專利名稱：萬能傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及變量泵及液壓傳動技術領域現(xiàn)有的活塞式變量泵(如斜盤式)是通過改變活塞的行程來實現(xiàn)變量的；現(xiàn)有滑片式變量泵是通過改變偏心程度來實現(xiàn)變量的，它們的共同特點是通過改變被壓介質(zhì)的排出率(被壓介質(zhì)沒有完全排出)來實現(xiàn)變量的。因此它們效率低，特別是小排量的情況下，效率更低。而現(xiàn)有齒輪式泵和1991年公告的申請?zhí)枮?0212500.1的齒閉式動力機，做為泵時，只有恒定的排量不能變量；現(xiàn)有內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子泵，一般只是做為內(nèi)燃機潤滑油的供油泵，它只能輸出中低壓油，在低速轉(zhuǎn)動情況下，供油效果更差，并且不能做為液壓馬達。由這些泵(或變量泵)與馬達構成的液壓傳動機構，在設計上只注重液體靜壓壓力的作用，沒有考慮在液壓傳動中怎樣充分利用液體流動的動能，既使是旋轉(zhuǎn)式泵和馬達構成的傳動機構也是如此，泵從油箱中抽出傳動油，使它獲得能量后，通過管道和閥，從液壓馬達的端面的進口擠入腔體內(nèi)，進油的方向與轉(zhuǎn)動方向垂直，傳動油流動的動能得不到充分利用，在腔體內(nèi)擠壓作功后，又從與轉(zhuǎn)動方向垂直的端面出口擠出(齒輪式除外)剩于的能量在回油管道與油箱中浪費，因此在低壓、高速旋轉(zhuǎn)的情況下效率更低，不能適用于車輛的傳動(車輛時常在高速低壓情況下工作)本發(fā)明的目的在于提出泵的工作腔體容積可改變的新型變量泵和由內(nèi)嚙合轉(zhuǎn)子泵改進的能做為液壓馬達的轉(zhuǎn)籠式泵或馬達，同時提出了由變量泵與液壓馬達構成的既能利用液體壓力，又能充分利用液體流動動能的一種高效液體傳動變速裝置，為各種變速傳動提供高效、節(jié)能的液體傳動裝置，也為車輛提供結(jié)構簡單、體積小、重量輕、變矩系數(shù)大的變速傳動(包括離合、變速、差速等功能)的裝置。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，在一個密封的殼體的徑向側(cè)面開有進、出口，在殼體內(nèi)裝有輪、力條和轉(zhuǎn)子，輪與輪上的N條力條構成籠狀，轉(zhuǎn)子在籠內(nèi)，轉(zhuǎn)子有(N—1)個凹槽，力條能與凹槽嚙合，輪與轉(zhuǎn)子不在同一軸線上，軸線的距離為力條高的一半。當籠轉(zhuǎn)一周時每條力條能依次在進、出口所夾的兩段園弧同時與殼體和轉(zhuǎn)子相切并構成密封，使得進口與出口隔開，由進口流進的介質(zhì)(氣或液體)要流出出口，要受到轉(zhuǎn)籠的力條限制和作用，也就是說，流進為壓力介質(zhì)，介質(zhì)要推動力條使籠轉(zhuǎn)動才能流出出口即成為馬達；如流進進口為無壓介質(zhì)，在密封區(qū)域內(nèi)力條能對介質(zhì)施加力的作用，使介質(zhì)獲得一定壓力和能量后排出出口即成為泵。該泵和現(xiàn)有旋轉(zhuǎn)式泵可以改裝為工作腔體容積可變的變量泵，將現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)式泵的進、出口從軸向端面改在徑向側(cè)面上(如外嚙合齒輪式已在徑向側(cè)面上就不要改)，并將其開口的軸向?qū)挾葦U大到與原工作腔體等寬或接近等寬，在原工作腔的軸向一側(cè)設有沒入腔，另一側(cè)設有變量缸，變量缸的腔體與原工作腔體相連且吻合，在變量缸中有變量活塞，變量活塞能從變量缸中推出進入工作腔，在工作腔內(nèi)的原工作件能與變量活塞一起移動，部分或全部被推進所設的沒入腔內(nèi)；由于變量活塞進入工作腔，就使得原工作腔體的容積發(fā)生了變化，實現(xiàn)了該泵的排量改變。上述的變量泵(工作腔容積可改變的)和轉(zhuǎn)籠式泵或馬達可以單獨使用(如供油泵等)也能與液壓缸配套使用或與液壓馬達配套使用。若要構成本發(fā)明目的中提出的變速傳動裝置，是由通道或管道將泵與液壓馬達連成封閉的環(huán)形回路，構成一條液體“皮帶”，由該“皮帶”進行傳送動力，形成一種獨特的傳動方式。當變量泵的排量從零到某一排量變化時，液壓馬達的轉(zhuǎn)速也相應地改變，實現(xiàn)帶動力無級變速。在上述回路通道間設一個副通道裝個閥門，當閥打開時傳動油經(jīng)閥與泵構成回路，動力就分離；當閥門逐漸合上時，由于油的阻尼作用，施加給馬達的作用力也逐漸增加，實現(xiàn)離合的合過程。該裝置可應用于摩托車的傳動，如在通道間再加一個單向閥，還可以實現(xiàn)自動滑行的功能。若由一個變量泵，驅(qū)動兩個并聯(lián)馬達，由主通道將泵與馬達構成“ ”環(huán)形回路，副通道將泵與馬達構成“∞”形回路，各通道都設有閥門就構成汽車傳動裝置。整個裝置可裝在動力橋上，也可僅將并聯(lián)馬達裝在動力橋上，由兩條管道與另一部分(變量泵、閥、副通道)相連，兩個液壓馬達各驅(qū)動一個車輪，由于兩個液壓馬達規(guī)格相同，所以獲得扭矩相同，當車輛轉(zhuǎn)彎時一邊車輪受阻力較大而轉(zhuǎn)速降低，則泵排出的傳動油較多地流向另一馬達，使該馬達轉(zhuǎn)速加快，實現(xiàn)差速驅(qū)動功能。車輛的進、退、離合通過各閥操作進行如下進是主通道構成回路，副通道關閉；退是副通道構成回路，主通道關閉；動力分離是各閥全部打開，傳動油在閥、通道與泵構成回路。該裝置還能與液壓儲能罐連接進行儲能，應用于公共汽車可以節(jié)能。
上述傳動裝置在實施過程中，為了使介質(zhì)(傳動油)的性能得到改善，可另設一個回路，使得在傳動裝置中循環(huán)的傳動油與油箱中的傳動油形成循環(huán)使用，同時對傳動裝置有冷卻作用。
本發(fā)明泵的變量是通過改變工作腔的容積實現(xiàn)變量的，可以根據(jù)介質(zhì)遇阻情況選擇排量，在阻力大時可用小排量，在阻力小時可以選用大排量，且不論在大小排量的情況下能保持泵的輸出功率不變和保持被壓介質(zhì)的排出率相同，因此本發(fā)明在小排量時也能保持泵的高效率，并可降低配接動力機的儲備功率。
上述環(huán)形回路的變速傳動裝置是以液體“皮帶”進行傳動，液體的流動是一個順滑過程，所以不論在泵或馬達的進、出口處還是在泵或馬達內(nèi)部里所損失的能量都很小，也不論從泵排出的液體流向馬達，還是從馬達流向泵的液體，它的流動動能都能得到充分利用，既使是在高速低壓的情況下也能保持高效率，所以適用車輛等的變速傳動。特別是用于汽車傳動，可以簡單的結(jié)構取代繁雜的離合器、變速箱、差速器，并能夠帶動力做無級變速，不論汽車在什么情況下，都能充分發(fā)揮發(fā)動機的性能，使它始終工作在最佳狀態(tài)，并可降低汽車尾氣的有害物質(zhì)排出。本發(fā)明能以開關形式進行操作可以降低駕駛員的勞動強度。本發(fā)明可在變量泵安裝電子傳感器，測得排量(變量活塞進入工作腔的多少)和傳動油的壓力，通過電子設備就可顯示傳動比、發(fā)動機的負荷情況，并能根據(jù)發(fā)動機的負荷情況實現(xiàn)自動變速，對汽車駕駛自動化，工業(yè)設備的智能化有著積極的意義。由于本發(fā)明結(jié)構簡單，不易損壞，易于維修，可以延長使用壽命，對節(jié)省原材料、設備小型化都有重要意義。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步說明

圖1為本發(fā)明傳動裝置原理示意2為本發(fā)明轉(zhuǎn)籠式泵或馬達的結(jié)構及原理示意3為本發(fā)明轉(zhuǎn)籠變量泵結(jié)構示意4為本發(fā)明滑片式變量泵結(jié)構示意5為本發(fā)明齒閉式發(fā)動機改為變量泵的橫截面示意6為本發(fā)明齒閉式發(fā)動機改為變量泵的結(jié)構示意7為摩托車傳動原理示意8、9、10為汽車傳動原理示意圖如圖1所示在AA線的左邊為滑片式液壓馬達，右邊為滑片式變量泵，由通道[8](也可以用管道)將它們構成環(huán)形回路，若其中充滿液體就形成一條液體“皮帶”，泵轉(zhuǎn)動時該“皮帶”就可以進行傳送動力，當變量泵的排量改變，馬達轉(zhuǎn)速就隨之改變，構成了液體傳動變速裝置。
本發(fā)明所用的泵或馬達可以是滑片式、齒輪式、齒閉式等旋轉(zhuǎn)式，圖2所示為本發(fā)明轉(zhuǎn)籠式泵或馬達。參照2圖，在殼體[5]內(nèi)裝有輪[2]、轉(zhuǎn)子[3]，輪[2]上有五條力條[1]構成籠狀，轉(zhuǎn)子[3]在籠內(nèi)，轉(zhuǎn)子[3]有4個凹槽[4]，籠與轉(zhuǎn)子[3]能繞各自的軸線轉(zhuǎn)動，當籠轉(zhuǎn)一周(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過4/5周)，每條力條[1]能依次在進口[6]、出口[7]所夾的兩段園弧同時與殼體[5]、轉(zhuǎn)子[3]相切并構成密封，使得進口[6]與出口[7]隔開，若流入進口[6]的介質(zhì)要流出出口[7]，必受到力條[1]的限制和作用，力條[1]在密封區(qū)域內(nèi)起個“活塞”的作用，也就是說，流入進口[6]為壓力介質(zhì)，在密封區(qū)域內(nèi)，就能推動力條[1]使籠和轉(zhuǎn)子[3]轉(zhuǎn)動成為馬達；當流入進口[6]為無壓介質(zhì)，在密封區(qū)域內(nèi)，力條[1]能對介質(zhì)施加力的作用，使介質(zhì)獲得一定壓力和能量成為泵。該轉(zhuǎn)籠式泵或馬達還能改裝為變量泵或馬達，如圖2、3所示在原工作腔[9]的軸向一側(cè)增設軸輪[10]，軸輪[10]內(nèi)設有變量缸(圖中未顯示)，變量缸的腔體與工作腔[9]相連且吻合，另一側(cè)設有沒入腔[11]、沒入腔套[12]。變量缸內(nèi)有變量活塞[13]，當變量活塞[13]從變量缸推出，能進入工作腔[9]。并將工作腔[9]內(nèi)的轉(zhuǎn)子[3] (一端與變量活塞[13]連接，另一端含在沒入腔[11]內(nèi))推進沒入腔[11]改變工作腔[9]的容積實現(xiàn)泵的排量改變。同理滑片式泵或馬達也可以改裝為變量泵如圖1、4所示將現(xiàn)有的滑片式泵在軸向端面上的進、出口改在徑向側(cè)面上，并增加導片[14]，其作用是在軸轉(zhuǎn)動時引導滑片[15]在軸[22]內(nèi)做徑向來回運動，在一定區(qū)域內(nèi)與殼體[16]構成密封。并在原泵的工作腔[17]的軸向一側(cè)設有變量缸[18]，其腔體與工作腔[17]相連通且吻合。在原工作腔[17]的另一側(cè)增設軸輪[19]，軸輪[19]內(nèi)設有沒入腔[20]。變量缸[18]內(nèi)有變量活塞[21]，變量活塞[21]在軸向移動時能進入工作腔[17]；在工作腔[17]內(nèi)的軸[22]連同滑片[14](一端與變量活塞[21]連接，另一端含在沒入腔內(nèi))能隨變量活塞[21]一起做軸向移動，并能部分或全部推進軸輪[19]內(nèi)的沒入腔[20]；由于變量活塞[21]進入工作腔[17]，使得工作腔[17]的容積變小，因此泵的排量也減少。
圖5、6所示為齒閉式動力機改裝后的變量泵，它的改裝方法與上述相同，即將原軸向端面的進、出口改在徑向側(cè)面，在工作腔[31]的一側(cè)設有變量缸[27]，變量缸[27]與工作腔[31]相連，由變量活塞[28]隔開，在另一側(cè)設有軸輪[29]，并在其內(nèi)設有沒入腔(圖中未顯示)，在軸輪上還設有小槽[30]，在齒閉輪[23]的槽[24]內(nèi)增加密封條[25]。當變量活塞[28]移動時，齒閉輪[23]槽[24]的密封條[25]和工作輪，[26]及輪上的齒(一端與變量活塞[28]連接，另一端含在沒入腔[20]內(nèi))能一起移動，并且工作輪[26]及齒能部分或全部進入軸輪[29]內(nèi)的沒入腔，同時變量活塞[28]進入工作腔[31]，使得工作腔[31]的容積發(fā)生改變，實現(xiàn)排量的變化。另外軸輪的小槽[30]是為齒與齒閉槽[24]密封時，齒閉槽[24]內(nèi)的液體從小槽[30]排出。
齒輪式泵也可以用以上的方法改裝成變量泵，同樣設有變量缸和變量活塞，在主(或從)動輪軸的一側(cè)設有軸輪，在其內(nèi)設有沒入腔，在從(或主)動輪的齒間增加密封條，當變量活塞移動時相應的連動件同時移動，同理，可改變工作腔的容積實現(xiàn)排量的改變。
本發(fā)明可以適用于各種變速傳動的需要，也適用于車輛的傳動，如圖7所示為摩托車傳動示意圖，閥的左邊為變量泵，它與動力機連接，右邊為液壓馬達它可以驅(qū)動后輪。
如圖8、9、10所示為汽車傳動的液體流向示意圖，圖8所示為汽車傳動“離”的狀態(tài)。若主通道的閥慢慢關上時進入“退”的狀態(tài)，液體流向如圖9所示，若副通道的閥慢慢關上時進入“進”的狀態(tài)，液體流向如圖10所示。
由變量泵與馬達構成的傳動系統(tǒng)，可以是同類式泵和馬達的組合，如滑片式變量泵與滑片式馬達配接，也可以是不同類式的泵與馬達配接，如滑片式與轉(zhuǎn)籠式或齒閉式動力機等配接。
權利要求
1.一種由變量泵、液壓馬達、通道或管道構成的萬能傳動裝置，其特征是用管道或通道[8]將工作腔體容積可以改變的變量泵與液壓馬達構成環(huán)形回路。
2.根據(jù)權利要求1所述的萬能傳動裝置，其特征在于①轉(zhuǎn)籠式泵或馬達的輪[2]上有N條力條[1]，轉(zhuǎn)子[3]上就有(N—1)個凹槽[4]，輪[2]轉(zhuǎn)一周每條力條[1]能依次在進口[6]、出口[7]所夾的兩部分園弧同時與殼體[5]和轉(zhuǎn)子[3]相切并構成密封；②力條[1]的條數(shù)N不小于4。
3.根據(jù)權利要求1和2所述的萬能傳動裝置，其特征在于①轉(zhuǎn)籠式變量泵轉(zhuǎn)子[3]的一端與變量活塞[13]連接，另一端含在沒入腔[11]中，變量活塞[13]能從變量缸進入工作腔[9]，同時轉(zhuǎn)子[3]也進一步或全部進入沒入腔[11]內(nèi)；②變量缸是設在軸輪[10]內(nèi)，其腔與工作腔[9]相連；③沒入腔[11]是在沒入腔套[12]內(nèi)，它與變量缸是分居工作腔[9]的軸向端面兩側(cè)；④進口、出口在殼體的徑向側(cè)面上。
4.根據(jù)權利要求1所述的萬能傳動裝置，其特征在于①滑片式變量泵的軸[22]一端與變量活塞[21]連接，另一端含在沒入腔[20]中，變量活塞[21]能從變量缸[18]進入工作腔[17]，同時軸[22]和滑片[15]也進一步或全部進入沒入腔[20]內(nèi)；②沒入腔[20]是設在軸輪[19]內(nèi)；③變量缸[18]的腔與工作腔[17]相連，它與沒入腔[20]是分居在工作腔[17]軸向端面兩側(cè)④進、出口在殼體的徑向側(cè)面上。
5.根據(jù)權利要求1所述的萬能傳動裝置，其特征在于①齒閉式和齒輪式變量泵的工作輪[26]一端與變量活塞[28]連接，另一端含在沒入腔中，變量活塞[28]能從變量缸[27]進入工作腔[31]，同時工作輪[26]和齒也進一步或全部進入沒入腔內(nèi)；②沒入腔是設在軸輪[29]內(nèi)；③變量缸[27]的腔與工作腔[31]相連，它與沒入腔是分居在工作腔[31]的軸向端面兩側(cè)；④進、出口在殼體的徑向側(cè)面上。
全文摘要
本發(fā)明是由通道或管道將工作腔體容積可改變的變量泵與液壓馬達構成環(huán)形回絡，形成一條液體“皮帶”，并以該“皮帶”進行傳送動力，它為各種變速傳動提供高效、節(jié)能的變速傳動裝置，也為車輛提供一種以簡單的結(jié)構來取代離合器、變速箱、差速器的復雜結(jié)構，能帶動力做無級變速，能以開關形式進行離合、變速、滑行操作。配上簡單的電子設備，可顯示傳動比、發(fā)動機負荷情況，還能根據(jù)發(fā)動機負荷情況實現(xiàn)自動變速等。
文檔編號F16H39/00GK1114725SQ94107540
公開日1996年1月10日 申請日期1994年7月8日 優(yōu)先權日1994年7月8日
發(fā)明者紀任春 申請人:紀任春