静液压传动装置和操作方法与流程

本发明总体上涉及静液压工程学的领域、并且更具体地涉及一种静液压传动装置，所述静液压传动装置利用被封入密封的一个紧凑单元内的多行星齿轮泵和多行星齿轮马达的组合以便引导液压流体在其组合之间通过。

背景技术：

在液压机械发展的领域中，液压齿轮泵与液压齿轮马达两者是众所周知的。液压齿轮马达是将液压压力和流动转换成转矩和角位移(旋转)的机械设备。从概念上说，液压齿轮马达与液压齿轮泵相反。液压齿轮马达通常被设计用于在入口处引入高压液压流体、并且在随后的出口处使处于低压的液压流体流出，以便将液压动力转换成输出轴上的旋转机械运动以驱动负载。另一方面，常规液压齿轮泵被设计用于使低压流体流进入入口、并且在出口处需要高压流体流。

液压齿轮泵与齿轮马达通常相组合以形成液压驱动系统。联接到一个或多个液压齿轮马达的一个或多个液压齿轮泵构成了静液压传动装置，所述静液压传动装置现今应用于机动车辆、农业和工业机械及许多其他机械设备和器材中。

常规现有技术的齿轮传动装置的主要缺点是它们无法将范围广泛的齿轮比全部供应在一个紧凑的单元内。

另一个缺点是现有技术的静液压传动装置通常机械地连接到差速器而不直接连接到车辆的驱动车轮(在直接连接到车辆的驱动车轮的情况下，运行将更有效)。

现有技术的静液压传动装置的又一缺点是通常需要软管、管、连接器、和适配器以用于在部件之间转移液压流体。

技术实现要素：

因此，本发明的广泛目标是通过提供一种紧凑的静液压传动装置来克服现有技术的以上缺点和局限性，所述静液压传动装置包括配备有多个行星齿轮的动力部件(下文中为“动力部件”)，所述多个行星齿轮可以将由所述多个行星齿轮中的至少一个行星齿轮递送的动力提供给至少一个负载。

本发明的另一个目标是提供一种静液压传动装置，所述静液压传动装置包括动力部件和整合的油切换机构并且在适合用于车辆中的一个紧凑、密封的箱体中运行。

本发明的进一步目标是提供一种静液压传动装置，所述静液压传动装置具有可选地直接机械地连接到车辆驱动器的车轮的输出轴。

本发明的又一目标是提供一种静液压传动装置，所述静液压传动装置运行，无需用于使液压流体沿所需流动路径循环的很长的压力软管及相关连接器和配件。

根据本发明的优选实施例，提供了一种静液压传动装置，所述静液压传动装置包括：

第一动力部件和第二动力部件的组合，所述第一动力部件和所述第二动力部件可配置成分别以多齿轮泵模式和多齿轮马达模式运行，所述组合中的每一者包括：

多个行星齿轮，所述多个行星齿轮被安装在相应的行星齿轮轴上；

补充齿轮，所述补充齿轮被安装在轴上并与所述多个行星齿轮啮合；

流体入口，所述流体入口被布置在所述多个行星齿轮中的每一者的一侧上并且紧邻所述多个行星齿轮中的每一者以用于使液压流体进入；

流体出口，所述流体出口被布置在所述多个行星齿轮中的每一者的相反侧上并且紧邻所述多个行星齿轮中的每一者以用于使液压流体流出；以及

承载架定子板，其中所述多个行星齿轮和所述补充齿轮在与所述承载架定子板相同的平面中对齐且可旋转地安装在其中，

其中，所述第一动力部件的所述补充齿轮轴机械地连接到动力源，并且所述第二动力部件的所述补充齿轮轴以及所述行星齿轮轴中的至少一个行星齿轮轴机械地连接到负载，

其中，当所述第一动力部件以作为多齿轮泵的模式运行且所述第二动力部件以作为多齿轮马达的模式协同运行时，所述液压流体在低液压压力下被引入所述相应的流体入口中的至少一个流体入口中，并且所述补充齿轮推动所述多个行星齿轮一致旋转、并且由此将预定的流体流供应至所述第一动力部件的所述流体出口以用于使其在高压力下从中流出；并且

其中，所述液压流体在高压力下从所述第一动力部件被供应到所述第二动力部件的所述流体入口中的至少一个流体入口中，以便推动所述第二动力部件的所述多个行星齿轮中的至少一个行星齿轮旋转，由此也致使所述相应的补充齿轮旋转，使得转矩以预定的可控速度被提供给所述补充齿轮轴以及所述多个行星齿轮轴中的至少一个行星齿轮轴，由此有效地运行所述静液压传动装置。

根据本发明的优选方法，提供了一种用于操作静液压传动装置的方法，所述方法包括：

提供第一动力部件和第二动力部件的组合，所述第一动力部件和所述第二动力部件可配置成分别以多齿轮泵模式和多齿轮马达模式运行，所述组合中的每一者包括：

多个行星齿轮，所述多个行星齿轮被安装在相应的行星齿轮轴上；

补充齿轮，所述补充齿轮被安装在轴上并与所述多个行星齿轮啮合；

流体入口，所述流体入口被布置在所述多个行星齿轮中的每一者的一侧上并且紧邻所述多个行星齿轮中的每一者以用于使液压流体进入；

流体出口，所述流体出口被布置在所述多个行星齿轮中的每一者的相反侧上并且紧邻所述多个行星齿轮中的每一者以用于使液压流体流出；以及

承载架定子板，其中所述多个行星齿轮和所述补充齿轮在与所述承载架定子板相同的平面中对齐且可旋转地安装在其中，并且使所述第一动力部件以作为多齿轮泵的模式运行且使所述第二动力部件以作为多齿轮马达的模式运行协同运行，

其中，所述第一动力部件的所述补充齿轮轴机械地连接到动力源，并且其中，所述第二动力部件的所述补充齿轮轴以及所述行星齿轮轴中的至少一个行星齿轮轴机械地连接到负载，

所述操作包括：

在低液压压力下将所述液压流体引入所述第一动力部件的所述相应的流体入口中的至少一个流体入口中，使得所述补充齿轮推动所述多个行星齿轮一致旋转、并且由此将预定的流体流供应至所述第一动力部件的所述流体出口以用于使其在高压力下从中流出；并且

将所述液压流体从所述第一动力部件的所述流体出口引入所述第二动力部件中，使得所述液压流体在高压力下从所述第一动力部件被供应到所述第二动力部件的所述流体入口中的至少一个流体入口中，以便推动所述第二动力部件的所述多个行星齿轮中的至少一个行星齿轮旋转，

由此也致使所述相应的补充齿轮旋转，使得转矩以预定的可控速度被提供给所述补充齿轮轴以及所述多个行星齿轮轴中的至少一个行星齿轮轴，由此有效地运行所述静液压传动装置。

下文中结合附图进一步描述了本发明的特征和优点。

附图说明

为了关于本发明的实施例来更好地理解本发明，参考附图，其中贯穿全文相似的数字指示对应的元件或区段，并且在附图中：

图1a是示出现有技术的内齿轮马达/内齿轮的通用构造的截面视图，图1b是双用途型、现有技术的外齿轮泵/马达的通用构造的截面视图。

图1b是另一个现有技术的外齿轮马达/外齿轮泵的通用构造的截面视图；

图2是本发明的优选实施例的示意图，其中液压传动装置的动力部件以配备有太阳齿轮的马达模式运行，所述太阳齿轮的齿与多个大小相等的行星外齿轮啮合以在根据本发明的原理运行时充当多齿轮马达；

图3是如图2中所示的本发明的替代性实施例的示意图，但其中动力部件以配备有太阳齿轮的泵模式运行，所述太阳齿轮的齿与多个大小相等的行星外齿轮啮合以在根据本发明的原理运行时充当多行星齿轮泵；

图4是本发明的又一实施例的示意图，其中动力部件以马达模式运行，其中多个行星齿轮与内齿圈接合以在根据本发明的原理运行时充当多行星齿轮马达；

图5是如图4中所示的本发明的再一实施例的示意图，但其中动力部件以泵模式运行，其中所述多个行星齿轮充当多行星齿轮泵；

图6是本发明的进一步实施例的示意图，其中动力部件配备有与多个行星齿轮啮合的太阳齿轮，所述多个行星齿轮包括一个扩大的行星齿轮，从而可以选择性地以泵模式和马达模式之一运行；

图7是静液压传动装置的示意图，所述静液压传动装置形成具有根据本发明的原理的动力部件并且在与常规齿轮泵处于机械和流体连接的情况下以马达模式运行；

图8是图7中示意性地示出的静液压传动装置的部分剖视的正视图；

图9是图7至图8中所示的本发明的静液压传动装置的分解视图，但是在出于清晰性将齿轮箱体移除的情况下呈现的；

图10是图7至图9中所示的静液压传动装置的替代性构造的分解视图，其中第一动力部件被配置处于泵模式并且驱动被配置处于马达模式的第二动力部件；

图11a是在本发明的再一实施例中的包括双动力部件的差速驱动器的系统框图；

图11b是图11a的系统框图中所示的本发明的实施例的分解的部分剖视的详细视图；

图12a是示出本发明的替代性实施例的系统框图，所述实施例利用与以作为多齿轮马达的马达模式运行的单个动力部件连通的电磁离合器来自动地操作常规金属齿轮差速器；

图12b是图12a中所示的实施例的详细正视图；

图13a是示出本发明的又一实施例的系统框图，所述实施例利用以马达模式协力运行的双动力部件来提供差速驱动器；并且

图13b是来自图13a的实施例的部件的详细正视图。

具体实施方式

图1a是示出现有技术的内齿轮泵20的通用构造的截面视图。现有技术的齿轮泵20包括安装在驱动半轴24上的单个外齿轮22，所述驱动半轴机械地连接到用于使齿轮泵20运行的马达(未示出)。具有内齿26a的可旋转内齿圈26紧密地装配在密封壳体30的内壁28的周界周围。壳体30将齿轮22、26两者封闭，并且旨在牢固地保留在齿轮泵20内循环的任何液压流体32。静态分离器34被部署在外齿轮22与齿圈26之间，从而提供由形成在外齿轮22的齿22a与内齿轮26的齿26a之间以及在静态分离器34周围的空间所限定的密闭腔室36。当准许液压流体32(被示为流动箭头)在低液压压力下穿过入口38进入齿轮泵20中时，通过使充当驱动齿轮的外齿轮22旋转以同时旋转齿圈26来推动液压流体32，使得准许在低液压压力下进入流体入口38中的液压流体32被迫横越内腔室36、并在高液压压力下穿过出口40离开，从而提供液压齿轮泵20。

图1b是双用途的现有技术的外齿轮泵/马达的通用构造的截面视图。

齿轮泵/齿轮马达44包括两个啮合的外齿轮46、48，这两个外齿轮分别在轴/车桥52、54上可旋转、全部被封入壳体50中，所述壳体配备有流体入口38和流体出口40(两者被示为开放的，但通常是密封的)以用于将液压流体32引入流体入口38中。

当将齿轮泵/齿轮马达44配置为齿轮泵时，液压流体32在低液压压力下进入入口38，并且在高压力下从流体出口40排出。此外，当将齿轮泵/齿轮马达44配置为齿轮泵时，轴52(或替代性地，轴54)机械地连接至马达(未示出)并被激活。液压流体32围绕两个外齿轮46、48旋转以致使液压流体32填充相应地在外齿轮46、48的齿46a、48a之间的空隙，直到在高压力下被迫从出口40中涌现。

在以齿轮马达模式运行的情况下，齿轮泵/齿轮马达44基本上以运行作为齿轮泵的镜像来运行。部件是相同的，但输入液压压力和输出液压压力被反向。半轴52或替代性地半轴54机械地连接到外部马达(未示出)，以便将转矩施加到外部负载来用于运行各种不同的机械工具和设备。代替具有高压液压流体32的出口40，入口38在高压力下引入液压流体32，并且然后在较低的液压压力下使其从出口40流出。还应注意，啮合的外齿轮46、48在受到推动时自由地旋转，它们相应地安装在壳体50内部的轴52、54上，其中齿46a和48a紧邻壳体50的内壁56以便形成密封来防止液压流体32回流。通过外齿轮46、48的旋转运动来载运液压流体32，直到所述液压流体在出口40处离开。

图2是本发明的优选实施例的示意图，其中动力部件58以作为多行星齿轮马达的模式运行。根据本发明的原理，当动力部件58被配置处于这种模式时，多个行星外齿轮60a至60e(下文中被指示为‘行星齿轮’)可以单独地或以任何组合运行为多齿轮马达。

出于简单性和清晰性，将不同的附图(图2至图6)中的行星齿轮60a用作详细标记和标注参考数字(这些与用于其他大小相等的行星齿轮60b至60e的详细标记和标注参考数字相同)的模型。因此，在相应的附图(图2至图6)中也关于行星齿轮60a描述了其他相似的元件和功能。

在本发明的优选实施例中，动力部件58包括围绕居中布置的补充齿轮62的外圆周来安排的大小相等的多个行星齿轮60a至60e，所述行星齿轮配备有外齿61。由于图2中的齿轮60a至60e的行星状安排，补充齿轮62包括通常称之为太阳齿轮的齿轮。行星齿轮60a至60e可旋转地安装在承载架定子板64的平面内并且自由地旋转，如本文中进一步所描述的。

通过举例的方式，示出了五个行星齿轮60a至60e，它们各自配备有一个流体入口66和一个流体出口68以用于相应地使提供给多齿轮马达58的液压流体32进入和流出。优选地，通过机加工在承载架定子板64内形成流体入口66和流体出口68。

在这种模式中，可以选择性地使用多行星齿轮马达58的每个流体入口66以在高压力(由黑色阴影线指示)下引入液压流体32，并且随后使用每个相应的流体出口68以在液压流体32围绕相应的行星齿轮60a至60e流动之后在低压力下释放所述液压流体。

所述多个行星齿轮60a至60e中的每一个具有由在相应多个行星齿轮60a至60e的行星齿轮齿61上且同时在补充齿轮62上的液压流体32的高压所赋予的顺时针旋转方向(由顺时针箭头42示出)，所述补充齿轮在由箭头70指示的逆时针方向上旋转。补充齿轮62与输出半轴72一起旋转以将转矩提供给机械地连接到半轴72的外部负载的负载轴(未示出)。当一同运行所有的六个齿轮60a至60e、62时，动力部件58在输出半轴72(当连接到负载时)上产生最大转矩输出。

通过举例的方式，如图2中所示的五个行星齿轮60a至60e被安排成紧凑的构造，从而以多齿轮马达的模式运行。替代性地，所述多个行星齿轮60a至60e中的每一个可以单独地或以任何组合或数目的行星齿轮来运行。由于本发明的这个优选实施例中仅涉及总共六个齿轮60a至60e、62(其中在常规现有技术的外齿轮马达构造(见图1b)中通常需要十个齿轮以达到相同的效果)，所以以多齿轮马达的模式运行的动力部件58不仅生产成本更低、更紧凑，而且具有比现有技术的外齿轮马达有效和强大五倍的工作负载。

图3是如图2中所示的本发明的替代性实施例的示意图，其中根据本发明的原理，动力部件74以多行星齿轮泵的模式运行。

居中布置的补充齿轮62和被安排在补充齿轮62周围的多个大小相等的行星齿轮60a至60e被示为相啮合并位于承载架定子板64的平面内，以便可自由地旋转。针对所述多个行星齿轮60a至60e中的每一个，存在关联的流体入口66和流体出口68以用于将液压流体32提供给所述多个行星齿轮60a至60e中的至少一个。

应注意，仅通过举例的方式，图3的动力部件74配备有五个行星齿轮60a至60e，但是根据本发明的原理，可以可选地利用少至两个和更大数目的大小相等的行星齿轮。

当补充齿轮62机械地连接到输入驱动轴76时，液压流体32在低液压压力下被引入所述多个行星齿轮60a至60e中的相应至少一个的关联的流体入口66中的至少一者中、并且通过运行作为太阳齿轮的补充齿轮62而被困在并可旋转地吸取在行星齿轮60a至60e中的至少一个的齿61之间，以便在由箭头42a示出的方向上流向流体出口68，液压流体32在高压力下在所述流体出口处被排出。

在图3中所示的本发明的实施例中，通过举例的方式，提供了五个行星齿轮60a至60e。因此，在本发明的本实施例中，与图1b的现有技术的外齿轮泵(其将需要十个齿轮来执行才能与多齿轮泵74一样好和有效)相反，以多齿轮泵的模式运行的动力部件74有利地只需要六个齿轮。

图4是本发明的又一实施例的示意图，其中动力部件78包括多个大小相等的行星齿轮60a至60e，这些行星齿轮被安排在补充齿轮80周围并与其接合，所述补充齿轮根据本发明的原理以多行星齿轮马达的模式运行。

动力部件78包括嵌入于承载架定子板82中的大小相等的多个行星齿轮60a至60e。行星齿轮60a至60e中的每一个在一侧上配备有紧邻其的流体入口66以用于将高压液压流体(由阴影线指示高压)引入液压动力转换器78中、并且在相邻侧上配备有流体出口68以用于从中释放低压液压流体32。行星齿轮60a至60e相对于内齿圈80向内地安排，使得行星齿轮60a至60e的齿61与补充齿轮80的内齿80a接合，所述补充齿轮配备有沿其中心轴线(用轴心标记来标示)对准的输出轴86以用于机械连接到动力源(未示出)。在图4中所示的本发明的实施例中，补充齿轮80包括内齿圈。

通过举例的方式，当行星齿轮60a至60e与内齿圈80接合并与其一起运行时，行星齿轮60a至60e操作性地限定五个紧凑的齿轮马达，尽管可通过针对待激活的所述多个行星齿轮60a至60e中的每一个使液压流体32选择性地分布到相应的流体入口66来改变实际使用的数目。由这五个行星齿轮60s至60e限定的这五个齿轮马达被致使在由来自被馈送到流体入口66中的液压流体32的高压推进的情况下逆时针(如由箭头70示出)旋转。与这五个行星齿轮60a至60e接合的内齿圈80也在由箭头70示出的逆时针方向上旋转、并且将转矩提供给内齿圈输出半轴86。通过附近相应的流体出口68中的每一个在低液压压力下释放液压流体32。

应注意，在本发明的这个实施例中，由行星齿轮60a至60e表示的这五个外齿轮马达被构造在一个紧凑的单元中。仅涉及五个行星齿轮60a至60e和单个内齿圈80，而在现有技术的外齿轮马达(见图1b中的46、48)的常规构造中，需要十个齿轮才能产生相同的动力输出。

除运行作为具有行星齿轮60a至60e的紧凑且有效的多齿轮马达以外，图4中所示的本发明的实施例还通过将承载架定子板82机加工成具有适当放置的流体通路(未示出)而免除了对用于使液压流体32从流体入口66循环到出口68和从所述出口循环到所述流体入口的大部分或全部外部管、软管、以及相关连接器和配件的需求。

图5是如图4中所示的本发明的再一实施例的示意图，其中动力部件88以多行星齿轮泵的模式运行，所述多行星齿轮泵配备有补充齿轮80，所述补充齿轮被布置成以便根据本发明的原理运行作为与多个行星齿轮60a至60e啮合的内齿圈。

动力部件88包括五个行星齿轮60a至60e以及运行作为内齿圈的补充齿轮80，这些齿轮全部可旋转地嵌入承载架定子板82中。在图5中所示的本发明的实施例中，当充分接合时，仅涉及六个齿轮(60a至60e和80)而非如现有技术的内齿轮泵(例如，见图1a中的20)的常规构造中的十个齿轮。

现在详细参考图5，提供了动力部件88，所述动力部件以内齿轮泵的模式运行并且包括被布置在承载架定子板82内且自由地旋转(箭头42)的多个行星齿轮60a-e。行星齿轮60a至60e的大小相等、并且被安排成使得它们的齿61与补充齿轮80的齿80a接合，所述补充齿轮包括也位于承载架定子板82的平面内的外齿圈。

通过举例的方式，虽然存在五个行星齿轮60a至60e，但是实际使用的数目可以改变并且是如迄今所描述在用户的控制下(见图4的描述)。

这五个行星齿轮60a至60e中的一个或多个可以充当多齿轮泵，所述多齿轮泵配备有用于液压流体32的关联的低压流体入口66和高压流体出口68(由阴影线指示高压)。这与以如图4中所示的多齿轮马达的模式(在所述模式下，在流体入口66处施加高液压压力)运行的动力部件78的安排形成对比。而且，应注意，齿轮60a-e、80的旋转是逆时针的，这与图4中针对以多齿轮马达的模式运行的动力部件78所示的类似齿轮60a-e、80的方向相反。

当液压动力转换器88运行时，内齿圈80被致使在由中心输入驱动轴86(其可以可选地为补充齿轮80的半轴86a)推进或间接地通过这五个行星齿轮60a至60e的至少一个半轴92推进的情况下顺时针(由箭头42示出)旋转，这五个行星齿轮与内齿圈80接合且与其在同一方向上旋转(由箭头42示出)、并且将液压流体32转移到相应的流体出口68。

除紧凑和有效以外，图5中所示的本发明的实施例还免除了对用于使液压流体从入口循环到出口和从出口循环到入口的多个内部管、软管、及相关连接器和配件的大部分需求，并且避免了油液有可能泄漏和溢出的问题。流体入口66和流体出口68两者是通过机加工承载架定子板64以用于将液压流体32从流体入口66适当分布到出口68和从出口适当分布到流体入口(通过将承载架定子板82机加工成具有适当放置的流体通路(未示出))而形成的。

图6是本发明的另一实施例的示意图，所述实施例配备有多个大小不同的行星齿轮63、60a至60d。动力部件94包括：大小不同的行星齿轮63、60a至60d，其与充当太阳齿轮的中心补充齿轮62啮合；以及关联的相应的流体入口66和流体出口68。

根据本发明的原理，当被激活时，动力部件94以作为多齿轮马达和(替代性地)多齿轮泵中的一者的模式运行。

出于简洁性和清晰性，图6中所示的本发明的实施例将在下文中通常被指示为双模式动力部件94，因为有可能使这个部件以任一模式(即，多齿轮泵和多齿轮马达)运行。当以多齿轮马达58的模式运行时，所述运行类似于关于图2所描述的运行。当以作为多齿轮泵74的模式运行时，所述运行类似于关于图3所描述的运行。

一般地，动力部件94包括一组的四个行星齿轮60a至60d(所有都大小相等)和围绕居中布置的补充齿轮62的周界安排的第五个更大的齿轮63。齿轮60a至60d、63、和62可旋转地安装在承载架定子板96的平面内。这五个行星齿轮60a至60d和61中的每一者配备有流体入口66和流体出口68。出于简单性，将行星齿轮60a用作详细标记和标注参考数字(这些与用于其他行星齿轮60b至60d和63及如上文中关于图2所解释的包括方向箭头42和42a的有关元件的详细标记和标注参考数字相同)的模型。

当以作为多齿轮马达(见图2中的58)的模式运行时，使用每个流体入口66以在高压力(由阴影线指示)下引入液压流体32，并且使用每个流体出口68以在穿过相应的行星齿轮60a至60d、61之后在低压力下释放液压流体32，如由流体流方向箭头70a、42a示出的。行星齿轮60a至60d、61被致使在如由箭头42指示的顺时针方向上旋转。

当通过行星齿轮60a至60d和63在由液压流体32的高压赋予的旋转方向42(由箭头示出)上的旋转来推动时，补充齿轮62被致使在由箭头70指示的逆时针方向上旋转。补充齿轮62的齿轮齿62a与过大的行星齿轮63的齿63a以及每个行星齿轮60a至60d的齿轮齿61啮合。因此，补充齿轮62与输出半轴72一起旋转，从而将转矩提供给机械地连接到输出半轴72的外部负载的负载轴(未示出)。

当被充分激活时，所有六个行星齿轮60a至60d、63的组合旋转提供针对液压动力转换器的双用途，其可针对一个目的以多齿轮马达的模式运行、并且在另一应用中以多齿轮泵的模式运行，以上各者均根据本发明的原理进行。

补充齿轮62在与箭头70相反的方向上的顺时针旋转将把动力部件94从多齿轮马达(见图2中的58)变换成多齿轮泵(见图3中的74)。当与补充齿轮62上的输入轴72或者过大的行星齿轮63(或可选地和另外，在任何行星齿轮60a至60d、63的中心的任何半轴72a(用+中心标记标注的半轴))进行机械连接时，可以利用这些中的至少一者来提供以多齿轮泵的模式进行的操作。图6中所示的本发明的实施例经配置和操作，使得行星齿轮60a至60d反向旋转，其中流体入口66具备低压液压流体32，并且流体出口68在高压力下释放液压流体32。

图7是以作为多齿轮马达的模式运行的动力部件58(见图2)的示意图，所述动力部件与常规齿轮泵44(见图1b)液压地连通以提供根据本发明的原理的静液压传动装置100。

更详细地参考图7，提供了常规齿轮泵44(见图1b)，其配备有根据本发明的原理的经机加工的流体入口66和经机加工的流体出口68。液压流体32在低压下被引入常规齿轮泵44的流体入口66中，但基于由车辆(未示出)的发动机(其机械地连接到常规齿轮泵44中的第一外齿轮46的输入半轴52)赋予其的机械旋转，在常规齿轮泵44的流体出口68处产生了液压流体32的高液压压力。液压流体32被致使通过第一外齿轮46的旋转而流到流体出口68，所述第一外齿轮的齿46a与第二外齿轮48的齿48a啮合。

高压流体32被引入与液压动力转换器58的行星齿轮60a至60e中的每一个连通的流体入口66中，以致使这些行星齿轮60a至60e顺时针(如由箭头42示出)旋转。补充齿轮62的齿62a(其与行星齿轮60a至60e的齿61啮合)推动由补充齿轮62的箭头70指示的旋转，并且致使输出半轴72(未看到，但参考图2)机械地将动力传递到负载(诸如，车辆的差速器(未示出)和/或直接传递到车辆的车轮(未示出)。常规齿轮泵44与本发明的动力部件58相组合的后果导致产生了适合应用于广泛多种车辆和机械设备中的紧凑的静液压传动装置100。

替代性地，可以通过将输出半轴72(不可见，但见图2)重新配置成用于由车辆发动机(未示出)驱动来使常规齿轮泵44与本发明的液压动力转换器58相组合的功能颠倒。常规齿轮泵44然后将运行作为如迄今所描述的多速、外齿轮马达(见图1b)。

图8是本发明的实施例的部分剖视的正视图，所述实施例运行作为如图7中示意性地示出的静液压传动装置。

通常参考图8，静液压传动装置100是对本发明的概念的应用，其中常规齿轮泵44(如图1b中所示)与以多齿轮马达的模式运行的本发明的动力部件58(如图2中所示)相组合。静液压传动装置100在近端处包括机械地连接到车辆发动机(未示出)的输入驱动轴92、并且在远端处配备有用于将动力传递到车辆差速器(未示出)和/或直接传递到车辆车轮的输出轴72。

在轴92与轴72之间按顺序被安排有以下主要元件：常规齿轮泵44；静态扩散板102；可旋转的多功能选择器板104，其圆周上安装有与蜗轮106a接合的蜗轮轨道106c，所述蜗轮附接到延长的蜗轮驱动轴106b；静态流体导引板108；静态入口/出口导引板110，其用于将液压流体32(见图7)导引到如参考图2详细描述的动力部件58的所选择的流体入口66和流体出口68。内建式低压管线112通向贮器(未示出)和/或热交换器(未示出)和/或从所述贮器和/或所述热交换器引出。

现在更详细地参考图8，被封入箱体50中的常规齿轮泵44(见图1b)由(例如)车辆发动机驱动轴(未示出)(所述车辆发动机驱动轴也充当关于静液压传动装置100的输入轴92)机械地驱动，并且产生驱动多速、动力部件58(当以多齿轮马达的模式运行时)所需的高液压压力。实际上，输入轴92激活常规齿轮泵44，所述常规齿轮泵沿流体路径(未示出)经由上述一系列主要元件传递动力以推动输出轴72(在本发明的这个示例性实施例中，所述输出轴充当输出驱动轴)，从而以有效的方式将动力传递到车辆差速器(未示出)和/或直接传递到车辆车轮。

在可选的反向操作中，静液压传动装置100的功能可以改变成使得可以由车辆发动机来驱动轴72，从而允许动力部件58以多速、多齿轮泵74(见图3)的模式运行，并且然后常规齿轮泵44运行作为液压齿轮马达(图1b)，且根据反向操作的需要，入口38和出口40被致使在反向流体流中运行并且其中压力水平相应地从低到高反向到高到低，由此运行作为常规齿轮马达(未示出)。

整个静液压传动装置100被封闭在密封的传动装置箱体120中，所述传动装置箱体被构造为用于动力部件58、常规齿轮泵44、不同的板102、104、108、和110、以及所涉及的相关零件的紧凑的封套。

应注意，利用本发明的原理的自动液压传动装置100有利地比现有技术的液压传动装置更紧凑且更有效。此外，与具有相同或类似功能的现有技术的设备相比，图8中所示的本发明的实施例具有更少的零件且节约了制造成本。

图9是图8中所示的本发明的实施例的分解视图，但其是在出于清晰性将齿轮箱体120(图8)移除的情况下呈现的。

现在详细参考图9，静液压传动装置100的部件包括六个主要元件：常规齿轮泵44(例如，如图1b中所示)，其配备有输入轴92；扩散板102，其配备有开槽的通道114和钻孔的孔口116以用于适当分布在高压力下从齿轮泵44中的偏移出口(未示出)引入的液压流体32(见图7)；可旋转的选择器板104，其配备有形成于其中的孔径118以允许在定子扩散板102与可旋转的选择器板104之间具有的不同角度和方向的流体流；围绕选择器板104的圆周安装的蜗轮106c，其被示为与安装在蜗轮轴106b上的蜗轮106a接合；静态导引板108，其配备有适当开槽的通道114和钻孔的孔口116以进一步引导液压流体32(见图7)；静态入口/出口导引板110，其也开槽有通道114并且钻孔有孔口以进一步引导液压流体32流向承载架定子板64中的所选择的流体入口66和流体出口68，所述承载架定子板包括可旋转地安装在其中并且以多齿轮马达(见图2)的模式运行的动力部件58。

如上所述的常规齿轮泵44和动力部件58是被利用在静液压传动装置100中且迄今已分别关于图1b和图2描述的主要单元，因此不再次就图9的描述来详细叙述。板102、104、108、110的组合旨在引导液压流体32(见图7)穿过不同的开槽的通道114、钻孔的孔口116、和如图9至图10中所示的孔径，这些通道、孔口、和孔径根据需要预先配置成用于允许在静液压传动装置100的密封主体内实现平稳的流体流。所有部件定子板102、108、110、和58在紧公差内都被轴向地对准、并且紧邻动力部件58的承载架定子板64。

静态扩散板102在其近侧面向被布置在共同箱体120(见图8)内的常规齿轮泵44，并且在远侧面向相邻的可旋转的多功能选择器板104。来自齿轮泵44的流体输出端40(见图1b)的高压流体流被引导到形成于板102中的孔口116。根据针对每种齿轮设计所需的特定要求来预设压力输入点。液压流体32以某个路径(由虚线32指示)从板102流动穿过板104、108、110，直到到达动力部件58(见图7)的流体入口66。应注意，仅存在齿轮泵44与板102之间的液压连接，尽管齿轮泵44紧邻板102。

预定的开槽的通道114和钻孔的孔口116充当内建式管路。所有流体压力管线都内部嵌入系统中，从而有利地减少或消除对如现有技术的液压传动装置中的很长的压力管、连接器、和配件的需求。

有利地，这些通道114和孔口116还充当将液压流体32供应给动力部件58的相应的流体入口66中的至少一者的多个阀。在以多齿轮马达模式运行的情况下，动力部件58推动输出轴72以不同速度和在不同时刻旋转，以在外部负载上产生不同的转矩值(例如)从而用于驱动车辆中的五速齿轮和用于实现反向齿轮选项。

选择器板104还起改变静液压传动装置100的输出轴72的旋转方向的作用，例如如用于反向处于低速、使齿轮处于空挡、半离合功能、以及用于限制转矩位置，以便当车辆在分级路面上时保持车辆以防反向滑动。

蜗轮轴106b(或替代性地，正齿轮联轴器(未示出))与蜗轮106a互相啮合，所述蜗轮机械地连接到选择器板104。蜗轮轴106b与蜗轮106a接合以便针对每个时刻所需的期望的任务将选择器板104旋转到期望的角度。蜗轮轴106b是传动装置100的向外延伸部，以使得能够手动操作和/或用伺服马达来控制选择器板104的角位置。

当接合车辆的第一挡时，需要最大转矩以移动车辆，并且为此经由液压流体的压力来操作所有五个行星齿轮60a至60e(见图7)，所述液压流体通过紧邻这些行星齿轮60a至60e的多个流体入口66进入。所有流体入口66都开放并具有施加到静液压传动装置100的最大流体压力。为在相同情形中使旋转反向，流体压力将被施加到不同选择的流体出口68的开口而非施加到匹配的流体入口66，并且这使得动力部件58中的行星齿轮60a至60e和补充齿轮62(图7)的旋转反向，以便使输出轴72反向旋转。

当需要静液压传动装置在第二挡(其需要减小的动力传动)中运行时，仅所述多个行星齿轮60a至60e中的一部分运行；例如，图7中所展示的五个中的仅四个，通过将流体压力施加到仅四个入口66。这将在静液压传动装置100中产生减少的量的转矩。同样的概念适用于变速到第三挡，在所述第三挡中需要马达转矩的进一步减小。在这种情况下，通过流体入口66仅激活五个中的三个行星齿轮60a至60c，而其他两个行星齿轮60d和60e则不供应有液压流体32。根据传递转矩的状态和速度，同样的概念也适用于分别变速到第四挡和第五挡。

图10以分解视图展示了图8和图9的本发明的实施例的替代性构造。代替如图9中所示的常规齿轮泵44，静液压传动装置121的此替代性构造中的第一元件包括以多齿轮泵模式运行的来自本发明的图3的动力部件74。序列中的剩余五个部件与如图9中所示的静液压传动装置100中所利用的这些部件相同，并且因此此处不再次叙述。

动力部件74位于近端处并且以多齿轮泵的模式运行，而第二动力部件58以多齿轮马达的模式运行。第二动力部件58定位在板102、104、108和110的序列的远端处，所有这些板都包括静液压传动装置121的内部部件，在图10中，所述静液压传动装置被示出为没有传动装置箱体120(见图8)。与图9的实施例中所示的齿轮(其中常规齿轮泵44仅给出单一比)相比，部件的这种组合给出了第一动力部件74中的齿轮的多比组合。

图11a是在本发明的再一实施例中的包括双动力部件的差速驱动器的系统框图。所述差速驱动器系统包括常规双模式的液压齿轮泵44、一系列的流体流导引及控制板98、以及充当差速驱动器的双动力部件125，不同于常规现有技术的差速器(其利用不直接与其连通的差速器设备)，所述双动力部件机械地直接连接到机动车辆的驱动轴72。双动力部件125由于这种安排而固有地更有效，并且表示与现有技术相比在差速驱动器方面有明显改善。

如本领域技术人员所已知的，常规齿轮泵44经由标准互连件132机械地连接以用于向车辆发动机(诸如汽车(未示出))提供动力。常规泵44经由一系列的流体流导引及控制板98(如图9至图10中详细示出及其中所描述)来引入液压流体32。

图11b是图11a的系统框图中所示的本发明的实施例的分解的部分剖视的详细视图，所述实施例包括静液压传动装置。静液压传动装置128利用图9的动力部件58的双背靠背型配置，但在马达模式中运行作为差速驱动器125。条目98展示了如图9至图10中所见的集合性部件，除双液压齿轮泵44之外，这些部件运行作为用于静液压传动装置128中所使用的液压流体32(未示出)的选择及导引元件。

本发明的差速驱动器125包括一组双背靠背型液压动力转换器58，每一者以马达模式运行。每个动力部件58包括如迄今关于图2所描述的多个行星齿轮60a-e以及补充太阳齿轮62。这组双动力部件58紧邻地安装在紧凑的箱体130内。太阳齿轮62驱动每个动力部件58运行作为彼此独立工作的多齿轮马达，尽管它们位于同一个箱体130中。差速驱动器125经由入口66接收高压液压流体32并且配备有液压流体出口68，如迄今关于图2所描述的。运行作为多齿轮马达的每个液压动力转换器58相对于彼此并且根据机动车辆的车轮(未示出)上的外部负载或取决于车轮的旋转半径以不同速度或相等的速度在单独的轴72上自由地独立旋转。

例如，右侧驱动轴72连接到机动车辆的右驱动车轮，而左侧驱动轴72连接到车辆的左驱动车轮。当车辆以直线路径移动时，这些输出轴72以相同的速度旋转，但是当车辆以弯曲路径沿道路移动时，这些输出轴在将相同的转矩供应给驱动车轮时将以不同的速度旋转。

图12a是示出本发明的系统的替代性实施例的系统框图，所述实施例利用与以现有技术的齿轮泵44和电磁离合器84a-b一致作用的单个液压马达94以用于制动或切换齿轮速度。

常规液压齿轮泵44配备有一系列的液压导引及选择器板98(见图11a)以及电磁离合器84a-b，以控制动力部件94的运行。

动力部件94在马达模式中运行作为单个马达，其机械地连接(由箭头示出)到常规现有技术的金属齿轮差速器138，以向机动车辆的左右(由箭头72表示)驱动车轮(未示出)提供动力，这些驱动车轮可旋转地并且独立地连接到差速器138。

这种组合通过添加电磁离合器84a-b向自动静液压传动装置的运行提供了经济模式。本发明的基本自动传动装置具有从停车至空挡且直到第五挡的平稳的齿轮变速的益处。由于液压系统的效率相对较低，所以本发明利用此低效率来实现平稳的齿轮变速，并且可以利用某种泄漏控制来消除常规现有技术的转换器。通常，此类转换器被用作在车辆马达与现有技术的常规自动齿轮传动装置之间的滑动离合器。

当机动车辆达到了巡航速度时，其可以通过利用马达输出轴直接到车辆车轮的驱动轴的旁路连接而换成经济或超速模式。可以通过任何种类的摩擦离合器来完成旁路连接，由此使液压系统返回到空转位置。

详细参考图12b，示出了自动液压传动装置的本发明的实施例，所述实施例以用于在机动车辆以巡航速度移动时以经济模式来运行所述机动车辆的部件的创新安排为特色。本发明的基本自动传动装置具有从停车至空挡且直到以及包括变速到第五挡的平稳的齿轮换挡的益处。由于液压系统的效率相对较低，所以本发明的这个实施例利用此低效率来进行比现有技术的液压传动装置系统中的齿轮换挡更平稳的齿轮换挡。可以利用某种泄漏控制来消除常规现有技术的转换器。它们通常被用作在车辆马达与现有技术的常规自动齿轮传动装置之间的滑动离合器。当车辆达到巡航速度时，其可以通过将马达输出轴直接旁路连接到车辆车轮的驱动轴来移动到经济模式。如本领域技术人员所已知的，可以通过具有1:1的比的任何种类的超速摩擦离合器来完成旁路连接，并且当部署摩擦离合器时，液压系统然后将重设到空转位置。

图13a是示出本发明的又一实施例的系统框图，所述实施例利用以马达模式协力运行的双动力部件提供差速驱动器。

在图13a中的框图中所说明的差速驱动器系统包括：常规液压泵44，其与车辆发动机机械地连通132以实现动力；一系列的选择器板98(见图11b)，其被用于选择和控制液压流体32；标准电磁离合器84a-b，其机械地连接(箭头)到车辆发动机；以及双液压马达差速驱动器148，如本领域技术人员所已知的，其与常规紧凑的金属齿轮差速器146(下文中称为常规齿轮差速器146)机械地连通(由箭头示出)并且进一步机械地连接到机动车辆(未示出)的可独立旋转的车轮驱动车桥72。

应理解，常规齿轮差速器146与双液压马达差速驱动器148的组合提供两种并行的传动模式。为提供最大方便，当常规齿轮差速器146脱离接合并保持空转时，运行双液压马达差速驱动器148。替代性地，在第二模式中，为在巡航速度方面实现更好的效率，当双液压马达差速驱动器148脱离接合并保持空转时，运行常规齿轮差速器146。

图13b是来自图13a的实施例的部件的详细正视图。这些部件包括：常规齿轮泵44(见图1a)；电磁离合器84a-b；常规齿轮差速器146；以及双液压动力部件94，其以马达模式运行但配置成用于独立于彼此以不同的速度运行作为双液压马达差速驱动器148。

液压流体32(由实线箭头140指示)被供应给常规齿轮泵44，所述常规齿轮泵通过第一轴85a机械地连接到电磁离合器84a-b。电磁离合器84a-b起经由第二轴85b来制动和控制常规齿轮差速器146的作用，所述第二轴以与第一轴85a不同的速度自由地旋转。

这一组双动力部件中的每个动力部件94包括多行星齿轮60a-d、63，后一个齿轮是过大的(也见图6)。所有行星齿轮围绕太阳齿轮62被安排在定子板96中。取决于特定的应用，液压动力部件94可以以泵模式和马达模式中的一者运行，但在此所示的实施例中，所述组被配置为以马达模式运行。

液压流体32(由实线箭头142指示)在高压力下从流体出口40(见图1b)排出、并且选择性地分布(多个实线箭头144)到流体入口66(见图11b)以选择性地激活所述多个行星齿轮60a-d、63中的至少一者。一系列的液压选择器板98(见图9)被用于选择和控制系统中的液压流体32，如由实线箭头142、144示出。

每个过大的行星齿轮63在其相反侧上机械并轴向地连接到常规差速驱动器146。过大的行星齿轮63经由离合器轴85b来与电磁离合器84a-b的一个离合器板84b连通。机电离合器84a-b经由离合器轴85a被布置在常规齿轮泵44与过大的行星齿轮63之间。电磁离合器84a-b连接到常规差速器146，以便在由多行星齿轮60a-d结合过大的双行星齿轮63提供的不同驱动速度之间提供平稳切换，从而允许实现选择性的齿轮速度和旋转方向(包括常规差速器146的逆向运行)。

已经关于本发明的某些特定实施例描述了本发明，应理解，本说明并非意在为限制性的，因为进一步的修改现在可以向本领域技术人员暗示其自身，并且其旨在涵盖如参考所描述的本发明的附图落在权利要求的范围内的此类修改。