CN110067855A - 一种液压无级变速传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压无级变速传动装置，包括一个滑盘式轴向柱塞泵、一个与滑盘式轴向柱塞泵同轴布置的滑盘式轴向柱塞马达以及夹设在滑盘式轴向柱塞泵和滑盘式轴向柱塞马达之间的端座，所述滑盘式轴向柱塞泵和马达均包含配流滑盘副组件，所述配流滑盘副组件包含斜盘以及支承在斜盘上的滑盘，所述滑盘为整体结构，所述斜盘设置有配流油槽且支承在共同的端座上，所述端座上设置有连通泵和马达的油道以及进出油口，低压油液经滑盘式轴向柱塞泵作用形成高压油液后通过端座油道输入滑盘式轴向柱塞马达，经马达作用后形成低压油液，实现传动。本发明提高了液压无级变速传动装置的工作可靠性和工作寿命。

Description

一种液压无级变速传动装置

背景技术

无级变速器按操作方式和传动形式的差异可分为机械式、电动式、流体式三种，三种变速传动方式各有其优缺点。

机械式无级变速依靠旋转体间的摩擦力来传递动力，目前应用较多的是靠拐性的带或链与带轮的摩擦力传递动力的带传动式，其效率和使用寿命都有待于进步提高，不能满足大功率车辆的要求。电传动式无级变速器具有传递功率范围大、容易控制、传动效率较高等优点，但因其自身质量较大、成本高，控制器构成复杂。流体式无级变速器主要分为液力式和液压式两种。液力式即液力变矩器，它除了起离合器的作用外还具有无级连续变化转速和转矩的能力，可使车辆平稳起步、加速柔和、有良好的减振性能，并且对外巧负载有良好的自动调节和适应性,其不足之处是结构复杂、造价高、传动效率低、高效率范围窄。液压传动由于具有宽范围可控的无级调速特性和高功率密度特性，所以在车辆传动的研究中日益受到重视，但是在车辆液压传动发展中存在传动效率偏低、液压元件制造精度高、成本高、液压元件可靠性等问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前液压无级变速传动装置存在的问题，提供一种新型液压无级变速传动装置，旨在简化液压无级变速传动装置的结构，减少尺寸，提高其运行的可靠性及传动的效率，并且提供多种传动比控制方式。

本发明技术的技术方案实现方式：一种液压无级变速传动装置，其特征在于：包括一个滑盘式轴向柱塞泵、一个与滑盘式轴向柱塞泵同轴布置的滑盘式轴向柱塞马达以及夹设在滑盘式轴向柱塞泵和滑盘式轴向柱塞马达之间的端座，所述滑盘式轴向柱塞泵和马达均包含配流滑盘副组件，所述配流滑盘副组件包含斜盘以及支承在斜盘上的滑盘，所述滑盘为整体结构，所述滑盘以静压油膜支承状态支承在斜盘上且与斜盘保持滑动配合，在所述滑盘上设置有通油孔，所述斜盘设置有配流油槽且支承在共同的端座上，所述端座上设置有连通滑盘式轴向柱塞泵和马达的油道，低压油液经滑盘式轴向柱塞泵作用形成高压油液后通过端座上的油道输入滑盘式轴向柱塞马达，经马达作用后形成低压油液，实现变速传动。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其所述斜盘上的配流油槽包含低压配流油槽和高压配流油槽，所述端座的油道连通滑盘式轴向柱塞泵和马达的高压配流油槽，所述端座的油口连通滑盘式轴向柱塞泵和马达的低压配流油槽。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其所述滑盘式轴向柱塞泵与滑盘式轴向柱塞马达均为通轴式结构，所述输入轴和输出轴一端伸出壳体并通过对应的第一轴承支承在壳体上，另一端对置且通过对应的第二轴承支承在端座上，泵缸体和马达缸体分别支承在输入轴和输出轴上并分别与输入轴和输出轴同步旋转。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其所述滑盘式轴向柱塞泵与滑盘式轴向柱塞马达为非通轴式结构，所述输入轴和输出轴一端伸出壳体并通过对应的第一轴承支承在壳体上，另一端悬臂分别支承泵缸体和马达缸体并与缸体通过键连接，所述输入轴和输出轴分别与泵缸体和马达缸体同步旋转。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其所述第一轴承设置有向心推力轴承，所述缸体的柱塞孔为一端开口、一端封闭的结构，所述缸体端部抵接在输入轴和输出轴的轴肩上，所述输入轴和输出轴与缸体在旋转工作时，液压轴向力通过缸体经第一轴承传递至壳体上。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其在所述斜盘和滑盘之间夹设有第三轴承，所述滑盘以沿其径向受约束的状态支承在第三轴承上。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其所述滑盘与斜盘之间夹设有配流盘，所述滑盘以静压油膜支承状态支承在配流盘上且与配流盘保持滑动配合。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其所述滑盘式轴向柱塞泵的泵缸体一端端面设置有只允许油液从壳体空腔进入柱塞孔的多个单向阀，所述单向阀包含与泵缸体连接的阀体、设置在阀体内部的阀芯、固定在阀体上的挡圈以及设置在阀芯和挡圈之间的弹簧，所述单向阀只允许低压油液从壳体的第二空腔向泵缸体的柱塞孔方向流动。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其所述端座上设置有连通油道的控制装置，所述控制装置为用于防止油道压力过大而设置的溢流阀；或者用于使油道压力稳定而设置的蓄能装置；或者用于控制传动比使其包含具有恒功率变速、恒扭矩变速和恒速变速功能的组合式控制阀。

本发明所述的液压无级变速传动装置，其所述滑盘式轴向柱塞泵与滑盘式轴向柱塞马达的变量方式组合为变量滑盘式轴向柱塞泵与变量滑盘式轴向柱塞马达的组合；或者变量滑盘式轴向柱塞泵与定量滑盘式轴向柱塞马达的组合；或者定量滑盘式轴向柱塞泵与变量滑盘式轴向柱塞马达的组合；或者定量滑盘式轴向柱塞泵与定量滑盘式轴向柱塞马达的组合。

基于上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的液压无级变速传动装置，对置设置斜盘，并使斜盘支承在共同的一个端座上，泵和马达的斜盘上设置高、低压配流油槽，泵和马达的斜盘高压配流油槽通过设置在端座上的油道连通，一方面可使结构大大简化，尺寸更小、结构更加紧凑，另一方面可在端座上设置与油道连通的控制装置，可实现对高压油液的压力和流量控制，从而方便控制传动装置的传动比和输出扭矩。

2、本发明将泵和马达的配流、变量倾斜、静压支承功能集成在配流滑盘副中，主要摩擦副为滑盘副和柱塞副，相比现有液压无级变速传动装置，减少了摩擦副的数量，因此减少了油液的漏损，提高了液压无级变速传动装置的传动效率。

3、本发明采用滑盘式结构，配流、变量倾斜、静压支承功能集成在滑盘副中，缸体端部无配流副，因此缸体端部不存在磨损、泄漏等问题，即便是存在侧向力对缸体产生倾覆作用，也不会产生偏磨导致失效等问题，进一步提高了工作可靠性，同时这种结构使得缸体的寿命更长，后期维修更少，降低了使用成本。

5、本发明中的滑盘结构为整体结构，代替了现有技术中的多个独立的滑靴以及与利用回程盘回程的结构，本发明中的柱塞与滑盘、滑盘与压盘连接更加可靠，避免了现有技术中滑靴颈部及肩部磨损、剪切破坏和回程盘钻孔部位发生开裂等现象；同时，滑盘各部分的离心力及摩擦力相互抵消，避免了单个滑靴在高速运动过程中受到周向运动引起的离心力矩以及随缸体旋转所产生的摩擦力矩综合作用下的倾覆，整体式滑盘结构磨耗均匀，消除或降低了原有滑靴副偏磨现象。因此，本发明整体上提高了液压无级变速传动装置的工作可靠性

6、本发明中滑盘上的通油孔、柱塞中心孔均为大孔径，因此可以防止油污的堵塞，降低了油污的敏感性，同时大孔径柱塞中心孔降低了柱塞的质量，有助于减少柱塞的离心力作用。

7、本液压无级变速传动装置中的滑盘式轴向柱塞泵和马达结构近乎对称结构，泵和马达的零部件通用性强，可相互共用，可以进一步降低制造成本和方便维修。

附图说明

图1为本发明中通轴式液压无级变速传动装置的一种实施例。

图2为本发明图1中液压无级变速传动装置的A-A剖视图。

图3为本发明中泵和马达滑盘一端的平面图。

图4为本发明中图3中滑盘结构B-B剖面图。

图5为本发明中泵和马达滑盘另一端的平面图。

图6为本发明中与滑盘对置的斜盘一端支承面的一种平面图。

图7为本发明中泵一侧与端座对置的泵斜盘的平面图。

图8为本发明中马达一侧与端座对置的马达斜盘的平面图。

图9为本发明中图7、图8中的D-D剖面图。

图10为本发明中通轴式液压无级变速传动装置的另一种实施例。

图11为本发明图10中液压无级变速传动装置的E-E剖视图。

图12为本发明中图10中滑盘结构的剖面图。

图13为本发明中设置有溢流阀和单向阀的液压无级变速传动装置。

图14为本发明中设置有组合控制阀的液压无级变速传动装置。

图15为本发明中变量泵与定量马达组合的液压无级变速传动装置。

图16为本发明中非通轴式液压无级变速传动装置的一种实施例。

图17为本发明中另一种非通轴式液压无级变速传动装置的实施例。

图18为本发明中图 17液压无级变速传动装置的F-F剖面图。

图中标记： 1为滑盘式轴向柱塞泵，2为滑盘式轴向柱塞马达，10为输入轴，10C为输入轴心，11为输入轴的外侧端，12为输入轴的内侧端，13为输入轴的挡肩， 21为泵的第一轴承，22为泵的第二轴承，23为泵的第三轴承，31为泵连接盖，32为泵壳体，33为端座，33a为油口，34为泵的第一空腔，35为泵的第二空腔，36为油道， 37为溢流阀，38为变量连接部，39为组合式控制阀，39a为油液进孔、39b为油液出孔，39 c控制孔，40为泵的斜盘，41为泵的斜盘支承面，41a为泵的支承挡部，42为泵的配流油槽，42a为泵的低压配流油槽，42b为泵的高压配流油槽，43为泵的低压配流窗口， 44为泵的高压配流窗口，45为泵的圆柱支承面，46为泵的槽形低压口，47为泵的槽形高压口，48为泵的连通槽口，50为泵的滑盘，50C为泵的滑盘轴心，51为泵的静压支承面，52为泵的凸台面，53为泵的通油孔,53a为泵的油室，54为泵的外密封部，55为泵的内密封部，56为泵的间隔密封部，57为泵的止挡部，58为泵的柱塞球窝，59为泵的滑盘轴承支承部， 60为泵的压板，70为泵的柱塞，71为泵的柱塞球头，72为泵的柱塞中心孔，73为泵的锥形杆部，74为泵的柱塞部，80为泵的缸体，81为泵的柱塞孔，82为泵的轴装配孔， 80C为泵的缸体中心轴心，90为泵的配流盘，100为泵的中心弹簧， 101为泵的钢球，102为泵的套筒，103为泵的外套，105为泵的卡合装置，106为泵的缸体卡簧，107为泵的球铰，108为泵的止挡， 110为输出轴，110C为输出轴心，111为输出轴的外侧端，112为输出轴的内侧端，113为输出轴的挡肩， 121为马达的第一轴承，122为马达的第二轴承，123为马达的第三轴承，132为马达壳体，134为马达的第一空腔，135为马达的第二空腔，140为马达的斜盘，141为马达的斜盘支承面，141a为马达的支承挡部，142为马达的配流油槽，142a为马达的低压配流油槽，142b为马达的高压配流油槽，143为马达的低压配流窗口，144为马达的高压配流窗口，145为马达的圆柱支承面，146为马达的槽形低压口，147为马达的槽形高压口，148为马达的连通槽口，150为马达的滑盘，150C为马达的滑盘轴心，151为马达的静压支承面，152为马达的凸台面，153为马达的通油孔，153a为马达的油室，154为马达的外密封部，155为马达的内密封部，156为马达的间隔密封部，157为马达的止挡部，158为马达的柱塞球窝，159为马达的滑盘轴承支承部， 160为马达压板，170为马达的柱塞，171为马达的柱塞球头，172为马达的柱塞中心孔，173为马达的锥形杆部，174为马达的柱塞部，180为马达的缸体，181为马达的柱塞孔，182为马达的轴装配孔， 180C为马达的缸体中心轴心，190为马达的配流盘，200为马达的中心弹簧， 201为马达的钢球，202为马达的套筒，203为马达的外套，205为马达的卡合装置，206为马达的缸体卡簧，207为马达的球铰，208为马达的止挡，210为单向阀，211为阀体，212为阀芯，213为弹簧，214为挡圈。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

尽管本发明容许有不同形式的实施例，但本说明书和附图仅仅公开了如本发明的示例的一些特定形式。然而本发明并不试图限于所述的实施例。本发明的范围在所附的权利要求中给出。

为了方便描述，本发明的实施例以典型的取向示出，所述取向使得当液压无级变速传动装置的中心轴线水平静置，以输入轴的联轴端一侧为左，输出轴的联轴端为右，描述中使用的“纵向”、“横向”“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”“水平”、“底”、“内”、“外”等术语都是参照这个位置而使用的，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，应理解的是本发明可以不同于所述的位置的取向进行制造、存放、运送、使用和销售。

为了便于说明，端座左侧的滑盘式轴向柱塞泵用1标示，统一用“泵”指代滑盘式轴向柱塞泵，端座右侧的滑盘式轴向柱塞马达用2标示，统一用“马达”指代滑盘式轴向柱塞马达。由于端座两侧的滑盘式轴向柱塞泵1和滑盘式轴向柱塞马达2结构相似，因此相同部分做统一说明，不同部分在文中会单独指出。

实施例1：

如图1-9所示，为本发明的液压无级变速传动装置的其中一种实施例，在所示的优选实施例中，液压无级变速传动装置包括一个滑盘式轴向柱塞泵1、一个与滑盘式轴向柱塞泵1同轴布置的滑盘式轴向柱塞马达2以及夹设在滑盘式轴向柱塞泵1和滑盘式轴向柱塞马达2之间的端座33，所述滑盘式轴向柱塞泵1和滑盘式轴向柱塞马达2为通轴式结构，滑盘式轴向柱塞泵1与滑盘式轴向柱塞马达2通过螺栓与端座33固定，形成三体式结构。

对于滑盘式轴向柱塞泵1包含配流滑盘副组件，所述配流滑盘副组件包含泵的斜盘40以及支承在泵的斜盘40上的泵的滑盘50，所述泵的滑盘50为整体结构，所述泵的滑盘50以静压油膜支承状态支承在泵的斜盘40上且与泵的斜盘40保持滑动配合，所述泵的滑盘50上设置有分布在一侧端面上的多个柱塞球窝58、分布在另一侧端面上的多个油室53a以及连通所述柱塞球窝58和油室53a的大孔径通油孔53，所述泵的斜盘40上设置有与进油口33a和出油口33b相通的配流油槽42，所述泵的斜盘40支承在端座33上。

同样，对于滑盘式轴向柱塞马达2也包含配流滑盘副组件，所述配流滑盘副组件包含马达的斜盘140以及支承在马达的斜盘140上的马达的滑盘150，所述马达的滑盘150为整体结构，所述马达的滑盘150以静压油膜支承状态支承在马达的斜盘140上且与马达的斜盘140保持滑动配合，所述马达的滑盘150上设置有分布在一侧端面上的多个柱塞球窝158、分布在另一侧端面上的多个油室153a以及连通所述柱塞球窝158和油室153a的大孔径通油孔153，所述马达的斜盘140上设置有与进油口33a和出油口33b相通的配流油槽142，所述马达的斜盘140也支承在端座33上。

其中，需要说明的是所述大孔径通油孔和大孔径柱塞中心孔中的大孔径是相对于现有结构中对应部位孔径的大小而言，现有结构中的孔径为细长孔径，柱塞孔中的高压油液只有小部分经过此孔，且在细长孔径的作用下，油液压力降低，因此现有结构中的孔径对油液主要起节流、减压作用，本发明中的大孔径通油孔和大孔径柱塞中心孔作为主油孔结构，液压油的吸入和排出均流经此主油孔结构，油液经过大孔径通油孔和大孔径柱塞中心孔无明显压降，因此其结构具有本质区别。具体地，在本实施例中，所述通油孔的孔径相比现有结构中对应部位的孔径增大至与腰形油室的宽度方向尺寸相近或一致。

其中，所述滑盘式轴向柱塞泵1的斜盘与滑盘式轴向柱塞马达2的斜盘支承在共同的端座33上，所述端座33上设置有连通泵和马达的油道36，低压油液经滑盘式轴向柱塞泵作用形成高压油液后通过端座33内的油道36输入滑盘式轴向柱塞马达，经马达作用后形成低压油液，实现传动。

左侧的滑盘式轴向柱塞泵1壳体包含与端座33连接的泵壳体32与泵壳连接并将其固定在原动机上的泵连接盖31，泵壳体32呈中空状，泵壳体32具有用于容纳泵的第一轴承21的泵的第一空腔34以及具有用于容纳泵的缸体和用于容纳所述泵的配流滑盘副组件的第二空腔35。

右侧的滑盘式轴向柱塞马达2壳体包含与端座33连接的马达壳体132，马达壳体132呈中空状，马达壳体132具有用于容纳马达的第一轴承121的马达的第一空腔134以及具有用于容纳马达的缸体180和用于容纳所述马达配流滑盘副组件的马达的第二空腔135。当液压无级变速传动装置为双变量组合结构时，所述两侧的滑盘式轴向柱塞泵和马达的壳体上均设置有变量连接机构，所述变量机构分别连接在端座两侧的壳体上，斜盘端部设置有变量连接部38/138，两侧斜盘的变量连接部38/138分别与变量机构连接，所述变量机构分别控制各自的斜盘运动，实现双变量。

左侧的滑盘式轴向柱塞泵1包含一根输入轴10，所述输入轴10呈圆柱状贯通泵壳体32至端座33，所述输入轴与泵壳体32之间夹设有泵的第一轴承21并经由泵的第一轴承21支承在泵壳体32上，所述输入轴10的外侧端11伸出泵壳体32用于连接外界原动机，其内侧端12贯通至端座33并通过泵的第二轴承22支承在端座33上，输入轴10可相对于泵壳体32绕自身的轴心旋转自如，输入轴10中部的环周面上设置有用于连接泵的缸体80的键连接结构，输入轴10经由键连接结构驱使泵的缸体80实现同步旋转。

右侧的滑盘式轴向柱塞马达2包含一根输出轴110，所述输出轴110呈圆柱状贯通马达壳体132至端座33，所述输出轴110与马达壳体132之间夹设有马达的第一轴承121并经由马达的第一轴承121支承在马达壳体132上，所述输出轴110的外侧端111伸出马达壳体132用于连接负载，其内侧端112贯通至端座33并通过马达的第二轴承122支承在端座33上，输出轴110可相对于马达壳体132绕自身的轴心旋转自如，输出轴110中部的环周面上设置有用于连接马达的缸体180的键连接结构，马达的缸体180经由键连接结构驱使输出轴110实现同步旋转。

所述滑盘式轴向柱塞泵1和滑盘式轴向柱塞马达2的第一轴承21/121包含至少一个向心推力轴承，所述向心推力轴承包含但不限于向心推力球轴承或圆锥滚子轴承，在靠近缸体80/190端部的输入轴10和输出轴110上设置有挡肩13/113。当液压无级变速传动装置工作时，在轴向液压力作用力，缸体端部抵接在挡肩13/113上，并经挡肩13/113传递至第一轴承21/121上，进而传递至壳体32/132上。所述泵和马达的第二轴承22/122优选地采用滚柱轴承，以便节约支承空间。应当指出的是，缸体80/180通过挡肩13/113传递轴向荷载并非是限定其应用的条件，可以替换地，例如，第一轴承21/121可设置为向心球轴承加推力轴承的组合支承系统，缸体80/180直接抵接在向心推力轴承上并将液压轴向力传递至壳体32/132上，径向力由支承在轴两端的向心球轴承和滚柱轴承承担。

所述缸体80/180具有沿径向截面为圆形的柱状构形，并容纳在壳体32/132的第二空腔35/135内，所述缸体80/180具有以缸体中心轴心80C/180C环向均匀分布的多个柱塞孔81/181和在中心处用于容纳轴装配孔82/182，所述缸体80/180的柱塞孔81/181为一端封闭、一端开口的盲孔结构。优选地，所述柱塞孔数量一般设置为7个或9个。所述输入和输出轴10/110穿过缸体80/180的轴装配孔82/182并以其轴体外周面设置键连接方式与缸体80/180连接，所述缸体80/180以其与轴10/110同步运动的方式支承在轴10/110上。

应指出的是，缸体80/180端部不设置与其抵接的配流盘，因此减少了一个摩擦副，提高了其容积效率；由于未抵接配流盘，缸体80/180端部不需要精密加工，降低了制造和使用成本；缸体80/180端部无配流盘，即便是存在部分侧向力，也不会产生偏磨导致失效等问题。

所述柱塞70/170包括一端支承在滑盘50/150的柱塞球窝58/158上且经由压板60/160固定在滑盘端面的柱塞球头71/171、用于连通柱塞孔81/181和柱塞球窝58/158的柱塞中心孔72/172、外周面呈圆锥形的锥形杆部73/173以及与缸体柱塞孔壁间隙配合的且可在其往复运动的柱塞部74/174。所述柱塞球头71/171呈球状且能够滑动自如地支承在滑盘50/150的柱塞球窝58/158上；所述柱塞中心孔72/172为大孔径通孔结构，作为吸入和排出油液通道；柱塞部74/174与缸体柱塞孔81/181间隙配合，优选地，在柱塞部74/174上往往设置至少一道密封圈用于密封液体，所述锥形杆部73/173是大致从柱塞球端向柱塞部74/174逐渐增加的锥形状，当柱塞70/170运动到某一位置时，锥形杆部74/174与缸体柱塞孔81/181内环周面接触，起到传力作用。但需要说明的是，柱塞70/170不限于锥形柱塞类型，还可以包含两端均为球头的连杆-柱塞或者带万向铰的球面柱塞。

所述滑盘50/150朝向缸体一侧的端面的环周向与柱塞70/170相对位置设置有多个柱塞球窝58/158，所述柱塞球窝58/158在滑盘50/150端面形成开口大致成半球状的凹部，柱塞球窝58/158以滑盘轴心50C/150C的共同的圆周均匀间隔地分布的状态对柱塞球头71/171进行支承，在柱塞70/170安装在柱塞球窝58/158后，通过压板60/160将其固定在滑盘50/150的端面上，使得柱塞70/170相对滑盘50/150的端面的远离移动受到限制。特殊地，用于将柱塞70/170固定在滑盘50/150的端面的方式也不限于采用压板的方式，例如，也可以在滑盘50/150上设置有形状锁合的压紧装置（未示出），该压紧装置可通过大于180度的包覆将柱塞球头71/171进行固定。

如图4和5所示，所述滑盘50/150与斜盘对置的端面上设置有静压支承面51/151，滑盘轴心50C/150C与轴心10C/110C呈一定角度，所述静压支承面51/151支承在斜盘40/140上且始终与所述斜盘40/140保持滑动配合。所述滑盘50/150一端端面上设置有多个柱塞球窝58/158、另一端端面上设置有多个油室53a/153a以及连接所述柱塞球窝58/158和油室53a/153a的大孔径通油孔53/153。

进一步地，所述滑盘50/150与斜盘40/140对置的端面上设置有沿滑盘轴心50C/150C向斜盘40/140一侧延伸的突起的凸台面52/152，该凸台面52/152是由内直径R1和外直径R2围成的区域构成，滑盘的凸台面52/152与斜盘40/140端面以能够滑动的方式相互抵接。在所述凸台面52/152上与柱塞球窝58/158位置对应处设置有油室53a/153a，优选地，该油室53a/153a是以滑盘轴心50C/150C为中心的共同的圆周均匀间隔地分布在所述凸台面52/152上。

其中，所述凸台面52/152与斜盘40/140端面之间形成有效的静压油膜支承，所述凸台面52/152上设置有用于密封油液作用的密封部，所述密封部以包围所述油室53a/153a的状态设置在油室53a/153a的内外周，所述密封部包含分布在油室53a/153a径向内外的内密封部55/155、外密封部54/154，以及分布在相邻油室53a/153a之间的间隔密封部56/156。所述内密封部55/155是由油室53a/153a内边缘与凸台面52/152的内直径R1围成的区域，所述外密封部54/154是由油室53a/153a外边缘与凸台面52/152的外直径R2围成的区域，所述间隔密封部56/156是由相邻油室53a/153a之间的间隔凸台面区域。所述凸台面52/152的密封部与斜盘40/140端面之间始终保持一定合理的间隙使得油膜泄漏处于合理水平。

如图6所示，所述斜盘具有与滑盘静压支承面匹配的斜盘支承面41/141，在所述斜盘支承面41/141上设置有腰形低压配流窗口43/143和腰形高压配流窗口44/144，所述低压配流窗口43/143和高压配流窗口44/144被经过斜盘中心轴的CC平面分割成两侧，所述低压配流窗口43/143和高压配流窗口44/144相对中心平面CC可以设置为对称或非对称结构，例如，把高压配流窗口44/144设置成多个具有腰形的窗口；为使得斜盘具有一定的预升压和预降压的作用，可以将低压配流窗口43/143和高压配流窗口沿斜盘的中心轴旋转一定角度；特殊地，也可在低压配流窗口43/143端部上设置从低压配流窗口43/143过渡到高压配流窗口44/144方向以及在高压配流窗口44/144端部上设置从高压配流窗口44/144过渡到低压配流窗口43/143方向的节流槽或孔（未示出），起到从高压到低压或低压到高压起到预降压和预升压的作用。

如图7和9所示，示出了泵的斜盘40与端座33对置的支承面设置成具有成形为圆柱形的圆柱支承面45。所述端座33上具有与泵的斜盘圆柱支承面45半径相同的滑弧面（未示出），使得泵的斜盘圆柱支承面45在端座的滑弧面上滑动时始终保持密贴状态。所述泵的斜盘40的圆柱支承面45上具有构形为槽形的槽形低压口46和槽形高压口47，所述圆柱支承面45上的槽形低压口46和槽形高压口47分别与所述泵斜盘圆柱面相反侧的斜盘支承面41上的低压配流窗口43和高压配流窗口44对应连通。所述圆柱支承面45上的槽形低压口46和槽形高压口47的周边具有密封所述槽口的密封带，使得斜盘圆柱支承面45在端座的滑弧面上滑动时密封油液。所述圆柱支承面45上的槽形低压口46和槽形高压口47为对称或不对称结构，例如，槽形低压口46和槽形高压口47的开口宽度和/或长度为相等或不相等的构形。特殊地，在所述泵斜盘40的圆柱支承面45上的具有连通槽形低压口46与壳体第二空腔35的连通槽口48，如图7所示，使得进油口与泵壳体的第二空腔35连通。

如图8和9所示，示出了马达的斜盘140与端座33对置的支承面设置成具有成形为圆柱形的圆柱支承面145。所述端座33上具有与马达的斜盘圆柱支承面145半径相同的滑弧面（未示出），使得马达的斜盘圆柱支承面145在端座的滑弧面上滑动时始终保持密贴状态。所述马达斜盘的圆柱支承面145上具有构形为槽形的槽形低压口146和槽形高压口147，所述圆柱支承面145上的槽形低压口146和槽形高压口147分别与所述马达斜盘圆柱面相反侧的斜盘支承面141上的低压配流窗口143和高压配流窗口144对应连通。一般来说，作为马达使用时，所述圆柱支承面145上的槽形低压口146和槽形高压口147的开口宽度和开口长度为相等的对称构形。

当液压无级变速传动装置工作时，其油液流程如下：低压油从端座33的油口33a进入流道中，依次经过泵斜盘的槽形低压口46、低压配流窗口43、滑盘的油室53a、大孔径通油孔53、柱塞球窝58、大孔径柱塞中心孔72到达泵缸体的柱塞孔中81，在滑盘式轴向柱塞泵1的作用下，高压油从泵缸体的柱塞孔81，依次经过大孔径柱塞中心孔72、柱塞球窝58、大孔径通油孔53、滑盘的油室53a、高压配流窗口44、槽形高压口46；然后，高压油液进一步通过端座上油道36输入马达中，具体如下：高压油液依次经过马达斜盘140的槽形高压口147、高压配流窗口144、油室153a、大孔径通油孔153、柱塞球窝158、大孔径柱塞中心孔172到达马达缸体的柱塞孔中181，经滑盘式轴向柱塞马达2的作用下，低压油从马达缸体的柱塞孔181，依次经过大孔径柱塞中心孔172、柱塞球窝158、油室153a、大孔径通油孔153、低压配流窗口143、槽形低压口146，然后低压油从端座的油口33a重新输入轴向柱塞泵1中，形成闭式回路，此时端座上的油口33a起补油作用；当然从马达输出的低压油也可通过端座上的出油口(未示出)排至油箱中。

工作时，液压力作用在柱塞70/170上，并进一步传递至滑盘50/150，总体上，柱塞70/170作用在滑盘50/150上的轴向力大于斜盘40/140通过油膜反作用在滑盘50/150的支承力与柱塞70/170的回程力之和，因此，滑盘50/150始终通过一层油膜抵接在斜盘40/140上滑动。但考虑到液压无级变速传动装置在启动时，滑盘50/150与斜盘40/140之间仍然需要初始密封，以尽快建立油压，因此，为了使滑盘50/150与斜盘40/140在刚开始工作时保持预紧状态，在配流滑盘副一侧须设置初始密封装置。

所述初始密封装置包含中心弹簧100/200、球铰107/207、止挡108/208，所述中心弹簧100/200安装后，具有一定的预紧力，该预紧力作用通过球铰107/207作用在压盘60/160并进一步传递至滑盘50/150上，使得滑盘50/150始终抵接在斜盘40/140上，保持一定的密封能力。

实施例2：

如图10-16所示，与实施例1的主要区别在于滑盘50/150的外周部设置了第三轴承23/123支承，所述斜盘外周部设置支承挡部41a/141a，在所述滑盘外侧与支承挡部41a/141a内侧之间夹设有第三轴承23/123，所述滑盘50/150以沿其径向受约束状态支承在第三轴承23/123。所述第三轴承23/123可以设置为包含但不限于向心推力球轴承、滚针轴承、圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、向心球轴承的一种。

在液压无级变速装置运行过程中，高压区柱塞70/170受到缸体柱塞孔81/181的高压油液压力作用，经柱塞球头71/171对滑盘50/150施加一个接近水平的液压力作用，该液压力将滑盘50/150推向斜盘40/140并与斜盘40/140端面紧密接触。斜盘40/140端面对滑盘50/150施加一个反作用力，由于滑盘50/150端面与斜盘40/140端面是以斜面形式接触，斜盘40/140的反作用力可分解成沿轴心10C/110C方向的水平分力以及沿垂直轴心10C/110C方向的侧向分力，该侧向分力有使滑盘向侧向运动的趋势。在所述斜盘40/140和滑盘50/150之间夹设有第三轴承23/123后，滑盘受到第三轴承23/123的反作用力，作用在滑盘上的反作用力也可分解成沿轴心10C/110C方向的水平分力以及沿垂直主轴轴心10C/110C方向的侧向分力。除此之外，滑盘还受到的回程约束力作用、惯性力作用（相互抵消）以及摩擦力作用（未示出）等，上述几种力构成滑盘的力的平衡。需要说明的是，各力沿主轴轴心方向的水平分力与柱塞70/170作用在滑盘50/150的液压力平衡。作用在滑盘50/150上沿垂直轴心10C/110C方向的侧向分力在滑盘50/150内能够得到抵消，而不需要进一步经由柱塞70/170传递至缸体80/180中。

这种采用了轴承支承滑盘的结构具有以下特点：第三轴承23/123约束了滑盘50/150沿径向的运动或运动趋势，平衡了滑盘50/150作用力的侧向分力，使得滑盘50/150经由柱塞70/170作用在缸体80/180上的侧向力被消除或大幅度降低，提高了柱塞泵或马达的工作可靠性、工作压力和工作寿命。

同时，尤其明显地是，所述柱塞泵或马达的回程方式得到较大简化，该回程机构具有自约束回程特点，该回程结构包含在滑盘副一侧设置的约束装置，所述约束装置限制滑盘50/150在回程力作用下远离斜盘40/140端面。

进一步地，如图12所示，所述约束装置包含在滑盘50/150靠近静压支承面51/151一侧具有向外侧凸起的止挡部57/157以及在所述支承挡部41a/141a上设置的卡合装置105/205。所述止挡部57/157用于限制第三轴承23/123的移动，所述卡合装置包含在所述支承挡部41a/141a上、邻近第三轴承23/123处设置的卡合周槽以及在所述卡合内周槽上设置卡簧（未示出），所述卡簧以约束所述第三轴承23/123向外移动的方式限制滑盘远离斜盘40/140端面。

可以预测地，在止挡部57/157与第三轴承23/123之间或者在卡簧与第三轴承23/123之间也可以适当设置弹性垫片（未示出），使得约束组件除了限制滑盘远离斜盘端面外，还具有一定的初始预紧力保持滑盘与斜盘的预紧状态。

同理，所述约束装置105/205的约束方式还可以通过第三轴承23/123与斜盘支承挡部41a/141a的过盈配合来实现，在所述斜盘支承挡部41a/141a上、邻近第三轴承23/123处设置卡合周槽及与卡合周槽配合的卡簧起进一步约束作用。

需要说明的的是，由于缸体80/180端部不设置配流盘，无静压油膜支承的摩擦副，不需要通过对缸体80/180端部施加预紧力来达到密封目的，因此只需在滑盘副上设置约束装置105/205，即可满足柱塞的回程要求，不需要另外增设中心弹簧等预紧或回程部件，使得该约束装置与现有柱塞泵或马达相比，较大幅度地简化了结构，也避免了中心弹簧因疲劳损坏而断裂等现象。当然，为了防止液压无级变速传动装置在非水平放置时（例如存放、运送、使用过程中将其倒置等），缸体80/180沿轴10/110向滑盘方向移动，在轴10/110上、邻近缸体端面设置卡合装置106/206以约束缸体80/180的串动。

实施例3：

如图13所示，与其他实施例的主要区别在于滑盘副中在滑盘50/150与斜盘40/140之间夹设有配流盘90/190，所述静压支承面51/151支承在配流盘90/190上且与配流盘90/190保持滑动配合，所述配流盘通过销钉等方式固定在斜盘上。在滑盘50/150与斜盘40/140之间夹设有配流盘90/190的好处在于，后期更换配流盘比更换斜盘更容易且费用更省。

实施例4：

如图13所示，与其他实施例的主要区别在于在轴向柱塞泵一侧的输入轴轴肩13抵接的缸体80一端设置有只允许油液从壳体腔进入柱塞孔的单向阀210，所述单向阀210与缸体80固定连接，所述单向阀包含与缸体固接的阀体211、设置在阀体内部的阀芯212、固定在阀体211上的挡圈214以及设置在阀芯212和挡圈214之间的弹簧213，所述单向阀210只允许低压油液从壳体第二空腔35流入柱塞孔81中，即当缸体80处于吸油状态时，单向阀210的阀芯212打开，低压油液从壳体第二空腔35进入至柱塞孔中，当缸体80处于排油状态时，单向阀210的阀芯212关闭。所述单向阀可以使油液有两路进油通路，其中一路通路为：低压油从端盖33的进油口33a进入流道中，依次经过斜盘的槽形低压口46、低压配流窗口43、大孔径滑盘通油孔53、柱塞球窝58、大孔径柱塞中心孔72到达缸体的柱塞孔中81；另一路通路为：通过缸体80的端部的单向阀110，低压油液从壳体第二空腔35直接进入缸体柱塞孔81中。

进油或补油时有两路进油通路的好处在于：一是，可以及时将泵各部件产生的热量通过单向阀110带走，避免泵内油液温度升高，导致其失效；二是，可以增加吸油通道，提高泵的自吸能力；三是，可以取消泵的回油管路和冷却装置，降低了泵的制造和使用成本。

实施例5：

如图14和18所示，与其他实施例的主要区别在于在端座上设置或连接有用于控制高压油液压力或流量的控制装置，旨在控制液压无级变速传动装置的传动比和输出扭矩。所述控制装置可以选择性地设置而产生下述状态中的一种：1）用于防止油道36上高压油液压力过大而设置的溢流阀37；2）用于使油道36上高压油液压力稳定并使马达运行稳定而设置的蓄能装置；3）用于控制传动比使其包含具有恒功率变速、恒扭矩变速、恒速变速等功能的组合式控制阀39。

如图14和18所示，在端座上设置有溢流阀37，所述溢流阀37阀孔一端与端座上连通泵和马达上的油道36相连通，阀孔另一端接回油箱，当左侧的轴向柱塞泵1输送至右侧的轴向柱塞马达2的高压油液超出预设的压力后，溢流阀打开，油液流出，压力降低，从而保证液压无级变速传动装置安全稳定的工作；可以预期地，在所述端座上设置也可设置蓄能器，所述蓄能器开口与端座上连通泵和马达上的油道36相连通，其目的是保持油道36上高压油液压力稳定，从而使马达运行稳定。

可以替换地，在所述端座上连接有组合式控制阀39，所述组合式控制阀39与设置在端座上的控制孔39c、油液进孔39a、油液出孔39b连通,油液进孔39a与泵的槽形高压口47连通，油液出孔39b与马达的槽型高压口147连通。组合式控制阀39与控制轴向柱塞泵和轴向柱塞马达的控制阀连接，从而实现对轴向柱塞泵和轴向柱塞马达斜盘40/140倾角的控制，所述组合式控制阀39包含方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀的一种或多种组成，组合式控制阀39可以用于控制高压油液的方向、压力和流量，以保证液压无级变速传动装置具有改变传动方向、传动比、传动扭矩等参数。

实施例6：

与其他实施例的主要区别在于在从变量角度，所述滑盘式轴向柱塞泵1与滑盘式轴向柱塞马达2的组合形式不同，所述组合方式可以选择性地设置以下几种方式的一种：1）变量滑盘式轴向柱塞泵与变量滑盘式轴向柱塞马达的组合；2）变量滑盘式轴向柱塞泵与定量滑盘式轴向柱塞马达的组合；3）定量滑盘式轴向柱塞泵与变量滑盘式轴向柱塞马达的组合；4）定量滑盘式轴向柱塞泵与定量滑盘式轴向柱塞马达的组合。

例如，如图15所示，为变量滑盘式轴向柱塞泵与定量滑盘式轴向柱塞马达的组合实施例，该组合的液压无级变速传动装置，其马达转速与泵的排量成正比,输出转矩为定值,输出功率与转速成正比。同样地,若为变量滑盘式轴向柱塞泵和变量滑盘式轴向柱塞马达的组合，则马达排量设置可实现无级调速,输出转速与输入流量成正比,而与马达的排量成反比，输出转矩随马达进、出口压差增大及马达排量变大而增加，其调节范围宽,可满足高转速和大转矩的要求。

实施例7：

与其他实施例的主要区别在于所述滑盘式轴向柱塞泵1和滑盘式轴向柱塞马达2为非通轴式结构，如图16、17和18所示，所述输入轴10和输出轴110的一端伸出壳体支承在第一轴承21/121上并可相对于壳体32/132自由旋转，另一端悬臂支承缸体80/180并与缸体通过键连接，所述输入轴10和输出轴110分别与泵缸体80和马达缸体180同步旋转。所述第一轴承21/121包含至少一个向心推力球轴承或圆锥滚子轴承或推力轴承，在靠近缸体端部的主轴上设置有挡肩13/113，所述挡肩13/113用于止挡缸体80/180并将作用在缸体上的轴向液压力传递至向心推力轴承或推力轴承上。

一种优选地约束装置如下：如图16所示，所述约束装置包含在滑盘50/150靠近静压支承面51/151一侧具有向外侧凸起的止挡部57/157以及在所述支承挡部41a/141a上设置的卡合装置105/205。所述止挡部57/157用于限制第三轴承23/123的移动，所述卡合装置包含在所述支承挡部41a/141a上、邻近第三轴承23/123处设置的卡合周槽以及在所述卡合内周槽上设置卡簧（未示出），所述卡簧以约束所述第三轴承23/123向外移动的方式限制滑盘远离斜盘40/140端面。

另一种优选地约束装置如下：如图17和18所示，在缸体端面与滑盘之间设置有初约束装置，所述约束装置包含向中心弹簧100/200、套筒102/202、外套103/203以及钢球101/201。在工作中，中心弹簧100/200处于压缩状态，中心弹簧100/200通过套筒102/202和外套103/203将预紧力作用在滑盘50/150，使得滑盘50/150在中心弹簧100/200预压力作用以能够滑动的方式与斜盘40/140端面紧密抵接，对低压区柱塞70/170起回程作用，也使滑盘在预紧力作用下形成静压油膜支承。

以上内容是结合具体的优选技术方案对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限与这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种液压无级变速传动装置，其特征在于：包括一个滑盘式轴向柱塞泵、一个与滑盘式轴向柱塞泵同轴布置的滑盘式轴向柱塞马达以及夹设在滑盘式轴向柱塞泵和滑盘式轴向柱塞马达之间的端座（33），所述滑盘式轴向柱塞泵和马达均包含配流滑盘副组件，所述配流滑盘副组件包含斜盘（40、140）以及支承在斜盘（40、140）上的滑盘（50、150），所述滑盘（50、150）为整体结构，所述滑盘（50、150）以静压油膜支承状态支承在斜盘（40、140）上且与斜盘（40、140）保持滑动配合，在所述滑盘（50、150）上设置有通油孔（53、153），所述斜盘（40、140）设置有配流油槽（42、142）且支承在共同的端座（33）上，所述端座（33）上设置有连通滑盘式轴向柱塞泵和马达的油道（36），低压油液经滑盘式轴向柱塞泵作用形成高压油液后通过端座（33）上的油道（36）输入滑盘式轴向柱塞马达，经马达作用后形成低压油液，实现变速传动。

2.根据权利要求1所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：所述斜盘（40、140）上的配流油槽（42、142）包含低压配流油槽（42a、142a）和高压配流油槽（42b、142b），所述端座（33）的油道（36）连通滑盘式轴向柱塞泵和马达的高压配流油槽（42b、142b），所述端座（33）的油口(33a)连通滑盘式轴向柱塞泵和马达的低压配流油槽（42a、142a）。

3.根据权利要求1所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：所述滑盘式轴向柱塞泵与滑盘式轴向柱塞马达均为通轴式结构，所述输入轴（10）和输出轴（110）一端伸出壳体并通过对应的第一轴承支承在壳体上，另一端对置且通过对应的第二轴承支承在端座（33）上，泵缸体（80）和马达缸体（180）分别支承在输入轴（10）和输出轴（110）上并分别与输入轴（10）和输出轴（110）同步旋转。

4.根据权利要求1所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：所述滑盘式轴向柱塞泵与滑盘式轴向柱塞马达为非通轴式结构，所述输入轴（10）和输出轴（110）一端伸出壳体并通过对应的第一轴承支承在壳体上，另一端悬臂分别支承泵缸体（80）和马达缸体（180）并与缸体通过键连接，所述输入轴（10）和输出轴（110）分别与泵缸体（80）和马达缸体（180）同步旋转。

5.根据权利要求4或5所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：所述第一轴承（21、121）设置有向心推力轴承，所述缸体（80、180）的柱塞孔为一端开口、一端封闭的结构，所述缸体（80、180）端部抵接在输入轴（10）和输出轴（110）的轴肩（13、113）上，所述输入轴（10）和输出轴（110）与缸体（80）在旋转工作时，液压轴向力通过缸体经第一轴承（21、121）传递至壳体上。

6.根据权利要求4或5所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：在所述斜盘（40、140）和滑盘（50、150）之间夹设有第三轴承（23、123），所述滑盘（50、150）以沿其径向受约束的状态支承在第三轴承（23、123）上。

7.根据权利要求1所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：所述滑盘（50、150）与斜盘（40、140）之间夹设有配流盘（90、190），所述滑盘（50、150）以静压油膜支承状态支承在配流盘（90、190）上且与配流盘（90、190）保持滑动配合。

8.根据权利要求1所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：所述滑盘式轴向柱塞泵的泵缸体（80）一端端面设置有只允许油液从壳体空腔进入柱塞孔（81）的多个单向阀（210），所述单向阀（210）包含与泵缸体（80）连接的阀体（211）、设置在阀体内部的阀芯（212）、固定在阀体（211）上的挡圈（214）以及设置在阀芯（212）和挡圈（214）之间的弹簧（213），所述单向阀（210）只允许低压油液从壳体的第二空腔（35）向泵缸体（80）的柱塞孔（81）方向流动。

9.根据权利要求1所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：所述端座（33）上设置有连通油道（36）的控制装置，所述控制装置为用于防止油道（36）压力过大而设置的溢流阀（37）；或者用于使油道（36）压力稳定而设置的蓄能装置；或者用于控制传动比使其包含具有恒功率变速、恒扭矩变速和恒速变速功能的组合式控制阀（39）。

10.根据权利要求1所述的液压无级变速传动装置，其特征在于：所述滑盘式轴向柱塞泵与滑盘式轴向柱塞马达的变量方式组合为变量滑盘式轴向柱塞泵与变量滑盘式轴向柱塞马达的组合；或者变量滑盘式轴向柱塞泵与定量滑盘式轴向柱塞马达的组合；或者定量滑盘式轴向柱塞泵与变量滑盘式轴向柱塞马达的组合；或者定量滑盘式轴向柱塞泵与定量滑盘式轴向柱塞马达的组合。