专利名称：自动液压无级变速器的制作方法
自动液压无级变速器所属领域本发明涉及 一种无级变速装置，特别是 一种自动液压无级变 速器。
技术背景目前，汽车的齿轮变速器，虽可传递大功率进行多级变速， 可它只能一级一级的跳跃式变速并且必须借助离合器才能实现换档和起步，有数据统计，六前速档比四前速档节油3%—7%, 所以，无级变速器以更节能和操纵更简便等优势成了发展趋向。 当前的无级变速器采用了皮带传动、钢带传动、磨擦传动等形式， 这些形式的变速器不足之处是传递功率小、瞬间加速性差、可 靠性差。现已发明的液压无级变速器，体积大、结构复杂，也不 能传递大功率，能量损耗相对高。液压泵中的 一种由螺杆泵组成，所述的螺杆泵由 一根主动螺 杆、从动螺杆或没有从动螺杆和泵壳组成，螺杆互相啮合，安装 在泵体内，在垂直于轴线的剖面内，主动螺杆和从动螺杆的齿形 由几对摆线共轭曲线组成。 发明目的本发明的目的在于提供一种结构合理、使用寿命长、变速比 宽、变速平稳、效率高，如用于车类无需离合器的自动液压无级 变速器。为实现上述目的，本发明的方案为将螺杆泵的低压油腔和高压油腔连通，并在连通的通道内设置由控制装置自动调节的流 量调节装置，泵体沿主动螺杆的中心轴线旋转。采用上述方案，主动螺杆在外动力带动下旋转，从螺杆泵低 压油腔吸的油不断输入高压油腔形成高压油，流量调节开关关闭 时，动力继续输入，最终带动泵体一同旋转，旋转的速度与流量 调节开关调节通油面大小和负载大小有关。通过与泵体相连的输 出轴将动力传递出去，从而实现了本发明的目的。下面结合图示及实施例对方案作更详细的说明。
图1为自动液压无级变速器结构示意图； 图2为图1中的螺杆泵侧视图；图3为图2中的A - A剖视图； 图4为图3中的B - B剖视图； 图5为图1中的流量调节装置剖视图； 图6为图5中阀芯控制盘的正视图。
具体实施方式
如图1所示是本方案设计的一个自动液压无级变速器的结 构示意图，包括泵体l,流量调节装置的控制装置2，泵体l沿 主动螺杆的中心线旋转，由两个滚动支承3和4支撑，其中一个 滚动支承3支撑主动螺杆的输入轴，流量调节装置的控制装置2 也安装在主动螺杆的输入轴上，另一个滚动支承4支撑与泵体相连的输出轴，两个滚动支承3和4安装在箱体5的箱壁上，箱体 5内注有液压油，通常箱体为密封结构，并在低于最低油面，高于泵体l的位置设置一个平面隔板55,以防止泵高速运转时产 生巨大油浪而使泵进入空气。图3是将泵体1剖视后的主视图，这基本就是一个公知的螺杆泵结构，特别是一种三螺杆泵，其中的主动螺杆6为右旋，从 动螺杆7和8左旋，均为双头螺杆，其节圆直径均相同，导程也 相同。主动螺杆6的轴柄与一个提供动力的装置相连。本实施例是装设在汽车上的三螺杆泵无级变速装置，因此轴柄与发动机的 曲轴相连，从动螺杆7和8左端小柱上装有铜套9和10,其端 面作为止推面，支承在端盖11的端面上，铜套9和10的止推端 面上开有润滑油槽。高压腔21的高压油通过润滑主动螺杆6与 压盖14旋转配合面，再经润滑油道57输向单向闽12然后进入 螺杆左端止推面，保证润滑。润滑油道57上还设有单向阀56, 单向阀56左方通向低压油腔20,右方通向压盖上设置的油孔61 传入主、从动轴右端面，保证右止推端面润滑。主动螺杆6的右 部还装有铜套13,铜套13的外圆面与压盖14上的内孔紧配合， 从动螺杆7和8的右端也设有端面磨擦铜套58，主动螺杆6右 轴端还设有密封装置15,压盖14与泵壳16用螺栓连接，其中 设有密封圈59,端盖11与泵壳16也用螺栓连接，与端盖ll接 合的动力输出轴51上设有密封装置60。主动螺杆6和从动螺杆7和8的主要部分由泵壳16容纳， 泵壳16内开有孔，孔的形状如图4所示，包括一个与主动螺杆 6配合的孔17及排列在两边的与从动螺杆7和8配合的孔18和 19,三个孔的中心排列在一条直线上。与此直线垂直相交的另一条直线上还开有两个通孔23。主动螺杆6分别与从动螺杆7和8 的螺旋面啮合，它们的外圆柱面和泵壳16中的孔的内壁也有很好的配合，因此沿螺杆轴线被分割成若干个密封的空间形成理论上的低压腔20和高压腔21,液压油从左端低压腔沿螺杆被推向 右边的高压腔时，由于容积的变化液压油获得压力，高压油积聚 在高压腔21内，按公知技术获得的高压油将被送到工作装置上。 按本方案的设计，高压腔21将由一个流量调节装置控制下 与低压腔20连通，连通的方案很多，例如通过管道外接等，本 方案的连通包括在泵壳内开有至少一组通孔23将低压腔20和高 压腔21连通，油孔的组成包括在压盖14沿轴线开有一通孔22, 与通孔23平行，通孔23贯穿两个端盖及泵壳，通常是将两个端 盖及泵壳安装好后再配作，再开有连通孔24和25，孔钻好后用 堵头26和27将孔一端封闭，通孔22与孔24交汇，孔22的一 端配合一流量调节装置的阀芯28,阀芯28有两个，对称的分布 在同一条线上，阀芯28的一端削成斜面，装入压盖14内，并用 一个内卡固定，使其只能旋转运动，不能轴向运动。阀芯28伸 出压盖14外的柄29成螺旋面，所述的柄29与控制装置的一个 元件上的卡口 33配合。阀芯28能在孔内转动，当其斜面面对孔 24与孔22交汇处时，孔24被开放，以此来调节流量。闽芯28 的转动依赖螺旋面结构的柄29，柄29与 一个流量控制装置32 相连。在压盖14的另一方向还开有一组第二油孔30,油孔30也 有两个，对称地分布在一条线上，其布置如图2所示。油孔30的一端与高压腔21相通，另一端配合有一柱塞31,柱塞31伸出泵壳外的端面与接触面62端面接触，与阀芯28形成同步调节 控制。上述阀芯28的柄29和柱塞31同时接触的为流量控制装置 中的一个元件阀芯控制盘32,闽芯控制盘32为一盘状元件，与 柄29的接触处开有一矩形孔33,如图6中的视图，柄29能插 入矩形孔33内，并能沿柄29的螺旋面移动，从而使阀芯28绕 自身轴线旋转。柱塞31与控制盘32为端面接触，如图5所示， 控制盘32沿中心孔的一圈盘面与第一压盘35接触，并通过紧固 元件控制盘32与压盘35固定连接，整体与一截空套在主动螺杆 6上的第一套管34活动配合。第一压盘35上的锥盘与阀芯控制 块32之间形成一个锥形的空间，空间内容纳一组第一离心钢珠 36,离心钢珠36的中心开有孔，经孔将钢珠36穿在一小轴37 上，小轴37还套有弹簧38,小轴37的一端用紧固元件固接在 离心控制器39上，所述的离心控制器39为一容器元件，中心孔 套在主动螺杆6的轴上并用销钉固接在轴上，靠近中心孔的壁上 开有一组孔，每个孔可穿入推杆40,推杆40的一端抵在一个第 一端面轴承41上，另一端与压缩弹簧42接触。压缩弹簧42的 另 一端与第二端面轴承43接触，所述轴承43与空套在第二套管 44上的付离心控制器的锥盘45相接，锥盘45的凹面容纳有钢 珠46，所述钢珠46穿在柱销47上，并用弹簧压住，该柱销47固 定连接在主动螺杆6的输入轴上。泵体l在低压腔还开有孔，孔内安装有一排油单向闽48,所述单向阀48包括在孔内先装配一钢珠，再用弹簧抵住，用一 个带孔的螺母49固定。在高压腔也开有孔，孔内安装一进油单向阀50,结构与单向阀48相似，方向与单向阀48相反，先装入弹簧，再装入钢珠，然后用空芯螺母固定。与泵壳16通过螺栓连接的端盖11还固定一动力输出轴51， 轴51用滚动轴承4支承，输出轴51将获得的扭矩传递出去输出动力，或整体调头，主、从动螺杆改变方向，泵体相连的动力输 出轴51接入动力装置，并装上控制机构，由主动螺杆的中心轴 将动力输出。油泵的高压腔还开有直径很小的旁泄孔52,在低 压腔开有旁泄孔53。本方案的自动液压无级变速器的工作原理如下所述 油泵工作时，从发动机传来的动力使主动螺杆6转动，主动 螺杆6带动两根从动螺杆7和8转动，就把液压油从左腔输入右 腔，右边出油腔设置的两个同步控制的流量控制阀芯28控制高 压油排出流量。在该装置当成油泵使用时，正常地被送到工作位 置，高压油所携带的能量被消耗掉，然而本装置的高压腔与低压 腔连通，高压油泄荷的通道被封堵，主动螺杆6传递的动力最终 由泵体l承受并旋转输出。流量调节控制装置的工作原理为当外动力带动主动螺杆6 的输入轴转动时，离心控制器39等组成的主离心控制器及由锥 盘45等组成付离心控制器同速转动，当转速提高时，弹簧38较 软，钢球36在离心力的作用下沿柱37移向外圆，锥盘35由于 失去钢球36的阻力，在弹簧42的作用下，推杆40推动锥盘35向左移动，锥盘35将阀芯控制盘32推向泵体，由于阀芯28的 螺旋面结构的柄29套在控制盘32的孔内，控制盘32的移动变 为阀芯28的转动，阀芯28封闭了孔24,即阀芯28处于关闭油 孔24的状态，动力轴继续转动，右油腔产生高压油，在高压油的作用下，泵体转动输出动力。当负荷太大时，右油腔高压油压 力升高，油压推动柱塞31, —组对称安装的柱塞31将控制盘32 和锥盘35推向后退，阀芯28打开开始排出高压油，从而达到减 速增扭的目的。发动机在各转速阶段产生的动力各不相同，转速 越高，发动机产生的动力就越强。当转速继续升高时，钢球46 在离心力作用下克服较强的弹簧力向外圆移动，推动锥盘45, 锥盘45压迫弹簧42,使弹簧42增加弹力，以更大的弹性力推 动推杆抵住阀芯控制盘32,阀芯控制盘32作用力于柱塞31,如 柱塞31要推动阀芯控制盘32,需要有更大的油压，从而增加了 扭矩，也增加了速度。达到最佳燃油经济性和速比匹配。本结构 再加上一组加速齿轮和一个倒档装置，便是一个完整的汽车变速 器。当车辆下坡需要发动机制动时，动力输出轴51成为主动力， 主动螺杆6成为被动，左油腔成为高压油腔。发动机在最佳制动 转速时，左油腔产生的压力是一个定值，排油单向阀48随时排 油，保证这个定值，排掉的油由进油单向阀50补充。保证了'发 动机的最佳制动性。利用发动机制动时，因左油腔是高压油腔， 所以主、从动轴作用力于右端面，于是左油腔的高压油一小部分 经单向阀56输送到主动螺杆6与压盖14旋转、端面磨擦处，和从动轴右端面，以保证润滑。当车辆下坡，发动机制动时，排油单向阀48高速排油，为 不产生真空，所以进油单向阀50要大于排油单向阀48，才能保证补充油量。汽车行驶时，直径很小的旁泄孔52高压排油，为不产生真 空，所以旁泄孔53比旁泄孔52大，以保证进油量。旁泄孔的作用是使油腔内的油随时和外界的油保持循环，带走泵内热量。 在阀芯控制块32上设有拔叉槽54,拔叉槽54内装有拔叉用以调节停车和起步，或检修发动机等用。所述的液压泵不限于螺杆泵，实际可运用于能制成平衡对称 结构的其它液压泵，所述的平衡对称结构包括如车辆下坡需要发 动机制动的场合则须承受正负方向负载的液压泵。本装置可以广泛地应用在机动车辆上，或需要多种连续变速 的机械装置上，尤其是摩托车、汽车等，由于本装置结构紧凑、 体积小、使用寿命长、能量损耗低、工作效率高等优点，在实际 中有广阔的应用前景。
权利要求
1. 自动液压无级变速器，由液压泵，特别是一种螺杆泵组成，所述的螺杆泵由一根主动螺杆、从动螺杆或没有从动螺杆和泵壳组成，螺杆互相啮合，安装在泵体内，在垂直于轴线的剖面内，主动螺杆和从动螺杆的齿形由几对摆线共轭曲线组成，其特征在于将螺杆泵的低压和高压腔连通，并在连通的通道内设置由控制装置自动调节的流量调节装置，泵体沿主动螺杆的中心轴线旋转。
2、 根据权利要求1所述的自动液压无级变速器，其特征在 于泵体沿主动螺杆的中心线旋转输出动力，或整体调头，主、 从动螺杆改变方向，泵体相连的动力输出轴(51)接入动力装置， 并装上控制机构，由主动螺杆的中心轴将动力传出。
3、 根据权利要求1所述的自动液压无级变速器，其特征在 于所述的连通包括在泵壳内开有至少一组油孔将低压腔(20) 和高压腔(21)连通，油孔的组成包括在压盖(14 )沿轴线开有 一通孔(22 )，并在泵壳上开有一与通孔(22 )平行的通孔(23 ), 通孔(23 )贯穿端盖(l4 )及泵壳，再开有连通孔(24 )和(")， 孔钻好后用堵头(26)和(27)将孔一端封闭，通孔(")与孔(24)交汇，孔(22)的一端配合一流量调节装置的阀芯U8), 阀芯(28)的一端削成斜面，阀芯U8)伸出压盖(")外的柄(29)成螺旋面，所述的柄(29)与控制装置的一个元件上的卡 口配合。
4、 根据权利要求l所述的自动液压无级变速器，其特征在于所述的流量调节装置的自动控制装置包括控制盘(32)的中心孔与一截空套在主动螺杆U)的输入轴上的第一套管(30 活动配合，沿中心孔的一圈盘面与第一压盘(35)接触，并通过 紧固元件控制盘(32)与压盘(35)固定连接，所述的第一压盘(35)的中心孔也空套在套管(34)上，第一压盘(35)上的锥 盘与阀芯控制块(32)之间形成一个锥形空间，空间内容纳一组 第一离心钢珠(36),离心钢珠(36)的中心开有孔，经孔将钢 珠(36 )穿在一小轴(37 )上，小轴(37 )还套有弹簧(38 ), 小轴(37)的一端用紧固元件固接在离心控制器(39)上，所述 的离心控制器(39)为一容器形元件，中心孔套在主动螺杆(6) 的轴上并用销钉固接在轴上，靠近中心孔的壁上开有一组孔，每 个孔可穿入推杆(40),推杆(40)的一端抵在第一端面轴承(41 ) 上，另一端与压缩弹簧(42)接触，压缩弹簧(42)的另一端与 第二端面轴承(43 )接触，所述轴承(")与空套管(")上的 付离心控制器的锥盘(45)相接，锥盘(45)的凹面容纳有钢珠(46),所述钢珠(46)穿在柱销(47)上，并用弹簧压住，该 柱销(47)固定连接在主动螺杆(6)的输入轴上。
5、 根据权利要求1所述的自动液压无级变速器，其特征在 于泵体(1)沿主动螺杆的中心旋转，由两个滚动支承(3)和(4)支撑，其中一个滚动支承(3)支撑主动螺杆的输入轴，流 量调节装置的控制装置(2),也安装在主动螺杆的输入轴上，另 一个滚动支承(4)支撑与泵体相连的输出轴。
6、 根据权利要求5所述的自动液压无级变速器，其特征在于两个滚动支承(3 )和(4 )安装在箱体(5 )的箱壁上，箱 体(5)内注有液压油，通常箱体为密封结构，并在低于最低油 面，高于泵体(1)的位置设置一个平面隔板(55)。
7、 根据权利要求1所述的自动液压无级变速器，其特征在 于泵体U)在低压腔还开有孔，孔内安装有一排油单向阀(48), 在高压腔也开有孔，孔内安装一进油单向阀(50)。
8、 根据权利要求7所述的自动液压无级变速器，其特征在 于在油泵的高压腔还开有直径很小的旁泄孔(52),在低压腔 开有旁泄孔(53)。
9、 根据,利要求1所述的自动液压无级变速器，其特征在 于在泵壳(16)内还设有单向阀(56), —端连通低压油腔(20), 另一端经油孔(57),与压盖(14)上开设的油孔(61)连通。
10、 根据权利要求1所述的自动液压无级变速器，其特征在 于所述的液压泵不限于螺杆泵，实际可运用于能制成平衡对称 结构的其它液压泵，所述的平衡对称结构包括如车辆下坡需要发 动机制动的场合则须承受正负方向负载的液压泵。
全文摘要
本发明公开了一种自动液压无级变速器，由液压泵，特别是一种螺杆泵组成，所述的螺杆泵由一根主动螺杆、从动螺杆或没有从动螺杆和泵壳组成，螺杆互相啮合，安装在泵体内，在垂直于轴线的剖面内，主动螺杆和从动螺杆的齿形由几对摆线共轭曲线组成，将螺杆泵的低压和高压腔连通，并在连通的通道内设置由控制装置自动调节的流量调节装置，泵体沿主动螺杆的中心轴线旋转，本装置可以广泛运用在需要多种连续变速的机械装置上，尤其是摩托车、汽车等，本装置结构紧凑、体积小、使用寿命长、工作效率高。
文档编号F15B11/04GK101270767SQ20071004870
公开日2008年9月24日 申请日期2007年3月21日 优先权日2007年3月21日
发明者敏 张 申请人:敏 张