[发明专利]液压差控机械无级变速器

说明书

本发明涉及一种用于机械传动的无级变速装置。

在各类机械传动中，常要求改变从动机构的工作转速和扭矩，因而需装设变速装置。变速装置通常称之为变速器，它可分有级变速器和无级变速器。因有级变速器具有结构简单，易于制造，工作可靠，传动效率高等特点，广泛应用于各类机械传动中，有级变速器受变速级数的限制，使得变速器每级的速差较大，输出转速呈阶梯变化，加之变速时，主动与从动机构的离合，而对传动系统产生扭振和冲击。现有无级变速器按其原理可分机械式、电力式、液压式和液力式几大类。机械变速速器都是利用摩擦传动原理，因而也叫摩擦式机械无级变速器，因受摩擦力的限制，使得此类变速器传递的功率较小，传动效率低，且变速范围小。直流电机可实现无级调速，因受电源的局限，只应用于特定场合。液压无级变速是将机械能全部转换成压力能，此压力能驱动液压马达，再转换成机械能输出，因其能量通过了一系列转换，使得总效率较低，且结构复杂，只用于特种机械传动。液力机械无级变速器是利用液力变矩器的无级变速和变矩性能，与机械有级变速器组合而实现无级变速的。这类变速器变速范围大，具有良好的自动适应性能，能自动根据负载的变化而改变输出转速和扭矩，并能吸收来自源动机及外载荷的振动和冲击，而起到滤波和过载保护作用，有效的提高了主动和从动设备的使用寿命，且简化了变速操纵。液力变矩器是依靠主动泵轮、工作液体和从动涡轮三者之间的差速来实现动力传递的，其低转速输出时的效率很低，但最高效率只能达到80-90%，此效率在变矩器传动比范围内所占的区间很小，且最大变矩系数也很低。为提高变速器的传动效率和变矩性能，液力变矩器必须与机械有级变速器配合使用。为进一步提高其传动效率，在变矩器上装设离合器，在其较高转速输出时，使变矩器脱离工作而成为直接传动，此时便失去了液力变矩器的诸多优点。液力机械变速器的换档操纵系统是变速器重要的组成部分，为实现自动无级变速功能，采用了复杂的液压伺服系统控制多个换档离合器和制动器来实现自动换档，使得此类变速器的结构更为复杂，制造精度要求很高，成本过高，检验及维修困难。

本发明的目的是针对上述变速器的不足，提供一种变速范围大、传动效率高、结构及控制方法简单、传递功率大，且体积小重量轻的无级变速器。

本发明的任务是通过下述技术方案实现的。

本发明的基本结构是：由一套行星差动周转轮系或多套组合的行星差动复合周转轮系，作为无级变速器的机械传动机构，由自循环液压泵的内、外转子与上述轮系中的两个差速构件相连，作为无级变速器的变速控制机构。

自循环液压泵是一种容积泵，与现有各类容积式液压泵（或液压马达）相同的是：具有一个外壳体和一个内转子，外壳体的内部结构可具有与现有各类容积式液压泵（或液压马达）定子内部相同的结构，其原理都是以靠壳体内密封容积的变化来完成吸油和排油的。与现有液压泵（或液压马达）不同的是：自循环液压泵的壳体是一个不固定的可与其转子同轴心转动的自由体，由外壳体作为自循环液压泵的外转子，在壳体上装有流量控制阀，壳体上分别与壳体内密封工作容积相通的进液口和排液口直接经流量控制阀贯通，使得自循环液压泵的液压回路在泵体上成为一个封闭的自循环液压回路，在壳体上装有为适应温度变化及外漏而引起其封闭工作容积内油液容积变化的补油装置。

本发明的机械传动机构可以是：由两套传动比不相同、但相差很小的行星差动周转轮系，使两套轮系的三对分别相同的传动构件中的任意两对相同构件分别直接相连，其余一对传动构件作差速构件，分别与自循环液压泵的内、外转子相连。任选两对分别相连的（包括通过自循环液压泵相连的）传动构件作无级变速器的输入和输出构件。因与差速构件相连的自循环液压泵所承受的速差不能过大，因此就要使两差速构件之间的最大速差值要足够小，其最大速差值即为输入构件以额定转速转动，而输出构件转速为零时，两差速构件的转速之差。其速差值与两套轮系的传动比之差成正比，任一时刻速差值的大小可由轮系的转速平衡方程得出。

本发明的机械传动机构还可以是一套行星差动周转轮系，由太阳轮作输入或输出构件，其余两传动构件作差速构件，并由其中任一构件作输出或输入构件。通常上述两差速构件之间的速差较大，则可采用两套行星差动周转轮系组合成行星差动复合周转轮系，可把第一级轮系的行星架与次级太阳轮相连，把第一级内齿圈与次级其余两构件中任一构件相连，由次级轮系的行星架和内齿圈作差速构件。如利用多级行星差动周转轮系进一步缩小速差时，可按照上述连接方法迭加，把获得理想速差的两差速构件分别与自循环液压泵的内外转子相连。上述传动机构的速差值与各级轮系的传动比成反比。