專利名稱：液壓變速器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基本上由液壓泵和液壓馬達(dá)組成的變速驅(qū)動(dòng)器。發(fā)明背景在已知液壓變速驅(qū)動(dòng)器中，液壓泵和液壓馬達(dá)均是公知型的葉輪泵，每個(gè)葉輪泵包括具有許多矩形葉片的轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)筒，這些葉片裝在上述轉(zhuǎn)子中沿軸向形成的槽中，其端部與泵缸內(nèi)表面的圓筒面接觸，葉輪泵還包括具有蓋的側(cè)面，蓋中的一個(gè)或兩個(gè)具有中央開(kāi)孔，可以使與轉(zhuǎn)子形成整體的轉(zhuǎn)子軸通到外部。轉(zhuǎn)子和泵缸的軸線彼此平行，通過(guò)特定的機(jī)構(gòu)可以改變其間的距離。每?jī)蓚€(gè)相鄰的葉片、限制在轉(zhuǎn)子中和泵缸中的上述葉片的圓筒形部分和它們的側(cè)蓋構(gòu)成多個(gè)小腔或小室，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由這些小室確定的體積發(fā)生改變。改變的范圍在零和最大值之間，當(dāng)轉(zhuǎn)子和泵缸的軸線重疊時(shí)體積為零，當(dāng)轉(zhuǎn)子與泵缸內(nèi)表面相切時(shí)體積為最大值。當(dāng)這些小室完全由流體充滿時(shí)，如果轉(zhuǎn)子軸線相對(duì)于其泵缸軸線的偏心度在零和最大值之間變化，則轉(zhuǎn)子的和泵缸的軸線之間的偏心度將導(dǎo)致上述流體沿一個(gè)方向流動(dòng)，而當(dāng)上述偏心度沿相反方向變化時(shí)，則流體沿相反方向流動(dòng)。因此很明顯，在其轉(zhuǎn)子沿一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)體積減小的所有液壓泵小室一定與在其轉(zhuǎn)子沿相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)體積增加的所有液壓馬達(dá)的小室連通，因而允許液壓泵和液壓馬達(dá)之間的流體沿一個(gè)方向流動(dòng)，而經(jīng)歷體積減少的所有液壓馬達(dá)的小室一定與在同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)經(jīng)歷體積增加的所有液壓泵小室連通，因此允許流體沿相反方向流動(dòng)，由此閉合流路。因此當(dāng)使液壓泵以某種速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓馬達(dá)的軸便可以得到另一種轉(zhuǎn)動(dòng)，其轉(zhuǎn)速可等于或不同于上述軸的轉(zhuǎn)速，此另一種轉(zhuǎn)動(dòng)是兩個(gè)轉(zhuǎn)子相對(duì)于其泵缸的偏心度的函數(shù)這樣便形成已知的由葉輪泵構(gòu)成的變速驅(qū)動(dòng)器。
至今已知的這種變速驅(qū)動(dòng)器具有許多缺點(diǎn)，使得它們不能獲得廣泛應(yīng)用首先，裝置的流體密封性問(wèn)題沒(méi)有獲得滿意的解決，因?yàn)樵谝阎b置中采用一些軸線相對(duì)其它軸線的線性位移來(lái)改變速度，所以自然地使裝置的密封很復(fù)雜。因?yàn)橛羞@種液體密封問(wèn)題，所以變速驅(qū)動(dòng)裝置能承受的壓力很低，傳送的動(dòng)力也受到限制。這些公知變速驅(qū)動(dòng)器的其它缺點(diǎn)是尺寸大、重量大，這妨礙了在汽車工業(yè)中的應(yīng)用，以及在占據(jù)空間大小方面成為重要的甚至是關(guān)鍵要求的很多其它方面的應(yīng)用。顯然，這種變速驅(qū)動(dòng)裝置的成本也是很高的。發(fā)明的說(shuō)明在上面簡(jiǎn)要說(shuō)明的這種公知變速驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)上，下面說(shuō)明由于本發(fā)明特有的改進(jìn)造成的在配置上和操作上的不同之處，本發(fā)明顯著改善了其通用性。
本發(fā)明的目的旨在不管是在其部件方面還是在解決在驅(qū)動(dòng)裝置中在液壓泵和液壓馬達(dá)之間的高壓流體的密封問(wèn)題方面，均使液壓變速驅(qū)動(dòng)器比已知液壓變速驅(qū)動(dòng)器更緊湊和更簡(jiǎn)化。上述特征導(dǎo)致重要的優(yōu)點(diǎn)，該優(yōu)點(diǎn)可以與現(xiàn)在國(guó)際上可被利用的液壓變速驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)相匹敵。
為達(dá)到上述目的，已經(jīng)設(shè)計(jì)出稱作變速驅(qū)動(dòng)裝置組件的整體組塊，該裝置包括液壓泵缸體、液壓馬達(dá)缸體、它們的端蓋和在它們之間的中央配流盤，在該盤中形成高壓流體從液壓泵流到液壓馬達(dá)以及低壓流體從液壓馬達(dá)流到液壓泵的開(kāi)口或通道，從而閉合流路。液壓泵轉(zhuǎn)子的和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的軸具有共同的相對(duì)于外部是固定的幾何軸線，它們可以彼此獨(dú)立地繞該軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)是它們唯一可能的運(yùn)動(dòng)。
變速驅(qū)動(dòng)裝置組件只能繞一根幾何軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸線相對(duì)于外部是固定的，并且不同于液壓泵缸體的幾何軸線、液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線和兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同軸線。變速驅(qū)動(dòng)裝置組件用手或其它特殊機(jī)構(gòu)從外部使其轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)使得液壓泵缸體的和液壓馬達(dá)缸體的各自幾何軸線可以移向或移離它們的各自轉(zhuǎn)子的幾何軸線；這種作用將改變液壓泵轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之比。優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明為了理解賦與這種機(jī)器新特性和對(duì)這種機(jī)器進(jìn)行顯著改進(jìn)的構(gòu)思，本申請(qǐng)附有若干附圖，作為非限定性舉例示出本發(fā)明最本質(zhì)的特征，以便敘述和理解其操作。


圖1～9是具體變速裝置的分解和示意透視圖，該變速裝置是這種機(jī)器革新的代表，被用作進(jìn)行說(shuō)明的舉例。
外殼組件的主體10和蓋子11分別示于圖1和圖9，該蓋子通過(guò)螺栓12擰入孔13而裝在主體上。該組件相對(duì)于外部是固定的，具有兩個(gè)相對(duì)的側(cè)孔，兩個(gè)相對(duì)的雙偏心軸承即圖1的部件14和圖9的部件15被裝入該側(cè)孔。除開(kāi)裝入側(cè)孔中而外，還用圖1的鍵16和圖9中相應(yīng)鍵(未示出)防止部件轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)軸承是相似的，彼此在一直線上。該軸承的在圖1和圖9中的外圓筒部分17和102配置在外殼組件的內(nèi)部分中，該軸承與圖3的表面18和103緊密接觸，也與圖8的表面19和104緊密接觸；因?yàn)樗霰砻媸亲兯衮?qū)動(dòng)裝置組件的一部分而且該裝置是一個(gè)整體組件，所以可以允許的運(yùn)動(dòng)僅是上述圓筒表面17、18、19、102、103和104的繞幾何軸線23的轉(zhuǎn)動(dòng)。雙偏心的軸承也具有圖1的內(nèi)圓筒形孔14′和圖9中的孔15′，這些孔彼此準(zhǔn)直，具有共同的軸線22，該軸線與幾何軸線23平行并分開(kāi)距離E。該距離E總是常數(shù)，在以后表示為偏心度參數(shù)。該內(nèi)圓筒表面分別與液壓泵和液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的軸緊密接觸。圖2的液壓泵轉(zhuǎn)子軸的部分20緊配合裝入圖1的內(nèi)圓筒孔18，同一圖的部分24位于外殼的外面，用于連接驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得該機(jī)構(gòu)可以繞幾何軸線22自由轉(zhuǎn)動(dòng)。圖8的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子軸的部分21緊配合地裝入圖9的內(nèi)圓筒孔孔19中，圖8的部分88留在外殼的外面，用于連接傳動(dòng)部件。該傳動(dòng)部件也可以繞同一幾何軸線22自由轉(zhuǎn)動(dòng)。重要的是要注意到，兩個(gè)軸是同心的，可以彼此獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)。這是因?yàn)橐簤厚R達(dá)的轉(zhuǎn)子軸配置在液壓泵的轉(zhuǎn)子軸內(nèi)，配置的方法是使圖8的馬達(dá)軸的圓筒表面28裝在圖2的凹部26中，該凹部是液壓泵轉(zhuǎn)子軸的部分25的內(nèi)杯形部分。圖4中的部件40代表液壓泵的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子與其軸形成整體，這是由于該軸緊配合地裝在該轉(zhuǎn)子的示于圖4的孔82中，更準(zhǔn)確地講，是利用圖2的鍵27穿入圖4的鍵槽42。必須注意到，在此特定情況下，上述轉(zhuǎn)子具有12個(gè)葉片，即圖4的元件41；這種類型的其它變速驅(qū)動(dòng)器可以具有不同數(shù)目的葉片。類似地，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子用圖7的部件50代表，該轉(zhuǎn)子與其軸53形成整體，這是由于后者通過(guò)將圖8的鍵89插入鍵槽54而緊配合在圖7的孔52中。在這種特定的情況下，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子具有10個(gè)葉片，即圖7的部件51；這種類型的其它變速驅(qū)動(dòng)器可以具有不同數(shù)目的葉片。可以看到，液壓泵的轉(zhuǎn)子、液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子及它們的軸都具有軸線22，作為共同的幾何軸線，該軸線相對(duì)于外部是固定的，它平行于幾何軸線23，軸線23相對(duì)于外部也是固定的，這兩條軸線相距距離E。
兩個(gè)轉(zhuǎn)子均裝在由多個(gè)整體部件構(gòu)成的變速驅(qū)動(dòng)裝置組件內(nèi)，如上所述，除繞幾何軸線23轉(zhuǎn)動(dòng)而外，得防止這些整體部件作所有其它運(yùn)動(dòng)。下面說(shuō)明構(gòu)成變速驅(qū)動(dòng)裝置組件的部件。
圖3的部件8是液壓泵的缸體的主體，它是變速驅(qū)動(dòng)裝置的一個(gè)部分。圖3的缸體本身29、同一圖的側(cè)蓋30和圖5的配流盤38封閉圖4的泵的轉(zhuǎn)子40。從圖1的槽口32伸出外殼的圖3的桿31也是變速驅(qū)動(dòng)裝置的一部分；它的操作將使整個(gè)變速驅(qū)動(dòng)裝置繞其上述幾何軸線23轉(zhuǎn)動(dòng)。變速驅(qū)動(dòng)裝置的這部分連接在配流盤上，該配流盤示于圖5和6，將在以下說(shuō)明，該部分同時(shí)也連接于圖8所示的液壓馬達(dá)缸體的主體和其蓋上。這種連接方法是將圖8的螺栓33穿過(guò)圖6和5中的孔35和34，將其擰入圖3的螺孔64而將整個(gè)變速驅(qū)動(dòng)裝置組件鎖在一起。圖3中可以看到液壓泵缸體的凹部36、37，它們分別與圖5的開(kāi)孔44和45對(duì)齊，并具有使由一端的連接于流體入口的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的葉片構(gòu)成的小室系統(tǒng)(小室組)均化的作用，同時(shí)還具有使由另一端的連接于液體回路的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子的葉片構(gòu)成的小室系統(tǒng)均化的作用。它們還盡可能促使流體在液壓泵和液壓馬達(dá)之間流動(dòng)。在液壓泵缸體的蓋30中形成兩個(gè)盲口113和114，它們分開(kāi)對(duì)著開(kāi)口44和45，從而進(jìn)一步促進(jìn)高、低壓力室的均化。
圖8中的部件9代表液壓馬達(dá)的缸體的主體，它也是可變驅(qū)動(dòng)裝置的一部分。應(yīng)注意到，圖8中的缸體39、它在同一圖中的側(cè)蓋55和圖6的配流盤43封閉圖7的轉(zhuǎn)子50。在圖8中也可見(jiàn)到液壓馬達(dá)缸體上的凹部56、57，它們分別對(duì)準(zhǔn)圖6的開(kāi)口46和47，并具有使一端的連接于流體入口的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)成的小室系統(tǒng)均化的作用，同時(shí)還具有使另一端的連接于流體回路的液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子葉片構(gòu)成的小室系統(tǒng)均化的作用。它們還盡可能地促使流體在液壓泵和液壓馬達(dá)之間的流動(dòng)。在液壓馬達(dá)缸體的蓋55上形成兩個(gè)盲口115、116，它們分別對(duì)著開(kāi)口46和47，從而進(jìn)一步保使高、低壓力室的均化。
可以看到，與圖5的出口44接觸的液壓泵小室系統(tǒng)、與圖6同一開(kāi)口46接觸的液壓馬達(dá)小室系統(tǒng)、以及由出口本身和其幾何結(jié)構(gòu)表示的通道、圖3的凹部36和圖8的凹部56形成一個(gè)單一的小室，因而流體從液壓泵到液壓馬達(dá)的流動(dòng)達(dá)到了盡可能的平穩(wěn)；這也是由于兩個(gè)轉(zhuǎn)子總是在同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，雖然速度不同，由此可以充分利用流體本身的慣性的原因。
在圖5的配流盤38中還示出收集器(集流環(huán))105，其弧形約從低壓開(kāi)口45的起始端伸到其末端，其末端的準(zhǔn)確位置由在液壓泵葉片基部形成的孔106的幾何結(jié)構(gòu)確定。上述收集器105通過(guò)圖5的孔108與圖6的通道100連通，該通路100又通過(guò)中央開(kāi)口48和49連接到高壓開(kāi)口44和46。因此，上述收集器105像位于此區(qū)域中的液壓泵葉片的前部一樣處于高壓狀態(tài)，因?yàn)樵谌~片處于高壓區(qū)中時(shí)上述孔106永久地與收集器105接觸。同樣，在圖6的遮擋面上還有另一個(gè)像收集器105一樣的收集器，該收集器的弧約從低壓開(kāi)口47的起始端伸到其末端，其末端的開(kāi)口根據(jù)在液壓馬達(dá)葉片基部上形成的孔的幾何尺寸進(jìn)行修正。上述收集器又通過(guò)圖6的孔109與通道100連通，所以該收集器將處于高壓狀態(tài)、位于該區(qū)域中的液壓馬達(dá)的葉片前部也處于高壓狀態(tài)。
圖3中的另一個(gè)收集器111位于液壓泵缸體的側(cè)壁(30)上，張開(kāi)的角度約與低壓開(kāi)口45的張角相同；其張開(kāi)的角度是使得與收集器105的孔角之和約等360°角。該角度根據(jù)孔106的幾何尺寸修正。該收集器(111)通過(guò)下面要說(shuō)明的在此透視圖中看不見(jiàn)的一個(gè)通道與低壓室連通。因此位于低壓區(qū)中的液壓泵葉片的前部也處于低壓狀態(tài)，因?yàn)樵诖藚^(qū)域中孔106永久地與收集器111接觸。同樣，在液壓馬達(dá)缸體的側(cè)壁55上形成圖8的收集器112，其張開(kāi)的角度約等于低壓開(kāi)口47的張角，并且與上述的在圖6中看不見(jiàn)的液壓馬達(dá)高壓收集器的張角之和等于約360°角。該角度根據(jù)孔107的幾何尺寸進(jìn)行修正。該收集器112通過(guò)一個(gè)在透視圖中看不見(jiàn)的后面將要說(shuō)明的通道與低壓室連通。因此，位于低壓區(qū)的液壓馬達(dá)葉片的前部也處于低壓狀態(tài)，因?yàn)榭?07在此區(qū)域中永久地與收集器112接觸。
同樣應(yīng)當(dāng)注意到，與圖5返回口45接觸的液壓泵小室系統(tǒng)、與圖6的同一開(kāi)口47接觸的液壓馬達(dá)小室系統(tǒng)、以及返回口本身及其幾何尺寸代表的通道、圖3的凹部37和圖8的凹部57構(gòu)成一個(gè)單一的腔室，使得流體從液壓泵到液壓馬達(dá)的流動(dòng)是盡可能地平穩(wěn)；這也是由于兩個(gè)轉(zhuǎn)子總是在同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，雖然速度不同，但可以充分利用流體本身的慣性的原因。
已在圖5和6中示出的配流盤也和變速驅(qū)動(dòng)裝置形成整體，必須指出，該配流盤通常是一個(gè)整片，不是兩塊，該盤沿圖29中的線M的展開(kāi)圖示于圖30。為了幫助說(shuō)明，此處顯示為兩塊，因?yàn)閳D5的在液壓泵區(qū)域的開(kāi)口44和45與其示于圖6的出口46和47不同相。在配流盤中形成用來(lái)裝入圖8的軸28的中心開(kāi)口48和49；它們的形狀是拉長(zhǎng)的，否則，當(dāng)變速驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于上述平行于兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同軸線22并與其分開(kāi)距離E的幾何軸線23轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓馬達(dá)軸的表面28將觸及開(kāi)口的壁，由此妨礙轉(zhuǎn)動(dòng)。必須記住，配流盤也是變速驅(qū)動(dòng)裝置的一部分，如上所述，該裝置是一套部件的整裝體。
還形成傍路，該傍路在變速驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)始位置α＝0處通過(guò)圖8的入口5和圖3的出口4使液壓馬達(dá)的高壓室和液壓泵的低壓室連通。連通在圖8開(kāi)關(guān)6的預(yù)定位位置獲得，該開(kāi)關(guān)通過(guò)圖8的螺母58安裝和固定在圖7的桿7上；該位置在上述開(kāi)關(guān)6嚙合在與外殼形成整體的圖9的銷子2上時(shí)便改變，這使得傍路可被接通或關(guān)閉。通過(guò)圖8的孔60、圖6的孔62、圖5的孔61和圖3的孔63可在圖8的開(kāi)口5和圖3的開(kāi)口4之間形成流體相通。其操作下面說(shuō)明。
為避免使透視圖復(fù)雜化，在此圖中省去了用于釋放高于操作壓力的過(guò)分高壓的安全閥和與其連接的離合器。但是在圖28中示出了這兩種部件。
在圖10至21中示出了三組圖，每組圖對(duì)應(yīng)于變速驅(qū)動(dòng)裝置的三個(gè)不同工作位置，每組圖中有四個(gè)截面圖。第一組圖由圖10、11、12和13組成，第二組由圖14、15、16和17組成，第三組由圖18、19和20和21組成。為了節(jié)省篇幅，這些圖畫(huà)在6頁(yè)紙上。在這些圖中用來(lái)表示部件、軸線和通道等的編號(hào)與上述透視圖中的編號(hào)相同，這樣便于理解下面將說(shuō)明的部件和它們的位置。必須注意到，在這些圖中的唯一差別是液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子50的葉片數(shù)目，如圖13、17和21所示，葉片是12而不是如示出液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的其它圖中所示的10片，而在圖7、10、14、18和圖27中所示的液壓泵的轉(zhuǎn)子具有12個(gè)葉片。在合理范圍內(nèi)的這種變化不改變本發(fā)明的本質(zhì)方面。
第一組圖10、11、12和14表示變速驅(qū)動(dòng)裝置在稱作開(kāi)始位置的對(duì)應(yīng)α＝0的同一位置的四個(gè)不同的橫截面圖。由圖14、15、16和17組成的相似的第二組代表變速驅(qū)動(dòng)裝置的中間位置，該位置對(duì)應(yīng)于上述裝置繞幾何軸線23轉(zhuǎn)動(dòng)角度α＝0.5αM。同樣由圖18、19、20和21組成的第三組表示最后位置，該位置對(duì)應(yīng)于裝置轉(zhuǎn)動(dòng)α＝αM角。
在第一組中，可以認(rèn)為，圖10的截面位于圖11的截面之上，后者位于圖12的截面之上，圖12的截面又位圖13的截面之上。同樣，在第二組圖中，圖14位于圖15之上，后者又位于圖16之上，圖16又位于圖17之上。最后在第三組中，圖18位于圖19之上，后者位于圖20之上，圖20又位于圖21之上。
在這三組圖中已畫(huà)出兩條想象線Wb和Wm，這兩條線分別使變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23與液壓泵缸體的幾何軸線65′連接和與液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線66連接。必須注意到，兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線22和變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23相對(duì)于外部總是固定的。因此表示為Y軸的第三想像線在所有這些圖中都是固定的，該線連接兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線22和變速驅(qū)動(dòng)裝置23的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23。因而在任何一個(gè)圖中，變速驅(qū)動(dòng)裝置繞幾何軸線23轉(zhuǎn)動(dòng)的角度α與由想像軸線Y和Wb形成的角度一致。
在這些圖中的中心區(qū)域更詳細(xì)地示于放大圖22、23和24中。
圖10、14和18示出圖3和圖4所示液壓泵在三個(gè)上述工作位置時(shí)的相同徑向截面。在這三個(gè)圖中可以看到變速驅(qū)動(dòng)桿31處于穿過(guò)固定外殼10的槽口32繞幾何軸線23轉(zhuǎn)動(dòng)α角的三個(gè)所示工作位置。圖中還可以看到將圖3中的液壓泵缸體的主體8連接在變速驅(qū)動(dòng)裝置的其余部分的螺孔64和液壓泵的缸體29。還可以見(jiàn)到位于高壓區(qū)44的缸體的凹部36和位于低壓區(qū)45的相應(yīng)凹部37，如上所述，這些凹部的作用是增加兩個(gè)小室系統(tǒng)的截面，使這些小室系統(tǒng)均化，并對(duì)著相應(yīng)的出口和返回口提供增加的流體通道截面。這些凹部與在它們之間接觸的區(qū)域中的該凹部的相應(yīng)出口的截面一致。還可以看到液壓泵的轉(zhuǎn)子40、它的軸25、固定液壓泵轉(zhuǎn)子和其軸的鍵27。還可看到液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的軸28該軸在液壓泵轉(zhuǎn)子軸的內(nèi)部并與其同心，可以在其中自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在這三個(gè)圖中，還示出兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線22和變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23，兩條軸線相對(duì)于外部均是固定的。在這三個(gè)圖中還示出了液壓泵缸體的幾何軸線65和液壓馬達(dá)的缸體的幾何軸線66，即使后者在這三個(gè)圖中應(yīng)當(dāng)看不見(jiàn)，表示出來(lái)是為了更好地理解變速驅(qū)動(dòng)裝置的操作。必須注意到，在這種變速驅(qū)動(dòng)裝置形式中，在變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23和液壓泵缸體的幾何軸線65之間的距離在先前被定義為偏心度參數(shù)E，該參數(shù)E與在上述變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23和液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線66之間的距離E′相同。已經(jīng)很清楚，在此例以外的各種形式的變速驅(qū)動(dòng)裝置中，后一距離可以不同E，但所有其它特性保持完全相同。另外，示出了連接于低壓室的傍路通道63和連接于高壓室的安全閥68的通道67。在下面要參考的其它圖中，將出現(xiàn)至此已被說(shuō)明的大部分編號(hào)。因此隨后將不重復(fù)解釋。
圖13、17和21示出圖7、8中所示液壓馬達(dá)的在三個(gè)上述工作位置的徑向截面圖。在此三圖中，變速驅(qū)動(dòng)桿31繞幾何軸線23轉(zhuǎn)動(dòng)確定的角度，在三個(gè)所示的工作位置中用虛線表示。還可以看到將圖8中的液壓馬達(dá)缸體的主體9結(jié)合在變速驅(qū)動(dòng)裝置其余部件上的孔和其相應(yīng)的螺栓33，以及液壓馬達(dá)的缸體39。圖中還示出在高壓區(qū)46中缸體的凹部56和在低壓區(qū)域47中的相應(yīng)凹部57，如上所述，這些凹部的作用是增加兩個(gè)小室系統(tǒng)的截面，該凹部使小室系統(tǒng)均化，并增加從各自出口來(lái)的對(duì)著返回口的流體通道的截面。這些凹部與在它們之間接觸的區(qū)域中的該凹部相應(yīng)開(kāi)口的截面一致。還可以看到液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子40、它的軸53及用于固定液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子和其軸的鍵89。在此三圖中還示出了兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線22和變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23，二者相對(duì)于外部均是固定的。還示出了液壓馬達(dá)缸體的中心66和液壓馬達(dá)的缸體的中心65，即使后者在這三個(gè)圖中看不見(jiàn)，但為了更好地理解變速驅(qū)動(dòng)裝置的操作，還是示出了。
還示出旁通轉(zhuǎn)動(dòng)閥3的通道60，它通過(guò)出口5和來(lái)自高壓室的通道29進(jìn)行輸入。還應(yīng)注意到旁通開(kāi)關(guān)6，它的轉(zhuǎn)動(dòng)將起動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)閥3，在圖13的開(kāi)始位置α＝0處，該開(kāi)關(guān)所處的位置使得出口5與中間通道59完全連通。因?yàn)樵谠撐恢茫笳吲c通道60、62、61、63和出口4連通，所以在高壓區(qū)和低壓區(qū)之間完全連通，因而液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)這是由于馬達(dá)排出的流體仍然可以流過(guò)旁路，該馬達(dá)排出的流體因?yàn)橐簤罕玫霓D(zhuǎn)子和缸體同心不能排出任何體積而不能由液壓泵吸收。如果不存在該旁路，則在該開(kāi)始位置的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子完全不能進(jìn)行任何轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)被傳送到變速驅(qū)動(dòng)裝置時(shí)，該旁路開(kāi)關(guān)6便受力而與外殼形成整體的銷子2嚙合，由此而轉(zhuǎn)動(dòng)，使得它起動(dòng)上述轉(zhuǎn)動(dòng)閥3，在變速驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)少許角度之后，出口5和中間通道59不再連通，由此關(guān)閉旁路；在圖17的中間位置以及當(dāng)然在圖21的最后位置均可以觀察到這種關(guān)閉。一當(dāng)通道關(guān)閉，所有通過(guò)出口44和46從液壓泵來(lái)的液體必須由液壓馬達(dá)通過(guò)返回口47和45排向液壓泵；因此，在液壓泵轉(zhuǎn)子和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子間的轉(zhuǎn)動(dòng)比固定，它是變速驅(qū)動(dòng)裝置的位置角α的函數(shù)。同樣，當(dāng)使變速驅(qū)動(dòng)裝置反轉(zhuǎn)向其開(kāi)始位置時(shí)，旁路開(kāi)關(guān)便再與銷子2嚙合，該銷子迫使開(kāi)關(guān)沿相反方向轉(zhuǎn)到上述開(kāi)始位置，由此沿相反方向起動(dòng)閥門，使中間通道59再與出口5連通，從而連通旁路?？捎煤?jiǎn)單的改變圖2銷子2的位置的方式改變影響旁路開(kāi)度或關(guān)閉的變速驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，改變圖9銷子2的位置的方法是，或者改變其在外殼上的固定位置，或者提供從外面改變上述位置的可能性。在本文所述的變速驅(qū)動(dòng)裝置中，上述銷子是固定的。必須注意到，在這種變速驅(qū)動(dòng)裝置的某些應(yīng)用中，感幸趣的是不要旁路裝置，使得在α＝0的位置，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子和其軸不完全地被阻擋住，因?yàn)樗娜魏芜\(yùn)動(dòng)意味著向液壓泵排出液體，液壓泵在此位置不能吸收任何體積的流體，雖然其轉(zhuǎn)子在此位置可以完全自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
還可看到低壓區(qū)的入口通道80，它與裝在開(kāi)口67中的安全閥相通，該安全閥在圖10至21中未示出，但可以在圖28中見(jiàn)到，它的作用是吸收高于操作壓力的過(guò)壓；在發(fā)生這種過(guò)壓時(shí)，使高壓室和低壓室分開(kāi)的閥門將起動(dòng)，并使兩室連通，因而高壓區(qū)的過(guò)壓將降低，直到閥門關(guān)閉，即直到它達(dá)到最大的操作壓力。
圖11、15和19示出靠近圖5所示液壓泵的配流盤部分的截面圖，分別示出在三個(gè)不同的工作位置。圖12、16和20示出靠近圖6所示液壓馬達(dá)的配流盤部分在三個(gè)不同工作位置的截面。必須記住，如上所述，配流盤通常是一個(gè)單體，如示意圖30所示，該圖是沿圖29的線M的展開(kāi)圖。但是為了更好理解在靠近液壓泵的開(kāi)口區(qū)即孔44、45和靠近液壓馬達(dá)的開(kāi)口區(qū)即孔46、47之間的在配流盤中存在的移位，在透視圖和圖10至21中，上述配流盤均被表示為兩個(gè)盤。在對(duì)應(yīng)于圖10至21所示變速驅(qū)動(dòng)裝置三個(gè)位置的圖11、12；15、16；和19、20中，還用虛線示出桿31，即使該桿在這些截面中是看不見(jiàn)的。必須注意到，在圖11和12所示的開(kāi)始位置，液壓泵缸體的幾何軸線65和兩個(gè)轉(zhuǎn)子的中心22重合，因而連接轉(zhuǎn)動(dòng)中心23與液壓泵缸體的中心65的軸線Wb和連接幾何軸線23與兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的共同幾何轉(zhuǎn)線22的軸線Y重合。軸線Wm連接幾何軸線23與液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線66。因此，在開(kāi)始位置，因?yàn)閮蓚€(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線22與幾何軸線65重合，所以液壓泵的轉(zhuǎn)子與其缸體同心，當(dāng)其軸迫使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子不會(huì)通過(guò)出口將任何體積的流體排向液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子因而不會(huì)受迫轉(zhuǎn)動(dòng)。在圖15和16所示的中間位置，轉(zhuǎn)動(dòng)已通過(guò)桿31加在變速驅(qū)動(dòng)裝置上，該轉(zhuǎn)動(dòng)等于其最大值的一半液壓泵缸體的幾何軸線65由此已繞幾何軸線23轉(zhuǎn)動(dòng)角度α＝0.5αM，使其轉(zhuǎn)子移離幾何軸線22；在此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)樗辉倥c其缸體同心，所以液壓泵將通過(guò)出口向液壓馬達(dá)排出流體。同樣，在中間位置，液壓馬達(dá)缸體的中心66已繞幾何軸線23轉(zhuǎn)過(guò)角度α＝0.5αM，因此在開(kāi)始位置對(duì)其轉(zhuǎn)子具有最大偏心度的液壓馬達(dá)的缸體現(xiàn)在處于接近與其同心的位置。所有由液壓泵通過(guò)出口44和46向液壓馬達(dá)排出的流體，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)加在其轉(zhuǎn)子上時(shí)，必須從液壓馬達(dá)通過(guò)返回口45和47回到液壓泵；為此目的，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子將依賴于它的缸體在那個(gè)時(shí)刻相對(duì)于該轉(zhuǎn)子的位置被迫轉(zhuǎn)動(dòng)確定的轉(zhuǎn)數(shù)，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的幾何軸線22是固定的，該轉(zhuǎn)子除一個(gè)確定的位置外，其轉(zhuǎn)動(dòng)不同于液壓泵的轉(zhuǎn)動(dòng)。在最后位置，當(dāng)桿轉(zhuǎn)過(guò)角度αM，對(duì)應(yīng)于液壓泵的轉(zhuǎn)子幾乎與其缸體相切的位置時(shí)，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的幾何轉(zhuǎn)線22位于與其缸體的幾何軸線距離最小的位置；結(jié)果當(dāng)液壓泵轉(zhuǎn)子的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓泵將通過(guò)出口向液壓馬達(dá)排出最大量的流體，同時(shí)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子必須對(duì)從液壓泵接收到的每個(gè)流體體積單位轉(zhuǎn)動(dòng)最大的轉(zhuǎn)數(shù)，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)和液壓泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)之比或關(guān)系是最大的。
液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的角速度ωm(α)和加在液壓泵轉(zhuǎn)子上的角速度ωb之間的一般關(guān)系方程是確定變速驅(qū)動(dòng)裝置位置的角α的函數(shù)HbRbsin(0.5α)cos(B-0.5α)ωm(α)＝-------------------------------------ωbHmRmsin〔0.5(θ-α)]cos〔0.5(θ-α)-ρ]式中，β是圖22中液壓泵開(kāi)口等分線69和軸線Wb的垂線之間的角度；ρ是液壓馬達(dá)開(kāi)口等分線70和軸線Wm的垂線之間的角度；開(kāi)口等分線和這種特殊情況下β和ρ值在下面確定。在此方程中，θ是由軸線Wb和Wm形成的角；Hb和Hm分別是液壓泵和液壓馬達(dá)的厚度；Rb和Rm分別是液壓泵和液壓馬達(dá)的缸體半徑。
在此最后位置，液壓馬達(dá)的缸體也不與其轉(zhuǎn)心同心，因?yàn)槿绻?，則液壓馬達(dá)便不能排出從液壓泵接收到的任何流體體積，并且這將導(dǎo)致機(jī)構(gòu)的損壞。對(duì)于在0～αm之間任何位置α不會(huì)發(fā)生這種損壞，只要θ大于αm。在所示的具體情況下，為了在開(kāi)始的α位置使轉(zhuǎn)子裝入缸體內(nèi)必需擴(kuò)大液壓馬達(dá)的缸體。
在圖22、23和24的放大示意圖中可以更好地看到上述說(shuō)明，圖22對(duì)應(yīng)于變速驅(qū)動(dòng)裝置的開(kāi)始位置，α＝0，在此位置時(shí)，液壓泵缸體的幾何軸線65與兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線22重合，圖23對(duì)應(yīng)于變速驅(qū)動(dòng)裝置的中間位置，α＝0.5αM，圖24對(duì)應(yīng)于最后位置，α＝αM，在此位置時(shí)，液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線66也不能達(dá)到與兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線重合，但位于其最靠近的位置。必須注意到，在變速驅(qū)動(dòng)裝置的任何可能位置，液壓泵缸體的幾何軸線65和液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線66位于半徑為E圓心為變速驅(qū)動(dòng)裝置幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23的圓周71上。如果變速驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23和液壓馬達(dá)缸體的中心66之間的距離是不同的(E′不同E)，則在變速驅(qū)動(dòng)裝置的任何可能位置，液壓馬達(dá)缸體的中心將位于另一個(gè)與圓周71同心的半徑為E′的圓周上。首先為了更好地理解計(jì)算而示出圖22、23和24，對(duì)于任何一種本文所述類型的可能的變速驅(qū)動(dòng)器和本專利的客體，該計(jì)算假設(shè)，在任何操作位置即在變速驅(qū)動(dòng)裝置的任何位置，相對(duì)于變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23作用在該裝置上的總轉(zhuǎn)矩為零，這對(duì)應(yīng)于本專利一個(gè)主權(quán)利要求。
應(yīng)注意到，在圖18中，在液壓泵區(qū)域的開(kāi)口等分線已被定義為想像的直線69，在此最后位置該直線穿過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)子的中心22和液壓泵缸體的中心65。該線69相對(duì)于穿過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)子共同幾何軸線22的水平線成β＝0.5αM角，這樣便選用該線，因?yàn)橐呀?jīng)發(fā)現(xiàn)它對(duì)于本專利所尋求的效果是最好的，但是也可以選用另外的線。在放大圖22、23和24中也用實(shí)線和同一編號(hào)示出了液壓泵的開(kāi)口等分線69；因?yàn)樵摼€在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與變速驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成整體，所以它總是與Wb的線構(gòu)成相同的角度β＝0.5αM。在圖10、14和18中可以看到，分開(kāi)液壓泵中高壓和低壓區(qū)的直線將擺動(dòng)許多次，其擺動(dòng)次數(shù)等于其轉(zhuǎn)子相對(duì)于上述等分線每轉(zhuǎn)一圈的小室的數(shù)目，因而可以認(rèn)為，上述直線，液壓泵的開(kāi)口等分線是分開(kāi)液壓泵中高壓和低壓區(qū)的線?？疾靾D22、23和24可以看到，在變速驅(qū)動(dòng)裝置上的液壓泵的高壓的合壓是一個(gè)向量，該向量具有如所附圖所示的數(shù)值Fb、方向和指向，它穿過(guò)液壓泵缸體的中心65并與液壓泵的開(kāi)口等分線69成直角。因?yàn)樗臄?shù)值是已知的并等于Fb＝2Hb·Rb·P如上所述，Hb是液壓泵的厚度；Rb是液壓泵缸體的半徑；P是該時(shí)刻的流體的高壓，上述力作為在外部的反作用力僅相對(duì)于變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線23產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩等于Mb＝E·FbSin(β)＝E·FbSin(0.5αM)假定液壓馬達(dá)的開(kāi)口等分線70已確定，因?yàn)樗仨毚┻^(guò)液壓馬達(dá)缸體的中心66，并與穿過(guò)中心66的Wm線之垂線成角度-ρ，所以由液壓馬達(dá)作用在變速驅(qū)動(dòng)裝置上高壓的合力是向量Fm，該向量穿過(guò)中心66，其數(shù)值為Fm＝2Hm·Rm·P如上所述，Hm是液壓馬達(dá)的厚度；Rm是液壓馬達(dá)缸體的半徑；P是該時(shí)刻流體的高壓，因?yàn)槲覀兒雎栽诟邏菏抑袕囊簤罕玫揭簤厚R達(dá)的通道中的可能的壓力損失，因?yàn)樵谝簤罕煤鸵簤厚R達(dá)之間實(shí)際上沒(méi)有阻塞。上述力相對(duì)于上述外部產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)矩，原點(diǎn)在變速驅(qū)動(dòng)裝置的幾何轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上，并等于Mm＝-E′·Fmsin(ρ)如果現(xiàn)在作為主要條件我們加上相對(duì)于變速驅(qū)動(dòng)裝置的合轉(zhuǎn)矩為零的假設(shè)，則可以得到E·Fbsin(0.5αM)-E′·Fmsin(ρ)＝0因此，ρ＝arcsin〔E·Fbsin(0.5αM)/(E′·Fm)〕代入Fb、Fm的相應(yīng)值可以得到ρ＝arcsin(E·Hb·Rbsin(0.5αM)/(E′·Hm·Rm))在液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線66和兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線22之間的距離E′等于偏心度參數(shù)E時(shí)，參圖22、23和24，上述方程變?yōu)棣眩絘rcsin(Hb·Rbsin(0.5αM)/(Hm·Rm))因此，在本發(fā)明的實(shí)際實(shí)施例中，加上這些條件后，作用在變速驅(qū)動(dòng)裝置上的合轉(zhuǎn)矩在其任何位置實(shí)際上趨近于零。
液壓馬達(dá)的開(kāi)口等分線對(duì)于液壓泵開(kāi)口等分線偏移β＝0.5αM角時(shí)總是形成上述角度-ρ，因而可以達(dá)到，在變速驅(qū)動(dòng)裝置的任何位置，其上的合轉(zhuǎn)矩將為零，不依賴于液壓泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。對(duì)不同于附圖所示特定實(shí)施例所選值的β值，可以選用另一個(gè)ρ值，使得合轉(zhuǎn)矩可以在變速驅(qū)動(dòng)裝置的任何位置達(dá)到零。
在圖25～30中作為說(shuō)明舉例示出了應(yīng)用之一的用在汽車工業(yè)的冷卻組合件上的變速驅(qū)動(dòng)裝置。在這些圖中使用上述同樣的編號(hào)；不作重復(fù)說(shuō)明，僅列舉在上述圖中示出的另外的部件，這些部件不改變本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)，它仍然有助于理解該裝置中的機(jī)構(gòu)。
圖26示出變速驅(qū)動(dòng)器沿圖25的A-B-C-D線截取的縱向截面圖。圖28示出沿圖25的E-F線截取的變速驅(qū)動(dòng)器的縱向截面圖。
圖25是沿圖26的線G-H截取的切開(kāi)圖。必須注意到，此圖的方向和圖10、14和18所示的截面相反。在圖25中已經(jīng)采用齒條式連接件72和96來(lái)取代用鍵27和89使轉(zhuǎn)子40、50與其軸25的連接，該齒條式連接件具有同樣的作用，但可以改進(jìn)上述連接的應(yīng)力分布。液壓馬達(dá)的軸28也受到重視，利用軸承90使它可以在液壓泵轉(zhuǎn)子的軸25中自由地和同軸地轉(zhuǎn)動(dòng)。圖29是沿圖26的I-J線的截面圖，與圖25相比它朝著相反側(cè)，圖中示出配流盤。該圖的方向與圖10～21的方向相同。同樣，圖27是沿圖26的線K-L的液壓馬達(dá)的切開(kāi)圖，該圖的指向完全與圖13、17和21所示液壓馬達(dá)截面的指向相同。在這些圖中，采用齒條式連接件96代替用鍵59使轉(zhuǎn)子50與其軸53的連接，該齒條式連接件具有相同的作用但改進(jìn)了應(yīng)力分布。
圖26示出皮帶輪76，它可以連接在任何驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上。上述皮帶輪與液壓泵的軸24形成整體。用作流體保持器的凹部81放置在外殼兩端，它的作用是密封該裝置。該圖還示出許多O形環(huán)，均用編號(hào)91表示，其作用是密封轉(zhuǎn)動(dòng)或不轉(zhuǎn)動(dòng)的部件之間可能發(fā)生的流體泄漏。在液壓馬達(dá)軸21的中央?yún)^(qū)域，示出向內(nèi)的與其同心的通道29，該通道的作用是通過(guò)孔117和118讓高壓流體流過(guò)，并潤(rùn)滑摩擦軸承90和雙偏心支軸承14和15。高壓流體通過(guò)通道98進(jìn)入上述通道92，該通道98使通道92與配流盤的中心腔連通，該中心腔在此前將配流盤表示成包括兩部分時(shí)其編號(hào)是48和49，現(xiàn)在僅用一個(gè)編號(hào)99表示這個(gè)單件。隨后又通過(guò)徑向通道100實(shí)現(xiàn)從該空腔99到高壓區(qū)的連通，該徑向通道在配流盤內(nèi)延伸，示于圖29的視圖中?？赡軓碾p偏心軸承14和15逸出的在其軸和座之間的流體可能導(dǎo)致對(duì)裝在凹部81和97中的保持器施加一個(gè)有害的軸向推力，因?yàn)樵摿黧w處于高壓下。為避免這一點(diǎn)，使保持器和它們的底壁的之間的空間通過(guò)通道73和71與低壓室連通，通道73和71是固定的，因?yàn)樗鼈儗⒃陔p偏心軸承14和15中。通道71是一個(gè)在軸承17的柱面上形成的槽，變速驅(qū)動(dòng)裝置在該槽的兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)，該槽口的張角稍大于αM，以便通道85在上述槽71上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)在其所有轉(zhuǎn)動(dòng)路徑上與槽口71重合而不斷開(kāi)流體流動(dòng)。通道85又連接在通道86和87上，該通道使通道85與低壓室連通，因此漏出的流體可以回收并轉(zhuǎn)到低壓。
在軸20和21的芯中存在的壓力在它們之間產(chǎn)生一個(gè)很大的推力，該推力趨向于使它們軸向分開(kāi)，該推力可由液壓泵軸的軸向滾針軸承83和液壓馬達(dá)軸的滾針軸承84吸收。
圖26還示出高壓收集器105，該收集器與圖25中葉片基部的孔106重疊。該收集器包括孔縫，該孔縫從低壓開(kāi)口45的尾端延伸到其前端，但在其相反側(cè)定尺寸，如上所述，為修正上述孔縫，還需計(jì)及在葉片基部形成的孔的直徑。從圖29可以更清楚地理解該收集器，圖中還示出它通過(guò)孔108與高壓室連通，而該孔108與使高壓開(kāi)口44、46和配流盤的中心腔49連接的通道100連通。在相反于圖29截面的表面上有第二收集器，它類似前述收集器但與它不同相，它在圖29中看不見(jiàn)，但示于圖26，編號(hào)為123；因?yàn)樗哂蓄愃谱饔貌⒁言谏厦嬲f(shuō)明，所以不再進(jìn)一步解釋。在圖26中還同樣示出在低壓區(qū)葉片基部的收集器111和112，該收集器具有孔縫，該孔縫加上高壓收集器105、123的孔縫形成約360°的角，該孔縫根據(jù)葉片基部的直徑進(jìn)行修正。在葉片基部的這些收集器利用通道120和121經(jīng)通道85、86和87與低壓室連通。這些上面已說(shuō)明，不再另外解釋。
圖28示出排放閥或安全閥，如果在高壓區(qū)的流體壓力超過(guò)最大可允許壓力，則該閥將使通過(guò)通道68的高壓區(qū)和通過(guò)通道80的低壓區(qū)連通，使得壓力重新回到最大可允許值，然后再斷開(kāi)上述連通。此處不作進(jìn)一步說(shuō)明，因?yàn)槲覀兿嘈?，從圖28中足以看清其操作。在此圖中已經(jīng)用圖26的螺栓119代替圖1的鍵16，該螺栓具有相同的作用但具有更充分的緊固作用。圖9的旋轉(zhuǎn)閥的螺母58已用圖28中的外部彈性緊固環(huán)代替，該環(huán)的編號(hào)為125。該圖還示出桿124，該桿可以采用任何機(jī)構(gòu)往外拉，打開(kāi)安全閥78，起到類似分離的效果。
圖25示出用于注入補(bǔ)充流體的蓋127，蓋上裝有量液桿，在此截面圖中見(jiàn)不到。圖26和29的孔126是進(jìn)入變速驅(qū)動(dòng)裝置的補(bǔ)充入口。
在所有圖中省去了調(diào)節(jié)器，該調(diào)節(jié)器即調(diào)節(jié)裝置，該裝置連接在液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的軸上并起動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)裝置的桿，以便迫使液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速符合特定的規(guī)律或使其保持常數(shù)，而不管液壓泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。操作上述桿的機(jī)構(gòu)是很簡(jiǎn)單的。在這些圖中，沒(méi)有包含上述調(diào)節(jié)器，因?yàn)榭梢詰?yīng)用各種調(diào)節(jié)器，并且將它們連接到這種變速驅(qū)動(dòng)器上的方法很容易。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)之一是變速驅(qū)動(dòng)裝置的密封非常簡(jiǎn)單。從圖1、9、26和28可以看到；在整個(gè)變速驅(qū)動(dòng)裝置中，僅在軸承102和其開(kāi)口103、104之間的接合處和兩個(gè)轉(zhuǎn)子的軸20、21與它們?cè)趫D1、9中的軸承14′和15′的結(jié)合處有可能發(fā)生流體滲漏。因?yàn)樵谝簤喝~輪泵和馬達(dá)中軸和軸承的裝配是普通的和標(biāo)準(zhǔn)的，所以可以達(dá)到正確地裝配，現(xiàn)在我們僅說(shuō)明102與103、104的安裝，這種安裝類似于轉(zhuǎn)子軸20、21的安裝，只是直徑稍大一些，其特殊性在于，在實(shí)際中它的轉(zhuǎn)動(dòng)可以忽略不計(jì)，因?yàn)閮H在起動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)機(jī)械或桿以便改變速度比時(shí)它們才轉(zhuǎn)動(dòng)，所以用O形環(huán)91密封它，其液密性便很充分。這種系統(tǒng)因此很簡(jiǎn)單和有效，因?yàn)椴淮嬖谀Σ梁推渌芊庀到y(tǒng)帶來(lái)的復(fù)雜問(wèn)題。
關(guān)于兩個(gè)轉(zhuǎn)子軸的定位問(wèn)題，在圖示的例子中，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子的軸被嚙合在液壓泵的軸中，而且由于軸承90而有可能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，但是兩個(gè)軸可以通過(guò)它們的外端被固定，而使它們之間沒(méi)有任何實(shí)際接觸，如像在某些已知的葉輪泵和馬達(dá)中那樣，由此可以去掉配流盤上的中心開(kāi)孔。
從所有上面的說(shuō)明中可以明顯看到，這種變速驅(qū)動(dòng)器是相當(dāng)簡(jiǎn)單和緊湊的，可以理想地進(jìn)行變速，而且體積也小。
上述的提出專利權(quán)利要求的變速驅(qū)動(dòng)器可以工作在例如壓力200巴或更高而沒(méi)有任何流體密封性問(wèn)題，因此傳輸?shù)霓D(zhuǎn)矩和動(dòng)力遠(yuǎn)高于先有技術(shù)達(dá)到的水平；輸入和輸出之間的速度比可以高達(dá)約1∶8。
作為舉例可以說(shuō)，本發(fā)明的變速驅(qū)動(dòng)器可以傳輸825馬力的動(dòng)力，重量才234kg，對(duì)于較小的動(dòng)力例如70馬力，變速驅(qū)動(dòng)器可以小到28kg重。
由于這些優(yōu)點(diǎn)，在很多情況下，使用本發(fā)明的變速驅(qū)動(dòng)器很容易，而且成本低；因此可能應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng)器的范圍是很廣的。下面說(shuō)明一些應(yīng)用，但是這種選擇說(shuō)明的應(yīng)用不能認(rèn)為是限制。
在機(jī)床例如鉆床、車床、銑床、研磨機(jī)等方面，本發(fā)明的變速驅(qū)動(dòng)器可以連續(xù)地，容易地和沒(méi)有任何顯著損失地改變切削工具或坯料的速度；例如在機(jī)床中，隨著刀具趨近坯料轉(zhuǎn)動(dòng)中心而增加坯料的速度可以使得最佳切削速度保持不變。
此變速驅(qū)動(dòng)器還可以應(yīng)用在紡織機(jī)的領(lǐng)域，所有紡織機(jī)都具有相似的問(wèn)題。例如在精梳紡紗機(jī)中，它以簡(jiǎn)單方式和不消耗動(dòng)力地解決了開(kāi)機(jī)和停機(jī)的問(wèn)題，不需要裝昂貴的離合器，并且可以按要求執(zhí)行進(jìn)一步的加速和減速操作，這種操作使用離合器是不可能的。變速驅(qū)動(dòng)器還可以在任何時(shí)間從一個(gè)速度轉(zhuǎn)到另一個(gè)速度，以便獲得例如紡紗樣品。本發(fā)明的變速驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用在紡織機(jī)上時(shí)的另一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是它可以減少機(jī)器馬達(dá)的功率，因?yàn)樵陂_(kāi)機(jī)時(shí)它不需要另外很大的動(dòng)力來(lái)克服慣性力。
在汽車工業(yè)中，上述變速驅(qū)動(dòng)器可以替代變速箱和離合器，并提供連續(xù)變化的速度比；并且，在研究車輛要求的操作性能之后，可以建立對(duì)每個(gè)速度的最佳轉(zhuǎn)矩并使變速驅(qū)動(dòng)器的控制機(jī)構(gòu)程序化，以便在輪子的轉(zhuǎn)動(dòng)和馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)之間建立特定的比例，甚至不進(jìn)行任何改變便可以對(duì)不同行駛區(qū)域(城市、道路和公路等)的不同參數(shù)程序化，使駕駛員可以從車輛的操縱板上選擇其中的一種。
應(yīng)用變速驅(qū)動(dòng)器的另一個(gè)例子是用在空調(diào)器的壓縮機(jī)上對(duì)于特定的rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))這些壓縮機(jī)達(dá)到其最佳操作點(diǎn)，但是它們被連接到一個(gè)具有可變r(jià)pm的馬達(dá)上，通常它們不能工作在其最佳的rpm。采用上述變速驅(qū)動(dòng)器，可以通過(guò)一個(gè)小的計(jì)算芯片和很小功率的電機(jī)控制其操作，因而可以按需要調(diào)節(jié)壓縮機(jī)的rpm，即可以隨意調(diào)節(jié)上述壓縮機(jī)提供的冷凍能力，而且其效能和操作性能得到顯著增加。
權(quán)利要求
1.一種變速驅(qū)動(dòng)器，包括一個(gè)液壓泵和一個(gè)液壓馬達(dá)，其中，利用在液壓泵和液壓馬達(dá)之間的封閉流路中循環(huán)的流體達(dá)到動(dòng)力傳遞，使得由液壓泵排出的流量必須由液壓馬達(dá)吸收，隨后再回到液壓泵，其中，液壓馬達(dá)和液壓泵均是葉輪泵，由缸體(29、39)和具有徑向凸出葉片(41、51)的轉(zhuǎn)子(40、50)構(gòu)成，該葉片外伸而密接上述缸體(29、39)的內(nèi)壁，并側(cè)向密接兩個(gè)蓋(30，55)而構(gòu)成彼此流體密封的小室，上述蓋中的一個(gè)或兩個(gè)具有讓轉(zhuǎn)子(40，50)軸通到外部的中心開(kāi)孔，改變液壓泵轉(zhuǎn)子(40)、液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子(50)或兩個(gè)轉(zhuǎn)子的偏心度，便可使在液壓泵轉(zhuǎn)子(40)和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子(50)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)比達(dá)到在零和最大值之間的任何一個(gè)值，其特征在于液壓泵的缸體(29)、液壓馬達(dá)的缸體(39)和它們各自的端蓋(30、55)形成一個(gè)構(gòu)成變速驅(qū)動(dòng)裝置的整體件，兩個(gè)缸體的幾何軸線(65、66)平行但不重合，上述變速驅(qū)動(dòng)裝置的唯一運(yùn)動(dòng)是相對(duì)于第三幾何軸線(23)的轉(zhuǎn)動(dòng)，該第三軸線相對(duì)于支承件(10、11)是固定的并平行于所述缸體的上述幾何軸線(65、66)；液壓泵的轉(zhuǎn)子(40)和液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子(50)具有共同幾何軸線(22)，該軸線相對(duì)于上述支承件(10，11)處于固定和偏心的位置，且平行于液壓泵和液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線(65、66)，并且與上述第三幾何軸線(23)相距距離(E)，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子(40，50)可以相對(duì)上述共同幾何軸線(22)彼此獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)；上述變速驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)從外邊起動(dòng)，并通過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)子(40、50)相對(duì)它們的各自缸體(29、39)的偏心度的變化實(shí)現(xiàn)液壓泵轉(zhuǎn)子(40)和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子(50)之間的上述轉(zhuǎn)動(dòng)比的變化，所述可變驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于上述支承件的位置由角度α確定，α＝0對(duì)應(yīng)于液壓泵的缸體(29)和其轉(zhuǎn)子(40)共軸的開(kāi)始位置。
2.如權(quán)利要求1所述的變速驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，至少一個(gè)中央配流盤(38、43)配置在液壓泵和液壓馬達(dá)之間，該盤與上述變速驅(qū)動(dòng)裝置形成整體，因此相對(duì)于上述幾何軸線(23)隨其一起轉(zhuǎn)動(dòng)，上述中央配流盤(38、43)在液壓泵和液壓馬達(dá)之間的具有兩個(gè)通孔(44、46；45、47)，位于與液壓泵接觸的區(qū)域的上述開(kāi)孔(44；45)相對(duì)于液壓泵的開(kāi)口等分線(69)對(duì)稱，位于與液壓馬達(dá)接觸的區(qū)域的上述開(kāi)孔(46、47)相對(duì)于上述液壓馬達(dá)的開(kāi)口等分線(70)對(duì)稱，上述等分線(69、70)具有不一致的方向，以便跨越液壓泵和液壓馬達(dá)之間的角位移，使得第一開(kāi)孔(44、46)實(shí)際上使整個(gè)液壓泵的液體排出區(qū)與液壓馬達(dá)的流體接收區(qū)連通，由此形成一個(gè)單一的高壓室，而第二開(kāi)口(45，47)實(shí)際上使整個(gè)液壓馬達(dá)的流體回流區(qū)與液壓泵的流體通入?yún)^(qū)連通，由此形成一個(gè)單一的低壓室，液壓泵和液壓馬達(dá)的開(kāi)口等分線(69、70)因此分別是分開(kāi)液壓泵和液壓馬達(dá)中高壓室與低壓室的想像直線，上述配流盤還具有第三中心開(kāi)孔(48、49)，以便讓轉(zhuǎn)子(40、50)的準(zhǔn)直軸通過(guò)。
3.如權(quán)利要求2所述的變速驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，其結(jié)構(gòu)參數(shù)滿足以下方程E·Hb·Rbsin(β)-E′·Hm·Rmsin(ρ)＝0式中，β是液壓泵開(kāi)口等分線(69)和幾何軸線(Wb)的垂線之間的角度，該軸線(Wb)連接上述第三幾何軸線(23)和液壓泵缸體的幾何軸線(65)；ρ是液壓馬達(dá)開(kāi)口等分線(70)和幾何軸線(Wm)的垂線之間的角度，該軸線(Wm)連接上述第三幾何軸線(23)和液壓馬達(dá)缸體的幾何軸線(66)；Hb和Hm分別是液壓泵和液壓馬達(dá)的厚度；Rb和Rm分別是液壓泵缸體(29)和液壓馬達(dá)缸體(39)的半徑；E和E′分別是上述第三幾何軸線(23)與液壓泵缸體(29)和液壓馬達(dá)缸體(39)的幾何軸線(65、66)之間的距離；使得由于流體壓力作用在液壓泵缸體(29)上引起的作用在上述第三幾何軸線(23)上的轉(zhuǎn)矩在數(shù)值上等于由于液體壓力作用在液壓馬達(dá)缸體(39)上引起的作用在上述第三幾何軸線(23)上的轉(zhuǎn)矩，但方向相反，因此在上述第三幾何軸線(23)上的合力矩為零。
4.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變速驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，變速驅(qū)動(dòng)裝置和兩個(gè)轉(zhuǎn)子(40、50)的軸(24、20、25；28、53、21、88)利用雙偏心軸承(14、15)配置在上述支承件(10、11)上，每個(gè)所述軸承具有穿過(guò)兩個(gè)轉(zhuǎn)子各自軸(20、21)的內(nèi)偏心孔(14′，15′)，并包括外偏心圓柱面(17、102、17、102)，在變速驅(qū)動(dòng)器相應(yīng)缸體(29、39)側(cè)表面上為此目的而形成的互補(bǔ)圓筒面(18、103；19、104)在所述圓柱面上滑動(dòng)，上述圓柱面(7、102；18、103；19、104)與上述第三幾何軸線(23)共軸。
5.如權(quán)利要求4所述的變速驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，上述雙偏心軸承(14、15)是摩擦軸承。
6.如權(quán)利要求4或5所述的變速驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，利用上述外圓柱面(17、102；17、102)和互補(bǔ)的圓筒表面(18、103；19，104)的密接和配置流體密封件可以在變速驅(qū)動(dòng)裝置和與上述支承件(10、11)形成整體的外殼之間達(dá)到流體密封。
7.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的變速驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，液壓泵的轉(zhuǎn)子(40)和液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子(50)被固定在各自的軸(24、20、25和28、53、21、28)上，上述軸沿上述共同幾何軸線(22)準(zhǔn)直，但彼此不形成整體，因而液壓泵轉(zhuǎn)子(40)的轉(zhuǎn)速不同于液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子(50)的轉(zhuǎn)速，兩種轉(zhuǎn)速之比依賴于上述變速驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于上述支承件(10、11)的角位置(α)。
8.如權(quán)利要求2至7中任一項(xiàng)所述的變速驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，它包括在高壓室與低壓室之間旁路通道(5、60、63、4)和閥門3，該閥門根據(jù)上述變速驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于支承件(10、11)的角位置打開(kāi)和關(guān)閉流過(guò)的流體，上述閥門(3)在變速驅(qū)動(dòng)裝置位于開(kāi)始位置(α＝0)時(shí)使流體在室之間流動(dòng)，當(dāng)變速驅(qū)動(dòng)裝置移離上述開(kāi)始位置時(shí)，該閥門逐漸關(guān)斷上述流體的流動(dòng)，直至變速驅(qū)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)少許角度之后達(dá)到完全關(guān)閉，因此上述閥門(3)在變速驅(qū)動(dòng)裝置相對(duì)于支承件(10、11)轉(zhuǎn)動(dòng)而離開(kāi)上述開(kāi)始位置(α＝0)時(shí)起分離的作用，而在變速驅(qū)動(dòng)裝置沿相反方向移動(dòng)時(shí)該閥門執(zhí)行連接的作用，液壓馬達(dá)的軸在變速驅(qū)動(dòng)裝置的上述開(kāi)始位置(α＝0)可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.如權(quán)利要求8所述的變速驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，上述閥(3)是一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)閥，具有內(nèi)通道(60)和側(cè)孔(59)，根據(jù)該側(cè)孔的角位置，該側(cè)孔打開(kāi)或關(guān)閉流體的流動(dòng)，該閥門包括與其形成整體和共軸的桿(7)，在該桿上配置開(kāi)關(guān)(6)，在變速驅(qū)動(dòng)裝置位于靠近上述開(kāi)始位置(α＝0)的位置時(shí)，上述開(kāi)關(guān)嚙合與支承件(11)形成整體的止動(dòng)件(2)，由此上述開(kāi)關(guān)使閥門轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
該驅(qū)動(dòng)器包括一整體組塊或變速驅(qū)動(dòng)裝置，該裝置包括液壓泵的缸體(29)；液壓馬達(dá)的缸體(39)；端蓋(30、35)；和中央配流盤(38、43)，該盤包括開(kāi)口或通道，用于使高壓的流體從液壓泵流到液壓馬達(dá)，然后使低壓的流體從液壓馬達(dá)流到液壓泵，從而閉合流路。液壓泵和液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子(40、50)的軸具有共同的幾何軸線(22)，該軸線相對(duì)于外部是固定的，兩個(gè)轉(zhuǎn)子可以繞該軸線獨(dú)立地轉(zhuǎn)動(dòng)，這種轉(zhuǎn)動(dòng)是它們唯一的運(yùn)動(dòng)。而變速驅(qū)動(dòng)裝置的唯一可能的運(yùn)動(dòng)是繞幾何軸線(23)的轉(zhuǎn)動(dòng)，該軸線(23)相對(duì)于外部是固定的，不同于液壓泵缸體(29)的幾何軸線(65)、液壓馬達(dá)缸體(39)的幾何軸線(66)和兩個(gè)轉(zhuǎn)子的共同幾何軸線(22)。從外部起動(dòng)液壓變速驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，該轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致液壓泵缸體(29)和液壓馬達(dá)缸體(39)的各自的幾何軸線接近或移離它們的各自轉(zhuǎn)子(40、50)的幾何軸線，由此使得液壓泵轉(zhuǎn)子和(40)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子(50)的轉(zhuǎn)速比改變。
文檔編號(hào)F04C11/00GK1140485SQ9519150
公開(kāi)日1997年1月15日 申請(qǐng)日期1995年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月8日
發(fā)明者埃萊娜·卡諾薩·雷沃雷多 申請(qǐng)人:埃萊娜·卡諾薩·雷沃雷多