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专利号: 2022101290542
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种带机械无级变速器的复合传动装置,其特征在于:

包括输入轴组件(1),所述输入轴组件(1)包括输入轴(11)、第一离合器L1(12)、中间齿轮(13)和传动轴(14);

液压传动组件(2),所述液压传动组件(2)包括变量泵(21)、定量马达(22)、第二离合器L2(23)和变量泵驱动齿轮副(24),所述变量泵(21)依次通过第二离合器L2(23)和变量泵驱动齿轮副(24)与传动轴(14)连接;

前行星齿轮传动组件(3),所述前行星齿轮传动组件(3)包括前行星齿轮外齿圈(31)、前行星齿轮行星架(32)、前行星齿轮太阳轮(33)、第三制动器B3(34)、第二制动器B2(35),所述第三制动器B3(34)与前行星齿轮太阳轮(33)连接,所述输入轴(11)通过第一离合器L1(12)与前行星齿轮太阳轮(33)连接,所述第二制动器B2(35)与前行星齿轮外齿圈(31)连接,所述前行星齿轮外齿圈(31)与定量马达(22)的输出端齿轮连接;

后行星齿轮传动组件(4),所述后行星齿轮传动组件(4)包括后行星齿轮外齿圈(41)、后行星齿轮行星架(42)、后行星齿轮太阳轮(43)和第一制动器B1(44);所述后行星齿轮太阳轮(43)与前行星齿轮行星架(32)连接,所述第一制动器B1(44)与后行星齿轮外齿圈(41)连接;

输出轴(5),所述输出轴(5)与后行星齿轮行星架(42)连接;

机械无级变速器(6),所述机械无级变速器(6)包括杯轮环盘传动机构(61)、杯轮环盘输入轴(62)和杯轮环盘输出轴(63),所述杯轮环盘输入轴(62)分别与传动轴(14)和前行星齿轮行星架(32)齿轮连接,所述杯轮环盘输入轴(62)与传动轴(14)之间设有第三离合器L3(64),所述杯轮环盘输入轴(62)与前行星齿轮行星架(32)之间设有第四离合器L4(65),所述杯轮环盘输出轴(63)与后行星齿轮外齿圈(41)齿轮连接。

2.根据权利要求1所述的带机械无级变速器的复合传动装置,其特征在于:所述杯轮环盘传动机构(61)包括前杯轮环盘传动机构(611)和后杯轮环盘传动机构(612),所述前杯轮环盘传动机构(611)和后杯轮环盘传动机构(612)相互串联。

3.根据权利要求1或2所述的一种带机械无级变速器的复合传动装置的控制方法,其特征在于:通过所述第一制动器B1(44)、第二制动器B2(35)、第三制动器B3(34)和第一离合器L1(12)、第二离合器L2(23)、第三离合器L3(64)、第四离合器L4(65)之间的组合切换实现单一传动模式和复合传动模式两种类型的传动模式,单一类型的传动模式包括液压传动模式、机械定速传动模式和机械无级变速传动模式,复合传动模式包括机械定速与液压复合传动模式、机械定速与机械变速复合传动模式和液压与机械变速复合传动模式。

4.根据权利要求3所述的带机械无级变速器的复合传动装置的控制方法,其特征在于,所述单一类型的传动模式的控制方法如下:

液压传动模式:第二离合器L2(23)、第一制动器B1(44)和第三制动器B3(34)接合,同时第一离合器L1(12)、第三离合器L3(64)、第四离合器L4(65)和第二制动器B2(35)分离;动力经输入轴(11)、中间齿轮(13)、传动轴(14)、第二离合器L2(23)和变量泵驱动齿轮副(24)驱动变量泵(21)工作,变量泵(21)输出高压油液驱动定量马达(22)旋转,定量马达(22)的输出轴输出的动力通过前行星齿轮外齿圈(31)、前行星齿轮行星架(32)、后行星齿轮太阳轮(43)、后行星齿轮行星架(42)至输出轴(5)输出;

机械定速传动模式:第一离合器L1(12)、第一制动器B1(44)和第二制动器B2(35)接合,同时第二离合器L2(23)、第三离合器L3(64)、第四离合器L4(65)和第三制动器B3(34)分离;

动力由输入轴(11)依次经过第一离合器L1(12)、前行星齿轮太阳轮(33)、前行星齿轮行星架(32)、后行星齿轮太阳轮(43)、后行星齿轮行星架(42)至输出轴(5)输出;

机械无级变速传动模式:第三离合器L3(64)、第二制动器B2(35)和第三制动器B3(34)接合,同时第一离合器L1(12)、第二离合器L2(23)、第四离合器L4(65)和第一制动器B1(44)分离;动力经输入轴(11)、中间齿轮(13)、传动轴(14)、第三离合器L3(64)、杯轮环盘输入轴(62)、杯轮环盘传动机构(61)、杯轮环盘输出轴(63)、后行星齿轮外齿圈(41)、后行星齿轮行星架(42)至输出轴(5)输出。

5.根据权利要求3所述的带机械无级变速器的复合传动装置的控制方法,其特征在于,所述复合传动模式的控制方法如下:

机械定速与液压复合传动模式:第一离合器L1(12)、第二离合器L2(23)和第一制动器B1(44)接合,同时第三离合器L3(64)、第四离合器L4(65)、第二制动器B2(35)和第三制动器B3(34)分离;动力经输入轴组件(1)分成两路,一路经输入轴(11)、中间齿轮(13)、传动轴(14)、第二离合器L2(23)和变量泵驱动齿轮副(24)驱动变量泵(21)工作,变量泵(21)输出高压油液驱动定量马达(22)旋转,定量马达(22)的输出轴输出的动力通过前行星齿轮外齿圈(31)至前行星齿轮行星架(32);另一路由输入轴(11)依次经过第一离合器L1(12)、前行星齿轮太阳轮(33)至前行星齿轮行星架(32)与经液压传动组件(2)的动力汇合,汇合后的动力经后行星齿轮太阳轮(43)、后行星齿轮行星架(42)至输出轴(5)输出;

机械定速与机械变速复合传动模式包括机械定速与机械变速并联式复合传动模式和机械定速与机械变速串联式复合传动模式,

机械定速与机械变速并联式复合传动模式,动力经输入轴组件(1)分成两路,动力分别经过相互并联的前行星齿轮传动组件(3)和机械无级变速器(6)后汇合于后行星齿轮传动组件(4)的后行星齿轮行星架(42),最终动力由输出轴(5)输出,机械定速与机械变速串联式复合传动模式,动力依次经过前行星齿轮传动组件(3)和机械无级变速器(6)后汇合于后行星齿轮行星架(42),最终动力由输出轴(5)输出;

液压与机械变速复合传动模式包括液压与机械变速并联式复合传动模式和液压与机械变速串联式复合传动模式,

液压与机械变速并联式复合传动模式,动力经输入轴(11)、中间齿轮(13)和传动轴(14)分成两路,动力分别经过相互并联的液压传动组件(2)和机械无级变速器(6)后汇合于后行星齿轮传动组件(4)的后行星齿轮行星架(42),最终动力由输出轴(5)输出,液压与机械变速串联式复合传动模式,动力依次经过液压传动组件(2)和机械无级变速器(6)后汇合于后行星齿轮行星架(42),最终动力由输出轴(5)输出。

6.根据权利要求5所述的带机械无级变速器的复合传动装置的控制方法,其特征在于,所述机械定速与机械变速并联式复合传动模式的控制方法如下:第一离合器L1(12)、第三离合器L3(64)和第二制动器B2(35)接合,同时第二离合器L2(23)、第四离合器L4(65)、第一制动器B1(44)和第三制动器B3(34)分离;动力经输入轴组件(1)分成两路,一路经输入轴(11)、中间齿轮(13)、传动轴(14)、第三离合器L3(64)、杯轮环盘输入轴(62)、杯轮环盘传动机构(61)、杯轮环盘输出轴(63)、后行星齿轮外齿圈(41)至后行星齿轮行星架(42),另一路由输入轴(11)依次经过第一离合器L1(12)、前行星齿轮太阳轮(33)、前行星齿轮行星架(32)、后行星齿轮太阳轮(43)与经机械无级变速器(6)的动力汇合于后行星齿轮行星架(42)至输出轴(5)输出;

所述机械定速与机械变速串联式复合传动模式的控制方法如下:

第一离合器L1(12)、第四离合器L4(65)和第二制动器B2(35)接合,同时第二离合器L2(23)、第三离合器L3(64)、第一制动器B1(44)和第三制动器B3(34)分离;动力经输入轴(11)、第一离合器L1(12)、前行星齿轮太阳轮(33)、前行星齿轮行星架(32)、后行星齿轮太阳轮(43)至后行星齿轮行星架(42),经过前行星齿轮行星架(32)的动力再依次经过第四离合器L4(65)、杯轮环盘输入轴(62)、杯轮环盘传动机构(61)、杯轮环盘输出轴(63)、后行星齿轮外齿圈(41)至后行星齿轮行星架(42),经过前行星齿轮传动组件(3)和机械无级变速器(6)的动力汇合于后行星齿轮行星架(42),最终动力由输出轴(5)输出。

7.根据权利要求5所述的带机械无级变速器的复合传动装置的控制方法,其特征在于,所述液压与机械变速并联式复合传动模式的控制方法如下:

第二离合器L2(23)、第四离合器L4(65)和第三制动器B3(34)接合,同时第一离合器L1(12)、第三离合器L3(64)、第一制动器B1(44)和第二制动器B2(35)分离;动力经输入轴(11)、中间齿轮(13)和传动轴(14)后分成两路,一路经第二离合器L2(23)和变量泵驱动齿轮副(24)驱动变量泵(21)工作,变量泵(21)输出高压油液驱动定量马达(22)旋转,定量马达(22)的输出轴输出的动力通过前行星齿轮外齿圈(31)、前行星齿轮行星架(32)、后行星齿轮太阳轮(43)至后行星齿轮行星架(42),另一路经第三离合器L3(64)、杯轮环盘输入轴(62)、杯轮环盘传动机构(61)、杯轮环盘输出轴(63)、后行星齿轮外齿圈(41)至后行星齿轮行星架(42),经过液压传动组件(2)和机械无级变速器(6)的动力汇合于后行星齿轮行星架(42),最终动力由输出轴(5)输出;

所述液压与机械变速串联式复合传动模式的控制方法如下:

第二离合器L2(23)、第三离合器L3(64)和第三制动器B3(34)接合,同时第一离合器L1(12)、第四离合器L4(65)、第一制动器B1(44)和第二制动器B2(35)分离;动力经输入轴(11)、中间齿轮(13)、传动轴(14)、第二离合器L2(23)和变量泵驱动齿轮副(24)驱动变量泵(21)工作,变量泵(21)输出高压油液驱动定量马达(22)旋转,定量马达(22)的输出轴输出的动力通过前行星齿轮外齿圈(31)、前行星齿轮行星架(32)、后行星齿轮太阳轮(43)至后行星齿轮行星架(42),经过前行星齿轮行星架(32)的动力再依次经过第四离合器L4(65)、杯轮环盘输入轴(62)、杯轮环盘传动机构(61)、杯轮环盘输出轴(63)、后行星齿轮外齿圈(41)至后行星齿轮行星架(42),经过液压传动组件(2)和机械无级变速器(6)的动力汇合于后行星齿轮行星架(42),最终动力由输出轴(5)输出。

8.根据权利要求4所述的带机械无级变速器的复合传动装置的控制方法,其特征在于,所述单一类型的传动模式的传动比计算方法如下:

液压传动模式的传动比n0/ni:

式中,n0为输出轴(5)转速,ni为输入轴(11)转速,i1为输入轴(11)与中间齿轮(13)的传动比,i2为中间齿轮(13)与传动轴(14)的传动比,i3为变量泵驱动齿轮副(24)的传动比,i4为前行星齿轮外齿圈(31)与定量马达(22)的输出端的传动比,K1为前行星齿轮传动组件(3)中行星齿轮的特性参数,K2为后行星齿轮传动组件(4)中行星齿轮的特性参数,e为液压传动组件(2)的排量比;

机械定速模式的传动比n0/ni:

式中,n0为输出轴(5)转速,ni为输入轴(11)转速,K1为前行星齿轮传动组件(3)的特性参数,K2为后行星齿轮传动组件(4)的特性参数;

机械无级变速传动模式的传动比n0/ni:

式中,n0为输出轴(5)转速,ni为输入轴(11)转速,i1为输入轴(11)与中间齿轮(13)的传动比,i2为中间齿轮(13)与传动轴(14)的传动比,i5为传动轴(14)与杯轮环盘输入轴(62)的传动比,is为机械无级变速器(6)的传动比,i7为杯轮环盘输出轴(63)与后行星齿轮外齿圈(41)的传动比,K2为后行星齿轮传动组件(4)的特性参数。

9.根据权利要求5所述的带机械无级变速器的复合传动装置的控制方法,其特征在于,所述复合传动模式的的传动比计算方法如下:

机械定速与液压复合传动模式的传动比n0/ni:

式中,n0为输出轴(5)转速,ni为输入轴(11)转速,i1为输入轴(11)与中间齿轮(13)的传动比,i2为中间齿轮(13)与传动轴(14)的传动比,i3为变量泵驱动齿轮副(24)的传动比,i4为前行星齿轮外齿圈(31)与定量马达(22)的输出端的传动比,K1为前行星齿轮传动组件(3)的特性参数,K2为后行星齿轮传动组件(4)的特性参数,e为液压传动组件(2)的排量比;

机械定速与机械变速并联式复合传动模式的传动比n0/ni:

式中,n0为输出轴(5)转速,ni为输入轴(11)转速,i1为输入轴(11)与中间齿轮(13)的传动比,i2为中间齿轮(13)与传动轴(14)的传动比,i5为传动轴(14)与杯轮环盘输入轴(62)的传动比,is为机械无级变速器(6)的传动比,i7为杯轮环盘输出轴(63)与后行星齿轮外齿圈(41)的传动比,K1为前行星齿轮传动组件(3)的特性参数,K2为后行星齿轮传动组件(4)的特性参数;

机械定速与机械变速串联式复合传动模式的传动比n0/ni:

式中,n0为输出轴(5)转速,ni为输入轴(11)转速,i6为前行星齿轮行星架(32)与杯轮环盘输入轴(62)的传动比,is为机械无级变速器(6)的传动比,i7为杯轮环盘输出轴(63)与后行星齿轮外齿圈(41)的传动比,K1为前行星齿轮传动组件(3)的特性参数,K2为后行星齿轮传动组件(4)的特性参数;

液压与机械变速并联式复合传动模式的传动比n0/ni:

式中,n0为输出轴(5)转速,ni为输入轴(11)转速,i1为输入轴(11)与中间齿轮(13)的传动比,i2为中间齿轮(13)与传动轴(14)的传动比,i3为变量泵驱动齿轮副(24)的传动比,i4为前行星齿轮外齿圈(31)与定量马达(22)的输出端的传动比,i6为前行星齿轮行星架(32)与杯轮环盘输入轴(62)的传动比,is为机械无级变速器(6)的传动比,i7为杯轮环盘输出轴(63)与后行星齿轮外齿圈(41)的传动比,K1为前行星齿轮传动组件(3)的特性参数,K2为后行星齿轮传动组件(4)的特性参数,e为液压传动组件(2)的排量比;

液压与机械变速串联式复合传动模式的传动比n0/ni:

式中,n0为输出轴(5)转速,ni为输入轴(11)转速,i1为输入轴(11)与中间齿轮(13)的传动比,i2为中间齿轮(13)与传动轴(14)的传动比,i3为变量泵驱动齿轮副(24)的传动比,i4为前行星齿轮外齿圈(31)与定量马达(22)的输出端的传动比,i5为传动轴(14)与杯轮环盘输入轴(62)的传动比,is为机械无级变速器(6)的传动比,i7为杯轮环盘输出轴(63)与后行星齿轮外齿圈(41)的传动比,K1为前行星齿轮传动组件(3)的特性参数,K2为后行星齿轮传动组件(4)的特性参数,e为液压传动组件(2)的排量比。