用于產(chǎn)生高力矩輸出的液壓機械連續(xù)可變傳動裝置制造方法
【專利摘要】這里提供了一種用于產(chǎn)生高力矩輸出的液壓機械連續(xù)可變傳動裝置。一種傳動裝置包括：發(fā)動機驅(qū)動軸(70)，該發(fā)動機驅(qū)動軸由發(fā)動機(32)來驅(qū)動；以及行星齒輪單元(36)，該行星齒輪單元由來自發(fā)動機的動力來驅(qū)動，并提供動力以便驅(qū)動傳動裝置輸出軸(116)。傳動裝置還包括靜液壓驅(qū)動單元(78、80)，該靜液壓驅(qū)動單元由來自發(fā)動機的動力來驅(qū)動，并驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸(82)。傳動裝置還包括發(fā)動機離合器(44)，以便由發(fā)動機驅(qū)動，并當(dāng)嚙合時驅(qū)動行星齒輪單元的輸入太陽齒輪(102)。傳動裝置還包括第二靜液壓驅(qū)動軸(88)，該第二靜液壓驅(qū)動軸由第一靜液壓驅(qū)動軸來驅(qū)動，并驅(qū)動行星齒輪單元的環(huán)齒輪(94)。傳動裝置還包括靜液壓輸出離合器(50)，該靜液壓輸出離合器由第二靜液壓驅(qū)動軸來驅(qū)動，并在嚙合時提供動力以便驅(qū)動行星齒輪單元的輸出太陽齒輪(112)。
【專利說明】用于產(chǎn)生高力矩輸出的液壓機械連續(xù)可變傳動裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求美國臨時專利申請N0.61/559668的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時專利申請的標(biāo)題為 “HYDRO-MECHANICAL CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION FOR PRODUCING HIGHTORQUE OUTPUT”,申請日為2011年11月14日，該文獻整個被本文參引。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明通常涉及傳動裝置，更特別是涉及一種用于產(chǎn)生高力矩輸出的液壓機械連續(xù)可變傳動裝置。
【背景技術(shù)】
[0004]傳動裝置用于農(nóng)業(yè)和建筑設(shè)備中，以便從動力源(例如內(nèi)燃機)向用于實現(xiàn)合適任務(wù)的設(shè)備傳遞動力。例如，傳動裝置用于將動力合適地傳遞給車輛的輪子，或者傳遞給車輛的工具。連續(xù)可變傳動裝置(CVT)是能夠通過無限數(shù)量的有效齒輪傳動比而在最小和最大范圍內(nèi)變化的傳動裝置。相反，非CVT傳動裝置提供固定數(shù)量的齒輪傳動比。具體地說，靜液壓CVT可以使用可變排量泵和液壓馬達，并使用液壓流體來傳遞動力。旋轉(zhuǎn)斜盤可以用于可變排量泵中，以便通過調(diào)節(jié)流入液壓馬達中的流體而改變靜液壓CVT的輸出。因此，旋轉(zhuǎn)斜盤可以使得靜液壓CVT能夠連續(xù)可變。一些靜液壓CVT可以與齒輪組件、驅(qū)動軸和離合器組合，以便產(chǎn)生液壓機械CVT?？梢灾?，在某些用途中(例如在建筑設(shè)備中)，建筑設(shè)備的使用可以利用高力矩輸出。而且，高力矩輸出可以有利于車輛的低速運動，例如建筑車輛或農(nóng)業(yè)車輛。不過，液壓機械CVT可以提供的起動力矩不足以用于這些用途。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實施例中，一種用于車輛的傳動裝置包括:發(fā)動機驅(qū)動軸，該發(fā)動機驅(qū)動軸設(shè)置成由發(fā)動機來驅(qū)動；以及行星齒輪單元，該行星齒輪單元設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力來驅(qū)動，并提供動力以便驅(qū)動傳動裝置輸出軸。傳動裝置還包括靜液壓驅(qū)動單元，該靜液壓驅(qū)動單元設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力驅(qū)動，并驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸。傳動裝置還包括發(fā)動機離合器，該發(fā)動機離合器設(shè)置成由發(fā)動機驅(qū)動，并當(dāng)嚙合時驅(qū)動行星齒輪單元的輸入太陽齒輪。傳動裝置還包括第二靜液壓驅(qū)動軸，該第二靜液壓驅(qū)動軸設(shè)置成由第一靜液壓驅(qū)動軸來驅(qū)動，并驅(qū)動行星齒輪單元的環(huán)齒輪。傳動裝置還包括靜液壓輸出離合器，該靜液壓輸出離合器設(shè)置成由第二靜液壓驅(qū)動軸來驅(qū)動，并在嚙合時提供動力以便驅(qū)動行星齒輪單元的輸出太陽齒輪。
[0006]在另一實施例中，一種用于車輛的傳動裝置包括:發(fā)動機驅(qū)動軸，該發(fā)動機驅(qū)動軸設(shè)置成由發(fā)動機驅(qū)動；以及行星齒輪單元，該行星齒輪單元設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力驅(qū)動，并提供動力以便驅(qū)動傳動裝置輸出軸。傳動裝置還包括靜液壓驅(qū)動單元，該靜液壓驅(qū)動單元設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力連續(xù)驅(qū)動，并驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸。傳動裝置還包括發(fā)動機離合器，該發(fā)動機離合器由發(fā)動機驅(qū)動，并設(shè)置成當(dāng)嚙合時驅(qū)動行星齒輪單元的輸入太陽齒輪。傳動裝置還包括第二靜液壓驅(qū)動軸，該第二靜液壓驅(qū)動軸設(shè)置成由第一靜液壓驅(qū)動軸驅(qū)動，并驅(qū)動行星齒輪單元的環(huán)齒輪。傳動裝置還包括靜液壓輸出離合器，該靜液壓輸出離合器設(shè)置成由第二靜液壓驅(qū)動軸驅(qū)動，并在嚙合時提供動力以便驅(qū)動行星齒輪單元的輸出太陽齒輪。傳動裝置還包括高力矩離合器，該高力矩離合器設(shè)置成由行星齒輪單元的行星載體來驅(qū)動，并驅(qū)動傳動裝置輸出軸。傳動裝置還包括低力矩離合器，該低力矩離合器設(shè)置成由行星齒輪單元的輸出太陽齒輪驅(qū)動，并驅(qū)動傳動裝置輸出軸。傳動裝置還包括控制器，該控制器設(shè)置成當(dāng)車輛不運動時或者當(dāng)車輛以低速度運動時使得靜液壓輸出離合器和高力矩離合器嚙合，并使得發(fā)動機離合器和低力矩離合器脫開，以便使行星齒輪單元以靜液壓差動模式來操作。
[0007]在另一實施例中，一種用于車輛傳動裝置的行星齒輪單元包括:輸入太陽齒輪，該輸入太陽齒輪設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力選擇地驅(qū)動；以及環(huán)齒輪，該環(huán)齒輪設(shè)置成由來自靜液壓驅(qū)動單元的動力驅(qū)動。該行星齒輪單元還包括輸出太陽齒輪，該輸出太陽齒輪設(shè)置成當(dāng)靜液壓輸出離合器嚙合時由來自靜液壓驅(qū)動單元的動力驅(qū)動，并當(dāng)靜液壓輸出離合器沒有嚙合時驅(qū)動與輸出太陽齒輪連接的輸出太陽齒輪軸，用于向傳動裝置輸出軸提供動力。該行星齒輪單元還包括行星載體，該行星載體設(shè)置成當(dāng)靜液壓輸出離合器嚙合時提供動力，以便驅(qū)動傳動裝置輸出軸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]當(dāng)參考附圖閱讀下面的詳細說明時，將更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點，在全部附圖中，相同符號表示相同部件，附圖中:
[0009]圖1是建筑車輛的實施例的透視圖，該建筑車輛可以使用根據(jù)本發(fā)明的高力矩輸出液壓機械CVT系統(tǒng)；
[0010]圖2是根據(jù)本發(fā)明用于產(chǎn)生高力矩輸出的液壓機械CVT系統(tǒng)的實施例的方框圖；
[0011]圖3是大致與圖2的實施例一致的液壓機械CVT系統(tǒng)的實施例的示意圖；以及
[0012]圖4是用于在液壓機械CVT系統(tǒng)的操作模式之間轉(zhuǎn)換的方法的實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]圖1表示了可以使用高力矩輸出液壓機械CVT系統(tǒng)的示例建筑車輛10。在某些實施例中，建筑車輛10可以是任意類型的輪式裝載機、筑路機、鋤耕機、鏟車、拖拉機、越野車輛、工作車輛或者任意其它使用傳動裝置的合適車輛。所示車輛10有車體12，該車體12通常容納發(fā)動機、傳動裝置(例如液壓機械CVT)和傳動系(并不單獨表示)。而且，建筑車輛10有駕駛室14，操作人員可以坐在或站在該駕駛室14中，以便操作車輛10。車輛10有兩個前輪16和兩個后輪18 (只表示了一個)，該前輪16和后輪18旋轉(zhuǎn)，以便使得車輛10運動。如圖所示，建筑車輛10包括鏟斗20，該鏟斗利用驅(qū)動缸22來運動。可以知道，建筑車輛10可以使用高力矩傳動裝置而向鏟斗20和/或車輪16、18提供動力。例如，建筑車輛10可以使用液壓機械CVT系統(tǒng)以便提供大力矩用于為鏟斗20提供動力和/或用于使車輪16和18轉(zhuǎn)動。
[0014]圖2是用于產(chǎn)生高力矩輸出的液壓機械CVT系統(tǒng)30的實施例的方框圖。該系統(tǒng)30包括發(fā)動機32 (例如內(nèi)燃機)，該發(fā)動機32提供動力，以便驅(qū)動靜液壓驅(qū)動單元34和行星齒輪單元36。來自行星齒輪單元36的輸出用于產(chǎn)生傳動裝置輸出38。傳動裝置輸出38驅(qū)動負(fù)載40，例如車輛10的車輪。
[0015]在操作過程中，發(fā)動機32使用齒輪和軸42來驅(qū)動靜液壓驅(qū)動單元34。齒輪和軸42也驅(qū)動通向發(fā)動機離合器44的輸入。發(fā)動機離合器44的輸出可以驅(qū)動行星齒輪單元36，如后面更詳細所述。靜液壓驅(qū)動單元34使用齒輪和軸46來驅(qū)動行星齒輪單元36的環(huán)齒輪。而且，靜液壓驅(qū)動單元34使用齒輪和軸48來驅(qū)動靜液壓輸出離合器50的輸入。當(dāng)B齒合時，靜液壓輸出離合器50的輸出驅(qū)動齒輪和軸52,該齒輪和軸52包括行星齒輪單兀36的輸出太陽齒輪。盡管齒輪和軸52驅(qū)動低力矩離合器54的輸入,但是低力矩離合器54在靜液壓離合器50哨合時并不哨合。
[0016]如上所述，行星齒輪單元36由環(huán)齒輪和輸出太陽齒輪驅(qū)動。因為在輸出太陽齒輪和環(huán)齒輪之間的較高齒輪傳動比，因此由行星齒輪單元36產(chǎn)生高力矩輸出。由行星齒輪單元36產(chǎn)生的動力用于驅(qū)動齒輪和軸56，該齒輪和軸56包括行星齒輪載體。而且，齒輪和軸56驅(qū)動通向高力矩離合器58的輸入。當(dāng)高力矩離合器58卩齒合時,高力矩離合器58驅(qū)動傳動裝置輸出38，在該傳動裝置輸出38處，高輸出力矩提供給負(fù)載40。在這樣的結(jié)構(gòu)中，靜液壓輸出離合器50和高力矩離合器58嚙合，而發(fā)動機離合器44和低力矩離合器54脫開。因此，靜液壓驅(qū)動單元34驅(qū)動行星齒輪單元36，且液壓機械CVT系統(tǒng)30以純靜液壓模式來操作。而且，當(dāng)由環(huán)齒輪和輸出太陽齒輪來傳動時，行星齒輪單元36以靜液壓差動模式來操作。可以知道，傳動裝置輸出38的速度可以由靜液壓驅(qū)動單元34的泵中的旋轉(zhuǎn)斜盤的位置來確定。因此，當(dāng)旋轉(zhuǎn)斜盤位置變化時，傳動裝置輸出38的速度變化。
[0017]為了使得液壓機械CVT系統(tǒng)30轉(zhuǎn)換至液壓機械模式，發(fā)動機離合器44嚙合，靜液壓離合器50脫開。當(dāng)發(fā)動機離合器44嚙合時，發(fā)動機離合器44驅(qū)動齒輪和軸60，該齒輪和軸包括行星齒輪單元36的輸入太陽齒輪。靜液壓驅(qū)動單元34由齒輪和軸42驅(qū)動，并繼續(xù)驅(qū)動行星齒輪單元36的環(huán)齒輪。因此，在液壓機械CVT系統(tǒng)30的液壓機械模式中，行星齒輪單元36的環(huán)齒輪和輸入太陽齒輪被驅(qū)動。在這樣的設(shè)置中，行星齒輪單元36以組合差動模式來操作。在轉(zhuǎn)換模式的過程中，行星齒輪單元36繼續(xù)驅(qū)動行星齒輪載體，該行星齒輪載體驅(qū)動高力矩離合器58，用于驅(qū)動傳動裝置輸出38，直到低力矩離合器54與高力矩離合器58同步?？梢灾溃土睾透吡仉x合器54和58可以通過調(diào)節(jié)靜液壓驅(qū)動單元34的旋轉(zhuǎn)斜盤的位置而同步。在低力矩離合器54與高力矩離合器58同步之后，高力矩離合器58脫開,低力矩離合器54哨合,且系統(tǒng)30以液壓機械模式來操作。行星齒輪單兀36的輸出太陽齒輪驅(qū)動低力矩離合器54，用于以比高力矩離合器58更低的力矩來驅(qū)動傳動裝置輸出38。
[0018]可以知道，液壓機械CVT系統(tǒng)30可以在車輛起動和低速過程中以靜液壓模式來操作，以便提供比其它時間更高的力矩。具體地說，低速可以認(rèn)為是沿向前或向后方向大約O至3、0至5或O至8kph。例如，系統(tǒng)30可以在車輛以小于大約3kph沿向前或向后方向運動時以靜液壓模式來操作。當(dāng)車輛速度接近低速范圍的上限時，系統(tǒng)30可以進入轉(zhuǎn)換速度范圍。在轉(zhuǎn)換速度范圍中，系統(tǒng)30可以從靜液壓模式轉(zhuǎn)換至液壓機械模式。具體地說，轉(zhuǎn)換速度可以認(rèn)為是沿向前或向后方向大約2至6、4至8或5至llkph。例如，系統(tǒng)30可以在車輛以大約2至4kph之間沿向前或向后方向運動時處于轉(zhuǎn)換速度范圍中。在轉(zhuǎn)換至液壓機械模式之后，系統(tǒng)30在車輛速度保持較高速度時保持在該液壓機械模式。具體地說，高速可以認(rèn)為是沿向前或向后方向大于大約3、5、8、10或Ilkph的速度(取決于發(fā)動機速度)。
[0019]圖3是大致與圖2的實施例一致的液壓機械CVT系統(tǒng)30的實施例的示意圖。如圖所示，發(fā)動機驅(qū)動軸70使得發(fā)動機32與發(fā)動機軸輸出齒輪72和發(fā)動機離合器44的輸入連接。因此，當(dāng)發(fā)動機驅(qū)動軸70由發(fā)動機32驅(qū)動以便旋轉(zhuǎn)時，發(fā)動機軸輸出齒輪72和發(fā)動機離合器44也旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機軸輸出齒輪72與靜液壓輸入軸齒輪74連接并使靜液壓輸入驅(qū)動軸齒輪74旋轉(zhuǎn)，以便驅(qū)動靜液壓輸入軸齒輪74。靜液壓輸入驅(qū)動軸76使得靜液壓輸入軸齒輪74與靜液壓驅(qū)動單元34連接，并當(dāng)被驅(qū)動時向靜液壓驅(qū)動單元34提供動力。
[0020]如圖所示,靜液壓驅(qū)動單元34包括液壓泵78和液壓馬達80,該液壓泵78和液壓馬達80共同驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸82。具體地說，液壓泵78由靜液壓輸入驅(qū)動軸76來驅(qū)動。液壓泵78將液壓流體泵送至液壓馬達80，該液壓馬達80將流體壓力轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)能量，以便使得驅(qū)動軸82旋轉(zhuǎn)。在特定實施例中，液壓泵78可以是用于改變液壓流體對液壓馬達80的輸出的可變排量泵。在這樣的實施例中，液壓泵78可以包括旋轉(zhuǎn)斜盤，用于改變泵送的液壓流體量。而且，在一些實施例中，液壓馬達80可以是可變馬達，用于改變提供給第一靜液壓驅(qū)動軸82的輸出旋轉(zhuǎn)。
[0021]第一靜液壓軸輸出齒輪84與第一靜液壓驅(qū)動軸82連接，并設(shè)置成當(dāng)?shù)谝混o液壓驅(qū)動軸82由靜液壓驅(qū)動單元34驅(qū)動時將被驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。第一靜液壓軸輸出齒輪84與第二靜液壓軸輸入齒輪86連接和旋轉(zhuǎn)，以便驅(qū)動該第二靜液壓軸輸入齒輪86。而且，第二靜液壓驅(qū)動軸88使得第二靜液壓軸輸入齒輪86與靜液壓輸出離合器50的輸入連接以及與第二靜液壓軸輸出齒輪90連接。如圖所不,第二靜液壓軸輸出齒輪90與減速齒輪(dropgear) 92連接，并設(shè)置成驅(qū)動減速齒輪92以便旋轉(zhuǎn)。而且，減速齒輪92與行星齒輪單元36的環(huán)齒輪94連接，并設(shè)置成使得環(huán)齒輪94旋轉(zhuǎn)。作為行星齒輪單元36的一部分，第一組行星齒輪96與環(huán)齒輪94連接，并在該環(huán)齒輪94內(nèi)旋轉(zhuǎn)。另外，第二組行星齒輪98通過軸而與第一組行星齒輪96連接，并當(dāng)?shù)谝唤M行星齒輪96旋轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)。而且，行星齒輪單元36包括行星載體100，該行星載體100通過軸而與第一組行星齒輪9連接，且行星載體100也在第一組行星齒輪96旋轉(zhuǎn)時旋轉(zhuǎn)。第二組行星齒輪98與輸入太陽齒輪102連接。如圖所示，輸入太陽齒輪102與輸入太陽驅(qū)動軸104連接。當(dāng)發(fā)動機離合器44與輸入太陽驅(qū)動軸104嚙合時,輸入太陽驅(qū)動軸104由發(fā)動機32驅(qū)動。因此，當(dāng)驅(qū)動輸入太陽驅(qū)動軸104時，輸入太陽驅(qū)動軸104驅(qū)動第二組行星齒輪98旋轉(zhuǎn)。
[0022]返回靜液壓輸出離合器50，當(dāng)離合器50哨合時，靜液壓輸出離合器50的輸出與靜液壓輸出離合器齒輪106連接，并當(dāng)?shù)诙o液壓驅(qū)動軸88旋轉(zhuǎn)時驅(qū)動齒輪106旋轉(zhuǎn)。如圖所示，當(dāng)靜液壓輸出離合器50嚙合時，靜液壓輸出離合器齒輪106與用于驅(qū)動輸出太陽驅(qū)動軸110的齒輪108連接。而且，輸出太陽齒輪112與輸出太陽驅(qū)動軸110連接，且當(dāng)輸出太陽齒輪112由輸出太陽驅(qū)動軸110驅(qū)動時，輸出太陽齒輪112驅(qū)動第一組行星齒輪96。行星載體100與高力矩驅(qū)動齒輪114連接。高力矩驅(qū)動齒輪114是通向高力矩離合器58的輸入。當(dāng)嚙合時，高力矩離合器58與用于從液壓機械CVT系統(tǒng)300輸出動力的傳動裝置輸出軸116咬合。
[0023]與輸出太陽驅(qū)動軸110連接的齒輪108可以從行星齒輪單元36的輸出太陽齒輪112傳遞驅(qū)動動力。因此，齒輪108與低力矩驅(qū)動齒輪118連接。低力矩驅(qū)動齒輪118是通向低力矩離合器54的輸入。當(dāng)哨合時,低力矩離合器54與用于從液壓機械CVT系統(tǒng)300輸出動力的傳動裝置輸出軸116咬合。來自傳動裝置輸出軸116的動力可以沿向前或向后方向提供給負(fù)載40。例如，動力可以通過嚙合向前離合器120而沿向前方向提供給負(fù)載40。當(dāng)向前離合器120嚙合時，向前離合器齒輪122與傳動裝置輸出軸116咬合。而且，向前離合器齒輪122與向前驅(qū)動齒輪124連接，該向前驅(qū)動齒輪124使得負(fù)載驅(qū)動軸126旋轉(zhuǎn)。作為另一實例，動力可以通過嚙合反向離合器128而沿向后方向提供給負(fù)載40。當(dāng)反向離合器128哨合時,反向離合器齒輪130與傳動裝置輸出軸116咬合。而且,反向離合器齒輪130與反向齒輪132連接，該反向齒輪132與用于旋轉(zhuǎn)負(fù)載驅(qū)動軸126的反向驅(qū)動齒輪134連接。
[0024]如圖所示，液壓機械CVT系統(tǒng)30還包括用于控制旋轉(zhuǎn)斜盤和離合器的操作的控制系統(tǒng)。具體地說，系統(tǒng)30包括控制器136，該控制器136接收來自多個傳感器的輸入，并控制系統(tǒng)30的操作。例如，傳感器138測量發(fā)動機32的速度，并向控制器136提供發(fā)動機速度的指示。而且，傳感器140測量旋轉(zhuǎn)斜盤的位置，并向控制器136提供旋轉(zhuǎn)斜盤的位置的指示。另外，傳感器142測量液壓馬達80的速度，并向控制器136提供液壓馬達速度的指示。傳感器144測量負(fù)載驅(qū)動軸126的速度，并向控制器136提供負(fù)載驅(qū)動軸速度的指示?？刂破?36使用來自多個傳感器138、140、142和144的指示，以便特別確定旋轉(zhuǎn)斜盤的合適位置。控制器136使用確定的旋轉(zhuǎn)斜盤位置來向旋轉(zhuǎn)斜盤提供旋轉(zhuǎn)斜盤控制信號。如圖所示，控制器136也可以接收操作人員輸入，用于控制車輛10的操作。例如，車輛操作人員可以選擇使得車輛10向前或向后運動、控制車輛10的油門以及控制工具的運動。而且，控制器136控制液壓回路148，該液壓回路148液壓控制離合器44、50、54、58、120和128是否
口四合。
[0025]在一些實施例中，液壓機械CVT系統(tǒng)30可以有與CVT單元連接的兩個范圍輸入，如圖所示。在其它實施例中，液壓機械CVT系統(tǒng)30可以有與CVT單元連接的四個范圍輸入或者與CVT單元連接的一些其它范圍輸入。應(yīng)當(dāng)知道，這里所述的液壓機械CVT系統(tǒng)30可以比在車輛10 (例如建筑車輛)中使用的其它傳動裝置系統(tǒng)更高效地提供輸出動力。而且，液壓機械CVT系統(tǒng)30提供高力矩輸出，該高力矩輸出可以比由其它傳動裝置系統(tǒng)提供的力矩更大。
[0026]如前所述，液壓機械CVT系統(tǒng)30可以以靜液壓模式、轉(zhuǎn)換模式或液壓機械模式來操作。這些模式將結(jié)合圖4的流程圖使用圖3的示意圖來介紹。具體地說，圖4表示了用于在液壓機械CVT系統(tǒng)30的操作模式之間轉(zhuǎn)換的方法160的流程圖。在一個實施例中，液壓機械CVT系統(tǒng)30開始以靜液壓模式來操作，用于在低車輛速度下以高力矩輸出來操作車輛10。當(dāng)車輛10接近低車輛速度的上限時，系統(tǒng)30轉(zhuǎn)換至轉(zhuǎn)換模式，直到系統(tǒng)30已經(jīng)運動至液壓機械模式。在液壓機械模式中，車輛10可以在高車輛速度下操作?？梢灾?，在模式之間的轉(zhuǎn)換可以無縫地實現(xiàn)。
[0027]在方框162中，控制器136命令液壓回路148來使得靜液壓輸出離合器50和高力矩離合器58嚙合。而且，控制器136命令液壓回路148來使得發(fā)動機離合器44和低力矩離合器54脫開?？梢灾溃诜娇?64中，控制器136可以根據(jù)車輛操作人員對使得車輛沿向前或向后方向運動的選擇而命令液壓回路148來使得向前離合器120或反向離合器128
口四合。[0028]在通過這種設(shè)置(靜液壓模式)來操作的過程中，發(fā)動機32旋轉(zhuǎn)，并使得發(fā)動機軸輸出齒輪72驅(qū)動靜液壓輸入軸齒輪74旋轉(zhuǎn)。這使得靜液壓驅(qū)動單元34被提供動力，并驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸82。由于齒輪84和86的連接，第一靜液壓驅(qū)動軸82的旋轉(zhuǎn)使得第二靜液壓驅(qū)動軸88旋轉(zhuǎn)。第二靜液壓驅(qū)動軸88的旋轉(zhuǎn)通過齒輪90和92而使得行星齒輪單元36的環(huán)齒輪94旋轉(zhuǎn)。而且，通過嚙合的靜液壓輸出離合器50，齒輪106和108使得輸出太陽齒輪軸110旋轉(zhuǎn)，從而使得行星齒輪單元36的輸出太陽齒輪112旋轉(zhuǎn)。因此，行星齒輪單元36以靜液壓差動模式來起作用，并使用供給環(huán)齒輪94和輸出太陽齒輪112的驅(qū)動力的總和。
[0029]可以知道，在驅(qū)動力供給行星齒輪單元36之前可以產(chǎn)生多個齒輪減速。例如，齒輪減速可以在齒輪90和92、92和94、84和86、106和108、或者它們的任意組合之間產(chǎn)生。另外，在行星齒輪單元36內(nèi)出現(xiàn)另外的齒輪減速。例如，齒輪減速可以在齒輪112和96、94和96、或者它們的任意組合之間產(chǎn)生。由環(huán)齒輪94和輸出太陽齒輪112施加給行星齒輪單元36的驅(qū)動力進行組合，并使用齒輪114而由行星載體110輸出，以便驅(qū)動高力矩離合器58。再有，另一齒輪減速可以在齒輪100和114之間產(chǎn)生。高力矩離合器58驅(qū)動傳動裝置輸出軸116。當(dāng)向前離合器120哨合時,負(fù)載驅(qū)動軸126沿向前方向驅(qū)動負(fù)載40。相反，當(dāng)反向離合器128嚙合時，負(fù)載驅(qū)動軸126沿反向方向驅(qū)動負(fù)載40?？梢灾溃峁┙o傳動裝置輸出軸116的高力矩可以由于施加給行星齒輪單元36的組合驅(qū)動力的布置方式、齒輪減速、在輸出太陽齒輪112和環(huán)齒輪94之間的高齒輪傳動比、或者它們的一些組合。
[0030]在方框166中，控制器136使得液壓泵146的旋轉(zhuǎn)斜盤進行調(diào)節(jié)。這可以是由于車輛操作人員的速度變化的要求或者車輛10的工具的運動。例如，車輛操作人員可以增加車輛10的油門，這可以使得旋轉(zhuǎn)斜盤運動至新位置，以便使得車輛10改變它的速度?？梢灾?，控制器136可以使得車輛10保持在靜液壓模式，只要車輛10在低速度下操作(例如小于大約3kph)。當(dāng)車輛10接近低速度的上限時，控制器136確定是否使得液壓機械CVT系統(tǒng)30變化成轉(zhuǎn)換模式(方框168)。當(dāng)控制器136確定車輛10不準(zhǔn)備用于轉(zhuǎn)換模式時，控制器136繼續(xù)根據(jù)系統(tǒng)30的需要調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤位置166。不過，當(dāng)控制器136確定車輛10處于轉(zhuǎn)換模式中時，控制器136命令液壓回路148來使得靜液壓輸出離合器50脫開和使得發(fā)動機離合器44哨合(方框170)。
[0031]在通過這種設(shè)置(轉(zhuǎn)換模式)來操作的過程中，發(fā)動機32旋轉(zhuǎn)，使得發(fā)動機軸輸出齒輪72驅(qū)動靜液壓輸入軸齒輪74旋轉(zhuǎn)。這使得靜液壓驅(qū)動單元34被提供動力，并驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸82。由于齒輪84和86的連接，第一靜液壓驅(qū)動軸82使得第二靜液壓驅(qū)動軸88旋轉(zhuǎn)。第二靜液壓驅(qū)動軸88的旋轉(zhuǎn)使得行星齒輪單元36的環(huán)齒輪94旋轉(zhuǎn)(通過齒輪90和92)。而且，通過嚙合的發(fā)動機離合器44，發(fā)動機32驅(qū)動行星齒輪單元36的輸入太陽齒輪102。因此，行星齒輪單元36以組合差動模式來起作用，并使用供給環(huán)齒輪94和輸入太陽齒輪102的驅(qū)動力的總和。由環(huán)齒輪94和輸入太陽齒輪102施加給行星齒輪單元36的驅(qū)動力進行組合，并通過行星載體110輸出，以便繼續(xù)利用齒輪114來驅(qū)動高力矩離合器58。而且，來自行星齒輪單元36的組合力使得輸出太陽齒輪112旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動齒輪108和118，以便使得通向低力矩離合器54的輸入旋轉(zhuǎn)?？梢灾?，在轉(zhuǎn)換模式中，由于靜液壓輸出離合器50脫開，因此在齒輪106和108之間沒有施加齒輪減速。因此，施加給高力矩離合器58的力矩可以從在靜液壓模式中施加的力矩減小。[0032]在方框172中，控制器136使得液壓泵146的旋轉(zhuǎn)斜盤進行調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤的位置，高力矩離合器58的轉(zhuǎn)速能夠與低力矩離合器54的轉(zhuǎn)速同步。在離合器54和58同步之后，液壓機械CVT系統(tǒng)30可以轉(zhuǎn)換至液壓機械模式?？梢灾?，當(dāng)車輛速度降低至低于特定界限值時，系統(tǒng)30可以從轉(zhuǎn)換模式變化成靜液壓模式。而且，當(dāng)車輛速度保持在特定界限值范圍內(nèi)時，系統(tǒng)30可以停留在轉(zhuǎn)換模式中一段時間。當(dāng)車輛10的旋轉(zhuǎn)斜盤進行調(diào)節(jié)時，控制器136確定離合器54和58是否同步(方框174)。當(dāng)控制器136確定離合器54和58并不同步時，控制器136根據(jù)同步離合器54和58的需要而繼續(xù)調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤位置172。不過，當(dāng)控制器136確定離合器54和58同步時，控制器136命令液壓回路148來使得低力矩離合器54嚙合和使得高力矩離合器58脫開(方框176)。
[0033]在通過這種設(shè)置(液壓機械模式)來操作的過程中，發(fā)動機32旋轉(zhuǎn)，并使得發(fā)動機軸輸出齒輪72驅(qū)動靜液壓輸入軸齒輪74旋轉(zhuǎn)。這使得靜液壓驅(qū)動單元34被提供動力，并驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸82。由于齒輪84和86的連接，第一靜液壓驅(qū)動軸82使得第二靜液壓驅(qū)動軸88旋轉(zhuǎn)。第二靜液壓驅(qū)動軸88的旋轉(zhuǎn)通過齒輪90和92使得行星齒輪單元36的環(huán)齒輪94旋轉(zhuǎn)。而且，通過嚙合的發(fā)動機離合器44，發(fā)動機32驅(qū)動行星齒輪單元36的輸入太陽齒輪102。因此，行星齒輪單元36以組合差動模式來起作用，并使用供給環(huán)齒輪94和輸入太陽齒輪102的驅(qū)動力的總和。由環(huán)齒輪94和輸入太陽齒輪102施加給行星齒輪單元36的驅(qū)動力進行組合，并通過輸出太陽齒輪112輸出。因此，齒輪108和118被驅(qū)動，以便使得通向低力矩離合器54的輸入旋轉(zhuǎn)。低力矩離合器54與傳動裝置軸輸出116咬合，以便以比當(dāng)系統(tǒng)30處于靜液壓模式時施加的力矩更小的力矩來驅(qū)動該軸116。可以知道，在液壓機械模式中，由于靜液壓輸出離合器50脫開，因此在齒輪106和108之間沒有施加齒輪減速，且由于高力矩離合器58脫開，因此在齒輪100和114之間也沒有施加齒輪減速。因此，施加給低力矩離合器54的力矩可以比在轉(zhuǎn)換模式和靜液壓模式中由高力矩離合器58施加的力矩更低。
[0034]在方框178中，控制器136使得液壓泵146的旋轉(zhuǎn)斜盤進行調(diào)節(jié)。這可以是由于車輛操作人員的速度變化要求。例如，車輛操作人員可以增加車輛10的油門，這可以使得旋轉(zhuǎn)斜盤運動至新位置，以便使得車輛10改變它的速度?？梢灾溃刂破?36使得車輛10保持在液壓機械模式中，只要車輛10以高速度操作(例如大于大約3kph)。當(dāng)車輛10接近高速度的下限時，控制器136確定是否使得液壓機械CVT系統(tǒng)30變化至轉(zhuǎn)換模式和靜液壓模式。
[0035]盡管這里只表示和介紹了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚多種變化和改變。因此，應(yīng)當(dāng)知道，附加權(quán)利要求將覆蓋落入本發(fā)明的真正精神內(nèi)的所有這些變化和改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于車輛的傳動裝置，包括: 發(fā)動機驅(qū)動軸，該發(fā)動機驅(qū)動軸設(shè)置成由發(fā)動機驅(qū)動； 行星齒輪單元，該行星齒輪單元設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力驅(qū)動，并提供動力以便驅(qū)動傳動裝置輸出軸； 靜液壓驅(qū)動單元，該靜液壓驅(qū)動單元設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力驅(qū)動，并驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸； 發(fā)動機離合器，該發(fā)動機離合器設(shè)置成由發(fā)動機驅(qū)動，并當(dāng)嚙合時驅(qū)動行星齒輪單元的輸入太陽齒輪； 第二靜液壓驅(qū)動軸，該第二靜液壓驅(qū)動軸設(shè)置成由第一靜液壓驅(qū)動軸驅(qū)動，并驅(qū)動行星齒輪單元的環(huán)齒輪；以及 靜液壓輸出離合器，該靜液壓輸出離合器設(shè)置成由第二靜液壓驅(qū)動軸驅(qū)動，并在嚙合時提供動力以便驅(qū)動行星齒輪單元的輸出太陽齒輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其中:行星齒輪單元設(shè)置成當(dāng)靜液壓輸出離合器哨合和發(fā)動機離合器沒有哨合時以靜液壓差動模式操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳動裝置，其中:以靜液壓差動模式操作的行星齒輪單元設(shè)置成由環(huán)齒輪和輸出 太陽齒輪驅(qū)動，并通過行星載體向傳動裝置輸出軸提供輸出動力。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳動裝置，其中:行星載體設(shè)置成驅(qū)動高力矩離合器，該高力矩離合器設(shè)置成驅(qū)動傳動裝置輸出軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其中:靜液壓輸出離合器設(shè)置成提供動力，以便通過第一齒輪減速器驅(qū)動行星齒輪單元的輸出太陽齒輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳動裝置，其中:行星齒輪單元包括第二齒輪減速器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其中:行星齒輪單元設(shè)置成當(dāng)發(fā)動機離合器嚙合和靜液壓輸出離合器沒有哨合時以組合差動模式來操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳動裝置，其中:以組合差動模式操作的行星齒輪單元設(shè)置成由環(huán)齒輪和輸入太陽齒輪驅(qū)動，并通過輸出太陽齒輪向傳動裝置輸出軸提供輸出動力。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的傳動裝置，其中:輸出太陽齒輪設(shè)置成驅(qū)動低力矩離合器，該低力矩離合器設(shè)置成驅(qū)動傳動裝置輸出軸。
10.一種用于車輛的傳動裝置，包括: 發(fā)動機驅(qū)動軸，該發(fā)動機驅(qū)動軸設(shè)置成由發(fā)動機驅(qū)動； 行星齒輪單元，該行星齒輪單元設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力驅(qū)動，并提供動力以便驅(qū)動傳動裝置輸出軸； 靜液壓驅(qū)動單元，該靜液壓驅(qū)動單元設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力驅(qū)動，并驅(qū)動第一靜液壓驅(qū)動軸； 發(fā)動機離合器，該發(fā)動機離合器設(shè)置成由發(fā)動機驅(qū)動，以便當(dāng)嚙合時驅(qū)動行星齒輪單元的輸入太陽齒輪； 第二靜液壓驅(qū)動軸，該第二靜液壓驅(qū)動軸設(shè)置成由第一靜液壓驅(qū)動軸驅(qū)動，并驅(qū)動行星齒輪單元的環(huán)齒輪； 靜液壓輸出離合器，該靜液壓輸出離合器設(shè)置成由第二靜液壓驅(qū)動軸來驅(qū)動，并在嚙合時提供動力以便驅(qū)動行星齒輪單元的輸出太陽齒輪；高力矩離合器，該高力矩離合器設(shè)置成由行星齒輪單元的行星載體驅(qū)動，并驅(qū)動傳動裝置輸出軸； 低力矩離合器，該低力矩離合器設(shè)置成由行星齒輪單元的輸出太陽齒輪驅(qū)動，并驅(qū)動傳動裝置輸出軸；以及 控制器，該控制器設(shè)置成當(dāng)車輛不運動時或者當(dāng)車輛以低速度運動時使得靜液壓輸出離合器和高力矩離合器嚙合，并使得發(fā)動機離合器和低力矩離合器脫開，以便使行星齒輪單元以靜液壓差動模式操作。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳動裝置，其中:低速度包括小于3kph的速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的傳動裝置，其中:控制器設(shè)置成當(dāng)車輛在轉(zhuǎn)換速度范圍內(nèi)運動時使得發(fā)動機離合器嚙合和使得靜液壓輸出離合器脫開，以便使得行星齒輪單元以組合差動模式來操作，其中，轉(zhuǎn)換速度范圍包括2至4kph。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的傳動裝置，其中:控制器設(shè)置成確定高力矩離合器和低力矩離合器的旋轉(zhuǎn)同步的時間。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳動裝置，其中:控制器設(shè)置成使得靜液壓驅(qū)動單元的旋轉(zhuǎn)斜盤位置調(diào)節(jié)成使高 力矩離合器和低力矩離合器的旋轉(zhuǎn)同步。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的傳動裝置，其中:控制器設(shè)置成在高力矩離合器和低力矩離合器的旋轉(zhuǎn)同步后使得低力矩離合器嚙合和使得高力矩離合器脫開，用于在高速度下操作車輛，其中，高速度包括大于3kph的速度。
16.一種用于車輛傳動裝置的行星齒輪單元，包括: 輸入太陽齒輪，該輸入太陽齒輪設(shè)置成由來自發(fā)動機的動力選擇地驅(qū)動； 環(huán)齒輪，該環(huán)齒輪設(shè)置成由來自靜液壓驅(qū)動單元的動力驅(qū)動； 輸出太陽齒輪，該輸出太陽齒輪設(shè)置成當(dāng)靜液壓輸出離合器嚙合時由來自靜液壓驅(qū)動單元的動力驅(qū)動，并當(dāng)靜液壓輸出離合器沒有嚙合時驅(qū)動與輸出太陽齒輪連接的輸出太陽齒輪軸，用于向傳動裝置輸出軸提供動力；以及 行星載體，該行星載體設(shè)置成當(dāng)靜液壓輸出離合器嚙合時提供動力，以便驅(qū)動傳動裝置輸出軸。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的行星齒輪單元，還包括:行星齒輪組件，該行星齒輪組件設(shè)置成由環(huán)齒輪驅(qū)動。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的行星齒輪單元，其中:行星齒輪單元設(shè)置成當(dāng)環(huán)齒輪和輸出太陽齒輪由靜液壓驅(qū)動單元驅(qū)動時以靜液壓差動模式操作。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的行星齒輪單元，其中:行星齒輪單元設(shè)置成當(dāng)環(huán)齒輪由靜液壓驅(qū)動單元驅(qū)動且輸入太陽齒輪由發(fā)動機驅(qū)動時以組合差動模式操作。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的行星齒輪單元，其中:行星載體設(shè)置成向傳動裝置輸出軸提供第一力矩，輸出太陽齒輪設(shè)置成向傳動裝置輸出軸提供第二力矩，該第一力矩大于第二力矩。
【文檔編號】F16H37/08GK103998826SQ201280055572
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】C·A·韋拉曼特里, 郭海波 申請人:凱斯紐荷蘭(上海)機械研發(fā)有限公司