本發(fā)明是與液壓機(jī)械變速器有關(guān)的技術(shù)，這種變速器是一種高效率無級(jí)變速器，可廣泛地用于各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

大家都知道使用液壓泵/馬達(dá)的無級(jí)變速器，亦即液壓傳動(dòng)裝置（HST）。然而，這種裝置無級(jí)變速性能雖好，譬如：在卷曲機(jī)或離心機(jī)等的高速區(qū)域中，低轉(zhuǎn)運(yùn)輸裝在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中使用的狀態(tài)，但是，不使兩種相應(yīng)的液壓泵/馬達(dá)都做成可變?nèi)萘康鸟R達(dá)，就不能達(dá)到高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。即就是說，狀用在這樣的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的ES（即，液壓傳動(dòng)裝置），如圖4所示，通過液壓回路（升壓回路等在圖中省略）把相應(yīng)的變量的液壓泵/馬達(dá)p、q直接連接，把來自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸入到一種液壓泵/馬達(dá)p中，同時(shí)從另一種液壓泵/馬達(dá)q輸出動(dòng)力，該動(dòng)力能夠傳給離心機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)體或汽車的驅(qū)動(dòng)輪等。而且，從起動(dòng)開始至高勻速運(yùn)轉(zhuǎn)為止的過程中，進(jìn)行如圖4所示的控制，使系統(tǒng)效率盡可能提高。具體來說。首先，在起動(dòng)時(shí)，把輸出的液壓泵/馬達(dá)q的容量固定在最大值，同時(shí)，把輸入的液壓泵/馬達(dá)p的容量處于零的位置。從這種狀態(tài)開始，泵一起動(dòng)，使輸入的液壓泵/馬達(dá)p的容量漸次增大起來。這樣，起馬達(dá)作用的輸出的液壓泵/馬達(dá)q維持一定高度的轉(zhuǎn)距，回轉(zhuǎn)速度上升起來。在輸入的液壓泵/馬達(dá)p的容量達(dá)到最大值價(jià)段時(shí)，失去對(duì)該液壓泵/馬達(dá)p的容量控制，接著，使輸出的液壓泵/馬達(dá)q的容量減少。由此，輸出的液壓泵/馬達(dá)q一面減少轉(zhuǎn)矩，一面增加回轉(zhuǎn)速度。直至一定的高勻速運(yùn)轉(zhuǎn)為止。這種裝置在輸入的液壓泵/馬達(dá)p的容量達(dá)到最大值為止的低速狀態(tài)中，即進(jìn)行定轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)，在進(jìn)行輸出的液壓泵/馬達(dá)q的容易控制的高速狀態(tài)，即，進(jìn)行定馬力制動(dòng)。為此，與系統(tǒng)特性相匹配能成為高效率運(yùn)轉(zhuǎn)。

不過，因?yàn)橐话阕兞康囊簤罕?馬達(dá)要求高精度加工的可動(dòng)零件多且構(gòu)造復(fù)雜，所以，使用兩臺(tái)變量的液壓泵/馬達(dá)就使整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜化且出現(xiàn)高成本的不利情況。而且，由于不得不分別控制兩臺(tái)液壓泵/馬達(dá)的容量，所以，不可避免會(huì)出現(xiàn)控制系統(tǒng)的復(fù)雜化和價(jià)格高昂的問題。另外，因?yàn)樽兞恳簤罕?馬達(dá)的可移動(dòng)部分多的緣故，所以，工作流體的泄漏量比定量液壓泵/馬達(dá)不可避免地多一些，為此，能量損失也比定量液壓泵/馬達(dá)多些。而且，也不可能使壞的影響波及到整個(gè)系統(tǒng)的高效率比。

本發(fā)明的目的是消除上述提到的一些問題。

本發(fā)明的特征在于：為了達(dá)到上述目的，而設(shè)有第1、第2、第3傳動(dòng)端;同時(shí)采用變速方式，該變速方式具備：通過在第1和第2傳動(dòng)端之間的低速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)或通過在第1和第3傳動(dòng)端之間的高速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)而形成的差動(dòng)機(jī)構(gòu);該差動(dòng)機(jī)構(gòu)的第2傳動(dòng)端和第3傳動(dòng)端相對(duì)應(yīng)的液壓泵/馬達(dá)的各傳動(dòng)軸分別連接，由于這兩個(gè)泵/馬達(dá)而構(gòu)成可變速的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過低速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)使輸入端和輸出端連接成低速狀態(tài)或通過高速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，使輸入端和輸出端連接成高速狀態(tài)，設(shè)有能選擇其中一種狀態(tài)的狀態(tài)切換機(jī)構(gòu);并且，把一個(gè)液壓泵/馬達(dá)做成固定容量的，而另一液壓泵/馬達(dá)做成可變?nèi)萘康摹?/p>

在低速狀態(tài)下，通過差動(dòng)機(jī)構(gòu)的第1傳動(dòng)端和第2傳動(dòng)端之間的低速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)連通輸入和輸出端，輸入動(dòng)力的一部分是通過該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)輸出。而剩余的動(dòng)力則通過液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形成的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳給輸出端。這種情況下，把起泵作用的一個(gè)液壓泵/馬達(dá)做成可變?nèi)萘康?，因?yàn)槭乖撊萘恳粤阕兓阶畲笾?，起馬達(dá)作用的另一個(gè)液壓泵/馬達(dá)保持一定的高轉(zhuǎn)矩，回轉(zhuǎn)速度上升起來，該變速器的輸出也顯示再樣的傾向。

另外，在高速狀態(tài)下，通過差動(dòng)機(jī)構(gòu)的第1傳動(dòng)端和第3傳動(dòng)端之間的高速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，連通輸入端和輸出端。輸入動(dòng)力的一部分是通過該機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)輸出。而剩余的動(dòng)力，則通過由液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形成的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳給輸出端。這種情況下，各個(gè)液壓泵/馬達(dá)起泵或馬達(dá)作用的分配是與在低速傳動(dòng)狀態(tài)下的分配互相調(diào)換。亦即，前述的變量液壓泵/馬達(dá)，而現(xiàn)在是用來起馬達(dá)作用。為此，該變量液壓泵/馬達(dá)的容量與前述的容量相反地從最大值向零減少的話，該變量液壓泵/馬達(dá)的回轉(zhuǎn)速度上升起來，該變速器的整個(gè)輸出也顯示同樣的傾向。

以下參照?qǐng)D1和圖2對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行說明。

本發(fā)明所指的液壓機(jī)械變速器，如圖1中的簡(jiǎn)單示意，具有下述機(jī)構(gòu)：有第1、第2、第3傳動(dòng)端1、2、3;通過第1傳動(dòng)端1和第2傳動(dòng)端2之間的是低速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)a，通過第1傳動(dòng)端1和第3傳動(dòng)端3之間的是高速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)b，系統(tǒng)a和系統(tǒng)b形成差動(dòng)機(jī)構(gòu)4;該差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第2傳動(dòng)端2與定量液壓泵/馬達(dá)5的動(dòng)力軸5a連接。同時(shí)，第3傳動(dòng)端3與變量液壓泵/馬達(dá)5的動(dòng)力軸5a連接。同時(shí)，第3傳動(dòng)端3與變量液壓泵/馬達(dá)5的動(dòng)力軸7a連接。由這兩個(gè)泵/馬達(dá)5和7形成可變速的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)A、B的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8;通過低速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)a，輸入端和輸出端連接成低速狀態(tài)或者通過高速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)6，輸入端和輸出端連接成高速狀態(tài)，設(shè)有能選擇其中一種狀態(tài)的狀態(tài)切換構(gòu)9。

差動(dòng)機(jī)構(gòu)4是行星齒輪系統(tǒng)，在圓周方向均勻配置數(shù)個(gè)行星齒輪4a，其內(nèi)側(cè)中心配置太陽齒輪4b，兩外側(cè)與內(nèi)齒圈4c嚙合。支承各個(gè)行星齒輪4a的齒輪架4d的中心部作為前述的第1傳動(dòng)端1，在這個(gè)傳動(dòng)端1處，設(shè)置動(dòng)力輸入軸13。另外，以太陽齒輪4b的支承軸4e作為第2傳動(dòng)端2，把齒輪14固定在該傳動(dòng)端2上。以內(nèi)齒輪4c的輪部分4f作為第3傳動(dòng)端3，把齒輪15設(shè)置在傳動(dòng)端3處。

液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)8，通過與普通的HST（液壓泵/馬達(dá)無級(jí)變速器液壓傳動(dòng)裝置）同樣的液壓回路16，把一定是液壓泵/馬達(dá)5和變置液壓泵/馬達(dá)7串聯(lián)而成。把液壓泵/馬達(dá)5的傳動(dòng)軸5a與太陽輪4b的支承4e相連接。通過齒輪17把液壓泵/馬達(dá)7的傳動(dòng)軸7a與內(nèi)齒圈4c相連接。

前述的狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)9包括：在低速齒輪18和輸出軸19之間設(shè)置低速離合器21，低速齒輪18是與第2傳動(dòng)端2上的齒輪14相嚙合;在高速齒輪22和輸出軸19之間設(shè)置高速離合器23，高速齒輪22是與第3傳動(dòng)端3的齒輪15相嚙合。

在該實(shí)施例中，輸入軸13設(shè)置在差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第1傳動(dòng)端1處，把來自發(fā)動(dòng)機(jī)等的回路動(dòng)力輸入到輸入軸13，同時(shí)，輸入軸13連接差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第2傳動(dòng)端2或第3傳動(dòng)端3，通過狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)9把來自輸入軸13的回轉(zhuǎn)動(dòng)力輸出，并傳至車輛的驅(qū)動(dòng)輪。

以下說明實(shí)施例的運(yùn)作過程。

在結(jié)合低速離合器21，同時(shí)脫開高速離合器23的低速狀態(tài)中，通過差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第1傳動(dòng)端1與第2傳動(dòng)端2之間的低速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)a，把輸入端和輸出端連接起來，輸入動(dòng)力的一部分通過低速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)a直接傳輸?shù)捷敵鲚S19。這時(shí)，變量液壓泵/馬達(dá)7起泵的作用，定量液壓泵/馬達(dá)5起馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)作用。也就是說，差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第3傳動(dòng)端3的回轉(zhuǎn)力，通過形成在定量液壓泵/馬達(dá)7和定量液壓泵/馬達(dá)5之間的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)A，傳至輸出軸19。于是，在低速狀態(tài)下，由于使變量液壓泵/馬達(dá)7的容量增加，相對(duì)輸入軸13的轉(zhuǎn)速來說，輸出軸19的轉(zhuǎn)速便提高了，換句話說，如果變量液壓泵/馬達(dá)7的容量為零時(shí)，由于差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第3傳動(dòng)端3大體處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，所以，連接在差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第2傳動(dòng)端2的輸出軸19也基本上停止轉(zhuǎn)動(dòng)。那么，隨著液壓泵/馬達(dá)7容量的增加，第3傳動(dòng)端3的轉(zhuǎn)速相應(yīng)地降低，第2傳動(dòng)端2的轉(zhuǎn)速就相對(duì)地便提高。

在第2傳動(dòng)端2和第3傳動(dòng)端3的轉(zhuǎn)速相等時(shí)，切換前述的狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)9的離合器21，23。其結(jié)果，低速離合器21脫開，而切換成高速離合器23結(jié)合的高速狀態(tài)。

在高速狀態(tài)下，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)6形成差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第1傳動(dòng)端1和第3傳動(dòng)端3之間，輸入動(dòng)力的一部分通過該機(jī)械系統(tǒng)6，直接傳輸出軸19，這時(shí)，變量液壓泵/馬達(dá)7起馬達(dá)作用，定量液壓泵/馬達(dá)5起泵運(yùn)轉(zhuǎn)作用。多說是說，差動(dòng)機(jī)構(gòu)4的第2傳動(dòng)端2的回轉(zhuǎn)力，通過在定量液壓泵/馬達(dá)5和變量液壓泵/馬達(dá)7之間構(gòu)成的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，傳至輸出軸19。所以，在高速傳動(dòng)狀態(tài)下，由于使變量液壓泵/馬達(dá)7的容量減少，相對(duì)輸入軸13的轉(zhuǎn)速來說，輸出軸19的轉(zhuǎn)速便提高。換句話說，由于使起馬達(dá)運(yùn)作的液壓泵/馬達(dá)7的容量減小，第3傳動(dòng)端的轉(zhuǎn)速將相對(duì)地提高，而第2傳動(dòng)端2的轉(zhuǎn)速將相對(duì)地降低。

但，如果有這樣的裝置，在低速狀態(tài)中，能夠利用高轉(zhuǎn)矩的加速運(yùn)轉(zhuǎn)，在高速狀態(tài)中，能夠成為低轉(zhuǎn)矩高速運(yùn)轉(zhuǎn)。而且，該裝置是在高速狀態(tài)和低速狀態(tài)中，使相應(yīng)的液壓泵/馬達(dá)5，7交替起泵和馬達(dá)作用。為此，只有一個(gè)液壓泵/馬達(dá)7做成可變?nèi)萘康模硪粋€(gè)液壓泵/馬達(dá)5是處在固定容量的，像前述的控制一樣。從而，與兩個(gè)液壓泵/馬達(dá)都做成可變?nèi)萘康臓顟B(tài)相比較，本發(fā)明的設(shè)置能大幅度減小精密另件數(shù)目，能達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和價(jià)格低廉。另外，因?yàn)樵撗b置只能進(jìn)行離合器21、23的切換和一個(gè)液壓泵/馬達(dá)7的可為容量控制，所以，也能獲得使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單的效果，再，像本發(fā)明所設(shè)置的那樣的話，因?yàn)樽兓萘慷粫?huì)出現(xiàn)可動(dòng)的密封部分，所以，能量損耗能減少一半，使系統(tǒng)的效率能夠上升。

其次，差動(dòng)機(jī)構(gòu)并不限于使用行星齒輪系統(tǒng)。不過，如果使用行星齒輪系統(tǒng)，則較易達(dá)到緊縮機(jī)構(gòu)的目的。

最后說明一點(diǎn)，在前述的實(shí)施中，對(duì)于在輸入端配置了差動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入分配方式已作了有關(guān)說明，本發(fā)明也并不限于此種方式的實(shí)施方案，譬如，在輸出分配方式的實(shí)施方案中也同樣可以適用。

本發(fā)明由于具有上述結(jié)構(gòu)。只使相應(yīng)的液壓泵/馬達(dá)的一個(gè)做成可變?nèi)萘康?，能夠進(jìn)行配合系統(tǒng)的變速控制，該系統(tǒng)要求低速中能高轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)和高速中盡可能達(dá)到高速化。為此，使相應(yīng)的液壓泵/馬達(dá)的兩個(gè)都做成可變?nèi)萘康?，以獲得同樣控制特性相比較，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能減少精密零件數(shù)目、能達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和價(jià)格低廉，同時(shí)，能期望控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)化和系統(tǒng)效率的上升。

圖低的簡(jiǎn)單說明：

圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施例的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。

圖2是表示圖1所示實(shí)施例的工作特性圖。

圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例的液壓回路說明圖。

圖4是表示現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施例的工作特性圖。

1-第1傳動(dòng)端

2-第2傳動(dòng)端

3-第3傳動(dòng)端

4-差動(dòng)機(jī)構(gòu)

4a-行星齒輪

4b-太陽齒輪

4c-內(nèi)齒圈

4d-齒輪架

4e-支承軸

4f-輪轂部分

5-定量的液壓泵/馬達(dá)

5a-傳動(dòng)軸

7-變量的液壓泵/馬達(dá)

7a-傳動(dòng)軸

9-狀態(tài)切換機(jī)構(gòu)

13-輸入軸

14、15-齒輪

16-液壓回路

17-齒輪

18-低速齒輪

19-輸出軸

21-低速離合器

22-高速齒輪

23-高速離合器

a-低速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)

b-高速機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)

A、B-液壓傳動(dòng)系統(tǒng)