轴驱动车轮；其中在电功率分流模式和机械功率分流模式的状态下，C2离合器主动盘与C2离合器从动盘分离，C1离合器主动盘与C1离合器从动盘结合。

在一优选的实施方式中，双离合器差动分汇流的无级变速传动***还包括全电功率传递模式，在全电功率传递模式下，C1离合器主动盘与C1离合器从动盘分离，使Z4从动齿轮处于空转状态，同时C2离合器主动盘与C2 离合器从动盘结合，以使发动机飞轮、发动机输出轴、发电机转子、发电机轴、齿圈输出轴、行星排齿圈、行星架轴、太阳轮、Z3主动齿轮、太阳轮轴、 C2离合器主动盘、C2离合器从动盘以及动力输出轴联结为一体，且处于同一转速状态。

在一优选的实施方式中，全电功率传递模式的功率传递路线包括：发动机飞轮的全部功率经发动机输出轴、行星架轴、C2离合器主动盘、C2离合器从动盘、太阳轮、太阳轮轴、行星排齿圈、齿圈输出轴以及发电机轴传递给发电机转子转换为电功率，发电机转子的电功率通过整流逆变后传递给电动机转子转换为电机功率，电动机转子的电机功率经电动机输出轴、Z1主动齿轮、Z2从动齿轮传递给功率汇流轴，功率汇流轴的功率通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮输出到变速箱输出轴，再经中央传动主动轴驱动车轮，从而实现全电功率传递模式。

在一优选的实施方式中，电功率分流模式的功率传递路线包括第一电功率传递路线以及第二电功率传递路线；第一电功率传递路线包括：电动机转子的电机功率经电动机输出轴、Z1主动齿轮Z2从动齿轮、功率汇流轴、变速箱输出轴及中央传动主动轴驱动车轮；以及第二电功率传递路线包括：电动机转子的电机功率经电动机输出轴、Z1主动齿轮Z2从动齿轮、功率汇流轴、Z4从动齿轮、C1离合器主动盘、C1离合器从动盘、Z3主动齿轮传递给太阳轮轴。

在一优选的实施方式中，双离合器差动分汇流的无级变速传动***还包括机械功率外部输出模式以及电功率外部输出模式；机械功率外部输出模式，其功率传递路线包括：发动机飞轮的全部功率经过发动机输出轴和动力输出轴向外部设备输出机械功率，此时C2离合器主动盘和C2离合器从动盘分离；电功率外部输出模式，其功率传递路线包括：发动机飞轮的全部功率经发动机输出轴、行星架轴、C2离合器主动盘、C2离合器从动盘、太阳轮、太阳轮轴、行星排齿圈、齿圈输出轴以及发电机轴传递给发电机转子转换为电功率供给外部设备用电，此时C1离合器主动盘与C1离合器从动盘分离，使Z4 从动齿轮处于空转状态，同时C2离合器主动盘与C2离合器从动盘结合，以使发动机飞轮、发动机输出轴、发电机转子、发电机轴、齿圈输出轴、行星排齿圈、行星架轴、太阳轮、Z3主动齿轮、太阳轮轴、C2离合器主动盘、 C2离合器从动盘以及动力输出轴联结为一体，且处于同一转速状态。

为实现上述目的，本实用新型还提供了另一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，包括：电动机输出轴与Z1主动齿轮联结；发电机轴穿过电动机输出轴后与齿圈输出轴及行星排齿圈联结；发动机输出轴穿过发电机轴后与行星架轴联结；太阳轮轴同时与太阳轮、C1离合器从动盘及C2离合器主动盘联结，发动机输出轴穿过太阳轮轴与C2离合器从动盘联结；动力输出轴与C2离合器从动盘联结；功率汇流轴同时与Z2从动齿轮联结；变速箱输入轴同时与功率汇流轴和Z4从动齿轮联结；C1离合器主动盘与Z3主动齿轮联结；发动机飞轮与发动机输出轴联结；发电机转子与发电机轴同轴联结；电动机转子与电动机输出轴同轴联结；变速箱输出轴通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从变速箱输入轴获取不同的转速及扭矩；以及中央传动主动轴通过变速箱输出轴获取动力驱动车轮；其中Z1主动齿轮和Z2从动齿轮啮合， Z3主动齿轮和Z4从动齿轮啮合。

为实现上述目的，本实用新型又提供了另一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，包括：电动机输出轴与Z1主动齿轮联结；发电机轴穿过电动机输出轴后与太阳轮输出轴和第一太阳轮联结；第一太阳轮通过固定行星架的行星齿轮与行星排齿圈啮合联结；发动机输出轴穿过发电机轴后与行星架轴联结；太阳轮轴同时与太阳轮、Z3主动齿轮、及C2离合器主动盘联结，发动机输出轴穿过太阳轮轴与C2离合器从动盘联结；动力输出轴与C2离合器从动盘联结；功率汇流轴同时与Z2从动齿轮联结；变速箱输入轴同时与功率汇流轴和C1离合器从动盘联结；Z4从动齿轮与C1离合器从动盘联结；C1 离合器主动盘与Z4从动齿轮联结；发动机飞轮与发动机输出轴联结；发电机转子与发电机轴同轴联结；电动机转子与电动机输出轴同轴联结；变速箱输出轴通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从变速箱输入轴获取不同的转速及扭矩；以及中央传动主动轴通过变速箱输出轴获取动力驱动车轮；其中Z1主动齿轮和Z2从动齿轮啮合，Z3主动齿轮和Z4从动齿轮啮合。

为实现上述目的，本实用新型再提供了另一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，包括：电动机输出轴与Z1主动齿轮联结；发电机轴穿过电动机输出轴后与太阳轮输出轴和第一太阳轮联结；第一太阳轮通过固定行星架的行星齿轮与行星排齿圈啮合联结；发动机输出轴穿过发电机轴后与行星架轴联结；太阳轮轴同时与太阳轮、C1离合器从动盘及C2离合器主动盘联结，发动机输出轴穿过太阳轮轴与C2离合器从动盘联结；动力输出轴与C2 离合器从动盘联结；功率汇流轴同时与Z2从动齿轮联结；变速箱输入轴同时与功率汇流轴和Z4从动齿轮联结；C1离合器主动盘与Z3主动齿轮联结；发动机飞轮与发动机输出轴联结；发电机转子与发电机轴同轴联结；电动机转子与电动机输出轴同轴联结；变速箱输出轴通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从变速箱输入轴获取不同的转速及扭矩；以及中央传动主动轴通过变速箱输出轴获取动力驱动车轮；其中Z1主动齿轮和Z2从动齿轮啮合，Z3主动齿轮和Z4从动齿轮啮合。

与现有技术相比，本实用新型的双离合器差动分汇流的无级变速传动***具有以下有益效果：1.通过两个离合器C1/C2的顺序动作，实现了车辆在两种CVT模式下运行的功能；发动机转速、扭矩与车辆牵引力、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10-15％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差动行星机构方式，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-Vmax km/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，湿式多片离合器、功率电池等技术与产品，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、使用维护成本远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能，以及用于应急抢险工作等，扩大了整机作业范围。

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是根据本实用新型一实施方式的又一实施例的传动***的结构布置示意图；

图3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4是根据本实用新型另一实施方式的又一实施例的无级变速传动***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-发电机轴；5-电动机转子；6-电动机输出轴；7-Z2从动齿轮；8-Z1主动齿轮；9-齿圈输出轴；10- 行星排齿圈；11-行星架轴；12-太阳轮；13-Z3主动齿轮；14-太阳轮轴；15-C2 离合器主动盘；16-C2离合器从动盘；17-动力输出轴；18-中央传动主动轴； 19-变速箱输出轴；20-Z4从动齿轮；21-C1离合器主动盘；22-C1离合器从动盘；23-功率汇流轴；24-第一太阳轮；25-固定行星架；26-太阳轮输出轴；28- 变速箱输入轴。

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离合器差动分汇流的无级变速传动***，包括：电动机输出轴6与Z1主动齿轮8联结。发电机轴4穿过电动机输出轴6后与齿圈输出轴9及行星排齿圈10联结。发动机输出轴2穿过发电机轴4后与行星架轴11联结。太阳轮轴14同时与太阳轮12、 Z3主动齿轮13及C2离合器主动盘15联结，发动机输出轴2穿过太阳轮轴 14后与C2离合器从动盘16联结。动力输出轴17与C2离合器从动盘16联结。功率汇流轴23与Z2从动齿轮7联结。变速箱输入轴28同时与功率汇流轴23和C1离合器从动盘22联结。C1离合器主动盘21与Z4从动齿轮20联结。其中Z1主动齿轮8和Z2从动齿轮7啮合，Z3主动齿轮13和Z4从动齿轮20啮合。

在一些实施方式中，双离合器差动分汇流的无级变速传动***还包括：发动机飞轮1与发动机输出轴2联结。发电机转子3与发电机轴4同轴联结。电动机转子5与电动机输出轴6同轴联结。变速箱输出轴19通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从变速箱输入轴28获取不同的转速及扭矩。以及中央传动主动轴18通过变速箱输出轴19获取动力驱动车轮。

在一些实施方式中，本实用新型的双离合器差动分汇流的无级变速传动***通过发动机输出轴2、行星排齿圈10、行星架轴11以及太阳轮12组成的差动行星机构作为发动机功率的分汇流装置。

发动机的机械功率经发动机输出轴2、行星架轴11按控制比例分配给行星排齿圈10和太阳轮12。发电机转子3从行星排齿圈10处获得一部分机械功率发电后转换为电功率。另一部分机械功率分配给太阳轮12。发电机转子 3向电动机转子5提供符合控制要求的电功率。电动机转子5按照控制要求通过电动机输出轴6输出电机功率到Z1主动齿轮8。电机功率经Z2从动齿轮7 和Z1主动齿轮8汇流到功率汇流轴23。发动机的其余机械功率通过太阳轮 12、太阳轮轴14、Z3主动齿轮13、Z4从动齿轮20、C1离合器主动盘21以及C1离合器从动盘22汇流到功率汇流轴23。此时，功率汇流轴23成为变速箱功率的输入轴。

太阳轮轴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。在油门开度不变的条件下，整车负荷减小时，太阳轮轴14扭矩需求减少，转速上升，同时发动机飞轮1的转速也适度上升，与发电机轴4联结的行星排齿圈10的转速下降，发出功率减少，由于整车速度提升，需求扭矩减少，电功率需求同时减少，因此电动机转子5在车辆升速阶段功率需求减少，与发电机转子3的发电能力匹配。整车负载增加时，太阳轮轴14的转速下降，发动机飞轮1的转速下降扭矩上升，控制器调控发动机输出机电功率分配比例，行星排特性决定的此时发电机转子3的转速提高，发电能力上升。

电动机转子5的转速降低，扭矩上升。电动机转子5通过电动机输出轴6、 Z1主动齿轮8、Z2从动齿轮7向功率汇流轴23提供需要增加的扭矩，与整车负载达成平衡，实现变速箱输出轴19的连续变速变扭的CVT功能。

在一些实施方式中，双离合器差动分汇流的无级变速传动***可实现电功率分流模式以及机械功率分流模式。电功率分流模式的功率传递路线包括：发动机的功率经发动机飞轮1、发动机输出轴2、行星架轴11、行星排齿圈 10、发电机轴4传递给发电机转子3发电，发电机转子3的电功率整流逆变后经电动机转子5牵引调速后通过电动机输出轴6、Z1主动齿轮8、Z2从动齿轮7输送给功率汇流轴23。以及机械功率分流模式的功率传递路线包括：发动机的功率经经发动机飞轮1、发动机输出轴2行星架轴11、太阳轮12、太阳轮轴14、Z3主动齿轮13、Z4从动齿轮20、C1离合器主动盘21、C1离合器从动盘22传递给功率汇流轴23。其中电功率分流模式分流的电功率和机械功率分流模式分流的机械功率在功率汇流轴23汇流成汇流机电功率，汇流机电功率经通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮输出到变速箱输出轴19，再经中央传动主动轴18驱动车轮；其中在电功率分流模式和机械功率分流模式的状态下，C2离合器主动盘15与C2离合器从动盘16分离，C1离合器主动盘 21与C1离合器从动盘22结合。

本实用新型的双离合器差动分汇流的无级变速传动***通过发动机功率在行星排处的分流，在功率汇流轴23处的汇流，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。

在一些实施方式中，双离合器差动分汇流的无级变速传动***还能实现全电功率传递模式，在全电功率传递模式下，C1离合器主动盘21与C1离合器从动盘22分离，使Z4从动齿轮20处于空转状态，同时C2离合器主动盘 15与C2离合器从动盘16结合，以使发动机飞轮1、发动机输出轴2、发电机转子3、发电机轴4、齿圈输出轴9、行星排齿圈10、行星架轴11、太阳轮 12、Z3主动齿轮13、太阳轮轴14、C2离合器主动盘15、C2离合器从动盘 16以及动力输出轴17联结为一体，且处于同一转速状态。此时，发电机转子 3是传动***唯一功率输入源。

在一些实施方式中，全电功率传递模式的功率传递路线包括：发动机飞轮1的全部功率经发动机输出轴2、行星架轴11、C2离合器主动盘15、C2 离合器从动盘16、太阳轮12、太阳轮轴14、行星排齿圈10、齿圈输出轴9 以及发电机轴4传递给发电机转子3转换为电功率，发电机转子3的电功率通过整流逆变后传递给电动机转子5转换为电机功率，电动机转子5的电机功率经电动机输出轴6、Z1主动齿轮8、Z2从动齿轮7传递给功率汇流轴23，功率汇流轴23的功率通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮输出到变速箱输出轴 19，再经中央传动主动轴18驱动车轮，从而实现全电功率传递模式。

全电功率传递模式的发动机飞轮1的机械功率全部转换为电功率，采用电机串联模式传递功率，充分利用电机的低速与高速恒功率优势。拖拉机低速与高速模式不是主要的全功率牵引作业区，用于行走的功率一般是额定功率的1/3--1/2，采用串联模式的电机理论上达到发动机额定功率的一半就可以满足拖拉机的正常需求。如有满功率短期需求，电机所具备的峰值功率特性 (一般是额定功率的一倍)可以满足拖拉机的需求。

本实用新型采用双离合器结构的变速CVT结构，实现了拖拉机全功率高效持续作业的同时，大幅减少了双电机的尺寸、成本。大幅简化了机械变速箱的功能要求，可以设计成定轴式两挡变速箱，而不用设计成16/32/64个挡位的变速箱，由于功率分流结构中有大部分的机械功率直接输出到传动系，该***效率高于全电模式10-15％。

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。

本实用新型的无级变速***设计了两个离合器C1、C2安装在不同的位置，目的是实现车辆爬行速度与高速运输速度模式下，实现电机直接串联的CVT ***，该结构大幅简化了机械变速箱的设计制造复杂度。大幅减小了功率分汇流***用电机的功率，大幅降低了本传动系的成本，提高了可靠性。本***按照控制规律或驾驶员要求自动切换。

在一些实施方式中，本实用新型的电功率分流模式的功率传递路线可以包括第一电功率传递路线以及第二电功率传递路线。第一电功率传递路线包括：电动机转子5的电机功率经电动机输出轴6、Z1主动齿轮8、Z2从动齿轮7、功率汇流轴23、变速箱输出轴19及中央传动主动轴18驱动车轮。以及第二电功率传递路线包括：电动机转子5的电机功率经电动机输出轴6、Z1 主动齿轮8、Z2从动齿轮7、功率汇流轴23、Z4从动齿轮20、C1离合器主动盘21、C1离合器从动盘22、Z3主动齿轮13传递给太阳轮轴14。第二电功率传递路线的功率最终传递到太阳轮轴14，其目的是为了适应变速箱的齿轮组直接与太阳轮轴14发生传递关系的情况。

在一优选的实施方式中，双离合器差动分汇流的无级变速传动***还包括机械功率外部输出模式以及电功率外部输出模式；机械功率外部输出模式，其功率传递路线包括：发动机飞轮1的全部功率经过发动机输出轴2和动力输出轴17向外部设备输出机械功率，此时C2离合器主动盘15和C2离合器从动盘16分离；电功率外部输出模式，其功率传递路线包括：发动机飞轮1 的全部功率经发动机输出轴2、行星架轴11、C2离合器主动盘15、C2离合器从动盘16、太阳轮12、太阳轮轴14、行星排齿圈10、齿圈输出轴9以及发电机轴4传递给发电机转子3转换为电功率供给外部设备用电，此时C1离合器主动盘21与C1离合器从动盘22分离，使Z4从动齿轮20处于空转状态，同时C2离合器主动盘15与C2离合器从动盘16结合，以使发动机飞轮1、发动机输出轴2、发电机转子3、发电机轴4、齿圈输出轴9、行星排齿圈10、行星架轴11、太阳轮12、Z3主动齿轮13、太阳轮轴14、C2离合器主动盘 15、C2离合器从动盘16以及动力输出轴17联结为一体，且处于同一转速状态。

如图2所示同时参阅图1，为实现上述目的，本实用新型还提供了另一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***。图2的实施例与图1的实施例的区别在于，将图1的由C1离合器主动盘21和C1离合器从动盘22组成的C1 离合器从原来安装在变速箱输入轴28上改到了安装在太阳轮轴14上，其余结构均与图1相同，在此不再赘述。

如图3所示同时参阅图1，为实现上述目的，本实用新型又提供了另一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***。图3的实施例与图1的实施例类似，主要的区别在于，图3的实施例采用了固定行星排结构，其它结构与图1 的实施例相同，在此不再赘述。

如图4所示同时参阅图1和图2，为实现上述目的，本实用新型再提供了另一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***。图4的实施例采用了与图3 实施例相同的固定行星排结构，其它结构与图2实施例的结构相同，在此不再赘述。

图3和图4的实施例与图1和图2的实施例相比，主要区别在行星机构的特性上。图3和图4的实施例中，第一太阳轮24通过固定行星架25的行星齿轮与行星排齿圈10啮合联结，第一太阳轮24和行星排齿圈10具有固定的传动比，因而可以避免因太阳轮12速度增高时，行星排齿圈10的速度降低过快导致发电机转子3的电压降低过快问题。

综上所述，本实用新型的双离合器差动分汇流的无级变速传动***具有以下有益效果：

1.通过两个离合器C1/C2的顺序动作，实现了车辆在两种CVT模式下运行的功能；发动机转速、扭矩与车辆牵引力、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10-15％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差动行星机构方式，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，湿式多片离合器、功率电池等技术与产品，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、使用维护成本远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能，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)

1.一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

电动机输出轴，其与Z1主动齿轮联结；

发电机轴，其穿过所述电动机输出轴后与齿圈输出轴及行星排齿圈联结；

发动机输出轴，其穿过所述发电机轴后与行星架轴联结；

太阳轮轴，其同时与太阳轮、Z3主动齿轮及C2离合器主动盘联结，所述发动机输出轴穿过所述太阳轮轴后与C2离合器从动盘联结；

动力输出轴，其与所述C2离合器从动盘联结；

功率汇流轴，其与Z2从动齿轮联结；

变速箱输入轴，其同时与所述功率汇流轴和C1离合器从动盘联结；以及

C1离合器主动盘，其与Z4从动齿轮联结；

其中所述Z1主动齿轮和所述Z2从动齿轮啮合，所述Z3主动齿轮和所述Z4从动齿轮啮合。

2.如权利要求1所述的双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，还包括：

发动机飞轮，其与所述发动机输出轴联结；

发电机转子，其与所述发电机轴同轴联结；

电动机转子，其与所述电动机输出轴同轴联结；

变速箱输出轴，其通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从所述变速箱输入轴获取不同的转速及扭矩；以及

中央传动主动轴，其通过所述变速箱输出轴获取动力驱动车轮。

3.如权利要求2所述的双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，还包括；

电功率分流模式，其功率传递路线包括：发动机的功率经所述发动机飞轮、所述发动机输出轴、所述行星架轴、所述行星排齿圈、所述发电机轴传递给所述发电机转子发电，所述发电机转子的电功率整流逆变后经所述电动机转子通过所述电动机输出轴、所述Z1主动齿轮、所述Z2从动齿轮输送给所述功率汇流轴；以及

机械功率分流模式，其功率传递路线包括：发动机的功率经经所述发动机飞轮、所述发动机输出轴所述行星架轴、所述太阳轮、所述太阳轮轴、所述Z3主动齿轮、所述Z4从动齿轮、所述C1离合器主动盘、所述C1离合器从动盘传递给所述功率汇流轴；

其中所述电功率分流模式分流的电功率和所述机械功率分流模式分流的机械功率在所述功率汇流轴汇流成汇流机电功率，所述汇流机电功率经通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮输出到所述变速箱输出轴，再经所述中央传动主动轴驱动车轮；

其中在所述电功率分流模式和所述机械功率分流模式的状态下，所述C2离合器主动盘与所述C2离合器从动盘分离，所述C1离合器主动盘与所述C1离合器从动盘结合。

4.如权利要求2所述的双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，还包括全电功率传递模式，在所述全电功率传递模式下，所述C1离合器主动盘与所述C1离合器从动盘分离，使所述Z4从动齿轮处于空转状态，同时所述C2离合器主动盘与所述C2离合器从动盘结合，以使所述发动机飞轮、所述发动机输出轴、所述发电机转子、所述发电机轴、所述齿圈输出轴、所述行星排齿圈、所述行星架轴、所述太阳轮、所述Z3主动齿轮、所述太阳轮轴、所述C2离合器主动盘、所述C2离合器从动盘以及动力输出轴联结为一体，且处于同一转速状态。

5.如权利要求4所述的双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，所述全电功率传递模式的功率传递路线包括：所述发动机飞轮的全部功率经所述发动机输出轴、所述行星架轴、所述C2离合器主动盘、所述C2离合器从动盘、所述太阳轮、所述太阳轮轴、所述行星排齿圈、所述齿圈输出轴以及所述发电机轴传递给所述发电机转子转换为电功率，所述发电机转子的电功率通过整流逆变后传递给所述电动机转子转换为电机功率，所述电动机转子的电机功率经所述电动机输出轴、所述Z1主动齿轮、所述Z2从动齿轮传递给所述功率汇流轴，所述功率汇流轴的功率通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮输出到所述变速箱输出轴，再经所述中央传动主动轴驱动车轮，从而实现所述全电功率传递模式。

6.如权利要求3所述的双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，所述电功率分流模式的功率传递路线包括：

第一电功率传递路线，其包括：所述电动机转子的电机功率经所述电动机输出轴、所述Z1主动齿轮所述Z2从动齿轮、所述功率汇流轴、所述变速箱输出轴及所述中央传动主动轴驱动车轮；以及

第二电功率传递路线，其包括：所述电动机转子的电机功率经所述电动机输出轴、所述Z1主动齿轮所述Z2从动齿轮、所述功率汇流轴、所述Z4从动齿轮、所述C1离合器主动盘、所述C1离合器从动盘、所述Z3主动齿轮传递给所述太阳轮轴。

7.如权利要求2所述的双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，还包括：

机械功率外部输出模式，其功率传递路线包括：所述发动机飞轮的全部功率经过所述发动机输出轴和所述动力输出轴向外部设备输出机械功率，此时所述C2离合器主动盘和所述C2离合器从动盘分离；

电功率外部输出模式，其功率传递路线包括：所述发动机飞轮的全部功率经所述发动机输出轴、所述行星架轴、所述C2离合器主动盘、所述C2离合器从动盘、所述太阳轮、所述太阳轮轴、所述行星排齿圈、所述齿圈输出轴以及所述发电机轴传递给所述发电机转子转换为电功率供给外部设备用电，此时所述C1离合器主动盘与所述C1离合器从动盘分离，使所述Z4从动齿轮处于空转状态，同时所述C2离合器主动盘与所述C2离合器从动盘结合，以使所述发动机飞轮、所述发动机输出轴、所述发电机转子、所述发电机轴、所述齿圈输出轴、所述行星排齿圈、所述行星架轴、所述太阳轮、所述Z3主动齿轮、所述太阳轮轴、所述C2离合器主动盘、所述C2离合器从动盘以及动力输出轴联结为一体，且处于同一转速状态。

8.一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

电动机输出轴，其与Z1主动齿轮联结；

发电机轴，其穿过所述电动机输出轴后与齿圈输出轴及行星排齿圈联结；

发动机输出轴，其穿过所述发电机轴后与行星架轴联结；

太阳轮轴，其同时与太阳轮、C1离合器从动盘及C2离合器主动盘联结，所述发动机输出轴穿过所述太阳轮轴与C2离合器从动盘联结；

动力输出轴，其与所述C2离合器从动盘联结；

功率汇流轴，其同时与Z2从动齿轮联结；

变速箱输入轴，其同时与所述功率汇流轴和Z4从动齿轮联结；

C1离合器主动盘，其与Z3主动齿轮联结；

发动机飞轮，其与所述发动机输出轴联结；

发电机转子，其与所述发电机轴同轴联结；

电动机转子，其与所述电动机输出轴同轴联结；

变速箱输出轴，其通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从所述变速箱输入轴获取不同的转速及扭矩；以及

中央传动主动轴，其通过所述变速箱输出轴获取动力驱动车轮；

其中所述Z1主动齿轮和所述Z2从动齿轮啮合，所述Z3主动齿轮和所述Z4从动齿轮啮合。

9.一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

电动机输出轴，其与Z1主动齿轮联结；

发电机轴，其穿过所述电动机输出轴后与太阳轮输出轴和第一太阳轮联结；

固定行星架，所述第一太阳轮通过所述固定行星架的行星齿轮与行星排齿圈啮合联结；

发动机输出轴，其穿过所述发电机轴后与行星架轴联结；

太阳轮轴，其同时与太阳轮、Z3主动齿轮、及C2离合器主动盘联结，所述发动机输出轴穿过所述太阳轮轴与C2离合器从动盘联结；

动力输出轴，其与所述C2离合器从动盘联结；

功率汇流轴，其同时与Z2从动齿轮联结；

变速箱输入轴，其同时与所述功率汇流轴和C1离合器从动盘联结；

Z4从动齿轮，其与所述C1离合器从动盘联结；

C1离合器主动盘，其与所述Z4从动齿轮联结；

发动机飞轮，其与所述发动机输出轴联结；

发电机转子，其与所述发电机轴同轴联结；

电动机转子，其与所述电动机输出轴同轴联结；

变速箱输出轴，其通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从所述变速箱输入轴获取不同的转速及扭矩；以及

中央传动主动轴，其通过所述变速箱输出轴获取动力驱动车轮；

其中所述Z1主动齿轮和所述Z2从动齿轮啮合，所述Z3主动齿轮和所述Z4从动齿轮啮合。

10.一种双离合器差动分汇流的无级变速传动***，其特征在于，包括：

电动机输出轴，其与Z1主动齿轮联结；

发电机轴，其穿过所述电动机输出轴后与太阳轮输出轴和第一太阳轮联结；

固定行星架，所述第一太阳轮通过所述固定行星架的行星齿轮与行星排齿圈啮合联结；

发动机输出轴，其穿过所述发电机轴后与行星架轴联结；

太阳轮轴，其同时与太阳轮、C1离合器从动盘及C2离合器主动盘联结，所述发动机输出轴穿过所述太阳轮轴与C2离合器从动盘联结；

动力输出轴，其与所述C2离合器从动盘联结；

功率汇流轴，其同时与Z2从动齿轮联结；

变速箱输入轴，其同时与所述功率汇流轴和Z4从动齿轮联结；

C1离合器主动盘，其与Z3主动齿轮联结；

发动机飞轮，其与所述发动机输出轴联结；

发电机转子，其与所述发电机轴同轴联结；

电动机转子，其与所述电动机输出轴同轴联结；

变速箱输出轴，其通过变速箱齿轮组的不同挡位齿轮从所述变速箱输入轴获取不同的转速及扭矩；以及

中央传动主动轴，其通过所述变速箱输出轴获取动力驱动车轮；

其中所述Z1主动齿轮和所述Z2从动齿轮啮合，所述Z3主动齿轮和所述Z4从动齿轮啮合。

Images