本发明涉及车辆驱动系统技术领域，特别是涉及一种机械液压复合的多模式驱动系统。
背景技术：
车辆驱动系统是车辆的“心脏”，决定着车辆的最高时速、输出转矩等关键性能。目前发动机的驱动系统都带有齿轮传动系统，以实现不同车速的转换。传统的自动变速系统虽然较手动变速系统档位切换时更加的平顺，但受传动距离的限制，换挡过程中的能耗较大，传动系统承受的负荷也相应增加。尚未出现机械液压复合驱动的多模式驱动系统。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种机械液压复合的多模式驱动系统，以解决上述现有技术存在的问题，采用不同的驱动系统；在启动时采用液压驱动方式，实现了车辆的正常启动及中低速范围行驶，而在高速下则采用机械驱动方式，发动机通过离合器及与之相连的减速装置直接驱动车轮前进，实现高速行驶，而在车辆制动时，蓄能器则储存能量，并作为车辆行驶的辅助驱动。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种机械液压复合的多模式驱动系统，包括减速器装置、离合器、控制器、液压复合驱动单元、发动机、变量液压泵、蓄能器及油箱；
所述发动机和变量液压泵通过皮带轮连接，变量液压泵和补油泵的主轴为同一根轴，液控单向阀的液控口通过油管与所述蓄能器相连，液压单向阀下部通过油管与溢流阀一入口相连，溢流阀一出口通过单向阀及溢流阀二经油路连接所述油箱；溢流阀三入口与变量液压泵相连，溢流阀三的出口经单向阀、溢流阀二后通过油路与所述油箱连接；先导型三位三通换向阀的出口与单向阀相连；
车辆中低速行驶时，液压复合驱动单元处于马达工作状态，变量液压泵通过油路驱动液压复合驱动单元旋转，实现车辆中低速行驶；当车辆制动时，液压复合驱动单元处于变量液压泵工作状态，与变量液压泵相连的低压回路压力升高，当压力高于闭式油箱时，压力油进入蓄能器，储存能量；当再次加速时，所述蓄能器中的能量和变量液压泵共同驱动液压复合驱动单元，此时液压复合驱动单元又处于马达工作状态；
车辆高速行驶时，所述控制器控制所述发动机通过离合器及其减速器装置直接驱动后轮行驶。
优选地，当车辆启动时，通过选择所述控制器上的液压驱动式的启动按钮，使控制器通过电磁开关接通液压驱动模式；控制器调节变量液压泵，车轮通过液压复合驱动单元驱动，蓄能器不工作；在车辆加速过程中，按下所述控制器上的加速按钮，控制器通过调节斜盘转角调整液压缸压力，进而控制变量液压泵使其排量变大，车辆加速。
优选地，当车辆高速行驶时，控制器通过接受到的反馈速度信号对驱动模式进行切换，采用机械驱动模式；控制器控制发动机工作，此时控制器通过控制离合器的位置，通过离合器及与之相连减速器装置驱动后轮，并通过油压控制变量液压泵的斜盘转角，减小变量液压泵的排量；当离合器完全结合时，变量液压泵排量减小为0，最终车辆以机械驱动模式高速行驶。
优选地，当车辆在行驶过程中通过操作刹车装置使得车辆处于制动状态时，该多模式驱动系统处于制动模式；液压复合驱动单元处于变量液压泵工作状态，与之相连的低压回路压力升高，补油泵与变量液压泵在制动前为与补油泵连接的蓄能器一提供油压，当制动时发动机、补油泵和变量液压泵均不工作时，蓄能器一将储存的压力通过油管和两个对向单向阀辅助给先导型三位三通换向阀提供压力油，此时控制器控制先导型三位三通换向阀换到左位，进而，低压回路的高压油无法通过先导型三位三通换向阀，只能先通过流入蓄能器进行储能，当蓄能器内的储能压力达到设定值以后，其余高压油通过管路经过溢流阀一和单向阀二以及溢流阀二进入油箱。
优选地，当松开车辆的刹车装置车辆制动结束再次启动或加速行驶时，该多模式驱动系统处于再生制动辅助驱动模式；所述蓄能器中的油压较高，控制器通过控制电磁装置使两位两通电磁换向阀开启，蓄能器中的能量通过高压回路输入液压复合驱动单元，此时液压复合驱动单元又处于马达工作状态，作为辅助驱动模式驱动车辆行驶。
本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
1.基于蓄能器的机械液压复合驱动系统制动再生装置利用了液压传动高功率密度的优点，制动时能回收大部分动能，回收的动能用于驱动车辆，提高整车动力性能，节省了驱动车辆的能量；启动采用变量泵，可以实现无级调速。中低速时采用液压驱动，实现了无级调速。
2.随着车速升高，控制器采用机械驱动方式，使后轮部位的离合器及其减速装置进行后轮行驶，提高了效率。
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为机械液压复合的多模式驱动系统的整体结构示意图；
图2为液压驱动模式示意图；
图3为机械驱动模式示意图；
图4为再生制动模式示意图；
图5为辅助驱动模式示意图；
其中，1控制器；2液压复合驱动单元；3发动机；4变量液压泵；5液控单向阀；6蓄能器；7两位两通电磁换向阀；8先导型三位三通换向阀；9蓄能器一；10溢流阀三；11油箱；12溢流阀二；13单向阀；14溢流阀一；15补油泵；16离合器；17减速器装置。
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机械液压复合的多模式驱动系统，以解决上述现有技术存在的问题，采用不同的驱动系统；在启动时采用液压驱动方式，实现了车辆的正常启动及中低速范围行驶，而在高速下则采用机械驱动方式，发动机通过离合器及与之相连的减速装置直接驱动车轮前进，实现高速行驶，而在车辆制动时，蓄能器则储存能量，并作为车辆行驶的辅助驱动。
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。
如图1所示，本实施例提供一种机械液压复合的多模式驱动系统。它包括减速器装置17、离合器16、控制器1、变量泵/马达(液压复合驱动单元2)、发动机3、变量液压泵4、蓄能器6、两位两通电磁换向阀7、先导型三位三通换向阀8、单向阀、溢流阀及油箱11。
其连接关系在于：发动机3和变量液压泵4通过皮带轮连接，变量液压泵4和补油泵15的主轴为同一根轴，液控单向阀5的液控口通过油管与蓄能器6相连，液控单向阀5下部通过油管与溢流阀一14入口相连，溢流阀一14出口通过单向阀13及溢流阀二12经油路连接油箱11。溢流阀三10入口与变量液压泵4相连，溢流阀三10的出口经单向阀13、溢流阀二12通过油路与油箱11连接。先导型三位三通换向阀8的出口与单向阀13相连。
中低速时，变量泵/马达(液压马达驱动单元2)处于马达工作状态，变量液压泵4通过油路驱动变量泵/马达(液压马达驱动单元2)旋转，实现车辆中低速行驶。当车辆制动时，变量泵/马达(液压马达驱动单元2)处于泵工作状态，与之相连的低压回路压力升高，当压力高于闭式油箱时，压力油进入蓄能器6，储存能量。当再次加速时，蓄能器6中的能量和变量液压泵4共同驱动变量泵/马达(液压马达驱动单元2)，此时变量泵/马达(液压马达驱动单元2)又处于马达工作状态。
而当速度较高达到某一阈值时，控制器1控制发动机3通过离合器16及其减速器装置17直接驱动后轮实现高速行驶。
实施例一
本实施例以四轮汽车为例，详细介绍机械液压复合的多模式驱动系统。如图1所示，它包括控制器1、变量泵/马达(液压马达驱动单元2)、发动机3、变量液压泵4、蓄能器6、蓄能器一9、两位两通电磁换向阀7、先导型三位三通换向阀8、液控单向阀5、溢流阀三10、溢流阀二12、溢流阀一14及油箱11等。
其连接关系为：发动机3和变量液压泵4通过带轮连接，变量液压泵4和补油泵15的主轴为同一根轴，补油泵15通过油管与蓄能器一9相连，液控单向阀5的液控口通过油管与蓄能器6相连，液控单向阀5下部通过油管与溢流阀一14入口相连，溢流阀一14的出口通过单向阀13经溢流阀二12经油路连接油箱11。溢流阀三10入口与变量液压泵4相连，溢流阀三10的出口经单向阀13、溢流阀二12通过油路与油箱11连接。先导型三位三通换向阀8的出口与单向阀13相连。中低速时，变量液压泵4通过油路驱动马达旋转，实现车辆中低速行驶。而当速度较高达到某一阈值时，控制器1控制发动机3通过离合器16及其减速器装置17直接驱动后轮，无需经过齿轮箱传动系统的换挡实现更高速的行驶。
变量液压泵4、变量泵/马达(液压马达驱动单元2)、油箱补给装置均受控于控制器1；图2-5中较粗单线头表示高压油流向，较细单线头表示低压油流向，空心箭头表示车速方向，粗黑线空心箭头表示所受扭矩方向。
本发明中的机械液压复合的多模式驱动系统的工作原理如下：
(1)当车辆启动时，通过选择控制器1上的液压驱动式的启动按钮，使控制器1通过电磁开关接通液压驱动模式。采用液压驱动模式。控制器1控制发动机3的功率p如图2所示。控制器1调节变量液压泵4，车轮通过变量泵/马达旋转，此时变量泵/马达处于马达工作状态，车辆启动，蓄能器6不工作。在车辆加速过程中，按下加速按钮，当控制器1通过调节斜盘转角调整液压缸压力，控制变量液压泵4使其排量变大时，控制器1控制变量泵/马达排量变大，车辆加速，车速逐渐增高，液压变量泵与马达可以实现车辆中低速的无级调节。
(2)当车速达到控制器1设定的某一阈值时，控制器1通过反馈速度信号对驱动模式切换进行控制，采用机械驱动模式。如图3所示，控制器1控制发动机3的功率p通过机械驱动方式。此时控制器1通过控制离合器16的位置，通过离合器16及与之相连减速器装置17驱动后轮，并通过油压控制变量液压泵4的斜盘转角，减小变量液压泵4的排量，离合器16结合位置与控制泵油液压力的斜盘转角按照一定的比例关系，使得当离合器16完全结合时，变量液压泵4排量减小为0，最终车辆以机械驱动模式高速行驶。
(3)当车辆在行驶过程中，通过操作刹车装置使得车辆处于制动状态时，本系统处于制动模式。如图4所示，变量泵/马达处于泵工作状态，与之相连的低压回路压力升高，补油泵15与变量液压泵4在制动前为工作状态时给蓄能器一9提供一定的油压，当制动时发动机3不工作，补油泵15与变量液压泵4不工作时，蓄能器一9将储存的压力通过油管(斜箭头处)和两个对向单向阀辅助给先导型三位三通换向阀8提供压力油，此时控制器1控制先导型三位三通换向阀8换到左位，进而，低压回路的高压油无法通过先导型三位三通换向阀8，只能先通过流入蓄能器6进行储能，当蓄能器6内的储能压力达到一定值以后，其余高压油通过下方管路经过溢流阀一14和单向阀二12以及溢流阀二12进入油箱11。
(4)当松开车辆的刹车装置，车辆制动结束再次启动或加速行驶时，系统处于再生制动辅助驱动模式。如图5所示。蓄能器6中的油压较高，控制器1通过控制电磁装置使两位两通电磁换向阀7开启，蓄能器6中的能量通过高压回路输入变量泵/马达，此时变量泵/马达又处于马达工作状态。作为一种辅助驱动模式驱动车辆行驶。
本发明中的机械液压复合的多模式驱动系统，将机械驱动方式与液压驱动方式相结合，变量液压泵4及变量泵/马达(液压复合驱动单元2)的使用实现了无级调速，而在达到某一较高速度时，发动机3通过离合器16及减速器装置17以机械驱动方式驱动车辆高速行驶。在高速行驶时采用机械驱动模式，提高效率。制动模式将制动的能量存储起来，并以一种辅助驱动模式给车辆提供动力，提高了系统的能量利用率。
需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
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。
1.一种机械液压复合的多模式驱动系统，其特征在于：包括减速器装置、离合器、控制器、液压复合驱动单元、发动机、变量液压泵、蓄能器及油箱；
所述发动机和变量液压泵通过皮带轮连接，变量液压泵和补油泵的主轴为同一根轴，液控单向阀的液控口通过油管与所述蓄能器相连，液压单向阀下部通过油管与溢流阀一入口相连，溢流阀一出口通过单向阀及溢流阀二经油路连接所述油箱；溢流阀三入口与变量液压泵相连，溢流阀三的出口经单向阀、溢流阀二后通过油路与所述油箱连接；先导型三位三通换向阀的出口与单向阀相连；
车辆中低速行驶时，液压复合驱动单元处于马达工作状态，变量液压泵通过油路驱动液压复合驱动单元旋转，实现车辆中低速行驶；当车辆制动时，液压复合驱动单元处于变量液压泵工作状态，与变量液压泵相连的低压回路压力升高，当压力高于闭式油箱时，压力油进入蓄能器，储存能量；当再次加速时，所述蓄能器中的能量和变量液压泵共同驱动液压复合驱动单元，此时液压复合驱动单元又处于马达工作状态；
车辆高速行驶时，所述控制器控制所述发动机通过离合器及其减速器装置直接驱动后轮行驶。
2.根据权利要求1所述的机械液压复合的多模式驱动系统，其特征在于：当车辆启动时，通过选择所述控制器上的液压驱动式的启动按钮，使控制器通过电磁开关接通液压驱动模式；控制器调节变量液压泵，车轮通过液压复合驱动单元驱动，蓄能器不工作；在车辆加速过程中，按下所述控制器上的加速按钮，控制器通过调节斜盘转角调整液压缸压力，进而控制变量液压泵使其排量变大，车辆加速。
3.根据权利要求1所述的机械液压复合的多模式驱动系统，其特征在于：当车辆高速行驶时，控制器通过接受到的反馈速度信号对驱动模式进行切换，采用机械驱动模式；控制器控制发动机工作，此时控制器通过控制离合器的位置，通过离合器及与之相连减速器装置驱动后轮，并通过油压控制变量液压泵的斜盘转角，减小变量液压泵的排量；当离合器完全结合时，变量液压泵排量减小为0，最终车辆以机械驱动模式高速行驶。
4.根据权利要求1所述的机械液压复合的多模式驱动系统，其特征在于：当车辆在行驶过程中通过操作刹车装置使得车辆处于制动状态时，该多模式驱动系统处于制动模式；液压复合驱动单元处于变量液压泵工作状态，与之相连的低压回路压力升高，补油泵与变量液压泵在制动前为与补油泵连接的蓄能器一提供油压，当制动时发动机、补油泵和变量液压泵均不工作时，蓄能器一将储存的压力通过油管和两个对向单向阀辅助给先导型三位三通换向阀提供压力油，此时控制器控制先导型三位三通换向阀换到左位，进而，低压回路的高压油无法通过先导型三位三通换向阀，只能先通过流入蓄能器进行储能，当蓄能器内的储能压力达到设定值以后，其余高压油通过管路经过溢流阀一和单向阀二以及溢流阀二进入油箱。
5.根据权利要求1所述的机械液压复合的多模式驱动系统，其特征在于：当松开车辆的刹车装置车辆制动结束再次启动或加速行驶时，该多模式驱动系统处于再生制动辅助驱动模式；所述蓄能器中的油压较高，控制器通过控制电磁装置使两位两通电磁换向阀开启，蓄能器中的能量通过高压回路输入液压复合驱动单元，此时液压复合驱动单元又处于马达工作状态，作为辅助驱动模式驱动车辆行驶。
技术总结