【CN109723789A】一种混合动力多模式切换的无级变速传动系统【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号201910041132.1(22)申请日2019.01.16(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市京口区学府路301号(72)发明人朱镇　蔡英凤　陈龙　夏长高　韩江义　施德华　王峰　袁朝春　盘朝奉　徐兴　(51)Int.Cl.F16H47/04(2006.01)(54)发明名称一种混合动力多模式切换的无级变速传动系统(57)摘要本发明提供了一种混合动力多模式切换的无级变速传动系统，包括输入构件、输出构件、离合器组件、制动器、液压传动总成和行星齿轮总成，所述输入构件与液压传动总成连接，所述输出构件与行星齿轮总成连接，所述离合器组件分别将所述输入构件和液压传动总成连接到行星齿轮总成，所述制动器和所述离合器组件提供输入构件与输出构件之间连续前进或后退的传动比。本发明通过液压传动总成的排量比线性增大或者非线性增大，使液压机械传动转换为机械传动。可以发动机和电动机为动力的双动力源，与以液压传动、机械传动和液压机械传动为传动方式的复合传动进行集成控制，使用基于试验数据的统计方法，提供相适应的能量管理策略。权利要求书2页说明书6页附图2页CN109723789A2019.05.07CN109723789A1.一种混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，包括输入构件、输出构件、离合器组件、制动器、液压传动总成(4)和行星齿轮总成，所述输入构件与液压传动总成(4)连接，所述输出构件与行星齿轮总成连接，所述离合器组件分别将所述输入构件和液压传动总成(4)连接到行星齿轮总成，所述制动器和所述离合器组件提供输入构件与输出构件之间连续前进或后退的传动比。2.根据权利要求1所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，通过调节液压传动总成(4)的排量比和选择性控制所述离合器组件和制动器的接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的传动方式包括：液压传动、机械传动、液压机械传动和液压反向传动。3.根据权利要求2所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，通过调节液压传动总成(4)的排量比，实现输入构件与输出构件之间的前进传动方式之间的切换。4.根据权利要求3所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，所述输入构件与输出构件之间前进的传动方式之间切换具体为：通过液压传动总成(4)的排量比线性增大，使液压传动转换为液压机械传动；在液压机械传动基础上，通过液压传动总成(4)的排量比线性增大或者非线性增大，使液压机械传动转换为机械传动。5.根据权利要求2所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，所述行星齿轮总成包括行星齿轮分流机构(9)和行星齿轮汇流机构(7)；所述离合器组件包括第一离合器(9-7)、第二离合器(7-6)和第三离合器(7-1)；所述行星齿轮分流机构(9)的齿圈与行星齿轮汇流机构(7)的太阳轮连接；所述第一离合器(9-7)用于选择性的将所述行星齿轮分流机构(9)的齿圈连接到行星齿轮分流机构(9)的行星架以共同旋转；所述第二离合器(7-6)用于选择性的将所述行星齿轮汇流机构(7)的太阳轮连接到行星齿轮汇流机构(7)的行星架以共同旋转；所述第三离合器(7-1)用于选择性的将所述液压传动总成(4)连接到行星齿轮汇流机构(7)以共同旋转；通过调节液压传动总成(4)的排量比和选择性控制所述第一离合器(9-7)、第二离合器(7-6)和第三离合器(7-1)的接合，提供输入构件与输出构件之间前进的液压机械传动。6.根据权利要求5所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，通过调节液压传动总成(4)的排量比和选择性控制所述第一离合器(9-7)和第二离合器(7-6)的接合，提供输入构件与输出构件之间前进的机械传动。7.根据权利要求5所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，所述离合器组件还包括第四离合器(5-1)，所述第四离合器(5-1)用于选择性的将所述液压传动总成(4)连接到输出构件以共同旋转；所述制动器(9-6)用于选择性的将所述行星齿轮分流机构(9)的齿圈连接到固定件；通过调节液压传动总成(4)的排量比和控制所述第四离合器(5-1)和制动器(9-6)的接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的液压传动。8.根据权利要求5所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，接合所述第一离合器(9-7)和第三离合器(7-1)、接合所述第二离合器(7-6)和第三离合器(7-1)，分别提供输入构件与输出构件之间前进各自相异的液压机械传动方式。9.根据权利要求1-8任一项所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征权　利　要　求　书1/2页2CN109723789A2在于，所述输入构件的动力源包括发动机动力源和电动机动力源；所述发动机动力源通过发动机(11-1)产生；所述电动机动力源由动力电池(11-4)与电动机(11-3)组成；所述发动机动力源和电动机动力源形成混合动力源通过耦合装置(11-2)连接输入构件。10.根据权利要求9所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，其特征在于，通过控制不同动力混合比的双动力源与复合传动相接合，组成混合动力-多模式切换无级变速传动系统。权　利　要　求　书2/2页3CN109723789A3一种混合动力多模式切换的无级变速传动系统技术领域[0001]本发明涉及无级变速传动装置领域，特别涉及一种混合动力多模式切换的无级变速传动系统。背景技术[0002]液压传动通过能量形式的转换实现柔性作业，但传动效率相对较低；机械传动的传动比一般是有级变化，传动效率相对较高。液压机械传动综合了液压传动和机械传动的优点，具有无级变速、传动效率高和传递功率大等优点，是重型车辆理想的传动形式。液压机械传动分为输入分流和输出分流两类，各有利弊；而集液压传动、机械传动和液压机械传动为一体的机液复合传动系统能适用于不同工况，是以后传动系统发展的方向。发明内容[0003]针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种混合动力多模式切换的无级变速传动系统，可通过切换离合器、制动器和调节液压系统排量比，使液压传动、液压机械传动和机械传动为一体。[0004]本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。[0005]一种混合动力多模式切换的无级变速传动系统，包括输入构件、输出构件、离合器组件、制动器、液压传动总成和行星齿轮总成，所述输入构件与液压传动总成连接，所述输出构件与行星齿轮总成连接，所述离合器组件分别将所述输入构件和液压传动总成连接到行星齿轮总成，所述制动器和所述离合器组件提供输入构件与输出构件之间连续前进或后退的传动比。[0006]进一步，通过调节液压传动总成的排量比和选择性控制所述离合器组件和制动器的接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的传动方式包括：液压传动、机械传动、液压机械传动和液压反向传动。[0007]进一步，通过调节液压传动总成的排量比，实现输入构件与输出构件之间的前进传动方式之间的切换。[0008]进一步，所述输入构件与输出构件之间前进的传动方式之间切换具体为：[0009]通过液压传动总成的排量比线性增大，使液压传动转换为液压机械传动；[0010]在液压机械传动基础上，通过液压传动总成的排量比线性增大或者非线性增大，使液压机械传动转换为机械传动。[0011]进一步，所述行星齿轮总成包括行星齿轮分流机构和行星齿轮汇流机构；所述离合器组件包括第一离合器、第二离合器和第三离合器；所述行星齿轮分流机构的齿圈与行星齿轮汇流机构的太阳轮连接；[0012]所述第一离合器用于选择性的将所述行星齿轮分流机构的齿圈连接到行星齿轮分流机构的行星架以共同旋转；所述第二离合器用于选择性的将所述行星齿轮汇流机构的太阳轮连接到行星齿轮汇流机构的行星架以共同旋转；所述第三离合器用于选择性的将所说　明　书1/6页4CN109723789A4述液压传动总成连接到行星齿轮汇流机构以共同旋转；通过调节液压传动总成的排量比和选择性控制所述第一离合器、第二离合器和第三离合器的接合，提供输入构件与输出构件之间前进的液压机械传动。[0013]进一步，通过调节液压传动总成的排量比和选择性控制所述第一离合器和第二离合器的接合，提供输入构件与输出构件之间前进的机械传动。[0014]进一步，所述离合器组件还包括第四离合器，所述第四离合器用于选择性的将所述液压传动总成连接到输出构件以共同旋转；所述制动器用于选择性的将所述行星齿轮分流机构的齿圈连接到固定件；通过调节液压传动总成的排量比和控制所述第四离合器和制动器的接合，提供输入构件与输出构件之间前进或后退的液压传动。[0015]进一步，接合所述第一离合器和第三离合器、接合所述第二离合器和第三离合器，分别提供输入构件与输出构件之间前进各自相异的液压机械传动方式。[0016]进一步，所述输入构件的动力源包括发动机动力源和电动机动力源；所述发动机动力源通过发动机产生；所述电动机动力源由动力电池与电动机组成；所述发动机动力源和电动机动力源形成混合动力源通过耦合装置连接输入构件。[0017]进一步，通过控制不同动力混合比的双动力源与复合传动相接合，组成混合动力-多模式切换无级变速传动系统。[0018]本发明的有益效果在于：[0019]1.本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，通过控制4个离合器、1个制动器和液压系统排量比可在1个机械档位，2个液压档位和2个液压机械档位间进行切换，在倒档和前进挡中低档位实现无级变速。[0020]2.本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，可将动力通过动力传动机构输出，以驱动其它装置。[0021]3.本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，结构紧凑、操作方便，传动齿轮数目较少，传动效率高。[0022]4.本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，在液压机械传动基础上，通过液压传动总成的排量比线性或者非线性增大，使液压机械传动转换为机械传动。[0023]5.本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，可实现能量回收和提供足够动力等功能。[0024]6.本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，在档位切换时，利用转矩动态控制方法实现电动机转矩对发动机转矩的实时补偿，有利于改善换挡品质和提高车辆平顺性。在动力输出时，增加传递功率，提高响应速度，将双源动力和复合传动相接合，实现减少循环功率和提高传动效率的功能。[0025]7.本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统，输入分流和输出分流的高效区都对应于前进方向，前者的高效区在低速段，后者的高效区在高速段。输入分流的变量泵始终由输入轴拖动，转速范围不大；输出分流的泵和马达可能双向旋转，往往要单设补油泵。附图说明[0026]图1为本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统原理图。说　明　书2/6页5CN109723789A5[0027]图2为本发明所述的动力输入原理图。[0028]图3为本发明所述的混合动力多模式切换的无级变速传动系统调速特性图。[0029]图中：[0030]1-主离合器；2-输入轴；3-前进后退档总成；3-1-倒档增速主动齿轮；3-2-倒档增速从动齿轮；3-3-带花键套的换挡齿轮；3-4-倒档惰轮；3-5-倒档减速主动齿轮；4-液压传动总成；4-1-变量泵输入轴；4-2-变量泵；4-3-液压管道；4-4-定量马达；4-5-定量马达输出轴；5-液压动力输出机构；5-1-第四离合器；5-2-液压动力输出机构齿轮副；6-输出轴；7-行星齿轮汇流机构；7-1第三离合器；7-2-汇流机构齿圈传动齿轮副；7-3-汇流机构齿圈；7-4-汇流机构太阳轮；7-5-汇流机构行星架；7-6-第二离合器；8-中间轴；9-行星齿轮分流机构；9-1-分流机构行星架输入轴；9-2-分流机构太阳轮传动齿轮副；9-3-分流机构行星架；9-4-分流机构太阳轮；9-5-分流机构齿圈；9-6-制动器；9-7-第一离合器；10-