專利名稱：一種液力變速器及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種液力傳動機械，更具體地說，涉及一種使用液力傳動裝置實現(xiàn)的變速器及使用方法
背景技術(shù)：
使用液力傳動的變速器不但容易實現(xiàn)平滑調(diào)速，而且具有傳遞功率大等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用，其中最典型的液力變速器是由變量泵和液壓馬達構(gòu)成。雖然，現(xiàn)有變量泵和液壓馬達構(gòu)成的液力變速器可實現(xiàn)平滑的無級變速。但是，變量泵和液壓馬達之間僅靠油道導(dǎo)通的流體傳遞動力，變量泵和液壓馬達間的流體流量是隨著傳動比的變小而增大。油道流量的增大使壓力、機械等損耗增大，可直接造成傳動效率的下降。由于現(xiàn)有由變量泵和液壓馬達構(gòu)成的液力變速器存在這一缺陷，較難適用于對傳動效率要求高的領(lǐng)域，如，交通工具。以轎車為例，當(dāng)轎車起步加速后變速箱就基本工作在傳動比為1.3 1至1 1.3之間，在這樣的傳動范圍內(nèi)，現(xiàn)有由變量泵和液壓馬達構(gòu)成的液力變速器因工作時流體流量大效率低而難以適用。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種液力變速器，它通過在變量泵和液壓馬達之間設(shè)置剛性傳動機構(gòu)，可在一定傳動范圍內(nèi)減小流體流量提高傳動效率。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種液力變速器，動力輸入軸連接變量泵轉(zhuǎn)子，液壓馬達轉(zhuǎn)子連接動力輸出軸，變量泵油道連接液壓馬達油道，變量泵與液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)，動力輸入軸與動力輸出軸構(gòu)成可傳動結(jié)構(gòu)，液壓馬達定子與變量泵定子構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，變量泵轉(zhuǎn)子與液壓馬達定子之間有剛性傳動機構(gòu)。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的另一目的是提供一種液力變速器的使用方法，在汽車上安裝變量泵和液壓馬達作為變速箱使用，通過變量泵和液壓馬達之間設(shè)置剛性傳動機構(gòu)可在一定傳動范圍內(nèi)具有較高的傳動效率。本發(fā)明的另一目的是這樣實現(xiàn)的一種液力變速器的使用方法，變量泵的動力輸入軸連接汽車發(fā)動機，液壓馬達的動力輸出軸連接汽車的驅(qū)動機構(gòu)，變量泵油道連接液壓馬達油道，其特征在于，通過安裝部件使變量泵和液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)，變量泵定子與安裝部件構(gòu)成限制轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)，液壓馬達定子與安裝部件構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)， 變量泵轉(zhuǎn)子與液壓馬達定子構(gòu)成剛性的可傳動連接。本發(fā)明的優(yōu)點如下現(xiàn)有液力變速器的變量泵與液壓馬達之間無剛性傳動部件，兩者僅靠油路連通的液力傳動，因而流量與傳動比成反比關(guān)系，即傳動比越小，流量就越大。本發(fā)明提出的液力變速器，雖然也依賴液力傳動，但在變量泵轉(zhuǎn)子與液壓馬達定子之間設(shè)置了剛性傳動機構(gòu)， 使得傳動比越接近于1 1，流量就越小，通過調(diào)節(jié)變量泵排量可實現(xiàn)變速的目的。當(dāng)變量泵排量為零時，液壓馬達的定子與轉(zhuǎn)子作等速旋轉(zhuǎn)，這時流體流量為零，傳動比為1 1;當(dāng)變量泵排量不為零時，液壓馬達的定子與轉(zhuǎn)子作差速旋轉(zhuǎn)，高壓流體的流向可以由變量泵流向液壓馬達，也可以由液壓馬達流向變量泵，這時獲得的傳動比既可小于1 1，也可大于1 1，顯然，傳動比越接近于1 1流體流量就越小，當(dāng)傳動比為1 1時，傳動損耗可達到最小的程度。本發(fā)明尤其適用于調(diào)速范圍不寬，對傳動效率要求較高的場合使用。如， 汽車等交通工具。本發(fā)明適合在輕型汽車如轎車上使用。由于變量泵和液壓馬達安裝在汽車的適當(dāng)位置，并將變量泵轉(zhuǎn)子與液壓馬達定子構(gòu)成剛性的可傳動連接結(jié)構(gòu)，不但可使汽車實現(xiàn)平滑的無級變速，而且在一定傳動范圍內(nèi)可達到較高的傳動效率。


圖1是現(xiàn)有液力變速器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明的實施方式為更好地詳述本發(fā)明的實施方式及發(fā)明點，先簡述一下現(xiàn)有技術(shù)，即由變量泵和液壓馬達構(gòu)成的現(xiàn)有液力變速器結(jié)構(gòu)。圖1是現(xiàn)有液力變速器的結(jié)構(gòu)示意圖。參看圖1。 變量泵定子2和液壓馬達定子5都被外殼8固定或限定而不能自由轉(zhuǎn)動。如，變量泵定子2 和液壓馬達定子5使用螺絲固定在外殼8上，或者變量泵定子2和液壓馬達定子5通過鍵或銷結(jié)合外殼8的方式與外殼8構(gòu)成限制轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。動力輸入軸1用于連接原動機如發(fā)動機的動力輸出軸，動力輸入軸1即變量泵上的泵軸。動力輸入軸1連接變量泵轉(zhuǎn)子3，液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉(zhuǎn)子7。動力輸出軸6用于輸出動力。變量泵上的油道連接液壓馬達上的油道。當(dāng)變量泵向液壓馬達輸入不同流量的高壓流體后，可驅(qū)使液壓馬達的轉(zhuǎn)子7旋轉(zhuǎn)并達到調(diào)速的目的?，F(xiàn)有液力變速器的變量泵和液壓馬達之間僅有油道連接，油道的連接借助配流機構(gòu)4或油管。圖2是本發(fā)明提出的液力變速器。參看圖2。變量泵由變量泵定子2、變量泵轉(zhuǎn)子 3等組件構(gòu)成，液壓馬達由液壓馬達轉(zhuǎn)子7、液壓馬達定子5等組件構(gòu)成。變量泵上的油道借助配流機構(gòu)4連接液壓馬達上的油道。變量泵和液壓馬達都使用現(xiàn)有技術(shù)。外殼8用于安裝變量泵和液壓馬達，并使變量泵與液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)。變量泵定子2被外殼8固定或限定而不能自由轉(zhuǎn)動。如，使用螺絲將變量泵定子2固定在外殼8上，或者變量泵 定子 2通過鍵或銷結(jié)合外殼8的方式與外殼8構(gòu)成限制轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。動力輸入軸1用于連接原動機，如，動力輸入軸1連接發(fā)動機的動力輸出軸。動力輸入軸1即變量泵上的泵軸。動力輸入軸1連接變量泵轉(zhuǎn)子3，液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉(zhuǎn)子7。動力輸出軸6用于輸出動力。液壓馬達定子5通過軸承9與外殼8構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動連接，從而構(gòu)成液壓馬達定子5與變量泵定子2可相對轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)。液壓馬達定子5通過軸承9支撐在外殼8上。變量泵轉(zhuǎn)子3與液壓馬達定子5之間有剛性傳動機構(gòu)。所述剛性傳動機構(gòu)為連接變量泵轉(zhuǎn)子3的動力輸入軸1，動力輸入軸1連接液壓馬達定子5。動力輸入軸1可通過花鍵連接變量泵轉(zhuǎn)子3和液壓馬達定子5，或者，動力輸入軸1通過齒輪或聯(lián)軸器等部件間接的連接液壓馬達定子5。
以下三點要在這里說明一下一、所述外殼8還可以是變量泵定子2，即變量泵定子2的延伸。二、所述剛性傳動機構(gòu)還可以是變量泵或液壓馬達的延伸部分。如，變量泵轉(zhuǎn)子3 和液壓馬達定子5做成一體結(jié)構(gòu)時，剛性傳動機構(gòu)即變量泵轉(zhuǎn)子3和液壓馬達定子5構(gòu)成的組合體。三、液壓馬達的轉(zhuǎn)子7和定子5連接動力輸入軸1和動力輸出軸6的方式可互換， 如，當(dāng)液壓馬達轉(zhuǎn)子7連接動力輸入軸1時，液壓馬達定子5連接動力輸出軸6。動力輸入軸1與動力輸出軸6構(gòu)成同軸心旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。動力輸入軸1和動力輸出軸 6可通過外殼8用軸承限定而構(gòu)成同軸心旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，同軸心旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)有利于本發(fā)明的傳動穩(wěn)定。變量泵可使用雙向變量泵，雙向變量泵有助于簡化配流機構(gòu)或油道。下面結(jié)合附圖詳述本發(fā)明使用方法的實施方式變量泵和液壓馬達使用現(xiàn)有技術(shù)。變量泵上的動力輸入軸1即泵軸，動力輸入軸 1連接變量泵轉(zhuǎn)子3，液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉(zhuǎn)子7。變量泵油道通過配流機構(gòu)4連接液壓馬達油道。通過安裝部件使變量泵和液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)，變量泵定子2與安裝部件構(gòu)成限制轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)，液壓馬達定子5與安裝部件構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)，變量泵轉(zhuǎn)子3和液壓馬達定子5用花鍵連接動力輸入軸 1，通過動力輸入軸1構(gòu)成剛性的可傳動連接。變量泵的動力輸入軸1連接汽車發(fā)動機的動力輸出軸，液壓馬達的動力輸出軸6連接汽車的驅(qū)動機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)可以是差速器。變量泵和液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)有三種方法。變量泵和液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)的方法一如下所述所述安裝部件為變量泵的定子2，變量泵定子2延伸后可設(shè)置位置或空腔安裝液壓馬達并與液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)。變量泵上的油道通過配流機構(gòu)4連接液壓馬達上的油道，動力輸入軸1連接汽車發(fā)動機的動力輸出軸，液壓馬達定子5通過軸承與變量泵定子2 構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)。變量泵轉(zhuǎn)子3經(jīng)動力輸入軸1連接液壓馬達定子5，即變量泵轉(zhuǎn)子3與液壓馬達定子5構(gòu)成剛性的可傳動連接。液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸， 動力輸出軸6連接液壓馬達轉(zhuǎn)子7。動力輸出軸6連接汽車差速器。變量泵和液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)的方法二如下所述所述安裝部件為汽車上的部件。通過安裝部件使變量泵和液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)，安裝部件可以是發(fā)動機外殼或汽車底盤等部件。安裝部件為發(fā)動機外殼時，發(fā)動機外殼上可設(shè)置有安裝變量泵和液壓馬達位置或空腔。變量泵和液壓馬達安裝在發(fā)動機外殼或發(fā)動機支架等部件上。變量泵上的油道通過配流機構(gòu)4連接液壓馬達上的油道。變量泵和液壓馬達固定在發(fā)動機外殼或發(fā)動機支架之后，動力輸入軸1連接汽車發(fā)動機的動力輸出軸。變量泵定子2被發(fā)動機外殼或發(fā)動機支架固定或限定而不能自由轉(zhuǎn)動。如，變量泵定子2使用螺絲固定在發(fā)動機外殼或發(fā)動機支架上。液壓馬達定子5通過軸承與發(fā)動機外殼或發(fā)動機支架構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)。變量泵轉(zhuǎn)子3經(jīng)動力輸入軸1連接液壓馬達定子5，即變量泵轉(zhuǎn)子3與液壓馬達定子5構(gòu)成剛性的可傳動連接。液壓馬達上的動力輸出軸 6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉(zhuǎn)子7。動力輸出軸6連接汽車差速器。變量泵和液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)的方法三如下所 述
所述安裝部件為外殼8。變量泵和液壓馬達通過外殼8構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)。外殼8可固定在發(fā)動機外殼或汽車底盤上。變量泵上的油道通過配流機構(gòu)4導(dǎo)通液壓馬達上的油道。變量泵和液壓馬達固定在外殼8之后，動力輸入軸1連接汽車發(fā)動機的動力輸出軸。變量泵定子2被外殼8固定或限定而不能自由轉(zhuǎn)動，如，變量泵定子2使用螺絲固定在外殼8 上。液壓馬達定子5通過軸承9與外殼8構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)。變量泵轉(zhuǎn)子3經(jīng)動力輸入軸1連接液壓馬達定子5，即變量泵轉(zhuǎn)子3與液壓馬達定子5構(gòu)成剛性的可傳動連接。液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉(zhuǎn)子7。動力輸出軸 6連接汽車差速器。
本發(fā)明還可當(dāng)液力耦合器使用。
權(quán)利要求
1.一種液力變速器，其特征在于，動力輸入軸(1)連接變量泵轉(zhuǎn)子(3)，液壓馬達轉(zhuǎn)子(7)連接動力輸出軸(6)，變量泵油道連接液壓馬達油道，變量泵與液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)，動力輸入軸(1)與動力輸出軸(6)構(gòu)成可傳動結(jié)構(gòu)，液壓馬達定子(5)與變量泵定子 (2)構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，變量泵轉(zhuǎn)子(3)與液壓馬達定子(5)之間有剛性傳動機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液力變速器，其特征在于，所述變量泵與液壓馬達通過外殼(8)構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)，變量泵定子(2)與外殼(8)構(gòu)成限制轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)，液壓馬達定子(5)與外殼(8)構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液力變速器，其特征在于，所述剛性傳動機構(gòu)為動力輸入軸(1)，動力輸入軸(1)連接液壓馬達定子(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液力變速器，其特征在于，所述動力輸入軸(1)與動力輸出軸(6)構(gòu)成同軸心旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液力變速器，其特征在于，所述變量泵為雙向變量泵。
6.一種液力變速器的使用方法，變量泵的動力輸入軸(1)連接汽車發(fā)動機，液壓馬達的動力輸出軸(6)連接汽車的驅(qū)動機構(gòu)，變量泵油道連接液壓馬達油道，其特征在于，通過安裝部件使變量泵和液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)，變量泵定子(2)與安裝部件構(gòu)成限制轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)，液壓馬達定子(5)與安裝部件構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動的連接結(jié)構(gòu)，變量泵轉(zhuǎn)子(3)與液壓馬達定子(5)構(gòu)成剛性的可傳動連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種液力變速器的使用方法，其特征在于，所述安裝部件為汽車上的部件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種液力變速器的使用方法，其特征在于，所述安裝部件為外殼⑶。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種液力變速器的使用方法，其特征在于，所述安裝部件為變量泵定子(2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用液力傳動裝置實現(xiàn)的變速器及使用方法。一種液力變速器，動力輸入軸連接變量泵轉(zhuǎn)子，液壓馬達轉(zhuǎn)子連接動力輸出軸，變量泵油道連接液壓馬達油道，變量泵與液壓馬達構(gòu)成連體結(jié)構(gòu)，動力輸入軸與動力輸出軸構(gòu)成可傳動結(jié)構(gòu)，液壓馬達定子與變量泵定子構(gòu)成可相對轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，變量泵轉(zhuǎn)子與液壓馬達定子之間有剛性傳動機構(gòu)。本發(fā)明的液力變速器在傳動比越接近于1∶1流體流量就越小，當(dāng)傳動比為1∶1時，傳動損耗可達到最小的程度。本發(fā)明尤其適用于調(diào)速范圍不寬，對傳動效率要求較高的場合使用，如，汽車等交通工具。
文檔編號F16H39/04GK102221075SQ20101014714
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者潘國陶 申請人:潘國陶