CN119659306B - 一种混动无级宽幅变速驱动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混动无级宽幅变速驱动系统，涉及车辆技术领域，包括行星传动机构、液压传动机构、马达轴机构及输出轴拨叉换挡机构；行星传动机构用于接收来自发动机的动力；液压传动机构包括变量液压泵、前变量液压马达及后变量液压马达；变量液压泵、前变量液压马达及后变量液压马达的变量最大倾角为45°；变量液压泵通过油道与前变量液压马达和后变量液压马达控制油路形成闭式液压系统；行星传动机构及液压传动机构均与马达轴机构传动连接，马达轴机构与输出轴拨叉换挡机构的输入端传动连接；输出轴拨叉换挡机构具有L挡和H挡。其能根据驾驶需求实现无级调速，液压变速范围宽，无需行进中换挡升降速，可靠性高、操控性好，作业效率高。

Description

一种混动无级宽幅变速驱动系统

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种混动无级宽幅变速驱动系统。

背景技术

目前国内中大型拖拉机普遍采用滑移齿轮换挡、啮合套换挡、同步器换挡、动力换挡变速器，存在挡位多、结构复杂、操作复杂、工作效率低、能耗高的问题；且传动比不连续，换挡过程有动力中断，无法实时匹配最佳速比。

因此，部分驱动系统中采用液压机械无级变速器改进以上所带来的问题，但现有驱动系统中的液压机械无级变速器存在液压变速范围窄，需要行进中换挡升降速，结构复杂，且换挡过程中离合器摩擦片容易发生高温烧结，故障率高。

发明内容

本发明的目的是提供一种混动无级宽幅变速驱动系统，以解决上述现有技术存在的问题，能够根据驾驶需求实现无级调速，液压变速范围宽，无需行进中换挡升降速，可靠性高、操控性好，作业效率高。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种混动无级宽幅变速驱动系统，包括行星传动机构、液压传动机构、马达轴机构及输出轴拨叉换挡机构；所述行星传动机构具有总输入端和总输出端；所述总输入端用于接收来自发动机的动力；所述总输出端用于将动力传出，且所述总输出端与所述总输入端能够传动连接；所述液压传动机构包括变量液压泵、前变量液压马达及后变量液压马达；所述变量液压泵通过油道与所述前变量液压马达和所述后变量液压马达的控制油路形成闭式液压系统；所述变量液压泵、所述前变量液压马达及所述后变量液压马达的变量最大倾角为45°；所述马达轴机构具有马达小齿轴和马达大齿轴；所述前变量液压马达的输出轴与所述后变量液压马达的输出轴均与马达主轴固定连接，所述马达主轴与所述马达小齿轴及所述马达大齿轴均保持传动连接状态；所述马达大齿轴的输入端能够与所述总输出端传动连接；所述输出轴拨叉换挡机构具有输出轴拨叉换挡器，所述输出轴拨叉换挡器具有第一换挡输入轴、第二换挡输入轴及换挡输出轴；所述第一换挡输入轴与所述马达小齿轴能够啮合传动；所述第二换挡输入轴能够与所述马达大齿轴的输出端传动连接；动力由所述第一换挡输入轴输入并由所述换挡输出轴输出时对应L挡；动力由所述第二换挡输入轴输入并由所述换挡输出轴输出时对应H挡。

优选的，所述变量液压泵、所述前变量液压马达及所述后变量液压马达均为双向类型。

优选的，所述总输入端的输出端还连接有PTO机构；所述PTO机构包括PTO离合器和PTO拨叉换挡器；所述PTO离合器的输入端与所述总输入端的输出端传动连接，所述PTO离合器的输出端与所述PTO拨叉换挡器的输入端连接；所述PTO拨叉换挡器的输出端具有第一PTO输出轴和第二PTO输出轴。

优选的，所述行星传动机构的所述总输入端能够通过泵传动组件与所述变量液压泵传动连接。

优选的，所述行星传动机构包括总输入轴、行星架、多个行星轮、内齿圈、太阳轮及主输出齿轮；所述总输入轴的输入端用于接收来自发动机的动力；所述总输入轴的输出端与所述行星架传动连接；各所述行星轮转动设置在所述行星架上；所述内齿圈与各所述行星轮啮合传动，且所述太阳轮与各所述行星轮啮合传动；所述内齿圈与所述泵传动组件的输入端传动连接；所述泵传动组件的输出端与所述变量液压泵传动连接；所述主输出轴与所述主输出齿轮固定连接，所述主输出齿轮与所述马达大齿轴的输入端传动连接；所述总输入轴的输入端形成所述总输入端，所述主输出齿轮形成所述总输出端。

优选的，所述输出轴拨叉换挡机构具有同步器装置。

优选的，所述换挡输出轴的输出端后侧还设有后驱轴机构、四驱轴机构及前驱轴机构；所述后驱轴机构具有后驱输入轴和后驱传动组件，所述后驱输入轴的输入端与所述换挡输出轴传动连接，所述后驱输入轴的输出端与所述后驱传动组件传动连接；所述后驱传动组件用于驱动车辆后侧的两个车轮；所述四驱轴机构具有四驱离合器；所述四驱离合器的输入端能够与所述换挡输出轴传动连接；所述前驱轴机构具有前驱输入轴和前驱传动组件；所述前驱输入轴的输入端与所述四驱离合器的输出端传动连接，所述前驱输入轴的输出端与所述前驱传动组件传动连接；所述前驱传动组件用于驱动车辆前侧的两个车轮。

优选的，所述后驱传动组件包括后桥锥齿轮、后桥差速器、右后轮组件及左后轮组件；所述后桥锥齿轮的输入端与所述换挡输出轴传动连接；所述后桥差速器的输入端与所述后桥锥齿轮的输出端传动连接；所述右后轮组件包括右后轮边减速器及右后制动器；所述右后轮边减速器的输入端与所述后桥差速器的输出端传动连接，所述右后轮边减速器的输出端与车辆的右后车轮传动连接；所述右后制动器用于对车辆的右后车轮制动；所述左后轮组件包括左后轮边减速器及左后制动器；所述左后轮边减速器的输入端与所述后桥差速器的输出端传动连接，所述左后轮边减速器的输出端与车辆的左后车轮传动连接；所述左后制动器用于对车辆的左后车轮制动。

优选的，所述输出轴拨叉换挡机构处于所述L挡时，车辆的最高车速为25km/h～35km/h；所述输出轴拨叉换挡机构处于所述H挡时，车辆的最高车速为40km/h～60km/h。

优选的，所述后桥差速器带有差速锁功能。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统，通过结合行星传动机构和液压传动机构的优势，能够更好地利用发动机的能量，在不同的工况下，通过合理地分配发动机动力到行星传动机构和液压传动机构，可以实现能量的优化利用，如，在车辆轻载高速行驶时，发动机动力主要通过行星传动机构直接传递，减少液压传动环节的能量损失；在车辆需要大扭矩输出时，通过液压传动机构的介入，使发动机和液压传动机构协同工作，兼具液压传动和机械传动的优点，低速时液压功率占比大，输出扭矩大，高速时机械功率占比大，效率高，最高车速时为纯机械传动，提高系统的整体能量利用效率，进而提高作业效率；变量液压泵、前变量液压马达和后变量液压马达的变量最大倾角为45°，这是实现液压变速范围宽的一个重要因素，较大的变量倾角允许液压马达在排量上有较大的变化范围，当变量倾角从最小角度变化到最大角度45°时，液压马达的排量可以在一个较大的区间内变化，通过改变变量倾角来调节排量的方式，使得液压马达能够在很宽的范围内改变其转速和扭矩输出，从而实现液压变速范围宽的特点，从而达到行进间无换挡；变量液压泵和两个变量液压马达通过油道连接成闭式液压系统，结构紧凑，传动平稳性好，双马达工作输出扭矩大；能够根据驾驶需求实现无级调速，整体结构简单，可靠性高，操控性好，作业效率高。

进一步的，在正常前进时，液压泵以正向旋转的方式向液压马达提供高压油，使液压马达正向旋转，驱动车辆前进；当需要倒车时，改变液压泵的变量方向，液压马达就会反向旋转，从而实现液压传动与机械传动对车辆的倒车的作用。

进一步的，PTO(动力输出轴)机构的设置使得系统能够为不同的外部作业设备提供动力，通过PTO拨叉换挡器输出的第一PTO输出轴和第二PTO输出轴，可以用于连接作业设备。

进一步的，行星传动机构的总输入端通过泵传动组件与变量液压泵传动连接，通过借用发动机动力经泵传动组件驱动变量液压泵，进而利用液压传动机构传递动力。

进一步的，动力可以通过行星架和行星轮更多地传递到内齿圈，进而通过泵传动组件驱动变量液压泵，利用液压传动的高扭矩特性来满足动力需求；在车辆高速行驶时，动力可以通过行星轮更多地传递到太阳轮，再由主输出齿轮输出，以实现较高的转速输出，这种多级传动方式能够根据不同工况实现高效的动力分配。

进一步的，同步器装置有助于提高挡位切换的准确性。在换挡时，它能够精确地使目标挡位的齿轮与输出轴达到同步状态，从而确保齿轮能够准确地啮合；配备同步器后，即使是经验不足的驾驶员也能轻松地完成换挡，减少了车辆在换挡过程中的抖动和顿挫，提高了驾驶的舒适性和车辆的稳定性。

进一步的，后驱轴机构、四驱轴机构和前驱轴机构的设置使车辆能够实现多种驱动方式。

进一步的，后驱传动组件通过后桥锥齿轮和后桥差速器的组合，能够有效地将来自换挡输出轴的动力传递到左右后轮，后桥锥齿轮主要用于改变动力的传递方向，以便更好地驱动后轮，后桥差速器则在车辆转弯或行驶在不平路面时发挥关键作用，它能够允许左右后轮以不同的速度旋转，同时合理地分配扭矩；轮边减速器能够降低从后桥差速器传来的转速，同时增大扭矩，使车轮获得足够的动力来驱动车辆。

进一步的，L挡用于低速高扭矩工况，如田间作业；H挡用于高速行驶工况，如公路运输；通过设定不同挡位下的最高车速范围，系统可以根据车辆的行驶速度合理地分配动力，减少能量浪费，优化系统工作状态。

进一步的，后桥差速器带有差速锁功能，当开启差速锁后，能够强制左右后轮以相同的速度旋转，将动力平均分配到两个后轮，这样，即使一个后轮失去附着力，另一个有附着力的后轮也能获得足够的动力，使车辆能够从困境中脱离出来，大大提高车辆在恶劣路况下的通过能力。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统的原理示意图；

图2为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统在车辆静止状态下的传动路线图；

图3为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统在L挡前进时的传动路线图；

图4为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统在L挡前进且最高车速时的传动路线图；

图5为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统在H挡前进时的传动路线图；

图6为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统在H挡前进且最高车速时的传动路线图；

图7为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统在车辆后退时的传动路线图；

图8为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统在第一PTO输出轴输出动力的传动路线图；

图9为本发明提供的混动无级宽幅变速驱动系统在第二PTO输出轴输出动力的传动路线图。

图中：1-发动机；2-减振器；3-总输入轴；4-分支输入齿轮；5-工作泵齿轮；6-工作泵；7-控制泵；8-润滑和控制齿轮；9-润滑泵；10-行星架；11-太阳轮；12-行星轮；13-内齿圈；14-泵主动齿轮；15-泵被动齿轮；16-主输出齿轮；17-变量液压泵；18-PTO离合器；19-PTO主动轴组件；20-PTO小齿输入轴；21-PTO大齿输入轴；22-PTO输出组件；23-第一PTO输出轴；24-PTO拨叉换挡器；25-第二PTO输出轴；26-马达大齿轴；27-马达小齿轴；28-马达主轴；29-前变量液压马达；30-后变量液压马达；31-第一换挡输入轴；32-第二换挡输入轴；33-四驱主动齿轮；34-输出轴拨叉换挡器；35-后驱输入轴；36-后桥锥齿轮；37-右后车轮；38-右后轮边减速器；39-右后制动器；40-后桥差速器；41-后桥伞齿轮；42-左后制动器；43-左后轮边减速器；44-左后车轮；45-四驱轴组件；46-四驱被动齿轮；47-四驱离合器；48-前驱轴机构；49-前驱制动器；50-前桥锥齿轮；51-右前车轮；52-右前轮边减速器；53-前桥差速器；54-前桥伞齿轮；55-左前轮边减速器；56-左前车轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种混动无级宽幅变速驱动系统，以解决现有技术存在的问题，能够根据驾驶需求实现无级调速，液压变速范围宽，无需行进中换挡升降速，可靠性高、操控性好，作业效率高。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

本实施例提供一种混动无级宽幅变速驱动系统，主要但不限于现代农业机械、新一代工程机械及工程车辆等领域，如中大型拖拉机上的应用，如图1～图9所示，包括行星传动机构、液压传动机构、马达轴机构及输出轴拨叉换挡机构；行星传动机构具有总输入端和总输出端；总输入端用于接收来自发动机1的动力；总输出端用于将动力传出，且总输出端与总输入端能够传动连接；液压传动机构包括变量液压泵17、前变量液压马达29及后变量液压马达30；变量液压泵17通过油道与前变量液压马达29和后变量液压马达30的控制油路形成闭式液压系统；变量液压泵17、前变量液压马达29及后变量液压马达30的变量最大倾角为45°；马达轴机构具有马达小齿轴27和马达大齿轴26；前变量液压马达29的输出轴与后变量液压马达30的输出轴均与马达主轴28固定连接，马达主轴28与马达小齿轴27及马达大齿轴26均保持传动连接状态；马达大齿轴26的输入端能够与总输出端传动连接；输出轴拨叉换挡机构具有输出轴拨叉换挡器34，输出轴拨叉换挡器34具有第一换挡输入轴31、第二换挡输入轴32及换挡输出轴；第一换挡输入轴31与马达小齿轴27能够啮合传动；第二换挡输入轴32能够与马达大齿轴26的输出端传动连接；动力由第一换挡输入轴31输入并由换挡输出轴输出时对应L挡；动力由第二换挡输入轴32输入并由换挡输出轴输出时对应H挡。

通过结合行星传动机构和液压传动机构的优势，能够更好地利用发动机1的能量，在不同的工况下，通过合理地分配发动机1动力到行星传动机构和液压传动机构，可以实现能量的优化利用，如，在车辆轻载高速行驶时，发动机1动力主要通过行星传动机构直接传递，减少液压传动环节的能量损失；在车辆需要大扭矩输出时，通过液压传动机构的介入，使发动机1和液压传动机构协同工作，兼具液压传动和机械传动的优点，低速时液压功率占比大，输出扭矩大，高速时机械功率占比大，效率高，最高车速时为纯机械传动，提高系统的整体能量利用效率，进而提高作业效率；变量液压泵17、前变量液压马达29和后变量液压马达30的变量最大倾角为45°，这是实现液压变速范围宽的一个重要因素，较大的变量倾角允许液压马达在排量上有较大的变化范围，当变量倾角从最小角度变化到最大角度45°时，液压马达的排量可以在一个较大的区间内变化，通过改变变量倾角来调节排量的方式，使得液压马达能够在很宽的范围内改变其转速和扭矩输出，从而实现液压变速范围宽的特点，从而达到行进间无换挡；变量液压泵17和两个变量液压马达通过油道连接成闭式液压系统，结构紧凑，传动平稳性好，双马达工作输出扭矩大；能够根据驾驶需求实现无级调速，整体结构简单，可靠性高，操控性好，作业效率高。

其中，关于行星传动机构的相关设置说明：

具体的，行星传动机构前侧设置有发动机1及减振器2。

于本实施例的可选方案中，较为优选的，如图1所示，行星传动机构包括总输入轴3、行星架10、多个行星轮12、内齿圈13、太阳轮11及主输出齿轮16；总输入轴3的输入端用于接收来自发动机1的动力；总输入轴3的输出端与行星架10传动连接；各行星轮12转动设置在行星架10上；内齿圈13与各行星轮12啮合传动，且太阳轮11与各行星轮12啮合传动；内齿圈13与泵传动组件的输入端传动连接；泵传动组件的输出端与变量液压泵17传动连接；主输出轴与主输出齿轮16固定连接，主输出齿轮16与马达大齿轴26的输入端传动连接；总输入轴3的输入端形成总输入端，主输出齿轮16形成总输出端。动力可以通过行星架10和行星轮12更多地传递到内齿圈13，进而通过泵传动组件驱动变量液压泵17，利用液压传动的高扭矩特性来满足动力需求；在车辆高速行驶时，动力可以通过行星轮12更多地传递到太阳轮11，再由主输出齿轮16输出，以实现较高的转速输出，这种多级传动方式能够根据不同工况实现高效的动力分配。

于本实施例的可选方案中，较为优选的，如图1所示，行星传动机构的总输入端能够通过泵传动组件与变量液压泵17传动连接。行星传动机构的总输入端通过泵传动组件与变量液压泵17传动连接，通过借用发动机1动力经泵传动组件驱动变量液压泵17，进而利用液压传动机构传递动力。

具体的，泵传动组件包括泵主动齿轮14和泵被动齿轮15，内齿圈13与泵主动齿轮14啮合传动，泵主动齿轮14与泵被动齿轮15啮合传动，泵被动齿轮15与变量液压泵17的输入轴传动连接。

其中，关于液压传动机构的相关设置说明：

于本实施例的可选方案中，较为优选的，变量液压泵17、前变量液压马达29及后变量液压马达30均为双向类型。在正常前进时，液压泵以正向旋转的方式向液压马达提供高压油，使液压马达正向旋转，驱动车辆前进；当需要倒车时，改变液压泵的变量方向，液压马达就会反向旋转，从而实现液压传动与机械传动对车辆的倒车的作用。

具体的，通过控制改变变量液压泵17和前/后变量液压马达30的排量实现无级变速，变速范围宽，行进中无中间换挡，通过控制变量液压泵17变量方向实现前进倒退切换，前进最高车速时为纯机械传动。

其中，关于输出轴拨叉换挡机构的相关设置说明：

于本实施例的可选方案中，较为优选的，如图1所示，输出轴拨叉换挡机构具有同步器装置。同步器装置有助于提高挡位切换的准确性。在换挡时，它能够精确地使目标挡位的齿轮与输出轴达到同步状态，从而确保齿轮能够准确地啮合；配备同步器后，即使是经验不足的驾驶员也能轻松地完成换挡，减少了车辆在换挡过程中的抖动和顿挫，提高了驾驶的舒适性和车辆的稳定性。

其中，关于输出轴拨叉换挡机构后侧的相关传动机构：

于本实施例的可选方案中，较为优选的，如图1所示，换挡输出轴的输出端后侧还设有后驱轴机构、四驱轴机构及前驱轴机构48；后驱轴机构具有后驱输入轴35和后驱传动组件，后驱输入轴35的输入端与换挡输出轴传动连接，后驱输入轴35的输出端与后驱传动组件传动连接；后驱传动组件用于驱动车辆后侧的两个车轮；四驱轴机构具有四驱离合器47；四驱离合器47的输入端能够与换挡输出轴传动连接；前驱轴机构48具有前驱输入轴和前驱传动组件；前驱输入轴的输入端与四驱离合器47的输出端传动连接，前驱输入轴的输出端与前驱传动组件传动连接；前驱传动组件用于驱动车辆前侧的两个车轮。后驱轴机构、四驱轴机构和前驱轴机构48的设置使车辆能够实现多种驱动方式。

具体的，换挡输出轴上设置有四驱主动齿轮33与四驱被动齿轮46啮合，四驱被动齿轮46与四驱轴组件45传动连接，四驱轴组件45与四驱离合器47的输入端传动连接。

具体的，其具有两驱和四驱行驶模式，提高整车的动力性和燃油经济性，前进最高车速时为纯机械传动，节能性好。

于本实施例的可选方案中，较为优选的，如图1所示，后驱传动组件包括后桥锥齿轮36、后桥差速器40、右后轮组件及左后轮组件；后桥锥齿轮36的输入端与换挡输出轴传动连接；后桥差速器40的输入端(即后桥差速器40的后桥伞齿轮41)与后桥锥齿轮36的输出端传动连接；右后轮组件包括右后轮边减速器38及右后制动器39；右后轮边减速器38的输入端与后桥差速器40的输出端传动连接，右后轮边减速器38的输出端与车辆的右后车轮37传动连接；右后制动器39用于对车辆的右后车轮37制动；左后轮组件包括左后轮边减速器43及左后制动器42；左后轮边减速器43的输入端与后桥差速器40的输出端传动连接，左后轮边减速器43的输出端与车辆的左后车轮44传动连接；左后制动器42用于对车辆的左后车轮44制动。后驱传动组件通过后桥锥齿轮36和后桥差速器40的组合，能够有效地将来自换挡输出轴的动力传递到左右后轮，后桥锥齿轮36主要用于改变动力的传递方向，以便更好地驱动后轮，后桥差速器40则在车辆转弯或行驶在不平路面时发挥关键作用，它能够允许左右后轮以不同的速度旋转，同时合理地分配扭矩；轮边减速器能够降低从后桥差速器40传来的转速，同时增大扭矩，使车轮获得足够的动力来驱动车辆。

具体的，前驱传动组件与后驱传动组件的构成近似相同，如具有前桥锥齿轮50、前桥差速器53(前桥伞齿轮54)、左前轮边减速器55及右前轮边减速器52，且具有用于对左前车轮56和右前车轮51制动的前驱制动器49。

于本实施例的可选方案中，较为优选的，后桥差速器40带有差速锁功能。后桥差速器40带有差速锁功能，当开启差速锁后，能够强制左右后轮以相同的速度旋转，将动力平均分配到两个后轮，这样，即使一个后轮失去附着力，另一个有附着力的后轮也能获得足够的动力，使车辆能够从困境中脱离出来，大大提高车辆在恶劣路况下的通过能力。

其中，关于PTO机构的相关设置：

于本实施例的可选方案中，较为优选的，如图1所示，总输入端的输出端还连接有PTO机构；PTO机构包括PTO离合器18和PTO拨叉换挡器24；PTO离合器18的输入端与总输入端的输出端传动连接，PTO离合器18的输出端与PTO拨叉换挡器24的输入端连接；PTO拨叉换挡器24的输出端具有第一PTO输出轴23和第二PTO输出轴25。PTO(动力输出轴)机构的设置使得系统能够为不同的外部作业设备提供动力，通过PTO拨叉换挡器输出的第一PTO输出轴和第二PTO输出轴，可以用于连接作业设备。

具体的，PTO离合器18的输出端通过PTO主动轴组件19与PTO拨叉换挡器24传动连接；PTO拨叉换挡器24内具有能够与第一PTO输出轴23传动连接的PTO小齿输入轴20，与第二PTO输出轴25传动连接的PTO大齿输入轴21；PTO小齿输入轴20与PTO小齿输入轴20均与PTO主动轴组件19传动连接；第一PTO输出轴23及第二PTO输出轴25均与PTO输出组件22传动连接。

具体的，动力由PTO离合器18的输出端输入并由第一PTO输出轴23输出时，其对应I挡；动力由PTO离合器18的输出端输入并由第二PTO输出轴25输出时，其对应II挡。

其中，关于其他说明：

于本实施例的可选方案中，较为优选的，输出轴拨叉换挡机构处于L挡时，车辆的最高车速为25km/h～35km/h；输出轴拨叉换挡机构处于H挡时，车辆的最高车速为40km/h～60km/h。L挡用于低速高扭矩工况，如田间作业；H挡用于高速行驶工况，如公路运输；通过设定不同挡位下的最高车速范围，系统可以根据车辆的行驶速度合理地分配动力，减少能量浪费，优化系统工作状态。

具体的，行星传动机构的总输入轴3上还连接有分支输入齿轮4，分支输入齿轮4与工作泵齿轮5啮合，工作泵齿轮5与润滑和控制齿轮8啮合，润滑和控制齿轮8分别与控制泵7和润滑泵9的输入轴传动连接。控制泵7和润滑泵9用于对设备上的各油路进行控制或润滑，包括但不限于PTO机构等。

具体的，本实施的混动无级宽幅变速驱动系统的工作过程说明如下：

如图2所示，车辆启动后处于静止状态。发动机1通过减振器2传递动力给行星传动机构的总输入轴3，分支输入齿轮4与工作泵齿轮5啮合，工作泵齿轮5与润滑和控制齿轮8啮合，工作泵6和控制泵7及润滑泵9开始工作。行星架10、行星轮12、内齿圈13、变量液压泵17开始旋转，泵主动齿轮14与泵被动齿轮15啮合，驱动变量液压泵17旋转，此时前变量液压马达29和后变量液压马达30处于最大变量状态，变量液压泵17处于零变量状态，变量液压泵17空转没有功率输出，太阳轮11和主输出齿轮16保持静止，马达轴机构和输出轴拨叉换挡机构保持静止，整车保持静止。动力传递方向如图2所示。

如图3所示，车辆启动后处于L挡前进。前变量液压马达29和后变量液压马达30保持最大变量状态，变量液压泵17由零变量向正变量逐渐增大，液压功率输出给变量马达，马达轴机构开始旋转，太阳轮11和主输出齿轮16开始旋转，输出轴拨叉换挡机构置于L挡，马达小齿轴27与第一换挡输入轴31啮合，功率传递到后驱轴机构，后桥锥齿轮36与后桥伞齿轮41啮合，驱动后桥差速器40开始工作，后桥差速器40与右后轮边减速器38和左后轮边减速器43连接，右后轮边减速器38与右后车轮37连接，左后轮边减速器43与左后车轮44连接，右后车轮37和左后车轮44向前滚动，驱动车辆前进。四驱主动齿轮33与四驱被动齿轮46啮合，四驱离合器47处于常闭接合状态，四驱离合器47与前驱轴机构48连接，前桥锥齿轮50与前桥伞齿轮54啮合，驱动前桥差速器53开始工作，前桥差速器53与右前轮边减速器52和左前轮边减速器55连接，右前轮边减速器52与右前车轮51连接，左前轮边减速器55与左前车轮56连接，右前车轮51和左前车轮56向前滚动，驱动车辆前进。车辆处于四驱状态，动力传递方向如图3所示。

如图4所示，车辆启动后处于L挡前进最高车速。当变量液压泵17由零变量向正变量逐渐增大到最大并保持，前变量液压马达29和后变量液压马达30从最大变量状态开始减小，当前变量液压马达29和后变量液压马达30变量减小到零，此时没有液压功率输出，为纯机械传动，达到L挡最高车速。动力传递方向如图4所示。

如图5所示，车辆启动后处于H挡前进。前变量液压马达29、后变量液压马达30保持最大变量状态，变量液压泵17由零变量向正变量逐渐增大，液压功率输出给变量马达，马达轴机构开始旋转，太阳轮11和主输出齿轮16开始旋转，输出轴拨叉换挡机构置于H挡，马达大齿轴26与第二换挡输入轴32啮合，功率传递到后驱轴机构，后桥锥齿轮36与后桥伞齿轮41啮合，驱动后桥差速器40开始工作，后桥差速器40与右后轮边减速器38和左后轮边减速器43连接，右后轮边减速器38与右后车轮37连接，左后轮边减速器43与左后车轮44连接，右后车轮37和左后车轮44向前滚动，驱动车辆前进。四驱主动齿轮33与四驱被动齿轮46啮合，四驱离合器47处于断开状态，没有功率传递到前驱轴机构48，前车轮被动前进。车辆处于两驱状态，动力传递方向如图5所示。

如图6所示，车辆启动后处于H挡前进最高车速。当变量液压泵17由零变量向正变量逐渐增大到最大并保持，前变量液压马达29和后变量液压马达30从最大变量状态开始减小，当前变量液压马达29和后变量液压马达30变量减小到零，此时没有液压功率输出，为纯机械传动，达到H挡最高车速。动力传递方向如图6所示。

如图7所示，车辆启动后处于H挡后退。前变量液压马达29和后变量液压马达30保持最大变量状态，变量液压泵17由零变量向负变量逐渐增大，液压功率输出给变量马达，马达轴机构开始反向旋转，太阳轮11和主输出齿轮16开始反向旋转，输出轴拨叉换挡机构置于H挡，马达大齿轴26与第二换挡输入轴32啮合，功率传递到后驱轴机构，后桥锥齿轮36与后桥伞齿轮41啮合，驱动后桥差速器40开始工作，后桥差速器40与右后轮边减速器38和左后轮边减速器43连接，右后轮边减速器38与右后车轮37连接，左后轮边减速器43与左后车轮44连接，右后车轮37和左后车轮44向后滚动，驱动车辆后退。四驱主动齿轮33与四驱被动齿轮46啮合，四驱离合器47处于断开状态，没有功率传递到前驱轴机构48，前车轮被动后退。车辆处于两驱状态，动力传递方向如图7所示。

具体的，L挡后退时，四驱离合器47处于接合状态，车辆四驱传动。

如图8所示，PTO输出I挡。发动机1通过减振器2传递动力给行星传动机构的总输入轴3，PTO离合器18接合，PTO主动轴组件19开始旋转，PTO拨叉换挡器24置于I挡，PTO小齿输入轴20与第一PTO输出轴23啮合，将动力传递到PTO输出组件22。动力传递方向如图8所示。

如图9所示，PTO输出II挡。发动机1通过减振器2传递动力给行星传动机构的总输入轴3，PTO离合器18接合，PTO主动轴组件19开始旋转，PTO拨叉换挡器24置于II挡，PTO大齿输入轴21与第二PTO输出轴25啮合，将动力传递到PTO输出组件22。动力传递方向如图9所示。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：包括行星传动机构、液压传动机构、马达轴机构及输出轴拨叉换挡机构；

所述行星传动机构具有总输入端和总输出端；所述总输入端用于接收来自发动机的动力；所述总输出端用于将动力传出，且所述总输出端与所述总输入端能够传动连接；

所述液压传动机构包括变量液压泵、前变量液压马达及后变量液压马达；所述变量液压泵通过油道与所述前变量液压马达和所述后变量液压马达的控制油路形成闭式液压系统；所述变量液压泵、所述前变量液压马达及所述后变量液压马达的变量最大倾角为45°；

所述马达轴机构具有马达小齿轴和马达大齿轴；所述前变量液压马达的输出轴与所述后变量液压马达的输出轴均与马达主轴固定连接，所述马达主轴与所述马达小齿轴及所述马达大齿轴均保持传动连接状态；所述马达大齿轴的输入端能够与所述总输出端传动连接；

所述输出轴拨叉换挡机构具有输出轴拨叉换挡器，所述输出轴拨叉换挡器具有第一换挡输入轴、第二换挡输入轴及换挡输出轴；所述第一换挡输入轴与所述马达小齿轴能够啮合传动；所述第二换挡输入轴能够与所述马达大齿轴的输出端传动连接；动力由所述第一换挡输入轴输入并由所述换挡输出轴输出时对应L挡；动力由所述第二换挡输入轴输入并由所述换挡输出轴输出时对应H挡。

2.根据权利要求1所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述变量液压泵、所述前变量液压马达及所述后变量液压马达均为双向类型。

3.根据权利要求1所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述总输入端的输出端还连接有PTO机构；

所述PTO机构包括PTO离合器和PTO拨叉换挡器；所述PTO离合器的输入端与所述总输入端的输出端传动连接，所述PTO离合器的输出端与所述PTO拨叉换挡器的输入端连接；所述PTO拨叉换挡器的输出端具有第一PTO输出轴和第二PTO输出轴。

4.根据权利要求1所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述行星传动机构的所述总输入端能够通过泵传动组件与所述变量液压泵传动连接。

5.根据权利要求4所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述行星传动机构包括总输入轴、行星架、多个行星轮、内齿圈、太阳轮及主输出齿轮；

所述总输入轴的输入端用于接收来自发动机的动力；所述总输入轴的输出端与所述行星架传动连接；各所述行星轮转动设置在所述行星架上；所述内齿圈与各所述行星轮啮合传动，且所述太阳轮与各所述行星轮啮合传动；所述内齿圈与所述泵传动组件的输入端传动连接；所述泵传动组件的输出端与所述变量液压泵传动连接；所述主输出轴与所述主输出齿轮固定连接，所述主输出齿轮与所述马达大齿轴的输入端传动连接；

所述总输入轴的输入端形成所述总输入端，所述主输出齿轮形成所述总输出端。

6.根据权利要求1所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述输出轴拨叉换挡机构具有同步器装置。

7.根据权利要求1所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述换挡输出轴的输出端后侧还设有后驱轴机构、四驱轴机构及前驱轴机构；

所述后驱轴机构具有后驱输入轴和后驱传动组件，所述后驱输入轴的输入端与所述换挡输出轴传动连接，所述后驱输入轴的输出端与所述后驱传动组件传动连接；所述后驱传动组件用于驱动车辆后侧的两个车轮；

所述四驱轴机构具有四驱离合器；所述四驱离合器的输入端能够与所述换挡输出轴传动连接；

所述前驱轴机构具有前驱输入轴和前驱传动组件；所述前驱输入轴的输入端与所述四驱离合器的输出端传动连接，所述前驱输入轴的输出端与所述前驱传动组件传动连接；所述前驱传动组件用于驱动车辆前侧的两个车轮。

8.根据权利要求7所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述后驱传动组件包括后桥锥齿轮、后桥差速器、右后轮组件及左后轮组件；

所述后桥锥齿轮的输入端与所述换挡输出轴传动连接；

所述后桥差速器的输入端与所述后桥锥齿轮的输出端传动连接；

所述右后轮组件包括右后轮边减速器及右后制动器；所述右后轮边减速器的输入端与所述后桥差速器的输出端传动连接，所述右后轮边减速器的输出端与车辆的右后车轮传动连接；所述右后制动器用于对车辆的右后车轮制动；

所述左后轮组件包括左后轮边减速器及左后制动器；所述左后轮边减速器的输入端与所述后桥差速器的输出端传动连接，所述左后轮边减速器的输出端与车辆的左后车轮传动连接；所述左后制动器用于对车辆的左后车轮制动。

9.根据权利要求1所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述输出轴拨叉换挡机构处于所述L挡时，车辆的最高车速为25km/h～35km/h；所述输出轴拨叉换挡机构处于所述H挡时，车辆的最高车速为40km/h～60km/h。

10.根据权利要求8所述的混动无级宽幅变速驱动系统，其特征在于：所述后桥差速器带有差速锁功能。