专利摘要
本实用新型设计开发了一种商用车辆液压机械无级变速器，机械输入轴；第一齿轮，其套设在所述机械输入轴上，并能够随所述机械输入轴旋转；并能够绕所述机械输入轴自由旋转；液压传动轴，其与所述机械输入轴平行设置；第二齿轮，其套设在所述液压传动轴上，并与所述第一齿轮啮合，能够驱动所述液压传动轴旋转；液压调速机构，其输入端连接所述液压传动轴；其中，发动机提供的旋转动力，能够驱动所述机械输入轴旋转，并带动所述液压传动轴旋转动力由发动机输入，经过分流机构，一部分传递给机械传动机构，另一部分传递给液压调速机构，最终通过汇流机构合成后输出，机械传动效率比较稳定，并且结构紧凑控制灵活，在复杂行驶路况下燃油经济性较好。
权利要求
1.一种商用车辆液压机械无级变速器，其特征在于，包括：
机械输入轴；
第一齿轮，其套设在所述机械输入轴上，并能够随所述机械输入轴旋转；
机械传动机构，其空套在所述机械输入轴上，并能够绕所述机械输入轴自由旋转；
液压传动轴，其与所述机械输入轴平行设置；
第二齿轮，其套设在所述液压传动轴上，并与所述第一齿轮啮合，能够驱动所述液压传动轴旋转；
液压调速机构，其输入端连接所述液压传动轴；
其中，发动机提供的旋转动力，能够驱动所述机械输入轴旋转，并带动所述液压传动轴旋转；
行星齿轮机构，其能够汇合所述机械传动机构和所述液压调速机构的旋转动力，并经所述行星齿轮机构的输出端输出；
第一离合机构，其设置在所述机械输入轴和所述行星齿轮机构之间，能够使所述机械输入轴与所述行星齿轮机构结合或分离；
第二离合机构，其设置在所述机械输入轴和所述行星齿轮机构输出端之间，能够使所述机械输入轴与所述行星齿轮机构输出端结合或分离；
第三离合机构，其设置在所述液压传动轴和所述液压调速机构之间，能够使所述液压传动轴和所述液压调速机构结合或分离；
倒车轴；
第四离合机构，其设置在所述液压调速机构输出端和所述倒车轴之间，能够使所述倒车轴与所述第三离合机构结合或分离；
动力输出轴；
第五离合机构，其设置在所述机械传动机构和所述动力输出轴之间，能够使所述动力输出轴与所述机械传动机构结合或分离。
2.根据权利要求1所述的商用车辆液压机械无级变速器，其特征在于，所述行星齿轮机构包括：
第一齿圈；
第一太阳轮，其连接所述液压调速机构的输出轴；
多个第一行星齿轮，其呈圆周阵列分布在所述第一太阳轮外侧，并分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合；
第一行星架，所述第一行星齿轮可旋转支撑在所述第一行星架上，所述第一行星架能够驱动所述行星齿轮绕所述第一太阳轮旋转，进而带动所述第一齿圈旋转；
第二行星架，其与所述第一齿圈一体连接；
第二齿圈；
第二太阳轮，其连接所述液压调速机构的输出轴；
多个第二行星齿轮，其可旋转支撑在所述第二行星架上，呈圆周阵列分布在所述第二太阳轮外侧，并分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈啮合；
行星齿轮输出轴，其连接所述第二行星架。
3.根据权利要求2所述的商用车辆液压机械无级变速器，其特征在于，所述机械传动机构包括：
至少一个空套齿轮，其空套在所述机械输入轴上，能够绕所述机械输入轴自由旋转；
至少一个空心齿轮，其空套在所述机械输入轴上，能够绕所述机械输入轴自由旋转；
至少一个行星架啮合齿轮，其固套在所述第一行星架上，并与所述空套齿轮啮合；
至少一个连接齿轮，其固套在所述第二齿圈上，并与所述空心齿轮啮合。
4.根据权利要求3所述的商用车辆液压机械无级变速器，其特征在于，所述液压调速机构包括：
变量液压泵，其连接所述液压传动轴；
液压马达，其连通所述变量液压泵，所述变量液压泵能够驱动所述液压马达旋转。
5.根据权利要求1所述的商用车辆液压机械无级变速器，其特征在于，所述第一离合机构、第二离合机构、第三离合机构和所述第四离合机构均为接合离合器。
6.根据权利要求1所述的商用车辆液压机械无级变速器，其特征在于，还包括联合输出机构，其设置在所述倒车轴和动力输出轴之间。
7.根据权利要求6所述的商用车辆液压机械无级变速器，其特征在于，所述联合输出机构包括：
第一减速齿轮，其套设在所述行星齿轮机构的输出轴上；
第一减速空套齿轮，其空套在所述动力输出轴上，并与所述第一减速齿轮啮合；
第二减速齿轮，其套设在所述行星齿轮机构输出轴上；
第二减速空套齿轮，其空套在所述动力输出轴上；
其中，所述第二减速齿轮和所述第二减速空套齿轮位于所述倒车轴两侧，并均与所述倒车轴啮合。
8.根据权利要求7所述的商用车辆液压机械无级变速器，其特征在于，所述第一减速空套齿轮和所述第二减速空套齿轮内均具有离合器，能够可选择性与所述动力输出轴接合。
说明书
技术领域
本实用新型涉及液压机械无级变速器领域，尤其涉及一种商用车辆液压机械无级变速器。
背景技术
面对日益紧张的能源和环保压力，各国政府先后出台大量政策措施，鼓励提高车辆的能源利用效率。目前占据市场潮流的主要是纯电动车辆，但是，纯电动汽车在电池等关键技术没有取得重大突破之前，其续航里程、电池寿命以及成本等因素依然会严重限制其发展，而这些技术的突破又不是一朝一夕的事情。如何提高蓄电池的能量密度、延长使用寿命、降低使用成本等问题将会长期困扰电动汽车的发展。所以燃油车辆仍然会在相当长的时间内占据市场的主体地位。
商用车辆作为公路运输的主力，使用极其广泛。所以如果可以提高商用车辆燃油利用效率，将会大大减轻能源和环保压力。而传动系统作为车辆重要的组成部分，如何提高传动效率是一个值得长期研究的问题。变速器作为传动系统中最为关键的一环，对于它的改进将会大大提高传动效率。目前中国国内商用车辆变速器主要以手动挡为主，并有少部分AMT(电控机械式自动变速器)车辆。本实用新型将提出一种新型的适合于商用车辆的HMCVT(液压机械式无级变速器)，用以提高商用车辆工况适应能力及燃油利用率。HMCVT最早大规模应用于拖拉机上，其可轻易实现无级变速，对于复杂地形的适应性极强。但是对于HMCVT在商用车辆上的应用却十分稀少，原因可能是人们对于流体传动效率低下的固有印象。但商用车辆同样面临复杂的工况，HMCVT的分流式传动恰好兼顾了传动效率与无级变速，十分适合大规模应用于商用车辆上。而商用车辆相比于农用车辆，不需要较大的转矩，且行驶路况比农用车辆简单许多，所以需要在拖拉机用HMCVT的基础上进行简化和改进，使之适合于商用车特有的工况特征，有利于节约燃油。
实用新型内容
本实用新型设计开发了一种商用车辆液压机械无级变速器，动力由发动机输入，经过分流机构，一部分传递给机械传动机构，另一部分传递给液压调速机构，最终通过汇流机构合成后输出，机械传动效率比较稳定，并且结构紧凑控制灵活，在复杂行驶路况下燃油经济性较好。
本实用新型提供的技术方案为：
一种商用车辆液压机械无级变速器，包括：
机械输入轴；
第一齿轮，其套设在所述机械输入轴上，并能够随所述机械输入轴旋转；
机械传动机构，其空套在所述机械输入轴上，并能够绕所述机械输入轴自由旋转；
液压传动轴，其与所述机械输入轴平行设置；
第二齿轮，其套设在所述液压传动轴上，并与所述第一齿轮啮合，能够驱动所述液压传动轴旋转；
液压调速机构，其输入端连接所述液压传动轴；
其中，发动机提供的旋转动力，能够驱动所述机械输入轴旋转，并带动所述液压传动轴旋转；
行星齿轮机构，其能够汇合所述机械传动机构和所述液压调速机构的旋转动力，并经所述行星齿轮机构的输出端输出；
第一离合机构，其设置在所述机械输入轴和所述行星齿轮机构之间，能够使所述机械输入轴与所述行星齿轮机构结合或分离；
第二离合机构，其设置在所述机械输入轴和所述行星齿轮机构输出端之间，能够使所述机械输入轴与所述行星齿轮机构输出端结合或分离；
第三离合机构，其设置在所述液压传动轴和所述液压调速机构之间，能够使所述液压传动轴和所述液压调速机构结合或分离；
倒车轴；
第四离合机构，其设置在所述液压调速机构输出端和所述倒车轴之间，能够使所述倒车轴与所述第三离合机构结合或分离；
动力输出轴；
第五离合机构，其设置在所述机械传动机构和所述动力输出轴之间，能够使所述动力输出轴与所述机械传动机构结合或分离。
优选的是，所述行星齿轮机构包括：
第一齿圈；
第一太阳轮，其连接所述液压调速机构的输出轴；
多个第一行星齿轮，其呈圆周阵列分布在所述第一太阳轮外侧，并分别与所述第一太阳轮和所述第一齿圈啮合；
第一行星架，所述第一行星齿轮可旋转支撑在所述第一行星架上，所述第一行星架能够驱动所述行星齿轮绕所述第一太阳轮旋转，进而带动所述第一齿圈旋转；
第二行星架，其与所述第一齿圈一体连接；
第二齿圈；
第二太阳轮，其连接所述液压调速机构的输出轴；
多个第二行星齿轮，其可旋转支撑在所述第二行星架上，呈圆周阵列分布在所述第二太阳轮外侧，并分别与所述第二太阳轮和所述第二齿圈啮合；
行星齿轮输出轴，其连接所述第二行星架。
优选的是，所述机械传动机构包括：
至少一个空套齿轮，其空套在所述机械输入轴上，能够绕所述机械输入轴自由旋转；
至少一个空心齿轮，其空套在所述机械输入轴上，能够绕所述机械输入轴自由旋转；
至少一个行星架啮合齿轮，其固套在所述第一行星架上，并与所述空套齿轮啮合；
至少一个连接齿轮，其固套在所述第二齿圈上，并与所述空心齿轮啮合。
优选的是，所述液压调速机构包括：
变量液压泵，其连接所述液压传动轴；
液压马达，其连通所述变量液压泵，所述变量液压泵能够驱动所述液压马达旋转。
优选的是，所述第一离合机构、第二离合机构、第三离合机构和所述第四离合机构均为接合离合器。
优选的是，还包括联合输出机构，其设置在所述倒车轴和动力输出轴之间。
优选的是，所述联合输出机构包括：
第一减速齿轮，其套设在所述行星齿轮机构的输出轴上；
第一减速空套齿轮，其空套在所述动力输出轴上，并与所述第一减速齿轮啮合；
第二减速齿轮，其套设在所述行星齿轮机构输出轴上；
第二减速空套齿轮，其空套在所述动力输出轴上；
其中，所述第二减速齿轮和所述第二减速空套齿轮位于所述倒车轴两侧，并均与所述倒车轴啮合。
优选的是，所述第一减速空套齿轮和所述第二减速空套齿轮内均具有离合器，能够可选择性与所述动力输出轴接合。
本实用新型所述的有益效果
本实用新型设计开发了一种商用车辆液压机械无级变速器，动力由发动机输入，经过分流机构，一部分传递给机械传动机构，另一部分传递给液压调速机构，最终通过汇流机构合成后输出，机械传动效率比较稳定，并且结构紧凑控制灵活，在复杂行驶路况下燃油经济性较好。
附图说明
图1为本实用新型所述的商用车辆液压机械无级变速器的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1所示，本实用新型提供的商用车辆液压机械无级变速器，包括：分流机构、汇流机构、机械传动机构和液压调速机构。
分流机构将发动机的旋转动力分流给机械输入轴23和液压传动轴25，机械输入轴23和液压传动轴25平行设置，且第一齿轮1套设在机械输入轴23上，并能够随机械输入轴23旋转；第二齿轮2套设在液压传动轴25上，并与第一齿轮1啮合，能够驱动液压传动轴25旋转；其中，发动机提供的旋转动力，能够驱动机械输入轴23旋转，并带动液压传动轴25旋转；实现发动机旋转动力的分流。
机械传动机构空套在机械输入轴23上，并能够绕机械输入轴23自由旋转；液压调速机构的输入端连接液压传动轴25。
行星齿轮机构能够汇合机械传动机构和液压调速机构的旋转动力，并经行星齿轮机构的输出端输出；
第一离合机构设置在机械输入轴23和行星齿轮机构之间，能够使机械输入轴23与行星齿轮机构结合或分离；
第二离合机构设置在机械输入轴23和行星齿轮机构输出端之间，能够使机械输入轴23与行星齿轮机构输出端结合或分离；
第三离合机构设置在液压传动轴25和液压调速机构之间，能够使所述液压传动轴和所述液压调速机构结合或分离；
第四离合机构设置在液压调速机构输出端和倒车轴28之间，能够使所述倒车轴与所述第三离合机构结合或分离；
第五离合机构，其设置在机械传动机构和动力输出轴24之间，能够使动力输出轴24与机械传动机构结合或分离。
在另一实施例中，行星齿轮机构为双机行星排结构：第一齿圈20；第一太阳轮16连接液压调速机构的输出轴26；多个第一行星齿轮18其呈圆周阵列分布在第一太阳轮16外侧，并分别与第一太阳轮16和第一齿圈20啮合；第一行星架21连接第一行星齿轮18，且第一行星齿轮18可旋转支撑在第一行星架21上，第一行星架21能够驱动第一行星齿轮18绕第一太阳轮16旋转，进而带动第一齿圈20旋转；
第二行星架，其与第一齿圈一体连接；第二齿圈22，第二太阳轮17连接液压调速机构的输出轴26；多个第二行星齿轮19可旋转支撑在第二行星架上，呈圆周阵列分布在第二太阳轮17外侧，并分别与第二太阳轮17和第二齿圈22啮合；行星齿轮输出轴27连接第二行星架20。
在另一实施例中，机械传动机构包括：至少一个空套齿轮，空套在机械输入轴23上，能够绕机械输入轴23自由旋转；至少一个空心齿轮，空套在机械输入轴上，能够绕机械输入轴自由旋转；至少一个行星架啮合齿轮，其固套在第一行星架21上，并与空套齿轮啮合；至少一个连接齿轮，其固套在所述第二齿圈22上，并与空心齿轮啮合。
作为一种优选，空套齿轮为两个分别为第一空套齿轮3和第二空套齿轮5，空心齿轮为两个，分别为第一空心齿轮7和第二空心齿轮9，行星架啮合齿轮为两个，分别为第一行星架啮合齿轮4和第二行星架啮合齿轮6，连接齿轮为两个，分别为第一连接齿轮8和第二连接齿轮10。
在另一实施例中，液压调速机构包括：变量液压泵29，其通过连接液压传动轴25；液压马达30连通变量液压泵29，变量液压泵29能够驱动液压马达30旋转。
在优选实施例中，第一离合机构为两个接合式离合器，分别为离合器C1和离合器C2，分别设置在第一空套齿轮3和第二空套齿轮5内，第二离合机构为两个接合式离合器，分别为离合器C3和离合器C4，并分别设置在第一空心齿轮7和第二空心齿轮9内，第三离合机构为离合器C8，和所第四离合机构为接合式离合器，标记为离合器C9，第五离合机构为结合式离合器，标记为离合器C5。
在另一实施例中，联合输出机构设置在倒车轴28和动力输出轴24之间。
联合输出机构包括：
第一减速齿轮12套设在所述行星齿轮机构的输出轴27上；
第一减速空套齿轮11空套在动力输出轴24上，并与第一减速齿轮11啮合；第二减速齿轮15套设在行星齿轮机构输出轴27上；第二减速空套齿轮13空套在动力输出轴24上；
其中，第二减速齿轮15和第二减速空套齿轮13位于倒车轴28两侧，并均与倒车轴28啮合。
在另一实施例中，第一减速空套齿轮和11和第二减速空套齿轮13内均具有离合器，分别标记为离合器C6和离合器C7，能够可选择性与动力输出轴24接合。
其基本原理是动力由发动机输入，经过分流机构，一部分传递给机械传动机构，另一部分传递给液压调速机构，最终通过汇流机构合成后输出。其特点是结构比较简单，机械传动效率比较稳定，并且结构紧凑控制灵活，在复杂行驶路况下燃油经济性较好。
其独特之处在于，充分考虑了良好路况与恶劣路况的传动需求，可在不同模式之间智能切换。在起步、倒车时，HMCVT采用纯液压驱动，发挥液压驱动连接柔和、低速大转矩的特点。起步时，C6、C8、C9接合。C5没有接合，切断了直接机械传动的能量流。C1、C2、C3、C4没有接合，切断了液压机械联合驱动的能量流。同时C8、C9的接合，连通了液压传动的能量流，实现了纯液压传动。而倒车时，C7、C8、C9接合。其中C7的接合使轴6(倒挡轴)上的倒挡齿轮发挥作用，其他离合器的接合、分离原理与起步时相同；在良好路况时，采用纯机械传动，发挥机械传动效率高的优点，同时避免液压传动效率低的缺点。此时C8分离，切断了液压段的能量流。而具体各个挡位时各离合器接合、分离情况如表1所示。特别需要指出的是，5挡是路况极好时的直接挡，此时只有C5接合，实现直接挡传动；而在遇到较恶劣的路况时，采用液压机械联合驱动，既使得传动效率较高，又可实现无级变速，有利于适应各种复杂地形。此时C8接合，连通液压段能量流。由于液压调速机构实现无级变速的传动比的范围有限，所以通过不同齿轮啮合的挡位的变化实现换段，具体各离合器接合、分离情况如表1所示。
其处于各种模式下离合器接合、分离的匹配情形如表1所示：
表1离合器匹配图
“ο”代表离合器接合，“”代表离合器分离。
离合器的闭合情况见上面的匹配如表1所示。齿轮配合情况如下：
液压模式起步：能量流从输入轴输入，经由啮合的齿轮1和齿轮2传递到变量液压泵29，变量液压泵29驱动定量液压马达30，再经过两个行星排驱动轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
液压模式倒车：能量流从输入轴输入，经由啮合的齿轮1和齿轮2传递到变量液压泵29，变量液压泵29驱动定量液压马达30，再经过两个行星排驱动轴27，再经由啮合的齿轮15、齿轮14和齿轮13，由输出轴输出。
液压机械模式1挡联合：能量流从输入轴输入后分为两路，一路是机械传递，经由啮合的齿轮7和齿轮8传递到双级行星排；一路是液压传递，经由啮合的齿轮1和齿轮2传递到变量液压泵29，变量液压泵29驱动定量液压马达30，传递到双级行星排。最后由双级行星排汇流，经过轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
液压机械模式2挡联合：能量流从输入轴输入后分为两路，一路是机械传递，经由啮合的齿轮9和齿轮10传递到双级行星排；一路是液压传递，经由啮合的齿轮1和齿轮2传递到变量液压泵29，变量液压泵29驱动定量液压马达30，传递到双级行星排。最后由双级行星排汇流，经过轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
液压机械模式3挡联合：能量流从输入轴输入后分为两路，一路是机械传递，经由啮合的齿轮3和齿轮4传递到双级行星排；一路是液压传递，经由啮合的齿轮1和齿轮2传递到变量液压泵29，变量液压泵29驱动定量液压马达30，传递到双级行星排。最后由双级行星排汇流，经过轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
液压机械模式4挡联合：能量流从输入轴输入后分为两路，一路是机械传递，经由啮合的齿轮5和齿轮6传递到双级行星排；一路是液压传递，经由啮合的齿轮1和齿轮2传递到变量液压泵29，变量液压泵29驱动定量液压马达30，传递到双级行星排。最后由双级行星排汇流，经过轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
机械模式1挡：能量流从输入轴输入，经由啮合的齿轮7和齿轮8传递到双级行星排的第二个行星排，驱动轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
机械模式2挡：能量流从输入轴输入，经由啮合的齿轮9和齿轮10传递到双级行星排的第二个行星排，驱动轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
机械模式3挡：能量流从输入轴输入，经由啮合的齿轮3和齿轮4传递到双级行星排的第二个行星排，驱动轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
机械模式4挡：能量流从输入轴输入，经由啮合的齿轮5和齿轮6传递到双级行星排的第二个行星排，驱动轴27，再经由啮合的齿轮12和齿轮11，由输出轴输出。
机械模式5挡：这个是直接挡，能量流从输入轴输入，直接由输出轴输出。
由上表可知，按照能量流动形式的不同，其工作区段可分为纯液压段、液压机械段、纯机械段，而液压机械段和纯机械段又随着机械部分传动比的不同可分为若干区挡位。通过机械传动机构提高了传动效率，通过离合器分离、接合的配合实现传动比范围的扩展，通过变排量液压泵-定量液压马达组合的调控实现了无级变速。与使用AMT或者手动挡的商用车辆相比，其更好地适应了各种行驶工况，可实现更好的燃油经济性。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
一种商用车辆液压机械无级变速器专利购买费用说明
Q：办理专利转让的流程及所需资料
A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。
1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。
2：按规定缴纳著录项目变更手续费。
3：同时提交相关证明文件原件。
4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。
Q:专利著录项目变更费用如何缴交
A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式
Q：专利转让变更，多久能出结果
A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。
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