用于流体静力传动装置的旋转控制阀的制作方法

专利名称：用于流体静力传动装置的旋转控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及流体静力传动装置(或液压传动装置)。
技术背景流体静力传动装置通常用于草坪拖拉机(lawn tractors)和其它小型 车辆中，以使驱动轮运动。流体静力传动系通常包括多个元件，例如液 压马达、减速单元、离合器单元、油泵以及储油箱。发明内容在一实施例中，本发明提供一种用于车辆流体静力传动装置的旋转控 制阀。该流体静力传动装置具有液压泵和液压马达。该阀被构造成控制 流体静力传动装置的方向和速度。旋转控制阀包括旋转阀板，其被构造 成独立于泵和马达在小于180度的范围内摆动。在另一实施例中，本发明提供一种用于车辆的流体静力传动装置。该 流体静力传动装置包括流体泵(液压泵)、流体马达(液压马达)以及 构造成独立于所述泵和所述马达摆动的旋转控制阀。单一控制界面被构 造成控制马达的速度和方向。 在又一实施例中，本发明提供一种传动装置，其包括构造成以第一压 力排放流体流的泵以及构造成将流体流的一部分引导至第一流动路径并 将流体流的其余部分引导至第二流动路径的第一阀。 一马达被构造成响 应于第一流动路径中的流体流而转动， 一第二阀被构造成响应于该第一 压力在第一位置和第二位置之间移动。随着阀朝向第二位置移动，额外 的流体流从第二流动路径转移到第一流动路径，以增大马达的速度。在另一实施例中，本发明提供一种用于小型发动机(或与小型发动机一起使用)的流体静力传动模块。该流体静力传动模块包括一模块壳体， 其具有第一腔室以及与第一腔室流体连通的第二腔室。 一固定排量泵设置于模块壳体的第一腔室中。该固定排量泵可操作地与发动机的曲轴相 连，并被构造成排放流体流。 一固定排量马达设置于第二腔室中。该马 达被构造成响应于来自该泵的流体流而转动。该传动模块还包括位于该 泵和该马达之间的流体流动路径。该流体流动路径集成到模块壳体中。 一阀被构造成将来自该流体流动路径的一部分流体流引导至马达，以及 将来自该流体流动路径的其余部分的流体流引导至旁通流动路径。该马 达被构造成响应于流入马达的流体流而转动。通过阅读下面的详细说明和相应附图，本发明的其它方面将变得显而 易见。


图1是一乘坐式草坪拖拉机的示意图，该草坪拖拉机包括根据本发明 的一实施例的流体静力传动模块和差速器。图2是图1所示的流体静力传动模块和差速器的透视图。图3是图1所示的流体静力传动模块的顶侧透视图。图4是拆除壳体盖后的图3中的流体静力传动模块的顶侧透视图。图5是图4所示的流体静力传动模块的前侧透视图。
图6是沿图4的线6-6剖开的流体静力传动模块的剖视图，并且示出 了一固定排量泵。图7A是沿图5的线7A-7A剖开的流体静力传动模块和马达的剖视 图，并且示出了高压流体通道。图7B是沿图5的线7B-7B剖开的流体静力传动模块的剖视图，并且 示出了一流量补偿阀。图8A是沿图4的线8-8剖开的流体静力传动模块的剖视图，并且示 出了一固定排量马达。图8B是图8A所示的流量补偿阀的放大视图，其中该流量补偿阀处 于正常压力模式。图8C是图8A所示的流量补偿阀的放大视图，其中该流量补偿阀处 于低压模式。图9是图8A所示固定排量马达和旋转控制阀的分解图。 图IO是旋转控制阀的旋转板的前视图。 图11是旋转控制阀的静止板的前视图。图12是根据本发明的一实施例的流体静力传动装置的液压回路图， 示出了当沿前进方向运行时通过流体静力传动装置的流体流。 图13示出了处于空档位置的旋转控制阀。图14A和14B示出了处于部分打开位置的旋转控制阀，并且显示了 当沿前进方向运行时通过流体静力传动装置的流体流。图15是根据本发明的一实施例的流体静力传动装置的液压回路图， 示出了当沿倒退方向运行时通过流体静力传动装置的流体流。图16A和16B示出了处于部分打开位置的旋转控制阀，并显示了当 沿倒退方向运行时通过旋转控制阀的流体流。图17是根据本发明的一实施例的流体静力传动装置壳体的顶侧透视图。
图18是图17所示的流体静力传动装置壳体的后侧透视图。图19是图2所示的驱动轴的一端、特别是与流体静力传动装置相连的驱动轴的一端的透视图。图20是用于连接马达输出轴和驱动轴的衬套的透视图。图21是根据本发明的一实施例的差速器的透视图。图22是拆除一部分壳体后的图21所示差速器的透视图。图23示出了图22所示差速器内的齿轮的配置。图24示出了根据本发明的一实施例用于控制旋转控制阀的操作(员)界面禾卩连杆机构(operator interface and linkage)。图25示出了根据本发明的一实施例用于控制旋转控制阀的操作界面和连杆机构。图26示出了根据本发明的一实施例用于控制旋转控制阀的操作界面 和连杆机构。在详细解释本发明的实施例之前，应当理解，本发明并不局限于应用 在以下描述中给出和附图所示的具体结构和元件配置。本发明可以具有 其它实施例以及通过不同方式实施或实现。而且，还应当理解，这里使 用的措词和术语是为了说明，而不应视作限制。
具体实施方式
图1示出了一乘坐式草坪拖拉机10，其包括根据本发明的一实施例 的流体静力传动模块14以及通过驱动轴22与流体静力传动模块14互连 的差速器18。虽然在图1中示出的流体静力传动模块14用于乘坐式草坪 拖拉机10中(或与乘坐式草坪拖拉机10 —起使用)，但对于本领域的 技术人员而言，很明显，该流体静力传动模块14也可以用于其它采用小 型发动机(即，通常为一个或两个气缸发动机)的车辆或运输工具中。 草坪拖拉机包括方向盘26、方向杆28、驾驶员座位30和安装在车架38
上的发动机34。车架38被前轮42和从动后轮46支撑，割草机甲板50 安装在车架38的下侧。图2示出了发动机34、流体静力传动模块14和差速器18。参照图1 和图2，发动机34为竖直输出轴型发动机，其具有竖直曲轴(未示出)， 输出皮带轮54通过流体静力传动模块14 (也可参考图6)与该曲轴互连。 发动机34的曲轴与流体静力传动模块14的泵轴58 (图3)或者输入轴 相连并同轴安装。在所示实施例中，如下所述，曲轴穿过泵轴58延伸， 以与输出皮带轮54啮合。众所周知，输出皮带轮54通常通过传动皮带 56与割草机甲板50上的输入皮带轮相连。来自发动机34的驱动力从输 出皮带轮54传送到输入皮带轮(未示出)，以驱动一个或多个支撑在割 草机甲板50下的割草机刀片。虽然图示的流体静力传动模块14被构造 成用于竖直输出轴型发动机，对于本领域的技术人员而言，很明显，该 流体静力传动装置也可被构造成用于水平输出轴型发动机。驱动轴22的一端连接和同轴安装到流体静力传动模块14的马达轴 62 (图3)或输出轴上，驱动轴22的另一端连接到差速器18上。差速器 18包括一个或多个车轴(axle shaft)，后轮46附装到该车轴上。差速器 18在转弯时允许动力传递到两个后轮46，尽管在转弯过程中两个后轮之 一与另一后轮相比将行驶更大的距离并因此转得更快。图3示出了流体静力传动模块14的一个实施例，其在单一壳体内集 成和容纳了流体静力传动装置的所有元件。单一壳体使得可以作为一个 封装单元实现流体静力传动装置的模块化以及可用于各种车辆和发动机 型式的传动设计。通过集成流体静力传动模块的所有元件，该模块提供 了用于存储流体静力传动模块的元件的公共壳体，这降低了制造难度和 成本，提高了流体静力传动装置的耐久性，并减少了流体静力传动装置 的泄漏。流体静力传动模块14包括壳体66、第一可拆卸盖70和第二可拆卸
盖74。第一盖70封闭壳体66的第一腔室78 (图4),并包括允许流体 静力传动模块14的泵轴58通过的开口 82。第二盖74封闭壳体66的第 二腔室86 (图18)，并包括允许流体静力传动模块14的马达轴62通过 的开口 90。两个盖70， 74均通过螺栓紧固件94固定到壳体上，尽管也 可以使用其它传统紧固件，例如螺钉、销钉、夹子、夹具、相互啮合元 件等等。图4和图5示出了拆除第一盖70后的流体静力传动模块14,以显露 出模块14的第一腔室78。密封件96位于盖74和壳体66之间，以在它 们之间建立液密密封。在流体静力传动模块14内，流体静力传动装置的 各元件集成到公共壳体66内，并且壳体66包括整体成形的流体流动路 径(图12和15)。整体成形的流体流动路径消除了复杂的液压回路，以 协调元件之间的作用和改进元件之间的流体流动。此外，流体流动路径 改善了流体静力传动装置的耐久性，并且由于没有使用分离的未封装元 件以及流体流动路径自含(整装)在壳体内，因此减少了泄漏。包括泵 轴58、固定排量泵98、过滤器102、带有安全阀110的高压流体通道106 (如图7A所示)、流量补偿阀114 (如图7B所示)以及定向锥齿轮118 的流体静力传动装置的元件位于流体静力传动模块14的第一腔室78内。 在一些结构中，如下所述，泵容纳部分122、高压流体通道106、阀容纳 腔室198 (如图5所示)以及阀壳体部分274均优选与壳体66—起整体 成形，从而使得所有这些元件成为一整体件。图17和18示出了根据本发明的一实施例的流体静力传动模块14的 壳体66。该壳体66包括限定出壳体66的第一腔室78的第一外壁119以 及部分限定出第二腔室86和阀容纳部分274的通常呈圆形的第二外壁 120。阀容纳部分274 (图18)的后部延伸到壳体66的第一腔室78内， 但是壳体壁270和圆周壁121将两个腔室78， 86分开。第一外壁119的 外露边缘包括用于容纳紧固件94的孔158，以将第一盖70固定到壳体
66上。第二外壁120的外露边缘包括用于容纳紧固件94的孔158，以将 第二盖74固定到壳体66上。流体静力传动模块的公共壳体将流体静力传动装置的所有元件集成 到一个封装单元中，其提高了效率以及制造和安装流体静力传动装置的 成本，因为所有元件均位于一个壳体内。此外，紧固孔、阀容纳部分、 腔室、流体通道以及流体口被成形为壳体的一部分，从而消除了对额外 零件和结构的需要。公共壳体和整体成形的流体流动路径还消除了对各 种元件之间复杂的液压回路的需要。参照图4、 5、 17和18，在第一腔室78内，壳体66限定出一泵容纳 部分122，其形状大体上为圆柱形，以容纳泵98。泵容纳部分122包括 圆柱形外壁126和由壳体66的底壁130限定的下表面。外壁126中形成 有与第一腔室78流体连通的油入口 134(图17)以及与高压流体通道106 流体连通的油出口 138 (图17)。过滤器102位于油入口 134处，以当 油进入泵98时进行过滤。壳体66的外壁119可以包括位于泵容纳部分 122的油入口 134附近的开口 140。开口 140可以用于将过滤器102 (图 5)插入到第一腔室78中，以连通油入口 134。开口 140用于允许在壳体 66的加工过程中使一工具通过，并在加工后堵住(图5)。该工具用于 完成油入口134的成形。泵容纳部分122包括用以容纳泵轴58的中心孔142 (图17)以及大 体上从底壁130向上延伸的腔室壁146。腔室壁146限定出一个入口腔室 150和一个排出腔室154,该入口腔室150用于容纳经过油入口 134来自 第一腔室78的油，该排出腔室154用于通过油出口 138将油排出到高压 流体通道106中。在一种构造中，油出口 138通过钻出穿过壳体66的外 壁119的开口 156 (图7A)成形，该开口在加工后被堵住。在所示出的 实施例中，腔室壁146的高度小于外壁126的高度，以容纳泵98。外壁 126的外露边缘包括孔158 (图17)，以容纳紧固件94，从而将第一盖
70固定到壳体66上。在运行中，流体静力传动模块将来自发动机34的驱动力传递至差速 器18，以通过由操作者选定的车辆速度驱动后轮46。流体静力传动模块 14与泵98 —起从壳体66的第一腔室78将流体、尤其是油泵送至容纳在 壳体66的第二腔室86内的固定排量马达162 (见图8A)。流量补偿阀 114运行，以通过控制经过马达162的油流量来维持马达162、特别是与 差速器18相连的驱动轴22的速度不变。马达162的输出需求随着车辆 IO驶过不平地面而变化。如下所述，基于这些输出需求，流量补偿阀114 运行，以控制流向马达162以及沿着旁通流动路径离开马达162的流体 流量，从而维持车辆的速度不变。在所示实施例中，流量补偿阀114与 旋转控制阀254平行定位(图8A、 12和15)，以减少泵98和马达162之间的液压回路中的孔的数量，这将产生压力下降并降低传动系的效率。 此外，流量补偿阀114可以很容易地封装于控制阀上游的公共壳体66内。图6是固定排量泵98和输出皮带轮54的剖面图，该输出皮带轮54 经由用于割草机刀片的离合器组件166与发动机曲轴相连并同轴安装。 在一些构造中，取消了离合器组件166，并且输出皮带轮54与穿过泵轴 58的延伸发动机曲轴相连。可替换地，皮带轮54可以直接安装到实心泵 轴58上。对于本领域的技术人员而言，很明显，发动机曲轴可以同轴安 装到实心泵轴58上，泵轴58从而同轴安装到离合器组件166上。泵98 作为油池泵在流体静力传动模块14内运行，以将油从由第一腔室78限 定的液压流体贮存器(即贮槽或油池)泵送至固定排量马达162。参照图4-6,泵98为容纳在泵容纳部分122内的容积式盖劳特泵/容 禾只式内齿轮油泵泵送单元(positive displacement gerotor pumping unit)。 泵98包括内侧驱动转子170和外侧从动转子174，每个转子170， 174包 括随着转子转动而啮合和分离的多个齿。外侧转子174比内侧转子170 多出一个齿。该齿在泵98的吸入侧分离，以允许大气压力迫使油从油箱78经过油入口 134进入到泵容纳部分122的入口腔室150中。该齿在泵 98的排出侧啮合，以迫使油通过油出口 138 (图17)从泵容纳部分122 的出口腔室154排出到高压流体通道106。外环178包围外侧转子174的 外周，以允许外侧转子174相对于泵容纳部分122转动。容积式盖劳特 泵泵送单元98提供一个比市场上可购买到的其它固定排量泵更简单、体 积更小、成本更低、更容易制造的泵。盖劳特泵98以本领域公知的方式 运行，并且对于本领域的技术人员而言，很明显，其它已知泵和固定排 量泵也可以用于执行该功能，例如外齿轮、内齿轮、叶片、轴向活塞以 及径向活塞类型的泵。泵轴58穿过由泵98的内侧转子170限定出的中心开口 182和泵容纳 部分122的中心孔142延伸。泵轴58被整体地形成键槽，以与泵98的 内侧转子170啮合，由此泵轴58的转动将驱动内侧转子170，以运行泵 98。第一密封件186位于泵轴58和下壳体部分130之间，以提供液密密 封，第二密封件190位于泵轴58和第一盖70之间，以提供液密密封。离合器组件166或现有技术中已知的离合器/制动器组件包括内毂 194 (即输入毂)，其通过螺栓或其它已知紧固件同轴安装到泵轴58上。 离合器组件166位于流体静力传动模块14的底侧，并用于控制割草机刀 片。输出皮带轮54通过轴承连接到离合器组件166或如现有技术中已知 的离合器/制动器组件上并接受传动皮带56 (图l)。参照图4、 5、 7A、 17和18，在第一腔室78内，壳体66还限定出通 过壳体66整体成形的高压流体通道106和用于容纳流量补偿阀114的阀 容纳腔室198。高压流体通道106的第一端106A穿过壳体66的外壁119 延伸。安全阀UO位于通道106的第一端106A处，以用于当压力超过预 定值时泄放高压流体通道106内的压力。安全阀110堵住(或插入)通 道106的第一端106A，油通过泄放通道106B泄放到第一腔室78中。高 压流体通道106的第二端106C通过一入口 202 (图7B)或阀入口与位于
第二腔室86内的马达162流体连通。入口 202由壳体66限定并位于阀 容纳腔室198的下方。在所示实施例中，高压流体通道106的第二端106C 至少部分地通过钻出一穿过壳体的孔而形成。该孔随后在加工过程中利 用止回阀199堵住(图7A)。安全阀110位于泵98和马达162之间的 高压通道106中，因为这种位置有利于对公共壳体66进行机加工、对流 体静力传动模块14进行组装以及直接排入第一腔室78、即液压流体贮存 器中。止回阀199响应于超过高压通道106内的压力的第一腔室78内的压 力而打开。这种情况可以发生在马达162在油流的情况下转动时，例如 当使用者推动装有传动装置的拖拉机时。马达162的运动使其将油从高 压通道106内抽出，从而降低压力。止回阀199在这种情况下打开，以 使马达162无过载力地转动，并阻止外界空气经过马达轴密封件进入， 该外界空气的进入将不期望地使油中充入气体。参照图5、 7B和8A，阀容纳腔室198为大致圆柱形，并包括限定出 内部腔室210以容纳流量补偿阀114的外壁206。内部腔室210包括靠近 定向齿轮118的第一端210A和被堵住的第二端210B。两个端口 214, 218穿过第一腔室78和内部腔室210之间的外壁206延伸。第一端口 214 位于内部腔室210的第一端210A处，并提供一通道230，其连接第一端 口214、内部腔室210和高压流体通道106。第一端口214在通道230钻 出之后被堵住(如图7B所示)。通道230将来自高压流体通道106的流 体压力连通至流量补偿阀114。可以起到计量作用的第二端口 218提供从 高压流体通道106经过流量补偿阀114通向壳体66的第一腔室78的旁 通流动路径的一部分。流量补偿阀114用于保持草坪拖拉机10的恒定速度、特别是马达162 和驱动轴22的恒定速度。流量补偿阀114通过改变马达162周围的旁通 流量来保持固定流量或恒定速度。流量补偿阀114部分地由来自高压通
道106的压力信号控制。在运行中，草坪拖拉机10驶过不同的地面和地 形，但操作者希望保持草坪拖拉机10的速度不变。马达162的输出需求 随着草坪拖拉机10驶过不同的地面和地形而变化，流量补偿阀114用于 控制旁通流量，从而满足输出需求，以保持恒定速度。参照图8A和7B,流量补偿阀114保持在流体静力传动模块14的阀 容纳腔室198内，并包括柱型阀或滑阀234、偏压弹簧238和塞子242。 滑阀234位于阀容纳腔室198的内部腔室210内。滑阀234的第一端234A 具有基本上等于内部腔室210的直径的第一直径，并限定出一活塞234A。 杆部234B从活塞234A向后延伸，并具有小于该第一直径的第二直径。 滑阀234包括位于杆部234B和行程限制器234D之间的止动部分234C， 其可成形为滑阀234的一部分，或者与滑阀234分开，以限制滑阀234 的过量移动。塞子242塞住内部腔室210的第二端210B,并使弹簧238 保持在内部腔室210内。弹簧238位于滑阀234的止动部分234C和第二 端210B的塞子242之间。弹簧238向着第一位置偏压流量补偿阀114，如图7B所示，其中活 塞234A位于内部腔室210的第一端210A处，从而封闭端口 218。滑阀 234在邻近活塞234A的末端暴露到高压油中，这样高压油工作，以使滑 阀234克服弹簧238的偏压力而移动。高压油从高压流体通道106经过 通道230和端口 214流到活塞的端部。参照图8A,高压油也从高压流体通道106流向活塞234A和止动部 分234C之间的空间。由于该高压油作用在大小相等的两个表面上，其对 滑阀234的移动影响很小。与活塞210B相对的空间与来自旋转控制阀 254附近的流体源的高压油流体连通。更具体地说，油从旋转控制阀254 经过通道246流向第二端210B。如下面将要讨论的内容，该油的压力可 随着运行而变化，从而控制上述滑阀234的移动。例如，当该油的压力与来自泵的高压油的压力相近时，滑阀234上通
过油产生的力基本平衡，这样滑阀234通过弹簧238偏移到图7B和8A 所示的位置。但是，在特定条件下，第二空间210B中的压力会下降。例 如，当旋转控制阀254位于空档位置时，通向马达168的流量很小，至 第二空间210B的流体连通路径向第一空间78敞开。随着压力释放，活 塞234A上的高压克服弹簧238的偏压力并向着图8B所示位置移动滑阀。 在该位置，活塞234A和止动部分234C之间的空间在高压流体通道106 和旁通端口 218之间提供流体连通。因此，油直接从高压流体通道106 流动到第二或旁通端口218，并进入油箱78，而不会流经旋转控制阀254 或马达162。当马达162的输出需求增加时，例如当釆用该传动装置的车辆爬山 时，必须向马达162提供额外的油，以维持所需的速度。当车辆开始爬 山时，马达162减速。更慢的转动减少了通过马达162的油的数量并增 加了第二空间210B内的油压。因此，滑阀234向着图7B所示的位置偏 压，高压通道106和旁通端口 218之间的流动面积减小。因此，更多的 油传递给马达162，以加速转动并维持上山所需的速度。最终，滑阀234 移动到100%的需求位置，其中没有旁通流动，并且马达162使用所有可 获得的油。图8B示出了处于正常压力(Pl)位置的流量补偿阔114,此时草坪 拖拉机10在水平地面上行驶， 一些油旁通绕过马达162。正常压力将根 据车辆总重、路况和其它因素而变化。在一例子中，正常压力大约为200 psi。当流量补偿阀114处于正常压力位置时，正常(水平地形)载荷在 高压流体通道106内产生大致正常压力Pl，流量补偿阀114将允许由泵 98输送的大约50%的油通过旁通绕过马达162。图8C示出了处于高压(P2)位置的流量补偿阀114，此时草坪拖拉 机10在上坡。当流量补偿阀114处于高压位置时，高(上坡地形)载荷 在第二端210B产生高压P2，流量补偿阀114移动，以减少从流体通道 106到壳体腔室78的旁通流量。通过增加至马达的流量并因而减少旁通 流量，草坪拖拉机10和马达162的恒定速度将得以保持。如上所述，图8B示出了正常压力位置，图8C示出了高压位置。本 领域的技术人员将意识到，该阀可以移动到低压位置，在该低压位置， 额外的流量旁通绕过马达162。例如，当草坪拖拉机10下坡时，流量补 偿阀114将移动到低压(P3)位置。当流量补偿阀114处于低压位置时， 低(下坡地形)载荷在第二空间210B中产生低压P3，流量补偿阀114 移动，以允许额外的旁通流动高达由泵98提供的大约100% (即空档) 的流量。通过增加马达的旁通流量并因而减少至马达的流体流量，草坪 拖拉机10和马达162的恒定速度将得以保持。对于本领域的技术人员而 言，很明显，流量补偿阀114可根据系统需求阻挡任何比例的旁通流量。参照图5、 7B和8A，壳体66限定出一槽250，以容纳定向锥齿轮 118,该齿轮的外周与位于第二腔室86内的旋转控制阀254相互啮合。 定向齿轮118包括用于容纳控制轴262的中心孔258。轴262用于通过旋 转控制阀254选择马达162的速度和前进(向向)或倒退(向后)运行， 从而相应地控制草坪拖拉机10前进或倒退。位于流体静力传动模块14 之外的轴262的部分262A与一操作连杆机构、例如方向杆28 (图1)相 互连接，以选择草坪拖拉机10的行驶方向。轴262穿过壳体66的外壁 119中的开口 264 (并被壳体66中的轴颈支撑)以及定向齿轮118的中 心孔258延伸，轴262的另一部分262B可旋转地锚定在壳体66中的轴 颈266内。密封件263在轴262和壳体66之间提供液密密封。由操作者(通过操作界面和控制连杆机构)产生的控制轴262沿第一 方向的转动使定向齿轮118沿第一方向转动，这使旋转控制阀254向前 运行，如下所述。由操作者(通过操作界面和控制连杆机构)产生的控 制轴262沿第二方向的转动使定向齿轮118沿第二方向转动，这使旋转 控制阀254向后运行，如下所述。更具体地说，控制轴262的转动使旋
转控制阀254在小于180度的角度范围内进行相应的摆动、转动、回转 等。在优选结构中，旋转控制阀254以在大约40度和80度之间的角度 转动。在其它优选结构中，旋转控制阀254以在大约20度和40度之间 的角度转动。操作界面和连杆机构通过控制阀254沿第一方向或第二方 向转动来控制马达的方向和速度。可以用于控制定向齿轮118的操作界 面和控制连杆机构的例子为带有装有防护板(或挡泥板)的换档机构的 推/拉缆线(图24)、带有装有防护板的换档机构的机械连杆机构(图25) 以及带有右侧脚踏板的机械连杆机构(图26)。如下所述，每个实施例 包括与控制轴262连接的连杆机构，以使控制阀254沿任一方向往复运 动。
图24示出了用于控制旋转控制阀254的操作界面和连杆机构600的 一个实施例，其包括装有防护板的换档机构604、 一端连接换档机构604 的推/拉缆线608以及与缆线608的另一端和控制轴262相连的连杆612。 操作者通过向前推动换档机构604或向后拉动换档机构604来控制行驶 方向。在所示实施例中，换档机构604开始时处于空档位置。通过向前 推动换档机构604，缆线608推动连杆612，以使控制轴262转动，从而 使定向齿轮118沿第一方向转动。通过向后拉动换档机构604，缆线608 拉动连杆612，以使控制轴262转动，从而使定向齿轮118沿第二方向转 动。
图25示出了用于控制旋转控制阀254的操作界面和连杆机构616的 另一个实施例，其包括装有防护板的换档机构620、其一端与换档机构 620相连的第一连杆624、与第一连杆624的另一端以及控制轴262相连 的第二连杆628。操作者通过向前推动换档机构620或向后拉动换档机构 620来控制行驶方向。在所示实施例中，换档机构620开始时处于空档位 置。通过向前推动换档机构620,第一连杆624推动第二连杆628，以使 控制轴262转动，从而使定向齿轮118沿第一方向转动。通过向后拉动
换档机构620，第一连杆624拉动第二连杆628，以使控制轴262转动， 从而使定向齿轮118沿第二方向转动。图26示出了用于控制旋转控制阀254的操作界面和连杆机构632的 另一个实施例。该操作界面和连杆机构632包括安装到车架38上的双向 脚踏板636、与脚踏板636相连的第一连杆640、与第一连杆640相连的 第二连杆644以及连接在第二连杆644和控制轴262之间的第三连杆648。 在所示实施例中，脚踏板636大致为L形，并包括影响车辆沿第一方向 的行驶的第一杆件636A、影响车辆沿第二方向的行驶的第二杆件636B、 以及将踏板636连接到第一连杆640上的臂652。图26示出了处于空档 位置的踏板。压下踏板636的第一杆件636A将使踏板636和臂652沿第 一方向转动，这使相互连接的连杆640、 644、 648转动控制轴262，从而 使定向齿轮118沿第一方向转动。压下踏板636的第二杆件636B将使踏 板636和臂652沿第二方向转动，这使相互连接的连杆640、 644、 648 转动控制轴262，从而使定向齿轮118沿第二方向转动。在另一实施例中， 可以使用两个踏板，以选择车辆的行驶方向，或者踏板连杆可以包括弹 簧元件，以当操作者的脚从踏板上移开后使踏板返回到空档位置。对于本领域的技术人员而言，很明显，在操作界面和连杆机构的其它 实施例中，沿第一方向的操作界面的操作可以启动车辆倒退行驶，并且 沿第二方向的操作界面的操作可以启动车辆前进。图8A示出了容纳在流体静力传动模块14的第二腔室86中的旋转控 制阀254和马达162，图9示出了旋转控制阀254和马达162的分解图。 旋转控制阀254提供液压回路中的方向控制(前进一空档一倒退)和流 量控制(计量出口)。旋转控制阀254很容易制造、与马达162集成以 及与壳体66集成。此外，旋转控制阀254具有灵活的端口设计，因此端 口可以通过阀114被定制形状和调整，以获得理想的流动特性、转换性 能和可驱动性。在另一实施例中，可以与流体静力传动模块14一起使用
一集成线性柱型阀(或滑阀)，以控制相对于马达162的方向和流量。从图7A和7B中可以看出，壳体66的第二腔室86通过壳体壁270 与第一腔室78分开，壳体66包括用于容纳旋转控制阀254的一部分的 阀容纳部分274。阀容纳部分274的壳体壁270将第一腔室78和第二腔 室86隔开，并由用于流量补偿阀114的阀容纳腔室198部分限定。参照图18，壳体壁270包括封闭的信号孔279、位于高压流体通道 106和第二腔室86之间的阀入口 202、以及位于第二腔室86和第一腔室 78之间的具有槽口 281的阀出口 278。此外，如图8A所示，阀容纳部分 274包括靠近槽250的开口 274A，以允许定向齿轮118与旋转控制阀254 相互啮合。随着油经过阀出口 278从旋转控制阀254排出，油向着第一腔室78 的底壁130向下偏转，并离开泵98。参照图5和7A,油从限定高压流体 通道106的壳体66的一部分280向下偏转。壳体66的部分280或挡板 与形成于阀容纳部分274的壁270中的阀出口 278隔开并对齐排列。分 隔壁281在壳体66的外壁119和泵容纳部分122的外壁126之间延伸。 分隔壁281限定出一流动路径(图17的箭头所示)，以用于使油在油槽 78内流动，特别是防止刚刚从旋转控制阀254排出的油直接流回油入口 134和泵98，以允许油脱气。如图8A和9所示，旋转控制阀254包括旋转板282 (图10)和静止 板(图ll)。旋转板282位于壳体壁270和静止板286之间，并位于阀 容纳部分274内。旋转板282的外周包括齿轮齿306，其用于通过邻近槽 250的开口 274A与定向锥齿轮118相互啮合。定向齿轮118沿第一方向 的转动使得旋转板282沿第一方向转动(在所示实施例中为逆时针方向)， 从而有利于马达162的前进运行，如下所述。同样地，定向齿轮118沿 第二方向的转动使得旋转板282沿第二方向转动(在所示实施例中为顺 时针方向)，从而有利于马达162的倒退运行，如下所述。在所示实施 例中，旋转板282的直径小于静止板286的直径。在一实施例中，旋转 板282由单一烧结金属块或金属铸件制成，并且齿轮齿306可以由塑料 材料独立地制成。在其它实施例中，旋转板282和齿轮齿306整体成形 为一个整体件。定向齿轮118可以由整块烧结金属、金属铸件或模制塑 料结构成形。参照图10，旋转板282包括中心开口 310，其与板282的中心轴直线 对齐。中心开口310面对壳体壁270，但不完全穿过旋转板282。旋转板 282还包括两个定向开口，即一个前进开口314和一个倒退开口318，其 以径向轴线为中心并穿过旋转板282。开口314， 318允许油经过旋转板 282流向马达162并通过旋转板282流回，从而有利于马达162的前进或 倒退运行，其取决于开口314， 318中的哪一个被用作油流向马达162的 进入开口。开口 314，318大体上呈弧形并具有基本相同的形状。开口 314， 318位于齿轮齿306和板282的中心开口 310之间。每个开口 314， 318 也沿开口的长度方向改变宽度。变化的宽度允许流向马达162的油变化，从而允许更精确地控制马达速度。如图8A所示，中心开口 310与通道246流体连通，该通道246提供 至第二空间210B的流体连通。中心开口 310与横向通道卯0相连，该横 向通道与前进开口 314和倒退开口 318相连。两个止回阀座905 (如图 8B所示)成形或定位在横向通道900内，单一球910定位于两个止回阀 座卯5之间。这样，来自开口 314或318的最高压力流将球910朝向相 对的座905移动，因此最高压力经过通道222和246传递到第二空间 210B,但是没有流体在开口 314和318之间直接传递。通过这种方式， 准确的压力信号被传输到第二空间210B，而不论马达162的转动方向如 何。图7A所示的形成于旋转板282内的第二通道915将横向通道900、 通道246、第二空间210B与通气开口 920相连。如图7A所示，在空档
位置，通气开口 920与槽口 281对齐，以向壳体腔室78敞开第二空间 210B。这确保在空档位置横向通道900、通道246或第二空间210B内没 有聚集压力。.该通气开口 920只有当旋转板282位于空档位置时才与槽 口281对齐。在所有其它操作位置，通气开口 920关闭。图U所示的静止板286位于旋转板282和马达162之间，并位于第 二腔室86内。在所示实施例中，静止板286的直径大于旋转板282的直 径。静止板286包括孔322，其以板286的中心轴线为中心，以用于容纳 和支撑马达轴62。静止板286在孔322处通过第一轴承326安装到马达 62上，以允许马达轴62相对于静止板286转动。静止板286包括两个开 口，即第一开口 330和第二开口 334，以用于油通过静止板286流向马达 162并通过静止板286流回。开口 330， 334大体上呈弧形并彼此呈镜像 关系。在所示实施例中，静止板286的开口 330， 334大于旋转板282的 定向开口314， 318。开口 330， 334位于板286的外周和孔322之间。在 一实施例中，静止板286由烧结金属制成。应当注意，其它结构可以改 变旋转板282的前进和倒退开口 314， 318的尺寸和/或形状和/或静止板 286的开口 330， 334的尺寸和域形状，以在前进和倒退之间改变速度。 这样，本发明不应局限于包括相同前进和倒退开口 314， 318以及330， 334的构造。静止板286的下边缘包括槽口 286A。当旋转控制阀254组装在第二 腔室86中时，槽口 286A与壳体66的外壁120中的开口 335 (图7A所 示)对齐。 一销(未示出)穿过开口 335延伸，并在槽口 286A处与静止 板286啮合，以防止静止板286在第二腔室86中转动。静止板286的上 边缘包括槽口 286B，并且一通气槽286C在孔322和槽口 286B之间延伸。 当旋转控制阀254组装在第二腔室86时，槽口 286B与壳体66的外壁 120中的开口 336 (如图7A所示)对齐。通气槽286C和槽口 286B将聚 集在马达轴密封件中的压力排放至贮存器78。
如上所述，孔或开口的形状和尺寸被选择，以达到流体静力传动模块14的理想流动特性、转换性能和可驱动性，并且可以根据特定应用的需 要而改变。参照图8A，马达162为容纳在流体静力传动模块14的第二腔室86 中的容积式盖劳特马达，并且第二盖74附装到壳体66上，以封闭腔室 86。容积式盖劳特马达162提供一种比市场上可购买到的其它固定排量 马达更简单、体积更小、成本更低、更容易制造的马达。密封件338位 于盖74和壳体66之间，以产生液密密封。马达162位于旋转控制阀254 和盖74之间。盖劳特马达162包括内侧驱动转子342、外侧从动转子346 以及偏心外环350。转子342， 346包括多个齿，其随着转子342， 346的 转动啮合和分离，外侧转子346的齿比内侧转子342的齿多出一个。如 上面针对盖劳特泵98所述，该齿在马达162的入口或高压侧分离，以允 许油从旋转控制阀流入马达162。该齿在马达162的排出侧啮合，以允许 油流出马达162，并通过旋转控制阀254流回。外环350围绕外侧转子346的外周，并允许外侧转子346相对于壳体 66转动。在所示实施例中，外环350的一内孔涂敷有耐摩擦材料，以减 少马达摩擦。在另一实施例中，外环350可以被取消，这样外侧转子346 在壳体66的孔或轴颈内转动，其可以涂敷或不涂敷耐摩擦材料。如果未 涂敷耐摩擦材料，油膜可以在外侧转子346和孔表面之间提供流体动力 轴承。马达轴62穿过内侧转子342限定的中心孔354并穿过盖74延伸并穿 出流体静力传动模块14。盖74通过第二轴承358安装到马达轴62上， 以允许马达轴62相对于盖74转动。密封件362位于马达轴62和第二盖 74之间，以提供液密密封。马达轴62被整体形成键槽，以啮合马达162的内侧转子342，因此 马达162的转动也驱动马达轴62。如下所述，旋转控制阀254控制马达 162沿前进(向前)方向或倒退(向后)方向运行。当旋转控制阀162沿 第一方向致动时，油通过旋转控制阀254和马达162沿第一方向被泵送。 因此，马达162和马达轴62沿第一方向转动，这使草坪拖拉机10沿前 进方向行驶。当旋转控制阀162沿第二方向致动时，油通过旋转控制阀 254和马达162沿第二方向被泵送。因此，马达162和马达轴62沿第二 方向转动，这使草坪拖拉机或其它车辆IO沿倒退方向行驶。盖劳特马达 162以现有技术中己知的方式运行，并且对于本领域的技术人员而言，很 明显，其它已知马达或固定排量马达也可以用于执行该功能，例如外齿 轮、内齿轮、叶片、轴向活塞和径向活塞类型的马达。图12是示出了在前进运行期间通过流体静力传动模块14的油流动的 液压回路图。与上述参照图1-11描述的相似元件采用了相同的附图标记。 该回路图示出了通过流体静力传动模块的流体流动路径364，该流动路径 364优选基本上整体成形于模块壳体66中。在模块14的前进运行过程中， 当控制轴被致动以通过定向齿轮118使旋转控制阀254沿第一方向转动 时，油通过旋转控制阀254的前进孔366 (由板282, 286的开口 314， 330限定)流向马达162。油存储在由模块14的第一腔室限定的液压流 体贮存器78或贮槽中。油从贮槽78中抽出并通过过滤器102被抽到固 定排量泵98中。油然后通过阀入口 202 (图12中的点A代表)被泵送 到旋转控制阀254中。当系统压力超过设定极限值时，安全阀110通过 将油释放到贮槽78中来泄放高压流体通道106 (图4)中的压力，设定 极限值高于草坪拖拉机正常运行时的期望压力。在所示实施例中，当马达162的输出需求小于最大输出时，旋转控制 阀254沿第一方向被致动，以允许模块14的前进运行。 一部分油流经旋 转控制阀254的前进孔366， 一部分油流经旁通流动路径370。例如，如 果输出需求为最大输出的50%， 50%的油将流经前进孔366， 50%的油 将流经旁通流动路径370。在另一实施例中，当输出需求为最大输出时，
旁通流动路径被流量补偿阀114完全阻塞，并且100%的油将流经前进孔 366。在流经前进孔366之后，油通过马达162沿前进方向被泵送，从而使 马达162沿第一方向转动，并由此使马达轴62沿前进方向转动。油然后 排回到旋转控制阀254中，在此油流经旋转控制阀254的倒退孔374 (由 板282， 286的开口318， 334限定)，并经过阀出口 278 (在图12中用 点B代表)排到贮槽78中。随着高压油流经前进孔366， 一部分高压油进入横向通道900，将球 910推向倒退孔座卯5，并流入流量补偿阀114的第二空间210B。高压 流动路径106中的一部分高压流在高压油进入旋转控制阀254之前沿着 旁通流动路径370流动。 一小部分这种高压流被引到流量补偿阀114的 第一部分210A。第一部分210A中的压力和第二部分210B中的压力之间 的相互影响控制流量补偿阀114中的滑阀234的移动。如图12所示，被 泵98排出的一部分油通过旁通流动路径370并通过流量补偿阀被导向并 进入tt槽78中。图13表示处于空档位置的马达162和旋转控制阀254的分解图，其 包括旋转板282和静止板286。在空档位置，来自泵98的油通过壳体壁 270被泵送到入口 202中。但是，旋转板282阻塞该开口并抑制流动。此 夕卜，通气开口 920位于槽口281附近，以释放第二空间210B中的任何压 力。因此，滑阀234移动到旁通位置，以允许来自高压流体通道106的 流体直接导回壳体腔室78，而不会迫使油通过旋转阀254或马达162。在一种结构中，马达162的沿前进方向的最大输出大于马达162的沿 倒退方向的最大输出，以确保最大前进速度大于最大倒退速度。为了使 传动装置倒退时比前进时运行得更慢，旋转控制阀254 (即旋转板282) 可以沿逆时针方向转动大约9度。如下所述，最大前进输出出现在沿逆 时针方向转动30度时，即从机械空档位置转动39度，最大向后输出出
现在沿顺时针方向转动30度时，即从机械空档位置转动21度。对于本 领域的技术人员而言，很明显，在其它实施例中，起始的偏移和旋转角 可以根据旋转控制阀板282， 286的尺寸和结构而变化。例如， 一种结构 被设置成旋转控制阀254的60%的转动处于前进方向范围内(即改变前 进速度)，而旋转控制阀254的30%转动处于倒退范围内(即改变倒退 速度)。剩下的10%的转动处于空档位置，并且不产生速度变化。图12、 14A和14B示出了处于前进、50X输出位置(前进50的位置) 的马达162和旋转控制阀254，其包括旋转板282和静止板286。前进50 位置处，旋转控制阀254被致动，以允许马达162沿前进方向以50%的 最大输出需求运行。旋转板282通过定向齿轮118 (图7B)沿逆时针方 向转动，从而使得旋转板282的前进开口 314的一部分与静止板286的 第一开口 330和阀入口 202重叠。在该位置，旋转板282的倒退开口 318 的一部分与静止板286的第二开口 334和阀出口 278重叠。在所示实施 例中，旋转板282从空档位置逆时针方向转动大约10.5度(从机械空档 位置转动19.5度)，以达到50%的输出需求，其它转动角度也是可行的。图14A表示油流经旋转控制阀254到达马达162，图14B表示油从 马达162经过旋转控制阀254流回。参照图14A，油从阀入口 202 (图 7B)进入旋转板282的前进开口 314。前进开口 314和入口 202之间的 重叠部分用阴影区域表示。油注入旋转板282的前进开口 314，并进入静 止板286的第一开口 330，其与前进开口 314重叠。前进开口 314与第一 开口 330之间的重叠部分380用阴影区域表示。在注入静止板286的第一开口 330之后，油进入马达162，并通过马 达162被泵送，以使马达轴62转动。参照图14B，从马达162排出的油 进入由阴影重叠部分381表示的静止板286的第二开口 334。油注入静止 板286的第二开口 334，然后排到与出口 278重叠的旋转板282的倒退开 口 318中。第二开口 334与倒退开口 318之间的重叠部分382用阴影区
域表示。油注入旋转板282的倒退开口 318，并进入阀出口 278到达贮槽 78。在运行中，大约50%或其它比例的油旁通绕过马达162并通过流量 补偿阀114返回贮槽78。对于本领域的技术人员而言，很明显，关于前 进50位置的讨论适用于其它小于最大输出的前进输出需求，即当旋转板 282沿逆时针方向从机械空档位置旋转0度和30度之间的角度时。图15是示出了倒退操作中通过流体静力传动模块14的油流的液压回 路图，其与前进操作时的液压回路类似。与上述参照图l-12描述的类似 元件用相同的附图标记标注。图15中的大部分内容与图12相同，这些 相同部分将不再在下面详细讨论。旋转板282的与图12所示转动方向相 反的转动使入口 202引导油通过倒退孔374、经过马达162以及通过前进 孔366返回。因为高压油现在首先通过倒退孔374，高压油迫使球910到 达前进侧座905，从而使得高压流体仍注入横向孔900。因此，该系统能 够通过简单地使旋转板282沿相反方向转动而沿向前和倒退方向运行。图16A和16B示出了处于倒退、50%输出的位置(倒退50位置)的 马达162和旋转控制阀254，其包括旋转板282和静止板286。在倒退50 位置处，旋转控制阀254被致动，以允许马达162沿倒退方向以50%的 最大输出需求运行。旋转板282通过定向齿轮118 (图7B)沿顺时针方 向转动。旋转板282的倒退开口 318的一部分与静止板286的第一开口 330和阀入口 202重叠，并且旋转板282的前进开口 314的一部分与静止 板286的第二开口 334和阀出口 278重叠。在所示实施例中，旋转板282 沿顺时针方向从空档位置转动大约19.5度(从机械空档位置转动10.5 度)，以达到50%的输出需求。图16A表示油经过旋转控制阀254流向马达162，图16B表示油经 过旋转控制阀254从马达162流回。参照图16A，油从阔入口 202 (图 7B)进入旋转板282的倒退开口 318。入口 202与倒退开口 318之间的 重叠部分385用阴影区域表示。油注入旋转板282的倒退开口 318，并进 入与倒退开口 318重叠的静止板286的第二开口 334。倒退开口 318与第 二开口 334之间的重叠部分386用阴影区域表示。在离开静止板286的第二开口 334之后，油进入马达162，并通过马 达162被泵送，以使马达轴62反转。参照图16B，从马达162排出的油 进入由阴影重叠部分387表示的静止板286的第一开口 330。油注入静止 板286的第一开口 330，然后排到与第一开口 330的一部分重叠的旋转板 282的前进开口 314中。第一开口与前进开口 330之间的重叠部分388用 阴影区域表示。油注入旋转板282的倒退开口 318，并进入阀出口 278到 达贮槽78，因此油排出旋转板282到达贮槽78，如箭头384所示。在传动装置的运行中， 一部分油(在所示实施例中为大约50。％)旁 通绕过马达162并经过流量补偿阀114返回贮槽78。对于本领域的技术 人员而言，很明显，关于倒退50位置的讨论适用于小于最大输出的其它 输出需求，即当旋转板282沿顺时针方向从机械空档位置旋转0度和30 度之间的角度时。应当注意，所示结构包括一大致固定容量壳体，其包含各种元件和油。 在传动装置的运行中，油变热膨胀。为了适应膨胀，壳体可以造得略大, 或者可以将膨胀箱或膨胀腔附装到壳体上。在采用可附装箱的配置中， 可方便地将该箱附装到注入端口或开口 、如图3所示的注入端口 990上。如图1和2所示，所示流体静力传动装置14驱动差速器18，该差速 器18又驱动车辆10的两个车轮46。图19-23示出了一种适用于所示传 动装置14的可行的差速器18。驱动轴22在传动装置14和差速器18之间延伸，并在传动装置14 和差速器18之间提供转动连接。该轴22包括与传动装置14相连的第一 端400和与差速器18相连的第二端405。第一端400也可以包括与轴22 一起转动的风扇410，以将冷却空气引到传动装置14和/或差速器18上。
参照图19，第一端400包括中空部分415，其限定出大致为矩形或方 形的横截面。传动装置14包括基本上实心(或非常坚固)并限定出配合 在中空部分415中的较小矩形或方形横截面的马达轴62。矩形或方形衬 套420包括与马达轴62啮合的内表面425以及与轴22的内表面435啮 合的外表面430。衬套420将马达轴62和轴22互连，以便转动。在优选结构中，第二端405基本上与第一端400类似，第二衬套(与 衬套420类似)将轴22和差速器输入轴440互连。应当注意，虽然示出 了矩形或方形的衬套420、马达轴62和轴中空部分415，但是也可以采 用其它形状。例如，如果需要，也可以采用卵形或椭圆形的形状。只要 该形状能够在互连的轴之间传递扭矩，该形状便可以用于衬套、马达轴 和驱动轴中空部分。图20更详细地示出了第一衬套420。在优选结构中，第二衬套基本 上与第一衬套420相同。但是，如果需要，第一或第二衬套也可以采用 不同的尺寸和形状。衬套420的内表面425基本上为方形，这样其可以紧密地与方形马达 轴62啮合。 一旦与马达轴62配合，便可以抑制方形衬套420相对于马 达轴62转动。类似地，衬套420的外表面430为方形，这样其可以与轴 22的方形内表面435紧密地啮合。因此，可以抑制方形衬套420相对于 轴22转动。通过这种方式，衬套420将两个轴62， 22连接在一起，以 在它们之间传递扭矩。衬套420的外表面430沿轴向略微弯曲。该曲线允许两个轴22， 62 之间轻微的径向和轴向偏离。这样，除了传递扭矩外，衬套420允许轴 22， 62在车辆行驶过程中轻微偏离或略微改变对齐状况。此外，衬套420 和基本上中空的轴22的使用允许传动装置14和差速器18之间的轴线距 离的改变。更具体地说，如果差速器18略微更靠近传动装置14 一些， 不同长度的驱动轴22和差速器轴440伸入轴22的中空部分415。如图 20所示的敞开衬套420的使用允许轴向间距的改变以及轴向偏离。图21示出了一种适用于车辆10的可行的差速器18。该差速器18包 括壳体445，其至少部分地支撑输入轴440和基本上垂直于输入轴440延 伸的两个车轴450，并支撑两个车轮46。在所示结构中，壳体445由第 一部件(第一部分)455和第二部件(第二部分)460形成，它们通过螺 栓连接在一起，以限定出一内部腔室465。通常，壳体445由金属材料铸 造而成，从而使得壳体445对内部元件提供一定程度的保护。但是，其 它制造方法(例如锻造、焊接、机加工等)以及多种制造方法的组合也 适用于壳体445的加工。尽管优选采用金属壳体(例如铸铝、铸铁、铸 钢、不锈钢和类似材料)，其它材料也可以适用。图22表示拆除壳体445的第一部件455后的图21的差速器18，以 更好地示出设置于内部腔室465中的元件。如图所示，第一部件455为 差速器输入轴440提供旋转支撑。在多数结构中， 一个或多个轴承位于 壳体445和输入轴440之间，以便于输入轴440平稳地转动。第一锥齿 轮470支撑在输入轴440的端部，从而使得一锥齿轮470以与输入轴440相同的速度转动。第一锥齿轮470与第二锥齿轮475啮合，该第二锥齿轮475比第一锥 齿轮470大。较大的第二锥齿轮475提供差速器的第一级减速。第二锥 齿轮475被第一差速器轴480支撑着转动，该第一差速器轴480与输入 轴440基本垂直。第一差速器轴480被壳体445的第一部件455支撑着 转动。对于输入轴440，多数结构包括一个或多个轴承，其设置于第一元 件455和第一差速器轴480之间，以便于高效地转动。参照图21和22，制动盘485由第一差速器轴480支撑，并设置于壳 体445的外部，以便于与制动构件490啮合。制动构件490可以包括一 个或多个与壳体445或车辆10相连的卡钳495，驾驶者使用它们来使车 辆10减速。
返回图22，第一差速器轴480也支撑第一齿轮500。由于第一级减速， 以与第一差速器轴480相同的速度转动的第一齿轮500的转速低于差速 器输入轴440的转速。如图所述，第一齿轮500为正齿轮。但是，根据 需要，其它结构也可以采用斜齿轮(或螺旋齿轮)或其它齿轮配置。第二齿轮505与第一齿轮500啮合，并响应于第一齿轮500的转动而 转动。如图22所示，第二齿轮505比第二齿轮500大很多，以提供第二 级减速。第二齿轮505也被示出为正齿轮，但其它齿轮也可以适用。第 二齿轮505支撑在第二差速器轴510上，该第二差速器轴510由壳体445 的第一和第二部件455， 460支撑着转动。在多数结构中，第二差速器轴 510由壳体445支撑，齿轮505, 515相对于轴510转动。第二差速器轴510与第一差速器轴480基本平行，并设置成略低于第 一差速器轴480。如图22所示，第二差速器轴510的轴线位于壳体445 的第一部件455和第二部件460的界面附近。第三齿轮515与第二差速器轴510相连，并邻近第二齿轮505设置。 第三齿轮515为正齿轮，其小于第二齿轮505。第三齿轮固定连接到第二 差速器轴510上，从而使得第三齿轮515与第二齿轮505同步转动。此 外，由于第三齿轮515固定连接到第二差速器轴510上，第三齿轮不能 沿着第二差速器轴510轴向移动。图23示出了第二齿轮505和第三齿轮515的配置，其中第二齿轮505 用虚线表示。第二齿轮505包括中心孔520，其大小和形状适于容纳第三 齿轮515的齿。当第三齿轮515与第二齿轮505的孔520啮合时，第二 齿轮505变成转动锁定到第三齿轮515和第二差速器轴510上，从而使 得第二齿轮505的转动导致第三齿轮515的相应转动。但是，该配置使 得第二齿轮505可以沿着第二差速器轴510相对于第三齿轮515轴向移 动，同时保持啮合，以进行转动。这种配置消除了对允许两个齿轮505， 515中的一个在第二差速器轴510上轴向移动的花键轴或其它类型轴的需要。返回图23，第三齿轮515与第四齿轮或环形齿轮525啮合，该第四 齿轮或环形齿轮525大于第三齿轮515。第三齿轮515和环形齿轮525的 尺寸设计产生第三级减速。环形齿轮525包括位于一环的外表面上的正 齿轮齿，该环限定出一个基本中空的环内部530。在一些结构中，环形齿轮525包括台肩535 (图23)，其与形成为壳 体445的一部分的相应台肩540啮合。啮合的台肩535， 540作为支撑环 形齿轮525的轴承(即轴径轴承或径向轴承)，以围绕环形齿轮轴线545 转动。如下所述，在其它结构中，采用其它支撑系统，以支撑环形齿轮 525。两个轴550在环形内部530内沿环形齿轮525的直径彼此相向地延 伸，并支撑两个环形锥齿轮555，以进行转动。每个环形锥齿轮555可转 动地连接到轴550中的一个上，以使得环形锥齿轮555绕着或者与相应 的轴550 —起自由转动。在多数结构中，在环形齿轮525内，轴承将轴 550支撑在锥齿轮555上，以便于平稳地以降低的摩擦转动。两个车轴穿过壳体445延伸并支撑车轮46 (如图l所示)，车轮46 又支撑车辆IO。车轴450沿着环形齿轮轴线545延伸，并基本上与第一 差速器轴480和第二差速器轴510平行。位于壳体445和相应轴450之 间的外轴承560靠近轴450离开壳体445的点，并至少部分地支撑每个 车轴450，以进行转动。内轴承(未示出)可以被采用，以进一步在结构 上支撑在环形齿轮525上不采用台肩535的每个车轴450。在这些结构中， 内轴承靠近内部腔室465位于壳体445和车轴450之间。每个车轴450包括设置于内端并与环形锥齿轮555啮合的车轴锥齿轮 565。在所示实施例中，车轴锥齿轮565与环形锥齿轮555的尺寸基本相 同。当然，其它尺寸和齿轮类型也是适用的。在车辆直行过程中，环形锥齿轮555与环形齿轮525 —起转动，但不
围绕环形齿轮轴550转动。环形锥齿轮555与环形齿轮550 —起转动使 车轴锥齿轮565和车轮46 —起转动。在转弯过程中，内侧车轮46比外 侧车轮46转动得更慢。为有利于这一点，环形锥齿轮555围绕环轴550 转动，从而允许与内侧车轮46相连的车轴锥齿轮565比与外侧车轮46 相连的车轴锥齿轮565转动得更慢。在多数结构中，空腔或内部腔室465被注入或部分注入润滑剂，例如 油。该润滑剂降低了接触元件和齿轮的磨损，并将来自这些元件的多余 热量带走。此外，所述差速器18已经被描述为包括数个轴承。轴颈轴承、 滚针轴承、滚柱轴承、滚珠轴承、锥形滚柱轴承等可以用于所述的任何 或所有轴承。在运行中，传动装置在一定的输出速度下以扭矩形式向马达输出轴 62提供动力。该扭矩通过衬套420从马达输出轴62传递到驱动轴22。 任何轴的偏移被衬套调节。该扭矩然后被传递到差速器输入轴440，从而 使得差速器输入轴440以基本上等于马达输出轴62的速度的第一速度转 动。同样，驱动轴22和差速器输入轴440之间的第二衬套420调节微小 的轴向偏移，同时在轴22， 440之间高效地传递扭矩。差速器输入轴440的转动使第一锥齿轮470以与差速器输入轴440 相同的速度转动。第一锥齿轮470与第二锥齿轮475啮合，并使其相应 地转动。由于第二锥齿轮475大于第一锥齿轮470，第二锥齿轮475以小 于第一速度的第二速度转动。在所示实施例中，第二锥齿轮475大约为 第一锥齿轮470的直径的两倍，由此产生大约二分之一的减速。第一正齿轮500与第二锥齿轮475 —起以第二速度转动，并与第二正 齿轮505啮合。第二正齿轮505大于第一正齿轮500，从而产生另一级减 速。在所示结构中，第二正齿轮505的直径大约为第一正齿轮500的直 径的三倍。这样，第二正齿轮505以大约为第二速度的三分之一的第三 速度转动。 第三正齿轮515可转动地与第二正齿轮505相连，从而使得第三正齿 轮515以第三速度转动。第三正齿轮515与环形齿轮525啮合，以使得 环形齿轮525响应于第三正齿轮515的转动而转动。环形齿轮525大于 第三正齿轮515，从而产生第三级减速。在所示结构中，环形齿轮525的 直径大约为第三正齿轮515的四倍。因此，环形齿轮525以大约为第三 正齿轮515的速度的大约四分之一转动。所示结构提供的减速比大约为24: 1。因此，当差速器输入轴440以 2400 rpm转动时，环形齿轮525以大约100 rpm的速度转动。除了减速 之外，环形齿轮525的扭矩相应增大。在车辆10的直线行驶中，环形齿轮525的转动使环形锥齿轮555相 应地转动。但是，环形锥齿轮555不围绕环形齿轮轴550转动。这样， 环形锥齿轮555使车轴锥齿轮565与环形齿轮525相连，从而使得车轴 锥齿轮565以与环形齿轮525基本相同的速度转动。此外，车轴450和 连接到车轴450上的车轮46以与环形齿轮525基本相同的速度转动。在转弯过程中，车轮46、车轴450和车轴锥齿轮565中的一个必须 比相对的车轮46、车轴450和车轴锥齿轮565转动得更慢。为了便于这 一点，环形锥齿轮555围绕环形轴的轴线545转动。环形锥齿轮555的 转动允许一个车轴锥齿轮565转动得比环形齿轮525慢，而同吋允许相 对的车轴锥齿轮565转动得更快。虽然所示结构包括正齿轮和锥齿轮，本领域的技术人员将认识到，也 可以采用其它类型的齿轮(如斜齿轮或螺旋齿轮等)。此外，这里未描 述的附加元件也可以包括在传动装置14或差速器18中。本发明的各种特征和优点在后附权利要求书中给出。
权利要求
1.一种用于车辆流体静力传动装置的旋转控制阀，所述流体静力传动装置具有液压泵和液压马达，所述阀被构造成控制所述流体静力传动装置的方向和速度，所述旋转控制阀包括旋转阀板，其被构造成独立于所述泵和所述马达在小于180度的范围内摆动。
2. 如权利要求1所述的旋转控制阀，其特征在于，还包括操作界面以及位于所述界面和所述控制阀之间的连杆机构，所述操作界面被构造 成能够使操作者控制所述控制阀。
3. 如权利要求2所述的旋转控制阀，其特征在于，所述阀包括阀齿 轮，并且所述连杆机构包括杆和与所述阀齿轮啮合的第二齿轮。
4. 如权利要求3所述的旋转控制阀，其特征在于，所述阀齿轮为附 装到所述阀板上的锥齿轮，并且所述第二齿轮为小齿轮。
5. 如权利要求2所述的旋转控制阀，其特征在于，所述操作界面包括换档机构。
6. 如权利要求5所述的旋转控制阀，其特征在于，所述连杆机构包 括推拉缆索。
7. 如权利要求2所述的旋转控制阀，其特征在于，所述操作界面包 括脚踏板。
8. 如权利要求2所述的旋转控制阀，其特征在于，所述阀板被构造 成在大约40至80度的范围内摆动。
9. 如权利要求8所述的旋转控制阀，其特征在于，所述阀板被构造 成从空档位置沿两个方向摆动大约20至40度。
10. 如权利要求l所述的旋转控制阀，其特征在于，还包括与所述阀 板形成一整体的锥齿轮。
11. 如权利要求io所述的旋转控制阀，其特征在于，所述阀板由烧结金属形成。
12. 如权利要求10所述的旋转控制阀，其特征在于，所述锥齿轮由 塑料材料、金属材料、烧结金属或铸造金属中的至少一种制成。
13. 如权利要求l所述的旋转控制阀，其特征在于，还包括具有齿轮 旋转轴线的锥齿轮，并且所述阀板具有与所述齿轮旋转轴线平行的板旋 转轴线。
14. 如权利要求13所述的旋转控制阀，其特征在于，所述齿轮旋转 轴线与所述板旋转轴线基本重合。
15. 如权利要求l所述的旋转控制阀，其特征在于，还包括邻近所述 旋转阀板设置的静止阀板，所述静止阀板包括与所述马达的第一侧流体 连通的第一孔以及与所述马达的第二侧流体连通的第二孔。
16. 如权利要求15所述的旋转控制阀，其特征在于，所述旋转阀板 包括第一可移动孔和第二可移动孔，其被布置成使得所述旋转阀板沿第 一方向的转动建立从一高压入口至一出口的第一流体流动路径，以产生 所述马达的向前转动，所述第一流体流动路径依次经过所述第一可移动 孔、所述第一孔、所述马达的第一侧、所述马达的第二侧、所述第二孔 以及所述第二可移动孔，所述旋转阀板沿第二方向的转动建立从所述高 压入口至所述出口的第二流体流动路径，以产生所述马达的反向转动， 所述第二流体流动路径依次经过所述第二可移动孔、所述第二孔、所述 马达的第二侧、所述马达的第一侧、所述第一孔以及所述第一可移动孔。
全文摘要
一种用于车辆流体静力传动装置的旋转控制阀，其包括液压泵和液压马达。所述阀被构造成控制流体静力传动装置的方向和速度。所述旋转控制阀包括旋转阀板，其被构造成独立于所述泵和所述马达在小于180度的范围内摆动。
文档编号F15B13/02GK101126439SQ20071015262
公开日2008年2月20日 申请日期2007年8月3日 优先权日2006年8月4日
发明者O·盖比, R·卡尔森, T·W·勒贝尔 申请人:布里格斯斯特拉顿公司