CN1114725A - 万能传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明是由通道或管道将工作腔体容积可改变的变量泵与液压马达构成环形回络，形成一条液体“皮带”，并以该“皮带”进行传送动力，它为各种变速传动提供高效、节能的变速传动装置，也为车辆提供一种以简单的结构来取代离合器、变速箱、差速器的复杂结构，能带动力做无级变速，能以开关形式进行离合、变速、滑行操作。配上简单的电子设备，可显示传动比、发动机负荷情况，还能根据发动机负荷情况实现自动变速等。

Description

万能传动装置

本发明涉及变量泵及液压传动技术领域

现有的活塞式变量泵(如斜盘式)是通过改变活塞的行程来实现变量的；现有滑片式变量泵是通过改变偏心程度来实现变量的，它们的共同特点是通过改变被压介质的排出率(被压介质没有完全排出)来实现变量的。因此它们效率低，特别是小排量的情况下，效率更低。而现有齿轮式泵和1991年公告的申请号为90212500.1的齿闭式动力机，做为泵时，只有恒定的排量不能变量；现有内啮合转子泵，一般只是做为内燃机润滑油的供油泵，它只能输出中低压油，在低速转动情况下，供油效果更差，并且不能做为液压马达。由这些泵(或变量泵)与马达构成的液压传动机构，在设计上只注重液体静压压力的作用，没有考虑在液压传动中怎样充分利用液体流动的动能，既使是旋转式泵和马达构成的传动机构也是如此，泵从油箱中抽出传动油，使它获得能量后，通过管道和阀，从液压马达的端面的进口挤入腔体内，进油的方向与转动方向垂直，传动油流动的动能得不到充分利用，在腔体内挤压作功后，又从与转动方向垂直的端面出口挤出(齿轮式除外)剩于的能量在回油管道与油箱中浪费，因此在低压、高速旋转的情况下效率更低，不能适用于车辆的传动(车辆时常在高速低压情况下工作)

本发明的目的：在于提出泵的工作腔体容积可改变的新型变量泵和由内啮合转子泵改进的能做为液压马达的转笼式泵或马达，同时提出了由变量泵与液压马达构成的既能利用液体压力，又能充分利用液体流动动能的一种高效液体传动变速装置，为各种变速传动提供高效、节能的液体传动装置，也为车辆提供结构简单、体积小、重量轻、变矩系数大的变速传动(包括离合、变速、差速等功能)的装置。

本发明的目的是这样实现的，在一个密封的壳体的径向侧面开有进、出口，在壳体内装有轮、力条和转子，轮与轮上的N条力条构成笼状，转子在笼内，转子有(N—1)个凹槽，力条能与凹槽啮合，轮与转子不在同一轴线上，轴线的距离为力条高的一半。当笼转一周时每条力条能依次在进、出口所夹的两段园弧同时与壳体和转子相切并构成密封，使得进口与出口隔开，由进口流进的介质(气或液体)要流出出口，要受到转笼的力条限制和作用，也就是说，流进为压力介质，介质要推动力条使笼转动才能流出出口即成为马达；如流进进口为无压介质，在密封区域内力条能对介质施加力的作用，使介质获得一定压力和能量后排出出口即成为泵。该泵和现有旋转式泵可以改装为工作腔体容积可变的变量泵，将现有的旋转式泵的进、出口从轴向端面改在径向侧面上(如外啮合齿轮式已在径向侧面上就不要改)，并将其开口的轴向宽度扩大到与原工作腔体等宽或接近等宽，在原工作腔的轴向一侧设有没入腔，另一侧设有变量缸，变量缸的腔体与原工作腔体相连且吻合，在变量缸中有变量活塞，变量活塞能从变量缸中推出进入工作腔，在工作腔内的原工作件能与变量活塞一起移动，部分或全部被推进所设的没入腔内；由于变量活塞进入工作腔，就使得原工作腔体的容积发生了变化，实现了该泵的排量改变。上述的变量泵(工作腔容积可改变的)和转笼式泵或马达可以单独使用(如供油泵等)也能与液压缸配套使用或与液压马达配套使用。若要构成本发明目的中提出的变速传动装置，是由通道或管道将泵与液压马达连成封闭的环形回路，构成一条液体“皮带”，由该“皮带”进行传送动力，形成一种独特的传动方式。当变量泵的排量从零到某一排量变化时，液压马达的转速也相应地改变，实现带动力无级变速。在上述回路通道间设一个副通道装个阀门，当阀打开时传动油经阀与泵构成回路，动力就分离；当阀门逐渐合上时，由于油的阻尼作用，施加给马达的作用力也逐渐增加，实现离合的合过程。该装置可应用于摩托车的传动，如在通道间再加一个单向阀，还可以实现自动滑行的功能。若由一个变量泵，驱动两个并联马达，由主通道将泵与马达构成“ ”环形回路，副通道将泵与马达构成“∞”形回路，各通道都设有阀门就构成汽车传动装置。整个装置可装在动力桥上，也可仅将并联马达装在动力桥上，由两条管道与另一部分(变量泵、阀、副通道)相连，两个液压马达各驱动一个车轮，由于两个液压马达规格相同，所以获得扭矩相同，当车辆转弯时一边车轮受阻力较大而转速降低，则泵排出的传动油较多地流向另一马达，使该马达转速加快，实现差速驱动功能。车辆的进、退、离合通过各阀操作进行如下：进是主通道构成回路，副通道关闭；退是副通道构成回路，主通道关闭；动力分离是各阀全部打开，传动油在阀、通道与泵构成回路。该装置还能与液压储能罐连接进行储能，应用于公共汽车可以节能。

上述传动装置在实施过程中，为了使介质(传动油)的性能得到改善，可另设一个回路，使得在传动装置中循环的传动油与油箱中的传动油形成循环使用，同时对传动装置有冷却作用。

本发明泵的变量是通过改变工作腔的容积实现变量的，可以根据介质遇阻情况选择排量，在阻力大时可用小排量，在阻力小时可以选用大排量，且不论在大小排量的情况下能保持泵的输出功率不变和保持被压介质的排出率相同，因此本发明在小排量时也能保持泵的高效率，并可降低配接动力机的储备功率。

上述环形回路的变速传动装置是以液体“皮带”进行传动，液体的流动是一个顺滑过程，所以不论在泵或马达的进、出口处还是在泵或马达内部里所损失的能量都很小，也不论从泵排出的液体流向马达，还是从马达流向泵的液体，它的流动动能都能得到充分利用，既使是在高速低压的情况下也能保持高效率，所以适用车辆等的变速传动。特别是用于汽车传动，可以简单的结构取代繁杂的离合器、变速箱、差速器，并能够带动力做无级变速，不论汽车在什么情况下，都能充分发挥发动机的性能，使它始终工作在最佳状态，并可降低汽车尾气的有害物质排出。本发明能以开关形式进行操作可以降低驾驶员的劳动强度。本发明可在变量泵安装电子传感器，测得排量(变量活塞进入工作腔的多少)和传动油的压力，通过电子设备就可显示传动比、发动机的负荷情况，并能根据发动机的负荷情况实现自动变速，对汽车驾驶自动化，工业设备的智能化有着积极的意义。由于本发明结构简单，不易损坏，易于维修，可以延长使用寿命，对节省原材料、设备小型化都有重要意义。

下面结合附图对本发明进行进一步说明

图1为本发明传动装置原理示意图

图2为本发明转笼式泵或马达的结构及原理示意图

图3为本发明转笼变量泵结构示意图

图4为本发明滑片式变量泵结构示意图

图5为本发明齿闭式发动机改为变量泵的横截面示意图

图6为本发明齿闭式发动机改为变量泵的结构示意图

图7为摩托车传动原理示意图

图8、9、10为汽车传动原理示意图

如图1所示在AA线的左边为滑片式液压马达，右边为滑片式变量泵，由通道[8](也可以用管道)将它们构成环形回路，若其中充满液体就形成一条液体“皮带”，泵转动时该“皮带”就可以进行传送动力，当变量泵的排量改变，马达转速就随之改变，构成了液体传动变速装置。

本发明所用的泵或马达可以是滑片式、齿轮式、齿闭式等旋转式，图2所示为本发明转笼式泵或马达。参照2图，在壳体[5]内装有轮[2]、转子[3]，轮[2]上有五条力条[1]构成笼状，转子[3]在笼内，转子[3]有4个凹槽[4]，笼与转子[3]能绕各自的轴线转动，当笼转一周(转子转过4/5周)，每条力条[1]能依次在进口[6]、出口[7]所夹的两段园弧同时与壳体[5]、转子[3]相切并构成密封，使得进口[6]与出口[7]隔开，若流入进口[6]的介质要流出出口[7]，必受到力条[1]的限制和作用，力条[1]在密封区域内起个“活塞”的作用，也就是说，流入进口[6]为压力介质，在密封区域内，就能推动力条[1]使笼和转子[3]转动成为马达；当流入进口[6]为无压介质，在密封区域内，力条[1]能对介质施加力的作用，使介质获得一定压力和能量成为泵。该转笼式泵或马达还能改装为变量泵或马达，如图2、3所示在原工作腔[9]的轴向一侧增设轴轮[10]，轴轮[10]内设有变量缸(图中未显示)，变量缸的腔体与工作腔[9]相连且吻合，另一侧设有没入腔[11]、没入腔套[12]。变量缸内有变量活塞[13]，当变量活塞[13]从变量缸推出，能进入工作腔[9]。并将工作腔[9]内的转子[3] (一端与变量活塞[13]连接，另一端含在没入腔[11]内)推进没入腔[11]改变工作腔[9]的容积实现泵的排量改变。同理滑片式泵或马达也可以改装为变量泵如图1、4所示将现有的滑片式泵在轴向端面上的进、出口改在径向侧面上，并增加导片[14]，其作用是在轴转动时引导滑片[15]在轴[22]内做径向来回运动，在一定区域内与壳体[16]构成密封。并在原泵的工作腔[17]的轴向一侧设有变量缸[18]，其腔体与工作腔[17]相连通且吻合。在原工作腔[17]的另一侧增设轴轮[19]，轴轮[19]内设有没入腔[20]。变量缸[18]内有变量活塞[21]，变量活塞[21]在轴向移动时能进入工作腔[17]；在工作腔[17]内的轴[22]连同滑片[14](一端与变量活塞[21]连接，另一端含在没入腔内)能随变量活塞[21]一起做轴向移动，并能部分或全部推进轴轮[19]内的没入腔[20]；由于变量活塞[21]进入工作腔[17]，使得工作腔[17]的容积变小，因此泵的排量也减少。

图5、6所示为齿闭式动力机改装后的变量泵，它的改装方法与上述相同，即将原轴向端面的进、出口改在径向侧面，在工作腔[31]的一侧设有变量缸[27]，变量缸[27]与工作腔[31]相连，由变量活塞[28]隔开，在另一侧设有轴轮[29]，并在其内设有没入腔(图中未显示)，在轴轮上还设有小槽[30]，在齿闭轮[23]的槽[24]内增加密封条[25]。当变量活塞[28]移动时，齿闭轮[23]槽[24]的密封条[25]和工作轮，[26]及轮上的齿(一端与变量活塞[28]连接，另一端含在没入腔[20]内)能一起移动，并且工作轮[26]及齿能部分或全部进入轴轮[29]内的没入腔，同时变量活塞[28]进入工作腔[31]，使得工作腔[31]的容积发生改变，实现排量的变化。另外轴轮的小槽[30]是为齿与齿闭槽[24]密封时，齿闭槽[24]内的液体从小槽[30]排出。

齿轮式泵也可以用以上的方法改装成变量泵，同样设有变量缸和变量活塞，在主(或从)动轮轴的一侧设有轴轮，在其内设有没入腔，在从(或主)动轮的齿间增加密封条，当变量活塞移动时相应的连动件同时移动，同理，可改变工作腔的容积实现排量的改变。

本发明可以适用于各种变速传动的需要，也适用于车辆的传动，如图7所示为摩托车传动示意图，阀的左边为变量泵，它与动力机连接，右边为液压马达它可以驱动后轮。

如图8、9、10所示为汽车传动的液体流向示意图，图8所示为汽车传动“离”的状态。若主通道的阀慢慢关上时进入“退”的状态，液体流向如图9所示，若副通道的阀慢慢关上时进入“进”的状态，液体流向如图10所示。

由变量泵与马达构成的传动系统，可以是同类式泵和马达的组合，如滑片式变量泵与滑片式马达配接，也可以是不同类式的泵与马达配接，如滑片式与转笼式或齿闭式动力机等配接。

Claims (5)

1、一种由变量泵、液压马达、通道或管道构成的万能传动装置，其特征是用管道或通道[8]将工作腔体容积可以改变的变量泵与液压马达构成环形回路。

2、根据权利要求1所述的万能传动装置，其特征在于：

①转笼式泵或马达的轮[2]上有N条力条[1]，转子[3]上就有(N—1)个凹槽[4]，轮[2]转一周每条力条[1]能依次在进口[6]、出口[7]所夹的两部分园弧同时与壳体[5]和转子[3]相切并构成密封；

②力条[1]的条数N不小于4。

3、根据权利要求1和2所述的万能传动装置，其特征在于：

①转笼式变量泵转子[3]的一端与变量活塞[13]连接，另一端含在没入腔[11]中，变量活塞[13]能从变量缸进入工作腔[9]，同时转子[3]也进一步或全部进入没入腔[11]内；

②变量缸是设在轴轮[10]内，其腔与工作腔[9]相连；

③没入腔[11]是在没入腔套[12]内，它与变量缸是分居工作腔[9]的轴向端面两侧；

④进口、出口在壳体的径向侧面上。

4、根据权利要求1所述的万能传动装置，其特征在于：

①滑片式变量泵的轴[22]一端与变量活塞[21]连接，另一端含在没入腔[20]中，变量活塞[21]能从变量缸[18]进入工作腔[17]，同时轴[22]和滑片[15]也进一步或全部进入没入腔[20]内；

②没入腔[20]是设在轴轮[19]内；

③变量缸[18]的腔与工作腔[17]相连，它与没入腔[20]是分居在工作腔[17]轴向端面两侧：

④进、出口在壳体的径向侧面上。

5、根据权利要求1所述的万能传动装置，其特征在于：

①齿闭式和齿轮式变量泵的工作轮[26]一端与变量活塞[28]连接，另一端含在没入腔中，变量活塞[28]能从变量缸[27]进入工作腔[31]，同时工作轮[26]和齿也进一步或全部进入没入腔内；

②没入腔是设在轴轮[29]内；

③变量缸[27]的腔与工作腔[31]相连，它与没入腔是分居在工作腔[31]的轴向端面两侧；

④进、出口在壳体的径向侧面上。

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