專利名稱：連續(xù)變速靜液傳動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓機械，尤其涉及將動力自原動機上以連續(xù)(無級)可變傳動比傳遞到負載上的靜液傳動裝置。
背景技術(shù)：
在1992年1月14申請的、在此引用其公開內(nèi)容是為了參考的、我的共同未決的國際專利申請中，公開了并請求保護了一種液壓機械，它包括一液壓泵組件和一液壓馬達組件，它們相互對置，和一中間體，即楔形旋轉(zhuǎn)斜盤軸向?qū)χ?。泵組件連于由原動機驅(qū)動的一輸入軸，而馬達組件固定于靜止的機殼。一根與輸入軸共軸線并按驅(qū)動關(guān)系連于負載的輸出軸跟旋轉(zhuǎn)斜盤相連。當泵組件受原動機驅(qū)動時，液壓流體經(jīng)旋轉(zhuǎn)斜盤中特殊構(gòu)形的孔道被往返泵送于泵和馬達組件之間。結(jié)果，3個均按相同方向作用的扭矩分量全作用于旋轉(zhuǎn)斜盤上，從而在輸出軸上產(chǎn)生輸出扭矩以驅(qū)動負載。其中的2個扭矩分量分別是由旋轉(zhuǎn)泵組件作用于旋轉(zhuǎn)斜盤上的機械分量和由馬達組件作用在旋轉(zhuǎn)斜盤上的液壓機械分量。第3個分量是純靜液分量，它是由于作用在旋轉(zhuǎn)斜盤幾道的周向相反端面上的流體壓力產(chǎn)生的不均勻力而產(chǎn)生的；這些端面由于旋轉(zhuǎn)斜盤的楔形而呈不同的表面積。
為改變傳動比，旋轉(zhuǎn)斜盤相對于輸出軸軸線的角度方位是可變的。由于傳動比，即速比在1∶0和1∶1之間是連續(xù)可變的，因此原動機能以基本上設(shè)定在其最高效率的運轉(zhuǎn)點的恒速下運轉(zhuǎn)。傳動比為1∶0(空擋)的設(shè)定，無須離合器。跟常規(guī)的連續(xù)可變靜液傳動裝置不同，其中液壓流的流量率隨傳動比增加而成比例地增加，這樣，最大流量率出現(xiàn)在最高傳動比設(shè)定時；而在我的所引用的PCT申請中所公開的液壓機械中的流量率在傳動比范圍的中間點達到最大，而后在最高傳動比設(shè)定時逐漸降下到大致為零。這樣，由液壓流體流動引起的損失減少了，并且消除了常規(guī)靜液傳動裝置在高傳動比時產(chǎn)生的煩入的嘯聲。由于多扭矩分量作用于旋轉(zhuǎn)斜盤上，在輸出速度范圍上半?yún)^(qū)內(nèi)的液壓流體流量調(diào)節(jié)原動機最佳輸入性能的功率減少，因此，我的PCT申請的液壓機械作為高效率、安靜、連續(xù)變速靜液傳動裝置在車輛驅(qū)動系中獲得特別有利的應(yīng)用。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的在于對我的PCT申請的液壓機構(gòu)進行改進，使其尺寸小，部件數(shù)量少，制造成本低。
本發(fā)明的另一目的在于改進將低壓液壓流體引入液壓泵和馬達組件的方式以及供調(diào)節(jié)傳動比，即調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)斜盤角度的液壓流體壓力的產(chǎn)生方式。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種在我的PCT申請所公開的這種液壓機械，其中，當液壓機械受原動機驅(qū)動時，能量可被儲存以便隨后恢復(fù)和使用，根據(jù)旋轉(zhuǎn)斜盤的角度臨時驅(qū)動輸出軸，輸入軸或兩者。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種能應(yīng)付在液壓機械中所產(chǎn)生的極大推力負荷的改進了的液壓支座。
為了達到這些目的，本發(fā)明的液壓機械，在其申請中作為連續(xù)變速靜液傳動裝置，包括一殼體；一根以軸頸支承在該殼體內(nèi)用以自原動機上接受輸入扭矩的輸入軸；一根以軸頸支承于該殼體內(nèi)用于傳遞驅(qū)動扭矩給負載的輸出軸；一個和輸入軸相連的液壓泵組件；一個固定于該殼體的液壓馬達組件；一個包括在輸入面和輸入面之間延伸的孔道的楔形旋轉(zhuǎn)斜盤，其中輸入面面向泵組件，輸出面面向馬達組件；以驅(qū)動方式連于輸出軸并樞接于旋轉(zhuǎn)斜盤的聯(lián)軸器，用于調(diào)節(jié)輸出軸和旋轉(zhuǎn)斜盤之間的扭矩傳遞，并調(diào)節(jié)斜盤相對于輸出軸軸線的角度；一個與之相連以將斜盤角度調(diào)節(jié)到所需傳動比的控制器；一個在輸入和輸出軸之一中的軸向內(nèi)通道，用以將液壓流體引入到泵組件和馬達組件。
按照這些目的，本發(fā)明還要提供一種液壓機械，包括一殼體；一根以軸頸支承于殼體內(nèi)自原動機上接收輸入扭矩的輸入軸；一根以軸頸支承于殼體內(nèi)將扭矩傳遞給負載的輸出軸；一個和輸入軸相連的液壓泵組件；一個固定于殼體的液壓馬達組件；一個以驅(qū)動方式連接輸出軸并包括在輸入面和輸入面之間延伸的孔道的楔形旋轉(zhuǎn)斜盤，其中輸入面面向泵組件，輸出面面向馬達組件；一個連于斜盤以調(diào)節(jié)斜盤相對于輸出軸軸線的角度方位的控制器；一個具有儲存位置和恢復(fù)位置的閥；一個液壓流體蓄能器，它跟泵組件和馬達組件經(jīng)所述閥保持液壓流體流通，在泵組件受原動機驅(qū)動期間而所述閥處于儲存位置時用以儲存能力，而當閥處于恢復(fù)位置時，用于將能量補償給泵組件和馬達組件，以驅(qū)動輸入軸、輸出軸，或兩者，取決于斜盤角度。
按照這些目的，本發(fā)明還要提供一種液壓機械，它包括一殼體；一根以軸頸支承于支殼體內(nèi)以接收輸入扭矩的輸入軸；一個受輸入軸驅(qū)動并包括一液壓缸和對其內(nèi)的液壓流體進行加壓的一活塞的液壓泵組件；一個靜液推力支座，包括一個固定于所述液壓機械且具有第一支承面的第一支承件，一個固定于該機械的運動部件且具有第二支承面的支承件，第二支承面在界面上和第一支承面成滑動接觸，第一和第二支承面中的一個在其界面上形成至少一個腔，該腔的開口跟液壓缸連通，液壓流體經(jīng)該開口自液壓缸引入以充注該腔，腔中的液壓流體經(jīng)該開口受液壓缸中的壓力液壓流體加壓，以產(chǎn)生正比于該腔表面積的推力，其方向與由該機械產(chǎn)生的推力負載相反。
本發(fā)明的其它特點、優(yōu)點和目的將在隨后的說明中提出，其中的一部分由于說明而會變得明顯，或可通過本發(fā)明的實踐來認識。本發(fā)明的目的和優(yōu)點將通過在下面的書面敘述和所附的權(quán)利要求書以及附圖中具體指出的裝置來實現(xiàn)和達到。
應(yīng)當理解，無論是上述的一般敘述還是下面的詳細說明都是示例性和解釋性的，意在對所要求保護的本發(fā)明提供進一步的說明。
這些附圖是用來為本發(fā)明提供進一步的理解的，因而被引入，它構(gòu)成說明書的一部分，圖示本發(fā)明的優(yōu)選實施例，和說明書一起，用于解釋本發(fā)明的原理。
附圖簡介

圖1是本發(fā)明的連續(xù)變速靜液傳動裝置的縱剖面圖；圖2是沿圖12-2線所取的剖面視；圖3是圖1中輸出軸的縱剖面圖；圖4是具有圖1傳動裝置的液壓回路簡圖；圖5是被包括在圖1傳動裝置中所用的推力軸承中的推力墊片的平面圖。
在幾張附圖中，相應(yīng)的標號指相同的部件。
優(yōu)選實施例詳述按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例，連續(xù)變速靜液傳動裝置在圖1中總的以10表示，作為基本部件，它包括殼體12，其中一輸入軸14和一輸出軸16用軸頸支承于其內(nèi)，它們安裝成共軸線，大致保持端對端的關(guān)系。在殼體外部的輸入軸14的端部制有花鍵，以14a表示，便于和原動機(未示)成驅(qū)動連接，殼體外部的輸出軸16的端部也制有花鍵，以16a表示，便于和負載(未示)成驅(qū)動連接。輸入軸14驅(qū)動總的以18表示的液壓泵組件。液壓馬達組件，總的以20表示，被固定于殼體12上，和泵組件18成軸向?qū)χ藐P(guān)系?？偟囊?2表示的旋轉(zhuǎn)斜盤在泵組件和馬達組件之間的某一位置上和輸出軸16成驅(qū)動連接，并制有孔道，為泵和馬達組件之間的液壓流體的交換制造條件?？偟囊?4表示的控制器連于旋轉(zhuǎn)斜盤22，目的是為了繞支點旋轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)斜盤相對于輸出軸軸線25的角度，藉以設(shè)定輸入軸速度對輸出軸速度的傳動比。
現(xiàn)在詳細參照圖1圓柱形殼體12包括一蓋30，它被沿圓周排成一圈的螺栓固定在適當?shù)牡胤?，以封閉殼體的開口輸入端，可以看到其中一個螺栓以31表示。輸入軸14經(jīng)蓋的中心開口32和殼體隔板34的中心開口33穿入殼體12。軸承35安裝在蓋孔32和隔板孔32，支承輸入軸14作旋轉(zhuǎn)運動。用螺栓37安裝于蓋30的環(huán)形端蓋36使密封裝置38頂靠在輸入軸圓周表面上，以防止液壓流體泄漏。
蓋30和殼體隔板34之間的輸入軸的軸向部分制有花鍵，以40表示，以便于跟回流泵成驅(qū)動連接，回流泵在圖1和圖4中以42簡略表示。進出幾道43a和43b，出于畫圖方便，表示為在蓋30上制出，為回流泵42和圖4的液壓回路提供液壓連接，以便從油底殼泵送液壓流體。雖然在圖4中圖示油底殼44在殼體12的外部，然而，可以理解，油底殼可設(shè)置于殼體的延伸下底殼部(在圖1中未示)。
回到圖1，輸入軸14的內(nèi)端制有埋頭孔，形成圓柱形凹穴45，以安裝輸出軸16的直徑減小的內(nèi)端部。安裝在凹穴45內(nèi)的軸承46，構(gòu)成輸出軸內(nèi)端部軸頸支承。殼體隔板34外的輸入軸14的內(nèi)端部向外擴展，構(gòu)成一徑向法蘭47，后者具有制成花鍵的周界面，和環(huán)形推力墊片49的制成花鍵的中心孔(一般地以48表示)嚙合。一環(huán)形抗磨板50，安裝在殼體隔板34內(nèi)面的環(huán)槽51內(nèi)，并借助于插入殼體隔板上鉆出的孔53內(nèi)的有頭銷釘52來防止轉(zhuǎn)動，它和止推墊片49配合，以下面敘述的方式有效地應(yīng)付傳動裝置10中產(chǎn)生的極大推力負荷。
止推墊片49的內(nèi)徑向端面制有凹穴，此安裝包括在液壓泵組件18內(nèi)的若干活塞的支架56的左徑向擴展端，這些活塞，例如10個，其中一個以58表示，以在我的PCT申請中所公開的方式均勻分布在跟輸出軸軸線25同心的一圓周排內(nèi)，如圖1所示，每一泵活塞58包括一活塞頭60，后者用一細長螺栓61安裝在活塞支架56上，螺栓61穿過活塞支架上的一個孔，并擰入止推墊片49上的螺紋孔62內(nèi)?；钊^60被加工成具有跟環(huán)形支座62的球形外表面相一致的球形內(nèi)表面，環(huán)形支座用銷銷在由螺栓61支承的內(nèi)襯套63上。帶支座的軸套64也由螺栓61這樣支承，當螺栓向下擰緊時，球形支座被夾緊在適當?shù)奈恢蒙?，以便適當?shù)嘏渲没钊^60和活塞支架56沿軸向的間隔關(guān)系。結(jié)果，每一活塞頭60被安裝成具有有限的徑向旋轉(zhuǎn)運動，如在我的所引用的PCT申請中所公開的液壓機械中的情況那樣。
泵的活塞支架56的圓柱形右端部支承一環(huán)形球面支座66，后者跟在泵環(huán)形缸體68的中央開口內(nèi)制出的球形表面67相符合。作用于支架56和球面支座66上制出的相對凸肩的壓彈69迫使球面支座朝傳動裝置的輸出端向右移動。軸承70被封閉泵的活塞支架56的中央開口內(nèi)，輸出軸16穿過軸承70，以便為泵的活塞支架56提供另一軸頸支承。缸體68包抗沿圓周排成一圈的泵缸72，它們各自裝有泵的活塞58。借助于泵的各活塞頭60的球形支座和泵缸體68，可調(diào)節(jié)泵缸體的旋轉(zhuǎn)軸線的旋進運動。
仍然參照圖1，液壓馬達組件20在結(jié)構(gòu)上基本等同于液壓泵組件18。然而，等同于旋轉(zhuǎn)泵活塞支架56的環(huán)形馬達活塞支架74都用一排沿圓周分布的螺栓75固定于殼體12。這些螺栓也用于安裝以76表示的馬達活塞，每一活塞包括一個以旋轉(zhuǎn)方式安裝于球面支座78上的活塞頭77，球面支座用相同于泵活塞58的方式由一軸套79遠距離定位在泵活塞支架74上。然后，一馬達缸體80經(jīng)一環(huán)形球面支座82以旋轉(zhuǎn)方式被安裝在支架74上。壓簧82a迫使球面支座82朝傳動裝置10的輸入端向左移動。再次如在泵缸體68中的情況那樣，沿圓周排成一排的馬達液壓缸83在缸體80內(nèi)制出，以各自安裝馬達活塞76。因為馬達組件20是用螺栓75固定于殼體12的，因此馬達活塞76和缸體80并不轉(zhuǎn)動，然而，馬達活塞頭77的球形支座相對于螺栓75，以及馬達缸體80相對于支架74都適應(yīng)馬達缸體軸線的章動(Nutating)(旋進)運動。
如在圖1中進一步看到的，輸出軸16向右穿過支架74的中央開口，并穿過由螺栓87固定于殼體12的輪轂形輸出端封86的中央開口伸至殼12的外部。一對環(huán)軸承89，和卡在沿輸出軸圓周形成的環(huán)槽90a內(nèi)的C形夾90成側(cè)面相接關(guān)系，置于端封中央開口的凹槽內(nèi)，為剛離開殼體12之前的輸出軸提供軸頸支承。一個用螺栓93固定于端封86的環(huán)形端蓋92將密封裝置94在最后離開殼體的地點封閉在輸出軸16的表面，以防止液壓流體的泄漏。
旋轉(zhuǎn)斜盤22用聯(lián)軸器以旋轉(zhuǎn)方法連于輸出軸16，聯(lián)軸器在圖1中籠統(tǒng)地以100表示，它處于泵組件18和馬達組件20之間的工作位置上。斜盤22包括一個跟泵缸體68的面102成完全滑動接觸的輸入面101和跟馬達缸體80的面104成完全滑動接觸的輸出面103。斜盤22的輸入和輸出端面以銳角相互定向的，從而形成斜盤的楔形外形。在圖2中看到的腰子形孔道106在斜盤的輸入和輸出面間延伸，并跟進入泵缸體68的缸72內(nèi)的相應(yīng)開口107以及進入馬達缸體80的缸83的相應(yīng)開口108連通，全都如在我的所引用的PCT申請中較充分描述和圖示的那樣。
輸出軸16取中空軸的形式，一隔板110插入其內(nèi)，以構(gòu)成一對并列細長的軸向液壓流體通道112和114，如在圖2和3中所示。一中心肓孔116在隔板110上制出，它自隔板的左端延伸到右端僅一短矩離，如圖3中所示?；氐綀D2，聯(lián)軸器100，它以樞接和驅(qū)動方式將斜盤22連于輸出軸16，包括一對以徑向向外延伸關(guān)系在輸出軸上形成的沿直徑方向?qū)χ玫娜舾奢?18。一個轂的內(nèi)端通至內(nèi)軸通道112，而另一個轂的內(nèi)端通至內(nèi)軸通道114。在旋轉(zhuǎn)斜盤22上鉆有沿直徑方向?qū)χ玫膹较蚩?20，帶凸緣的軸套122插入其內(nèi)。若干中空驅(qū)動銷124然后經(jīng)該斜盤孔和軸套122插入轂118內(nèi)，以樞接和驅(qū)動方式將斜盤連于輸入軸。塞126旋入斜盤孔120的螺紋外端部，以密封它們的外端，并將驅(qū)動銷124，鎖定在適當?shù)奈恢?。徑向?27經(jīng)各驅(qū)動銷鄰近其外端的管壁鉆出，以形成自斜盤的高壓側(cè)128(相對于直線129的右側(cè))到內(nèi)軸通道112以及自斜盤低壓側(cè)130(相對于直徑線的左側(cè))至內(nèi)軸通道114的液壓流通。一棱行閥，以132表示，安裝在軸隔板上對置的擴大的側(cè)孔133內(nèi)，跟隔板孔116連通。該梭行閥包括一對由一凸肩按間隔關(guān)系鎖定的閥盤134，與銷135相互連接。因此，暴露在斜盤22高壓側(cè)128的閥盤134受壓頂靠隔板110，以密封隔板孔133，而另一閥盤134和隔板110保有間隔，使另一隔板孔133通至斜盤22的低壓側(cè)130，從而允許低壓液壓流體流入隔板孔116。這樣梭行閥確保了只有低壓液壓流體才能流入隔板孔116。
回到圖1，傳動比控制器24包括一環(huán)形活塞140，活塞被支承在輸出軸16的某一軸向位置上，用一個嵌在切入輸出軸圓周面內(nèi)的環(huán)槽142(圖3)中的部分軸環(huán)固定。一個包圍活塞140的環(huán)形控制油缸144可滑動地安裝在輸出軸上，由密封裝置143保持密封關(guān)系，從而形成活塞140左側(cè)的一個密封腔145和活塞右側(cè)的一個密封腔146。一個包圍輸出軸16的控制軸套148以其外端固定在控制柱塞144上，并朝斜盤22方向穿過馬達組件支架74和輸出軸之間的間隔。徑向向外延伸的柄部150靠在控制軸套148的內(nèi)端部。正如從圖2中清晰看到的，在離輸出軸16某一徑向間隔位置上，經(jīng)柄部150鉆有一橫孔151，和軸襯152相配合。水平橫孔153還鉆通斜盤22的軸向加厚的凸緣。然后一樞銷154經(jīng)孔153和柄部軸襯152插到圖2中所示的位置，以便將斜盤22樞接到柄部150。
如在圖1和2中所看到的，螺栓157將平衡環(huán)與柄部150的外端相連。正如在我的所引用的PCT申請中充分說明的，諸如由平衡環(huán)156構(gòu)成的配重，是用于平衡斜盤22，旋進泵缸體68和馬達缸體80的偏心質(zhì)量的。
再回到傳動比控制器24的說明，如圖3中所示，在輸出軸16的管壁和軸隔板110上鉆通一對徑向孔160和162，跟隔板孔116相互貫穿?？?60和162的軸向位置緊靠在固定控制柱塞140位置的兩側(cè)(圖1)，就在控制柱塞的相對兩側(cè)。于是，控制缸腔145經(jīng)孔160跟隔板孔116內(nèi)的低壓液壓液體連通，而控制缸腔146經(jīng)孔162跟隔板孔116內(nèi)的低壓液壓流體連通?，F(xiàn)在回到圖1，圓柱形控制閥件164包圍控制缸144，跟控制缸的圓周表面保持密封。在控制缸144的管壁上，于軸向未端位置處，鉆通兩泄油孔165和166，這樣，孔165跟控制缸腔145連通，而孔166跟控制缸腔146連通。除了在傳動比變化期間，泄流孔165和166總由控制閥164阻塞。
在閥件164的內(nèi)表面上，于軸向末端處，加工出一對環(huán)腔168和169。由于傳動比控制器跟斜盤22和輸出軸16旋轉(zhuǎn)一致，故在控制閥件164的外周面上制有一對軸向間隔的構(gòu)成連續(xù)環(huán)槽170的環(huán)肋。一控制桿安裝于殼體12上，可軸向滑動，配備一徑向內(nèi)凸的銷173，它嚙合于閥件環(huán)槽170內(nèi)。
如上所示，在恒定運轉(zhuǎn)期間，控制器24的控制閥件設(shè)定一個密封控制缸144內(nèi)的泄流孔165和166的軸向位置。于是，兩控制缸腔145和146在相同的壓力下經(jīng)隔板孔116和孔160、162充以液壓流件。這樣，控制缸144的軸向位置由腔145和146內(nèi)的平衡液壓流體壓力保持恒定，按既定的斜盤角定位確定特定的傳動比。為改變傳動比，控制閥件164相對于控制缸144的軸向位置可改變，以便使環(huán)槽168、169中的一個跟控制缸泄流孔165、166中的相應(yīng)一個連通。此時液壓流體自泄流的控制缸腔經(jīng)開通的泄流孔流入控制閥件164的相關(guān)環(huán)腔內(nèi)。泄流的液壓流體在跟環(huán)腔168和169連通的圖4的液壓回路得到恢復(fù)。由于在控制腔145和146內(nèi)形成的壓力不平衡的結(jié)果，控制缸144的軸向位置改變了，使斜盤經(jīng)控制器連接件，包括控制套148和柄部150，產(chǎn)生轉(zhuǎn)角調(diào)整。
由于控制閥件164的改變了的軸向位置是由環(huán)槽170內(nèi)的控制桿銷173的嚙合保持的，因此，控制閥件并不跟隨控制缸144的軸向移動。最終，控制缸達到了某一軸向位置，在該位置上，泄流孔145或146中的一個泄流孔由控制閥件164密封?？刂聘浊?45和146內(nèi)的液壓流體壓力很快達到平衡，以保持控制缸的改變后的軸向位置，從而保持新的斜盤轉(zhuǎn)角。
考慮到圖1中所示的控制器與斜盤的位置，當控制閥件164向左移動時，泄流孔166通至環(huán)腔169。液壓流體然后自控制缸腔146泄流，因為液壓流體經(jīng)隔板孔116和孔160流入控制缸腔145，造成壓力不平衡。當控制缸146的容積縮小時，控制缸腔145的容積膨脹，驅(qū)動控制缸144向左移動。由聯(lián)軸器100所決定的斜盤22因此繞橫軸線176(圖2)沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，橫軸線176和輸出軸線25相交。
當控制缸144達到某一軸向位置時，在該位置上，泄流孔166被控制閥件164所密封，控制缸腔145和146內(nèi)的液壓達到平衡，從而按新的斜盤轉(zhuǎn)角確定傳動比。
由圖1中所示的傳動裝置10的說明可知，在輸出軸16的管壁上鉆出第一組沿圓周間隔的通孔180，跟低壓內(nèi)通道114連通，在輸出軸16的管壁上鉆出第二組沿圓周間隔的通孔182(在和輸出軸遠側(cè)上的孔180有軸向距離的位置上，以虛線表示)，跟高壓內(nèi)通道112連通。在端封86的孔面上加工出一對環(huán)腔184和186。環(huán)腔184跟一組孔180徑向?qū)χ?，環(huán)腔186跟另一組孔182徑向?qū)χ?。環(huán)形密封裝置188防止了流體自這些環(huán)腔泄漏。端封上的孔道190和191分別跟環(huán)腔184和186連通。
因為在參照我的PCT申請后，可以獲得傳動裝置10的詳細操作說明，因此為了簡潔起見，在這里操作說明只是概要的。由原動機對輸入軸14施加扭矩時，回流泵42和泵組件18一起被驅(qū)動，將補充流體經(jīng)孔道190、孔180和內(nèi)通道114輸入該泵和馬達的油缸72和83內(nèi)。如圖3所示，小徑向孔194鉆中隔板孔116內(nèi)，于是液壓流體被分配到各軸承以供潤滑。就圖1所示的斜盤22的角度方位而言，其輸入面101基本上垂直于輸出軸線25。因而泵缸體68不帶任何軸向運動分量沿一圓周軌跡旋轉(zhuǎn)，故不泵送液壓流體。這是傳動比的空擋設(shè)定。
當希望對連于輸出軸16的負載施加扭矩時，控制桿172被向左移動，使斜盤按上述方式作逆時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，而斜盤的旋轉(zhuǎn)軸線旋進到一個新的設(shè)定位置。由于斜盤22的輸入面101現(xiàn)在相對于輸出軸線25有一傾角，因此泵缸體68的轉(zhuǎn)動現(xiàn)在圍繞一根相對于輸出軸線25有角位移的旋進軸線。注意馬達缸體80的旋轉(zhuǎn)軸線也旋進到一個由斜盤輸出面103確定的新設(shè)定的方位。這樣泵缸72相對于泵活塞58沿軸向往復(fù)移動，藉此加壓泵缸中的液壓流體，并經(jīng)腰子形槽106泵送壓力流體。由泵缸體68的旋轉(zhuǎn)面在斜盤22的輸入面101上施加的扭矩構(gòu)成了一個經(jīng)斜盤傳遞到輸出軸16的輸入扭矩的機械分量。這一機械扭矩分量當斜盤輸入面101垂直于輸出軸線25時大致為零，而當斜面輸出面103垂直于軸線25時逐漸增加到100％。這是因為當斜盤輸出面垂直于輸出軸線時，馬達缸83中的馬達活塞76根本沒有泵送作用，從而沒有從馬達組件20輸出流體。于是，泵組件18和斜盤22基本上被液壓銷定，在旋轉(zhuǎn)泵缸體68和斜盤之間沒有相對運動。因此，傳動比為1∶1，為一種純粹的自輸入軸14到輸出軸16的扭矩機械傳動。
在斜盤22的中間角度位置時，由泵組件18加壓的液壓流體經(jīng)斜盤中腰子形槽106被泵送，以加壓馬達缸體80中的馬達缸83。在馬達缸83中的壓力流體對馬達缸體80的軸向面對的內(nèi)表面施加一軸向力，它反過來也作用在斜盤22的輸出面103上。一扭矩分量就這樣傳遞給斜盤，它大致等于斜盤跟輸出軸線夾角的正切和馬達缸體80施加于斜盤上的軸向力的乘積。
作用于斜盤22上的第三個扭矩分量是個純粹的液壓分量，它是由作用于腰子形槽106的周圍相對端面上的液壓所產(chǎn)生的不均勻力的函數(shù)，如上所述，這些端面具有不同的面積。在空擋和1∶1之間的中間傳動比時，該第三扭矩分量構(gòu)成了這一經(jīng)傳動裝置10傳遞的扭矩的大約85％。
可以理解，在不是空擋的傳動比時，而泵缸72沿“上坡”方向自斜盤22的最薄點轉(zhuǎn)到最厚點時，這些缸內(nèi)的液壓流體正被擠壓，從而提高壓力。因此，這正是在圖2中以128表示的斜盤的高壓側(cè)。此后，在斜盤的沿直徑方向的相反側(cè)，泵缸72沿“下坡”方向自斜盤的最厚點轉(zhuǎn)到最薄點。此時，這正是斜盤22的負壓或低壓側(cè)，如圖2中以130表示的，在此期間，液壓流體自馬達缸83經(jīng)斜盤槽106輸回到泵缸72。
轉(zhuǎn)到圖4的液壓回路，液壓流體由回流泵42自由底殼44經(jīng)濾油器200、流體管道202和止回閥203被泵送至端封86內(nèi)的孔道190中，低壓補充液壓流體經(jīng)該孔道和內(nèi)通道114被輸?shù)奖媒M件18和馬達組件20，只要泵輸出壓力超過低壓孔道190處的壓力。一個小的儲存能量的蓄能器204由回流泵的輸出自濾油器200經(jīng)流體管道205和填充閥206填充。該填充閥包括一止回閥208，它打開將液壓流體輸入蓄壓器204，除非蓄能器壓力超過了泵的輸出壓力。在此情況下，一可調(diào)卸壓閥210開啟，管道205的液壓流體被轉(zhuǎn)到回流流體管道212，它經(jīng)第二卸壓閥214和冷卻器216流回到油底殼44。卸壓閥214起降低流體管道205內(nèi)壓力的作用，當被轉(zhuǎn)到流體管道212內(nèi)時，允許回流泵42以低壓運轉(zhuǎn)，并經(jīng)流體管道202輸送到潤滑管道和低壓內(nèi)通道114。
蓄能器204用作儲存能量，以確保在回流泵42的輸出端缺乏足夠液壓的情況總有足夠的液壓可供操作傳動比控制器之用。因此，蓄能器204經(jīng)流體管道220和止回閥222連于孔道190。于是，萬一原動機停止給輸入軸14施加輸扭矩時，液壓仍可供改變傳動比之用。
圖4中的標號164和172分別示意地代表了圖1中傳動比控制閥24的以相同標號標注的控制閥件和控制桿。同樣，圖4中的標號140，144，145和146分別示意地代表了圖1中傳動比控制器的以相同標號標注的控制柱塞、控制缸和控制缸腔。這樣，如圖4中所示，取決于控制閥件164的被調(diào)整的傳動比設(shè)定位置，不是控制缸腔145便是控制缸腔146泄放液壓流體以產(chǎn)生如箭頭224所示那樣的控制缸144的軸向移動。自泄放的控制缸腔釋放的液壓流體經(jīng)流體管道226回到油底殼。
仍參照圖4，跟低壓內(nèi)通道114連通的孔道190借助流體管道230經(jīng)止回閥234，流體管道235和滑閥236連接于大的能量儲存蓄能器232。同樣，跟高壓內(nèi)通道112(圖2)連通的孔道191經(jīng)流體管道237、止回閥238，流體管道235和閥236連接于蓄能器232。背對背的止回閥234和238確保只有高壓液壓流體(按照正常情況在孔道191處有，但偶爾在孔道190處有)才被允許進入蓄能器。正如在我的PCT申請中所說明的，所示的連接于軸通道112和114之間的卸壓閥233，確保了斜盤高壓側(cè)和低壓側(cè)的差別不會超過設(shè)計極限。在圖示的閥處于中間位置上時，流體管道235跟蓄能器斷開，沒有液壓流體流入蓄能器232以儲蓄能量。然而，只要傳動裝置10受原動機驅(qū)動，尤其在車輛減速期間，當控制閥移到右側(cè)位置上時，流體管道235和蓄能器接通，高壓液壓流體流入蓄能器以儲蓄能量，當控制閥236移到左側(cè)位置上時，儲存在蓄能器232內(nèi)的能量經(jīng)流體管道240、230和孔道190回到泵和馬達組件，以便用來臨時驅(qū)動輸入軸14；輸出軸16或兩者，取決于斜盤角度。
這樣，當輸出軸被制動時，恢復(fù)儲存的能量可被用來驅(qū)動輸入軸，例如轉(zhuǎn)動起被連接成傳動裝置原動機的內(nèi)燃機。另一方面，當輸入軸被制動時，恢復(fù)的能量可被用來驅(qū)動輸出軸，從而驅(qū)動車輛駛過一短距離。最后，恢復(fù)的能量可被用來對輸入和輸出軸兩者施加扭矩，補充由原動機施加上輸入軸上的輸入扭矩。
從關(guān)于圖4的說明中可以知道，作為傳動裝置的一種保護措施，按照在我的PCT申請中公開的那種方式，在斜盤22上于高、低壓側(cè)之間裝有一卸壓閥250(在圖1中未示)，以防止斜盤的高、低壓兩側(cè)之間的壓差超過設(shè)計極限。
如早先提到的，圖1中的止推墊片49和抗磨板50在旋轉(zhuǎn)液壓泵組件和殼體12之間提供了高效的液壓止推軸承，用以應(yīng)付在連續(xù)變速靜液傳動裝置10中所產(chǎn)生的極大推力(軸向)。從圖5的止推墊片49的平面圖中可以看出，止推墊片的內(nèi)孔制有花鍵，在圖1和圖5中以48指示，用以跟和輸入軸14制成一體徑向法蘭47的圓周表面上制成的花鍵48嚙合，因此，止推墊片以輸入軸的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。一排沿止推墊片49圓周均勻間隔分布的螺絲孔260軸向穿過止推熱片。如圖1中以62表示的，泵活塞安裝螺栓61以螺紋擰入這些螺絲孔260中。因為所示的本發(fā)明實施例配備10個泵活塞58，所以止推軸承49中的螺絲孔260的數(shù)目也是10個。
從圖1中的虛線可知，每一個泵活安裝螺栓61都鉆有通孔262，因此這些孔和其相關(guān)的泵缸72中的液壓流體是相通的。轉(zhuǎn)到圖5，在止推墊片49的支承面265上，以均勻的圓周間隔，分別相應(yīng)于螺絲孔260的位置，加工出10個淺的扇形腔264(在圖1中看到其中一個)。從圖1可知，止推墊片表面上的這些腔264的開口由抗磨板50的支承平面266封住，抗磨板由在殼體隔板34端面上形成的環(huán)槽51中的銷鎖住?？梢钥闯?，來自泵缸72的液壓流體能流經(jīng)活塞安裝螺栓61中的孔來充注腔264。因此，在液壓泵組件18泵送作業(yè)期間，各泵缸72中的液壓流體的壓力經(jīng)活塞安裝螺栓孔262跟其連通的止推墊片腔264中的液壓流體的壓力是相等的。應(yīng)當指出，作用于泵活塞上的由其相應(yīng)泵缸72中的液壓流體壓力產(chǎn)生的止推力，和作用于止推墊片49上的由腔264中的相應(yīng)液壓流體壓力產(chǎn)生的止推力是沿軸向相反方向作用的。因此，通過調(diào)整腔表面積和泵活塞頭表面積之比，可將止推墊片和抗磨板滑動界面上的靜止推力調(diào)整到所需大小。實際上，該靜止推力既不應(yīng)太大，以避免在滑動止推墊片/抗磨板界面上存在過大的摩擦力；也不應(yīng)太小，以避免過多的液壓流經(jīng)止推墊片/抗磨板界面泄漏。然而，為了潤滑止推軸承界面，有限的滲漏還是必要的。因此，最佳的設(shè)計要求在摩擦和滲漏這些相互矛盾的因素之間取其折衷。
我已發(fā)現(xiàn)，通過在止推墊片49的支承面上加工出一些穴264，使其表面積達到各泵活塞頭表面積的大約90％，則可獲得最佳工作點，此時摩擦和泄漏可減至最少。
按照上面的敘述，可以看出，本發(fā)明提供了一種在我的PCT申請中所公開的無級可調(diào)靜液傳動裝置，它具有尺寸小、部件少、制造成本低的優(yōu)點。為單獨輸送傳動裝置殼體內(nèi)的低壓和高壓液壓流體而在輸出軸上設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)通道簡化了制造程序。在傳動比控制器內(nèi)包含輸出軸的結(jié)構(gòu)還帶來了經(jīng)濟上的好處，尤其是就節(jié)約空間而言。本發(fā)明的能量儲存和恢復(fù)的特性提供了獨特的作業(yè)多功能性。
對于本技術(shù)熟練的人會明白，在不脫離本發(fā)明的精神前提下，可以對本發(fā)明的裝置作出種種修改和變更。因此，只要處在所附權(quán)利要求書及其等同物的精神范圍內(nèi)，本發(fā)明就要覆蓋其修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)變速靜液傳動裝置，包括一個殼體；一根以軸頸支承于殼體以便自原動機上接收輸入扭矩的輸入軸；一根以軸頸支承于殼體以便將輸出扭矩傳遞到負載上的輸出軸；一個偶聯(lián)于輸入軸的泵組件；一個固定于殼體的馬達組件；一個旋轉(zhuǎn)斜盤，包括一個面對泵組件的輸入面；一個面對馬達組件并以和輸入面成一銳角定向的輸出面，和若干在輸入和輸出面之間延伸、沿圓周間隔的孔道；一個以驅(qū)動方式連接于輸出軸并樞接于旋轉(zhuǎn)斜盤以調(diào)節(jié)該斜盤和輸出軸之間的扭矩輸出及該斜盤相對于輸出軸軸線的角度方位調(diào)節(jié)二者的聯(lián)軸器；一個偶聯(lián)的控制器，用以將該斜盤的角度方位有選擇地調(diào)整到所需的輸入、輸出軸之間的傳動比；一條用以將液壓流體輸?shù)浇M件的在輸入或輸出軸中的軸向延伸通道，當由輸入軸驅(qū)動時，泵組件將液壓流體經(jīng)斜盤孔道泵至馬達組件，使扭矩作用于斜盤上以驅(qū)動輸出軸。
2.按權(quán)利要求1所述的傳動裝置，其特征在于在輸出軸上配置軸通道，所述聯(lián)軸器包括一條跟所述軸通道成液壓流體連流的內(nèi)通道。
3.權(quán)利要求2所述的傳動裝置，其特征在于所述斜盤總的包括在直徑方向上對量的高壓和低壓側(cè)，聯(lián)軸器內(nèi)通道包括一條和斜盤低壓側(cè)連通的第一內(nèi)通道和一條斜盤高壓側(cè)連通的第二內(nèi)通道，輸出軸包括一個將所述軸通道分叉為第一和第二軸向延伸的軸通道的軸向延伸部，第一軸通道跟第一內(nèi)通道連通，用于將低壓液壓流體輸送到在斜盤低壓側(cè)的泵組件，第二軸通道跟第二內(nèi)通道連通，用于自斜盤高壓側(cè)泵吸高壓液壓流體。
4.按照權(quán)利要求3所述的傳動裝置，其特征在于，輸出軸包括一條跟第一軸通道連通的第一徑向孔道和一條跟第二軸通道連通的第二徑向孔道，所述殼體包括一個跟第一孔道連通的第一環(huán)腔；一條跟第一環(huán)腔連通的進油孔道；一條跟第二孔道連通的第二環(huán)腔；以及一條跟第二環(huán)腔連通的出油孔道。
5.按權(quán)利要求3所述的傳動裝置，其特征在于輸出軸包括徑向的外延伸、在直徑方向上對置的轂，該斜盤還包括徑向延伸、在直徑方向上對置的若干凹穴，所述聯(lián)軸器還包括一個單獨中空的驅(qū)動銷，后者具有對置的內(nèi)外開口端，它們被分別裝在鄰近在轂和凹穴內(nèi)，用以將斜盤以驅(qū)動方式樞接于輸出軸，還包括由中空驅(qū)動銷形成的第一和第二內(nèi)通道。
6.按權(quán)利要求所述的傳動裝置，其特征在于還包括一個將低壓液壓流體輸送到進油孔道的相連的回油泵；一個蓄能器；一個反饋的控制閥，其第一位置將蓄能器連于出油孔道以儲存能量，其第二位置將蓄能器連于進油孔道以釋儲存能量來驅(qū)動輸入或輸出軸或兩者，視斜盤高度方位而決。
7.按權(quán)利要求3所述的傳動裝置，其特征在于輸出軸還包括一個在隔板上形成的軸向延伸孔，和一個由在第一和第二內(nèi)通道之間的隔板定位的閥，用于控制流入所述孔的低壓流體流量，為控制器提供操作壓力。
8.按權(quán)利要求7所述的傳動裝置，其特征在于輸出軸還包括第一和第二軸向間隔的經(jīng)隔板延伸到所述孔的徑向孔，控制器包括1)一個固定于輸出軸上的環(huán)形活塞，處在第一和第二孔之間的某一軸向位置上，2)一個包括輸出軸并包封環(huán)形活塞的環(huán)形油缸，在環(huán)形活塞的相反軸向側(cè)構(gòu)成第一和第二環(huán)腔，分別跟第一和第二孔連通，3)一個有選擇地將低壓液壓流體自第一或第二環(huán)腔中放油使環(huán)形缸產(chǎn)生軸向運動的控制閥，4)用于將環(huán)形缸的軸向運動變換成斜盤的角度定向旋轉(zhuǎn)運動的連接件。
9.按權(quán)利要求8所述的傳動裝置，其特征在于控制器連接件包括一個滑動安裝于輸出軸上并且有連于環(huán)形缸的第一軸向端部和第二軸向端部的軸套；徑向延伸的柄部，一個具有附在軸套的第二軸向端部的內(nèi)端部和外端部，一個在離柄部內(nèi)端某一距離處樞接斜盤和柄部的樞銷。
10.按權(quán)利要求9所述的傳動裝置，其特征在于還包括一個固定于柄部外端的平衡環(huán)。
11.一個連續(xù)變速靜液傳動裝置，包括一個殼體；一根以軸頸支承于殼體以便自原動機上接收輸入扭矩的輸入軸；一根以軸頸支承于殼體以便將輸出扭矩傳遞到負載上的輸出軸；一個耦聯(lián)于輸入軸的液壓泵組件；一個包括連通液壓泵組件和液壓馬達組件之間的液壓流體輸送的孔道的楔形旋轉(zhuǎn)斜盤；一個驅(qū)動連接于輸出軸和樞接于斜盤以調(diào)節(jié)斜盤和輸出軸之間的扭矩傳遞及斜盤繞一根與輸出軸軸線垂直相交的第一橫向樞軸的角位置的聯(lián)軸器；一個傳動比控制裝置，包括1)一個安裝成在輸出軸上軸向滑動的操作件，2)一個緊緊包圍輸出軸并具有連于操作件的第一軸向端及第二軸向端的控制軸套，3)一個具有連于軸套第二軸向端的內(nèi)端的徑向延伸柄部，4)一個以平行于且與第一橫向樞軸徑向間隔的第二橫向樞軸連接斜盤和柄部、將操作件的軸向運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)樾北P圍繞第一橫向樞軸的傳動比變化旋轉(zhuǎn)運動的銷子。
12.按權(quán)利要求11所述的傳動裝置，其特征在于傳動比控制器還包括一個固定于輸出軸上的環(huán)形活塞；一個取環(huán)形缸結(jié)構(gòu)形式的操作件，它包圍輸出軸并包封環(huán)形活塞，在環(huán)形活塞的軸向相反側(cè)上構(gòu)成第一和第二環(huán)形控制腔；用液壓流體充注第一和第二控制腔使其雙方壓力相等的裝置；自第一或第二控制腔中有選擇地釋放液壓流體使環(huán)形缸產(chǎn)生軸向運動的一個控制閥。
13.按權(quán)利要求12所述的傳動裝置，其特征在于用液壓流體充注第一和第二環(huán)腔的裝置包括一對在輸出軸上于環(huán)形活塞的軸向相反兩側(cè)位置處的徑向孔，用于在第一和第二環(huán)腔跟在輸出軸內(nèi)的包含著壓力液壓流體的一個流體通道之間形成相應(yīng)流體連通。
14.一種液壓機械，包括一個殼體；一根用軸頸支承于殼體內(nèi)的輸入軸；一個受輸入軸驅(qū)動的液壓泵組件，它包括用于加壓液壓缸中液壓流體的一個液壓缸和一個液壓活塞；一個靜液止推軸承，包括一個安裝于殼體并有第一支承面的第一支承件；一個安裝于泵組件的運動部件并有跟第一支承面保持滑動接觸的第二支承面的第二支承件；在第一或第二支承面內(nèi)，在其界面上形成的至少一個腔；一個通入所述腔內(nèi)跟液壓缸成流體流通的開口，液壓流體經(jīng)該開口流入并充注該腔，并經(jīng)該開口所述腔內(nèi)的液壓流體被液壓缸中的壓力液壓流體加壓，產(chǎn)生正比于該腔表面的并由機器產(chǎn)生的推力負荷反方向的推力。
15.按權(quán)利要求14所述液壓機械，其特征在于該泵組件還包括多組沿第一圓周排列的液壓缸和活塞，所述推力軸承還包括多個在第二支承表面上形成的沿第二圓周排列的腔，與第一圓周排列相對應(yīng)，還包括流入所述各腔分別跟液壓缸成流體連通的單獨的開口。
16.按權(quán)利要求15所述的液壓機械，其特征在于所述運動部件是一個多組液壓缸和活塞的旋轉(zhuǎn)支架。
17.按權(quán)利要求16所述的液壓機械，其特征在于泵組件還包括將每組活塞固定到支架上的單獨固定件，它具有通孔，在液壓缸和所述腔開口之間形成單獨的流體連通。
18.按權(quán)利要求17所述的液壓機械，其特征在于活塞固定件取螺栓的結(jié)構(gòu)形式，所述開口取螺紋孔形式，螺栓擰入該螺紋孔內(nèi)。
19.按權(quán)利要求14所述的液壓機械，其特征在于所述腔的表面積處在占活塞表面積90％的數(shù)量級。
20.一種液壓機械，包括一個殼體；一根用軸頸支承于殼體內(nèi)用以自原動機上接收輸入扭矩的輸入軸；一根用軸頸支承在殼體內(nèi)用于將扭矩傳給荷載的輸出軸；一個與輸入軸偶聯(lián)的液壓泵；一個固定于殼體的液壓馬達；一個驅(qū)動偶聯(lián)于輸出軸并包括在面向泵組件的輸入面和面往馬達組件的輸入面之間延伸的孔道的楔形旋轉(zhuǎn)斜盤；一個連于斜盤用于調(diào)節(jié)斜盤相對于輸出軸軸線的角度方位的控制器；一個具有能量儲存活塞和能量恢復(fù)活塞的閥；一個經(jīng)所述閥跟泵和馬達組件成液壓流體連通的液壓流體蓄能器，當所述閥處在儲能位置上時，在泵組件受原動機驅(qū)動期間，用于儲存液壓能量，而當該閥處于能量恢復(fù)位置上時，用于將液壓能恢復(fù)，返回到泵和馬達組件中去，驅(qū)動輸入軸或輸出軸，或兩者，視斜盤角度方位而定。
全文摘要
一種連續(xù)變速靜液傳動裝置(10)，包括一根驅(qū)動一液壓泵組件(18)的輸入軸(14)，一個固定的液壓馬達組件(20)和一根輸入軸。一楔形旋轉(zhuǎn)斜盤以驅(qū)動連接關(guān)系樞裝于輸出軸上，以接收由泵(18)和馬達(20)組件之間的壓力液壓流體經(jīng)斜盤(22)上專門構(gòu)形的孔口進行交換而產(chǎn)生的輸出扭矩。一液壓傳動比控制器(24)樞接于斜盤(22)，以便有選擇地調(diào)節(jié)斜盤相對于輸出軸軸線(25)的角度，藉以改變傳動比。
文檔編號F16H39/00GK1138369SQ95191142
公開日1996年12月18日 申請日期1995年10月10日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月3日
發(fā)明者L·R·福爾索姆 申請人:馬丁·馬利埃塔公司