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申请/专利权人：石河子大学

摘要：本发明公开了一种单排双极式液压机械无级变速器。其特征在于，包括动力输入系统、液压泵控马达调速系统、汇流行星排机构、离合器切换机构、液压机械后退区段机构、后桥输出机构。动力输入轴（23）同步共轴设有单排行星齿轮组齿圈（6）、行星架（9）和太阳轮（20），单排行星齿轮组行星架（9）同步共轴设有双联行星轮（7），动力汇流与向后传递动力。后退行星轮（10）与空心中间齿轮轴（17）上齿轮啮合；空心中间齿轮轴（17）嵌套在中间轴（19）上。该变速器采用单排双极式行星排，横向尺寸小。其结合了机械传动的高效性与液压传动的连续性的优点，通过四区段液压机械汇流后输出，提高了操作方便性。

主权项：1.一种单排双极式液压机械无级变速器，其特征在于：包括动力输入系统、液压泵控马达调速系统、汇流行星排机构、离合器切换机构、液压机械后退区段机构、后桥输出机构；所述动力输入系统包括发动机1动力经动力输入轴23，液压路通过动力输入轴23的动力分流齿轮4与固连于变量泵轴齿轮24啮合，同时变量泵25经液压回路将动力传递给定量马达2，定量马达2通过定量马达输出齿轮5与齿圈6的齿圈固连齿轮22啮合，机械路通过动力输入轴23上空套输入太阳轮21与双联行星轮7啮合；所述汇流行星排机构包括外啮合行星排定轴齿轮副与内啮合双联行星轮上的齿轮；外啮合行星排定轴齿轮副包括定量马达输出轴齿轮副i2、行星架9和齿圈6；内啮合双联行星轮上的齿轮包括双联行星轮7和中间太阳轮20；行星架9上装有双联行星轮7，齿圈6固连齿圈固连齿轮22，中间太阳轮20与中间轴19同轴固连；所述离合器KC8主动端与动力输入轴23固连，被动端与输入太阳轮21固连；离合器KL11主动端与行星架9固连，被动端与嵌套与空心中间齿轮轴17固连；离合器KH13主动端与空心中间齿轮轴17固连，被动端与中间轴19固连；所述后退行星轮10与空心中间齿轮轴17上齿轮啮合；空心中间齿轮轴17嵌套在中间轴19上。

全文数据：一种单排双极式液压机械无级变速器技术领域本发明属于液压机械复合传动领域，涉及了一种单排双极式液压机械无级变速器。背景技术随着非道路车辆向着大型多用途、多功能复合作业的发展。当车辆面对复杂工况时，车速及发动机负荷变化频繁，导致传统机械传动系统效率降低。为适应不同的工况，传统变速器通过具有固定传动比的机械结构来传递动力，不能实现无级变速，若要求多速度变化，需增加档位变化，加大变速器的结构复杂程度，操作繁琐，不能满足车辆在复杂工况下的最佳动力性和燃油经济性。与传统变速器相比，液压机械无级变速器结合了机械传动的高效性与液压传动的连续性的优点，兼顾了传动比、传动效率与复杂作业工况的匹配关系。车辆在复杂工况下作业时，无级变速器可根据作业情况的变化，连续改变传动比，改善了车辆的燃油经济性。同时传统变速器在换挡时会出现动力中断以及换挡冲击，无级变速器能够实现连续的换段，减小了车辆的换挡冲击，提高了车辆的舒适性。因此，液压机械无级变速器成为国内外在大功率动力车辆传动技术的研究热点。目前大部分液压机械无级变速器都采用多行星排汇流机械动力和液压动力的输入，该多行星排横向尺寸大，结构复杂，加工困难，影响动力传递效率。因此，一种单排双极式的液压机械无级变速器减小了横向尺寸，通过双联行星齿轮实现汇流，结构简单，适应于现代大功率非道路车辆的应用。发明内容为解决所述的现有技术中存在的问题，本发明旨在设计一种能够适应大功率非道路车辆在复杂工况下的运用，具有两个无级变速范围的单排双极式液压机械无级变速器，同时具有结构简单、传动效率高的特点，通过3个离合器和2个制动器的切换实现变速器的前进段、后退段与制动。本发明提供的单排双极式液压机械无级变速器：主要包括动力输入系统、液压泵控马达调速系统、汇流行星排机构、离合器切换机构、液压机械后退区段机构、后桥输出机构；所述动力输入系统包括发动机1动力经动力输入轴23，液压路通过动力输入轴23的动力分流齿轮4与固连于变量泵轴齿轮24啮合，同时变量泵25经液压回路将动力传递给定量马达2，定量马达2通过定量马达输出齿轮5与齿圈6的齿圈固连齿轮22啮合，机械路通过动力输入轴23上空套输入太阳轮21与双联行星轮7啮合。所述液压泵控马达系统包括变量泵25和定量马达2，变量泵25和定量马达2构成泵控马达闭式回路。所述汇流行星排机构包括外啮合行星排定轴齿轮副与内啮合双联行星轮上的齿轮；外啮合行星排定轴齿轮副包括定量马达输出轴齿轮副i2、行星架9和齿圈6；内啮合双联行星轮上的齿轮包括双联行星轮7和中间太阳轮20；行星架9上装有双联行星轮7，齿圈6固连齿圈固连齿轮22，所述中间太阳轮20与空心中间齿轮轴17同轴固连。所述离合器切换机构包括离合器KC8、离合器KL11、离合器KH13；离合器KC8主动端与动力输入轴23固连，被动端与输入太阳轮21固连；离合器KL11主动端与行星架9固连，被动端与嵌套与空心中间齿轮轴17固连，当离合器KL11结合时，行星架9能够将动力传递至空心中间齿轮轴17；离合器KH13主动端与空心中间齿轮轴17固连，被动端与动力输出轴14固连，离合器KH13结合时，空心中间齿轮轴17将动力传递至动力输出轴14。所述液压机械后退区段机构包括后退行星轮10、空心中间齿轮轴17、制动器KR18；后退行星轮10与空心中间齿轮轴17上齿轮啮合；空心中间齿轮轴17嵌套在中间轴19上。所述后桥输出机构包括输出前齿轮12、输出齿轮15、动力输出轴14和制动器KP16；输出前齿轮12与空心中间齿轮轴17空套连接，与输出齿轮15啮合传递动力；动力输出轴14固连输出齿轮15；制动器KP16主动端与动力输出轴14固连，被动端与箱体3固连。附图说明图1为单排双极式液压机械无级变速器结构示意图。附图中：1-发动机；2-定量马达；3-箱体；4-动力分流齿轮；5-定量马达输出齿轮；6-齿圈；7-双联行星轮；8-离合器KC；9-行星架；10-后退行星轮；11-离合器KL；12-输出前齿轮；13-离合器KH；14-动力输出轴；15-输出齿轮；16-制动器KP；17-空心中间齿轮轴；18-制动器KR；19-中间轴；20-中间太阳轮；21-输入太阳轮；22-齿圈固连齿轮；23-动力输入轴；24-变量泵轴齿轮；25-变量泵。具体实施方式本发明的一种单排双极式液压机械无级变速器，工作时发动机1动力通过动力输入轴23分别通过输入太阳轮21和液压动力分流齿轮4分流到机械传动部分及液压传动部分。通过双联行星轮7进行动力汇流。离合器KC8分离时，离合器KL11、制动器KR18分别结合为此变速箱的纯液压低速区段和纯液压高速区段；离合器KC8结合时，离合器KL11、制动器KR18的结合与分离实现变速箱的液压机械低速区段与高速区段；制动器KR18制动，动力经汇流实现车辆的倒退工作。变量泵25通过高压油管与定量马达2连接，此变量泵25排量比由泵控马达系统电控模块控制实现排量比从-1～0～+1变化，定量马达2输出轴转速从正转～停止～反转变化，实现齿圈6的正反转。当低速区段离合器KL11、高速区段离合器KH13处于分离状态时，各个区段齿轮副处于空转状态。此时当纯液压机械档位离合器KC8结合，变速器传动处于纯液压区段，当低速区段离合器也结合，此时变速器处于纯液压低速阶段；当高区段离合器结合，此时变速器处于纯液压低速阶段。当拖拉机处于低速区段工作状态，变量泵25排量比达到-1时，此时定量马达2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，此时离合器KC8与低速区段离合器KL11开始工作，汇流情况如下：该状态靠行星齿轮组作用，汇流方式为行星齿轮组齿圈6及输入太阳轮21输入，行星架9输出，动力通过空心中间齿轮轴17上的输出前齿轮12与输出齿轮15啮合传递给动力输出轴14向外输出动力。处于低速区段时，由于变量泵25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，行星齿轮组在机械动力流与液压动力流的共同作用下，实现低速区段范围内的无级增速。当拖拉机处于高速区段工作状态，变量泵25排量比达到+1时，此时定量马达2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档信号后，低速区段离合器KL11分离，高速区段离合器KH13结合。汇流情况如下：该状态靠行星齿轮组作用，汇流方式为行星齿轮组内齿圈及太阳轮输入，中间太阳轮20输出，动力通过空心中间齿轮轴17上的齿轮副与动力输出轴14向外输出动力。处于高速区段时，由于变量泵25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，行星齿轮组在机械动力流与液压动力流的共同作用下，实现高速区段范围内的无级增速。当拖拉机处于后退区段工作状态，变量泵25排量比达到-1时，此时定量马达2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后退信号后，此时高速区段离合器KH13分离，制动器KR18工作，汇流情况如下：该状态靠行星齿轮组作用，汇流方式为行星齿轮齿圈6及输入太阳轮21输入，行星架9输出，动力通过后退区段齿轮副和中间轴与输出轴齿轮副经动力输出轴14向外输出动力。处于后退区段时，由于变量泵25排量比从-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，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。上述实施例及图仅用此说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式对本发明创新进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明方案的宗旨和范围，其均因涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种单排双极式液压机械无级变速器，其特征在于：包括动力输入系统、液压泵控马达调速系统、汇流行星排机构、离合器切换机构、液压机械后退区段机构、后桥输出机构；所述动力输入系统包括发动机（1）动力经动力输入轴（23），液压路通过动力输入轴（23）的动力分流齿轮（4）与固连于变量泵轴齿轮（24）啮合，同时变量泵（25）经液压回路将动力传递给定量马达（2），定量马达（2）通过定量马达输出齿轮（5）与齿圈（6）的齿圈固连齿轮（22）啮合，机械路通过动力输入轴（23）上空套输入太阳轮（21）与双联行星轮（7）啮合。2.根据权利要求1所述的单排双极式液压机械无级变速器，其特征在于：所述汇流行星排机构包括外啮合行星排定轴齿轮副与内啮合双联行星轮上的齿轮；行星架（9）上装有双联行星轮（7），齿圈（6）固连齿圈固连齿轮（22），中间太阳轮（20）与空心中间齿轮轴（17）同轴固连。3.根据权利要求1和2所述的单排双极式液压机械无级变速器，其特征在于：所述离合器KC（8）主动端与动力输入轴（23）固连，被动端与输入太阳轮（21）固连；离合器KL（11）主动端与行星架（9）固连，被动端与嵌套与空心中间齿轮轴（17）固连；离合器KH（13）主动端与空心中间齿轮轴（17）固连，被动端与动力输出轴（14）固连。4.根据权利要求1和2所述的单排双极式液压机械无级变速器，其特征在于：所述后退行星轮（10）与空心中间齿轮轴（17）上齿轮啮合；空心中间齿轮轴（17）嵌套在中间轴（19）上。

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