CN105650234A - 液压无级变速装置及其叶片泵、叶片马达 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压无级变速装置及其叶片泵、叶片马达。液压无级变速装置具备经由液压油路连通的叶片泵和马达，叶片泵具有：机体；设置于机体内的定子；设置在定子内的转子，围绕转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；用于调节转子相对于定子的偏心量的调节机构；贯穿转子并与其一同转动的转轴；沿转轴的长度方向设置在定子和转子之间的磨损补偿件，补偿因转子及叶片的旋转与定子产生的摩擦间隙；叶片马达具有：机体；设置于机体内的定子；至少偏心设置在定子内的转子，围绕转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；贯穿转子并与其一同转动的转轴；沿转轴的长度方向设置在定子和转子之间的磨损补偿件，补偿因转子及叶片的旋转与定子产生的摩擦间隙。

Description

液压无级变速装置及其叶片泵、叶片马达

技术领域

本发明涉及用于车辆的变速的液压无级变速装置及其叶片泵、叶片马达。

背景技术

现有的无级变速装置大体上可分为机械无级变速装置和液压无级变速装置。

机械无级变速装置包括V型橡胶带式、金属带式、多盘式、钢球式、滚轮转盘式等多种构造，其大都利用金属带和可变半径的滚轮传输动力。通过主动滚轮与被动滚轮半径的变化，实现齿轮比的变化。但是，机械无级变速装置的缺点在于，在传递大扭矩时链(带)与链(带)轮之间易出现打滑，传递扭矩小，与发动机连接需要液力变矩器，导致效率低、体积大、成本高，在使用范围上受到了限制，因此只能应用在小功率无级变速的机械传动装置中。

液压无级变速装置通常包括液力式和液压式。其中液力式变速装置采用液力耦合器或液力矩进行变速传动，适用于大功率(几百至几千千瓦)，已广泛在各种车辆变速装置的前端配合CVT、AT使用，其缺点在于整体转速的传动效率不理想，体积大，价格较贵，滑动率较大。另一方面，液压式变速装置主要是由泵和马达组成的变速传动装置，由于存在液压油的泄漏及流动阻力等损失，不适应高速运转等问题，使得其只适用于中小功率传动。

以被用于液压无级变速装置中的叶片泵为例，一直以来存在如下问题：叶片泵在使用的过程中，转子和叶片的顶部及端面与配油构件的端面会发生磨损，导致两者的间隙逐渐增大，容易造成液压油的泄漏，尤其是在大流量时液体动能发生损失。另外，因液压油压力过大引起的转子径向压力过大，使液压油压力和转速都难以提高，特别是在高转速、大油压的情况下叶片泵难以运转，极大的限制了叶片泵的使用范围。另外，叶片顶部与定子在工作时为线性接触，密封效果不好，容易破坏润滑油膜，特别是在高转速时因叶片离心力造成压力过大，会导致磨损加剧。

发明内容

为解决现有液压无级变速装置存在的不足，本发明的目的在于提供一种可大幅度降低转子径向压力，可输出高压力液压油且在高低转速均可正常运转，叶片端面及与其接触面磨损后能自动补偿的液压无级变速装置。

本发明为了实现上述的发明目的而提供的液压无级变速装置具备经由液压油路连通的叶片泵和叶片马达，其中：所述叶片泵具有：机体；设置于该机体内的定子；设置在所述定子内的转子，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；用于调节所述转子相对于所述定子之间偏心量的调节机构；贯穿所述转子并与所述转子一同转动的转轴；沿所述转轴的长度方向设置在所述定子和所述转子之间的磨损补偿件，以用于补偿因该转子及叶片的旋转而在所述转子与所述定子之间产生的摩擦间隙；所述叶片马达具有：机体；设置于该机体内的定子；至少偏心设置在所述定子内的转子，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；贯穿所述转子并与所述转子一同转动的转轴；沿所述转轴的长度方向设置在所述定子和所述转子之间的磨损补偿件，以用于补偿因该转子及叶片的旋转而在所述转子与所述定子之间产生的摩擦间隙。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述叶片泵或所述叶片马达的所述叶片一端嵌入于设置在对应的所述转子的叶片收容槽，以使该叶片随着转子转动的同时能够沿径向方向上移动；而所述叶片的另一端联结密封件，该密封件的背面与所述定子的内表面相接触。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述的密封件背面上至少设有一个通槽，并且该通槽上设有贯通所述密封件的孔，以使液压油通过该孔流入所述通槽从而降低所述密封件的背面与对应的所述定子内表面之间的摩擦力。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述转子的径向方向上设有多个贯通于所述叶片收容槽的减压油道，以助于缓解相邻两个叶片之间形成的液压对所述转轴的径向压力。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，处在所述叶片收容槽内的所述叶片的外周面的一部分和所述叶片收容槽的内壁接触，其余部分与所述叶片收容槽的内壁留有间隙。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述叶片泵或所述叶片马达的所述磨损补偿件与定子之间设有补偿单元，该补偿单元包含设于磨损补偿件一侧的凸起、容纳该凸起的设于定子的凹槽之间的预压弹簧以及设于定子中经单向阀贯通该凹槽的补偿油路。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述叶片泵与叶片马达连通的液压油路中，分别流入/流出叶片泵及叶片马达的油路口设为弧形油槽，该弧形油槽内均设有多个导流板，各导流板以预定的角度倾斜设置,以用于更加有效利用液压油的动能。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述叶片泵及叶片马达共用一个机体，并且该叶片泵及叶片马达的转轴横向并行设置。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述叶片泵的定子与所述叶片马达的定子为一体，该定子的一端设有贯穿于所述机体的拉杆，而位于该定子另一端的机体内设有定位件，并且所述拉杆与机体之间设有弹簧，以用作同时调节所述叶片泵及叶片马达的转子相对于所述定子的偏心量的调节机构。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，在所述机体上设置有顶针，在所述定子上设置有卸油阀，配合所述拉杆的动作，所述顶针顶开所述卸油阀使卸油油路导通。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，其特征在于：所述叶片泵及叶片马达共用一个机体，并且该叶片泵及叶片马达的转轴轴向同轴设置。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述叶片泵的定子两端分别设有活塞及固定在所述机体上的油缸，机体两侧油缸分别嵌套定子两端的活塞，并通过控制油缸的进出液体的流量使活塞带动定子移动，以此作为调节所述液压泵的转子相对于定子的偏心量的调节机构。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述叶片泵的位于转子一侧的磨损补偿件与定子之间设有补偿单元，该补偿单元为第一补偿单元并包含设于磨损补偿件一侧的凸起、容纳该凸起的设于定子的凹槽之间的预压弹簧以及设于定子中经单向阀贯通该凹槽的补偿油路；而位于所述转子另一侧而设的配油构件与所述定子之间设有第二补偿单元，该补偿单元包含设于该配油构件一侧的凸起、容纳该凸起的设于定子的凹槽之间的预压弹簧以及设于定子中经单向阀贯通该凹槽的补偿油路。

根据本发明所提供的液压无级变速装置，所述叶片泵的所述机体和所述叶片马达的所述机体为分体设置。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种叶片泵，其具有：机体；设置于该机体内的定子；至少偏心设置在所述定子内的转子，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；贯穿所述转子并与该转子一同转动的转轴；沿所述转轴的长度方向设置在所述定子和转子之间的磨损补偿件，以用于补偿因该转子及叶片的旋转而在所述转子与所述定子之间产生的摩擦间隙。

根据本发明所提供的叶片泵，所述叶片一端嵌入于设置在所述转子的叶片收容槽，以使该叶片随着转子转动的同时能够沿径向方向上移动；而所述叶片的另一端联结密封件，该密封件的背面与所述定子的内表面相接触。

根据本发明所提供的叶片泵，所述转子的径向方向上设有多个贯通于所述叶片收容槽的减压油道，以助于缓解相邻两个叶片之间形成的液压对所述转轴的径向压力。

根据本发明所提供的叶片泵，处在所述叶片收容槽内的所述叶片的外周面的一部分和所述叶片收容槽的内壁接触，其余部分与所述叶片收容槽的内壁留有间隙。

根据本发明所提供的叶片泵，所述密封件背面上至少设有一个通槽，并该通槽上设有贯通密封件的孔，以使通过该孔流入通槽的液体而降低所述密封件的背面与所述定子内表面之间的摩擦力。

根据本发明所提供的叶片泵，为了调节所述转子相对于所述定子之间的偏心量，进一步包含偏心量调节机构，该偏心量调节机构为通过连接于定子的拉杆或活塞将定子相对于转子偏心移动。

根据本发明所提供的叶片泵，分别流入/流出所述叶片工作室的油路口设为弧形油槽，该弧形油槽内均设有多个导流板，各导流板以预定的角度倾斜设置,以利于更加有效利用液压油的动能。

根据本发明所提供的叶片泵，所述磨损补偿件与所述定子之间设有补偿单元，该补偿单元包含设于磨损补偿件一侧的凸起与容纳该凸起的设于定子的凹槽之间的预压弹簧以及设于定子中经单向阀贯通该凹槽的补偿油路。

根据本发明所提供的叶片泵，位于所述转子一侧的磨损补偿件与定子之间设有第一补偿单元，该补偿单元包含通过设于磨损补偿件一侧的凸起与容纳该凸起的设于定子的凹槽之间的预压弹簧以及设于定子体内经单向阀贯通该凹槽的补偿油路；位于所述转子另一侧而设的配油构件与所述定子之间设有第二补偿单元，该补偿单元包含通过设于该配油构件一侧的凸起与容纳该凸起的设于定子的凹槽之间的预压弹簧以及设于定子体内经单向阀贯通该凹槽的补偿油路。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种叶片马达，其具有：机体；设置于所述机体内的定子；至少偏心设置在所述定子的转子，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；贯穿所述转子并与所述转子一同转动的转轴；沿所述转轴的长度方向设置在所述定子和所述转子之间的磨损补偿件，以用于补偿因该转子及叶片的旋转而在所述转子与所述定子之间产生的摩擦间隙。

根据本发明所提供的叶片马达，所述叶片一端嵌入于设置在所述转子的叶片收容槽，以使该叶片随着转子转动的同时能够沿径向方向上移动；而所述叶片的另一端联结密封件，该密封件的背面与所述定子的内表面相接触。

根据本发明所提供的叶片马达，所述密封件背面上至少设有一个通槽，并该通槽上设有贯通密封件的孔，以使通过该孔流入通槽的液体而降低所述密封件的背面与所述定子内表面之间的摩擦力。

根据本发明所提供的叶片马达，处在所述叶片收容槽内的所述叶片的外周面的一部分和所述叶片收容槽的内壁接触，其余部分与所述叶片收容槽的内壁留有间隙。

根据本发明所提供的叶片马达，所述转子的径向方向上设有多个贯通于所述叶片收容槽的减压油道，以助于缓解相邻两个叶片之间形成的液压对所述转轴的径向压力。

根据本发明所提供的叶片马达，分别流入/流出所述叶片工作室的油路口设为弧形油槽，该弧形油槽内均设有多个导流板，各导流板以预定的角度倾斜设置,以利于更加有效利用液压油的动能。

根据本发明所提供的叶片马达，所述磨损补偿件与所述定子之间设有补偿单元，该补偿单元包含设于磨损补偿件一侧的凸起、容纳该凸起的设于定子的凹槽之间的预压弹簧以及设于定子体内经单向阀贯通该凹槽的补偿油路。

本发明的液压无级变速装置的优点在于结构简单，在高低转速均可正常运转，传递大功率、大扭矩，磨损后可自动补偿间隙，输出转速可从零转速启动运转。在此基础上本发明还提供了同样具备上述优点的叶片泵和叶片马达。

附图说明

通过下面结合附图对实施方式进行的描述，本发明的这些和/或其它方面和效用将会变得清楚和更加易于理解，其中：

图1是本发明的第一实施方式的液压无级变速装置的整体结构的示意图；

图2是本发明的第一实施方式的液压无级变速装置的示意性的剖视图；

图3是图2的A1部分的放大图；

图4是图2的A2部分的放大图；

图5是沿图2的A-A线剖开的示意性的剖视图；

图6是图5的A3部分的放大图；

图7是沿图2的B-B线剖开的示意性的剖视图；

图8是沿图2的C-C线剖开的示意性的剖视图；

图9是沿图2的D-D线剖开的示意性的剖视图；

图10是本发明的第二实施方式的液压无级变速装置的整体结构的示意图；

图11是本发明的第二实施方式的液压无级变速装置的示意性的剖视图；

图12是沿图11的A-A线剖开的示意性的剖视图；

图13是图12的A4部分的放大图。

具体实施方式

现在，将详细描述根据本发明的实施方式，其示例在附图中被示出。以下，将参照附图描述实施方式，以解释本发明的总体构思。

众所周知的是，液压无级变速装置具备经由液压油路连通的叶片泵和叶片马达，其中，叶片泵把输入的动力转化为输出的液压力，叶片马达将输入的液压力转化为输出的动力，因此可以通过改变输入输出方式使叶片泵和叶片马达相互替换，也就是说，叶片泵和叶片马达的功能相反，但结构基本相同。因此，虽然下面主要描述了叶片泵的技术特征，但不言自明的是，本发明关于叶片泵的描述也同样适用于叶片马达。

第一实施方式

图1是本发明的第一实施方式的液压无级变速装置的整体结构的示意图。如图1所示，本发明的第一实施方式的液压无级变速装置主要由叶片泵11和叶片马达12构成。连接于叶片泵11的输入轴20和连接于叶片马达12的输出轴30同轴设置，输入轴20接收来自于发动机500的动力，经由叶片泵11、叶片马达12将动力传递变速，最后从输出轴30输出。

其中，叶片泵11的油路110与叶片马达12的油路120连通，叶片泵11的油路111与叶片马达12的油路121连通。这样，当液压无级变速装置运转时，输入轴20的转动带动转子使来自于叶片泵11的液压油经由叶片泵11的油路110、叶片马达12的油路120流入到叶片马达12，在叶片马达12内推动转子带动输出轴30旋转之后，经由叶片泵11的油路111、叶片马达12的油路121，重新回到叶片泵11。另外，在机体10的内部注有液压油，当叶片泵11及叶片马达12液压油出现泄漏时能够及时进行补给。

图2是本发明的第一实施方式的液压无级变速装置的示意性的剖视图。由图2可知，本发明的液压无级变速装置包括以变量泵的形式构成的叶片泵11以及以定量泵的形式构成的叶片马达12。但本发明不限于此，本发明中的叶片马达12可以以变量泵的形成构成，也可以以定量泵的形式构成。

其中，如图2所示，作为变量泵的叶片泵11具有：机体10；设置于该机体10内的定子101；设置在所述定子内的转子102，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片313；用于调节转子相对于定子之间偏心量的调节机构；贯穿转子102并与转子102一同转动的输入轴20；沿输入轴20的长度方向设置在定子101和转子102之间的磨损补偿件103，用于补偿因该转子102及叶片313的旋转而在转子102与定子101之间产生的摩擦间隙。

叶片马达12具有：机体10；设置于该机体10内的定子101；至少偏心设置在定子101内的转子151，围绕该转子151外周设有多个沿径向延伸的叶片152；贯穿转子151并与转子151一同转动的作为输出轴的输出轴30；沿输出轴30的长度方向设置在定子101和转子151之间的磨损补偿件153，以用于补偿因该转子151及叶片152的旋转而在转子151与定子之间产生的摩擦间隙。

以上在图1中示出了液压无级变速装置中的叶片泵11和叶片马达12共用一个机体的例子，但根据用途的需要和使用情况的不同，液压无级变速装置也可以采用使叶片泵11的机体和叶片马达12的机体分体设置的配置。

另外，为了使液压油从叶片泵11/叶片马达12流入、流出，在叶片泵11/叶片马达12中还设置有配油构件。以叶片泵11为例进行说明，叶片泵11具备作为配油构件的配油盘131，其设置于机体10内并且相对于磨损补偿件103配置在机体10内的另一侧。

需要说明的是，在本发明中，为了便于液压油在叶片泵11和叶片马达12之间流通，如图2所示，配油盘131被设置于靠近叶片马达12一侧，磨损补偿件103被配置在远离叶片马达12一侧，但实际上配油盘131和磨损补偿件103的设置位置不受限定。

叶片泵11以变量泵的形式构成的叶片泵11还具有调节转子102相对于定子101的偏心量的调节机构。该调节机构包括安装在定子101的两端的活塞140a、140b以及固定在机体10上的油缸10a、10b，该油缸10a、10b套在活塞140a、140b上。通过例如电磁阀分别控制流入/流出油缸10a、10b的压力油的量，由此驱动活塞140a、140b在油缸10a、10b内运动来控制定子101的移动，使得转子102相对于定子101的偏心量发生变化，从而能够根据需要改变叶片泵11的排量。

具体地,调节机构根据车辆的行驶速度传感器、油门传感器、发动机转速传感器等参数，调节油泵向油缸10a、10b供给的压力油的量，使活塞140a、140b移动，从而控制定子101的移动。其中，当油缸10a内的压力减小、油缸10b内的压力增大时，定子101向上移动，设定转子102顺时针旋转，此时油路111向油路121排出压力油，推动叶片马达12逆时针转动。若将本发明的液压无级变速装置作为汽车的变速装置使用，则此时的状态相当于汽车的变速装置的倒车挡。另一方面，当油缸10a内的压力增大、油缸10b内的压力减少时，定子101向下移动，此时油路110向油路120排出压力油，推动叶片马达12顺时针转动，若将本发明的液压无级变速装置作为汽车的变速装置使用，则此时的状态相当于汽车的变速装置的前进挡。

当输入轴20转动时，叶片泵11内的压力油进入叶片马达12，推动输出轴30旋转，由此可知，叶片泵11的排量与叶片马达12的排量比决定了输入轴20与输出轴30的转速比。另外，当叶片泵11的定子101相对转子102的偏心量为零时，其排量也为零，此时无论叶片马达12的偏心量是多少，叶片马达12的输出轴30都不会转动，若将液压无级变速装置作为汽车的变速装置使用，则此时的状态相当于汽车的变速装置的空挡。

另外，为防止过载带来的损害在进油路与排油路之间设有过载油阀(未示出)，使之在过载时进油路与排油路连通，并设有空挡油阀，使之在需要时进油路与排油路连通。

在叶片泵11的使用过程中，转子102以及叶片313的端面会与磨损补偿件103发生摩擦，产生磨损，导致两者的间隙增大，最终会导致液压油的泄露，对此，本发明的叶片泵11还具备对上述磨损进行补偿的第一补偿单元。

一旦转子102和磨损补偿件103的间隙变大，第一补偿单元使磨损补偿件103向接近转子102的方向移动，并且，在磨损补偿件103抵靠到所述转子后，第一补偿单元限制磨损补偿件103向远离转子102的方向移动。

如图2所示，第一补偿单元绕输入轴20均匀布置在定子101上，尽管图2的截面中只示出了2个第一补偿单元，但第一补偿单元也可以为多个，本发明优选为沿周向均布的4个。

具体地，图3是图2的A1部分的放大图，如图3所示，第一补偿单元包括设于磨损补偿件一侧103的第一凸起108a、容纳第一凸起108a的设于定子101的第一凹槽130a之间的第一预压弹簧106a以及设于定子体内经单向阀105a贯通该第一凹槽130a的第一补偿油路131a。

其中，第一凹槽130a在定子101上开设并面向磨损补偿件103，在第一凹槽130a的内部设置有第一预压弹簧106a，这样，转子始终通过第一预压弹簧106a将磨损补偿件103抵靠在定子101上，第一补偿油路131a的一端通过第一单向阀105a与第一凹槽130a连通，另一端与例如配油构件的流入油路110连通，第一单向阀105a只允许液压油从配油构件的流入油路流向第一凹槽130a。

根据上述结构，在车辆每次启动前，自检系统将通过电磁阀(未示出)将第一补偿油路131a与补偿油区R连通，保证磨损补偿件103在弹簧106a的推动下能正常移动，避免困油，此时若转子102及转子102的叶片的端面与磨损补偿件103接触的端面发生磨损，弹簧106a将推动磨损补偿件103移动来补偿磨损造成的间隙，此时第一凹槽130a内的压力为负压的液压油经由通过第一补偿油路131a及第一单向阀105a流向第一凹槽130a，补偿第一凹槽130a内的压力差。另一方面，当车辆启动后，偏心的转子102及其叶片旋转所产生压力油推动磨损补偿件103向远离转子102的方向移动，因第一单向阀105a此时处于截止流通状态，端面间隙被保持为补偿后的状态。

以上对第一补偿单元进行了说明，但是第一补偿单元不限于上述结构，只要能够实现在转子102和磨损补偿件103的间隙变大，第一补偿单元使磨损补偿件103向接近转子102的方向移动，并且，在磨损补偿件103抵靠到所述转子后，第一补偿单元限制磨损补偿件103向远离转子102的方向移动的功能即可。

另外，本发明的叶片泵11还可以具备对配油构件、即配油盘131与机体10的内壁之间发生的磨损进行补偿的第二补偿单元。

当配油盘131与机体10的内壁间隙变大时，第二补偿单元使配油盘131向接近机体10的内壁的方向移动，并且，在配油盘131抵靠到机体10的内壁后，第二补偿单元限制配油盘131向远离机体10的内壁的方向移动。

如图2所示，与第一补偿单元相同，第二补偿单元绕输入轴20均匀布置在定子101上的，尽管图2只示出了2个第二补偿单元，但第二补偿单元也可以为多个，本发明优选为沿周向均布4个。

具体地，图4是图2的A2部分的放大图，如图4所示，第二补偿单元包含设于配油盘131一侧的第二凸起108b、与容纳该第二凸起108b的设于定子101的第二凹槽130b之间的第二预压弹簧106b以及设于定子101体内经第二单向阀105b贯通第二凹槽130b的第二补偿油路131b。

其中，第二凹槽130b在定子101上开设并面向配油盘131，在第二凹槽130b的内部设置有第二预压弹簧106b，这样，机体10和定子101以由第二预压弹簧106b产生的预压力将配油盘131夹在中间，第二补偿油路131b的一端通过第二单向阀105b与第二凹槽130b连通，另一端与例如配油构件的流入油路110连通，第二单向阀105b只允许液压油从配油构件的流入油路110流向第二凹槽130b。

根据上述结构，同理，若配油盘131与机体10接触的端面发生磨损，第二预压弹簧106b推动配油盘131移动来补偿磨损造成的间隙，此时第二凹槽130b内为负压，液压油通过第二补偿油路131b及第二单向阀105b进入第二凹槽130b，补偿第二凹槽130b内的压力差。当车辆启动后，偏心的转子102及叶片旋转所产生压力油将因配油盘131外端面面积大于内端面面积而推动配油盘131向内移动，因第二单向阀105b此时处于截止流通状态，端面间隙被保持为补偿后的状态，同时也阻止了因压力过大造成的转子102及叶片的端面与配油盘131接触的端面磨损及效率损失。

以上对第二补偿单元进行了说明，但是第二补偿单元不限于上述结构，例如也可以使用液压缸和单向阀的组合，只要能够实现当配油盘131与机体10的内壁间隙变大时，第二补偿单元使配油盘131向接近机体10的内壁的方向移动，并且，在配油盘131抵靠到机体10的内壁后，第二补偿单元限制配油盘131向远离机体10的内壁的方向移动的功能即可。

需要说明的是，本发明的叶片泵11可以具备上述第一补偿单元或上述第二补偿单元中的任一者，或者同时具备上述第一补偿单元和上述第二补偿单元，可以根据情况适当进行选择。优选的，当叶片泵11同时具备上述第一补偿单元和上述第二补偿单元时，第一补偿单元的第一补偿油路131a和第二补偿单元的第二补偿油路131b彼此连通，以使定子的结构简单化。

通过在叶片泵的定子上设置上述第一补偿单元和上述第二补偿单元，不仅可在磨损后补偿间隙，还能使转子的端面在承受最小压力的同时保持最小的密封间隙，减小摩擦损失并提高效率，延长产品的使用寿命，另外可适当降低对于转子及叶片在轴向尺寸的加工精度要求，使得装配更加容易。

图5是沿图2的A-A线剖开的示意性的剖视图。如图5所示，在转子102外周面设置多个叶片313，叶片313的一端嵌入设置在转子102的叶片收容槽300，另一端设联结密封件316，该密封件316的背面与定子101的内表面相接触。

图6是图5的A3部分的放大图。如图6所示，在密封件316与定子101的内表面的接触面上，沿轴向设有通槽314，在该通槽314上设有通向密封件背面的孔315。这样，液压油通过该孔315流入通槽31从而降低密封件316的背面与101定子内表面之间的摩擦力，通过调整通槽314的面积就可以改变密封件316与定子的内表面的实际接触的磨损面积，同时也可以调整叶片313的下半部的截面积来降低密封件314相对于定子的内表面的压力。

其中，可以是叶片313的整个外周面与叶片收容槽300的内壁接触，也可以是叶片313的外周面的一部分和叶片收容槽300的内壁接触而其余部分与叶片收容槽300的内壁留有间隙。如图6所示，处在叶片收容槽300内的叶片313构成为在靠近叶片收容槽300上部及底部的外周面与叶片收容槽300的内壁接触，外周面的其他部分与叶片收容槽300的内壁留有间隙317。

另外，为了解决在液压油在油压过高时，转子102的径向压力过大会对轴承造成过度磨损的问题，本发明的叶片泵11在转子102的供输入轴穿过的孔的外围设有多个减压油道311，以助于缓解相邻两个叶片313之间形成的液压对输入轴的径向压力，并且，减压油道311与各个叶片收容槽300的底部连通，使得转子102径向受压面积大幅度减少，在转子径向压力不变的情况下，大幅度提高了液压油压力，拓展了应用空间。

具体地，由于考虑到转子的径向压力影响转子承载轴承的使用寿命，因此需要降低转子的径向压力以实现转子承载轴承的使用寿命的延长，并且转子的径向压力(F)与受压面积(S)存在如下关系，即转子的径向压力(F)＝容腔内的液压油压强(P)×受压面积(S)，由此可以可以采用降低液压油压力和/或减少转子径向受力面积的方式来降低叶片泵的径向压力。

如图5所示，本发明通过设置减压油道311，使减压油道311与叶片收容槽300的底部连通，由此可以有效地降低了转子的径向受压面积(接近未设置减压油道的情况的一半)，这就意味着液压油压力可提高一倍，也就是说叶片旋转扭矩也可提高一倍，如此就使得同等排量叶片泵的应用范围大为扩大。

图7是沿图2的B-B线剖开的示意性的剖视图。如图7所示，在与转子102及叶片313接触的配油盘131上设有供液压油流入流出的油路110、油路111、环绕输入轴配置的一对弧形油槽344、以及油道345和油道343。弧形油槽344通过油道345与油路110连通，通过油道343与油路111连通，并且该弧形油槽344与叶片收容槽300的底部连通。

通过上述设置，解决了叶片在叶片收容槽滑动到底部时的困油以及叶片径向压力的平衡的问题，避免因液压油的压力影响叶片在叶片收容槽内的正常滑动。

另外，为了减少叶片泵所排出液体的动能损失，在配油盘131上,在油路110、油路111中设有多个导流板346，各导流板346以预定的角度倾斜设置，使得高速液流高效地冲击叶片形成来旋转力矩，有效地利用液体的动能。

此外，为了提高润滑效果，减少磨损，如图2所示，在输入轴20上设有经由通过孔A与油路110和/或油路120连通的润滑油道127。

以上对作为液压无级变速装置的输入部分的叶片泵11的构造进行了详细描述。接下来，对作为液压无级变速装置的输出部分的液压马达12进行描述。由图2可知，作为液压无级变速装置的输出部分的液压马达12采用了与叶片泵11相同的构造。以下在对液压马达12的描述中，对相同的技术效果不再做重复说明。

与叶片泵11相同，液压马达12也包括第一补偿单元。该第一补偿单元绕输出轴30均匀布置在定子154上，尽管图2只示出了2个第一补偿单元，但第一补偿单元也可以为多个，本发明优选为4个。具体地，第一补偿单元具有第一凹槽127和第一补偿油路123，第一凹槽127面向磨损补偿件153在定子154上开设，在第一凹槽127的内部设置有第一预压弹簧126，这样，转子151始终通过第一预压弹簧126将磨损补偿件153抵靠在定子154上，第一补偿油路123的一端通过第一单向阀124与第一凹槽127连通，另一端与配油构件的流入油路110连通，第一单向阀124只允许液压油从配油构件的流入油路110流向第一凹槽127。

图8是沿图2的C-C线剖开的示意性的剖视图，图9是沿图2的D-D线剖开的示意性的剖视图。

如图8、9所示，在与转子151及叶片152接触的配油盘150上设有供液压油流入流出的油路120、油路121、环绕输入轴配置的一对弧形油槽348、以及油道349和油道347。弧形油槽348通过油道347与油路120连通，通过油道349与油路121连通，并且该弧形油槽348与叶片收容槽300的底部连通。

如图9所示，在转子151外周面设置多个叶片152，叶片152的一端嵌入形成于转子151的叶片收容槽，另一端设置有通过叶片收容槽内设置的弹簧128抵靠在转子151的内表面的密封件350，在密封件350与定子154的内表面的接触面上沿轴向设有通槽352，在该通槽352上设有通向密封件背面的孔351。

另外，虽然以上只说明了该液压马达12为定量泵的情况，但该液压马达12也可以为变量泵。

第二实施方式

在第二实施方式中，图10示出了本发明第二实施方式的液压无级变速装置的工作原理。如图10所示，本发明的第二实施方式的液压无级变速装置主要由叶片泵11’和叶片马达12’构成。连接于叶片泵11’的输入轴20’和连接于叶片马达12’的输出轴30’横向并行设置，输入轴20’接收来自于发动机500的动力，依次经由叶片泵11’、叶片马达12’将动力传递变速，最后从输出轴30’输出。

与第一实施方式不同的是，本发明的第二实施方式的液压无级变速装置的输入轴20’与输出轴30’横向并行布置，并且，叶片泵11’和叶片马达12’都为变量泵且共用一个定子，并且作为配油构件，代替第一实施方式中的轴向设置的配油盘而采用径向设置的在定子801划分出的配油油道。其优点是结构简单、成本低，控制容易。

叶片泵11’的油路110’与叶片马达12’的油路120’连通，叶片泵11’的油路111’与叶片马达12’的油路121’连通。这样，当液压无级变速装置运转时，来自于叶片泵11’的液压经由叶片泵11’的油路110’、叶片马达12’的油路120’流入到叶片马达12’，之后经由叶片泵11’的油路111’、叶片马达12’的油路121’，重新回到叶片泵11’。

图11是本发明的第二实施方式的液压无级变速装置的示意性的剖视图。随着定子801的移动，叶片泵11’的排量和叶片马达12’的排量成反比地变化，即当一个在排量变大时另一个排量在缩小。为此，在液压无级变速装置的定子801的一端设有贯穿机体10’的拉杆803，而位于该定子801另一端的机体内10’设有定位件820，并且拉杆803与机体10’之间设有弹簧804，通过拉动拉杆803来控制定子801的移动，从而改变叶片泵的转子152’及马达的转子154’相对定子801的偏心量，由此可按需无级改变叶片泵11’及叶片马达12’的排量。并且，在机体10’的内部注有液压油来避免叶片泵11’及叶片马达12’液压油的泄漏并补给。

图12是沿图11的A-A线剖开的示意性的剖视图，如图12所示，在定子801内分别设有叶片泵转子152’及马达转子154’，在与叶片泵转子152’相对的的定子的外周壁上设有多个油口812、808，在与马达的转子154’相对的定子的外周壁上设有多个油口813、807，其中，油口812与油口813通过设置在定子801上的配油通道809连通，油口808与油口807通过设置在定子801上的配油通道810连通。

由此可见，当输入轴20’转动时，叶片泵11’内的压力油进入叶片马达12’推动输出轴30’旋转，而叶片泵11’的排量与叶片马达12’的排量比值决定输入轴20’与输出轴30’的转速比，从而达到其无级变速的目的。

本发明的叶片泵11’和叶片马达12’分别具备对磨损进行补偿的补偿单元。如图11所示，补偿单元绕输入轴20’均匀布置在定子801上。由于叶片泵11’和叶片马达12’的补偿单元结构相同，以下仅以叶片泵11’的补偿单元为例进行说明。

具体地，补偿单元设在磨损补偿件104’与定子801之间，该补偿单元包含设于磨损补偿件104’一侧的凸起130a’、容纳该凸起的130a’设于定子的凹槽101’之间的预压弹簧106a以及设于定子体内经单向阀105a’贯通该凹槽101’的补偿油路805。

其中，凹槽101’面向磨损补偿件104’在定子801上开设，在凹槽101’的内部设置有预压弹簧106a’，这样，转子始终通过预压弹簧106a’将磨损补偿件104’抵靠在定子801上，补偿油路805的一端通过单向阀105a’与凹槽101’连通，另一端例如与位于定子801上的配油通道809连通，单向阀105a’只允许液压油从配油通道809流向凹槽101’。

图13是图12的A4部分的放大图，如图13所示，考虑到使用叶片泵11’和叶片马达12’的无级变速装置速度较低，磨损相对较少，可以通过定期拉动拉杆803使定子801移动到指定位置，通过顶针开启卸油阀将油道与机体内的定子外部的补偿油区连通。具体地，由于自行车的骑行速度比较慢，转子转速相对较低，磨损相对较少，通过定期拉动拉杆803来拉动定子801移动到设定位置通过顶针818开启卸油阀817将油道与机体内的定子外部补偿油区D联通，保证磨损补偿件104’在预压弹簧106a’的推动下能正常移动，以避免困油，此时若转子及叶片的端面与磨损补偿件104’接触的端面发生磨损，预压弹簧106a’将推动磨损补偿件104’移动补偿磨损造成的间隙，此时凹槽101’内为负压，油道809的液压油通过与之连通的油路及单向阀105a’进入凹槽101’，补偿凹槽101’内的压力差，当车辆启动后偏心的转子及叶片旋转所产生压力油将推动磨损补偿件104’向上移动，因单向阀105a’此时处于截止流通状态，使得间隙仍旧保持理想的设定值。

由以上可知，该补偿单元的结构与第一实施方式基本一致，为保证精确控制磨损补偿量，与第一实施方式所采用的自动控制的卸油方式不同，第二实施方式为手动控制。

特别地，由于此结构简单控制方便，因偏心距的反方向布置使得叶片泵11’与叶片马达12’一体设定的定子801在滑动方向的力相反而相互抵消，控制力大为减小，因此可制造成手动无级变速装置，可以应用在摩托车，自行车等上。

Claims (10)

1.一种液压无级变速装置，具备经由液压油路连通的叶片泵和叶片马达，其中：

所述叶片泵具有：机体；设置于该机体内的定子；设置在所述定子内的转子，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；用于调节所述转子相对于所述定子之间偏心量的调节机构；贯穿所述转子并与所述转子一同转动的转轴；沿所述转轴的长度方向设置在所述定子和所述转子之间的磨损补偿件，以用于补偿因该转子及叶片的旋转而在所述转子与所述定子之间产生的摩擦间隙；

所述叶片马达具有：机体；设置于该机体内的定子；至少偏心设置在所述定子内的转子，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；贯穿所述转子并与所述转子一同转动的转轴；沿所述转轴的长度方向设置在所述定子和所述转子之间的磨损补偿件，以用于补偿因该转子及叶片的旋转而在所述转子与所述定子之间产生的摩擦间隙。

2.如权利要求1所述的液压无级变速装置，其特征在于：所述叶片泵或所述叶片马达的所述叶片一端嵌入于设置在对应的所述转子的叶片收容槽，以使该叶片随着转子转动的同时能够沿径向方向上移动；而所述叶片的另一端联结密封件，该密封件的背面与所述定子的内表面相接触。

3.如权利要求2所述的液压无级变速装置，其特征在于：所述的密封件背面上至少设有一个通槽，并且该通槽上设有贯通所述密封件的孔，以使通过该孔流入所述通槽的液体而降低所述密封件的背面与对应的所述定子内表面之间的摩擦力。

4.如权利要求2所述的液压无级变速装置，其特征在于：所述转子的径向方向上设有多个贯通于所述叶片收容槽的减压油道，以助于缓解相邻两个叶片之间形成的液压对所述转轴的径向压力。

5.如权利要求1所述的液压无级变速装置，其特征在于：所述叶片泵或所述叶片马达的所述磨损补偿件与定子之间设有补偿单元，该补偿单元包含设于磨损补偿件一侧的凸起、容纳该凸起的设于定子的凹槽之间的预压弹簧以及设于定子中经单向阀贯通该凹槽的补偿油路。

6.如权利要求1所述的液压无级变速装置，其特征在于：所述叶片泵与叶片马达连通的液压油路中，分别流入/流出叶片泵及叶片马达的油路口设为弧形油槽，该弧形油槽内均设有多个导流板，各导流板以预定的角度倾斜设置,以用于更加有效利用液压油的动能。

7.如权利要求1至6中任意一项所述的液压无级变速装置，其特征在于：所述叶片泵及叶片马达共用一个机体，并且该叶片泵及叶片马达的转轴横向并行设置。

8.如权利要求7所述的液压无级变速装置，其特征在于：所述叶片泵的定子与所述叶片马达的定子为一体，该定子的一端设有贯穿于所述机体的拉杆，而位于该定子另一端的机体内设有定位件，并且所述拉杆与机体之间设有弹簧，以用作同时调节所述叶片泵及叶片马达的转子相对于所述定子的偏心量的调节机构。

9.一种叶片泵，具有：机体；设置于该机体内的定子；至少偏心设置在所述定子内的转子，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；贯穿所述转子并与该转子一同转动的转轴；沿所述转轴的长度方向设置在所述定子和转子之间的磨损补偿件，以用于补偿因该转子及叶片的旋转而在所述转子与所述定子之间产生的摩擦间隙。

10.一种叶片马达，具有：机体；设置于所述机体内的定子；至少偏心设置在所述定子的转子，围绕该转子外周设有多个沿径向延伸的叶片；贯穿所述转子并与所述转子一同转动的转轴；沿所述转轴的长度方向设置在所述定子和所述转子之间的磨损补偿件，以用于补偿因该转子及叶片的旋转而在所述转子与所述定子之间产生的摩擦间隙。