專利名稱：一種液力變速器及其使用方法
技術領域：
本發明涉及一種液力傳動機械，更具體地說，涉及一種使用液力傳動裝置實現的變速器及使用方法
背景技術：
使用液力傳動的變速器不但容易實現平滑調速，而且具有傳遞功率大等優點而被廣泛應用，其中最典型的液力變速器是由變量泵和液壓馬達構成。雖然，現有變量泵和液壓馬達構成的液力變速器可實現平滑的無級變速。但是，變量泵和液壓馬達之間僅靠油道導通的流體傳遞動力，變量泵和液壓馬達間的流體流量是隨著傳動比的變小而增大。油道流量的增大使壓力、機械等損耗增大，可直接造成傳動效率的下降。由于現有由變量泵和液壓馬達構成的液力變速器存在這一缺陷，較難適用于對傳動效率要求高的領域，如，交通工具。以轎車為例，當轎車起步加速后變速箱就基本工作在傳動比為1.3 1至1 1.3之間，在這樣的傳動范圍內，現有由變量泵和液壓馬達構成的液力變速器因工作時流體流量大效率低而難以適用。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種液力變速器，它通過在變量泵和液壓馬達之間設置剛性傳動機構，可在一定傳動范圍內減小流體流量提高傳動效率。本發明的目的是這樣實現的一種液力變速器，動力輸入軸連接變量泵轉子，液壓馬達轉子連接動力輸出軸，變量泵油道連接液壓馬達油道，變量泵與液壓馬達構成連體結構，動力輸入軸與動力輸出軸構成可傳動結構，液壓馬達定子與變量泵定子構成可相對轉動結構，變量泵轉子與液壓馬達定子之間有剛性傳動機構。針對現有技術的不足，本發明的另一目的是提供一種液力變速器的使用方法，在汽車上安裝變量泵和液壓馬達作為變速箱使用，通過變量泵和液壓馬達之間設置剛性傳動機構可在一定傳動范圍內具有較高的傳動效率。本發明的另一目的是這樣實現的一種液力變速器的使用方法，變量泵的動力輸入軸連接汽車發動機，液壓馬達的動力輸出軸連接汽車的驅動機構，變量泵油道連接液壓馬達油道，其特征在于，通過安裝部件使變量泵和液壓馬達構成連體結構，變量泵定子與安裝部件構成限制轉動的連接結構，液壓馬達定子與安裝部件構成可相對轉動的連接結構， 變量泵轉子與液壓馬達定子構成剛性的可傳動連接。本發明的優點如下現有液力變速器的變量泵與液壓馬達之間無剛性傳動部件，兩者僅靠油路連通的液力傳動，因而流量與傳動比成反比關系，即傳動比越小，流量就越大。本發明提出的液力變速器，雖然也依賴液力傳動，但在變量泵轉子與液壓馬達定子之間設置了剛性傳動機構， 使得傳動比越接近于1 1，流量就越小，通過調節變量泵排量可實現變速的目的。當變量泵排量為零時，液壓馬達的定子與轉子作等速旋轉，這時流體流量為零，傳動比為1 1;當變量泵排量不為零時，液壓馬達的定子與轉子作差速旋轉，高壓流體的流向可以由變量泵流向液壓馬達，也可以由液壓馬達流向變量泵，這時獲得的傳動比既可小于1 1，也可大于1 1，顯然，傳動比越接近于1 1流體流量就越小，當傳動比為1 1時，傳動損耗可達到最小的程度。本發明尤其適用于調速范圍不寬，對傳動效率要求較高的場合使用。如， 汽車等交通工具。本發明適合在輕型汽車如轎車上使用。由于變量泵和液壓馬達安裝在汽車的適當位置，并將變量泵轉子與液壓馬達定子構成剛性的可傳動連接結構，不但可使汽車實現平滑的無級變速，而且在一定傳動范圍內可達到較高的傳動效率。
圖1是現有液力變速器的結構示意圖；圖2是本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖詳述本發明的實施方式為更好地詳述本發明的實施方式及發明點，先簡述一下現有技術，即由變量泵和液壓馬達構成的現有液力變速器結構。圖1是現有液力變速器的結構示意圖。參看圖1。 變量泵定子2和液壓馬達定子5都被外殼8固定或限定而不能自由轉動。如，變量泵定子2 和液壓馬達定子5使用螺絲固定在外殼8上，或者變量泵定子2和液壓馬達定子5通過鍵或銷結合外殼8的方式與外殼8構成限制轉動結構。動力輸入軸1用于連接原動機如發動機的動力輸出軸，動力輸入軸1即變量泵上的泵軸。動力輸入軸1連接變量泵轉子3，液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉子7。動力輸出軸6用于輸出動力。變量泵上的油道連接液壓馬達上的油道。當變量泵向液壓馬達輸入不同流量的高壓流體后，可驅使液壓馬達的轉子7旋轉并達到調速的目的。現有液力變速器的變量泵和液壓馬達之間僅有油道連接，油道的連接借助配流機構4或油管。圖2是本發明提出的液力變速器。參看圖2。變量泵由變量泵定子2、變量泵轉子 3等組件構成，液壓馬達由液壓馬達轉子7、液壓馬達定子5等組件構成。變量泵上的油道借助配流機構4連接液壓馬達上的油道。變量泵和液壓馬達都使用現有技術。外殼8用于安裝變量泵和液壓馬達，并使變量泵與液壓馬達構成連體結構。變量泵定子2被外殼8固定或限定而不能自由轉動。如，使用螺絲將變量泵定子2固定在外殼8上，或者變量泵 定子 2通過鍵或銷結合外殼8的方式與外殼8構成限制轉動結構。動力輸入軸1用于連接原動機，如，動力輸入軸1連接發動機的動力輸出軸。動力輸入軸1即變量泵上的泵軸。動力輸入軸1連接變量泵轉子3，液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉子7。動力輸出軸6用于輸出動力。液壓馬達定子5通過軸承9與外殼8構成可相對轉動連接，從而構成液壓馬達定子5與變量泵定子2可相對轉動結構。液壓馬達定子5通過軸承9支撐在外殼8上。變量泵轉子3與液壓馬達定子5之間有剛性傳動機構。所述剛性傳動機構為連接變量泵轉子3的動力輸入軸1，動力輸入軸1連接液壓馬達定子5。動力輸入軸1可通過花鍵連接變量泵轉子3和液壓馬達定子5，或者，動力輸入軸1通過齒輪或聯軸器等部件間接的連接液壓馬達定子5。
以下三點要在這里說明一下一、所述外殼8還可以是變量泵定子2，即變量泵定子2的延伸。二、所述剛性傳動機構還可以是變量泵或液壓馬達的延伸部分。如，變量泵轉子3 和液壓馬達定子5做成一體結構時，剛性傳動機構即變量泵轉子3和液壓馬達定子5構成的組合體。三、液壓馬達的轉子7和定子5連接動力輸入軸1和動力輸出軸6的方式可互換， 如，當液壓馬達轉子7連接動力輸入軸1時，液壓馬達定子5連接動力輸出軸6。動力輸入軸1與動力輸出軸6構成同軸心旋轉結構。動力輸入軸1和動力輸出軸 6可通過外殼8用軸承限定而構成同軸心旋轉結構，同軸心旋轉結構有利于本發明的傳動穩定。變量泵可使用雙向變量泵，雙向變量泵有助于簡化配流機構或油道。下面結合附圖詳述本發明使用方法的實施方式變量泵和液壓馬達使用現有技術。變量泵上的動力輸入軸1即泵軸，動力輸入軸 1連接變量泵轉子3，液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉子7。變量泵油道通過配流機構4連接液壓馬達油道。通過安裝部件使變量泵和液壓馬達構成連體結構，變量泵定子2與安裝部件構成限制轉動的連接結構，液壓馬達定子5與安裝部件構成可相對轉動的連接結構，變量泵轉子3和液壓馬達定子5用花鍵連接動力輸入軸 1，通過動力輸入軸1構成剛性的可傳動連接。變量泵的動力輸入軸1連接汽車發動機的動力輸出軸，液壓馬達的動力輸出軸6連接汽車的驅動機構，驅動機構可以是差速器。變量泵和液壓馬達構成連體結構有三種方法。變量泵和液壓馬達構成連體結構的方法一如下所述所述安裝部件為變量泵的定子2，變量泵定子2延伸后可設置位置或空腔安裝液壓馬達并與液壓馬達構成連體結構。變量泵上的油道通過配流機構4連接液壓馬達上的油道，動力輸入軸1連接汽車發動機的動力輸出軸，液壓馬達定子5通過軸承與變量泵定子2 構成可相對轉動的連接結構。變量泵轉子3經動力輸入軸1連接液壓馬達定子5，即變量泵轉子3與液壓馬達定子5構成剛性的可傳動連接。液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸， 動力輸出軸6連接液壓馬達轉子7。動力輸出軸6連接汽車差速器。變量泵和液壓馬達構成連體結構的方法二如下所述所述安裝部件為汽車上的部件。通過安裝部件使變量泵和液壓馬達構成連體結構，安裝部件可以是發動機外殼或汽車底盤等部件。安裝部件為發動機外殼時，發動機外殼上可設置有安裝變量泵和液壓馬達位置或空腔。變量泵和液壓馬達安裝在發動機外殼或發動機支架等部件上。變量泵上的油道通過配流機構4連接液壓馬達上的油道。變量泵和液壓馬達固定在發動機外殼或發動機支架之后，動力輸入軸1連接汽車發動機的動力輸出軸。變量泵定子2被發動機外殼或發動機支架固定或限定而不能自由轉動。如，變量泵定子2使用螺絲固定在發動機外殼或發動機支架上。液壓馬達定子5通過軸承與發動機外殼或發動機支架構成可相對轉動的連接結構。變量泵轉子3經動力輸入軸1連接液壓馬達定子5，即變量泵轉子3與液壓馬達定子5構成剛性的可傳動連接。液壓馬達上的動力輸出軸 6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉子7。動力輸出軸6連接汽車差速器。變量泵和液壓馬達構成連體結構的方法三如下所 述
所述安裝部件為外殼8。變量泵和液壓馬達通過外殼8構成連體結構。外殼8可固定在發動機外殼或汽車底盤上。變量泵上的油道通過配流機構4導通液壓馬達上的油道。變量泵和液壓馬達固定在外殼8之后，動力輸入軸1連接汽車發動機的動力輸出軸。變量泵定子2被外殼8固定或限定而不能自由轉動，如，變量泵定子2使用螺絲固定在外殼8 上。液壓馬達定子5通過軸承9與外殼8構成可相對轉動的連接結構。變量泵轉子3經動力輸入軸1連接液壓馬達定子5，即變量泵轉子3與液壓馬達定子5構成剛性的可傳動連接。液壓馬達上的動力輸出軸6即馬達軸，動力輸出軸6連接液壓馬達轉子7。動力輸出軸 6連接汽車差速器。
本發明還可當液力耦合器使用。
權利要求
1.一種液力變速器，其特征在于，動力輸入軸(1)連接變量泵轉子(3)，液壓馬達轉子(7)連接動力輸出軸(6)，變量泵油道連接液壓馬達油道，變量泵與液壓馬達構成連體結構，動力輸入軸(1)與動力輸出軸(6)構成可傳動結構，液壓馬達定子(5)與變量泵定子 (2)構成可相對轉動結構，變量泵轉子(3)與液壓馬達定子(5)之間有剛性傳動機構。
2.根據權利要求1所述的一種液力變速器，其特征在于，所述變量泵與液壓馬達通過外殼(8)構成連體結構，變量泵定子(2)與外殼(8)構成限制轉動的連接結構，液壓馬達定子(5)與外殼(8)構成可相對轉動連接。
3.根據權利要求1所述的一種液力變速器，其特征在于，所述剛性傳動機構為動力輸入軸(1)，動力輸入軸(1)連接液壓馬達定子(5)。
4.根據權利要求1所述的一種液力變速器，其特征在于，所述動力輸入軸(1)與動力輸出軸(6)構成同軸心旋轉結構。
5.根據權利要求1所述的一種液力變速器，其特征在于，所述變量泵為雙向變量泵。
6.一種液力變速器的使用方法，變量泵的動力輸入軸(1)連接汽車發動機，液壓馬達的動力輸出軸(6)連接汽車的驅動機構，變量泵油道連接液壓馬達油道，其特征在于，通過安裝部件使變量泵和液壓馬達構成連體結構，變量泵定子(2)與安裝部件構成限制轉動的連接結構，液壓馬達定子(5)與安裝部件構成可相對轉動的連接結構，變量泵轉子(3)與液壓馬達定子(5)構成剛性的可傳動連接。
7.根據權利要求6所述的一種液力變速器的使用方法，其特征在于，所述安裝部件為汽車上的部件。
8.根據權利要求6所述的一種液力變速器的使用方法，其特征在于，所述安裝部件為外殼⑶。
9.根據權利要求6所述的一種液力變速器的使用方法，其特征在于，所述安裝部件為變量泵定子(2)。
全文摘要
本發明涉及一種使用液力傳動裝置實現的變速器及使用方法。一種液力變速器，動力輸入軸連接變量泵轉子，液壓馬達轉子連接動力輸出軸，變量泵油道連接液壓馬達油道，變量泵與液壓馬達構成連體結構，動力輸入軸與動力輸出軸構成可傳動結構，液壓馬達定子與變量泵定子構成可相對轉動結構，變量泵轉子與液壓馬達定子之間有剛性傳動機構。本發明的液力變速器在傳動比越接近于1∶1流體流量就越小，當傳動比為1∶1時，傳動損耗可達到最小的程度。本發明尤其適用于調速范圍不寬，對傳動效率要求較高的場合使用，如，汽車等交通工具。
文檔編號F16H39/04GK102221075SQ20101014714
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者潘國陶 申請人:潘國陶