專利名稱：機械液壓混合傳動變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車傳動技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今，汽車已成為人類最重要的交通工具，為乘坐舒適、操作方便許多汽車裝有自 動變速器；一般用液力機械式和金屬帶式。這些自動變速器不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜、而且傳動效率 低，浪費了大量的能源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種機械液壓混合傳動變速器，該變速器采用機械和液壓形 式來傳遞動力；在傳統(tǒng)的行星齒輪變速器上進行改進，加裝了能量回收與液壓系統(tǒng)；在傳 遞動力的同時還能回收汽車排氣及制動能量，并實現(xiàn)給汽車制冷與供暖的效果；達到節(jié)能 目的。本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)由行星齒輪變速器和氣泵與泵——馬達組成。具體結(jié)構(gòu)由飛 輪、前進離合器、泵一一馬達、倒檔離合器、前行星架、后行星架與前齒圈組件、前行星齒輪、 后行星架、后齒圈、后行星齒輪、變速器殼、后太陽輪、前太陽輪、太陽輪軸、氣泵、變速器輸 入軸、減速齒輪、輸出軸等組成。其中，發(fā)動機的動力由飛輪傳給離合器主動部分，可通過 前進離合器、倒檔離合器傳給變速器輸入軸和太陽輪軸，太陽輪軸為空心軸，通過軸承支承 在變速器殼上，其上裝有太陽輪軸與氣泵、泵——馬達聯(lián)系齒輪、前太陽輪、后太陽輪。變速 器輸入軸穿過太陽輪軸，通過花鍵聯(lián)接后齒圈，其右端支承在后行星架與前齒圈組件上。氣 泵和泵——馬達均安裝在變速器殼上，通過各自軸上的齒輪與太陽輪軸上的氣泵、泵—— 馬達聯(lián)系齒輪嚙合。前行星齒輪、后行星齒輪裝在前、后行星架上，分別與前、后齒圈嚙合； 前行星架與倒檔制動器配合，可實現(xiàn)倒檔。機械液壓混合傳動變速器可實現(xiàn)三個由機械傳 動的前進檔和一個倒檔及各檔位之間由機械傳動與液壓泵——馬達協(xié)同實現(xiàn)的無級變速。本發(fā)明的能量回收與液壓系統(tǒng)由液壓泵——馬達、氣一一液轉(zhuǎn)換器、氣路控制閥、 排氣熱交換器、高壓罐、低壓罐、泵卸荷閥、調(diào)速閥、蓄能器、液路控制閥、熱交換器、氣泵、氣 馬達、蒸發(fā)器、制冷控制閥組成；工作介質(zhì)為二氧化碳或氨。其中排氣熱交換器制成管形置 于內(nèi)燃機排氣道內(nèi)，用以吸收排氣的熱量來加熱其中的工作介質(zhì)使其壓力升高，以提高其 作功能力。低壓罐用以存儲作功后的氣體，并散出氣體的熱量。前熱交換器置于高壓罐與 排氣熱交換器之間，用于吸收后熱交換器內(nèi)氣體的熱量；后熱交換器裝于氣路換向控制閥 與低壓罐之間，用于與前熱交換器配合實現(xiàn)換熱；車內(nèi)需要供暖時，此處的熱量也可通過風(fēng) 系統(tǒng)送入車內(nèi)為汽車供暖?？焖僦评淇刂崎y裝于前熱交換器與排氣熱交換器之間，車內(nèi)需 要制冷時，快速制冷控制閥處于下位；工作介質(zhì)不經(jīng)過排氣熱交換器直接進入后熱交換器， 吸熱汽化制冷，然后將氣體排入低壓罐；產(chǎn)生的冷氣通過風(fēng)系統(tǒng)送入車內(nèi)為汽車制冷。需要 制冷量較小時，可打開正常制冷控制閥，使高壓罐內(nèi)的工作介質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸熱汽化制冷， 然后氣體排入低壓罐。調(diào)速閥用于控制工作介質(zhì)由高壓罐進入排氣熱交換器的速度。以控制泵——馬達的輸出功率，泵——馬達采用變量式，通過其軸上的齒輪與變速器太陽輪軸 上的氣泵、泵——馬達聯(lián)系齒輪嚙合輸出動力；其回油口設(shè)汽車起步控制節(jié)流閥，在汽車起 步時控制泵——馬的回油流量，來控制太陽輪軸的運行阻力，使動力逐漸向變速器輸入軸 增加，使汽車起步平穩(wěn)。氣——液轉(zhuǎn)換器用來實現(xiàn)氣體的壓力能與液體的壓力能相互轉(zhuǎn)換， 以實現(xiàn)以氣體的壓力能形式存儲能量，而以液體的壓力能形式釋放能量，氣——液轉(zhuǎn)換器 由左氣——液轉(zhuǎn)換器和右氣——液轉(zhuǎn)換器組成。氣路控制閥用來控制排氣熱交換器的氣體 交替進入左氣——液轉(zhuǎn)換器和右氣——液轉(zhuǎn)換器，而連續(xù)輸出高壓液體；也可以實現(xiàn)通入 高壓液體時將低壓罐內(nèi)的氣體壓入高壓罐。液路控制閥用來控制左、右氣——液轉(zhuǎn)換器交 替的與馬達相通，使左、右氣——液能轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的高壓油能交替的進入馬達；蓄能器用于 穩(wěn)定油壓和存儲少量液壓能。氣泵位于高壓罐和低壓罐之間，用于將低壓罐內(nèi)的氣體壓入 高壓罐，泵卸荷閥位于高壓罐和氣泵之間，用于在高壓罐壓力達到一定值時使氣泵卸荷。氣 馬達與氣泵同軸，進氣口與氣路控制閥相通，排氣口與后熱交換器相通；用于回收從氣—— 液轉(zhuǎn)換器排出氣體的能量。上、下液位傳感器用于產(chǎn)生控制信號，控制液路控制閥、氣路控 制閥和補油控制閥動作。工作原理汽車正常行駛時，結(jié)合前進離合器和倒檔制動器，發(fā)動機動力的傳動路 線為飛輪一離合器主動部分一前進離合器一變速器輸入軸一后齒圈一后行星齒輪(后太 陽輪一前太陽輪一前行星齒輪)一后行星架與前齒圈組件一減速齒輪一輸出軸；實現(xiàn)前 進一檔。結(jié)合前進離合器、松開制動器時，可實現(xiàn)前進二檔，結(jié)合前進離合器和倒檔離合器， 可實現(xiàn)前進三檔。在這個過程中可根據(jù)車速要求改變泵——馬達的轉(zhuǎn)速從而使輸出軸的速 度連續(xù)變化，實現(xiàn)無級變速。泵——馬達工作時，打開調(diào)速閥，高壓罐內(nèi)的介質(zhì)工作經(jīng)調(diào)速 閥、單向閥進入前熱交換器，吸收后熱交換器內(nèi)氣體的熱量后進入排氣熱交換器，繼續(xù)吸收 排氣的熱量，使氣體的溫度和壓力升高。當(dāng)氣路控制閥和液路控制閥處于左位時，氣體進 入左氣——液能轉(zhuǎn)換油器，將油壓出，驅(qū)動泵——馬達工作；馬達排出的油進入右氣——液 能轉(zhuǎn)換油器并將其中的氣體排出，排出的氣體先進入氣馬達，驅(qū)動氣馬達工作，回收部分能 量；再進入后熱交換器，最后進入低壓罐存儲并散出的熱量。而左氣——液能轉(zhuǎn)換油器內(nèi) 的油排凈時，傳感器產(chǎn)生信號控制氣路控制閥和液路控制閥換向，氣體進入右氣——液能 轉(zhuǎn)換油器，將右氣——液能轉(zhuǎn)換油器的油壓出，這樣連續(xù)輸出高壓液體驅(qū)動泵——馬達工 作，與離合器傳遞的動力一起驅(qū)動汽車行駛。當(dāng)減速制動時，泵——馬達被行駛的車輛反拖 旋轉(zhuǎn)，變成了泵，產(chǎn)生高壓油將將低壓罐內(nèi)的氣體通過氣——液能轉(zhuǎn)換器壓入高壓罐存儲。 泵——馬達作為馬達工作時，氣泵將低壓罐內(nèi)的氣體壓入高壓罐，保證高壓罐內(nèi)工作介質(zhì) 充足；當(dāng)高壓罐的壓力高于設(shè)定值時，打開泵卸荷閥使泵卸荷。車內(nèi)需要制冷量較小時，正常制冷控制閥處于上位；高壓罐內(nèi)的工作介質(zhì)經(jīng)過節(jié) 流閥和蒸發(fā)器汽化制冷后排入低壓罐；車內(nèi)需要制冷量大時，快速制冷控制閥處于下位，高 壓罐內(nèi)的工作介質(zhì)經(jīng)過前熱交換器直接進入后熱交換器，汽化制冷。機械液壓混合傳動變速器與現(xiàn)有的變速器相比不僅結(jié)構(gòu)更加簡單、控制元件大為 減少；同時能回收排氣、制動時損失掉的能量；并可實現(xiàn)給汽車制冷與供暖的效果，可省去 汽車空調(diào)。


附圖1是本發(fā)明的機械結(jié)構(gòu)圖，圖中1飛輪、2前進離合器、3倒檔離合器、4 泵一一馬達、5泵——馬達齒輪、6倒檔制動器、7前行星架、8后行星架與前齒圈組件、9前 行星齒輪、10后行星架、11后齒圈、12后行星齒輪、13變速器殼、14減速齒輪、15輸出軸、16 后太陽輪、17前太陽輪、18太陽輪軸、19氣泵、20飛輪殼、21太陽輪軸與氣泵、泵——馬達聯(lián) 系齒輪、22變速器輸入軸、23油泵、M離合器主動部分、25行星輪系輸出軸J6軸承。附圖2是本發(fā)明的能量回收與液壓系統(tǒng)圖，圖中1快速制冷控制閥、2排氣熱交換 器、3節(jié)流閥、4單向閥、5調(diào)速閥、6高壓罐、7泵卸荷閥、8氣泵、9低壓罐、10正常制冷控制 閥、11前熱交換器、12后熱交換器、13左氣——液轉(zhuǎn)換器、14蒸發(fā)器、15泵——馬達、16油 泵、17蓄能器、18汽車起步控制節(jié)流閥、19右氣——液轉(zhuǎn)換器、20液路換向控制閥、21工作 介質(zhì)、22油箱、23上液位傳感器J4下液位傳感器、25氣路換向控制閥、沈液壓油、27氣馬 達、觀控制油管路、四補油控制閥。
具體實施例方式附圖1中機械液壓混合傳動變速器機械部分與傳統(tǒng)行星齒輪變速器制造方法 相同，太陽輪軸(18)上多設(shè)置一個太陽輪軸與氣泵、泵——馬達聯(lián)系齒輪(21)，氣泵(19) 和泵——馬達固定在變速器殼(13)上。附圖2中液壓系統(tǒng)用管路將液壓馬達(15)、 氣——液轉(zhuǎn)換器(13、21)、排氣熱交換器O)、前換熱器(11)、高壓罐(6)、氣泵(8、)低壓罐 (9)后換熱器(12)、氣馬達07)依次聯(lián)結(jié)；氣路中的工作介質(zhì)為二氧化碳或氨。
權(quán)利要求
1.一種機械液壓混合傳動變速器，其特征是機械液壓混合傳動變速器由行星齒輪變 速器和用于能量回收的排氣熱交換器、高壓罐、低壓罐、前熱交換器換熱器、后熱交換器及 實現(xiàn)氣液能轉(zhuǎn)換和輸出的氣一液能轉(zhuǎn)換器、液壓泵一馬達、氣泵和氣馬達組成。
2.如權(quán)利要求1所述的機械液壓混合傳動變速器，其特征在于系統(tǒng)中設(shè)左、右氣—— 液能轉(zhuǎn)換器、高壓罐、低壓罐和排氣熱交換器，其中排氣熱交換器制成管形，置于內(nèi)燃機排 氣道內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的機械液壓混合傳動變速器，其特征在于在高壓罐、低壓罐之間 設(shè)有氣泵和泵卸荷閥。
4.如權(quán)利要求1所述的機械液壓混合傳動變速器，其特征在于在變速器殼上安裝氣 泵和泵——馬達，氣泵和泵——馬達各自軸上的齒輪與太陽輪軸上的氣泵、泵——馬達聯(lián) 系齒輪相嚙合。
5.如權(quán)利要求1所述的機械液壓混合傳動變速器，其特征在于氣路換向控制閥與后 熱交換器之間設(shè)置氣馬達。
6.如權(quán)利要求1所述的機械液壓混合傳動變速器，其特征在于系統(tǒng)中設(shè)泵——馬達， 泵——馬達回油口設(shè)汽車起步控制節(jié)流閥。
7.如權(quán)利要求1所述的機械液壓混合傳動變速器，其特征在于前熱交換器與后熱交 換器之間設(shè)置快速制冷控制閥。
8.如權(quán)利要求1所述的機械液壓混合傳動變速器，其特征在于在高壓罐、低壓罐之間 設(shè)蒸發(fā)器、節(jié)流閥和正常制冷控制閥。
全文摘要
一種機械液壓混合傳動變速器，該變速器采用機械和液壓形式來傳遞動力；結(jié)構(gòu)由行星齒輪變速器和能量回收與液壓驅(qū)動系統(tǒng)組成；在傳遞動力的同時還能回收汽車排氣及制動能量，并實現(xiàn)給汽車制冷與供暖的效果；其液壓系統(tǒng)由液壓泵——馬達(泵)、氣泵、氣——液能轉(zhuǎn)換器、熱交換器、高壓罐、低壓罐和調(diào)速閥組成。汽車正常行駛時，使高壓罐中的工作介質(zhì)進入排氣熱交換器吸收排氣的熱量變成高溫、高壓的氣體，該氣體交替進入左右——液能轉(zhuǎn)換器，而輸出高壓液體驅(qū)動泵——馬達工作，通過齒輪與變速器太陽輪軸上的齒輪嚙合與齒輪傳遞的動力共同驅(qū)動汽車行駛。減速制動時，泵——馬達被行駛的車輛反拖旋轉(zhuǎn)變成了泵，產(chǎn)生高壓油，將低壓罐內(nèi)的氣體壓入高壓罐存儲，回收能量。
文檔編號F16H47/04GK102146999SQ201010108250
公開日2011年8月10日 申請日期2010年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月10日
發(fā)明者蔡學(xué)功 申請人:蔡學(xué)功