CN108050225A - 液压传动无级变速系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了液压传动无级变速系统，包括由泵和马达组成的主回路，主回路上设有用于进油的第一支路以及相应结构和用于出油的第二支路以及相应结构；主回路上还并联有与马达相连接的滑阀；所述的泵连接有输入轴，马达连接有输出机构；还包括电控单元，电控单元连接有多个传感器；电控单元还连接有输出伺服机构，输出伺服机构与马达相连接。本发明具有传动平稳、润滑充分响应速度快和系统相对简单的特点。此外本发明不容易出现漏油现象，系统压力和传动比稳定；同时，本发明的管路抵抗液压力的冲击性能较好，可进一步减少漏油现象的发生；本发明的马达润滑充足，摩擦损失的能量小，系统的传递效率较高。

Description

液压传动无级变速系统
技术领域
本发明涉及一种变速系统，特别是一种液压传动无级变速系统。
背景技术
无级变速系统是指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统。通过无级变速可以得到传动系统与发动机工况的最佳匹配。现有的无级变速系统主要包括机械传动无级变速电力传动无级变速。其中，机械传动无级变速系统是现在比较常见的，其具有滑动率小，工作可靠的特点，但是零部件的加工和润滑要求高；同时由于零部件都是刚性接触，系统无法吸收和衰减振动，导致系统工作不够平稳。对于电力传动的无级变速系统，其响应速度慢，在低转速时同样存在运转不平稳的问题，而且电力传动系统设备复杂，价格高，其维护也需要相应的专业人员。
因此，设计一种传动平稳、润滑充分、响应速度快以及系统相对简单的无级变速系统是本行业技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供液压传动无级变速系统。本发明具有传动平稳、润滑充分响应速度快和系统相对简单的特点。此外本发明通过合理的进油和溢流结构减少漏油现象，保持系统的压力，保证传动比；同时，本发明的管路抵抗液压力的冲击性能较好，可进一步减少漏油现象的发生；本发明的马达润滑充足，摩擦损失的能量小，系统的传递效率较高。
本发明的技术方案：液压传动无级变速系统，包括由泵和马达组成的主回路，主回路上依次设有第一支路和第二支路；第一支路上设有相对设置且流动方向为流入的第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀和第二单向阀之间连接有补油支路，补油支路连接有油箱，补油支路上设有补油泵；第二支路上设有相对设置且流动方向为流出的第三单向阀和第四单向阀，第三单向阀和第四单向阀之间连接有出油支路，出油支路和油箱相连接，出油支路上设有安全阀；主回路还并联有润滑支路，润滑支路上设有滑阀，滑阀与马达相连接；
所述的泵连接有输入轴，马达连接有输出机构；
还包括电控单元，电控单元连接有输入转速传感器、车速传感器、档位传感器、液压油温度传感器和液压油压力传感器；电控单元还连接有输出伺服机构，输出伺服机构与马达相连接。
前述的液压传动无级变速系统中，所述的滑阀包括阀体，阀体内设有阀腔，阀腔内依次设有相对设置的第二流出腔和第二流出孔、第一流出孔和第一流出腔以及流入孔和流入腔，且第二流出孔和流入孔均与第一流出孔的朝向相反；所述的阀腔内设有阀芯，阀芯内设有依次相连的通孔、阀芯腔和缓流孔，所述的通孔与阀腔相连，所述的缓流孔与流入腔相连。
前述的液压传动无级变速系统中，所述的补油泵并联有第一限压阀。
前述的液压传动无级变速系统中，所述的第一单向阀和第二单向阀均并联有第二限压阀。
前述的一种液压传动无级变速系统中，所述的电控单元还连接有输入伺服机构，输入伺服机构与泵相连接。
与现有技术相比，本发明通过液压传动实现无级变速。将液压油作为工作工质，一方面可通过液体吸收和衰减振动，在另一方面还可通过油对系统中的部件进行充分的润滑。本发明通过液体压力传递能量，当输入端的液压改变时，输出端可以快速响应，变速的响应速度快，而且液压传动的系统设计相对灵活可变，所包含的设备结构与机械传动和电力传动相比更加简单。
本发明在主回路上设置单向流通的进油和出油管路，通过液压油的动态进出，保持管路内的流量平衡，减少漏油现象，液压系统的压力也由此得以保持。同时，由于漏油现象少，系统压力稳定，系统的传动比也可以得到保证。本发明设置有安全阀，安全阀可防止油压突变，减少系统中各元件受到的冲击，防止元件损坏以及漏油。此外，本发明还设置有连接马达的滑阀，滑阀用于对马达的润滑，减少摩擦引起的能量损失，保持传动比。
更进一步地，本发明的进油泵并联有第一限压阀，在进油方向的管路的第一单向阀和第二单向阀均并联有第二限压阀。第一限压阀和第二限压阀用于防止进油过快，使系统的压力不会陡然增高，防止系统中元件受到液压冲击而损坏。
更进一步地，本发明包括了经改进的滑阀，滑阀包括阀体，阀体内设有阀腔，阀腔内依次设有相对设置的第二流出腔和第二流出孔、第一流出孔和第一流出腔以及流入孔和流入腔，且第二流出孔和流入孔均与第一流出孔的朝向相反；所述的阀腔内设有阀芯，阀芯内设有依次相连的通孔、阀芯腔和缓流孔，所述的通孔与阀腔相连，所述的缓流孔与流入腔相连。
工作时，液压油依次经流入孔、缓流孔、阀芯腔、通孔，从第一流出孔流出。当第一流出孔的压力过高，阀芯移动使阀芯与第二流出孔之间的缝隙增大，液压油从第二流出孔流出，第一流出孔压力降低，由此完成动态反馈。第一流出孔与马达相连接，流入孔孔和第二流出孔分别连接在主回路上。由此，本发明的滑阀以相对简单的结构实现以稳定压力润滑马达，减少摩擦带来的能量损失，保持传动效率。
综上，本发明具有传动平稳、润滑充分响应速度快和系统相对简单的特点。此外本发明通过合理的进油和溢流结构减少漏油现象，保持系统的压力，保证传动比；同时，本发明的管路抵抗液压力的冲击性能较好，可进一步减少漏油现象的发生；本发明的马达润滑充足，摩擦损失的能量小，系统的传递效率较高。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制原理图；
图3是滑阀的结构示意图。
附图标记：100-主回路，110-泵，111-输入轴，120-马达，121-输出机构；
200-第一支路，210-第一单向阀，211-第二单向阀，212-第二限压阀；
300-第二支路，310-第三单向阀，311-第四单向阀；
400-补油支路，410-补油泵，411-第一限压阀；
500-出油支路，510-安全阀，520-油箱；
600-电控单元，610-输入转速传感器，620-车速传感器，630-档位传感器，640-液压油温度传感器，650-液压油压力传感器，660-输入伺服机构，670-输出伺服机构；
701-润滑支路，700-滑阀，710-阀体，720-阀腔，721-第二流出腔，722-第二流出孔，723-第一流出孔，724-第一流出腔，725-流入孔，726-流入腔，730-阀芯，731-通孔，732-阀芯腔，733-缓流孔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：液压传动无级变速系统，构成如图1、图2和图3所示，包括由泵110和马达120组成的主回路100，主回路100上依次设有第一支路200和第二支路300；第一支路200上设有相对设置且流动方向为流入的第一单向阀210和第二单向阀211，第一单向阀210和第二单向阀211之间连接有补油支路400，补油支路400连接有油箱520，补油支路400上设有补油泵410；第二支路300上设有相对设置且流动方向为流出的第三单向阀310和第四单向阀311，第三单向阀310和第四单向阀311之间连接有出油支路500，出油支路500和油箱520相连接，出油支路500上设有安全阀510；主回路100还并联有润滑支路701，润滑支路701上设有滑阀700，滑阀700与马达120相连接。
所述的泵110连接有输入轴111，马达120连接有输出机构121。
还包括电控单元600，电控单元600连接有输入转速传感器610、车速传感器620、档位传感器630、液压油温度传感器640和液压油压力传感器650；电控单元600还连接有输出伺服机构670，输出伺服机构670与马达120相连接。
所述的滑阀700包括阀体710，阀体710内设有阀腔720，阀腔720内依次设有相对设置的第二流出腔721和第二流出孔722、第一流出孔723和第一流出腔724以及流入孔725和流入腔726，且第二流出孔722和流入孔725均与第一流出孔723的朝向相反；所述的阀腔720内设有阀芯730，阀芯730内设有依次相连的通孔731、阀芯腔732和缓流孔733，所述的通孔731与阀腔720相连，所述的缓流孔733与流入腔726相连。
所述的补油泵410并联有第一限压阀411。
所述的第一单向阀210和第二单向阀211均并联有第二限压阀212。
所述的电控单元600还连接有输入伺服机构660，输入伺服机构660与泵110相连接。
工作原理：本发明的理论基础如下：
qP＝nP·Vp
qP＝nP·Vp
其中，nP为泵的转速，nM为马达的转速，VP为泵的排量，VM为马达的排量，qP为泵的流量，qM为马达的流量。
在液压传动系统中，有qP＝qM，由此可知，
上式中，VP和VM中至少有一个参数是可调的，根据不同可调参数的组合方式，可分为变量泵-定量马达系统、定量泵-变量马达系统和变量泵-变量马达系统。不管是哪种系统，在泵连接发动机输出轴，马达连接工作部件的情况下，调节VP或VM，即可实现nM的改变，实现无级变速。
本发明包括由泵110和马达120组成的主回路100，主回路100上依次设有第一支路200和第二支路300；第一支路200上设有相对设置且流动方向为流入的第一单向阀210和第二单向阀211，第一单向阀210和第二单向阀211之间连接有补油支路400，补油支路400连接有油箱520，补油支路400上设有补油泵410；在第一单向阀210和第二单向阀211流向的限制下，补油泵410向主回路100输入液压油。同时，补油泵410并联有第一限压阀411，第一单向阀210和第二单向阀211均并联有第二限压阀212。第一限压阀411和第二限压阀212用于防止进油过快，使系统的压力不会陡然增高，防止系统中元件受到液压冲击而损坏。
第二支路300上设有相对设置且流动方向为流出的第三单向阀310和第四单向阀311，第三单向阀310和第四单向阀311之间连接有出油支路500，出油支路500和油箱520相连接，出油支路500上设有安全阀510。在第三单向阀310和第四单向阀311流向的限制下，结合安全阀510的压力限制，对主回路100实现主动溢流。
通过上述的第一支路200和第二支路300以及相应的结构，实现主回路100的动态进出油平衡，保持系统压力平衡，减少漏油现象。
主回路100上还连接有滑阀700，滑阀700与马达120相连接；滑阀700的作用在于向马达壳体输油，使马达120得到充足的润滑，减少摩擦引起的能量损失。
滑阀700包括阀体710，阀体710内设有阀腔720，阀腔720内依次设有相对设置的第二流出腔721和第二流出孔722、第一流出孔723和第一流出腔724以及流入孔725和流入腔726，且第二流出孔722和流入孔725均与第一流出孔723的朝向相反；所述的阀腔720内设有阀芯730，阀芯730内设有依次相连的通孔731、阀芯腔732和缓流孔733，所述的通孔731与阀腔720相连，所述的缓流孔733与流入腔726相连。
流入孔725与主回路100中泵110流向马达120的管路相连接，第二流出孔722与主回路100中马达120流向泵110的管路相连接，第一流出孔723与马达120上的润滑接口相连接。油依次经流入孔725、缓流孔733、阀芯腔732、通孔731，从第一流出孔723流出。在缓流孔733处会形成液体阻力，该液体阻力使第一流出孔723压力升高，在反馈面积的作用下，阀芯730向图3中的左方向移动，阀腔720与第二流出孔722之间形成间隙，油从第二流出孔722流出。当第一流出孔723的压力偏离预定值时，阀芯730会作相应的移动，阀腔720与第二流出孔722之间的间隙也会随之改变，而该间隙对第一流出孔723的压力是一种负反馈，由此实现第一流出孔723压力的平衡。
本发明还包括电控单元600，电控单元600的输入信号来源包括输入转速传感器610、车速传感器620、档位传感器630、液压油温度传感器640和液压油压力传感器650。本发明是定量泵-变量马达系统，更优选地，本发明采用变量泵-变量马达系统。在变量泵-变量马达系统中，电控单元600与输入伺服机构660、输出伺服机构670相连接，向其输出信号。输入伺服机构660和输出伺服机构670的作用在于分别对应控制泵110和马达120的排量。电控电源600通过接收相应的信号，计算出泵110或马达120的排量，并通过输入伺服机构660和输出伺服机构670实现排量的调整，从而实现转速的调整。

Claims (5)

1.液压传动无级变速系统，其特征在于：包括由泵(110)和马达(120)组成的主回路(100)，主回路(100)上依次设有第一支路(200)和第二支路(300)；第一支路(200)上设有相对设置且流动方向为流入的第一单向阀(210)和第二单向阀(211)，第一单向阀(210)和第二单向阀(211)之间连接有补油支路(400)，补油支路(400)连接有油箱(520)，补油支路(400)上设有补油泵(410)；第二支路(300)上设有相对设置且流动方向为流出的第三单向阀(310)和第四单向阀(311)，第三单向阀(310)和第四单向阀(311)之间连接有出油支路(500)，出油支路(500)和油箱(520)相连接，出油支路(500)上设有安全阀(510)；主回路(100)还并联有润滑支路(701)，润滑支路(701)上设有滑阀(700)，滑阀(700)与马达(120)相连接；
所述的泵(110)连接有输入轴(111)，马达(120)连接有输出机构(121)；
还包括电控单元(600)，电控单元(600)连接有输入转速传感器(610)、车速传感器(620)、档位传感器(630)、液压油温度传感器(640)和液压油压力传感器(650)；电控单元(600)还连接有输出伺服机构(670)，输出伺服机构(670)与马达(120)相连接。
2.根据权利要求1所述的液压传动无级变速系统，其特征在于：所述的滑阀(700)包括阀体(710)，阀体(710)内设有阀腔(720)，阀腔(720)内依次设有相对设置的第二流出腔(721)和第二流出孔(722)、第一流出孔(723)和第一流出腔(724)以及流入孔(725)和流入腔(726)，且第二流出孔(722)和流入孔(725)均与第一流出孔(723)的朝向相反；所述的阀腔(720)内设有阀芯(730)，阀芯(730)内设有依次相连的通孔(731)、阀芯腔(732)和缓流孔(733)，所述的通孔(731)与阀腔(720)相连，所述的缓流孔(733)与流入腔(726)相连。
3.根据权利要求1所述的液压传动无级变速系统，其特征在于：所述的补油泵(410)并联有第一限压阀(411)。
4.根据权利要求1所述的液压传动无级变速系统，其特征在于：所述的第一单向阀(210)和第二单向阀(211)均并联有第二限压阀(212)。
5.根据权利要求1所述的液压传动无级变速系统，其特征在于：所述的电控单元(600)还连接有输入伺服机构(660)，输入伺服机构(660)与泵(110)相连接。
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