专利名称：一种液力变速器及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种液力传动机械，更具体地说，涉及一种使用液力传动装置实现的变速器及使用方法
背景技术：
使用液力传动的变速器不但容易实现平滑调速，而且具有传递功率大等优点而被广泛应用，其中最典型的液力变速器是由变量泵和液压马达构成。虽然，现有变量泵和液压马达构成的液力变速器可实现平滑的无级变速。但是，变量泵和液压马达之间仅靠油道导通的流体传递动力，变量泵和液压马达间的流体流量是随着传动比的变小而增大。油道流量的增大使压力、机械等损耗增大，可直接造成传动效率的下降。由于现有由变量泵和液压马达构成的液力变速器存在这一缺陷，较难适用于对传动效率要求高的领域，如，交通工具。以轿车为例，当轿车起步加速后变速箱就基本工作在传动比为1.3 1至1 1.3之间，在这样的传动范围内，现有由变量泵和液压马达构成的液力变速器因工作时流体流量大效率低而难以适用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种液力变速器，它通过在变量泵和液压马达之间设置刚性传动机构，可在一定传动范围内减小流体流量提高传动效率。本发明的目的是这样实现的一种液力变速器，动力输入轴连接变量泵转子，液压马达转子连接动力输出轴，变量泵油道连接液压马达油道，变量泵与液压马达构成连体结构，动力输入轴与动力输出轴构成可传动结构，液压马达定子与变量泵定子构成可相对转动结构，变量泵转子与液压马达定子之间有刚性传动机构。针对现有技术的不足，本发明的另一目的是提供一种液力变速器的使用方法，在汽车上安装变量泵和液压马达作为变速箱使用，通过变量泵和液压马达之间设置刚性传动机构可在一定传动范围内具有较高的传动效率。本发明的另一目的是这样实现的一种液力变速器的使用方法，变量泵的动力输入轴连接汽车发动机，液压马达的动力输出轴连接汽车的驱动机构，变量泵油道连接液压马达油道，其特征在于，通过安装部件使变量泵和液压马达构成连体结构，变量泵定子与安装部件构成限制转动的连接结构，液压马达定子与安装部件构成可相对转动的连接结构， 变量泵转子与液压马达定子构成刚性的可传动连接。本发明的优点如下现有液力变速器的变量泵与液压马达之间无刚性传动部件，两者仅靠油路连通的液力传动，因而流量与传动比成反比关系，即传动比越小，流量就越大。本发明提出的液力变速器，虽然也依赖液力传动，但在变量泵转子与液压马达定子之间设置了刚性传动机构， 使得传动比越接近于1 1，流量就越小，通过调节变量泵排量可实现变速的目的。当变量泵排量为零时，液压马达的定子与转子作等速旋转，这时流体流量为零，传动比为1 1;当变量泵排量不为零时，液压马达的定子与转子作差速旋转，高压流体的流向可以由变量泵流向液压马达，也可以由液压马达流向变量泵，这时获得的传动比既可小于1 1，也可大于1 1，显然，传动比越接近于1 1流体流量就越小，当传动比为1 1时，传动损耗可达到最小的程度。本发明尤其适用于调速范围不宽，对传动效率要求较高的场合使用。如， 汽车等交通工具。本发明适合在轻型汽车如轿车上使用。由于变量泵和液压马达安装在汽车的适当位置，并将变量泵转子与液压马达定子构成刚性的可传动连接结构，不但可使汽车实现平滑的无级变速，而且在一定传动范围内可达到较高的传动效率。
图1是现有液力变速器的结构示意图；图2是本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图详述本发明的实施方式为更好地详述本发明的实施方式及发明点，先简述一下现有技术，即由变量泵和液压马达构成的现有液力变速器结构。图1是现有液力变速器的结构示意图。参看图1。 变量泵定子2和液压马达定子5都被外壳8固定或限定而不能自由转动。如，变量泵定子2 和液压马达定子5使用螺丝固定在外壳8上，或者变量泵定子2和液压马达定子5通过键或销结合外壳8的方式与外壳8构成限制转动结构。动力输入轴1用于连接原动机如发动机的动力输出轴，动力输入轴1即变量泵上的泵轴。动力输入轴1连接变量泵转子3，液压马达上的动力输出轴6即马达轴，动力输出轴6连接液压马达转子7。动力输出轴6用于输出动力。变量泵上的油道连接液压马达上的油道。当变量泵向液压马达输入不同流量的高压流体后，可驱使液压马达的转子7旋转并达到调速的目的。现有液力变速器的变量泵和液压马达之间仅有油道连接，油道的连接借助配流机构4或油管。图2是本发明提出的液力变速器。参看图2。变量泵由变量泵定子2、变量泵转子 3等组件构成，液压马达由液压马达转子7、液压马达定子5等组件构成。变量泵上的油道借助配流机构4连接液压马达上的油道。变量泵和液压马达都使用现有技术。外壳8用于安装变量泵和液压马达，并使变量泵与液压马达构成连体结构。变量泵定子2被外壳8固定或限定而不能自由转动。如，使用螺丝将变量泵定子2固定在外壳8上，或者变量泵 定子 2通过键或销结合外壳8的方式与外壳8构成限制转动结构。动力输入轴1用于连接原动机，如，动力输入轴1连接发动机的动力输出轴。动力输入轴1即变量泵上的泵轴。动力输入轴1连接变量泵转子3，液压马达上的动力输出轴6即马达轴，动力输出轴6连接液压马达转子7。动力输出轴6用于输出动力。液压马达定子5通过轴承9与外壳8构成可相对转动连接，从而构成液压马达定子5与变量泵定子2可相对转动结构。液压马达定子5通过轴承9支撑在外壳8上。变量泵转子3与液压马达定子5之间有刚性传动机构。所述刚性传动机构为连接变量泵转子3的动力输入轴1，动力输入轴1连接液压马达定子5。动力输入轴1可通过花键连接变量泵转子3和液压马达定子5，或者，动力输入轴1通过齿轮或联轴器等部件间接的连接液压马达定子5。
以下三点要在这里说明一下一、所述外壳8还可以是变量泵定子2，即变量泵定子2的延伸。二、所述刚性传动机构还可以是变量泵或液压马达的延伸部分。如，变量泵转子3 和液压马达定子5做成一体结构时，刚性传动机构即变量泵转子3和液压马达定子5构成的组合体。三、液压马达的转子7和定子5连接动力输入轴1和动力输出轴6的方式可互换， 如，当液压马达转子7连接动力输入轴1时，液压马达定子5连接动力输出轴6。动力输入轴1与动力输出轴6构成同轴心旋转结构。动力输入轴1和动力输出轴 6可通过外壳8用轴承限定而构成同轴心旋转结构，同轴心旋转结构有利于本发明的传动稳定。变量泵可使用双向变量泵，双向变量泵有助于简化配流机构或油道。下面结合附图详述本发明使用方法的实施方式变量泵和液压马达使用现有技术。变量泵上的动力输入轴1即泵轴，动力输入轴 1连接变量泵转子3，液压马达上的动力输出轴6即马达轴，动力输出轴6连接液压马达转子7。变量泵油道通过配流机构4连接液压马达油道。通过安装部件使变量泵和液压马达构成连体结构，变量泵定子2与安装部件构成限制转动的连接结构，液压马达定子5与安装部件构成可相对转动的连接结构，变量泵转子3和液压马达定子5用花键连接动力输入轴 1，通过动力输入轴1构成刚性的可传动连接。变量泵的动力输入轴1连接汽车发动机的动力输出轴，液压马达的动力输出轴6连接汽车的驱动机构，驱动机构可以是差速器。变量泵和液压马达构成连体结构有三种方法。变量泵和液压马达构成连体结构的方法一如下所述所述安装部件为变量泵的定子2，变量泵定子2延伸后可设置位置或空腔安装液压马达并与液压马达构成连体结构。变量泵上的油道通过配流机构4连接液压马达上的油道，动力输入轴1连接汽车发动机的动力输出轴，液压马达定子5通过轴承与变量泵定子2 构成可相对转动的连接结构。变量泵转子3经动力输入轴1连接液压马达定子5，即变量泵转子3与液压马达定子5构成刚性的可传动连接。液压马达上的动力输出轴6即马达轴， 动力输出轴6连接液压马达转子7。动力输出轴6连接汽车差速器。变量泵和液压马达构成连体结构的方法二如下所述所述安装部件为汽车上的部件。通过安装部件使变量泵和液压马达构成连体结构，安装部件可以是发动机外壳或汽车底盘等部件。安装部件为发动机外壳时，发动机外壳上可设置有安装变量泵和液压马达位置或空腔。变量泵和液压马达安装在发动机外壳或发动机支架等部件上。变量泵上的油道通过配流机构4连接液压马达上的油道。变量泵和液压马达固定在发动机外壳或发动机支架之后，动力输入轴1连接汽车发动机的动力输出轴。变量泵定子2被发动机外壳或发动机支架固定或限定而不能自由转动。如，变量泵定子2使用螺丝固定在发动机外壳或发动机支架上。液压马达定子5通过轴承与发动机外壳或发动机支架构成可相对转动的连接结构。变量泵转子3经动力输入轴1连接液压马达定子5，即变量泵转子3与液压马达定子5构成刚性的可传动连接。液压马达上的动力输出轴 6即马达轴，动力输出轴6连接液压马达转子7。动力输出轴6连接汽车差速器。变量泵和液压马达构成连体结构的方法三如下所 述
所述安装部件为外壳8。变量泵和液压马达通过外壳8构成连体结构。外壳8可固定在发动机外壳或汽车底盘上。变量泵上的油道通过配流机构4导通液压马达上的油道。变量泵和液压马达固定在外壳8之后，动力输入轴1连接汽车发动机的动力输出轴。变量泵定子2被外壳8固定或限定而不能自由转动，如，变量泵定子2使用螺丝固定在外壳8 上。液压马达定子5通过轴承9与外壳8构成可相对转动的连接结构。变量泵转子3经动力输入轴1连接液压马达定子5，即变量泵转子3与液压马达定子5构成刚性的可传动连接。液压马达上的动力输出轴6即马达轴，动力输出轴6连接液压马达转子7。动力输出轴 6连接汽车差速器。
本发明还可当液力耦合器使用。
权利要求
1.一种液力变速器，其特征在于，动力输入轴(1)连接变量泵转子(3)，液压马达转子(7)连接动力输出轴(6)，变量泵油道连接液压马达油道，变量泵与液压马达构成连体结构，动力输入轴(1)与动力输出轴(6)构成可传动结构，液压马达定子(5)与变量泵定子 (2)构成可相对转动结构，变量泵转子(3)与液压马达定子(5)之间有刚性传动机构。
2.根据权利要求1所述的一种液力变速器，其特征在于，所述变量泵与液压马达通过外壳(8)构成连体结构，变量泵定子(2)与外壳(8)构成限制转动的连接结构，液压马达定子(5)与外壳(8)构成可相对转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种液力变速器，其特征在于，所述刚性传动机构为动力输入轴(1)，动力输入轴(1)连接液压马达定子(5)。
4.根据权利要求1所述的一种液力变速器，其特征在于，所述动力输入轴(1)与动力输出轴(6)构成同轴心旋转结构。
5.根据权利要求1所述的一种液力变速器，其特征在于，所述变量泵为双向变量泵。
6.一种液力变速器的使用方法，变量泵的动力输入轴(1)连接汽车发动机，液压马达的动力输出轴(6)连接汽车的驱动机构，变量泵油道连接液压马达油道，其特征在于，通过安装部件使变量泵和液压马达构成连体结构，变量泵定子(2)与安装部件构成限制转动的连接结构，液压马达定子(5)与安装部件构成可相对转动的连接结构，变量泵转子(3)与液压马达定子(5)构成刚性的可传动连接。
7.根据权利要求6所述的一种液力变速器的使用方法，其特征在于，所述安装部件为汽车上的部件。
8.根据权利要求6所述的一种液力变速器的使用方法，其特征在于，所述安装部件为外壳⑶。
9.根据权利要求6所述的一种液力变速器的使用方法，其特征在于，所述安装部件为变量泵定子(2)。
全文摘要
本发明涉及一种使用液力传动装置实现的变速器及使用方法。一种液力变速器，动力输入轴连接变量泵转子，液压马达转子连接动力输出轴，变量泵油道连接液压马达油道，变量泵与液压马达构成连体结构，动力输入轴与动力输出轴构成可传动结构，液压马达定子与变量泵定子构成可相对转动结构，变量泵转子与液压马达定子之间有刚性传动机构。本发明的液力变速器在传动比越接近于1∶1流体流量就越小，当传动比为1∶1时，传动损耗可达到最小的程度。本发明尤其适用于调速范围不宽，对传动效率要求较高的场合使用，如，汽车等交通工具。
文档编号F16H39/04GK102221075SQ20101014714
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月15日 优先权日2010年4月15日
发明者潘国陶 申请人:潘国陶