CN1395662A - 自动传动装置 - Google Patents

Abstract

自动传动装置，它包括：至少一个设置成由电机驱动的主液压泵(1)，所述主泵(1)设置成驱动至少两个与输出传动轴(6)机械相连的副液压泵(2₁－2_n)；副液压泵，这些液压泵设置成当在主泵和副泵之间的封闭空间(A)中由主泵产生出的液压达到对于各个副泵(分别为2₁、2₂和…2_n)而言不同的预定数值时主动驱动所述输出传动轴。每个副液压泵利用来自压在邻接阀座的阀门(2₁₂－2_n2)上的螺旋弹簧(2₁₃－2_n3)的机械弹簧阻力关闭，直到来自主泵(1)的压力高到足以克服来自所述螺旋弹簧的阻力，副液压泵(分别为2₁－2_n)具有在相互不同的压力下打开的单独适用的弹簧(2₁₃－2_n3)。

Description

自动传动装置

技术领域

本发明涉及一种在权利要求1的前序部分中所述的自动传动装置。本发明还涉及一种这种自动传动装置的用途。

背景技术

从各方面众所周知的是，利用自动传送装置来将来自马达的能量和速度提供给输出传动轴上，从而使得其工作确实良好的情况下转速范围相当窄的马达能够在变化的工作条件下有效地运行。

这种传动装置用于马达驱动的交通工具例如小型或大型汽车、下面的卡车，用在大型和小型船中，用于两轮交通工具以及用在许多需要能量传送的工业上的连接机构中。这些传送装置在与只在狭窄范围的转速范围内工作良好的发动机结合中尤为重要，该发动机通常为汽油发动机。

普通的自动传动机构根据几个变化的控制参数利用在自动离合机构的作用下相互啮合和脱离的不同尺寸齿轮来传递能量。这些控制参数可以包括发动机的转速、在插入传动装置的轴和/或离开传动装置的轴上的功率(扭矩)以及对于汽油发动机而言在化油器中的真空等。最近已经研制出一种所谓的“灵敏”传动装置，该装置根据许多不同参数起作用，因此该装置能够根据相关的条件更“正确”地起作用。

但是，对于已知自动传动装置所共同的是，它们都包括带有电子设备的昂贵且易损坏的控制系统。它们制造成本高并且由于许多不同的机械和电子部件可能损坏或失效所以它们维修费用昂贵。

另外这些传动装置还有一个缺点在于，它们从输入到输出轴上具有相对较高的效率损失。

发明概述

因此本发明的目的在于提供一种自动传动装置，该装置简单且制造成本低，而且可以用于汽车和工业用途。

本发明还有一个目的在于提供一种自动传动装置，该装置不依赖于复杂或易损坏的电子器件，而且该装置仍然能够有效地适用于各种条件，从而马达可以以常规转速并且在常规的阻力(负载)下工作。

本发明还有一个目的在于提供一种外径较小且重量轻的自动传动装置。

本发明还有一个目的在于提供一种效率损失较低的自动传动装置。

本发明还有一个目的在于提供一种自动传动装置，该装置具有更少的可能磨损的可动部件。

通过根据本发明的自动传动装置可以实现上述目的，该装置具有权利要求1所限定的特征。

本发明的优选实施方案由从属权利要求所限定。

根据本发明的传动装置的具体用途由权利要求9限定。

附图的简要说明

在下面将参照附图给出本发明优选实施方案的更详细的说明，其中：

图1为根据本发明的传动装置的示意性剖视图，它包括四个副液压泵；

图2为根据本发明的传动装置的示意性剖视图，它包括两个副泵，并且传动装置脱离(在自由齿轮中)；

图3为根据本发明的传动装置的示意性剖视图，它包括两个副泵，并且传动装置啮合；

图4为根据本发明的传动装置的示意性剖视图，它包括两个副泵，并且传动装置啮合在其后退齿轮中；

图5a-5c显示出用于任意副泵的阀机构在三个不同位置中的细节；

图6为与图1-5的传动装置相比本发明的不同实施方案的示意图。

优选实施方案的详细说明

图1显示出根据本发明的传动装置，该装置包括通过所述马达由轴C驱动的主液压泵1(在图1上所示为一种简单风扇)，所述泵设置成使液压油通过回路循环。循环油根据压力以这样方式驱动可变数量的副泵2₁-2₄(所示为简单风扇)，从而在它们侧面上的这些油采用随着压力变化的齿轮传动比来驱动输出传动轴，实际上是采用恰好啮合在相关位置处的副泵2₁-2₄的数目。

实际上，传动装置设置在基本上为圆柱形的外壳7中，该外壳具有设置在中心的活塞3，该活塞可以克服来自相对较大的螺旋弹簧4的阻力被迫向后有限的路程。在相对于所述主液压泵的所述活塞的另一侧上设有输出传动轴6。同心设置在该活塞周围上的许多较小的副液压泵2₁-2₄设有连接在它们后面上的齿轮2₁₁、2₂₁、2₃₁、2₄₁，所述齿轮连续地与输出传动轴6上的齿轮5啮合。原则上这些副液压泵的每一个构成档位(变速比)。每个副液压泵在利用由相应的螺旋弹簧2₁₃、2₂₃、2₃₃、2₄₃的帮助下的相应的阀门2₁₂、2₂₂、2₃₂、2₄₂关闭，每个弹簧具有与所有其它螺旋弹簧不同的阻力，从而副液压泵的所有阀门在不同的压力下打开和关闭。在下面，指数“n”用来表示任意选择的泵、阀门、弹簧或齿轮。直到压力变得高到足以使得相应副泵打开，否则液压油不会以有助于动力传递的方式流过泵。但是，在每个泵的后面上靠近其齿轮2_n1的位置处设有“盲道”2_n4(图2和图5)，从而使得油能够以这样的方式流过泵，即它可以在任何时刻以假定的速度被动地跟随传动轴，这将在下面将参照图5作进一步地说明。

当传动装置在自由齿轮中时，油只是在没有包括任何副泵的外部回路9a、9b中循环。只要回路9a、9b保持打开，则在主泵和副泵之间的空间A中将不会建立任何压力。

在工作一开始时，外部回路中的阀门10关闭，参见图1和3，从而压力开始在主泵1和设在中心的活塞3之间建立并且作用在关闭用来使油通过副泵压出的每一个阀门2_n2上。图3显示出压力仍然不足以使任何阀门打开的状态，同时作用在阀门2_n2上的箭头表示压力建立已经起动。在图3中，省略了与图2的内容相同的标号。当压力增加时，阀门2₁₂、2₂₂、2₃₂、2₄₂(图1)开始一个接一个地打开，这样使得油能够从中通过。按照液压泵所设计的方法，在通过的油量和它们转动之间存在固定的比率。根据在输出传动轴上的阻力，因此压力必须足以使所有副阀门在输出传动轴开始转动之前并且在车辆(如果在车辆中使用了该传动装置的话)开始运动之前打开。

图4大致地显示出后退齿轮是怎样通过开关机构11设置在流动通道9a中的，从而与普通操作相比使得油沿着相反的方向流动并且穿过副液压泵2_n中的一个或多个。通过这种机构，从而阀门2_n2完全被绕过。如果要求后退齿轮应该与最低的向前齿轮一样低的话，则开关机构必须与所有副泵2₁-2_n相连。

在下面的示例中，假定在机动车辆例如私人汽车中设有该传动装置。当所有副泵的阀门打开时，则传动装置处于第一齿轮中。油将流过所有的泵，从而所有泵有助于推动剩下的轴。在轴上的动量因此较大。当将油分配给几个泵时，在每个泵中的流速将相对较低并且在这些泵后面处的齿轮将相应较慢地转动。在该传动装置上对于其它而言低速和大动量是低速齿轮的典型特征。

当输出传动轴上的阻力有些降低时，副泵的具有最高螺旋弹簧力的阀门将关闭。由主泵泵送出的油流过的面积将更小，并且通过剩余打开泵的流速将相应增加。这意味着具有最高螺旋弹簧力的阀门的关闭与从最低档位到第二档位的换档相对应。当在输出传动轴上的阻力中等(不是爬坡)的情况中并且以中等速度驱动时，这将一直持续到副泵的最后一个阀门关闭。如果加速器被充分地推动或正在爬坡的话，则在输出传动轴上的增加的力以及在输出传动轴上增加的阻力将导致压力增加，这会使得更多的阀门(至少一个)再次打开，这与换档到更低的档位(比率)对应。

图5a显示出处于关闭状态中的任意副液压泵的阀门2_n2和螺旋弹簧2_n3，其中由箭头所示的油流从盲道2_n4流到泵(未示出)并且在它进入的相同侧面上离开。这不会影响在该系统中任何地方的压力，并且呈现出所示泵被动地跟随着输出传动轴6的状态。当在主副泵之间的空间中出现压力升高时，如在图5b中所示阀门2_n2将在特定的压力下向后移动(向右)。在所示的状态中，由于较短的运动阀门将关闭这两个通道。但是副泵(在图5b中未示出)仍然转动并且将在阀门继续打开时从阀门的背面将油抽出，并且通过这时的这个运动，阀门2_n2将开始让一些油从空间A中进入，同时盲道完全关闭。当阀门完全向后移动时，贯穿管道的整个横断面打开，因此油可以从中不受阻碍地流动。在输出传动轴6上，在所述泵从它简单地跟随输出传动轴6的被动状态切换到它进行驱动所述轴的主动状态时，会注意在输出传动轴6上向下软切换到低速档时的变化。

图6显示出根据本发明的传动装置的可选实施方案。输入主液压泵1和几个输出副液压泵2₁、2₂或2₃(在所示的实施方案中的三个副泵)基于相同的总体原理。与图1-5中所示的实施方案的主要差别在于，副阀门不会克服来自各个螺旋弹簧的阻力打开，因为阀门功能完全由设在中心的活塞3的位置所控制。该活塞根据在空间A中的压力以及活塞3的随后位置使管道打开通向0、1、2或3副泵。因此，要理解的是，因为在活塞3移动的缸体表面中设有通向管道的入口，所以该实施方案没有包括任何副阀门，从而活塞自身构成阀门功能。虽然在图6中没有显示出，但是对于该实施方案而言可以设有具有围绕着活塞3的缸体的圆周面同心布置的副泵的外部结构。

对于用于私人汽车的传动装置而言，只要副泵的各个螺旋弹簧其尺寸按照常规设计，则一般来说四个副泵将完全可以满足需要。对于小船而言，一般来说更少的档位就足够了。另一方面，如果对于船而言设置四个档位的话，则在推进器的选择方面将可以获得更高的自由度，因为齿轮箱将更能根据条件适应输出传动轴的速度。因此，当对于汽车使用更多的齿轮变速比时，可以将相同的传动装置应用在具有不同尺寸和马达功率的型号上。

进一步的特征还在于，活塞3设置在紧密封闭的缸体中心并且连接在螺旋弹簧4上，其阻力即使在油压足以打开副泵的所有阀门的时候也足以将活塞从被一直向后推的状态拉回，活塞3例如在加速器被不注意向下推时将能够暂时存储能量。因为该能量“存储”在螺旋弹簧4中所以它不会丢失并且在压力下降到较低的水平时通过输出传动轴6再次释放。活塞3在其中移动的缸体在两个端部中打开，从而整个体积可用于油而与活塞3的位置无关。活塞3和螺旋弹簧4的存在还使得系统工作得“更柔性”，例如在起动时，因为任何压力的急剧变化首先被螺旋弹簧4吸收并且之后不久一旦这些副液压泵2₁-2_n开始打开压力就以弹性方式传送给它们中的一个或多个。由于液压流体不具有任何可压缩性，所以最好包括这样一种布置，该布置有助于没有任何损失地弹性地传送能量。这种活塞的存在构成一种作为传动装置自身的整体部分的离合机构。

可以通过在空间A中故意建立高压来获得活塞3和螺旋弹簧4的额外效果，同时刹车防止输出传动轴转动。然后螺旋弹簧被压回额外的距离，并且当刹车松开时，可以观察到明显超过电机功率的动量效果，该动量可以用来从静止的状态额外快速地进行加速。

通过改变尺寸并且主要是改变为阀门提供关闭力的每个螺旋弹簧的阻力，从而可以分别将该传动装置应用在大型和小型输出(例如，大/小汽车)上。对于特定的需要，还可以改变在每个副泵上的齿轮的尺寸。对于正常情况来说，它们可以都具有相同的尺寸，因为决定这种传动装置的齿轮比主要不是齿轮的尺寸，而是油流过当前活动的副泵的速度。

必要时并且根据需要，通向各种副泵的管道也可以做成具有不同的横断面以便获得与已经另外得到的不同的齿轮比。如果例如需要非常低的第一齿轮的话，即输出轴应该以特别低的速度转动，则对于其阀门在最高压力下打开的副泵而言可以与液压泵2_n(max)的相应应用一起使用更大横断面的管道和阀门开口，从而与其它副液压泵相比该泵每次循环可以让更多的油通过。通过对于不同齿轮2₁₁、2₂₁、…和2_n1而言采用不同的齿数从而也可以获得相应的效果。

用于将油压给副泵2_n的阀门的打开和关闭运动在这些阀门分别打开和关闭在副泵的后面上用于油的所谓“盲道”时具有双重功能。油总是流过副泵，或者在泵用作驱动在泵的输出侧上的齿轮的马达时，从前侧流向后侧；或者当泵被动地跟随输出轴时从背面流进并且在背面流出穿过“盲道”。当油流进盲道时，入口和出口都在副泵的输出侧/背面上，这表示这些流体不会有助于由主泵建立的压力的任何改变。就是这个特征允许这样的简单布置，副泵2_n的齿轮2_n1和输出传动轴上的齿轮5不再需要相互啮合。该机构形成本发明的一个方面，这方面使得外部离合器机构是多余的，该方面自身构成这种传动装置的新特征。

在不脱离本发明的范围下针对上述实施方案可以做出不同的改进。这种改进可以包括用密封设置在贯通缸体中的柔性织物或“气泡”代替设置在中心的活塞3。当在主泵的侧面上建立了压力时，“气泡”将沿着相反的方向鼓起到也由材料的柔性决定的程度上。这种解决方案首先适合用在这样的用途中，其中由传动装置传送的力相对较小。

另外副液压泵2_n的一个或多个齿轮可以用棘轮型齿轮来代替，该齿轮只抓住一个方向并且沿着另一个方向自由旋转。这种棘轮齿轮能够沿着一个方向驱动另一个齿轮，但是如果另一个齿轮开始更快地转动时，棘轮齿轮将在其轴上旋转。在没有向其上安装着该棘轮齿轮的轴提供任何能量的情况下，只有该齿轮的齿轮边缘将跟随在输出轴上的齿轮5，同时相应的副液压泵将不工作。由于当前被动泵不工作，所以它们不会引起传动装置的任何效率损失。当相应阀门在压力增加之后再次打开时，棘轮齿轮将再次开始转动并且有助于驱动在输出传动轴上的齿轮5。从而进行到更低齿轮的换档。通过使用棘轮齿轮，从而没有必要有与副泵的阀门相连的盲道，因为允许它们停止。象这样的阀门功能从而也可以通过齿轮的这种设计被简化。

如上所述的传动装置具有以下特性和优点：

它具有较少的可动部件以及较少的可能磨损并需要维护的部件。

它比传统传动装置相比效率损失更少，通常少2-5％。

它使得离合器的使用是多余的，作为新传动装置的“逻辑”部分。

换档是无噪音的并且几乎不可察觉。

该系统气密地密封并且用油自润滑。

它不需要电子器件或电缆来操作。

尺寸小重量轻。

制造成本低。

即使上述实施方案主要涉及传动装置在汽车中的应用，但是应该理解的是，上述应用的优点和改进具有很大通用性，并且并不与某些特定的应用领域相关。即使在离汽车领域较远的钻头夹盘领域中，根据本发明的传动装置的自动切换到更低齿轮比的优点也是有利的，例如在输出传动轴上的阻力急剧上升时。

该说明书可以说明用于工业用途的传动装置，其他它必须在变化的条件下传送能量，并且一些传动装置已经采用了目前的技术。

对于大部分目的而言，可以只使用一个主液压泵。在对可靠操纵方面的考虑大过低成本等的考虑的情况中，就不需用任何装置来防止并联连续工作的两个泵的布置或者在另一个失效时啮合一个具有夹具的泵的情况。

Claims (9)

1.自动传动装置，其特征在于，它包括：至少一个设置成由电机驱动的主液压泵(1)，所述主泵(1)设置成驱动至少两个与输出传动轴(6)机械相连的副液压泵(2₁-2_n)；副液压泵，其设置用于当在主泵和副泵之间的封闭空间(A)中由主泵产生出的液压达到对于各个副泵(分别为2₁、2₂和…2_n)而言不同的预定数值时主动驱动所述输出传动轴。

2.如权利要求1所述的自动传动装置，其特征在于，每个副液压泵通过来自压在邻接阀座的阀门(2₁₂-2_n2)上的螺旋弹簧(2₁₃-2_n3)的机械弹簧阻力而被关闭，直到来自主泵(1)的压力高到足以克服来自所述螺旋弹簧的阻力，副液压泵(分别为2₁、2₂和…2_n)具有在相互不同的压力下打开的单独适用的弹簧(分别为2₁₃、2₂₃和…2_n3)。

3.如权利要求1或2所述的自动传动装置，其特征在于，所述副液压泵(2₁、2₂、…2_n)都具有相应的用于油的盲道(2₁₄、2₂₄、…2_n4)，从而使得它们能够在它们没有主动驱动所述轴时被动地跟随输出传动轴(6)。

4.如权利要求1或权利要求2所述的自动传动装置，其特征在于，所述副液压泵(2₁、2₂和…2_n)装配有棘轮齿轮，这些棘轮齿轮使得它们能够在它们没有主动驱动所述输出传动轴(6)时停止。

5.如权利要求2所述的自动传动装置，其特征在于，在主泵(1)和副液压泵(2₁-2_n)之间的空间(A)还包括克服相对较强的螺旋弹簧(4)以有助于在空间(A)中保持平衡的压力的活塞装置(3)，从而给予该能量传动装置灵活性并且使得压力能够在大范围内变化同时确保利用副液压泵(2₁-2_n)弹性地且没有效率损失地将能量传递给输出传动轴(6)上同时避免高瞬时负载。

6.如权利要求5所述的自动传动装置，其特征在于，所述活塞装置(3)还用作一个阀门，用于所述副泵(2₁-2_n)中的至少一些，用于相互布置的相关副泵(2₁、2₂…2_n)中的每一个的阀门开口设置在活塞(3)在其中运动的缸体中。

7.如权利要求5所述的自动传动装置，其特征在于，活塞装置(3)由柔性强薄膜或气泡(未示出)代替，这些薄膜或气泡将根据空间(A)中的压力沿着输出传动轴(6)的方向或多或少地凸起。

8.如权利要求1所述的自动传动装置，其特征在于，它包括许多与所要求的齿轮比数目相对应的副液压泵(2₁-2_n)。

9.一种由权利要求1所述的传动装置的用途，对于私人汽车而言该传动装置包括主液压泵(1)和四个副液压泵(2₁-2₄)。

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