CN113565940A - 一种摆线液力变矩变速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆线液力变矩变速器，涉及变速器技术领域，包括第一缸体、第二缸体、隔板和液压缸，第一缸体上安装有第一转子活塞、第一轴和第一相位齿轮，第一轴上设有第一偏心块，第一转子活塞上安装有第一行星相位内齿轮，第一行星相位内齿轮与第一相位齿轮啮合连接。本发明中，使电机尽量工作在高效率的转速区间，减小电机输出扭矩，降低电机体积和成本，优化电机运行状态从而达到降低损耗、改善整车经济性，提高电动车续驶里程。

Description

一种摆线液力变矩变速器

技术领域

本发明涉及变速器技术领域，尤其涉及一种摆线液力变矩变速器。

背景技术

柴油卡车的发动机能够将燃油中的能量通过化学反应转化为机械动能，但这个能量却可不能直接输送到轮胎上去驱动整车起步、加速、爬坡、超车。因为和电动机相比，发动机的自身属性具有天生的缺点，而不得不依靠变速箱去改善它的不良性能。发动机的合理转速区间非常窄(一般在1000-3000rpm左右)，在转速较低的时候是无法输出有效的扭矩的，稍微有一些阻力就会被憋死熄火，所以必须依赖变速箱前端的离合器功能，保证发动机在没有负载的时候启动打火运转。但电动卡车的电动机则有所不同，电动机可以在低转速乃至零转速的时候就输出额定扭矩，不会被憋死，不存在“熄火”的可能性，甚至可以冷启动满载爬大坡。所以，电动卡车首先会摒弃掉变速箱中的第一个模块：离合器。发动机由于自身工作原理限制，只能正转，不能倒转，所以必须增加变速器中的倒车挡，满足整车的倒车需求。但电动卡车使用电动机，电机只需要转变电流流向，就可快速实现反向旋转，且工作性能基本不受影响。电动卡车同时会取消掉变速箱中的另一个模块：倒挡机构。

动卡车的电机的工作范围较广，可以实现在较宽的转速区间内高效地工作运转，一般在0-12000rpm，最大转速可以达到20000rpm。具有低速大扭矩、高速恒功率的工作特性，在低转速甚至零转速下也可以输出很大的转矩。也就是说，即使没有变速箱，也可以只需要一款合适的高性能电机，既能在恒转矩区提供较高的驱动转矩，又能在恒功率区提供较高的转速，以满足车辆加速、爬坡不高速行驶的要求。常规的电动机，在中低转速的情况下，电机的扭矩非常足，工作效率也相对较高。但在高转速的情况下，电机的效率和扭矩则会急速的下降，无法同时兼顾整车的动力性和经济性。目前我国电动卡车市场已经涌现了许多电机+多挡变速器动力的成熟产品了。其中，四米二电动轻卡(4.5t)多使用电机+两挡变速器，而重型电动卡车多使用电机+四挡/六挡变速器。

电动卡车作为一种对承载扭矩相对敏感，又十分强调整车效率能耗的车型，是一定需要变速箱换挡的，而完全满足整车动力性能需求的电机，又会很大很重，不满足成本需求、空间需求、重量需求。

发明内容

本发明提供了一种摆线液力变矩变速器，使电机尽量工作在高效率的转速区间，减小电机输出扭矩，降低电机体积和成本，优化电机运行状态从而达到降低损耗、改善整车经济性，提高电动车续驶里程。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种摆线液力变矩变速器，包括：

第一缸体，所述第一缸体上安装有第一转子活塞、第一轴和第一相位齿轮，所述第一轴上设有第一偏心块，所述第一转子活塞上安装有第一行星相位内齿轮，所述第一行星相位内齿轮与第一相位齿轮啮合连接。所述第一行星相位内齿轮和第一相位齿轮组成第一相位齿轮副；

第二缸体，所述第二缸体上安装有第二转子活塞、第二轴和第二相位齿轮，所述第二轴上设有第二偏心块，所述第二转子活塞上安装有第二行星相位内齿轮，所述第二行星相位内齿轮与第二相位齿轮啮合连接，所述第二行星相位内齿轮与第二相位齿轮组成第二相位齿轮副；

隔板，所述隔板上设有油液相位通道，所述隔板位于第一缸体和第二缸体之间；

若干个液压缸，每个所述液压缸上设有浮动活塞和控制活塞，所述浮动活塞和控制活塞之间置有压缩空气相隔。

优选的，所述第一转子活塞和第二转子活塞的型线的基本参数方程为：

其中，E为偏心距，R为创成半径，K＝R/E，且K的变量范围为5≤K≤10；N为自然数，优选地为3,4,5；t为参变量，且t的变量范围为0-360°。

优选的，所述第一转子活塞型线偏心距E1和第二转子活塞型线偏心距E₂之差，即E₁－E₂＝P，其中0≤P≤5。

优选的，所述第一相位齿轮轮副的中心距A₁与第一转子活塞(4)型线偏心距E₁相同，所述第二相位齿轮轮副的中心距A₂与第二转子活塞(13)型线偏心距E₁相同。

优选的，所述第一轴和第二轴同心。

优选的，所述第一轴上安装有第一平衡块。

优选的，所述第二轴上安装有第二平衡块。

与现有技术相比，本发明提供了一种摆线液力变矩变速器，具备以下有益效果：

本发明，使电机尽量工作在高效率的转速区间，减小电机输出扭矩，降低电机体积和成本，优化电机运行状态从而达到降低损耗、改善整车经济性，提高电动车续驶里程。

附图说明

图1为本发明一种摆线液力变矩变速器的剖面图；

图2为本发明一种摆线液力变矩变速器的第一转子活塞和第二转子活塞的型线，参数N＝3时的示意图；

图3为本发明一种摆线液力变矩变速器第一缸体和第二缸体的型线，参数N＝3时的示意图；

图4为本发明一种摆线液力变矩变速器的第一转子活塞和第二转子活塞的型线，参数N＝4时的示意图；

图5为本发明一种摆线液力变矩变速器第一缸体和第二缸体的型线，参数N＝4时的示意图；

图6为本发明一种摆线液力变矩变速器的第一转子活塞和第二转子活塞的型线，参数N＝5时的示意图；

图7为本发明一种摆线液力变矩变速器第一缸体和第二缸体的型线，参数N＝5时的示意图；

图8为本发明一种摆线液力变矩变速器隔板的剖面图；

图9为本发明一种摆线液力变矩变速器第一转子副和第二转子副的示意图。

图中标号说明：1、第一缸体；2、第二缸体；3、隔板；4、第一转子活塞；5、第一行星相位内齿轮；6、第一轴；7、第一相位齿轮；8、第二轴；9、第一平衡块；10、浮动活塞；11、控制活塞；12、液压缸；13、第二转子活塞；14、第二行星相位内齿轮；15、第二相位齿轮；16、第二平衡块；17、油液相位通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-9，一种摆线液力变矩变速器，包括：

第一缸体1，第一缸体1上安装有第一转子活塞4、第一轴6和第一相位齿轮7，第一轴6上设有第一偏心块，第一转子活塞4上安装有第一行星相位内齿轮5，第一行星相位内齿轮5与第一相位齿轮7啮合连接，第一行星相位内齿轮5和第一相位齿轮7组成第一相位齿轮副；

第二缸体2，第二缸体2上安装有第二转子活塞13、第二轴8和第二相位齿轮15，第二轴8上设有第二偏心块，第二转子活塞13上安装有第二行星相位内齿轮14，第二行星相位内齿轮14与第二相位齿轮15啮合连接，第二行星相位内齿轮14与第二相位齿轮15组成第二相位齿轮副；

隔板3，隔板3上设有油液相位通道17，隔板3位于第一缸体1和第二缸体2之间；

若干个液压缸12，每个液压缸12上设有浮动活塞10和控制活塞11，浮动活塞10和控制活塞11之间置有压缩空气相隔。

第一转子活塞4和第二转子活塞13的型线的基本参数方程为：

其中，E为偏心距，R为创成半径，K＝R/E，且K的变量范围为5≤K≤10；N为自然数，优选地为3,4,5；t为参变量，且t的变量范围为0-360°。

第一转子活塞4型线偏心距E1和第二转子活塞13型线偏心距E₂之差，即E₁－E₂＝P，其中0≤P≤5。

第一相位齿轮副的中心距A₁与第一转子活塞4型线偏心距E₁相同，第二相位齿轮副的中心距A₂与第二转子活塞13型线偏心距E₁相同。

第一轴6和第二轴8同心。

第一轴6上安装有第一平衡块9。

第二轴8上安装有第二平衡块16。

请参阅图9，图9中左边为第一转子副(第一缸体1、第一转子活塞4)，右边为第二转子副(第二缸体2、第二转子活塞13)。

第一转子副三个相位容积与第二转子副三个相位容积相同，即第一转子副半径大于第二转子副，但第一转子副厚度小于第二转子副的厚度。

以N＝3时为例，相位齿轮副齿比为2:3，即相位齿轮比行星相位内齿轮为2:3，由此得到第一转子活塞4与第一轴6传动比1:3，即第一轴6转动3圈，第一转子活塞4转动1圈，同理第二转子活塞13与第二轴8传动比也是1:3。

驱动原理：1.当第一转子活塞4和第二转子活塞13传动比1:1时，浮动活塞10无位移：设第二转子活塞13逆时针旋转如图9所示，第二缸体2的第一相位(a)油液和第三相位(c)的油液被第二转子活塞13驱动挤压，油液通过隔板3的油液相位通道17进入第一缸体1的第一相位(a)和第三相位(c)，驱动第一转子活塞4逆时针旋转。同时，第一缸体1的第二相位(b)油液回流到第二缸体2的第二相位(b)区间，需要特别指出第二转子活塞13，A点从第二相位(b)运转到B点时，第二缸体2的第三相位(c)油液排完，转而要回流油液。

因为第一缸体1与第二缸体2各个区间相位容积相同，而油液的不可压缩性，由此第一转子活塞4和第二转子活塞13在传动比1:1时的任意相位呈垂直状态。油液穿过隔板3的相位通道在第一缸体1和第二缸体2的相对应的相位区间之间来回流动。

2.当第一转子活塞4无输出时：设第二转子活塞13逆时针旋转如图9，第二缸体2的第一相位(a)油液和第三相位(c)的油液被第二转子活塞13驱动挤压，油液进入相关相位的若干个液压缸12驱动浮动活塞10压缩空气；同时，第二缸体2的第二相位(b)的油液从该相位的若干个液压缸12中获得补充，即压缩空气反推浮动活塞10在液压缸12中油液进入第二缸体2的第二相位(b)。

由此，第二转子活塞13运转在第一转子活塞4无输出时，驱动的是若干个液压缸12中的浮动活塞10。

3.当第一转子活塞4无极变速输出时：设第二转子活塞13逆时针运转，外力推动控制活塞11如图9，压缩空气受挤压压强变大，当压缩空气压强大于等于第一转子活塞4的负载时，浮动活塞10一端受到变大压强的压缩空气挤压，另一端受到第二转子活塞13推动第一相位(a)的油液的挤压，因压缩空气压强大于等于第一转子活塞4的负载，第一转子活塞4被驱动。第二转子活塞13在第一相位(a)驱动的油液一部分驱动第一相位(a)的浮动活塞10，一部的分油液通过隔板3的油液相位通道17驱动在第一相位(a)第一转子活塞4。

由此第二转子活塞13转动时，控制活塞11移动调节压缩空气压强，就能使第一转子活塞4变矩变速转动。

另外，第一转子副和第二转子副在工作时，油液在第一缸体1和第二缸体2的相同相位之间来回流转，会产生液压冲击，而浮动活塞10和压缩空气的组合可以很好的吸收这种冲击波，延长使用寿命。

本发明在使用时，采用密封元件进行密封，使用者可以根据密封需求，选择对应的密封方式，在此不再赘述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种摆线液力变矩变速器，其特征在于，包括：

第一缸体(1)，所述第一缸体(1)上安装有第一转子活塞(4)、第一轴(6)和第一相位齿轮(7)，所述第一轴(6)上设有第一偏心块，所述第一转子活塞(4)上安装有第一行星相位内齿轮(5)，所述第一行星相位内齿轮(5)与第一相位齿轮(7)啮合连接，所述第一行星相位内齿轮(5)和第一相位齿轮(7)组成第一相位齿轮副；

第二缸体(2)，所述第二缸体(2)上安装有第二转子活塞(13)、第二轴(8)和第二相位齿轮(15)，所述第二轴(8)上设有第二偏心块，所述第二转子活塞(13)上安装有第二行星相位内齿轮(14)，所述第二行星相位内齿轮(14)与第二相位齿轮(15)啮合连接，所述第二行星相位内齿轮(14)与第二相位齿轮(15)组成第二相位齿轮副；

隔板(3)，所述隔板(3)上设有油液相位通道(17)，所述隔板(3)位于第一缸体(1)和第二缸体(2)之间；

若干个液压缸(12)，每个所述液压缸(12)上设有浮动活塞(10)和控制活塞(11)，所述浮动活塞(10)和控制活塞(11)之间置有压缩空气相隔。

2.根据权利要求1所述的一种摆线液力变矩变速器，其特征在于，所述第一转子活塞(4)和第二转子活塞(13)的型线的基本参数方程为：

其中，E为偏心距，R为创成半径，K＝R/E，且K的变量范围为5≤K≤10；N为自然数，优选地为3,4,5；t为参变量，且t的变量范围为0-360°。

3.根据权利要求2所述的一种摆线液力变矩变速器，其特征在于，所述第一转子活塞(4)型线偏心距E₁和第二转子活塞(13)型线偏心距E₂之差，即E₁－E₂＝P，其中0≤P≤5。

4.根据权利要求3所述的一种摆线液力变矩变速器，其特征在于，所述第一相位齿轮副的中心距A₁与第一转子活塞(4)型线偏心距E₁相同，所述第二相位齿轮副的中心距A₂与第二转子活塞(13)型线偏心距E₁相同。

5.根据权利要求1所述的一种摆线液力变矩变速器，其特征在于，所述第一轴(6)和第二轴(8)同心。

6.根据权利要求1所述的一种摆线液力变矩变速器，其特征在于，所述第一轴(6)上安装有第一平衡块(9)。

7.根据权利要求1所述的一种摆线液力变矩变速器，其特征在于，所述第二轴(8)上安装有第二平衡块(16)。

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