CN101749419A - 液压变速装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种液压变速装置，其设置于一载具上，该液压变速装置具有一第一滑轮单元、第二滑轮单元、一第一液压驱动回路、一第二液压驱动回路、一控制液压回路以及一控制单元。该第一滑轮单元以一传动带与该第二滑轮单元相连接，该第一滑轮单元以及该第二滑轮单元分别与独立的该第一以及第二液压驱动回路相连接。该第一与第二液压驱动回路间连接该控制液压回路。该控制单元，根据载具的行进状态而切换该控制液压回路使得两独立的液压驱动回路相互串联或者是并联进而同步控制且连续调整变速比率。

Description

液压变速装置

技术领域

本发明涉及一种液压控制装置，尤其涉及一种可以根据载具行进状态需要而改变减速比例的一种液压变速装置。

背景技术

如图1所示，该图为现有的液压式连续无段变速统的架构示意图。该无段变速系统1具有引擎输入轴10和扭力转换器101。扭力转换器101由前进/后退离合器11与输入滑轮12相连接。而输入滑轮12则由一金属皮带13与输出滑轮14相连接。输出滑轮14则与一减速齿轮组15相连接。该减速齿轮组15则与差速器16相连接。当引擎启动时，液压泵随引擎转动而运作，输出并产生液压，使输入滑轮单元12或输出滑轮单元14产生轴向移动，造成金属皮带13，因为滑轮单元间的间距D不同，而产生节径上的变化，进而产生不同的减速比。

现有油压式连续无断变速器的油压系统传动的效率损失，一般而言，主要有高压损失及流出率损失。而图1的现有的液压式连续无段变速系统只使用单一液压泵且与引擎主轴连动，所以引擎转速越高，液压及流量就越高越大，相对效率损失就越大。因为油压式连续无断变速器的油压泵随着引擎作动，在引擎怠速时，仍持续作动，增加能源消耗，且油压泵由引擎驱动，引擎的能量转换效率低，最高仅30％。因此，只要引擎持续运作，液压泵也会跟著作动，必然会产生能源的损失。

另外，如美国专利US.Pat.No.7,261,672，其系统架构如图2所示。在该技术中，无段变速系统2使用两个马达驱动液压泵20与21，可通过主要泵和次要泵20与21的输出压力，来控制第一滑轮单元22与第二滑轮单元23的间距D以改变传动带在第一滑轮单元22与第二滑轮单元23上的节径，进而达到连续无段变速箱的减速比的控制。检视其液压回路，其主要液压回路是经由次要油路串联合成。因此，在调整减速比的时候，将因为油路之间的相互影响，而产生紊流。此外，美国专利US.Pat.No.6,287,227亦提供一种利用连杆机构来调整液压的大小，进而控制无段自动变速(continuous variable transmission，CVT)系统的减速比(ratio)。还有在美国公开专利US.Pub.No.2008/0146409也公开了一种减速比控制装置，其是利用步进马达控制液压阀门的开度，调整液压大小，以达到控制无段自动系统的减速比。

发明内容

本发明提供一种液压变速装置，其是利用两组可独立控制的液压驱动回路以及与该两液压驱动回路相连接的控制液压回路，来达到连续无段变速器的减速比变化，使动力源(引擎、马达)的工作点维持在最佳的效率区间，进而使动力源达到低耗能以及低污染。

本发明提供一种液压变速装置，其是利用两组可独立控制的液压驱动回路以及与该两液压驱动回路相连接的控制液压回路，来作为控制连续无段变速的减速比的机制。当需要大扭力时，液压回路为并联回路，使输出扭力和速度稳定，增加低速时的安全性、舒适性，使载具速度变化时，不会有震动的情况发生。

本发明提供一种液压变速装置，其是利用两组可独立控制的液压驱动回路以及与该两液压驱动回路相连接的控制液压回路，来作为控制连续无段变速的减速比的机制。当载具需要高速行驶时，液压回路为串联回路，减速比变小，使车辆能稳定行驶在高速状态。

在一实施例中，本发明提供一种液压变速装置，包括：一第一滑轮单元，其与一动力源相连接以接收该动力源输出的动力；一第二滑轮单元，其由一传动带与该第一滑轮单元相连接，该第二滑轮单元与一动力输出机构相连接；一第一液压驱动回路，其与该第一滑轮单元相连接；一第二液压驱动回路，其与该第二滑轮单元相连接；一控制液压回路，其分别与该第一液压驱动回路以及该第二液压驱动回路相连接；以及一控制单元，其与该第一与第二液压驱动回路以及该控制液压回路电讯连接，该控制单元以一控制信号使该控制液压回路选择让该第一液压驱动回路与该第二液压驱动回路形成串联以及并联回路其中之一。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1与图2为现有的液压式连续无段变速系统的架构示意图；。

图3为本发明的液压变速装置实施例示意图；

图4为本发明的液压变速装置的液压回路并联示意图；

图5A与图5B为本发明的滑轮单元改变传动带节距示意图；

图6为本发明的液压变速装置的液压回路串联示意图。

其中，附图标记

1-无段变速系统

10-引擎输入轴

101-扭力转换器

11-离合器

12-输入滑轮

13-金属皮带

14-输出滑轮

15-减速齿轮组

16-差速器

2-无段变速系统

20、21-液压泵

22-第一滑轮单元

23-第二滑轮单元

3-液压控制装置

30-第一滑轮单元

301-第一固定滑轮

302-第一移动滑轮

303-液体腔室

31-第二滑轮单元

311-第二固定滑轮

312-第二移动滑轮

313-液体腔室

32-第一液压驱动回路

320、324-管路

321-伺服马达

322-液压泵

323-马达控制器

33-第二液压驱动回路

330、334-管路

331-伺服马达

332-液压泵

333-马达控制器

34-控制液压回路

340-控制阀

341-液体槽

35-控制单元

36-传动带

37-动力输出机构

90-动力源

91-引擎

具体实施方式

为使本发明的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将本发明的装置的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以了解本发明的特点，详细说明陈述如下：

请参阅图3所示，该图为本发明的液压变速装置实施例示意图。在本实施例中，该液压变速控制装置可设置于一载具上，以作为控制该载具进行连续无段变速控制的机制，该载具可为车辆或者是其它运输或者是移动工具。液压变速控制装置3具有一第一滑轮单元30、一第二滑轮单元31、一第一液压驱动回路32、一第二液压驱动控制回路33、一控制液压回路34以及一控制单元35。该第一滑轮单元30是由一第一固定滑轮301以及一第一移动滑轮302所构成，在该第一固定滑轮301与该第一移动滑轮302之间形成有一液体腔室303，其是提供容置一液体(例如：油体)，由该液体的压力推动该第一移动滑轮302进行轴向运动。

该第一滑轮单元30还与一动力源90相连接，以接收该动力源90输出的动力。一般而言，该动力源90为引擎、马达或者是油电混和的动力源等，但不以此为限。该第二滑轮单元31设置于该第一滑轮单元30的一侧且以一传动带36与该第一滑轮单元30相连接，以接收该第一滑轮单元30传递的动力而传递至一动力输出机构37。在本实施例中，该传动带36是为一金属传动带，但不以此为限。该第二滑轮单元31具有一第二固定滑轮311以及一第二移动滑轮312所构成，在该第二固定滑轮311与该第二移动滑轮312之间形成有一液体腔室313。同样地，该液体腔室313，其是提供容置一液体(例如：油体)，由该液体的压力推动该第二移动滑轮312进行轴向运动。

该第一液压驱动回路32，其是由管路320经由该第一固定滑轮301与该液体腔室303相连通。在本实施例中，该第一液压驱动回路32还具有一伺服马达321以及一液压泵322。该伺服马达321，其是以一马达控制器323与该控制单元35相连接。该液压泵322，其与该伺服马达321相连接，该液压泵322由伺服马达321提供的动力，可控制液压输出的压力而将液体经过该管路320送入至该第一滑轮单元30的液体腔室303内。该液压泵322还以管路324与该控制液压回路34相连接。该第二液压驱动回路33，其是与该第二滑轮单元31相连接。在本实施例中，该第二液压驱动回路33还具有一伺服马达331以及一液压泵332。该伺服马达331，其以一马达控制器333与该控制单元35相连接。该液压泵332，其与该伺服马达331相连接，该液压泵332由伺服马达331提供动力，以控制液压输出，使液体得经由管路330经由该第二固定滑轮311而进入该液体腔室313内。该液压泵332还以一管路334与该控制液压回路34相连接。

该控制液压回路34，其分别与该第一液压驱动回路32以及该第二液压驱动回路33相连接。该控制液压回路34还具有一控制阀340，其由管路324、334与341分别与该第一液压驱动回路32、该第二液压驱动回路33以及一液体槽341相连接。该液体槽341内容置有供液压回路运作的液体，例如：油体。在本实施例中，该控制阀340的目的是为改变该第一液压驱动回路32与该第二液压驱动回路33间的串联或者是并联的连接关系。因此在本实施例中，该控制阀340是为一电磁控制阀，例如：三口两位电磁阀，但不以此为限。该控制单元35，其与该第一与第二液压驱动回路32与33以及该控制液压回路34电讯连接，该控制单元35以一控制信号使该控制液压回路34选择让该第一液压驱动回路32与该第二液压驱动回路33形成串联或者是并联回路。

本发明的液压变速装置3可使用于引擎驱动车辆，亦可使用于混合动力车辆与电动动力车辆，其差别仅于动力源输入不同，接下来说明本发明的液压变速装置进行连续无段变速控制的作动模式如下：首先说明并联油压回路使用时机，请参阅图4所示，该图为本发明的液压变速装置液压回路并联示意图。本实施例以车辆为例，液压变速装置3与一引擎91偶接，而液压回路内的液体为油体。当引擎91在刚启动时，工作效率在最差的区间，然而又因为车辆在起步行驶的时候，需要输出在低转速大扭力的工作点，因此，为使引擎迅速工作在高转速的效率区间，则必须拥有高减速比的变速功能。为使变速箱达到高减速比，第一滑轮单元30与金属传动带36接触的节径，必须小于第二滑轮单元31与金属传动带36的节径，换而言之，第一滑轮单元30油压必须小于第二滑轮单元31油压。请参阅图5A与图5B所示，以第一滑轮单元30为例来说明，假设原先金属传动带36与第一滑轮单元30的节径如图5A所示，此时如果要加大金属皮带36与第一滑轮单元30的节径可以通过泵加压让液体进入该液体腔室303，此时由于腔室303液压增加便会推动该第一移动滑轮302向前移动。由于第一移动滑轮302向前移动之故会改变第一移动滑轮302与第一固定滑轮301间的间距，因此金属皮带36会因为间距改变而向上移动，使得金属皮带36与第一滑轮单元30的轴心距离增加，以形成如图5B的状态。同理，第二滑轮单元31亦可根据此原理来进行节距调整。

再回到图4所示，控制单元35会根据需求分别传送控制指令至马达控制器323与333，由控制伺服马达321与331的转速，进而控制与第一滑轮单元30以及第二滑轮单元31相连接的液压泵322与332输出的压力。而此时控制阀340则维持其平常位置，使系统油压回路维持并联油路，与第二滑轮单元31连接的液压泵332以及与第一滑轮单元30连接的液压泵322，将个别建立油压，并输出至对应的液体腔室303与313，使第一与第二移动滑轮302与312，进行轴向位移。此时，控制单元35会控制伺服马达321的输出转速小于伺服马达331，使得与第一滑轮单元30连接的液压泵322所建立的油压小于与第二滑轮单元31相连接的液压泵332，进而使减速比达到有限范围内的最大极限。

在另一种情况为串联油压回路使用时机，请参阅图6所示，车辆在高速行驶的时候，需要输出在高转速低扭力的工作点，因此，为使引擎稳定工作在高转速的效率区间，则必须拥有低减速比的变速功能，为使变速箱达到低减速比，第一滑轮单元30与金属传动带36接触的节径，必须等于(或微小于)第二滑轮单元31与金属皮带36间的节径，换而言之，第一滑轮单元30油压必须大于第二滑轮单元30油压。因此，控制单元35会传送指令至各个马达控制器323与333，由控制伺服马达321与331的转速，分别控制液压泵323与333输出的油压。而此时控制单元35会传送指令，使控制液压回路34的控制阀340作动，作动后系统油压回路变为串联回路，第二滑轮单元31侧的液压泵322输出油压后，分为两条油压管路320与324，其中管路320连接至该第二固定滑轮311与第二移动滑轮312间之液体腔室313，由油压推动该第二移动滑轮312产生轴向移动，另一条管路324则经过该控制阀340而输出连接液压泵322，再经由增压后，输入至液体腔室303，使第一移动滑轮302作动，此时液压泵322所建立的油压，因为增益效果，会大于液压泵332，故相对第一液压驱动回路32的伺服马达321的输出转速，会大于第二液压驱动回路33的伺服马达331，使减速比达到有限范围内的最小极限。

除低速起步与高速行驶的状态之外，在车辆加速时，控制单元35可依照不同的输出工作点需求或者是载具行进的状态需要，传送指令控制伺服马达321与331和控制液压回路34，可以使动力源工作在最佳效率状况，并得到最佳传递动力效率。另外，亦可依照不同的动力源的最佳工作区间，变更变速箱的控制策略，使动力源可维持在其最佳动力输出工作区间。

综合上述，本发明提供的液压变速装置，由于可以连续控制无段变速器的减速比，使动力源(引擎、马达)的工作点维持在最佳的效率区间，进而使动力源达到低耗能以及低污染，以提升过滤以及吸附废气气流内灰尘与污染物质的效率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (12)

1.一种液压变速装置，其特征在于，包含有：

一第一滑轮单元，其与一动力源相连接以接收该动力源输出的动力；

一第二滑轮单元，其由一传动带与该第一滑轮单元相连接，该第二滑轮单元与一动力输出机构相连接；

一第一液压驱动回路，其与该第一滑轮单元相连接；

一第二液压驱动回路，其与该第二滑轮单元相连接；

一控制液压回路，其分别与该第一液压驱动回路以及该第二液压驱动回路相连接；以及

一控制单元，其与该第一与第二液压驱动回路以及该控制液压回路电讯连接，该控制单元以一控制信号使该控制液压回路选择让该第一液压驱动回路与该第二液压驱动回路形成串联以及并联回路其中之一。

2.根据权利要求1所述的液压变速装置，其特征在于，该控制液压回路还具有一控制阀以及多个管路，该控制阀由该多个管路分别与该第一液压驱动回路、该第二液压驱动回路以及一液体槽相连接。

3.根据权利要求2所述的液压变速装置，其特征在于，该控制阀为一电磁控制阀。

4.根据权利要求3所述的液压变速装置，其特征在于，该电磁控制阀为一三口两位电磁阀。

5.根据权利要求1所述的液压变速装置，其特征在于，该第一液压驱动回路还包含有：

一伺服马达，其以一马达控制器与该控制单元相连接；以及

一液压泵，其与该伺服马达相连接，该液压泵由伺服马达提供动力，得到可控制的液压输出，该液压泵还分别以一管路与该第一滑轮单元相连接以及该控制液压回路相连接。

6.根据权利要求1所述的液压变速装置，其特征在于，该第二液压驱动回路还包含有：

一伺服马达，其以一马达控制器与该控制单元相连接；以及

一液压泵，其与该伺服马达相连接，该液压泵由伺服马达提供动力，得到可控制的液压输出，该液压泵还分别以一管路与该第二滑轮单元相连接以及该控制液压回路相连接。

7.根据权利要求6所述的液压变速装置，其特征在于，该液压泵还与一液体槽相连接。

8.根据权利要求1所述的液压变速装置，其特征在于，该传动带为一金属皮带。

9.根据权利要求1所述的液压变速装置，其特征在于，设置于一载具上。

10.根据权利要求9所述的液压变速装置，其特征在于，该控制单元根据该载具的行驶状态需要而产生该控制信号。

11.根据权利要求1所述的液压变速装置，其特征在于，该第一滑轮单元具有一第一固定滑轮以及一第一移动滑轮，该第一移动滑轮滑设于该第一固定滑轮上且之间形成有一液体腔室，该液体腔室提供容置液体使该液体所产生的压力推动该第一移动滑轮产生轴向运动。

12.根据权利要求1所述的液压变速装置，其特征在于，该第二滑轮单元具有一第二固定滑轮以及一第二移动滑轮，该第二移动滑轮滑设于该第二固定滑轮上且之间形成有一液体腔室，该液体腔室提供容置液体使该液体所产生的压力推动该第二移动滑轮产生轴向运动。

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