CN2546690Y - 泵变量式高气压全封闭循环无级变速器 - Google Patents

Abstract

泵变量式高气压全封闭循环无级变速器，其特征在于由变量泵、马达、变量泵与马达之间的气体封闭连接管路、与变量泵连接的变量机构组成。变量泵的输入端与机动车发动机联接，马达的输出端与机动车的差速器连接，本实用新型通过采用变量泵与马达之间的封闭高压气体，利用气体的压力差驱动马达的运转，可以传递大的功率。变量泵与变量机构连接，根据发动机输出扭矩的大小以及行驶阻力的大小通过变量机构改变变量泵的排量。本实用新型操作方式简单，只需控制油门便能自动变速，控制车速。能够传递大的功率，同时最大限度利用发动机输出功率。使机动车具有优异的加速性能和爬坡性能。

Description

泵变量式高气压全封闭循环无级变速器

                              技术领域

本实用新型涉及一种机动车用无级变速器。

                              背景技术

现有无级变速器主要有以下几种形式：摩擦轮无级变速器、机械脉动式无级变速器、V形带无级变速器、链条式无级变速器、液压泵—马达无级变速器、近似于无级变速的汽车自动变速器。

除了液压泵—马达无级变速器、汽车自动变速器，其余几种都不能传递大的功率，只用在小功率内燃机上。液压泵—马达无级变速器能够传递大的功率，但容易受气温的影响，气温低时，液压油变得粘稠，使传动效率降低。汽车自动变速器中的液力变矩器，依靠液压油快速流动的动能传递动力，不适宜复杂的行驶状态，具有传递效率低、装置复杂、重量大、成本高的缺点。

                             发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种泵变量式高气压全封闭循环无级变速器，根据发动机输出扭矩的大小和机动车行驶阻力的大小自动变速，能够传递大功率，充分利用发动机的功率。

本实用新型的泵变量式高气压全封闭循环无级变速器，其特征在于由变量泵、马达、变量泵与马达之间的高压、低压气体封闭连接管路、与变量泵连接的变量机构组成。

变量泵的输入端与机动车发动机联接，马达的输出端与机动车的差速器连接，本实用新型通过采用变量泵与马达之间的封闭高压气体，利用气体的压力差驱动马达的运转，可以传递大的功率。所谓变量泵，其结构与液压泵基本一致，其气体排量可以改变。由于变量泵与变量机构连接，同时变量泵与机动车发动机联接(通过离合器与发动机连接)因而可根据发动机输出扭矩的大小以及行驶阻力的大小通过变量机构改变变量泵的排量，使变量泵输入端的阻力矩和马达输出轴的扭矩分别与发动机输出轴的扭矩以及机动车行驶阻力使马达输出轴上受到的阻力矩相适应。

所述变量泵与马达之间的高压气体连接管路包括低压腔、高压腔，低压腔连接于变量泵的进气口与马达的出气口间，高压腔连接于变量泵的出气口与马达的进气口间。高压腔与低压腔之间可连通溢流阀，在变量泵排量很小，工作压力极大时避免损害变速器。

所述变量机构包括与变量泵输入轴传动联接的微型空压机，空压机与节流阀之间的气体管路与一汽缸I内腔连通，汽缸I的活塞杆与移动凸轮连接，移动凸轮对称的另一端与压缩弹簧连接，移动凸轮上开有曲线形长槽，曲线形长槽的形状与发动机转速和扭矩的关系曲线相适应，在垂直于汽缸活塞杆方向上第一从动杆与移动凸轮上的长槽通过销轴连接，第一从动杆的末端连接限位槽板，限位槽板上开有一长槽，通过销轴与摆移动变量凸轮连接，摆移动变量凸轮上开有曲线形长槽，其形状与变量泵工作压力和排量关系曲线相适应，通过销轴与第二从动杆连接，该从动杆的末端在变量杆的长槽内用销轴与变量杆连接，变量杆与变量泵连接，变量泵与马达之间的低压腔和高压腔气体管路上分别通过管路连通一汽缸II的两个密封腔体，两个密封腔体之间的活塞通过活塞杆与摆移动变量凸轮铰接，活塞杆与第二从动杆成垂直关系，在摆移动变量凸轮另一侧对称于活塞杆方向上与限位杆接触，该限位杆与压缩弹簧连接。

变量杆与变量泵的连接部位与变量泵的种类有关，如叶片泵，变量杆与定子连接；如轴向柱塞泵，与斜盘变量头连接；如径向柱塞泵，与定子或偏心轴连接。

上述变量机构体现了两种方式，一是发动机在不同转速时，变量泵排量的变化，其变量方式为可变恒功率；一是在发动机转速不变时，工作压力的变化，变量泵排量的变化，其变量方式为恒功率变量。在实际运行过程中，变量泵同时根据发动机输出扭矩的大小和工作压力的大小改变排量，使发动机处于满负载工作状态。

本实用新型在改变变量泵的排量时，所述马达可以采用定量马达(排量不变)，也可以采用变量马达，变量马达通过联动杆与连接在变量泵上的变量杆连接，变量泵为主动控制，马达联动。当变量泵的排量减小时，马达的排量变大；变量泵的排量增大时，马达的排量减小。

本实用新型的优点：

1、操作方式简单。只需控制油门发动机转速，便能自动变速，控制车速。

2、发动机在怠速时断开与变速器连接的离合器，在行驶过程中，变速器根据发动机输出扭矩的大小和行驶阻力的大小自动变速，保证发动机不熄火，同时最大限度利用发动机输出功率。

3、使机动车具有优异的加速性能和爬坡性能。

4、高压气体经过少量的压缩就可以产生大的压力，所以本实用新型的变速器能够传递大的功率(可至几百千瓦)，不受环境温度影响。因气体粘度系数低，运动阻力小，能够高速流动，所以效率高于液压泵-马达变速器；同时利用高压气体静压传动，汽车自动变速器中的液力变矩器是利用流体的动能传递动力，所以效率高于汽车自动变速器。

5、适用于复杂的路况和走走停停的行驶状态，效率高于带液力变矩器的机动车自动变速器。

6、结构简单，运行可靠，成本低。

                              附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为变量泵与变量马达之间的连接方式示意图；

图3为发动机转速与输出扭矩关系曲线示意图；

图4为变量泵工作压力与排量关系曲线示意图。

图中：1变量泵  2同步传动联接  3空气滤清器  4微型空压机  5节流阀  6排气  7进气管  8出气管  9汽缸I  10移动凸轮  11导向平键  12压缩弹簧  13螺母  14丝杠  15第一从动杆  16导向平键  17限位槽板  18支臂  19摆移动变量凸轮  20、21曲线形长槽  22销轴  23压缩弹簧  24限位杆  25螺母  26丝杠  27汽缸II  28高压腔  29低压腔  30溢流阀  31充气开关  32第二从动杆  33变量杆34长槽  35马达  36联动杆  37变量杆  38换向阀

                           具体实施方式

变量泵1的输入端通过机动车上的离合器与发动机连接，马达35的输出轴与机动车的差速器连接。

与变量泵1输入轴同步传动联接微型空压机4，空压机4与节流阀5之间的气体管路由进气管7与汽缸I9内腔连通，汽缸I的活塞杆与移动凸轮10连接，移动凸轮对称的另一端通过导向平键11连接压缩弹簧12，移动凸轮上开有曲线形长槽21，曲线形长槽21的形状体现发动机转速与扭矩关系曲线，如图3所示。长槽的左右方向距离表示发动机脱离怠速时最低转速至最高转速的范围，上下方向的距离表示发动机输出扭矩的最小至最大的范围。在垂直于汽缸活塞杆方向上第一从动杆15与移动凸轮上的曲线形长槽21通过销轴22连接，移动凸轮10直线左右摆动，带动从动杆15上下移动。第一从动杆15的末端连接限位槽板17，限位槽板上开有长槽，通过销轴与摆移动变量凸轮19上的支臂18连接，摆移动变量凸轮19上开有曲线形长槽20，通过销轴与第二从动杆32连接，该曲线形长槽20的形状体现变量泵为了维持扭矩不变，工作压力与排量关系曲线，如图4所示，M_最大代表发动机最大输出扭矩的关系曲线，M_最小代表发动机最小输出扭矩的关系曲线。第二从动杆32的末端与变量杆33在变量杆的长槽34内用销轴连接，变量杆33与变量泵1连接，变量泵与马达之间的低压腔29和高压腔28分别通过管路连通汽缸II 27的两个密封腔体，两个密封腔体之间的活塞通过活塞杆与摆移动变量凸轮铰接，该活塞杆与第二从动杆32成垂直关系，在摆移动变量凸轮的另一侧对称于活塞杆方向上与限位杆24接触，该限位杆24与压缩弹簧23连接。

其工作原理为：图中主要由高压腔28、低压腔29、汽缸汽缸II 27、限位杆24、压缩弹簧23组成的部分体现变速器工作压力的大小自动变速的情况。其余变量机构体现发动机在不同转速时的自动变速情况。

发动机在不同转速时的自动变速原理为：节流阀5阻碍空气的排出，使节流阀5与微型空压机4之间的气管产生压力，压力的大小与发动机的转速成正比，使汽缸I 9活塞受到的作用力就与发动机的转速成正比。发动机转速发生变化时，汽缸I 9活塞的作用力增大或减小，使移动凸轮10左右直线移动，压缩弹簧12控制压力体现活塞压力的大小，移动凸轮10左右移动带动第一从动杆15上下运动，进而带动摆移动变量凸轮19摆动一定角度，使第二从动杆32拉动变量杆33转动一定角度，改变变量泵的排量。发动机输出扭矩大时，变量泵的排量大；扭矩小时，排量小。使泵的输出扭矩与发动机输出扭矩相适应。由于马达为定量马达，变量泵排量增大时，马达的转速加快，使车速加快，反之，变量泵排量减小时，车速减慢。

在发动机转速不变，输出扭矩一定时，当变速器工作压力变化时(如受到行驶阻力)的情况为：变速器的工作压力即为高压腔与低压腔的压力差。汽缸II 27的活塞杆根据压力变化改变行程。当工作压力增大时，汽缸II 27的活塞杆推向左移，使摆移动变量凸轮19左移，使第二从动杆32带动变量杆33减小变量泵的排量(按照q＝M/1.59p，q为排量，p为工作压力，M为扭矩)，保持变量泵的扭矩不变。反之，当工作压力减小时，摆移动变量凸轮向右移动，使第二从动杆32带动变量杆33增大变量泵的排量，同样保持泵的扭矩不变。

在实际运行过程中，变量泵是同时根据发动机输出扭矩的大小和工作压力的大小改变排量，使发动机处于满负荷工作状态。为了不致在变量泵排量很小、工作压力极大时损坏变速器，高压腔与低压腔之间安装有溢流阀30，溢流阀调定的压力略大于高压腔的最高压力。

在变量泵与马达之间的气体连接管路上可装有换向阀38，转换马达的进气口与出气口，使通过马达的气体流向发生改变，马达实现正、反转，进而使汽车实现前进或倒退。

图2为在图1的基础上，马达采用变量马达，变量马达上连接变量杆37与连接在变量泵上的变量杆33之间铰接联动杆36。变量泵为主动控制，马达联动。当变量泵排量减小时，马达的排量变大，变量泵排量增大时，马达排量减小。在变速器有同样输出扭矩范围情况下，变量泵与马达可以有较小的排量。

Claims (6)

1、泵变量式高气压全封闭循环无级变速器，其特征在于由变量泵(1)、马达(35)、变量泵与马达之间的高压、低压气体封闭连接管路、与变量泵连接的变量机构组成。

2、根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述变量泵(1)与马达(35)之间的气体封闭连接管路包括低压腔(29)、高压腔(28)，低压腔连接于变量泵的进气口与马达的出气口间，高压腔连接于变量泵的出气口与马达的进气口间。

3、根据权利要求2所述的变速器，其特征在于高压腔与低压腔之间连通溢流阀(30)。

4、根据权利要求1所述的变速器，其特征在于所述的变量机构包括与变量泵输入轴同步传动联接的微型空压机(4)，空压机(4)与节流阀(5)之间的气体管路与一汽缸I(9)内腔连通，汽缸I(9)的活塞杆与移动凸轮(10)连接，移动凸轮(10)对称的另一端与压缩弹簧(12)连接，移动凸轮(10)上开有曲线形长槽(21)，曲线形长槽(21)的形状与发动机转速和扭矩的关系曲线相适应，在垂直于汽缸活塞杆方向上第一从动杆(15)与移动凸轮(10)上的长槽通过销轴(22)连接，第一从动杆(15)的末端连接限位槽板(17)，限位槽板(17)上开有一长槽，通过销轴与摆移动变量凸轮(19)连接，摆移动变量凸轮上开有曲线形长槽，其形状与变量泵工作压力和排量关系曲线相适应，通过销轴与第二从动杆(32)连接，第二从动杆的末端在变量杆(33)的长槽内用销轴与变量杆(33)连接，变量杆(33)与变量泵(1)连接，变量泵与马达之间的低压腔和高压腔气体管路上分别通过管路连通一汽缸II(27)的两个密封腔体，两个密封腔体之间的活塞通过活塞杆与摆移动变量凸轮铰接，活塞杆与第二从动杆(32)成垂直关系，在摆移动变量凸轮(19)对称于活塞杆方向上与限位杆(24)接触，该限位杆与压缩弹簧(23)连接。

5、根据权利要求1或4所述的变速器，其特征在于所述马达为定量马达。

6、根据权利要求4所述的变速器，其特征在于所述马达为变量马达，变量马达上连接变量杆(37)与连接在变量泵上的变量杆(33)之间铰接一联动杆(36)。

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