本發(fā)明涉及一種靜液壓傳動(dòng)裝置，尤其是涉及了一種基于壓力控制的機(jī)液復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的靜液壓傳動(dòng)技術(shù)由于其功率重量比高，結(jié)構(gòu)緊湊，易實(shí)現(xiàn)較大扭矩等一系列優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。然而受制于目前液壓泵馬達(dá)元件的效率，靜液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的整體效率普遍不高，尤其在較低負(fù)載工況下，液壓變量元件的效率隨著排量的減小而大幅下降。為了提高靜液壓傳動(dòng)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，在系統(tǒng)層面，通過采用液壓蓄能器構(gòu)成液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收和啟動(dòng)動(dòng)力輔助；在元件層面，通過對(duì)元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)來提高液壓泵馬達(dá)在較低排量下的效率。此外，將靜液壓傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)結(jié)合，構(gòu)成機(jī)液傳動(dòng)，能夠集靜液壓傳動(dòng)的無級(jí)調(diào)速功能與齒輪傳動(dòng)的高效于一體，有效地彌補(bǔ)了兩種傳動(dòng)方式各自的不足。但采用行星齒輪系的機(jī)液傳動(dòng)由于其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，因此成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提出了一種基于壓力控制的機(jī)液復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)升速和降速功能，實(shí)現(xiàn)與負(fù)載所需轉(zhuǎn)速和扭矩的匹配。與傳統(tǒng)靜液壓傳動(dòng)相比，省去了液壓泵馬達(dá)元件中的重復(fù)組件及管路連接，因此結(jié)構(gòu)更簡單，傳動(dòng)效率更高。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明包括變量泵/馬達(dá)單元、新型液壓變速器和液壓油箱，新型液壓變速器具有兩個(gè)油液口、輸入軸和輸出軸，輸入軸到輸出軸之間通過液壓結(jié)構(gòu)傳動(dòng)帶動(dòng)；變量泵/馬達(dá)單元為通軸式，變量泵/馬達(dá)單元具有兩個(gè)油液口、輸入軸和輸出軸，變量泵/馬達(dá)單元的輸入軸和輸出軸為同步傳動(dòng)的同軸固定連接關(guān)系；變量泵/馬達(dá)單元的輸入軸作為所述機(jī)液復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入軸，變量泵/馬達(dá)單元的輸出軸與新型液壓變速器的輸入軸通過聯(lián)軸器同軸固定連接，變量泵/馬達(dá)單元的輸出軸作為所述機(jī)液復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出軸；變量泵/馬達(dá)單元和新型液壓變速器的一個(gè)油液口連接相通，變量泵/馬達(dá)單元和新型液壓變速器的另一個(gè)油液口均連接到液壓油箱。

所述的新型液壓變速器采用增設(shè)一個(gè)輸出軸、定子浮動(dòng)且連接到輸出軸的雙作用式葉片泵。

雙作用式葉片泵原有一個(gè)定子和轉(zhuǎn)子，定子固定且未連接有軸，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)且連接有軸，本發(fā)明對(duì)雙作用式葉片泵進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)區(qū)別在于設(shè)置輸出軸，使其定子浮動(dòng)且連接到輸出軸。除了定子和輸入輸出軸改進(jìn)外，雙作用式葉片泵還有增加了一個(gè)油液口。

雖然作了上述改進(jìn)，新型液壓變速器實(shí)際上是機(jī)械傳動(dòng)和油液壓力之間的轉(zhuǎn)換，其本質(zhì)上是一個(gè)液壓變速器而非液壓泵。

通過變量泵/馬達(dá)單元的工作模式的不同控制新型液壓變速器中兩個(gè)油液口的油液流入流出的轉(zhuǎn)換，以及變量泵/馬達(dá)單元斜盤傾角的變化實(shí)現(xiàn)所述機(jī)液復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入軸和輸出軸之間的調(diào)速。

當(dāng)所述的變量泵/馬達(dá)單元工作在變量泵模式下時(shí)，輸入軸原有的輸入扭矩輸入到變量泵/馬達(dá)單元，變量泵/馬達(dá)單元輸出軸的輸出扭矩經(jīng)聯(lián)軸器機(jī)械傳遞到新型液壓變速器的輸入軸，同時(shí)變量泵/馬達(dá)單元輸出流量到新型液壓變速器，驅(qū)動(dòng)新型液壓變速器產(chǎn)生正扭矩并疊加到機(jī)械傳遞獲得的扭矩上，使得新型液壓變速器的輸出轉(zhuǎn)速高于輸入轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)升速。

當(dāng)所述的變量泵/馬達(dá)單元工作在變量馬達(dá)模式下時(shí)，新型液壓變速器輸出流量到變量泵/馬達(dá)單元，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)產(chǎn)生正扭矩并和輸入軸原有的輸入扭矩一起經(jīng)聯(lián)軸器機(jī)械傳遞到新型液壓變速器的輸入軸上，使得新型液壓變速器的輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)降速。

所述的新型液壓變速器兩端的轉(zhuǎn)速差和輸出流量的油液口的流出流量具有以下關(guān)系：

q＝d(ωi-ωo)＝d·△ω

其中q為壓力控制端的流量，d為新型液壓變速器的排量，ωi為輸入軸轉(zhuǎn)速，ωo為輸出軸的轉(zhuǎn)速，△ω為輸入輸出轉(zhuǎn)速差。

所述的新型液壓變速器的輸出扭矩和輸出流量的油液口的壓力具有以下關(guān)系：

t＝d·p

其中t為輸出軸的扭矩，d為新型液壓變速器的排量，p為壓力控制端壓力。

本發(fā)明的有益效果是：

與傳統(tǒng)靜液壓變速器通過改變變量元件排量實(shí)現(xiàn)調(diào)速不同，新型液壓變速器通過控制壓力控制端的壓力實(shí)現(xiàn)不同的輸出軸轉(zhuǎn)矩，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。

將變量泵/馬達(dá)單元耦合到該液壓變速器的輸入軸上就構(gòu)成一個(gè)新型機(jī)液傳動(dòng)系統(tǒng)。該液壓變速器集液壓泵和液壓馬達(dá)的功能于一體，與傳統(tǒng)靜液壓變速器相比，省去了液壓泵馬達(dá)元件中的重復(fù)組件及管路連接，因此結(jié)構(gòu)更簡單，傳動(dòng)效率更高。通過變量泵/馬達(dá)單元變量機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)泵/馬達(dá)功能的切換以及不同的控制壓力，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)液傳動(dòng)系統(tǒng)的調(diào)速。與采用行星齒輪的機(jī)液傳動(dòng)系統(tǒng)相比，該機(jī)液傳動(dòng)系統(tǒng)簡化了傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，為工程機(jī)械提供了一種全新的機(jī)液傳動(dòng)方式。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理圖。

圖2是新型液壓變速器的等效原理結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明的一種應(yīng)用實(shí)施例。

圖4是本發(fā)明的另一種應(yīng)用實(shí)施例。

圖中：1、輸入軸，2、變量泵/馬達(dá)單元，3、新型液壓變速器，4、輸出軸，5、液壓油箱，6、柴油機(jī)，7、主減速器，8、冷卻風(fēng)扇，9、定量泵，10、定量馬達(dá)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明包括變量泵/馬達(dá)單元2、新型液壓變速器3和液壓油箱5，新型液壓變速器3具有兩個(gè)油液口、輸入軸和輸出軸，輸入軸到輸出軸之間通過液壓結(jié)構(gòu)傳動(dòng)帶動(dòng)；變量泵/馬達(dá)單元2為通軸式，變量泵/馬達(dá)單元2具有兩個(gè)油液口、輸入軸和輸出軸，變量泵/馬達(dá)單元2的輸入軸和輸出軸為同步傳動(dòng)的同軸固定連接關(guān)系；變量泵/馬達(dá)單元2的輸入軸作為所述機(jī)液復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入軸1，變量泵/馬達(dá)單元2的輸出軸與新型液壓變速器3的輸入軸通過聯(lián)軸器同軸固定連接，變量泵/馬達(dá)單元2的輸出軸作為所述機(jī)液復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出軸4；變量泵/馬達(dá)單元2和新型液壓變速器3的一個(gè)油液口連接相通，變量泵/馬達(dá)單元2和新型液壓變速器3的另一個(gè)油液口均連接到液壓油箱5。

通過變量泵/馬達(dá)單元2的工作模式的不同控制新型液壓變速器3中兩個(gè)油液口的油液流入流出的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)所述機(jī)液復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入軸1和輸出軸4之間的調(diào)速。具體為：

當(dāng)變量泵/馬達(dá)單元2工作在變量泵模式下時(shí)，輸入軸1原有的輸入扭矩輸入到變量泵/馬達(dá)單元2，變量泵/馬達(dá)單元2輸出軸的輸出扭矩經(jīng)聯(lián)軸器機(jī)械傳遞到新型液壓變速器3的輸入軸，同時(shí)變量泵/馬達(dá)單元2輸出流量到新型液壓變速器3，驅(qū)動(dòng)新型液壓變速器3產(chǎn)生正扭矩并疊加到機(jī)械傳遞獲得的扭矩上，使得新型液壓變速器3的輸出轉(zhuǎn)速高于輸入轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)升速。

當(dāng)變量泵/馬達(dá)單元2工作在變量馬達(dá)模式下時(shí)，新型液壓變速器3輸出流量到變量泵/馬達(dá)單元2，驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)2產(chǎn)生正扭矩并和輸入軸1原有的輸入扭矩一起經(jīng)聯(lián)軸器機(jī)械傳遞到新型液壓變速器3的輸入軸上，使得新型液壓變速器3的輸出轉(zhuǎn)速低于輸入轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)降速。

本發(fā)明通過變量泵/馬達(dá)變量機(jī)構(gòu)在零位兩側(cè)的調(diào)節(jié)，可以使元件工作在泵模式或者馬達(dá)模式。整個(gè)系統(tǒng)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)升速和降速兩種功能。如果圖1所示裝置中各元件均視作理想元件，則整個(gè)裝置的輸入轉(zhuǎn)速ωi和輸出轉(zhuǎn)速ωo、輸入扭矩ti和輸出扭矩to存在如下關(guān)系：

其中dc為變量泵/馬達(dá)的全排量，to為輸出軸輸出扭矩，ti為輸入軸輸入扭矩，x為斜盤傾角系數(shù)，x∈(-1,1)。當(dāng)x<0時(shí)，變量泵/馬達(dá)工作在液壓馬達(dá)模式下，輸出轉(zhuǎn)速小于輸入轉(zhuǎn)速，輸出扭矩大于輸入扭矩；當(dāng)x>0時(shí)，變量泵/馬達(dá)工作在液壓泵模式下，輸出轉(zhuǎn)速大于輸入轉(zhuǎn)速，輸出扭矩小于輸入扭矩。

具體實(shí)施的新型液壓變速器2采用雙作用式葉片泵，雙作用式葉片泵上增設(shè)一個(gè)油液口和輸出軸，并且將定子設(shè)置為非固定的浮動(dòng)，然后連接到輸出軸5。改進(jìn)后的雙作用式葉片泵相當(dāng)于相同排量的定量泵9和定量馬達(dá)10的串聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，減速時(shí)定量泵9輸出流量大部分流出，小部分流入到定量馬達(dá)10；升速時(shí)定量泵9輸出流量大部分流入到定量馬達(dá)10，小部分流出。

本發(fā)明的實(shí)施例及其實(shí)施工作過程如下：

實(shí)施例1

圖3是本發(fā)明的一種應(yīng)用實(shí)例，將本發(fā)明應(yīng)用在工程機(jī)械的傳動(dòng)系統(tǒng)中。其中輸入軸連接了柴油機(jī)6，輸出軸連接了工程機(jī)械主減速器7。在工程機(jī)械啟動(dòng)時(shí)，需要輸出大扭矩、低轉(zhuǎn)速。此時(shí)可以使變量泵/馬達(dá)單元工作在馬達(dá)模式下。隨著工程機(jī)械速度的增加，可實(shí)時(shí)根據(jù)所需扭矩調(diào)整斜盤傾角，來改變輸出扭矩。當(dāng)工程機(jī)械在非工作情況下在路面上行駛時(shí)，車輛速度較高。此時(shí)可以使變量泵/馬達(dá)單元工作在泵模式下。

實(shí)施例2

圖4是本發(fā)明的另一種應(yīng)用實(shí)例，將本發(fā)明應(yīng)用在工程機(jī)械的風(fēng)扇冷卻系統(tǒng)中。其中輸入軸連接了柴油機(jī)6，輸出軸連接了工程機(jī)械冷卻風(fēng)扇8上。在工程機(jī)械工作時(shí)，根據(jù)工況的不同需要實(shí)時(shí)調(diào)整冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。當(dāng)工況較輕時(shí)，可以使變量泵/馬達(dá)單元工作在馬達(dá)模式下。當(dāng)工況劇烈時(shí)，可使變量泵/馬達(dá)單元工作在泵模式下，實(shí)時(shí)根據(jù)所需轉(zhuǎn)速調(diào)整風(fēng)扇實(shí)際轉(zhuǎn)速，來實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇葉片升速。