专利名称：具有单个输出和独立输入的整体式液压传动系统的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种液压传动系统，且更具体地涉及具有单个输入和多 个独立输出的整体式液压传动构造。
背景技术：
包括货物搬运车、履带型拖拉机、液压履带挖掘机、军用坦克、以及其它 类似类型的重型建筑和采矿设备的各种机器用于各种任务。这些机器通常包括 将扭矩从发动机传动到使机器移动的一个或多个牵引装置的比例控制装置。这 些比例控制装置一般包括公共泵和由来自该泵的加压流体独立驱动的两个马 达，或者两个完全分开的泵和马达组合。
需要两个独立的马达来使机器转向。即，在转向期间，可使位于机器一侧 上的一个或多个从动牵引装置以较低转速旋转，或沿与位于机器相对侧上的一 个或多个从动牵引装置相反的方向旋转，以使机器能够转弯。如果没有牵引装 置的独立驱动旋转，就不能使这些类型的机器转向。
每个马达具有一个泵可降低机器的成本并提高机器效率和响应性。具体地
说，当两马达被同一泵驱动时，该泵的尺寸必须设置成供应两次任何马达可能 要求的最大流率的加压流体。这样，就能确保机器根据操作者的要求在各种情 况下作出响应。尽管可有效地实施该策略来驱动和使这种机器转向，但提供最 大容量的两个泵所需要的大尺寸的泵增加了液压传动系统的成本。且较大的泵 由于其动量，通常具有较低的效率和较差的响应性。因此，每个马达一个泵可 以是较佳构造。
尽管是较佳构造，但将两个泵、两个马达和其相联的驱动联接器和液压回
路组装在机器的底架中是困难且庞大的。2005年8月4日由Sakikawa公开的 美国专利公开No.2005/0166589 (' 589公开)中描述了针对降低这些负面影响 的一种传动设计。'589公开描述了用于拖式(walk-behind)吹雪机的轴驱动装置。该轴驱动装置具有通过带和滑轮配合从主牵引机接收动力的公共输入 轴、以及两个轴向对齐的驱动轴。该公共输入轴垂直于吹雪机的轴延伸，并通 过齿轮系驱动一对无级传动系统。各无级传动系统是设置在公共壳体内的液压 型传动系统，该轴驱动装置包括相互流体连接的泵和马达。各液压马达通过相 关联的齿轮系驱动地且独立地连接到其相应轴上。
'589公开的泵和马达设置在保存空间内。具体地说，两个泵对称地从公 共输入轴偏移并沿与公共输入轴相同的方向定向。类似地，两个马达从两个驱 动轴偏移并沿与驱动轴相同的方向对齐。该对称且垂直的泵、马达和轴布置可 用于降低轴驱动装置和公共壳体沿垂直于驱动轴方向的尺寸，同时限制其沿轴 向的膨胀。
尽管'589公开中描述的轴驱动装置可以紧凑而简单，但它可能仍然缺乏 效率和可应用性。具体地说，由于公共入口连接到各泵，且各马达通过齿轮系 连接到其相应驱动轴，可能会不必要地发生某些转动损失。这些齿轮系还可能 占据公共壳体内的可用空间。并且，由于整个装置仅通过带和滑轮装置连接到 主牵引机，可通过该装置传递的扭矩的最大量可能小于驱动货物搬运车、履带 型拖拉机、液压履带挖掘机、军用车辆、以及其它重型设备所需要的扭矩。
本文揭示的传动系统构造旨在克服上述一个或几个问题。
发明内容
一方面，本发明涉及一种动力传动系统。该动力传动系统可包括壳体、连 接到壳体的第一液压泵、以及连接到壳体的第二液压泵。第二液压泵可与第一 液压泵轴向对齐。该动力传动系统还可包括与第一液压泵流体连接的第一马 达、与第二液压泵流体连接的第二马达。第一和第二马达的轴向可基本垂直于 第一和第二液压泵轴向对齐的方向。
另一方面，本发明涉及另一种动力传动系统。该动力传动系统可包括壳体 以及延伸穿过壳体的两相对侧的单个一体式轴。该动力传动系统还可包括连接 到壳体并直接由单个一体式轴直接驱动的第一液压泵、以及连接到壳体并直接 由单个一体式轴直接驱动的第二液压泵。该动力传动系统还可包括连接到壳体
并由第一液压泵驱动的第一马达、以及连接到壳体并由第二液压泵驱动的第二马达。
图1是所揭示的示例性机器的示意图2是用于图1的机器的所揭示的示例性动力传动系统的原理示意图; 图3是图2的动力传动系统的示意图；以及
图4是用于图1的机器的所揭示的示例性动力系统的原理示意图。
具体实施例方式
图1示出具有多个部件的示例性所揭示机器10，各部件协作以执行与采 矿、建筑、农业、运输之类的行业、或任何其它行业相关联的某些类型的任务。 尽管示出机器10为货物搬运车，但机器10也可体现为具有可运行以执行特定 功能的一个或多个系统的任何类型的移动机器。例如，机器10可包括公路车 辆、非公路车辆、轮式装载机、挖掘机、军用坦克或任何其它类型的机器。其 中机器10可包括动力源12、 一个或多个牵引装置16以及传动系统14。
动力源12可产生机械动力输出并实施为诸如柴油机、汽油机、气体燃油 动力发动机之类的内燃机或对本领域技术人员显而易见的任何其它类型的发 动机。或者动力源12可体现为诸如电池、燃料电池、电动机之类的非燃烧源 或任何其它合适的动力源。
牵引装置16可包括位于机器10的任一侧上并由动力源12驱动的轮子以 实现机器10的推进和转向。牵引装置16可包括 一个或多个驱动部件，例如 轴或链齿轮； 一个或多个非驱动部件，例如引导轮或毂；和/或本领域己知的其 它部件。驱动部件可以可操作地通过传动系统14连接到动力源12以从其接收 机械动力并使牵引装置16运动，由此推进机器10。还考虑到牵引装置16可另 外或替代地包括多个履带、带或任何适当数量的其它牵引装置。
如图2所示，传动系统14可包括各部件，各部件协作以将能量有效地从 动力源12传递到牵引装置16。传动系统14可包括第一液压泵22、与第一液 压泵22轴向对齐设置的第二液压泵24、以及完全延伸穿过第一和第二液压泵 22、 24中的至少一个以接收扭矩输入的驱动轴组件30。传动系统14还可包括流体连接到第一液压泵22的第一马达26、流体连接到第二液压泵24的第二马 达28。第一和第二马达26、 28的轴向都可基本上垂直于第一和第二泵22、 24 轴向对齐的方向。此外，第一马达26和第二马达28自身可轴向对齐。
第一液压泵22可以是旋转斜盘泵并包括多个活塞孔48和保持抵靠可倾斜 和可旋转斜盘52的活塞50。在各孔48中可以可滑动地设置有一个活塞50。 旋转斜盘52可具有驱动表面52a，各活塞50可偏置成与驱动表面52a配合。 诸如球窝接头之类的接头56可设置在各活塞和旋转斜盘52之间以使旋转斜盘 52和各活塞50之间能够相对运动。各活塞50可包含在活塞孔48中以在旋转 斜盘52旋转时产生抽吸作用。驱动轴组件30可连接到旋转斜盘并由动力源12 驱动。第一液压泵22的旋转斜盘52可相对于驱动轴组件30的纵向轴线倾斜 以改变各活塞50相对于各孔48的位移。
当动力源12旋转驱动组件30时，旋转斜盘52的倾斜驱动表面52a可驱 动各活塞50在各孔48内作往复运动。当活塞50从孔48縮进时，可使流体进 入孔48。当活塞50在驱动表面52a的力作用下移动到相关联的孔48内时，活 塞50可迫使流体从孔48朝向第一马达26，如以下参照图3所述那样。可设置 止回阀(未示出)或其它类似装置来控制流体从孔48释放到第一马达26的压 力。
第二液压泵24可基本上类似于第一液压泵22而连接到驱动轴组件30， 并与第一液压泵22轴向对齐。该轴向对齐使第一液压泵22和第二液压泵24 能够通过驱动轴组件30从动力源12接收单个扭矩输出。
第一马达26可以是流体联接到壳体20的固定或可变排量、曲轴线型马达。 第一马达26可包括驱动旋转轴261 (输出)和相对于驱动旋转轴线261倾斜例 如6,的从动旋转轴262 (输入)。如上所述，第一马达26可接收来自第一液 压泵22的加压流体以使第一马达26旋转。
第一马达26可将来自第一液压泵22的加压流体转化成第一输出轴27的 旋转输出，第一马达26可包括内花键。第一马达26可与第一液压泵22流体 连通以从第一液压泵22接收高压流体并将低压流体返回到第一液压泵22。第 一马达可包括多个活塞孔88、以及保持抵靠固定旋转斜盘92 (也称为摇架) 的多个活塞90。在各孔88中可以可滑动地设置有一个活塞90。旋转斜盘92可具有从动表面92a，且各活塞90可偏置成与从动表面92a配合。诸如球窝接 头之类的接头96可设置在各活塞90和旋转斜盘92之间以使旋转斜盘92和各 活塞之间能够相对运动。
加压流体能够进入活塞孔88。各活塞孔88内的加压流体可作用在各活塞 90上以迫使活塞90朝向倾斜从动表面92a移动，由此将加压流体的直线运动 转换成轴27的扭矩输出。旋转斜盘52的角度可确定各活塞90相对于各孔88 的有效位移。
输出轴27可包括孔271，孔271具有轴向对齐的多个突脊272以与第一 驱动轴60咬合并将旋转输出传递到第一驱动轴60 (参见图4)。第一驱动轴 60可以可滑动地设置在第一输出轴27内并包括轴向对齐的突脊61，以与第一 输出轴27配合并从第一马达26接收旋转输出。
第二马达28可基本上类似于第一马达26，但流体联接到第二液压泵24， 如以下参照图3所描述的那样。第二马达28可包括驱动旋转轴281 (输出)和 相对于驱动旋转轴倾斜例如e 2的从动旋转轴282 (输入)。第二马达28可从 第二液压泵24接收加压流体并将加压流体转换成沿第二输出轴29的旋转输 出，方式基本上与第一马达26相同。第二输出轴29可包括孔291，孔291可 具有轴向对齐的多个突脊292以与第二驱动轴62咬合并将旋转输出传递到第 二驱动轴62 (参见图4)。第二驱动轴62可以可滑动地设置在第二输出轴29 内并包括轴向对齐的突脊63，以与第二输出轴29配合并从第二马达28接收旋 转输出。
在一实施例中驱动轴组件30可包括与第一液压泵22相联的第一轴31、 以及与第二液压泵24相联的第二轴33。在该实施例中，第一液压泵22的第一 轴31和第二液压泵24的第二轴33可各延伸经过基本上为第一和第二液压泵 22、 24之间距离的一半。第一轴31和第二轴33可通过联接装置35端对端地 联接。在一个替代性实施例中，驱动轴组件30可包括延伸穿过两泵22、 24的 单个一体式轴。
驱动轴组件30可完全延伸穿过第一和第二液压泵22、 24以进一步驱动辅 助泵25。辅助泵25可以是固定排量齿轮泵并可安装到第二液压泵24并被驱动 以向第一和第二液压泵22、 24供应补给流体，如以下参照图3所述的那样。或者，考虑到辅助泵25可以是可变排量活塞型泵。辅助泵25可以通过过滤器 70将补给流体连通到第一和第二液压泵22、 24。过滤器70可从供应到第一和 第二液压泵22、 24的流体中去除杂质。
壳体20可机械地且流体地支承各泵22、 24和马达26、 28。壳体20可包 括公共中心部分32以能够在第一液压泵22、第二液压泵24、第一马达26、第 二马达28以及传动系统14的需要流体联接的任何其它部件之间实现流体连 接。壳体20通过完成运行传动系统14所需的流体连接，可显著地降低对软管 和配装件的需要，由此可大大降低污染或泄漏的几率。此外，壳体20可通过 减少或消除单独连接和装配传动系统14的各端口的需要来降低传动系统14装 配所需的时间。壳体20还可形成干滑油槽(未示出)以收集过量的流体。过 滤器70可安装到壳体20。
参见图3,壳体20可包括第一组内部流体通道21和第二组内部流体通道 23。第一组通道21可将第一液压泵22的一个或多个泵端口 42与第一马达26 的一个或多个马达端口 43流体连接。第二组通道23可将第二液压泵24的一 个或多个泵端口 45与第二马达26的一个或多个马达端口 43流体连接。辅助 泵25可通过流体通道250向第一和第二泵22、 24供应补给流体。由辅助泵25 通过流体通道250供应的流体可首先穿过过滤器70以从流体中去除任何杂质。
参照图4，传动系统14可通过一个或多个齿轮箱80驱动牵引装置16。各 齿轮箱80可通过链齿轮82与第一马达26和第二马达28连结。此外，还考虑 到各齿轮箱80可以本领域己知的任何其它方式来螺栓固定或机械固定到第一 马达26或第二马达28上。链齿轮82可通过驱动轴60、 62连接到第一马达26 或第二马达28。 g卩，链齿轮82与驱动轴60或62 —起可从齿轮箱80的外表面 插入、穿过齿轮箱80、与第一输出轴27或第二输出轴29配合。
所揭示的传动系统可提供一种灵活且牢固的方式来将两个液压泵和两个 液压马达组合到一个组件中，同时又使体积和硬件最少。此外，所揭示的动力 传动系统可受益于其易于装配、泄漏点减少和易于维护。现将描述传动系统14 的运行。
参照图1，当机器IO运行时，动力源12可燃烧燃油/空气混合物以产生机 械输出，这可用于直接旋转驱动轴组件30 (参见图2)。当驱动轴组件30转动时，其旋转能量可用于直接驱动第一液压泵22、第二液压泵24、以及辅助 泵25。泵22、 24和25中的每个泵可将驱动轴30的旋转运动转化成流体加压 运动。第一和第二液压泵22、 24可分别向第一和第二马达26、 28提供加压流 体。辅助泵25可通过过滤器70向第一和第二液压泵22、 24提供加压补给流 体，以通过传动系统14维持恒定的流体连接。
第一马达26和第二马达28可分别通过通道21和23接收加压流体，并将 加压流体转换成旋转运动。加压流体可用于驱动抵靠旋转斜盘92而动作的各 活塞90，而旋转斜盘92又旋转第一和第二输出轴27、 29。
当第一和第二输出轴27、 29旋转时，它们可与第一和第二驱动轴60、 62 配合，这样第一和第二驱动轴就可以可旋转地设置在其中。由于第一和第二驱 动轴60、62中的每个轴可联接到链齿轮82或者是链齿轮82的部件(参见图4)， 第一和第二驱动轴60、 62的旋转运动可与各链齿轮82的基本上类似的运动相 对应。当各链齿轮82围绕其轴线旋转时，各链齿轮82可与至少一个牵引装置 16配合并将扭矩传递到该至少一个牵引装置16来驱动机器10。
因为传动系统14可直接由单个驱动轴30驱动，且各马达可以是曲轴线马 达，传动系统14的体积可小于使用齿轮传动的类似传动系统的体积。此外， 由于可降低齿轮传动中可能发生的机械损失(即摩擦)，所以所揭示的传动系 统14的效率可能大于使用齿轮传动的类似传动系统的效率。此外，连接到公 共壳体的液压泵和曲轴线马达可提高效率且易于装配，因为各泵和各马达可用 内部流体通道机械连接到公共壳体以降低对诸如软管之类的附加硬件的需要。
对本领域的技术人员来说很明显可对本发明的动力传动系统进行各种更 改和改变。考虑了本文所揭示的传动系统的说明和实践后，动力传动系统的其 它各实施例对本领域的技术人员来说将会是显而易见的。应该将本说明书和各 实例认为仅仅是示例性的，本发明的真实范围由以下权利要求书和其同等物来 确定。
权利要求
1. 一种动力传动系统，包括壳体；第一液压泵，所述第一液压泵连接到所述壳体；第二液压泵，所述第二液压泵与所述第一液压泵轴向对齐地连接到所述壳体；第一马达，所述第一马达流体连接到所述第一液压泵，且其轴向方向基本上垂直于所述第一和第二液压泵的轴向对齐方向；以及第二马达，所述第二马达流体连接到所述第二液压泵，且其轴向方向基本上垂直于所述第一和第二液压泵的轴向对齐方向。
2. 如权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于，所述第一和第二马达 轴向对齐。
3. 如权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于 所述第一马达包括第一内花键以接纳第一驱动轴；以及 所述第二马达包括第二内花键以接纳第二驱动轴。
4. 如权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于，所述第一和第二马达 是曲轴线马达。
5. 如权利要求1所述的动力传动系统，其特征在于，还包括完全延伸穿过 所述第一和第二液压泵以接纳扭矩输入的驱动轴组件，其中所述驱动轴组件包括:第一轴，所述第一轴与所述第一液压泵相联；以及第二轴，所述第二轴与所述第二液压泵相联； 并且，所述第一和第二轴在所述壳体内端对端地连结。
6. 如权利要求5所述的动力传动系统，其特征在于，所述驱动轴组件完全 延伸穿过所述第一液压泵和所述第二液压泵，且所述动力传动系统还包括连接 到所述第一液压泵和所述第二液压泵之一并由所述驱动轴驱动的辅助泵。
7. 如权利要求6所述的动力传动系统，其特征在于，所述辅助泵连接而向 所述第一液压泵和所述第二液压泵供应补给流体。
8. —种动力传动系统，包括 壳体；单个一体式轴，所述一体式轴延伸穿过所述壳体的两相对侧； 第一液压泵，所述第一液压泵连接到所述壳体，并由所述单个一体式轴直 接驱动；第二液压泵，所述第二液压泵连接到所述壳体，并由所述单个一体式轴直 接驱动；第一马达，所述第一马达连接到所述壳体，并由所述第一液压泵驱动；以及第二马达，所述第二马达连接到所述壳体，并由所述第二液压泵驱动。
9. 如权利要求8所述的动力传动系统，其特征在于， 所述第一和第二马达各包括内花键以接纳第一和第二驱动轴； 所述第一和第二马达是曲轴线马达；以及所述驱动轴完全延伸穿过所述第一液压泵和所述第二液压泵中的至少一 个以接收扭矩输入。
10. —种机器，包括 构造成产生扭矩输出的发动机； 由所述马达发动机直接驱动的驱动轴； 构造成推进所述机器的牵引装置；以及如权利要求1-6中任一项所述的动力传动系统，构造成接纳扭矩输出并将 扭矩输出传递到所述牵引装置。
全文摘要
本文揭示了一种用在机动车辆中的动力传动系统。该动力传动系统可具有壳体、连接到壳体的第一液压泵、以及连接到壳体的第二液压泵。第二液压泵可与第一液压泵轴向对齐。动力传动系统还可具有与第一液压泵流体连接的第一马达、以及与第二液压泵流体连接的第二马达。第一和第二马达的轴向方向可基本上垂直于第一和第二液压泵的轴向对齐方向。
文档编号F16H39/02GK101294623SQ20081009551
公开日2008年10月29日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年4月25日
发明者J·D·斯派青格, P·A·鲁索 申请人:卡特彼勒S.A.R.L公司