專利名稱：連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓機(jī)，尤其涉及能夠以連續(xù)(無級)變速傳動比將動力從原動機(jī)傳送到載荷的液壓靜力傳動裝置。
背景技術(shù)：
在本人引用的序號為No.08/093,192的美國專利申請中公開了一種液壓機(jī)，該液壓機(jī)包括一個液壓泵裝置和一個液壓馬達(dá)裝置，它們配置成與中間的楔形旋轉(zhuǎn)斜盤成對置的沿軸向?qū)?zhǔn)的關(guān)系。泵裝置連接到一個由原動機(jī)傳動的輸入軸，而馬達(dá)裝置固定在靜止的機(jī)器外殼上。一個與輸入軸同軸并按驅(qū)動關(guān)系聯(lián)接到載荷上的輸出軸以轉(zhuǎn)矩偶合關(guān)系樞接在旋轉(zhuǎn)斜盤上。當(dāng)泵裝置受原動機(jī)傳動時，液壓液體通過旋轉(zhuǎn)斜盤中的孔在泵和馬達(dá)裝置之間被往復(fù)泵送。結(jié)果，在旋轉(zhuǎn)斜盤上施加三個全都沿同一方向作用的轉(zhuǎn)矩分量，從而在輸出軸上產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩以傳動載荷。這些轉(zhuǎn)矩分量中的兩個是一個由轉(zhuǎn)動的泵裝置施加在旋轉(zhuǎn)斜盤上的機(jī)械分量和一個由馬達(dá)裝置施加在旋轉(zhuǎn)斜盤上的液壓機(jī)械分量。第三個分量是一個純粹的液壓分量，是由因作用在沿周面對置的旋轉(zhuǎn)斜盤孔的端部表面上的流體壓力造成的作用力差所產(chǎn)生的，由于旋轉(zhuǎn)斜盤的楔形形狀，這些旋轉(zhuǎn)斜盤孔的端部表面具有不同的表面積。
為了改變傳動比，可以變化旋轉(zhuǎn)斜盤相對于輸出軸軸線的角度方位。因為傳動比即速度比例是連續(xù)可變的，所以原動機(jī)可以以基本上在其效率最高的工作點上設(shè)定的恒定速度運行。利用1∶0(空檔)傳動比設(shè)定可以無需使用離合器。在常規(guī)的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置中，液壓液體流動速率隨傳動比的增大而正比地增大，使得在最高的傳動比設(shè)定下產(chǎn)生最高的流動速率，與這種常規(guī)裝置不同，在本人引用的美國專利申請中公開的液壓機(jī)中的流動速率在該傳動比范圍的中點達(dá)到最高值，然后逐漸降低，在最高的傳動比設(shè)定處基本上降到零。因此，減小了由于液壓液體流動產(chǎn)生的損失，避免了常規(guī)液壓靜力傳動裝置在高比例時產(chǎn)生的麻煩。由于多個轉(zhuǎn)矩分量作用在旋轉(zhuǎn)斜盤上，在輸出速度范圍的上半部中液壓液體的流速降低，以及能夠接受最佳性能的原動機(jī)輸入，本人引用的專利申請的液壓機(jī)械作為高效的噪聲小的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置而在車用傳動裝置中具有特別有利的應(yīng)用。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是提供對本人引用的序號為No.08/093,192的美國專利申請中公開的液壓靜力傳動裝置的改進(jìn)，以獲得尺寸、部件數(shù)目和制造成本方面的經(jīng)濟(jì)性。
本發(fā)明的另一個目的是以下述方式提供改進(jìn)，就是將低壓的補(bǔ)充液壓液體引入液壓靜力傳動裝置，并且在設(shè)定和改變傳動比時可以在傳動比控制器中利用液壓液體的壓力。
本發(fā)明的又一個目的是在控制器方面提供改進(jìn)，該控制器用于以連續(xù)(無級)可變的方式設(shè)定和改變液壓靜力傳動裝置的輸入速度對輸出速度之比。
為了達(dá)到這些目的，本發(fā)明的液壓機(jī)當(dāng)其用作一種連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置時包括一個外殼；一個以軸頸支承在該外殼中而用于承受從原動機(jī)來的輸入轉(zhuǎn)矩的輸入軸；一個以軸頸支承在該外殼中而用于將傳動轉(zhuǎn)矩傳送給載荷的輸出軸；一個聯(lián)接在輸入軸上的液壓泵裝置；一個固定在外殼上的液壓馬達(dá)裝置；一個包括在面對泵裝置的輸入表面和面對馬達(dá)裝置的輸出表面之間延伸的孔的楔形旋轉(zhuǎn)斜盤；一個以轉(zhuǎn)矩偶合關(guān)系可以樞接旋轉(zhuǎn)斜盤和輸出軸的聯(lián)軸器；以及一個傳動比控制器，后者包括一個控制缸和一個控制活塞，該控制缸和輸出軸同軸線配置，和液壓泵裝置和液壓馬達(dá)裝置之一成包圍關(guān)系，而該控制活塞通過控制缸可動地安裝并聯(lián)接在旋轉(zhuǎn)斜盤上，使得控制活塞的軸向移動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)斜盤圍繞聯(lián)軸器樞軸軸線的傳動比變化的擺動。
本發(fā)明的其它特點、優(yōu)點和目的將在后繼的描述中提出，一部分將在描述中顯而易見，或可由發(fā)明的實施中知道。通過下述文字描述和附屬的權(quán)利要求及附圖中詳細(xì)指出的裝置可以實現(xiàn)和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
可以理解，上述一般描述和下述詳細(xì)描述均是示范性和解釋性的，為的是對請求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步說明。
附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解并被包括在本說明書中構(gòu)成它的一部分，它例示本發(fā)明的一個最佳實施例，并與文字描述一起用于說明本發(fā)明的原理。
附圖簡述

圖1是根據(jù)本發(fā)明的最佳實施例構(gòu)造的一種連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置的縱向剖視圖。
圖2是圖1傳動裝置的輸入端部分的局部放大縱向剖視圖，它包括集流管組件的不同剖視圖。
圖3和4是圖1和2中所見配流盤的對置表面的平面圖。
圖5是圖1和2中所見集流管組件的一個表面的平面圖。
圖6是與圖1和2的液壓靜力傳動裝置一起使用的外部傳動比控制閥的示意圖。
在所有附圖中相應(yīng)的標(biāo)號表示相似的部件。
最佳實施例詳述根據(jù)本發(fā)明最佳實施例的變速液壓靜力傳動裝置在圖1的總圖中總體用10標(biāo)示，作為基本部件，該裝置10包括外殼12與以軸頸支承于其中的輸入軸14和輸出軸16，后兩者通常成同軸線端部對端部關(guān)系。輸入軸14的伸出到外殼12之外的端部刻有齒槽，如14a所示，以便于和原動機(jī)(未示出)成驅(qū)動連接，而輸出軸16的伸出到外殼12之外的端部也刻有齒槽，如16a所示，以便于和載荷成驅(qū)動連接(未示出)。輸入軸14驅(qū)動液壓泵裝置，后者總的用18標(biāo)示。一個總的用20標(biāo)示的液壓馬達(dá)裝置以外殼12為基底，與泵裝置18沿軸向?qū)χ?。一個總的用22標(biāo)示的楔形旋轉(zhuǎn)斜盤以驅(qū)動方式連接到輸出軸16上，其位置在泵和馬達(dá)裝置之間，并設(shè)有孔，一個用23標(biāo)示的孔，以適應(yīng)泵和馬達(dá)裝置之間液壓液體的交換。一個控制活塞24聯(lián)接到旋轉(zhuǎn)斜盤22上，用于樞軸式調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤相對于輸出軸軸線25的方位角，由此可以調(diào)整地設(shè)定輸入軸速度相對于輸出軸速度的傳動比。
現(xiàn)在更詳細(xì)地同時參照圖1和2，圓筒形外殼12包括一個用排列成一圈的螺栓(圖中可見用31標(biāo)示的一個螺栓)固定就位的蓋30，以封閉外殼的敞開的輸入端。輸入軸14通過蓋中的中心孔和一個集流管組件(總的用34標(biāo)示)伸入外殼12，集流管組件用螺栓31固定在蓋和外殼之間的位置上。安裝在蓋和集流管組件開口中的軸承35支承輸入軸14以便轉(zhuǎn)動。一個用螺栓37固定到蓋30上的環(huán)形端蓋36使密封件38緊靠輸入軸周面，以防止液壓液體泄漏。
如圖2中最清楚可見的輸入軸14的內(nèi)端被擴(kuò)孔而形成一個圓筒形凹槽40，以裝入輸出軸16的直徑縮小的內(nèi)端部部分42。一個安裝在凹槽40中的滾柱軸承環(huán)44形成輸出軸的內(nèi)端軸頸支承件。在集流管組件34的軸套45之外的輸入軸14的內(nèi)端部被做成喇叭形，以形成一個具有齒槽周面的徑向法蘭47，與環(huán)狀止推墊圈49的齒槽中心孔(通常用48標(biāo)示)嚙合。一個環(huán)狀配流盤50置于集流管組件34和止推墊圈49之間。
止推墊圈49的右徑向面做成凹形，以裝入液壓泵裝置18中包括的多個活塞用的承載件56的徑向擴(kuò)大左端部。這些活塞(例如10個，用58標(biāo)示的一個活塞代表)被均勻地分布成與輸出軸軸線25同心的環(huán)列，其方式公開在本人的被引用的專利申請中。如此處圖2中所示，每個泵活塞58包括一個活塞頭60，用一個細(xì)長螺栓61安裝到活塞承載件56上，螺栓61通過一個孔伸入活塞承載件并擰入止推墊圈49的螺紋孔中，如49a所標(biāo)示?；钊^60被加工成一個球形內(nèi)表面，該內(nèi)表面的形狀符合環(huán)形軸承62的球形外表面，該環(huán)形軸承62固定在用螺栓61支承的襯套63上。一個位置延長的套管64也支承在螺栓61上，使得當(dāng)螺栓擰緊時，襯套63被夾緊在位置上，而將軸承62和活塞頭60以軸向間隔關(guān)系合適地安置在活塞承載件56上。結(jié)果，將每個活塞頭60安裝成有限地沿徑向轉(zhuǎn)動。
泵活塞承載件56的圓筒形右端部支承一個環(huán)形球面軸承66，后者的形狀符合在環(huán)形泵缸件68的中心孔中加工成的球形表面67。一個環(huán)形壓力彈簧69壓緊在承載件56和球面軸承66上形成的沿軸向?qū)χ玫呐_肩上，彈簧向右朝著傳動裝置的輸出端推壓球面軸承。滾柱軸承環(huán)70被限定在泵活塞承載件56的中心孔內(nèi)，輸出軸16通過它伸出，形成泵活塞承載件56的軸頸支承件。液壓缸件68包括排列成一圈的泵缸72，用以分別容納泵活塞58。通過泵活塞頭60和泵缸件68的球面軸承安裝方式，可以承受泵缸件軸線相對于輸出軸軸線25的旋進(jìn)運動。
回到圖1，液壓馬達(dá)裝置20的結(jié)構(gòu)基本上與液壓泵裝置20等效。但是，換用一個與旋轉(zhuǎn)的泵活塞承載件56等效的環(huán)形的馬達(dá)活塞承載件74， 用排列成一圈的螺栓75固定在外殼12上。這些螺栓也用于安裝活塞(總的用76標(biāo)示)，每個包括一個活塞頭77，回轉(zhuǎn)式安裝在球面軸承78上，后者用套管79以位置延伸的關(guān)系安置在泵活塞承載件74上，其方式與泵活塞58相同。然后通過一個環(huán)形球面軸承82將馬達(dá)缸體80回轉(zhuǎn)式安裝在承載件74上。一個環(huán)形壓力彈簧83向左朝著傳動裝置10的輸入端推壓球面軸承82。再一次，如在泵缸件68的情況中一樣，在液壓缸件80中形成排列成一圈的馬達(dá)缸84，以分別容納馬達(dá)活塞76。因為馬達(dá)裝置20用螺栓75固定到外殼12上，所以馬達(dá)活塞76和液缸體80不會轉(zhuǎn)動，但是，馬達(dá)活塞頭77對螺栓75和馬達(dá)缸體80對承載件74的球面軸承安裝方式可以承受馬達(dá)缸體軸線的章動(旋進(jìn))運動。
如進(jìn)一步在圖1中看到的，輸出軸16向右延伸通過馬達(dá)活塞承載件74中的中心孔(該處安置一個支承的滾柱軸承環(huán)85)并通過輪轂狀輸出端封閉件86伸出外殼12，封閉件86用螺栓(一個用87標(biāo)出)固定在外殼12上。一個安置在端部封閉件中心孔中的滾柱支承環(huán)89進(jìn)一步形成輸出軸的軸頸支承。一個用螺栓93固定在端部封閉件86上的環(huán)形端蓋92限定一個密封件94，后者在外殼的最后出口點處緊靠輸出軸16的表面，以防止液壓液體泄漏。
旋轉(zhuǎn)斜盤22用橫向銷96以驅(qū)動方式連接在處于泵裝置18和馬達(dá)裝置20之間的操作位置中的輸出軸16上，橫向銷96分別裝入固定在輸出軸上的沿徑向?qū)χ玫妮嗇?8中。銷96的共同軸線與輸出軸軸線25正交，前者構(gòu)成旋轉(zhuǎn)斜盤22的樞軸軸線，以承受旋轉(zhuǎn)斜盤角度取向相對于輸出軸軸線25的傳動比變化的調(diào)整。
回到圖2，旋轉(zhuǎn)斜盤22包括一個與泵缸件68的面102緊密滑動接觸的輸入面101和一個與馬達(dá)缸件80的面104緊密滑動接觸的輸出面103。旋轉(zhuǎn)斜盤22的輸入面和輸出面相對取向成銳角，以形成旋轉(zhuǎn)斜盤的楔形?？?3延伸在旋轉(zhuǎn)斜盤的輸入面和輸出面之間，并連通進(jìn)入泵缸件68的液缸72中的相應(yīng)開口107和進(jìn)入馬達(dá)缸件80的液壓缸84中的相應(yīng)開口108，所有這些在本人引用的專利申請中得到更充分的公開和舉例說明。
傳動比控制活塞24包括一個右部活塞部分110和一個左部活塞部分112，它們基本上端部對端部地用螺紋113結(jié)合。傳動比控制活塞24滑動式安裝在控制液壓缸114上，后者設(shè)有一對沿徑向?qū)χ玫南蛴疑斐龅挠锌淄苟?16，旋轉(zhuǎn)斜盤樞軸銷96通過這些孔伸出?；钊糠?10的輸出端形成一對成緊密角度間隔的有孔的柄腳118，以安裝銷120的端部，銷120又以樞軸方式安裝聯(lián)接片122的一端，后者以緊密角度間隔處于柄腳118之間。聯(lián)接片122的另一端以樞軸方式連接在銷124上，銷124支承在一對在聯(lián)結(jié)片側(cè)面的成緊密角度間隔的柄腳126上。柄腳126是連接件128的沿徑向向外凸出部，連接件128安裝在形成于旋轉(zhuǎn)斜盤22中的凹槽129內(nèi)并由橫向鎖緊銷130保持在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br> 因此可以看出，當(dāng)控制活塞24圍繞其對輸出軸16的樞軸連接件(銷96)作樞軸式轉(zhuǎn)動時，控制活塞24的沿軸向往復(fù)運動變換成旋轉(zhuǎn)斜盤的角運動。也可以看出，利用該連接件和控制缸凸耳116對旋轉(zhuǎn)斜盤樞軸銷96的連接，控制活塞24和控制缸114與輸出軸16一起轉(zhuǎn)動。控制活塞部分110的自由端區(qū)段110a被加工成構(gòu)成一個環(huán)狀分布的平衡質(zhì)量，以平衡旋轉(zhuǎn)斜盤22的偏心質(zhì)量，如序號為08/093,192本人的美國專利中充分說明的。
繼續(xù)參照圖2的放大視圖，控制缸114的左端形成一個沿徑向向內(nèi)伸出的凸緣132，它起一個軸向止動件的作用，以便嚙合以壓配合方式裝配在控制缸內(nèi)的配流盤50。其螺紋周面嚙合控制缸114的內(nèi)螺紋部分135的夾環(huán)134被往下轉(zhuǎn)到牢固地夾住緊靠凸緣132的配流盤50。這樣，環(huán)形配流盤50也與輸出軸16一起轉(zhuǎn)動。
控制活塞部分112的左端被加工而形成一個環(huán)形臺肩140，該臺肩140沿徑向向內(nèi)凸出而與控制缸114的周面滑動式接合?？刂聘妆患庸ざ纬梢粋€環(huán)形臺肩142，該臺肩142沿徑向向外凸出而與控制活塞部分112的圓筒形內(nèi)表面滑動式接合?？刂苹钊糠?12和控制缸114之間由對置的臺肩140和142沿軸向限定的空間形成一個環(huán)狀控制室146?？刂聘缀涂刂苹钊糠?12之間由臺肩142和活塞部分110的輸入(左)端面149沿軸向限定的徑向空間形成另一個環(huán)形控制室148。臺肩140和142與活塞部分110中包括密封環(huán)150，以防止液壓液體從室146和148泄漏。
在角度間隔部位處，在控制缸114的左端中鉆成縱向鉆孔以形成流體通道152(圖1)和154(圖2)。通道152終止于通到臺肩142的輸出(右)側(cè)的徑向通道153內(nèi)，從而通入室148內(nèi)。較短的通道154終止于臺肩142左(輸入)側(cè)的徑向通道155內(nèi)，從而通入室148內(nèi)。通道152和154的外端是堵塞的，如圖2中156處所示。如圖2中可見，通道154通過在控制缸114中鉆成的短連接通道159與配流板50中鉆成的徑向通道158連通。徑向通道158的內(nèi)端與縱向通道160連通，后者轉(zhuǎn)過來與配流盤50的徑向內(nèi)面163中形成的環(huán)形淺腔162連通，這同時在圖3中可見。在等于腔162的半徑處，在集流管組件34的軸套45上壓配合的環(huán)形集流管件166中鉆入一個縱向通道164。該縱向通道164的左端通入徑向通道168，其外端以集流管件166中的孔170為終端。
以同樣方式并如圖1中所示，控制缸114中的縱向通道152通過控制缸114中的短連接通道173與鉆入配流盤50的徑向通道172連通。徑向通道172的內(nèi)端與縱向通道174連通，該縱向通道174通入在配流盤50的內(nèi)徑向面163中加工的環(huán)形淺腔175中(圖3)。在等于腔175的半徑處在集流管件166的右表面中鉆入一個縱向通道177。通道177的內(nèi)端開口通入一個徑向通道178，其外端以集流管件中的孔180為終端。
可以看出，雖然配流盤50與輸出軸一起轉(zhuǎn)動而集流管件166用螺栓31固定在外殼l2上，但配流盤中的環(huán)形腔162和175在縱向通道160和164之間與縱向通道174和177之間形成連續(xù)的流體連通，而不管轉(zhuǎn)動配流盤和靜止集流管件的角度相對關(guān)系。因此，在傳動操作期間，孔170與室146呈連續(xù)流體連通，而孔180與室148呈連續(xù)流體連通。
為了保證從油池泵182中充分供給補(bǔ)充的液壓液體，在集流管件166中以120°角度間隔位置形成三個附加的孔。這些補(bǔ)充孔之一用184例示于圖1中。每個補(bǔ)充孔與集流管件166中鉆入的徑向通道186連通，后者又與成角度的通道188連通，通道188通入集流管件的徑向右表面，與配流盤50的徑向左表面163中加工成的最外部半圓環(huán)形腔190成面對關(guān)系，如圖3所示。從圖2中看到，一個最終集流管孔192與集流管件166中的徑向通道193連通，后者又與縱向通道194連通，縱向通道194開口進(jìn)入集流管件的徑向右面，與配流盤表面163中加工的環(huán)形腔196成面對關(guān)系(圖3)。
圖5中例示集流管件166的徑向右表面199處集流管通道的相對角度和徑向位置。應(yīng)當(dāng)指出，圖1和2中例示的集流管件166、配流盤50和控制缸114的截面已經(jīng)被選擇來最清楚地例示其中各種通道的液壓液體流動關(guān)系，因此并不代表它們實際的角度關(guān)系，后者在集流管件166的情況下可以在圖5中看到。
在圖4的平面圖中看到的配流盤50的徑向右表面200被加工成構(gòu)成一對沿徑向?qū)χ玫陌雸A環(huán)形(腎形)表面的腔202和204。一對腎形孔206通過配流盤50在腔190和202之間形成流體連通，而一對腎形孔208在腔204和196之間形成流體連通，如圖3中同時看到的。
回到圖2，泵活塞安裝螺栓61鉆有軸向孔210。(用虛線例示)，使得泵缸72中的液體壓力被連通，以隔開在支承緊靠配流盤50的右表面200(圖4)的止推墊圈49的徑向左表面中形成的凹槽212。這樣，泵缸液體壓力與配流盤表面200中的表面腔202和204連通，然后通過孔206和208與配流盤表面163中的表面腔190和196連通。
當(dāng)泵活塞58和泵缸72從楔形旋轉(zhuǎn)斜盤22的最薄點旋轉(zhuǎn)到其沿徑向?qū)χ玫淖詈顸c時，相關(guān)泵缸的容積逐漸縮小，而這些泵缸中的液壓液體因此增壓。這被認(rèn)為是液壓泵裝置18的高壓或泵壓側(cè)。
當(dāng)泵活塞和泵缸從最厚點旋轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)斜盤22的最薄點時，相關(guān)泵缸72的容積逐漸膨脹。這被認(rèn)為是液壓泵裝置18的低壓或抽吸側(cè)。
因為配流盤50和旋轉(zhuǎn)斜盤22聯(lián)合轉(zhuǎn)動，由于兩者均聯(lián)接在輸出軸16上，所以由旋轉(zhuǎn)斜盤決定的配流盤表面腔對泵裝置18的高壓(泵送)和低壓(抽吸)側(cè)的角度關(guān)系仍然固定而不管輸入軸對輸出軸的速度比。配流盤50相對于旋轉(zhuǎn)斜盤的角度取向是這樣的，使得由油池泵182通過集流管件孔184和通道186、188引入的在配流盤表面腔190和206中的液壓液體由于在泵活塞安裝螺栓61中由孔210形成的液體連接而取包含在泵裝置18的抽吸側(cè)中的泵缸72的平均液體壓力。形成三個相隔120°的補(bǔ)充通道188保證了至少兩個補(bǔ)充孔始終與配流盤50的徑向左表面163內(nèi)的180°拱形表面腔190流體連通。因此，防止了泵裝置18中液壓液體的缺乏。
另一方面，通過泵活塞安裝螺栓61中的孔210。使充滿配流盤表面腔196和204的液壓液體增壓到泵裝置18的高壓(泵送)側(cè)中包含的泵缸72的液體壓力平均值。如上所述，配流盤腔196中的高壓液壓液體通過集流管通道193和194與孔192流動連通。
設(shè)置了一個諸如圖6中所示的傳動比控制閥220，通過一個垂直于輸出軸軸線25的沿旋轉(zhuǎn)斜盤輸入(左)表面101反時針方向的旋轉(zhuǎn)斜盤銳角的有限倒擋速度范圍使傳動裝置10調(diào)整(改變)沖程，從而產(chǎn)生一個空檔(1∶0)傳動比，經(jīng)過從空檔(1∶0)到1∶1傳動比的向前速度范圍，在該處旋轉(zhuǎn)斜盤輸出(右)表面103垂直于軸25，并超過此范圍，進(jìn)入有限的超速范圍，如圖2中旋轉(zhuǎn)斜盤角度所示。第一閥孔222由流體導(dǎo)管223連接在集流管孔170上，后者與控制活塞環(huán)形室146成流體連通，如圖2中所見。第二閥孔224由流體導(dǎo)管225連接在集流管孔180上，后者與控制活塞環(huán)形室148流體連通，如圖1中所見。第三閥孔226由流體導(dǎo)管227連接在集流管孔192上，后者與旋轉(zhuǎn)斜盤腔196中的高壓液壓流體成流體連通，如圖2中所見。第四和最后一個閥孔228連接在返回油池230的流體導(dǎo)管229上?？刂崎y的操作通過操作裝置221使其滑閥往復(fù)運動到三個閥位置(用232、234和236標(biāo)示)中選定的一個位置來進(jìn)行。
當(dāng)傳動比控制閥220處于圖6中所示的閥位置234時，所有四個閥孔均關(guān)閉，使控制活塞室146和148中的液體壓力能夠相等?？刂苹钊?10的軸向位置因此由控制室中的平衡液體壓力保持穩(wěn)定，以設(shè)定所需的傳動比。為了通過圖1和2中沿反時針方向轉(zhuǎn)動的旋轉(zhuǎn)斜盤22減小傳動比，通過操作裝置221使控制滑閥向左移動，以確立閥的位置236，其中閥孔226和閥孔224保持流體連接而閥孔222和閥孔228保持流體連接。由此可見，高壓液壓流體流入環(huán)形控制室148而環(huán)形控制室146通向油池230。然后室148中的流體壓力超過室146中的流體壓力，隨著室146的容積收縮時使室148的容積膨脹。因此控制活塞110被沿軸向推向后邊，而旋轉(zhuǎn)斜盤22通過它聯(lián)接到由聯(lián)接件122形成的控制活塞上而沿反時針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)達(dá)到所需的較低傳動比時，操作裝置121向右移動而重新確立中心閥位置234并關(guān)閉所有閥孔。控制室146和148中的流體壓力迅速相等而設(shè)定新的更低的傳動比。
然后為了增大傳動比，閥操作裝置221被拉向右邊，以確立閥位置232，而將閥孔226連接到閥孔222上，同時將閥孔224連接到閥孔228上。然后隨著控制室148通向油池230，高壓液壓流體流入控制室146。然后控制活塞110。被推向左邊，旋轉(zhuǎn)斜盤22沿順時針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)達(dá)到所需的較高傳動比時，通過操作裝置221重新確立中央閥位置234?？刂剖?46和148中的流體壓力迅速恢復(fù)平衡，設(shè)定新的更高的傳動比。
可以理解，傳動比控制閥可以不用三位置滑閥而取一對脈沖寬度調(diào)制電磁閥形式，如1995年1月30日申請的序號為No.08/380,269的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請中所公開的，在這里引用其公開內(nèi)容，是為了參考。
從以上所述可以看出，本發(fā)明提供一種在本人引用的序號為No.08/093,192的專利申請中公開的那種類型的連續(xù)變速的液壓傳動，它具有體積緊湊、部件較少和制造成本減小的優(yōu)點。雖然在上面公開的最佳實施例中，控制活塞24和控制缸114被配置成與泵裝置18成包圍關(guān)系，但可以理解，這些部件可以被配置成包圍馬達(dá)裝置20。此時可以以本人引用的序號為No.08/342,472的專利申請中公開的方式將配流盤50和集流管件166配置在馬達(dá)裝置的輸出側(cè)，通過馬達(dá)活塞安裝螺栓75中的孔與馬達(dá)缸84成流體連通。
熟練本技術(shù)領(lǐng)域的人員在不背離本發(fā)明的精神下顯然可以對本發(fā)明的裝置作出種種修改和變化。因此本發(fā)明要覆蓋其修改和變化，只要這些修改和變化處在所附權(quán)利要求及其等同物的精神范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，包括一個外殼；一個輸入軸，它以軸頸支承在該外殼中，用以接受從原動機(jī)傳來的輸入轉(zhuǎn)矩；一個輸出軸，它以軸頸支承在該外殼中，用以將輸出轉(zhuǎn)矩傳送到一個載荷上；一個液壓泵裝置，按驅(qū)動關(guān)系聯(lián)接到輸入軸上；一個液壓馬達(dá)裝置，固定在外殼上；一個楔形旋轉(zhuǎn)斜盤，按操作關(guān)系配置在液壓泵裝置和液壓馬達(dá)裝置之間，并包括調(diào)節(jié)液壓泵裝置和液壓馬達(dá)裝置之間液壓流體輸送的孔；一個聯(lián)軸器，將旋轉(zhuǎn)斜盤以轉(zhuǎn)矩偶合關(guān)系樞接到輸出軸上；以及一個傳動比控制器，包括一個控制缸，跟液壓泵裝置和液壓馬達(dá)裝置之一成包圍關(guān)系和輸出軸軸線共軸配置；和一個圓柱形控制活塞，通過控制缸可動地安裝并聯(lián)接在該旋轉(zhuǎn)斜盤上，使得控制活塞的軸向移動轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)斜盤圍繞聯(lián)軸器樞軸軸線的傳動比變化的轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該傳動比控制器還包括在控制缸和控制活塞之間限定的第一和第二環(huán)形控制室，使得第一和第二控制室中的液壓流體壓力差別產(chǎn)生控制活塞的軸向移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該第一和第二控制室是由控制缸和控制活塞的徑向和軸向?qū)χ玫谋砻娌糠窒薅ǖ摹?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該控制缸在固定的軸向位置上連接到聯(lián)軸器上，同時與控制活塞、旋轉(zhuǎn)斜盤和輸出軸一起聯(lián)合轉(zhuǎn)動。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該傳動比控制器還包括一個與第一和第二室成流體連通的控制閥，該控制閥可以選擇性地操作而產(chǎn)生下述狀態(tài)中的任何一種1)第一和第二控制室中的液壓流體壓力平衡，以便將旋轉(zhuǎn)斜盤的角度位置設(shè)定到所要的傳動比；2)第一控制室中的液壓流體壓力大于第二控制室中流體壓力，以便沿傳動比增大方向使旋轉(zhuǎn)斜盤圍繞樞軸軸線轉(zhuǎn)動；3)第二控制室中的液壓流體壓力大于第一控制室中的流體壓力，以便沿傳動比減小方向使旋轉(zhuǎn)斜盤圍繞樞軸軸線轉(zhuǎn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，還包括一個聯(lián)接件，在一個徑向偏離樞軸軸線的位置上，將控制活塞的一個自由端部樞接于旋轉(zhuǎn)斜盤上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該傳動比控制器還包括一個液壓流體回路，該回路將控制閥連接到液壓泵裝置和液壓馬達(dá)裝置中的一個內(nèi)的加壓液壓流體源上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于還包括一個環(huán)形配流盤，與輸出軸聯(lián)接并和其一起旋轉(zhuǎn)，包括一些流體通道；和一個集流管，固定在外殼上，并包括與配流盤流體通道連通的流體通道，該配流盤和集流管流體通道被設(shè)置成在控制閥和各第一控制室、第二控制室及液壓泵裝置與液壓馬達(dá)裝置中的一個內(nèi)的增壓液壓流體源之間形成獨立的液壓流體回路。
9.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于還包括一個聯(lián)接于輸出軸并與其一起旋轉(zhuǎn)的環(huán)形配流盤，該配流盤包括1)一個在其中具有沿徑向偏離的第一和第二環(huán)形腔的徑向表面，2)一個在第一控制室和第一環(huán)形腔之間構(gòu)成流體連通的第一流體通道，3)一個在第二控制室和第二環(huán)形腔之間構(gòu)成流體連通的第二流體通道；和一個固定在外殼上的集流管，該集流管包括1)一個與配流盤徑向表面成滑動式界面接合的徑向表面，2)通過獨立的流體導(dǎo)管連接到控制閥上的第一和第二孔，3)一個從第一孔通到集流管徑向表面中與第一環(huán)形腔對準(zhǔn)的第一開口的第一流體通道，4)一個從第二孔通到集流管徑向表面中與第二環(huán)形腔對準(zhǔn)的第二開口的第二流體通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該配流盤徑向表面還包括一個沿徑向與第一和第二腔偏離并與一個在液壓泵和馬達(dá)裝置之一中的增壓液壓流體源成流體連通的第三環(huán)形腔，而該集流管還包括1)一個通過流體導(dǎo)管連接到控制閥上的第三孔，2)一個從第三孔通到集流管徑向表面中與第三環(huán)形腔對準(zhǔn)的第三開口的第三流體通道。
11.根據(jù)權(quán)利要求10中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該配流盤徑向表面還包括一個沿徑向與第一、第二和第三腔偏離的第四腔，該第四腔與液壓泵和馬達(dá)裝置之一成流體連通，而該集流管還包括1)一個連接到補(bǔ)充液壓流體源上的第四孔，2)一個從第四孔通到集流管徑向表面配置成與第四腔流體連通的第四開口的第四流體通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該第三腔與液壓泵裝置的高壓側(cè)成流體連通，而該第四腔與液壓泵裝置的低壓側(cè)成流體連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求12中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該液壓泵裝置包括一個形成泵缸圓形列的液缸組件；一個按驅(qū)動方式聯(lián)接到輸入軸上的承載件；多個泵活塞，每個泵活塞通過一個安裝裝置安裝到該承載件上的某一位置，按滑動方式裝入一個不同的泵缸內(nèi)，這些安裝裝置具有軸向鉆孔，這些鉆孔在第三腔和那些在液壓泵高壓側(cè)中旋轉(zhuǎn)的泵缸之間形成流體連通，并在第四腔和那些在液壓泵裝置的低壓側(cè)中旋轉(zhuǎn)的泵缸之間形成流體連通。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該第一、第二、第三和第四腔形成于配流盤的第一徑向表面中，該配流盤還包括一個與第一徑向表面對置的第二徑向表面；一個在該第二徑向表面中形成的第五半環(huán)形腔，多個第一安裝孔在該第五腔和那些在液壓泵裝置的高壓側(cè)中旋轉(zhuǎn)的泵缸之間形成流體連通；一個在第二徑向表面中形成的相對于第五腔沿徑向?qū)χ玫牡诹氕h(huán)形腔；多個第二安裝孔，在該第六腔和那些在液壓泵裝置的低壓側(cè)中旋轉(zhuǎn)的泵缸之間形成流體連通；一個第一軸向孔，在第三和第五腔之間形成流體連通；以及一個第二軸向孔，沿徑向與第一軸向孔偏離，并在第四和第六腔之間形成流體連通。
15.一種連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于包括一個外殼；一個輸入軸，以軸頸支承在該外殼中；一個輸出軸，以軸頸支承在該外殼中并有一個軸線；一個液壓泵裝置，包括一個承載器，按驅(qū)動關(guān)系聯(lián)接，以便通過輸入軸轉(zhuǎn)動，多個泵活塞，以圓形列的布置由各個具有通孔的安裝裝置安裝在承載器上，及一個構(gòu)成圓形列泵缸的缸體，泵活塞分別以滑動方式裝入該泵缸體；一個液壓馬達(dá)裝置，包括一個固定在外殼上的承載器，多個以圓形列的布置安裝在承載器上的馬達(dá)活塞，及一個形成圓形列馬達(dá)缸的缸體，馬達(dá)活塞分別以滑動方式裝入該馬達(dá)缸體；一個楔形旋轉(zhuǎn)斜盤，在液壓泵和馬達(dá)裝置之間的操作位置上按驅(qū)動式樞接在輸出軸上，并包括調(diào)節(jié)泵缸和馬達(dá)缸之間液壓流體泵壓交流的孔，該旋轉(zhuǎn)斜盤形成液壓泵裝置的沿徑向?qū)χ玫母邏簜?cè)和低壓側(cè)，泵缸通過它旋轉(zhuǎn)；一個控制器，聯(lián)接成能調(diào)整旋轉(zhuǎn)斜盤相對于輸出軸軸線的角度取向，由此改變輸入軸和輸出軸速度的傳動比；一個固定在外殼上的集流管，該集流管包括一個徑向表面，及多個第一內(nèi)流體通道，以相等半徑位置處的徑向表面中相應(yīng)的多個成角度間隔的第一開口為終端；一個配流盤，安置在集流管和泵活塞承載器之間，與輸出軸聯(lián)接并與其一起轉(zhuǎn)動，該配流盤包括一個第一徑向表面，與集流管徑向表面成界面滑動接合，一個半環(huán)形第一腔，形成于第一徑向表面中與第一開口的徑向位置相對應(yīng)的徑向位置處，使得在配流盤相對于集流管轉(zhuǎn)動期間在第一腔和至少一個第一開口之間保持流體連通，一個與第一徑向表面對置的第二徑向表面，一個弧形第二腔，形成于第二徑向表面中一個角度位置處，通過泵活塞安裝通孔與那些在液壓泵裝置的低壓側(cè)中旋轉(zhuǎn)的泵缸形成流體連通，及一個在第一和第二腔中形成流體連通的第一軸向孔；以及一個連接在第一內(nèi)通道上的油池泵，將補(bǔ)充的液壓流體供給到在液壓泵裝置的低壓側(cè)中旋轉(zhuǎn)的泵缸內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該集流管包括至少三個按角度相對間隔的第一開口，使得在配流盤相對于集流管轉(zhuǎn)動期間在第一腔和至少兩個第一開口之間保持補(bǔ)充的流體連通。
17.根據(jù)權(quán)利要求15中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該集流管還包括至少一個第一周邊孔，用于將油池泵連接到第一流體通道上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于該集流管還包括1)一個第二周邊孔，2)一個第二內(nèi)流體通道，在一個沿徑向偏離第一開口半徑位置的位置處從第二周邊孔通向集流管徑向表面中第二開口處，而該集流盤還包括1)在第一徑向表面中在與第二開口連續(xù)流體連通的位置處形成的環(huán)形第三腔，2)一個在第二徑向表面中在與第二腔沿徑向?qū)χ玫奈恢锰幮纬傻幕⌒蔚谒那?，該第四腔通過泵活塞安裝通孔與那些在液壓泵裝置的高壓側(cè)中旋轉(zhuǎn)的泵缸形成流體連通，3)一個在第三和第四腔之間形成流體連通的第二軸向孔。
19.根據(jù)權(quán)利要求18中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該傳動比控制器包括一個控制缸，跟液壓泵裝置配置成包圍關(guān)系，與輸出軸軸線同軸，以及一個圓柱形控制活塞，通過控制缸可活動地安裝并聯(lián)接在旋轉(zhuǎn)斜盤上，使得控制活塞的軸向移動被轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)斜盤的圍繞與輸出軸軸線成正交的樞軸軸線的傳動比變化轉(zhuǎn)動。
20.根據(jù)權(quán)利要求19中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該傳動比控制器還包括在控制缸和控制活塞之間形成的第一和第二環(huán)形控制室，使得第一和第二控制室中的液壓流體壓力差別產(chǎn)生控制活塞的軸向移動。
21.根據(jù)權(quán)利要求20中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該第一和第二控制室由控制缸和控制活塞的沿徑向和沿軸向?qū)χ玫谋砻娌糠中纬伞?br> 22.根據(jù)權(quán)利要求21中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該控制缸固定在軸向位置上而與控制活塞、旋轉(zhuǎn)斜盤和輸出軸一起轉(zhuǎn)動。
23.根據(jù)權(quán)利要求22中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該集流管還包括1)一個第三周邊孔，2)一個第三內(nèi)通道，從該第三周邊孔通向集流管徑向表面中沿徑向偏離第一和第二開口的第三開口，3)一個第四周邊孔，4)一個第四內(nèi)通道，從該第四周邊孔通向集流管徑向表面中沿徑向偏離第一、第二和第三開口的第四開口，而該配流盤還包括1)一個在第一徑向表面中在與第三開口連續(xù)流體連通的位置處形成的第五環(huán)形腔，2)一個以流體連通方式連接第五環(huán)形腔和第一控制室的第一內(nèi)流體通道， 3)在第一徑向表面中在與第四開口連續(xù)流體連通的位置處形成的第六環(huán)形腔，4)一個以流體連通方式連接第六腔和第二控制室的第二內(nèi)流體通道。
24.根據(jù)權(quán)利要求23中所述的連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，其特征在于，該傳動比控制器包括一個控制閥，與第二、第三和第四周邊孔形成獨立的流體連接并可選擇性地操作而產(chǎn)生下述狀態(tài)中任何一種狀態(tài)1)在第一和第二控制室中的液壓流體壓力平衡，以便將旋轉(zhuǎn)斜盤的角度位置設(shè)定到所要的傳動比，2)第一控制室中的液壓流體壓力大于第二控制室中的流體壓力，以便使旋轉(zhuǎn)斜盤圍繞樞軸軸線沿傳動比增大的方向轉(zhuǎn)動，3)第二控制室中的液壓流體壓力大于第一控制室中的流體壓力，以便使旋轉(zhuǎn)斜盤圍繞樞軸軸線沿傳動比減小的方向轉(zhuǎn)動。
全文摘要
一種連續(xù)變速液壓靜力傳動裝置，包括一個連接成驅(qū)動液壓泵裝置的輸入軸、一個固定在外殼上的液壓馬達(dá)裝置和一個輸出軸。一個楔形旋轉(zhuǎn)斜盤以傳動連接方式樞接于輸出軸，以通過旋轉(zhuǎn)斜盤中的孔接受從泵和馬達(dá)裝置之間的增壓液壓流體的變化產(chǎn)生的輸出轉(zhuǎn)矩。一個液壓驅(qū)動的傳動比控制器樞接在旋轉(zhuǎn)斜盤上，以選擇性地調(diào)整旋轉(zhuǎn)斜盤相對于輸出軸軸線的角度并由此改變傳動比。
文檔編號F16H39/14GK1149909SQ96190312
公開日1997年5月14日 申請日期1996年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月7日
發(fā)明者L·R·福爾森姆 申請人:洛克希德馬丁公司