本發明涉及一用于車輛的雙驅動動力傳動系統。本發明還涉及一種包括所述動力傳動系統的車輛,特別是諸如農用車輛或輪式裝載機之類的非公路車輛。
背景技術:
從現有技術中已知的雙驅動靜壓傳動的動力傳動系統典型地包括與靜壓泵驅動接合的動力源以及與靜壓泵流體連通的兩個靜壓馬達。一般地,第一靜壓馬達的輸出轉矩和第二靜壓馬達的輸出轉矩在加和齒輪箱(summing gearbox)中加和。加和的轉矩從加和齒輪箱的輸出軸傳遞至至少一個車軸或輪軸。典型地,使用至少一個驅動軸和至少一個錐齒輪組來實現從加和齒輪箱的輸出軸至車軸的轉矩傳遞。
為了改善動力傳動系統的總體傳動效率并為了減少能量消耗,加和齒輪箱通常構造成使得馬達輸出轉矩與加和齒輪箱的輸出轉矩之比對于兩個馬達是不同的。例如,對于第一馬達而言的所述比例小于對于第二馬達而言的所述比例。在該情形下,動力傳動系統通常配置成使得第一馬達可在較高的車速下脫離,以避免第一馬達的超速。因而,在低車速下,兩個馬達都用于提供最大輸出轉矩,而在高車速下,例如高于閾值車速時,僅第二馬達接合。以此方式可減小能量消耗和總體損耗。
然而,盡管有這些改進,但仍存在對于更高效率的傳動系統的需求。尤其在非公路車輛市場中,對于允許傳動適于諸如車速或路面條件之類的不同駕駛工況的動力傳動系統的需求日益增長。
技術實現要素:
因而,作為本發明的基礎的技術問題包括提供一種帶有改進的能量效率和靈活性的雙驅動動力傳動系統。
該問題由根據權利要求1的雙驅動動力傳動系統以及包括所述雙驅動動力傳動系統的車輛所解決。
現提出的雙驅動動力傳動系統至少包括:
動力源;
與動力源驅動地接合的靜壓泵;
第一車軸;
第二車軸;
與靜壓泵流體連通的第一靜壓單元,第一靜壓單元與第一車軸驅動地接合或選擇性地驅動接合,且第一靜壓單元不能與第二車軸驅動地接合;
與靜壓泵流體連通的第二靜壓單元,第二靜壓單元與第二車軸驅動地接合或選擇性地驅動接合,且第二靜壓單元不能與第一車軸驅動地接合;以及
控制單元,控制單元適于控制靜壓泵和/或第一靜壓單元和/或第二靜壓單元的液壓排量。
換言之,第一靜壓單元僅與或僅可與第一車軸驅動地接合,第二靜壓單元僅與或僅可與第二車軸驅動地接合。與下列事實結合:控制單元構造成控制靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元中至少一個或全部的液壓排量,由此控制單元適于以特別靈活的方式控制第一車軸和第二車軸處提供的轉矩。控制單元還被稱作中央液壓差速器。例如,控制單元可適于基于當前駕駛狀況或基于由車輛操作者提供的輸入信號控制第一車軸和第二車軸處提供的轉矩。
控制單元可取代用于上述從現有技術中已知的雙驅動動力傳動系統中的加和齒輪箱、驅動軸和錐齒輪組。換言之,第一靜壓單元的輸出軸可能或能夠與第一車軸驅動地接合,而不需要齒輪箱、驅動軸和錐齒輪組中的至少一個或每個。額外地或替代地,第二靜壓單元的輸出軸可能或能夠與第二車軸驅動地接合,而不需要齒輪箱、驅動軸和錐齒輪組中的至少一個或每個。通過以此方式減少傳動零件的數量,減少了總體傳動損耗并改善了傳動效率。此外,移除任何驅動軸、齒輪箱和錐齒輪組降低了動力傳動系統的生產成本和總體重量,延長了動力傳動系統的壽命并提供了更好的零件安裝自主性。
動力源可例如為內燃機或電動馬達。靜壓泵可為可變排量泵,諸如本領域中已知的軸向活塞泵或徑向活塞泵。第一靜壓單元和第二靜壓單元中的至少一個可為可變排量靜壓馬達,諸如本領域中已知的軸向活塞馬達或徑向活塞馬達。優選地,第一靜壓單元和第二靜壓單元中的至少一個是可逆靜壓馬達,其輸出軸構造為沿兩個方向轉動。與第一靜壓單元流體連通的靜壓泵可包括使用閥而流體連接或選擇性地流體連接至第一靜壓單元的靜壓泵。與第二靜壓單元流體連通的靜壓泵可包括使用閥而流體連接或選擇性地流體連接至第二靜壓單元的靜壓泵。第一靜壓單元和第二靜壓單元可并聯地與靜壓泵流體連通或可構造成例如通過一個或多個流體控制閥并聯地與靜壓泵流體連通。這典型地包括:靜壓泵和靜壓單元流體連通使得靜壓泵施加或可施加相同的流體壓力至第一靜壓單元和第二靜壓單元。
控制單元可構造成:控制包括靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元的液壓回路,使得由動力源提供的機械能或輸出轉矩或者所述能量/輸出轉矩的一部分可根據多種組合在第一車軸與第二車軸之間分配。
在某實施例中,所提出的雙驅動動力傳動系統包括第一離合裝置,第一離合裝置構造成將第一靜壓單元的輸出軸與第一車軸選擇性地驅動接合。即,第一離合裝置構造成將第一靜壓單元的輸出軸與第一車軸驅動地接合或將第一靜壓單元的輸出軸與第一車軸脫離。額外地或替代地,所提出的雙驅動動力傳動系統可包括第二離合裝置,第二離合裝置構造成將第二靜壓單元的輸出軸與第二車軸選擇性地驅動接合。即,第二離合裝置構造成將第二靜壓單元的輸出軸與第二車軸驅動地接合或將第二靜壓單元的輸出軸與第二車軸脫離。控制單元可適于控制第一離合裝置和第二離合裝置中的至少一個。額外地或替代地,離合裝置可構造成基于由車輛操作者通過諸如踏板、手柄或按鈕之類的對應的輸入裝置提供的輸入信號被致動。
在所提出的雙驅動動力傳動系統的另一實施例中,第一靜壓單元的輸出軸或第一離合裝置的輸出軸與第一車軸或第一車軸的第一差速器直接驅動接合。在此和下文中,術語車軸與軸之間或兩個軸之間的“直接驅動接合”可包括固定至相應的車軸/軸的齒輪彼此直接接合;固定至相應車軸/軸的所述齒輪通過一個或多個惰輪而不通過任何其它傳動零件驅動地接合;或是相應的車軸/軸通過鏈條或帶彼此直接接合。
第一靜壓單元可直接連接至第一差速器或甚至整合入第一車軸差速器中。通常地,第一差速器的輸入構造為或包括可取代傳統環形齒輪的齒輪。典型地,第一靜壓單元的輸出軸垂直于第一車軸布置。由此,在傳動系統的第一靜壓單元與第一差速器的輸入之間不需要小齒輪。在該實施例中,第一靜壓單元的輸出軸、或替代地第一離合裝置的輸出軸與第一車軸、或替代地第一差速器之間的機械傳動不包括齒輪箱、驅動軸或錐齒輪組。由于傳統的車軸錐齒輪組可能引起顯著的損耗,故而本文提出的傳動系統的效率可相對于現有技術中已知的傳動系統顯著地增加。特別地,第一靜壓單元可直接設置在第一車軸處。這可能包括第一靜壓單元與第一車軸之間的距離小于一米、小于半米或小于30厘米。甚至可想到,所提出的雙驅動動力傳動系統的特征是在第一車軸處沒有差速器。替代地,雙驅動動力傳動系統可包括布置在第一車軸處的兩個(第一)靜壓單元,每個(第一)靜壓單元連接至第一車軸的兩個半軸中的一個。
額外地或替代地,第二靜壓單元的輸出軸或第二離合裝置的輸出軸可與第二車軸或第二車軸的第二差速器直接驅動接合。第二靜壓單元可直接連接至第二差速器或甚至整合入第二車軸差速器中。通常,第二差速器的輸入構造為或包括可取代傳統環形齒輪的齒輪。典型地,第二靜壓單元的輸出軸垂直于第二車軸布置。由此,在傳動系統的第二靜壓單元與第二差速器的輸入之間不需要小齒輪。在該實施例中,第二靜壓單元的輸出軸、或替代地第二離合裝置的輸出軸與第二車軸、或替代地第二差速器之間的機械傳動不包括齒輪箱、驅動軸或錐齒輪組。特別地,第二靜壓單元可直接設置在第二車軸處。這可能包括第二靜壓單元與第二車軸之間的距離小于一米、小于半米或小于30厘米。同樣可想到,所提出的雙驅動動力傳動系統的特征是在第二車軸處沒有差速器。替代地,雙驅動動力傳動系統可包括布置在第二車軸處的兩個(第二)靜壓單元,每個(第二)靜壓單元連接至第二車軸的兩個半軸中的一個。
在所提出的雙驅動動力傳動系統的另一實施例中,第一靜壓單元通過帶有雙比例功能的第一機械齒輪箱與第一車軸選擇性地驅動接合。在該情形下,第一機械齒輪箱的輸出軸優選地與第一車軸或第一差速器的輸入軸直接驅動接合。額外地或替代地,第二靜壓單元可通過帶有雙比例功能的第二機械齒輪箱與第二車軸選擇性地驅動接合,其中,第二機械齒輪箱的輸出軸優選地與第二車軸或第二差速器的輸入軸直接驅動接合。在第一靜壓單元與第一車軸之間或在第二靜壓單元與第二車軸之間包括附加的機械齒輪箱添加了在第一車軸與第二車軸之間分配由動力源提供的機械能或輸出轉矩或所述能量/輸出轉矩的一部分的其它可能性,從而增加了雙驅動動力傳動系統的靈活性和多功能性。
在另一實施例中,所提出的雙驅動動力傳動系統包括至少一個流體控制閥,用于將靜壓泵選擇性地流體連接至第一靜壓單元和/或第二靜壓單元。至少一個流體控制閥可具有至少三個控制狀態,這些控制狀態對應于包括靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元的液壓回路的不同配置。
液壓回路和流體控制閥可配置成:當流體控制閥處于第一控制狀態時,靜壓泵并聯地與第一靜壓單元和第二靜壓單元流體連通。液壓回路和流體控制閥可配置成:當流體控制閥處于第二控制狀態時,靜壓泵與第一靜壓單元流體連通并與第二靜壓單元流體斷開。且液壓回路和流體控制閥可配置成:當流體控制閥位于第三控制狀態時,靜壓泵與第二靜壓單元流體連通并與第一靜壓單元流體斷開。在另一實施例中,流體控制閥還可具有第四控制狀態。液壓回路和流體控制閥則可配置成:當流體控制閥位于第四控制狀態時,靜壓泵與第一靜壓單元和第二靜壓單元流體斷開。
典型地,靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元均具有第一流體端口和第二流體端口。在所提出的雙驅動動力傳動系統的另一實施例中,至少一個流體控制閥包括第一流體控制閥和第二流體控制閥。第一流體控制閥和第二流體控制閥可被連接成:使得靜壓泵的第一流體端口可通過第一流體控制閥選擇性地流體連接至第一靜壓單元的第一流體端口和第二靜壓單元的第一流體端口;且靜壓泵的第二流體端口可通過第二流體控制閥選擇性地流體連接至第一靜壓單元的第二流體端口和第二靜壓單元的第二流體端口。
連接靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元、第一流體控制閥和第二流體控制閥的流體管線還可被構造成:
在上述第一控制狀態中,第一流體控制閥將靜壓泵的第一流體端口流體連接至第一靜壓單元和第二靜壓單元的第一流體端口,且第二流體控制閥將靜壓泵的第二流體端口流體連接至第一靜壓單元和第二靜壓單元的第二流體端口;
在上述第二控制狀態中,第一流體控制閥和第二控制閥將靜壓泵的第一流體端口和第二流體端口流體連接至第一靜壓單元的第一流體端口和第二流體端口,并將靜壓泵與第二靜壓單元流體斷開;以及
在上述第三控制狀態中,第一流體控制閥和第二控制閥將靜壓泵的第一流體端口和第二流體端口流體連接至第二靜壓單元的第一流體端口和第二流體端口,并將靜壓泵與第一靜壓單元流體斷開。
至少一個流體控制閥還增加了在第一靜壓單元與第二靜壓單元之間或在第一車軸與第二車軸之間分配由動力源提供的機械能或輸出轉矩或所述能量/輸出轉矩的一部分的可能性,從而增加了雙驅動動力傳動系統的靈活性和多功能性。
在另一實施例中,所提出的雙驅動動力傳動系統包括液壓蓄能器組件。蓄能器組件連接至液壓回路,使得蓄能器組件適于與靜壓泵和/或第一靜壓單元和/或第二靜壓單元流體連通。液壓蓄能器組件和液壓回路通常被連接成:可通過將靜壓能量從靜壓泵和/或第一靜壓單元和/或第二靜壓單元傳遞至蓄能器組件而充載蓄能器組件;或可通過將靜壓能量從蓄能器組件傳遞至第一靜壓單元和/或第二靜壓單元而卸載蓄能器組件。
通常,蓄能器組件包括至少一個高壓蓄能器和至少一個低壓蓄能器。優選地,高壓蓄能器中的靜壓壓力被保持在包括靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元的液壓回路中的工作壓力的壓力范圍內。典型地,高壓蓄能器中的靜壓壓力至少為100巴。額外地或替代地,高壓蓄能器中的靜壓壓力可高達500巴。低壓蓄能器中的靜壓壓力通常保持為閉合液壓回路的回流管線中的靜壓壓力。低壓蓄能器中的靜壓壓力可至少為30巴。額外地或替代地,低壓蓄能器中的靜壓壓力可高達30巴。
雙驅動動力傳動系統可附加地包括至少一個蓄能器閥,用于將蓄能器組件選擇性地流體連接至靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元中的至少一個或每個。蓄能器閥可具有至少三個控制位置。連接蓄能器組件、蓄能器閥和液壓回路的流體管線可布置成:當蓄能器閥位于第二控制位置中時,蓄能器組件與靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元流體斷開;且當蓄能器閥位于第一控制位置或第三控制位置中時,液壓蓄能器組件與靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元并聯地流體連通。
例如,位于第一控制位置中的蓄能器閥可包括:將高壓蓄能器流體連接至靜壓泵和靜壓單元的第一流體端口并將低壓蓄能器流體連接至靜壓泵和靜壓單元的第二流體端口的蓄能器閥。位于第三控制位置中的蓄能器閥可包括:將高壓蓄能器流體連接至靜壓泵和靜壓單元的第二流體端口并將低壓蓄能器流體連接至靜壓泵和靜壓單元的第一流體端口的蓄能器閥。
在所提出的雙驅動動力傳動系統的其它實施例中,控制單元適于例如根據控制算法,基于至少一個傳感器信號來控制至少一個控制裝置。
控制裝置還可包括以下中的至少一個或每個:
用于控制靜壓泵的液壓排量的致動器;
用于控制第一靜壓單元的液壓排量的致動器;
用于控制第二靜壓單元的液壓排量的致動器;
至少一個流體控制閥,用于將靜壓泵選擇性地流體連接至第一靜壓單元和/或第二靜壓單元;
蓄能器閥,用于將液壓蓄能器組件選擇性地流體連接至靜壓泵、第一靜壓單元和第二靜壓單元中的至少一個或每個;
第一離合裝置,用于使第一靜壓單元與第一車軸選擇性地驅動接合;以及
第二離合裝置,用于使第二靜壓單元與第二車軸選擇性地驅動接合;
帶有雙比例功能的第一機械齒輪箱;以及
帶有雙比例功能的第二機械齒輪箱,用于使第二靜壓單元與第二車軸選擇性地驅動接合。
傳感器信號可標示以下中的至少一個或每個:
靜壓泵的液壓排量;
第一靜壓單元的液壓排量;
第二靜壓單元的液壓排量;
動力源的輸出軸的轉速;
第一車軸的轉速;
第二車軸的轉速;
高壓蓄能器中的靜壓壓力;
低壓蓄能器中的靜壓壓力;以及
至少一個車胎的充氣壓力。
所提出的雙驅動動力傳動系統典型地包括至少一個傳感器,用于檢測傳感器信號/多個傳感器信號。傳感器可包括一個或多個液壓排量傳感器、一個或多個(旋轉)速度傳感器、一個或多個轉矩傳感器、一個或多個靜壓壓力傳感器和/或一個或多個充氣壓力傳感器。控制單元可適于電子地控制至少一個控制裝置。例如,控制裝置可通過來自控制單元的電子信號控制。控制單元可基于至少一個或每個傳感器信號控制每個控制裝置。控制單元可適于獨立地控制控制裝置。控制致動器來改變靜壓泵、第一靜壓單元或第二靜壓單元的液壓排量可包括:調節相應致動器的液壓排量至由控制單元例如借助控制算法所確定的排量值。控制液壓排量可包括:增加排量、減少排量或保持排量恒定。控制至少一個流體控制閥:可包括將流體控制閥切換至其各相應控制狀態中的一個。控制蓄能器閥可包括:將蓄能器閥切換至其各控制位置中的一個。
額外地或替代地,控制單元可構造成基于由車輛操作者提供的輸入信號控制至少一個控制裝置。例如,可使用車輛的加速踏板提供輸入信號,其中,不同的踏板位置與不同的輸入信號相關聯。
此外,還提出了包括雙驅動動力傳動系統的車輛。典型地,車輛為非公路車輛。例如,車輛可為諸如拖拉機或收割機之類的農用車輛。替代地,車輛可為輪式裝載機、翻斗車、履帶車、輪式挖掘機、伸縮臂叉裝車、反鏟裝載機等。
附圖說明
在附圖中描述并在以下說明書中闡述本發明的特別實施例。
圖1示出了從現有技術中已知的以雙驅動動力傳動系統為特征的車輛,該動力傳動系統包括動力源、靜壓泵、第一靜壓馬達、第二靜壓馬達、第一車軸和第二車軸,其中,這些車軸通過加和齒輪箱、驅動軸和錐齒輪組與靜壓馬達驅動地接合;
圖2示出了以根據本發明的雙驅動動力傳動系統的第一實施例為特征的車輛,動力傳動系統包括靜壓泵,該靜壓泵通過對應的各流體控制閥與第一靜壓單元與第二靜壓單元流體連通,且動力傳動系統還包括控制單元;
圖3示出了圖2中的流體控制閥的細節圖;
圖4示出了以圖2和3中的雙驅動動力傳動系統為特征的車輛,動力傳動系統附加地包括通過蓄能器閥與靜壓泵和靜壓單元流體連通的液壓蓄能器組件;
圖5示出了圖4中的動力傳動系統的蓄能器閥的細節圖;以及
圖6示出了以圖4和5中的雙驅動動力傳動系統為特征的車輛,動力傳動系統附加地包括用于改變齒輪比的機械齒輪箱。
具體實施方式
圖1原理性地描述了從現有技術中已知的帶有雙驅動動力傳動系統200的車輛100。動力傳動系統200包括與靜壓泵4驅動地接合的內燃機(ICE)3。靜壓泵4并聯地與第一靜壓單元5a和第二靜壓單元5b流體連通。典型地,靜壓單元5a、5b各自構造為靜壓馬達。靜壓馬達5a、5b的輸出轉矩可能在加和齒輪箱6中選擇性地加和并傳遞至加和齒輪箱6的輸出軸7。即,取決于當前驅動狀況,靜壓單元5a、5b中的一者或兩者可與輸出軸7驅動地接合。從輸出軸7起,通過驅動軸8a、8b、錐齒輪組9a、9b、差速器10a、10b、第一(前)車軸11a和第二(后)車軸11b,轉矩被傳遞至一組前輪12a和一組后輪12b。本發明目的在于,提供一種帶有增加的效率和靈活性的改進的雙驅動動力傳動系統。
圖2示出了車輛101,特別是包括根據本發明的雙驅動動力傳動系統201的輪式裝載機。在此處和以下,重現的特征由相同的附圖標記標示。動力傳動系統201包括與靜壓泵4驅動地接合的動力源3,動力源3特別是ICE。靜壓泵4為液壓軸向活塞泵,該液壓軸向活塞泵包括用于改變泵4的液壓排量的可動斜盤(未示出)。液壓排量是每次回轉所移動或傳送的流體體積。泵4還包括用于通過使斜盤運動而改變泵4的液壓排量的致動器13。這種可變排量液壓泵在本領域內總地是已知的。
動力傳動系統201還包括第一靜壓單元5a和第二靜壓單元5b。每個靜壓單元5a、5b構造為可逆的軸向活塞馬達,包括用于改變相應的靜壓單元5a、5b的液壓排量的可動斜盤(未示出)。靜壓單元5a、5b包括對應的致動器21a、21b,用于通過使相應的斜盤運動而改變相應的單元5a、5b的液壓排量。靜壓單元5a、5b還包括提供對應的輸出轉矩的輸出軸22a、22b。由靜壓單元5a、5b的輸出軸22a、22b或靜壓單元的一部分所提供的輸出轉矩被傳遞至前車軸11a和/或傳遞至后車軸11b,用于驅動車輛101的前輪12a和/或后輪12b。第一靜壓單元5a的輸出軸22a可僅與第一車軸11a接合;輸出軸22a布置成其不能與第二車軸11b接合。類似地,第二靜壓單元5b的輸出軸22b僅與第二車軸11b接合;輸出軸22b布置成其不能與第一車軸11a接合。
靜壓單元5a、5b與靜壓泵4流體連通。靜壓泵4和靜壓單元5a、5b具有第一流體端口14a、15a、16a和第二流體端口14b、15b、16b。靜壓泵4通過流體控制閥17a、17b與靜壓單元5a、5b流體連通。靜壓泵4的第一流體端口14a通過第一流體控制閥17a并通過流體管線18a、19a、19b選擇性地流體連接至靜壓單元5a、5b的第一流體端口15a、16a。類似地,靜壓泵4的第二流體端口14b通過第二流體控制閥17b并通過流體管線18b、20a、20b選擇性地流體連接至靜壓單元5a、5b的第二流體端口15b、16b。
圖3示出了相同的流體控制閥17a、17b的細節圖。控制閥17a、17b構造為5位3通閥。第一流體控制閥17a具有三個流體端口18a’、19a’、19b’和五個控制狀態17a.1、17a.2、17a.3、17a.4、17a.5。第一流體控制閥17a的第一流體端口18a’通過流體管線18a流體連接至靜壓泵4的第一流體端口14a。第一控制閥17a的第二流體端口19a’和第三流體端口19b’分別通過流體管線19a、19b流體連接至靜壓單元5a、5b的第一流體端口15a、16a。
在第一控制狀態17a.1中,第一流體端口18a’流體連接至第二流體端口19a’并流體連接至第三流體端口19b’。在第二控制狀態17a.2中,第一流體端口18a’流體連接至第二流體端口19a’并與第三流體端口19b’流體斷開。在第三控制狀態17a.3中,第一流體端口18a’與第二流體端口19a’流體斷開并流體連接至第三流體端口19b’。在第四控制狀態17a.4中,所有流體端口18a’、19a’、19b’都彼此流體斷開。在第五控制狀態17a.5中,第二流體端口19a’流體連接至第三流體端口19b’,且第一流體端口18a’與第二流體端口19a’和第三流體端口19b’流體斷開。
第二流體控制閥17b具有三個流體端口18b’、20a’、20b’和五個控制狀態17b.1、17b.2、17b.3、17b.4、17b.5。第二流體控制閥17b的第一流體端口18b’通過流體管線18b流體連接至靜壓泵4的第二流體端口14b。第二控制閥17b的第二流體端口20a’和第三流體端口20b’分別通過流體管線20a、20b流體連接至靜壓單元5a、5b的第二流體端口15b、16b。關于第二流體控制閥17b的控制狀態17b.1、17b.2、17b.3、17b.4、17b.5,加上必要的變更后,其配置與關于第一流體控制閥17a所描述的那些相似。
流體控制閥17a、17b可被控制使得流體控制閥17a、17b同時位于它們各自的第一控制狀態17a.1、17b.1中;位于它們各自的第二控制狀態17a.2、17b.2中;位于它們各自的第三控制狀態17a.3、17b.3中;位于它們各自的第四控制狀態17a.4、17b.4中;位于它們各自的第五控制狀態17a.5、17b.5中。在第一配置(同時處于17a.1、17b.1)中,靜壓單元5a、5b并聯地與靜壓泵4流體連通。在第二配置(同時處于17a.2、17b.2)中,靜壓泵4流體連接至第一靜壓單元5a并與第二靜壓單元5b流體斷開。在第三配置(同時處于17a.3、17b.3)中,靜壓泵4與第一靜壓單元5a流體斷開并流體連接至第二靜壓單元5b。在第四配置(同時處于17a.4、17b.4)中,靜壓泵4與第一靜壓單元5a流體斷開并與第二靜壓單元5b流體斷開。在第五配置(同時處于17a.5、17b.5)中,靜壓泵4與第一靜壓單元5a流體斷開并與第二靜壓單元5b流體斷開,而靜壓單元5a、5b的第一端口15a、16a分別與第二端口15b、16b彼此流體連接。
上述流體控制閥17a、17b的不同配置對應于在靜壓單元5a、5b之間分配由動力源3提供的機械能的不同模式,并對應于將機械能傳遞至靜壓單元5a、5b的輸出軸22a、22b的不同模式。
還可通過改變靜壓泵4、第一靜壓單元5a和第二靜壓單元5b中的至少一個或每個的液壓排量來影響由動力源3提供的機械能在靜壓單元5a、5b之間的分配以及將機械能傳遞至輸出軸22a、22b的分配。
第一靜壓單元5a的輸出軸22a適于通過第一離合裝置24a與第一車軸11a的第一差速器10a選擇性地驅動接合。第一離合裝置24a包括固定至第一靜壓單元5a的輸出軸22a的多個板,且對應的板固定至第一離合裝置24a的輸出軸25a。可通過接合對應的板而使輸出軸22a、25a彼此鎖定。第一離合裝置24a的輸出軸25a通過第一差速器10a的輸入齒輪23a而與第一差速器10a直接驅動接合。特別地,輸出軸25a與第一差速器10a的輸入齒輪23a直接接合。第一靜壓單元5a的輸出軸22a與第一差速器10a之間的傳動不包括驅動軸、機械齒輪箱和錐齒輪組。
輸出軸22b通過第二差速器10b的輸入齒輪23b而與第二車軸11b的第二差速器10b直接驅動接合。第二靜壓單元5b的輸出軸22b與第二差速器10b之間的傳動也不包括驅動軸、機械齒輪箱和錐齒輪組。在本文中未明確示出的替代實施例中,第二靜壓單元5b的輸出軸22b可類似地通過第二離合裝置而能與第二車軸11b選擇性地接合。
第一靜壓單元5a的輸出軸22a與第一車軸11a之間的第一減速比可與第二靜壓單元5b的輸出軸22b與第二車軸11b之間的第二減速比不同。例如,第一減速比可小于第二減速比。
雙驅動動力傳動系統201還包括控制單元30。控制單元30適于電子地控制致動器13、21a、21b,用以改變靜壓泵4和靜壓單元5a、5b的液壓排量。控制致動器13、21a、21b包括:確定靜壓泵4和靜壓單元5a、5b的排量值,以及將靜壓泵4和靜壓單元5a、5b的排量調節至所確定的排量值。控制單元30還適于電子地控制流體控制閥17a、17b。控制流體控制閥17a、17b包括:對于每個流體控制閥17a、17b確定上述控制狀態中的一個,以及將流體控制閥17a、17b切換至所確定的控制狀態。控制單元30還適于電子地控制第一離合裝置24a。控制第一離合裝置24a包括:確定第一離合裝置24a的接合狀態,并將第一離合裝置24a設置至所確定的接合狀態。接合狀態包括第一接合狀態和第二接合狀態,在第一接合狀態中,第一靜壓單元5a的輸出軸22a與第一差速器10a驅動地接合,在第二接合狀態中,第一靜壓單元5a的輸出軸22a與第一差速器10a脫離。
控制單元30適于基于控制算法控制致動器13、21a、21b、流體控制閥17a、17b和第一離合裝置24a。控制算法使用一個或多個傳感器信號作為輸入。使用電氣連接至控制單元30的一個或多個傳感器(未示出)檢測傳感器信號。一傳感器信號標示了靜壓泵4的液壓排量,且使用致動器13來檢測該信號。另一傳感器信號標示了第一靜壓單元5a的液壓排量,且使用致動器21a來檢測該信號。另一傳感器信號標示了第二靜壓單元5b的液壓排量,且使用致動器21b來檢測該信號。另一傳感器信號標示了動力源輸出軸的轉速,且使用轉速傳感器26來檢測該信號。另一傳感器信號標示了第一車軸11a的轉速,且使用轉速傳感器27a來檢測該信號。另一傳感器信號標示了第二車軸的轉速,且使用轉速傳感器27b來檢測該信號。其它傳感器信號標示了車胎12a、12b的充氣壓力,且使用充氣壓力傳感器28a、28b來檢測這些信號。
控制算法還使用傳遞至車軸11a、11b的轉矩作為輸入值。例如,可基于靜壓泵4的液壓排量、基于第一靜壓單元5a的液壓排量以及基于第一靜壓單元5a與第一車軸11a之間的第一減速比而確定傳遞至第一車軸11a的轉矩。可基于靜壓泵4的液壓排量、基于第二靜壓單元5b的液壓排量以及基于第二靜壓單元5b與第二車軸11b之間的第二減速比而確定傳遞至第二車軸11b的轉矩。
因而,如與上述根據圖1中所示的現有技術的包括加和齒輪箱6、驅動軸8a、8b和錐齒輪組9a、9b的雙驅動動力傳動系統相比,根據本發明的雙驅動動力傳動系統201的特征是,在靜壓單元5a、5b與車軸11a、11b之間更高效的傳動。由于用更少數量的機械零件將靜壓單元5a、5b聯接至車軸11a、11b,因此傳動的總體損耗顯著減小。由于在靜壓單元5a、5b之間分配由動力源3提供的機械能或該能量的一部分的多種可能性,以及在車軸11a、11b處提供不同輸出轉矩的多種可能性,因此根據本發明的雙驅動動力傳動系統201的特征是高度靈活性。由于控制單元30的上述功能,根據本發明的雙驅動動力傳動系統201可輕易地適于大量不同的駕駛工況。
圖4示出了以根據本發明的另一雙驅動動力傳動系統202為特征的車輛102,例如拖拉機。雙驅動動力傳動系統202包括如圖2和3中所示和以上所描述的雙驅動動力傳動系統201的所有特征。然而,為了清楚和簡明起見,并非雙驅動動力傳動系統202的所有特征都用附圖標記在圖4中標記出來。將僅闡述雙驅動動力傳動系統202的那些尚未包括于圖2和3的雙驅動動力傳動系統201中的特征。
除了已在雙驅動動力傳動系統201中呈現的特征之外,雙驅動動力傳動系統202還包括液壓蓄能器組件40,液壓蓄能器組件40包括:高壓蓄能器41a和低壓蓄能器41b;用于選擇性地將液壓蓄能器組件40流體連接至靜壓泵4和靜壓單元5a、5b的蓄能器閥42;以及流體管線43a、43b、44a、44b。高壓蓄能器41a和低壓蓄能器41b構造為中空容器。當液壓流體進入高壓蓄能器41a時,高壓蓄能器41a內的一定量氣體被壓縮。相似地,當液壓流體進入低壓蓄能器41b時,低壓蓄能器41b內的一定量氣體被壓縮。典型地,液壓蓄能器組件運行而使得:高壓蓄能器41a內的靜壓壓力高于包括靜壓單元5a、5b的液壓回路中的靜壓壓力;且低壓蓄能器41b內的靜壓壓力低于包括靜壓單元5a、5b的液壓回路中的靜壓壓力。
在圖5中詳細示出了蓄能器閥。蓄能器閥42構造為具有四個流體端口43a’、43b’、44a’、44b’和三個控制位置42.1、42.2、42.3的3位4通閥。第一流體端口43a’通過流體管線43a流體連接至高壓蓄能器41a。第二流體端口43b’通過流體管線43b流體連接至低壓蓄能器41b。第三流體端口44a’通過流體管線44a流體連接至第一流體控制閥17a的第一流體端口19a’;通過流體管線44a、19a流體連接至第一靜壓單元5a的第一流體端口15a;并通過流體管線44a、19b和第一流體控制閥17a的流體端口19a’、19b’流體連接至第二靜壓單元5b的第一流體端口16a。第四流體端口44b’通過流體管線44b流體連接至第一流體控制閥17b的第一流體端口20a’;通過流體管線44b、20a流體連接至第一靜壓單元5a的第二流體端口15b;并通過流體管線44b、20b和第二流體控制閥17b的流體端口20a’、20b’流體連接至第二靜壓單元5b的第二流體端口16b。
在第一控制位置42.1中,第一流體端口43a’流體連接至第三流體端口44a’,且與第二流體端口43b’和第四流體端口44b’流體斷開;同樣在第一控制位置42.1中,第二流體端口43b’流體連接至第四流體端口44b’,且與第一流體端口43a’和第三流體端口44a’流體斷開。在第二控制位置42.2中,所有流體端口43a’、43b’、44a’、44b’都彼此流體斷開。在第三控制位置42.3中,第一流體端口43a’流體連接至第四流體端口44b’,且與第二流體端口43b’和第三流體端口44a’流體斷開;同樣在第三控制位置42.3中,第二流體端口43b’流體連接至第三流體端口44a’,且與第一流體端口43a’和第四流體端口44b流體斷開。
靜壓蓄能器40、蓄能器閥42、靜壓單元5a、5b和流體管線43a、43b、44a、44b被連接成:當蓄能器閥42位于第二控制位置42.2時,靜壓蓄能器組件40與靜壓泵4和靜壓單元5a、5b流體斷開;當蓄能器閥42位于第一控制位置42.1時,蓄能器閥42將高壓蓄能器41a流體連接至靜壓單元5a、5b的第一流體端口15a、16a,并將低壓蓄能器41b流體連接至靜壓單元5a、5b的第二流體端口15b、16b;且當蓄能器閥42位于第三控制位置42.3時,蓄能器閥42將高壓蓄能器41a流體連接至靜壓單元5a、5b的第二流體端口15b、16b,并將低壓蓄能器41b流體連接至靜壓單元5a、5b的第一流體端口15a、15b。同時,蓄能器閥42的第三流體端口44a’可通過第一流體控制閥17a流體連接至靜壓泵4的第一流體端口14a;蓄能器閥42的第四流體端口44b’可通過第二流體控制閥17b流體連接至靜壓泵4的第二流體端口14b。
控制單元30適于控制蓄能器閥42。控制蓄能器閥42包括:確定蓄能器閥42的控制位置42.1、42.2、42.3中的一個,并將蓄能器閥42切換至所確定的控制位置。控制單元30適于基于上述控制算法控制蓄能器閥。當控制蓄能器閥42時,控制算法可使用前述的傳感器信號和輸入變量作為輸入。
取決于蓄能器閥42的控制位置、第一流體控制閥17a和第二流體控制閥17b的控制狀態、蓄能器41a、41b中的靜壓壓力以及包括靜壓單元5a、5b的靜壓回路中的靜壓壓力中的至少一個或全部,存儲在液壓蓄能器組件40中的靜壓能量可被傳遞至靜壓單元5a、5b以及通過卸載液壓蓄能器組件而轉化為機械能。卸載液壓蓄能器組件40典型包括降低高壓蓄能器41a中的靜壓壓力并提高低壓蓄能器41b中的靜壓壓力。例如,控制單元30可適于控制蓄能器閥42使得當在第一車軸11a和/或第二車軸11b處需要高輸出轉矩時,存儲在蓄能器40中的靜壓能量從蓄能器組件40轉移至第一靜壓單元5a、5b中的一者或兩者。為此,控制單元30可將蓄能器閥42切換至第一控制位置42.1。
在反向上,由靜壓泵4和/或靜壓單元5a、5b提供的機械能可被轉化至可存儲在蓄能器41a、41b中的靜壓能量,從而充載蓄能器41a、41b。充載液壓蓄能器41a、41b典型包括提高高壓蓄能器41a中的靜壓壓力并降低低壓蓄能器41b中的靜壓壓力。為了充載蓄能器組件40,控制單元30可適于例如當車輛102減速時將蓄能器閥42切換至第三控制位置42.3。在該情形下,可逆的靜壓單元5a、5b用作泵,抽取來自低壓蓄能器41b的液壓流體并將液壓流體泵送至高壓蓄能器41a中,從而增加蓄能器41a、41b之間的壓力梯度。
控制單元30可適于控制蓄能器閥42和流體控制閥17a、17b,使得蓄能器閥42的三個控制位置42.1、42.2、42.3中的每個可與流體控制閥17a、17b的五個控制狀態17a.1、17b.1;17a.2、17b.2;17a.3、17b.3;17a.4、17b.4;17a.5、17b.5中的每個組合。以此方式,靜壓泵4和/或蓄能器組件40可用于驅動第一靜壓單元5a和/或第二靜壓單元5b。類似地,靜壓泵和靜壓單元5a、5b中的至少一個或所有可用于充載液壓蓄能器組件40。從對閥42、17a、17b和它們與靜壓泵4、靜壓單元5a、5b和蓄能器組件40的詳細描述中,本領域技術人員可輕易地推斷對應于特定驅動/充載模式的閥配置。例如,為了使用靜壓泵4和蓄能器組件40來驅動靜壓單元5a、5b兩者,控制單元30將蓄能器閥42切換至第一控制位置42.1并同時將流體控制閥17a、17b切換至第一控制狀態17a.1、17b.1,等等。
圖6示出了以根據本發明的另一雙驅動動力傳動系統203為特色的車輛103,例如翻斗車(dumper)。在雙驅動動力傳動系統203中,根據雙驅動動力傳動系統202的第一離合裝置24a被具有雙比例功能的第一機械齒輪箱50取代。在其它方面,雙驅動動力傳動系統203包括圖4和5中所示和以上所描述的雙驅動動力傳動系統202的所有特征。然而,為了清楚和簡明起見,并非雙驅動動力傳動系統203的所有特征都用附圖標記在圖6中標記出來。將僅闡述雙驅動動力傳動系統203的那些尚未包括于圖4和5的雙驅動動力傳動系統202中的特征。
在圖6中,第一靜壓單元5a通過第一機械齒輪箱50與第一車軸11a驅動地接合,其中,第一機械齒輪箱的輸出軸51通過輸入齒輪23a與第一車軸11a的第一差速器10a直接驅動接合。機械齒輪箱50可構造為通過第一差速器10a以第一齒輪比和第二齒輪比與第一靜壓單元5a的輸出軸22a接合。在車輛103以例如低于第一(低)閾值速度的低速駕駛時和在第一車軸11a處需要例如高于第二(高)閾值轉矩的高轉矩時,可使用機械齒輪箱50的第一齒輪比。在車輛103以例如高于第一(低)閾值速度且低于第二(高)閾值速度的中速駕駛時和當在第一車軸11a處需要例如低于第二(高)閾值轉矩且高于第一(低)閾值轉矩的中轉矩時,可使用機械齒輪箱50的第二齒輪比,其中,第二閾值速度高于第一閾值速度。機械齒輪箱50還可包括空擋。當機械齒輪箱50位于空擋時,第一靜壓單元5a和第一車軸11a脫離,即僅使用第二靜壓單元5b和第二車軸11b驅動車輛103。在車輛103以例如高于第二(高)閾值速度的高速駕駛時和僅需要低轉矩時,可使用機械齒輪箱50的空擋。在本文中未明確示出的替代實施例中,第二靜壓單元5b可類似地通過帶有雙比例功能的對應的第二機械齒輪箱與第二車軸11b驅動地接合。
控制單元30適于控制機械齒輪箱50。控制機械齒輪箱50包括:確定機械齒輪箱50的多個齒輪比(即第一齒輪比、第二齒輪比和空擋)中的一個,并使用機械齒輪箱50的所確定的齒輪比使第一靜壓單元5a與第一差速器10a接合。控制單元30適于基于上述控制算法控制機械齒輪箱50。當控制機械齒輪箱50時,控制算法可使用前述的傳感器信號和輸入變量作為輸入。