CN1060258C - 联轴节式无级变速变矩器 - Google Patents

Abstract

一种联轴节式无线变速变矩器，其特征在于它包括一个由原动机带动的二次能量发生装置，并以后者的转轴作为输入轴1，并在后者的壳体上连接一轴作为输出轴14，并在二次能量发生装置的出入口之间，设有调节输出转速的调速装置。本发明的积极效果：最高效率可达96～98%，比传统的液压传动装置高16～20%；比设计优良的液力变矩器也可高10%左右；尤其是在额定转速附近，效率的提高更为显著；此外，本发明的高效率区可以做得比常规变速器更宽。

Description

联轴节式无级变速变矩器

本发明属于机械类变速变矩器。

传统的无级变速变矩器，在性能、效率、价格等方面都存在着这样那样的缺点。其中的一个主要原因就是传统的无级变速器几乎无例外地在任何情况下都需将全部传输能量进行两次转换，从而带来很大的损失、导致问题的发生。

本发明的目的是提供一种利用传动时作用在壳体上的力矩直接作为输出力矩、减少两次能量转换份额的一种联轴节式无级变速变矩器。

本发明的目的是这样实现的。

一种变速变矩器，其特征在于：它包括一个由原动机带动的二次能量发生装置，其转轴即为输入轴1，其壳体上则连有输出轴14，并在二次能量输出口与回收口之间，设一调节输出转速的调速装置10、11。这样，由原动机输入的功率n₁M₁的n₂M₂部分就将在几乎没有损失的条件下，直接从与壳体相连的输出轴输出，而只将剩下的(n₁－n₂)M₁部分，由二次能量发生装置以二次能量形式输出并可通过所设置的调速装置，进行输出转速的调节以及能量的转换。

所说的二次能量发生装置可为一定量液压泵6、7，并在泵体6的外周固设一个由2～10对喷咀组成的、在变速时能向外喷出油液的喷咀环9；在喷咀环外设一固定的能将喷出油液降速、增压并引导进入回流道的导流器8借以收回能量。

在所说的喷咀环上的喷咀内，设有可改变喷口面积的调速阀35，其开度的大小可由设在壳体上的能改变调速阀位置的手动往复式调速器10加以改变，达到控制喷出流量Q＝(n₁－n₂)q_p，调节输出轴转速n₂的目的。

所说的调节调速阀开度的调速装置还可做成自动式的，这时，可将设在调速阀后方的那个小滑阀31的上方，加设一个小弹簧33，下部则与一个小活塞40相联，并与相应的进出油路39、41相通，以达到n₂能自动随转矩(油压)改变的目的。

也可在所说的定量液压泵泵体的后方设置一个壳体15与泵体6固连的、转子16与基座2固接的变量油马达，调节油马的排量q_m使n₂q_m＝(n₁－n₂)q_p，输出转速n₂，和转矩M₂就可得到调节。

为了补充系统内的油液，可在所说的定量液压泵和变量油马达的壳体上设一断面呈U字形的补油室20、一个与之相通的补油单向阀21以及一个固定在基座上的补油箱24和与其相通的补油管路22及阀门23。

此外，在定量液压泵和变量油马达的进排油管路之间还设有由溢流阀19和进出油路组成的过负载即超扭矩保护装置。

当所说的二次能量发生装置是发电机30时，其转轴可与一个行星轮系的太阳轮28相连接，其定子则固接在输出轴14上，并与行星轮系的内齿圈27、臂架29组装在一起。

在所说的发电机外设置一台拖动输出轴14的电动机，其转子可直接或经齿轮与输出轴相联，其定子32则固定在基座2上。

此外，在所说的发电机与电动机之间设有由馈电环31及变频器或变阻器11组成的调速装置。

本发明积极效果：

1、本发明的最高效率可达96～98％(取决泵的容积效率)，比传统的液压传动装置高16～20％；比设计精良的液力变矩器也高10％左右；尤其是在额定转速附近，效率的提高更为显著。此外，本发明的高效率区可以做得比常规变速器更宽。

2、省去常规的油液传输管路，结构紧凑成本低，

3、主要元件的实际运行时间和运行速度均低于同类常规装置，故其寿命长，维护费用低。

4、由于设有过载保护装置，故能有效地防止因过载而引发的各种故障。

图1是本发明的一个实施例的结构示意图，

图1A是第一个实施例的调速阀的结构示意图，

图1B是第一个实施例的调速器的手控调速装置示意图。

图1C是第一个实施例的自动调速器的示意图。

图2是本发明的第二个实施例的结构示意图。

图3是本发明的第三个实施例的结构示意图。

下面结合附图对本发明做进一步详细解释。

本发明的实施例：

1、联轴节式液力反冲型变速变矩器

一种以液体为介质的实施例，如图1。

输入轴1与液压泵的转子7相联，并以转速n₁，转矩M₁向泵输入动力。液压泵的泵体6则联接在输出轴14上。泵体的外周为喷嘴环9，它与泵的排出口相通，并可经环上的约2－10对喷咀，在变速时，视传动功率及调速范围大小向外喷射液流，借助喷出时的反作用力推动泵体旋转。喷出的流体，经固定在外壳2上的导流器8和回流道5的引导，降低流速提高压力后返回泵的吸入口。当通过设在壳体一端的调节手轮11及与其相联的调速器10，改变投入工作的喷咀数目和它的喷流量时，油泵输出的油量Q也就得到改变，由于这时的流量Q正比于输入转速n₁与输出转速n₂之差，即Q＝q_p(n₁－n₂)，所以输出转速n₂也就会因Q的改变而得到调节。这时，作用在输出轴上的转矩M₂除经由液压泵泵体传来的M₁外，还包括经由喷咀环9产生的反冲力矩M₁′即M₂＝M₁＋M₁＇。喷出液体的另一部份动能，则由导流器8回收后返回液压泵，以改善反冲部份的传输效率。

本变速器的手动调速器包括一设在壳体一端的带有螺纹轮毂的调节手轮11和一个与手轮以凸块－环槽相联的调速锥10 (见图1B)以便在转动11时，其即能沿设在输出轴上的长键作轴向移动，并利用自已的锥体部份，将一对(或数对)调速滑阀31升起或降下，从而打开或关闭一条或数条油路(视阀31的升降距离而定)，泄出或堵住调速阀35后方油腔中的油液，使阀35在左右两侧油压差(右侧通高压腔，左侧则经小孔道36与高压腔相通)及弹簧力的作用下，向左或右移动，直到以自己的端部关闭或打开位于缸壁上的最后一条可通向低压侧的排油孔口时为止。这样实际参与喷油的喷咀对数和喷出口面积就得到改变，喷出流量和输出转速也就因此得到调节。

本变速器的调速也可自动完成。它与上述手动调速机构的差别，主要是在调速滑阀31的下端，附连一个小活塞40，而在上端则设一根弹簧33，活塞和滑阀同在一个与之配合的小油缸内工作(见图1C)，且在其中部开有一个泄油口39底部连接一根通向高压腔的油路41，这样，就能在输出转矩升高时，借助于升高了的油压，使作用在小活塞40底部的推力增加，压缩弹簧33，使滑阀自动产生一个向上的位移，打开阀口，泄出调速阀左腔中的油液(动作与手控时相同)，开大喷口。增大喷油量，转速也就自动得到减少，(转矩减少时的动作与此相反)故适用于要求转速能随转矩按一定规律改变的场合。或借改变油路41油压，变成手动油压调速器。

为了改善变速器的工作条件，故在出轴处设置轴承4、12以及轴封3、13。

变速器的补油可通过外壳上的注油口(图上未示出)补入。

当变速范围和变速额度甚大时，可在变速器外设冷却器，并通过外壳上的进出管路使器内液体及时得到冷却。

2、联轴节式油马达型变速变矩器

本实施例如图2。输入轴1与定量液压泵的转子7相联，但泵体6除与输出轴14固接外，还通过阀板17与变量油马达壳体15相联，并使油马达转子16经法兰固定在机座2上。当通过调节杆11改变油马达的排量q_m时，就有q_mn₂＝q_p(n₁－n₂)故定量液压泵的实际输出油量以及输出轴的转速n₂也就得到改变。这时的理论输出转矩M₂＝M₁＋1．59q_mp，可见当n₂愈低，油马达的排量q_m愈大油压p愈高时输出转矩M₂也愈大。

为了及时补入外漏油液，设有补油油箱24，调节阀23、补油管22、补油室20以及单向阀21，以便借助回转时所产生的离心力顺利地将油从吸入侧补入系统。油液的冷却一般可经由壳体散热解决，必要时可按上例方法作强制冷却。放气阀18用来在必要时放出积聚在液体空间的空气。溢流阀19则用来防止输出、入轴的过载。

本实施例可根据变速范围及对高效区的要求做成定量泵－变量油马达式或变量泵－变量油马达式。以满足各种不同的需要(包括变向传动)。

3、联轴节式电力型变速变矩器；

本例除采用电力变速外，还具有机械－电力复合变速传动的特点，如图3所示。

输入轴1通过系杆25与轮系的行星齿轮26相接，并通过26与内齿轮27及外齿轮28的啮合，按轮系的特性，以不同的速度将转矩分别传递给输出轴14(经由转臂29)和发电机30的轴。由于发电机的机体固定在输出轴上，因此，在变速时电机除向轴直接输出转矩外还将因自已与输出转速之差而发出电能，经馈电环31馈集后，引向调速器(变频器或其它)11经调制后送入电动机32，使其装在14上(或经齿轮联到14上)的转子，产生输出所要求的转速，达到变矩的目的，由于本变速器传输功率的相当部份是通过齿轮传动实现的，故电机的转矩可大大减小，并可望获得较佳的传动效率。

Claims (10)

1、一种联轴节式无级变速变矩器，其特征在于它包括一个由原动机带动的二次能量发生装置，并以后者的转轴作为输入轴[1]，并在后者的壳体上连接一轴作为输出轴[14]，并在二次能量发生装置的出入口之间，设有调节输出转速的调速装置。

2、按照权利要求1所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于所说的二次能量发生装置为一定量液压泵，并在泵体[6]的外周，固设置一个由2～10对喷咀[37]组成的、在变速时能自高压腔[38]向外喷出油液的喷咀环[9]；在喷咀环外又设有一固定的能将喷出油液降速、增压导入回流道[5]的导流器[8]。

3、按照权利要求2所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于所说的喷咀[37]内，设有可改变喷口面积的调速阀[35]及能改变阀[35]位置和喷出口面积的由手动调速器的手轮[11]带动的供移动调速滑阀[31]来开闭油路[34]的调速锥[10]以及弹簧[33]。

4、按照权利要求3所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于所说的调节调速阀开度的调速器是由设置在调速阀后方的由小活塞[40]、与之相联的小滑阀[31]，和位于小滑阀上部的弹簧[33]以及相应的进出油路[41]、[39]所组成的自动调速装置。

5、按照权利要求1所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于所说的二次能量发生装置为一定量液压泵，且在泵体的后方设置一个壳体[15]与泵体[6]固连的，转子[16]与基座[2]固接的变量油马达。

6、按照权利要求5所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于所说的定量液压泵和变量油马达的壳体上设有断面呈U字形的补油室[20]、与之相通的补油单向阀[21]以及一个固定在基座上的补油箱[24]和与其相联的补油管路[22]及阀门[23]所组成的补油系统。

7、按照权利要求5所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于在定量液压泵(和变量油马达)的进排油管路之间设有一个由溢流阀[19]和进出油路组成的过负荷即超扭矩保护装置。

8、按照权利要求1所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于所说的二次能量发生装置，是一台发电机[30]，其转轴与行星轮系的太阳轮[28]相连接，发电机[30]的定子固接在输出轴[14]上，并与行星轮系的内齿圈[27]、臂杆[29]组装在一起。

9、按照权利要求8所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于所说的发电机外设有一台拖动输出轴[14]的电动机，其转子可经齿轮或直接与输出轴[14]相联，其定子[32]则固定在基座[2]上。

10、按照权利要求9所述的联轴节式无级变速变矩器，其特征在于所说的电动机与发电机之间设有由馈电环[31]及变频器或变阻器[11]构成的调速装置。

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