无级液力传动装置的制作方法

本发明涉及动力传动领域，具体来说涉及无级液力传动装置，可作为减速机，变速器，液力耦合器，液力变矩器等传动装置应用。

背景技术：

传动装置是机械工作中的主要部件，变速传动装置主要有皮带/金属带传动，齿轮传动，液力传动。齿轮传动的缺点是只具有几个固定的传动比，切换传动比时需要离合器或液力偶合器/变矩器参与工作，cvt无级变速部分由油泵，主动轮，金属带，从动轮和控制油缸组成,主动轮和从动轮的直径在一定的范围内可连续变化，从而实现传动比的连续变化，传动比由液压控制系统,根据行驶路况来调节cvt的传动比一般在0.4-7之间变化,cvt需要离合器以保证汽车起步平稳,cvt传动存在传动时传递扭力偏小易打滑，传动比变化时需要速比调节装置通过程序运算结果来执行控制，不适宜剧烈变化传动时工作。液力变矩器由泵轮，涡轮，导轮组成，不仅能传递转矩，还能在泵轮转速和转矩不变的前提下改变涡轮转矩的大小。液力变矩器主要通过液体流体与导轮的作用状态调节液力变矩器的传动比，且传动比为小于等于1的连续可变的数，液力变矩器处于高效率工作时的变矩系数较小，过大的变矩系数使液力变矩器的效率明显降低，泵轮对涡轮有扭力输出时，涡轮转速小于泵轮。

技术实现要素：

本发明主要解决的技术问题是提供一种传动效率处于高效区间变矩系数范围宽，传递扭力大，不仅可以增加输出扭矩，也可以提高输出转速，在涡轮转速超过泵轮状态下也可高效传递扭力的无级液力传动装置。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种无级液力传动装置，包括有前级偏心活动叶片泵，活动座，次级偏心活动叶片泵，以及位移控制装置；所述前级偏心活动叶片泵活动设置在所述活动座的一侧，所述次级偏心活动叶片泵设置在所述活动座的相对侧；所述前级偏心活动叶片泵包括前级第一转子，若干个前级活动叶片、与前级活动叶片一一对应连接的前级第二转子和前级偏心件；所述次级偏心活动叶片泵包括次级第一转子，若干个次级活动叶片、与次级活动叶片一一对应连接的次级第二转子和次级偏心件；所述前级偏心件设置在活动座上；在所述活动座上设有位移控制装置，所述的位移控制装置控制活动座转动或平移移动，从而改变偏心件与对应的第一转子的偏心距；当从前级第一转子输入外力时，所述的前级偏心活动叶片泵中处于压缩区域的流体通过流体进口通道进入次级偏心活动叶片泵中处于膨胀区域；所述的次级偏心活动叶片泵中处于压缩区域的流体通过流体出口通道进入前级偏心活动叶片泵中处于膨胀区域，从而驱动所述次级第一转子和次级第二转子转动，动力从次级第一转子输出。

作为对本发明的改进，所述的位移控制装置包括弹性装置和液压装置；其中液压装置对活动座的作用力与弹性装置对活动座的作用力的方向相反。

作为对本发明的改进，所述的液压装置内的液体与流体进口通道内的液体贯通，从而驱动活动座运动，活动座同时又受到弹性装置的反作用力驱动，从而活动座的位置关系由流体进口通道中的液体压力与弹性装置的相对作用力关系决定，从而决定了偏心件与对应的第一转子之间的偏心距。

作为对本发明的改进，所述的位移控制装置包括传感器处理器、控制器和执行机构，控制器根传感器据数据判断分析是否需要改变活动座上的偏心件的工作偏心距，如果需要，则给执行机构下达执行指令，执行机构驱动活动座动作，从而改变偏心件与第一转子之间的偏心距。

作为对本发明的改进，所述执行机构是液压执行机构、电磁位移执行机构、齿轮/凸轮执行机构、步进马达或伺服电机等。

作为对本发明的改进，在所述流体进口通道中设有第一压力控制阀，当流体进口通道中液体压力高过预设压力时，第一压力控制阀开启；在所述的流体出口通道中设有第二压力控制阀；当流体出口通道中液体压力高过预设压力时，第二压力控制阀开启。

作为对本发明的改进，在所述流体进口通道中设有受第一执行机构控制的前级阀门；所述第一执行机构控制前级阀门的开启或关闭，开启时流体进口通道中的液体与外部液体流通；在所述的流体出口通道中设有受第二执行机构控制的次级阀门，所述第二执行机构控制次级阀门的开启或关闭，当次级阀门开启时流体进口通道中的液体与外部液体流通。

作为对本发明的改进，所述流体进口通道及流体出口通道设在所述活动座上。

作为对本发明的改进，所述流体进口通道及流体出口通道设在所述离合座上。

作为对本发明的改进，所述流体进口通道及流体出口通道设在机架上。

作为对本发明的改进，所述次级偏心件设置在活动座的相对于所述第一侧面的第二侧面上。

作为对本发明的改进，所述的流体进口通道上设有弹性储能容器，所述的弹性储能容器在预定的容积变化范围内保持流体进口通道中液体压力的动态稳定。

作为对本发明的改进，所述活动座设置在离合座上，离合座与前级第一转子或次级第一转子同轴心，在离合座上设置有机架离合器，当机架离合器结合时离合座与机架锁死。

作为对本发明的改进，在离合座上还设置有前级锁止离合器和次级锁止离合器，前级锁止离合器结合时前级第一转子与离合座锁死；次级锁止离合器结合时次级第一转子与离合座锁死；，当前级锁止离合器与次级锁止离合器都结合时动力直接从前级第一转子通过离合座传递给次级第一转子。

作为对本发明的改进，离合座上还设置有与次级第一转子相互作用的单向离合器，单向离合器结合时使离合座转速小于次级第一转子。

作为对本发明的改进，所述的活动座上设置有通道位置调节装置；所述的通道位置调节装置在活动座发生位置变化时调节流体进口通道及流体出口通道的起始位置和结束位置，使流体进口通道的起始和结束位置分别对应前级偏心活动叶片泵的压缩区域的起始和结束位置及次级偏心活动叶片泵的膨胀区域的起始和结束位置；使流体进口通道的起始和结束位置分别对应次级偏心活动叶片泵的压缩区域的起始和结束位置及前级偏心活动叶片泵的膨胀区域的起始和结束位置。

作为对本发明的改进，所述的无级液力传动装置还包括有行星齿轮机构，其中前级第一转子通过一对啮合的齿轮与太阳轮连接，次级第一转子通过另一对啮合的齿轮与齿圈连接，动力由太阳轮输入由行星架输出。

作为对本发明的改进，在所述的前级第一转子上设置有前级离合器，在所述的次级第一转子上设置有次级离合器，在所述的齿圈上设置有齿圈离合器，在所述的行星架上设置有行星架离合器；当齿圈离合器结合时，齿圈固定，前级离合器和次级离合器分离，动力由太阳轮输入，由行星架减速后输出，传动比为固定值；当行星架离合器结合时，行星架和齿圈结合锁定或者行星架和太阳轮结合锁定，前级离合器和次级离合器分离，动力由太阳轮输入，由行星架等速输出，传动比为1。

采用以上技术方案的有益效果是：该无级液力传动装置由前级偏心活动叶片容积泵将输入动力转为液体的动能和势能，并通过次级偏心活动叶片容积泵将液体动能和势能转为动力输出，通过改变前级偏心活动叶片容积泵和次级偏心活动叶片容积泵的偏心件与对应的第一转子的相对偏心距以改变前级偏心活动叶片容积泵和次级偏心活动叶片容积泵每转的工作液体体积，从而达到改变动力输入轴和动力输出之间的转速比的目的。在本发明中，其中一种方案采用液压装置和弹性装置对活动座共同作用力改变偏心件与对应的第一转子之间的偏心距，由于液压装置中的液体压力和流体进口通道中液体压力相同，从而使得活动座中的偏心件的位置关系由流体进口通道中的液体压力与弹性装置共同决定；该方案中无级液力装置可无需程序运算，可根据实际负载所需扭矩实现自动调节传动比；在该方案中还通过多个锁止离合器的组合方式使动力输入轴和输出轴扭矩相同时动力无需通过液体作为媒介直接传递，无动力损失；在本发明的一种方案中增加储能装置可实现启动液力储能和制动液力储能；本发明的一种方案中还设置有行星齿轮机构，动力不仅通过太阳轮对行星架做功输入同时还通过无级液力传动装置驱动齿圈对行星架做功输入，通过改变无级液力传动装置输出的转矩及转速来调整行星架的输出转矩和转速。

附图说明

图1是本发明一种实施例的分解结构示意图。

图2是图1所示实施例组合后的结构示意图。

图3是图2的a-a剖视结构示意图。

图4是图1中的活动座一种改进结构示意图。

图5是图1中的活动座一种实施例工作状态结构示意图。

图6是图1中的活动座另一种实施例工作状态结构示意图。

图7是图6中活动座与离合座配合状态的平面结构示意图。

图8是偏心件为偏心套的结构示意图。

图9是流体通道未设置在活动座上的一种结构示意图。

图10是本发明一种应用的结构示意图。

图中标记是：

1-前级偏心活动叶片泵，

11-前级第一转子，

15-前级离合器，

2-活动座，

20-离合座，

21-前级偏心件，211-流体进口通道，

22第一侧面

23-次级偏心控制件，231-流体出口通道，

24第二侧面

25-位移控制装置，

26-弹性装置，

27-液压装置，

3-次级偏心活动叶片泵，

31-次级第一转子，

32-次级活动叶片，

33-次级第二转子，

35-次级离合器，

4-机架，

61-太阳轮，

62-齿圈，

63-行星架，

65-齿圈离合器，

66-行星架离合器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的无级液力传动装置的优选实施方式。

请参见图1至图3，图1至图3揭示的一种无级液力传动装置，所述无级液力传动装置包括有前级偏心活动叶片泵1，活动座2，次级偏心活动叶片泵3，以及位移控制装置25；所述前级偏心活动叶片泵1活动设置在所述活动座2的一侧底面上，所述次级偏心活动叶片泵3设置在所述活动座2的相对侧，需要说明的是所述次级偏心活动叶片泵3可以设置在所述活动座2相对侧的底面上，也可以是设置在所述活动座2相对侧的另外的器件上，如，机架或离合座上等；所述前级偏心活动叶片泵1包括前级第一转子11，若干个前级活动叶片12、与前级活动叶片12一一对应连接的前级第二转子13和前级偏心件21（本实施例中，所述前级活动叶片和前级第二转子设置在前级第一转子11内，不可见，本发明中所述前级偏心活动叶片泵1的结构与所述次级偏心活动叶片泵3的结构相同）；所述次级偏心活动叶片泵3包括次级第一转子31，若干个次级活动叶片32、与次级活动叶片32一一对应连接的次级第二转子33和次级偏心件23，每个次级活动叶片32与相应的次级第二转子33可转动连接，且每个次级第二转子33轴向串联，所述次级偏心件23穿在所述次级第二转子33中，次级第一转子31与次级活动叶片32可转动连接；所述前级偏心件21设置在活动座2上，本实施例中，所述次级偏心件23设置在活动座2的相对于所述第一侧面22的第二侧面24上；在所述活动座2上设有位移控制装置25，所述位移控制装置25包括弹性装置26和液压装置27，其中液压装置27对活动座2的作用力与弹性装置26对活动座2的作用力的方向相反，液压装置27控制活动座2转动或平移移动（参见图4，图5和图7），从而改变前级偏心件与前级第一转子11的偏心距以及次级偏心件与次级第一转子31的偏心距（当然，所述位移控制装置25也可以电子控制结构，后面详细叙述）；当从前级第一转子11输入外力时，所述的前级偏心活动叶片泵1中处于压缩区域的流体通过流体进口通道211进入次级偏心活动叶片泵3中处于膨胀区域；所述的次级偏心活动叶片泵3中处于压缩区域的流体通过流体出口通道231进入前级偏心活动叶片泵1中处于膨胀区域，从而驱动所述次级第一转子31和次级第二转子33转动，动力从次级第一转子31输出，工作液体从前级偏心活动叶片泵进入次级偏心活动叶片泵在返回前级偏心活动叶片泵。

请参见图4，图4是图1中的活动座一种改进结构示意图。它是在图1中所示的活动座设置在机架4上，且次级偏心件23设在机架4上时的情况。请参考图7，图4中机架4也可以是离合座，即次级偏心件23设在离合座上。

优选的，本发明中，所述液压装置27内的液体与流体进口通道211内的液体贯通，从而驱动活动座2运动，活动座2同时又受到弹性装置26的反作用力驱动，从而活动座2与机架4之间的位置关系由流体进口通道211中的液体压力与弹性装置26的相对作用力关系决定，从而决定了偏心件与对应的第一转子之间的偏心距。

优选的，所述的位移控制装置25还可以设计成，包括传感器处理器、控制器和执行机构，控制器根传感器据数据判断分析是否需要改变活动座上的偏心件的工作偏心距，如果需要，则给执行机构下达执行指令，执行机构驱动活动座动作，从而改变偏心件与第一转子之间的偏心距；所述执行机构是液压执行机构、电磁位移执行机构、齿轮/凸轮执行机构、步进马达或伺服电机（未画图）。

优选的，在所述流体进口通道211中设有第一压力控制阀，当流体进口通道211中液体压力高过预设压力时，第一压力控制阀开启；在所述的流体出口通道231中设有第二压力控制阀；当流体出口通道231中液体压力高过预设压力时，第二压力控制阀开启。

优选的，在所述流体进口通道211中设有受第一执行机构控制的前级阀门；所述第一执行机构控制前级阀门的开启或关闭，开启时流体进口通道211中的液体与外部液体流通；在所述流体出口通道231中设有受第二执行机构控制的次级阀门，所述第二执行机构控制次级阀门的开启或关闭，当次级阀门开启时流体进口通道231中的液体与外部液体流通。

优选的，所述的流体进口通道211上设有弹性储能容器，所述的弹性储能容器在预定的容积变化范围内保持流体进口通道211中液体压力的动态稳定。

图5是图1中的活动座另一种实施例工作状态结构示意图。图5所示实施例与图1所示实施例基本相同，所不同的是活动座是圆形的，当液压装置27施加的切向力与弹簧反作用力大小不等时，图中的前级偏心件21会转动一定的角度，从而改变偏心件与对应第一转子之间的偏心距，从而改变前级偏心活动叶片泵与次级偏心活动叶片泵每转的流量大小从而获得不同的传动比。

请参见图6，图6是本发明第二种实施例的分解结构示意图。本实施例中，所述活动座2设置在离合座20上，离合座20与前级第一转子11及次级第一转子（31）同轴心。在离合座20上设置有机架离合器（未画图），当机架离合器结合时离合座20与机架锁死。

优选的，在离合座20上还设置有前级锁止离合器和次级锁止离合器，前级锁止离合器结合时前级偏心活动叶片泵1中转子与离合座20锁死；次级锁止离合器结合时次级偏心活动叶片泵3中转子与离合座20锁死；，当前级锁止离合器与次级锁止离合器都结合时动力直接从前级偏心活动叶片泵1通过离合座20传递给次级偏心活动叶片泵3。

优选的，在离合座20上还设置有与次级第一转子31相互作用的单向离合器，单向离合器结合时使离合座20转动时转速小于次级第一转子31。

优选的，所述的活动座2上设置有通道位置调节装置；所述的通道位置调节装置在活动座2发生位置变化时调节流体进口通道211及流体出口通道231的起始位置和结束位置，使流体进口通道211的起始和结束位置分别对应前级偏心活动叶片泵1的压缩区域的起始和结束位置及次级偏心活动叶片泵3的膨胀区域的起始和结束位置；使流体进口通道231的起始和结束位置分别对应次级偏心活动叶片泵3的压缩区域的起始和结束位置及前级偏心活动叶片泵3的膨胀区域的起始和结束位置。

请参见图7，图7是图6实施例中活动座与离合座配合工作状态的平面结构示意图。图7中的活动座2是方形的，活动座2被限制在离合座20内并通过位移控制装置作上下往复运动。

上述各实施例中，所述偏心件是偏心轴，当然，所述偏心件也可以设计成偏心套的结构，具体见图8。

请参见图8，图8为偏心件为偏心套的结构示意图。前级第一转子11设置在前级偏心活动叶片泵1的中心与动力输入轴相连接，外部4个串联的转子运动件为前级第二转子13，前级第二转子13设置在前级偏心件21（本实施例中为偏心套）的内部并绕偏心件21旋转，为了便于观察内部结构去掉前级偏心活动叶片泵的左侧端部封闭端盖，次级第一转子31与次级偏心活动叶片泵3的结构与前级偏心活动叶片泵结构一样，这里不再多余叙述。

请参见图9，图9为流体通道未设置在活动座上的一种结构示意图。其中前级第一转子11上的侧壁设置有流体通道，流体进口通道211、流体出口通道231及活动座2设置在机架4上，前级偏心活动叶片泵1的流体通过前级第一转子11的侧壁上流体通道进入机架4上的流体进口通道211进入次级偏心活动叶片泵3，次级偏心活动叶片泵3的流体通过次级第一转子31的侧壁流体通道进入机架4上的流体出口通道231回到前级偏心活动叶片泵1。图9中机架4也可以是离合座，即流体进口通道211及流体出口通道231设置在离合座上，活动座被限制在离合座内通过位移控制装置作往复移动运动。

图10是本发明一种应用的结构示意图。所述的无级液力传动装置还包括有行星齿轮机构，其中前级第一转子11通过一对啮合的齿轮与太阳轮61连接一起，次级第一转子31通过另一对啮合的齿轮与齿圈62连接一起，动力由太阳轮61输入由行星架63输出。

作为对本发明的改进，在所述的前级第一转子11上设置有前级离合器15，在所述的次级第一转子31上设置有次级离合器35，在所述的齿圈62上设置有齿圈离合器65，在所述的行星架63上设置有行星架离合器66；当齿圈离合器65结合时，齿圈62固定，前级离合器15和次级离合器35分离，动力由太阳轮61输入，由行星架63减速后输出，传动比为固定值；当行星架离合器66结合时，行星架63和齿圈62连接锁止或者行星架63和太阳轮61连接锁止，前级离合器15和次级离合器35分离，动力由太阳轮61输入，由行星架63等速输出，传动比为1。

当无级液力传动装置与行星齿轮的太阳轮与齿圈通过啮合的齿轮组传动时，动力由齿圈输入由行星架输出；

当无级液力传动装置与行星齿轮的太阳轮与行星架通过啮合的齿轮组传动时，动力由太阳轮输入由齿圈输出；

当无级液力传动装置与行星齿轮的太阳轮与行星架通过啮合的齿轮组传动时，动力由行星架输入由齿圈输出；

当无级液力传动装置与行星齿轮的齿圈与行星架通过啮合的齿轮组传动时，动力由齿圈输入由太阳轮输出；

当无级液力传动装置与行星齿轮的齿圈与行星架通过啮合的齿轮组传动时，动力由行星架输入由太阳轮输出；

以上这几种组合方式是图10实施例的简单衍生组合方式，上述组合同样在本发明的保护范围内。