JP7565649B2 - 機械－電気－液圧式複合伝動装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、伝動装置及びその制御方法に関し、特に機械、液圧、及び電気の３種類の伝動モードが複合する機械－電気－液圧式複合伝動装置及びその制御方法を提供し、変速伝動装置の技術分野に属する。

中国は、石油資源に乏しいエネルギー大消費国であり、石油の大半が自動車に消費されており、省エネルギーや排出削減への関心が高まる中、農業機械の省燃費化も注目されている。農業機械は、作業中に道路車両よりも過酷な条件で動作し、しばしば抵抗の急増に遭うことがある。これらの極限状態を克服するために、低出力の農業機械は、一定の運転効率を犠牲にしなければならず、燃料消費量が増加することが多く、高出力の農業機械は、コストが高く、容積が大きいなどの問題があり、比較的良好な運転条件の下で、余剰電力の問題がある。

現在、工作機械に適用されている変速伝動のモードは、一般的に、歯車のシングルフロー伝動、液圧のシングルフロー伝動、液圧－歯車の複合伝動がある。歯車のシングルフロー伝動は、効率が高いが、ギア比が固定されており、操作中で頻繁なギアシフトが必要である。液圧のシングルフロー伝動は、無段階速度調整を便利に実現でき、伝達のトルクが大きいが、伝動効率が低い。液圧－歯車の複合伝動は、液圧パワーフローと機械パワーフローがパラレルに接続された伝動方式の１つであり、歯車伝動の効率が高く、液圧伝動のトルクが大きいが、可変液圧ポンプ、定量液圧モーター、及び液圧システムに対する要件が高い。ハイブリッド電気無段変速機は、パワーカップリングの要件を満たすだけでなく、ブレーキフィードバック、無段変速、電力補償などの複数の機能を実現することもできる。又、異なる回転数とトルクを出力でき、様々なエネルギー間の相互変換を柔軟に実現できる。

従来の技術は、シングルフロー伝動装置と２つのシングルフロー伝動装置のパラレル複合伝動装置の設計のみがあり、建設機械の異なる作動状態でのマルチモード伝動装置、特に複数の複合モードの設計要件を完全に満たすことができない。

本発明の目的は、従来技術の不足に対して、機械－電気－液圧式複合伝動装置及びその制御方法を提供することにあり、本発明は、クラッチ部品とブレーキ部品とを切り替えることにより、液圧式伝動、機械式伝動、電気式無段変速機伝動、機械－電気合流伝動、液圧－機械分路伝動、液圧－電気式分路伝動、液圧－機械－電気式分路伝動、液圧－機械合流伝動、液圧－電気合流伝動、機械－液圧－電気合流伝動の複数のモードの切り替えを実現し、建設機械の異なる作動状態でのマルチモード伝動装置のニーズを満たすことができる。

本発明の技術的方案は、
入力軸と第１のクラッチＣ_１とを含む入力軸部品、
パワー分路部品の入力軸、第１の歯車対、第２のクラッチＣ_２、パワー分路部品のリングギア、パワー分路部品の遊星キャリア、及びパワー分路部品の太陽歯車を含み、上記のパワー分路部品のリングギアはパワー分路部品の入力軸に接続され、上記のパワー分路部品の入力軸は第１のクラッチＣ_１を介して入力軸に接続され、上記のパワー分路部品のリングギアは第２のクラッチＣ_２を介してパワー分路部品の遊星キャリアに接続されるパワー分路部品、
第３のクラッチＣ_３、可変ポンプ、液圧管、定量モーター、第２の歯車対、第４のクラッチＣ_４を含み、上記の液圧式伝動部品の入力端は上記のパワー分路部品の太陽歯車に接続され、上記の液圧式伝動部品の入力端は第３のクラッチＣ_３を介して可変ポンプに接続され、上記の可変ポンプは液圧管を介して定量モーターに高圧油液を出力し、上記の第２の歯車対は第４のクラッチＣ_４を介して定量モーターの出力軸に接続される液圧式伝動部品、
第５のクラッチＣ_５、第３の歯車対、電気式無段変速機の入力軸、電気式無段変速機、電気式無段変速機の出力軸を含み、上記のパワー分路部品の遊星キャリアは第５のクラッチＣ_５を介して電気式無段変速機の入力軸に接続される電気式無段変速機の伝動部品、
第４の歯車対、第６のクラッチＣ_６、ブレーキＢ、機械式伝動部品の入力軸、第５の歯車対、第７のクラッチＣ_７、機械式伝動部品のリングギア、機械式伝動部品の太陽歯車、第８のクラッチＣ_８、機械式伝動部品の遊星キャリア、機械式伝動部品の出力軸を含み、上記の電気式無段変速機の出力軸は第６のクラッチＣ_６を介して機械式伝動部品の太陽歯車に接続され、上記のブレーキＢは機械式伝動部品の太陽歯車に接続され、上記のパワー分路部品の遊星キャリアは第７のクラッチＣ_７を介して機械式伝動部品のリングギアに接続され、上記の機械式伝動部品の太陽歯車は第８のクラッチＣ_８を介して機械式伝動部品の遊星キャリアに接続される機械式伝動部品、
パワー合流部品のリングギア、パワー合流部品の太陽歯車、パワー合流部品の遊星キャリア、第９のクラッチＣ_９を含み、上記のパワー合流部品のリングギアは機械式伝動部品の出力軸に固定接続され、上記のパワー合流部品のリングギアは第９のクラッチＣ_９を介してパワー合流部品の遊星キャリアに接続され、上記のパワー合流部品の太陽歯車は液圧式伝動部品の出力端に接続されるパワー合流部品、及び
パワー合流部品の遊星キャリアに接続される出力軸が含まれる
機械－電気－液圧式複合伝動装置である。

本発明は、クラッチ部品とブレーキ部品とを切り替えることにより、液圧式伝動、機械式伝動、電気式無段変速機伝動、機械－電気合流伝動、液圧－機械分路伝動、液圧－電気式分路伝動、液圧－機械－電気式分路伝動、液圧－機械合流伝動、液圧－電気合流伝動、機械－液圧－電気合流伝動の複数のモードの切り替えを実現し、建設機械の異なる作動状態でのマルチモード伝動装置のニーズを満たすことができ、エンジンパワーの利用率を改善し、省燃費性を向上させると共に、ギアシフトの衝撃を効果的に軽減し、速度比調整の範囲を拡大し、液圧式伝動は、始動が速く、スムーズに作動し、迅速で衝撃のない変速と方向転換を実現しやすく、電気式無段変速機は、ギア比の変化過程が連続的であり、使用中の機構への衝撃が極めて小さい。速度調整範囲を効果的に拡大し、広範囲の非線形無段階速度調整の要件を満たすことができ、液圧－電気複合伝動、機械－液圧－電気複合伝動方式は、システムの伝動効率が向上し、領域内の高効率の無段階速度調整の要件を満たすことができる。

機械－電気－液圧式複合伝動装置の制御方法は、クラッチとブレーキＢとの間の接合の切り替えを制御することにより、単一伝動モード、パワー分路複合伝動モード、パワー合流複合伝動モードの３種類の伝動モードを実現し、単一の伝動モードは液圧式伝動モード、機械式伝動モード、電気式無段変速機伝動モードが含まれ、パワー分路複合伝動モードは液圧－機械式分路伝動モード、液圧－電気式分路伝動モード、液圧－機械－電気式分路伝動モードが含まれ、パワー合流複合伝動モードは機械－電気合流伝動モード、液圧－機械合流伝動モード、液圧－電気合流伝動モード、機械－液圧－電気合流伝動モードが含まれる。

表１に示されるように、各伝動モードの接合素子は、具体的に次の通りである。

好ましくは、上記の単一の伝動モードの制御方法において、
液圧式伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第２のクラッチＣ_２、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、及び第９のクラッチＣ_９が結合すると共に、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、第７のクラッチＣ_７、第８のクラッチＣ_８、及びブレーキＢが離間し、動力が入力軸から第１の歯車対を介して可変ポンプを駆動して作動させ、上記の可変ポンプが高圧油液を出力して定量モーターを駆動して回転させ、上記の定量モーターの出力端から出力された動力が第２の歯車対を介して出力軸に伝達されて出力され、
機械式伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第２のクラッチＣ_２、第７のクラッチＣ_７、第９のクラッチＣ_９、及びブレーキＢが結合すると共に、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、第８のクラッチＣ_８が離間し、動力が入力軸から第１のクラッチＣ_１、第２のクラッチＣ_２、第７のクラッチＣ_７を順次介して機械式伝動部品のリングギアを駆動して作動させ、上記の機械式伝動部品のリングギアから出力された動力が機械式伝動部品の遊星キャリアを介して出力軸に伝達されて出力され、
電気式無段変速機伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第２のクラッチＣ_２、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、第８のクラッチＣ_８、及び第９のクラッチＣ_９が結合すると共に、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第７のクラッチＣ_７、及びブレーキＢが離間し、パワー分路部品とパワー合流部品はそれぞれ一体に固定接続され、動力が入力軸からパワー分路部品、電気式無段変速機の伝動部品、パワー合流部品を介して出力軸に伝達されて出力される。

好ましくは、上記のパワー分路複合伝動モードの制御方法において、
液圧－機械式分路伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第７のクラッチＣ_７、第９のクラッチＣ_９、及びブレーキＢが結合すると共に、第２のクラッチＣ_２、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、及び第８のクラッチＣ_８が離間し、動力が入力軸からパワー分路部品の入力軸を介してパワー分路部品のリングギアに伝達されて分路し、一つの分路の動力がパワー分路部品の太陽歯車、液圧式伝動部品を介してパワー合流部品の太陽歯車に伝達され、もう一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリア、機械式伝動部品のリングギア、機械式伝動部品の遊星キャリアを介してパワー合流部品のリングギアに伝達され、パワー合流部品は一体に固定接続され、パワー合流部品の太陽歯車に伝達された動力とパワー合流部品のリングギアに伝達された動力がパワー合流部品を介して出力軸に伝達されて出力され、
液圧－電気式分路伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、第８のクラッチＣ_８、及び第９のクラッチＣ_９が結合すると共に、第２のクラッチＣ_２、第７のクラッチＣ_７、及びブレーキＢが離間し、動力が入力軸からパワー分路部品の入力軸を介してパワー分路部品のリングギアに伝達されて分路し、一つの分路の動力がパワー分路部品の太陽歯車、液圧式伝動部品を介してパワー合流部品の太陽歯車に伝達され、もう一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリアを介して電気式無段変速機の入力軸に伝達され、上記の電気式無段変速機の入力軸は電気式無段変速機を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸を介してパワー合流部品のリングギアに伝達され、パワー合流部品は一体に固定接続され、パワー合流部品の太陽歯車に伝達された動力とパワー合流部品のリングギアに伝達された動力がパワー合流部品を介して出力軸に伝達されて出力され、
液圧－機械－電気式分路伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、第７のクラッチＣ_７、及び第９のクラッチＣ_９が結合すると共に、第２のクラッチＣ_２、第８のクラッチＣ_８、及びブレーキＢが離間し、動力が入力軸からパワー分路部品の入力軸を介してパワー分路部品のリングギアに伝達されて分路し、一つの分路の動力がパワー分路部品の太陽歯車、液圧式伝動部品を介してパワー合流部品の太陽歯車に伝達され、一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリアを介して再び分路し、一つの分路の動力が第５のクラッチＣ_５を介して電気式無段変速機の入力軸に伝達され、上記の電気式無段変速機の入力軸は電気式無段変速機を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸を介して機械式伝動部品の太陽歯車に伝達され、もう一つの分路の動力が第７のクラッチＣ_７を介して機械式伝動部品のリングギアに伝達され、２つの分路の動力が機械式伝動部品の遊星キャリアで合流し、合流した動力がパワー合流部品のリングギアに伝達され、パワー合流部品は一体に固定接続され、パワー合流部品の太陽歯車に伝達された動力とパワー合流部品のリングギアに伝達された動力がパワー合流部品を介して出力軸に伝達されて出力される。

好ましくは、上記のパワー合流複合伝動モードの制御方法において、
機械－電気合流伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第２のクラッチＣ_２、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、第７のクラッチＣ_７、及び第９のクラッチＣ_９が結合すると共に、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第８のクラッチＣ_８、及びブレーキＢが離間し、パワー分路部品とパワー合流部品はそれぞれ一体に固定接続され、動力が入力軸からパワー分路部品を介して分路し、一つの分路の動力が第５のクラッチＣ_５を介して電気式無段変速機の入力軸に伝達され、上記の電気式無段変速機の入力軸は電気式無段変速機を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸を介して機械式伝動部品の太陽歯車に伝達され、もう一つの分路の動力が第７のクラッチＣ_７を介して機械式伝動部品のリングギアに伝達され、２つの分路の動力が機械式伝動部品の遊星キャリアで合流し、合流した動力がパワー合流部品を介して出力軸に伝達されて出力され、
液圧－機械合流伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第２のクラッチＣ_２、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第７のクラッチＣ_７、及びブレーキＢが結合すると共に、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、及び第９のクラッチＣ_９が離間し、パワー分路部品は一体に固定接続され、動力が入力軸からパワー分路部品を介して分路し、一つの分路の動力が液圧式伝動部品を介してパワー合流部品の太陽歯車に伝達され、もう一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリア、機械式伝動部品のリングギア、機械式伝動部品の遊星キャリアを介してパワー合流部品のリングギアに伝達され、パワー合流部品の太陽歯車に伝達された動力とパワー合流部品のリングギアに伝達された動力がパワー合流部品の遊星キャリアで合流してから出力軸に伝達されて出力され、
液圧－電気合流伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第２のクラッチＣ_２、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、及び第８のクラッチＣ_８が結合すると共に、第７のクラッチＣ_７、第９のクラッチＣ_９、及びブレーキＢが離間し、パワー分路部品は一体に固定接続され、動力が入力軸からパワー分路部品を介して分路し、一つの分路の動力が液圧式伝動部品を介してパワー合流部品の太陽歯車に伝達され、もう一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリアを介して電気式無段変速機の入力軸に伝達され、上記の電気式無段変速機の入力軸は電気式無段変速機を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸を介してパワー合流部品のリングギアに伝達され、パワー合流部品の太陽歯車に伝達された動力とパワー合流部品のリングギアに伝達された動力がパワー合流部品の遊星キャリアで合流してから出力軸に伝達されて出力され、
機械－液圧－電気合流伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１、第２のクラッチＣ_２、第３のクラッチＣ_３、第４のクラッチＣ_４、第５のクラッチＣ_５、第６のクラッチＣ_６、及び第７のクラッチＣ_７が結合すると共に、第８のクラッチＣ_８、第９のクラッチＣ_９、及びブレーキＢが離間し、パワー分路部品は一体に固定接続され、動力が入力軸からパワー分路部品を介して分路し、一つの分路の動力が液圧式伝動部品を介してパワー合流部品の太陽歯車に伝達され、一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリアを介して再び分路し、一つの分路の動力が第５のクラッチＣ_５を介して電気式無段変速機の入力軸に伝達され、上記の電気式無段変速機の入力軸は電気式無段変速機を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸を介して機械式伝動部品の太陽歯車に伝達され、もう一つの分路の動力が第７のクラッチＣ_７を介して機械式伝動部品のリングギアに伝達され、２つの分路の動力が機械式伝動部品の遊星キャリアで合流し、合流した動力がパワー合流部品のリングギアに伝達され、パワー合流部品の太陽歯車に伝達された動力とパワー合流部品のリングギアに伝達された動力がパワー合流部品の遊星キャリアで合流してから出力軸に伝達されて出力される。

好ましくは、上記の単一の伝動モードの出力軸の回転数ｎ_０の計算方法において、
液圧式伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｅは液圧式伝動部品の排気量比であり、ｉ_１は第１の歯車対のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対のギア比であり、
機械式伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｉ_５は第５の歯車対のギア比であり、ｋ_２は機械式伝動部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、
電気式無段変速機伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｉ_３は第３の歯車対のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品のギア比である。

好ましくは、上記のパワー分路複合伝動モードの出力軸の回転数ｎ_０の計算方法において、
液圧－機械式分路伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｋ_１はパワー分路部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｋ_２は機械式伝動部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対のギア比であり、ｉ_５は第５の歯車対のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品の排気量比であり、
液圧－電気式分路伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｋ_１はパワー分路部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対のギア比であり、ｉ_３は第３の歯車対のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品の排気量比であり、
液圧－機械－電気式分路伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｋ_１はパワー分路部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｋ_２は機械式伝動部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対のギア比であり、ｉ_３は第３の歯車対のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対のギア比であり、ｉ_５は第５の歯車対のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品の排気量比である。

好ましくは、上記のパワー合流複合伝動モードの出力軸の回転数ｎ_０の計算方法において、
機械－電気合流伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｋ_２は機械式伝動部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_３は第３の歯車対のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対のギア比であり、ｉ_５は第５の歯車対のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品のギア比であり、
液圧－機械合流伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｋ_２は機械式伝動部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｋ_３はパワー合流部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品の排気量比であり、
液圧－電気合流伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｋ_３はパワー合流部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対のギア比であり、ｉ_３は第３の歯車対のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品の排気量比であり、
機械－液圧－電気合流伝動モードでは、

であり、式中、ｎ_０は出力軸の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸の回転数であり、ｋ_２は機械式伝動部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｋ_３はパワー合流部品の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対のギア比であり、ｉ_３は第３の歯車対のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対のギア比であり、ｉ_５は第５の歯車対のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品の排気量比である。

好ましくは、液圧式伝動モードと電気式無段変速機伝動モードとの間の切り替えを実現するために、液圧式伝動部品の排気量比を調整すること、電気式無段変速機の伝動部品のギア比を調整すること、クラッチとブレーキＢとの間の接合を制御することにより、複数の伝動モードの間の無段階速度調整の切り替えを実現する。

好ましくは、上記の複数の伝動モードの間の無段階速度調整の切り替えに関連する伝動モードは、
「液圧式伝動モード」－「液圧－電気合流伝動モード」－「機械－液圧－電気合流伝動モード又は液圧式伝動モード」－「機械式伝動モード」－「液圧－機械合流伝動モード」、
「液圧式伝動モード」－「機械－電気合流伝動モード」－「電気式無段変速機伝動モード」－「液圧－電気式分路伝動モード」、
「液圧式伝動モード」－「液圧－機械－電気式分路伝動モード」、及び
「液圧式伝動モード」－「液圧－機械式分路伝動モード」である。

本発明は、クラッチ部品とブレーキ部品とを切り替えることにより、液圧式伝動、機械式伝動、電気式無段変速機伝動、機械－電気合流伝動、液圧－機械分路伝動、液圧－電気式分路伝動、液圧－機械－電気式分路伝動、液圧－機械合流伝動、液圧－電気合流伝動、機械－液圧－電気合流伝動の複数のモードの切り替えを実現し、建設機械の異なる作動状態でのマルチモード伝動装置のニーズを満たすことができ、エンジンパワーの利用率を改善し、省燃費性を向上させ。同時ギアシフトの衝撃を効果的に軽減し、速度比調整の範囲を拡大し、液圧式伝動は、始動が速く、スムーズに作動し、迅速で衝撃のない変速と方向転換を実現しやすく、電気式無段変速機は、ギア比の変化過程が連続的であり、使用中の機構への衝撃が極めて小さい。本発明の機械－電気－液圧式複合伝動装置は、複数のモードがあり、速度調整範囲を効果的に拡大し、広範囲の非線形無段階速度調整の要件を満たすことができ、液圧－電気複合伝動、機械－液圧－電気複合伝動方式は、システムの伝動効率が向上し、領域内の高効率の無段階速度調整の要件を満たすことができる。

以下、本発明又は従来技術の実施例における技術的手段をより明確に説明するために、実施例又は従来技術の説明に使用する必要がある図面を簡単に説明し、以下の説明は、本発明の実施例に過ぎず、当業者は、創造的な作業なしに提供された図面に従って他の図面を取得することもできる。

本発明の構造原理図である。 本発明の液圧式伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の機械式伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の電気式無段変速機伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の液圧－機械式分路伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の液圧－電気式分路伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の液圧－機械－電気式分路伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の機械－電気合流伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の液圧－機械合流伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の液圧－電気合流伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明の機械－液圧－電気合流伝動モードのパワーフローの模式図である。 本発明のマルチモードの切り替えである「液圧式伝動モード」－「液圧－電気合流伝動モード」－「機械－液圧－電気合流伝動モード又は液圧式伝動モード」－「機械式伝動モード」－「液圧－機械合流伝動モード」の出力回転数と入力回転数の関係図である。 本発明のマルチモードの切り替えである「液圧式伝動モード」－「機械－電気合流伝動モード」－「電気式無段変速機伝動モード」－「液圧－電気式分路伝動モード」の出力回転数と入力回転数の関係図である。 本発明のマルチモードの切り替えである「液圧式伝動モード」－「液圧－機械－電気式分路伝動モード」の出力回転数と入力回転数の関係図である。 本発明のマルチモードの切り替えである「液圧式伝動モード」－「液圧－機械式分路伝動モード」の出力回転数と入力回転数の関係図である。

以下では、本発明の実施例中の添付の図面を参照して、本発明の実施例における技術的手段を明確かつ完全に説明し、明らかに、説明された実施例は、本発明のすべての実施例ではなく、いくつかの実施例にすぎない。本発明の実施例に基づいて、業者が創造的な努力をすることなく得た他のすべての実施例は、本発明の保護範囲に属する。

本発明の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「鉛直」、「水平」、「頂」、「底」、「内」、「外」などの用語が示す方位又は位置関係は、図面に示す方位又は位置関係に基づき、本発明を便利に又は簡単に説明するために使用されるものであり、指定された装置又は部品が特定の方位にあり、特定の方位において構造され操作されると指示又は示唆するものではないため、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。

本発明では、他に明確に指定及び限定されない限り、第１の特徴が第２の特徴の「上」又は「下」にあることは、第１の特徴と第２の特徴とが直接接触するのを含むことができ、第１の特徴と第２の特徴とが直接接触していないことも含むことができる。又、それらの間の別の特徴的な接触を通じて．さらに、第１の特徴が第２の特徴の「上」、「上方」及び「上面」にあることは、第１の特徴が第２の特徴の真上及び斜め上にあることを含み、又は単に第１の特徴の水平方向の高さが第２の特徴よりも高いことを意味する。第１の特徴が第２の特徴の「下」、「下方」、「下面」にあることは、第１の特徴が第２の特徴の真下及び斜め下にあることを含み、単に第１の特徴の水平方向の高さが第２の特徴より低いことを意味する。

図１に示されるように、機械－電気－液圧式複合伝動装置は、
入力軸１１と第１のクラッチＣ_１１２とを含む入力軸部品１、
パワー分路部品の入力軸２１、第１の歯車対２２、第２のクラッチＣ_２２３、パワー分路部品のリングギア２４、パワー分路部品の遊星キャリア２５、及びパワー分路部品の太陽歯車２６を含み、上記のパワー分路部品のリングギア２４はパワー分路部品の入力軸２１に接続され、上記のパワー分路部品の入力軸２１は第１のクラッチＣ_１１２を介して入力軸１１に接続され、上記のパワー分路部品のリングギア２４は第２のクラッチＣ_２２３を介してパワー分路部品の遊星キャリア２５に接続されるパワー分路部品２、
第３のクラッチＣ_３３１、可変ポンプ３２、液圧管３３、定量モーター３４、第２の歯車対３５、第４のクラッチＣ_４３６を含み、上記の液圧式伝動部品３の入力端は上記のパワー分路部品の太陽歯車２６に接続され、上記の液圧式伝動部品３の入力端は第３のクラッチＣ_３３１を介して可変ポンプ３２に接続され、上記の可変ポンプ３２は液圧管３３を介して定量モーター３４に高圧油液を出力し、上記の第２の歯車対３５は第４のクラッチＣ_４３６を介して定量モーター３４の出力軸に接続される液圧式伝動部品３、
第５のクラッチＣ_５４１、第３の歯車対４２、電気式無段変速機の入力軸４３、電気式無段変速機４４、電気式無段変速機の出力軸４５を含み、上記のパワー分路部品の遊星キャリア２５は第５のクラッチＣ_５４１を介して電気式無段変速機の入力軸４３に接続される電気式無段変速機の伝動部品４、
第４の歯車対５１、第６のクラッチＣ_６５２、ブレーキＢ５３、機械式伝動部品の入力軸５４、第５の歯車対５５、第７のクラッチＣ_７５６、機械式伝動部品のリングギア５７、機械式伝動部品の太陽歯車５８、第８のクラッチＣ_８５９、機械式伝動部品の遊星キャリア５１０、機械式伝動部品の出力軸５１１を含み、上記の電気式無段変速機の出力軸４５は第６のクラッチＣ_６５２を介して機械式伝動部品の太陽歯車５８に接続され、上記のブレーキＢ５３は機械式伝動部品の太陽歯車５８に接続され、上記のパワー分路部品の遊星キャリア２５は第７のクラッチＣ_７５６を介して機械式伝動部品のリングギア５７に接続され、上記の機械式伝動部品の太陽歯車５８は第８のクラッチＣ_８５９を介して機械式伝動部品の遊星キャリア５１０に接続される機械式伝動部品５、
パワー合流部品のリングギア６１、パワー合流部品の太陽歯車６２、パワー合流部品の遊星キャリア６３、第９のクラッチＣ_９６４を含み、上記のパワー合流部品のリングギア６１は機械式伝動部品の出力軸５１１に固定接続され、上記のパワー合流部品のリングギア６１は第９のクラッチＣ_９６４を介してパワー合流部品の遊星キャリア６３に接続され、上記のパワー合流部品の太陽歯車６２は液圧式伝動部品３の出力端に接続されるパワー合流部品６、及び
パワー合流部品の遊星キャリア６３に接続される出力軸７が含まれる。

本発明は、クラッチ部品とブレーキ部品とを切り替えることにより、液圧式伝動、機械式伝動、電気式無段変速機伝動、機械－電気合流伝動、液圧－機械分路伝動、液圧－電気式分路伝動、液圧－機械－電気式分路伝動、液圧－機械合流伝動、液圧－電気合流伝動、機械－液圧－電気合流伝動の複数のモードの切り替えを実現し、建設機械の異なる作動状態でのマルチモード伝動装置のニーズを満たすことができ、エンジンパワーの利用率を改善し、省燃費性を向上させる。同時に、ギアシフトの衝撃を効果的に軽減し、速度比調整の範囲を拡大し、液圧式伝動は、始動が速く、スムーズに作動し、迅速で衝撃のない変速と方向転換を実現しやすく、電気式無段変速機は、ギア比の変化過程が連続的であり、使用中の機構への衝撃が極めて小さい。速度調整範囲を効果的に拡大し、広範囲の非線形無段階速度調整の要件を満たすことができ、液圧－電気複合伝動、機械－液圧－電気複合伝動方式は、システムの伝動効率が向上し、領域内の高効率の無段階速度調整の要件を満たすことができる。

機械－電気－液圧式複合伝動装置の制御方法は、クラッチとブレーキＢ５３との間の接合の切り替えを制御することにより、単一伝動モード、パワー分路複合伝動モード、パワー合流複合伝動モードの３種類の伝動モードを実現し、単一の伝動モードは、液圧式伝動モード、機械式伝動モード、電気式無段変速機伝動モードが含まれ、パワー分路複合伝動モードは、液圧－機械式分路伝動モード、液圧－電気式分路伝動モード、液圧－機械－電気式分路伝動モードが含まれ、パワー合流複合伝動モードは、機械－電気合流伝動モード、液圧－機械合流伝動モード、液圧－電気合流伝動モード、機械－液圧－電気合流伝動モードが含まれる。

表１に示されるように、各伝動モードの接合素子は、具体的に次の通りである。

図２に示されるように、液圧式伝動モードの制御方法において、
第１のクラッチＣ_１１２、第２のクラッチＣ_２２３、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、及び第９のクラッチＣ_９６４が結合すると共に、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、第７のクラッチＣ_７５６、第８のクラッチＣ_８５９、及びブレーキＢ５３が離間し、動力が入力軸１１から第１の歯車対２２を介して可変ポンプ３２を駆動して作動させ、上記の可変ポンプ３２が高圧油液を出力して定量モーター３４を駆動して回転させ、上記の定量モーター３４の出力端から出力された動力が第２の歯車対３５を介して出力軸７に伝達されて出力される。

液圧式伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｅは液圧式伝動部品３の排気量比であり、ｉ_１は第１の歯車対２２のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対３５のギア比である。

図３に示されるように、機械式伝動モードの制御方法において、
第１のクラッチＣ_１１２、第２のクラッチＣ_２２３、第７のクラッチＣ_７５６、第９のクラッチＣ_９６４、及びブレーキＢ５３が結合すると共に、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、第８のクラッチＣ_８５９が離間し、動力が入力軸１１から第１のクラッチＣ_１１２、第２のクラッチＣ_２２３、第７のクラッチＣ_７５６を順次介して機械式伝動部品のリングギア５７を駆動して作動させ、上記の機械式伝動部品のリングギア５７から出力された動力が機械式伝動部品の遊星キャリア５１０を介して出力軸７に伝達されて出力される。

機械式伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｉ_５は第５の歯車対５５のギア比であり、ｋ_２は機械式伝動部品５の遊星歯車の特性パラメーターである。

図４に示されるように、電気式無段変速機伝動モードの制御方法において、
第１のクラッチＣ_１１２、第２のクラッチＣ_２２３、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、第８のクラッチＣ_８５９、及び第９のクラッチＣ_９６４が結合すると共に、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第７のクラッチＣ_７５６、及びブレーキＢ５３が離間し、パワー分路部品２とパワー合流部品６はそれぞれ一体に固定接続され、動力が入力軸１１からパワー分路部品２、電気式無段変速機の伝動部品４、パワー合流部品６を介して出力軸７に伝達されて出力される。

電気式無段変速機伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｉ_３は第３の歯車対４２のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対５１のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品４のギア比である。

図５に示されるように、液圧－機械式分路伝動モードの制御方法において、
第１のクラッチＣ_１１２、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第７のクラッチＣ_７５６、第９のクラッチＣ_９６４、及びブレーキＢ５３が結合すると共に、第２のクラッチＣ_２２３、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、及び第８のクラッチＣ_８５９が離間し、動力が入力軸１１からパワー分路部品の入力軸２１を介してパワー分路部品のリングギア２４に伝達されて分路し、一つの分路の動力がパワー分路部品の太陽歯車２６、液圧式伝動部品３を介してパワー合流部品の太陽歯車６２に伝達され、もう一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリア２５、機械式伝動部品のリングギア５７、機械式伝動部品の遊星キャリア５１０を介してパワー合流部品のリングギア６１に伝達され、パワー合流部品６は一体に固定接続され、パワー合流部品の太陽歯車６２に伝達された動力とパワー合流部品のリングギア６１に伝達された動力がパワー合流部品６を介して出力軸７に伝達されて出力される。

液圧－機械式分路伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｋ_１はパワー分路部品２の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｋ_２は機械式伝動部品５の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対２２のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対３５のギア比であり、ｉ_５は第５の歯車対５５のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品３の排気量比である。

図６に示されるように、液圧－電気式分路伝動モードの制御方法において、
第１のクラッチＣ_１１２、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、第８のクラッチＣ_８５９、及び第９のクラッチＣ_９６４が結合すると共に、第２のクラッチＣ_２２３、第７のクラッチＣ_７５６、及びブレーキＢ５３が離間し、動力が入力軸１１からパワー分路部品の入力軸２１を介してパワー分路部品のリングギア２４に伝達されて分路し、一つの分路の動力がパワー分路部品の太陽歯車２６、液圧式伝動部品３を介してパワー合流部品の太陽歯車６２に伝達され、もう一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリア２５を介して電気式無段変速機の入力軸４３に伝達され、上記の電気式無段変速機の入力軸４３は電気式無段変速機４４を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機４４から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸４５を介してパワー合流部品のリングギア６１に伝達され、パワー合流部品６は一体に固定接続され、パワー合流部品の太陽歯車６２に伝達された動力とパワー合流部品のリングギア６１に伝達された動力がパワー合流部品６を介して出力軸７に伝達されて出力される。

液圧－電気式分路伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｋ_１はパワー分路部品２の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対２２のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対３５のギア比であり、ｉ_３は第３の歯車対４２のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対５１のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品４のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品３の排気量比である。

図７に示されるように、液圧－機械－電気式分路伝動モードの制御方法において、
液圧－機械－電気式分路伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１１２、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、第７のクラッチＣ_７５６、及び第９のクラッチＣ_９６４が結合すると共に、第２のクラッチＣ_２２３、第８のクラッチＣ_８５９、及びブレーキＢ５３が離間し、動力が入力軸１１からパワー分路部品の入力軸２１を介してパワー分路部品のリングギア２４に伝達されて分路し、一つの分路の動力がパワー分路部品の太陽歯車２６、液圧式伝動部品３を介してパワー合流部品の太陽歯車６２に伝達され、一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリア２５を介して再び分路し、一つの分路の動力が第５のクラッチＣ_５４１を介して電気式無段変速機の入力軸４３に伝達され、上記の電気式無段変速機の入力軸４３は電気式無段変速機４４を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機４４から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸４５を介して機械式伝動部品の太陽歯車５８に伝達され、もう一つの分路の動力が第７のクラッチＣ_７５６を介して機械式伝動部品のリングギア５７に伝達され、２つの分路の動力が機械式伝動部品の遊星キャリア５１０で合流し、合流した動力がパワー合流部品のリングギア６１に伝達され、パワー合流部品６は一体に固定接続され、パワー合流部品の太陽歯車６２に伝達された動力とパワー合流部品のリングギア６１に伝達された動力がパワー合流部品６を介して出力軸７に伝達されて出力される。

液圧－機械－電気式分路伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｋ_１はパワー分路部品２の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｋ_２は機械式伝動部品５の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対２２のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対３５のギア比であり、ｉ_３は第３の歯車対４２のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対５１のギア比であり、ｉ_５は第５の歯車対５５のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品４のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品３の排気量比である。

図８に示されるように、機械－電気合流伝動モードの制御方法において、
機械－電気合流伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１１２、第２のクラッチＣ_２２３、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、第７のクラッチＣ_７５６、及び第９のクラッチＣ_９６４が結合すると共に、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第８のクラッチＣ_８５９、及びブレーキＢ５３が離間し、パワー分路部品２とパワー合流部品６はそれぞれ一体に固定接続され、動力が入力軸１１からパワー分路部品２を介して分路し、一つの分路の動力が第５のクラッチＣ_５４１を介して電気式無段変速機の入力軸４３に伝達されて、上記の電気式無段変速機の入力軸４３は電気式無段変速機４４を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機４４から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸４５を介して機械式伝動部品の太陽歯車５８に伝達され、もう一つの分路の動力が第７のクラッチＣ_７５６を介して機械式伝動部品のリングギア５７に伝達され、２つの分路の動力が機械式伝動部品の遊星キャリア５１０で合流し、合流した動力がパワー合流部品６を介して出力軸７に伝達されて出力される。

機械－電気合流伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｋ_２は機械式伝動部品５の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_３は第３の歯車対４２のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対５１のギア比であり、ｉ_５は第５の歯車対５５のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品４のギア比である。

図９に示されるように、液圧－機械合流伝動モードの制御方法において、
第１のクラッチＣ_１１２、第２のクラッチＣ_２２３、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第７のクラッチＣ_７５６、及びブレーキＢ５３が結合すると共に、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、及び第９のクラッチＣ_９６４が離間し、パワー分路部品２は一体に固定接続され、動力が入力軸１１からパワー分路部品２を介して分路し、一つの分路の動力が液圧式伝動部品３を介してパワー合流部品の太陽歯車６２に伝達され、もう一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリア２５、機械式伝動部品のリングギア５７、機械式伝動部品の遊星キャリア５１０を介してパワー合流部品のリングギア６１に伝達され、パワー合流部品の太陽歯車６２に伝達された動力とパワー合流部品のリングギア６１に伝達された動力がパワー合流部品の遊星キャリア６３で合流してから出力軸７に伝達されて出力される。

液圧－機械合流伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｋ_２は機械式伝動部品５の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｋ_３はパワー合流部品６の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対２２のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対３５のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品３の排気量比である。

図１０に示されるように、液圧－電気合流伝動モードの制御方法において、
液圧－電気合流伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１１２、第２のクラッチＣ_２２３、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、及び第８のクラッチＣ_８５９が結合すると共に、第７のクラッチＣ_７５６、第９のクラッチＣ_９６４、及びブレーキＢ５３が離間し、パワー分路部品２は一体に固定接続され、動力が入力軸１１からパワー分路部品２を介して分路し、一つの分路の動力が液圧式伝動部品３を介してパワー合流部品の太陽歯車６２に伝達され、もう一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリア２５を介して電気式無段変速機の入力軸４３に伝達され、上記の電気式無段変速機の入力軸４３は電気式無段変速機４４を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機４４から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸４５を介してパワー合流部品のリングギア６１に伝達され、パワー合流部品の太陽歯車６２に伝達された動力とパワー合流部品のリングギア６１に伝達された動力がパワー合流部品の遊星キャリア６３で合流してから出力軸７に伝達されて出力される。

液圧－電気合流伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｋ_３はパワー合流部品６の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対２２のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対３５のギア比であり、ｉ_３は第３の歯車対４２のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対５１のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品４のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品３の排気量比である。

図１１に示されるように、機械－液圧－電気合流伝動モードの制御方法において、
機械－液圧－電気合流伝動モードでは、第１のクラッチＣ_１１２、第２のクラッチＣ_２２３、第３のクラッチＣ_３３１、第４のクラッチＣ_４３６、第５のクラッチＣ_５４１、第６のクラッチＣ_６５２、及び第７のクラッチＣ_７５６が結合すると共に、第８のクラッチＣ_８５９、第９のクラッチＣ_９６４、及びブレーキＢ５３が離間し、パワー分路部品２は一体に固定接続され、動力が入力軸１１からパワー分路部品２を介して分路し、一つの分路の動力が液圧式伝動部品３を介してパワー合流部品の太陽歯車６２に伝達され、一つの分路の動力がパワー分路部品の遊星キャリア２５を介して再び分路し、一つの分路の動力が第５のクラッチＣ_５４１を介して電気式無段変速機の入力軸４３に伝達されて、上記の電気式無段変速機の入力軸４３は電気式無段変速機４４を駆動して作動させ、上記の電気式無段変速機４４から出力された動力が電気式無段変速機の出力軸４５を介して機械式伝動部品の太陽歯車５８に伝達され、もう一つの分路の動力が第７のクラッチＣ_７５６を介して機械式伝動部品のリングギア５７に伝達され、２つの分路の動力が機械式伝動部品の遊星キャリア５１０で合流し、合流した動力がパワー合流部品のリングギア６１に伝達され、パワー合流部品の太陽歯車６２に伝達された動力とパワー合流部品のリングギア６１に伝達された動力がパワー合流部品の遊星キャリア６３で合流してから出力軸７に伝達されて出力される。

液圧－電気合流伝動モードの出力軸７の回転数の計算方法において、

であり、式中、ｎ_０は出力軸７の回転数であり、ｎ_Ｉは入力軸１１の回転数であり、ｋ_２は機械式伝動部品５の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｋ_３はパワー合流部品６の遊星歯車の特性パラメーターであり、ｉ_１は第１の歯車対２２のギア比であり、ｉ_２は第２の歯車対３５のギア比であり、ｉ_３は第３の歯車対４２のギア比であり、ｉ_４は第４の歯車対５１のギア比であり、ｉ_５は第５の歯車対５５のギア比であり、ｉ_ｅは電気式無段変速機の伝動部品４のギア比であり、ｅは液圧式伝動部品３の排気量比である。

液圧式伝動モードと電気式無段変速機伝動モードとの間の切り替えを実現するために、液圧式伝動部品の排気量比を調整すること、電気式無段変速機の伝動部品のギア比を調整すること、クラッチとブレーキＢとの間の接合を制御することにより、複数の伝動モードの間の無段階速度調整の切り替えを実現する。

上記の複数の伝動モードの間の無段階速度調整の切り替えに関連する伝動モードは、
「液圧式伝動モード」－「液圧－電気合流伝動モード」－「機械－液圧－電気合流伝動モード又は液圧式伝動モード」－「機械式伝動モード」－「液圧－機械合流伝動モード」、
「液圧式伝動モード」－「機械－電気合流伝動モード」－「電気式無段変速機伝動モード」－「液圧－電気式分路伝動モード」、
「液圧式伝動モード」－「液圧－機械－電気式分路伝動モード」、及び
「液圧式伝動モード」－「液圧－機械式分路伝動モード」である。

例としては、
主なパラメーターが

であることが挙げられる。
伝動モード切り替えのプロセス１は、「液圧式伝動モード」－「液圧－電気合流伝動モード」－「機械－液圧－電気合流伝動モード又は液圧式伝動モード」－「機械式伝動モード」－「液圧－機械合流伝動モード」である。

液圧式伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
液圧－電気合流伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
機械－液圧－電気合流伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
機械式伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
液圧－機械合流伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

である。

図１２に示されるように、液圧式伝動モードで始動すると、出力回転数は、液圧式伝動機構の排気量比ｅの増加につれて直線的に増加し、ｅ＝０．５である場合、液圧式伝動モードは、正の０．５ｎ_Ｉになり、

の４つの条件が同時に満たされた場合、液圧式伝動モード、液圧－電気合流伝動モード、機械－液圧－電気合流伝動モードの３つのモードは、互いに切り替える。機械－液圧－電気合流伝動モードを同期的に切り替えると、ｅ＝０．５である場合、ｉ_ｅは３．６９から０．７４に変化し、機械－液圧－電気合流伝動モードでの出力軸の回転数ｎ_０は０．４４ｎ_Ｉから０．７１ｎ_Ｉに非直線的に増加し、液圧－電気合流伝動モードに同期的に切り替えると、ｉ_５＝２．０を満たす場合、ｅは０から１に変化し、液圧－電気合流伝動モードでの出力軸の回転数ｎ_０は０．３７５ｎ_Ｉから０．６２５ｎ_Ｉに非直線的に増加し、或いは液圧式伝動モードで始動し、出力回転数は液圧式伝動機構の排気量比ｅの増加につれて直線的に増加し、ｅ＝０．３３である場合、機械式伝動モード又は液圧－機械合流伝動モードを同期的に切り替え得る。

伝動モード切り替えのプロセス２は、「液圧式伝動モード」－「機械－電気合流伝動モード」－「電気式無段変速機伝動モード」－「液圧－電気式分路伝動モード」である。

液圧式伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
機械－電気合流伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
電気式無段変速機伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
液圧－電気式分路伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

である。

図１３に示されるように、液圧式伝動モードで始動し、出力回転数は液圧式伝動機構の排気量比ｅの増加につれて直線的に増加し、ｅ＝１である場合、液圧式伝動モードは、正のｎ_Ｉになり、ｅ＝０．５である場合、液圧式伝動モード機械－電気合流伝動モード、電気式無段変速機伝動モード、液圧－電気式分路伝動モードを同期的に切り替え得る。

伝動モード切り替えのプロセス３は、「液圧式伝動モード」－「液圧－機械－電気式分路伝動モード」である。

液圧式伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
液圧－機械－電気式分路伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

である。
図１４に示されるように、液圧式伝動モードで始動し、出力回転数は、液圧式伝動機構の排気量比ｅの増加につれて直線的に増加し、ｅ＝１である場合、液圧式伝動モードは、正のｎ_Ｉになり、ｅ＝０．５かつｉ_ｅ＝０．５である場合、液圧式伝動モードは、液圧－機械－電気式分路伝動モードを同期的に切り替え得る。

伝動モード切り替えのプロセス４は、「液圧式伝動モード」－「液圧－機械式分路伝動モード」である。

液圧式伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

であり、
液圧－機械式分路伝動モードの出力－入力回転数の関係は、

である。

図１５に示されるように、液圧式伝動モードで始動し、出力回転数は、液圧式伝動機構の排気量比ｅの増加につれて直線的に増加し、ｅ＝０．３３である場合、液圧式伝動モードは、正の０．３３ｎ_Ｉになり、液圧式伝動モードは、液圧－機械式分路伝動モードを同期的に切り替え得る。

本明細書の各実施例は段階的に説明され、各実施例は他の実施例との相違点に焦点を当てており、各実施例の同一及び類似の部分は互いに参照することができる。実施例で開示される装置に関しては、実施例で開示される方法に対応するため、説明は比較的簡単であり、関わる内容は方法に対する説明を参照してもよい。
開示された実施例に対する上記の説明は、当業者が本発明を作成又は使用できるようにするために提供されている。これらの実施例に対する様々な修正は、当業者には容易に明らかであり、本明細書で定義された一般原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、他の実施例で実施され得る。従って、本発明は、本明細書に示される実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される原理及び新規な特徴と一致する最も広い範囲が与えられるべきである。

Claims (1)

1. 入力軸（１１）と第１のクラッチＣ_１（１２）とを含む入力軸部品（１）、
   パワー分路部品の入力軸（２１）、第１の歯車対（２２）、第２のクラッチＣ_２（２３）、パワー分路部品のリングギア（２４）、パワー分路部品の遊星キャリア（２５）、及びパワー分路部品の太陽歯車（２６）を含み、前記のパワー分路部品のリングギア（２４）はパワー分路部品の入力軸（２１）に接続され、前記のパワー分路部品の入力軸（２１）は第１のクラッチＣ_１（１２）を介して入力軸（１１）に接続され、前記のパワー分路部品のリングギア（２４）は第２のクラッチＣ_２（２３）を介してパワー分路部品の遊星キャリア（２５）に接続されるパワー分路部品（２）、
   第３のクラッチＣ_３（３１）、可変ポンプ（３２）、液圧管（３３）、定量モーター（３４）、第２の歯車対（３５）、第４のクラッチＣ_４（３６）を含み、前記の液圧式伝動部品（３）の入力端は前記のパワー分路部品の太陽歯車（２６）に接続され、前記の液圧式伝動部品（３）の入力端は第３のクラッチＣ_３（３１）を介して可変ポンプ（３２）に接続され、前記の可変ポンプ（３２）は液圧管（３３）を介して定量モーター（３４）に高圧油液を出力し、前記の第２の歯車対（３５）は第４のクラッチＣ_４（３６）を介して定量モーター（３４）の出力軸に接続される液圧式伝動部品（３）、
   第５のクラッチＣ_５（４１）、第３の歯車対（４２）、電気式無段変速機の入力軸（４３）、電気式無段変速機（４４）、電気式無段変速機の出力軸（４５）を含み、前記のパワー分路部品の遊星キャリア（２５）は第５のクラッチＣ_５（４１）を介して電気式無段変速機の入力軸（４３）に接続される電気式無段変速機の伝動部品（４）、
   第４の歯車対（５１）、第６のクラッチＣ_６（５２）、ブレーキＢ（５３）、機械式伝動部品の入力軸（５４）、第５の歯車対（５５）、第７のクラッチＣ_７（５６）、機械式伝動部品のリングギア（５７）、機械式伝動部品の太陽歯車（５８）、第８のクラッチＣ_８（５９）、機械式伝動部品の遊星キャリア（５１０）、機械式伝動部品の出力軸（５１１）を含み、前記の電気式無段変速機の出力軸（４５）は第６のクラッチＣ_６（５２）を介して機械式伝動部品の太陽歯車（５８）に接続され、前記のブレーキＢ（５３）は機械式伝動部品の太陽歯車（５８）に接続され、前記のパワー分路部品の遊星キャリア（２５）は第７のクラッチＣ_７（５６）を介して機械式伝動部品のリングギア（５７）に接続され、前記の機械式伝動部品の太陽歯車（５８）は第８のクラッチＣ_８（５９）を介して機械式伝動部品の遊星キャリア（５１０）に接続される機械式伝動部品（５）、
   パワー合流部品のリングギア（６１）、パワー合流部品の太陽歯車（６２）、パワー合流部品の遊星キャリア（６３）、第９のクラッチＣ_９（６４）を含み、前記のパワー合流部品のリングギア（６１）は機械式伝動部品の出力軸（５１１）に固定接続され、前記のパワー合流部品のリングギア（６１）は第９のクラッチＣ_９（６４）を介してパワー合流部品の遊星キャリア（６３）に接続され、前記のパワー合流部品の太陽歯車（６２）は液圧式伝動部品（３）の出力端に接続されるパワー合流部品（６）、及び
   パワー合流部品の遊星キャリア（６３）に接続される出力軸（７）が含まれる
   ことを特徴とする、機械－電気－液圧式複合伝動装置。

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