流体静压变速器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明主要涉及一种流体静压变速器。
【背景技术】
[0002]尽管正在针对机动车开发一些前景颇佳的可替代动力源，但目前主要的动力源仍是内燃机。当前的内燃机驱动设计已经发展了差不多整个上世纪，但仍然存在改进的空间。无级变速器和无限变速式机械无极变速器(CVTs和IVTs)的使用允许发动机运行在提高性能和效率的其最佳性能点上，同时降低对环境的影响。
[0003]在扭矩分流路径式的无限变速式机械无极变速器中，发动机的动力被分流为两个支路，并且被分流的动力在输出端被重新合成。一个支路是纯机械的，并可只包括轴和一对齿轮。另一支路包括可以改变变速器的速度比和变矩比的无级变速装置。动力可只流经机械支路、变速器支路或这两种支路。因为在大多数或全部动力流过机械支路时变速器的效率最高，因此会按照如下思路设计变速器，即:使上述条件(大多数或全部动力流过机械支路)发生在工作周期内最常使用的操作点上。
[0004]几种不同的装置，例如从环面驱动器到电动马达/发电机组，已被用于构建连续可变齿轮组或无限变速式机械无极变速器的“变速器” (Variator)。流体静压变速器是目前最适合操纵走铺装路和非铺装路的大型卡车及施工机械的动力需求的变速器之一。此外，移动液压技术是非常成熟的技术，具有经过验证的可靠性，并且可提供大量现成的部件。
[0005]在流体静压变速器中，栗和/或马达具有可变位移设计。栗和马达彼此流体连通，从而使来自栗的流体驱动马达。通过改变栗和马达之间的位移比，可使输入轴和输出轴之间的速度比和变矩比产生变化。一般而言，根据操作者指令和动力传动系统工况，电子控制器控制栗和马达的位移。栗和马达的位移的总量被认为是系统的尺寸(大小)。
[0006]图1示出了公开号为US2010/0212309的美国专利文献中描述的作为现有技术的流体静压变速器。在图1中，变速器2包括第一弯曲轴线式机构(first bent axis unit)或轴向活塞机构，以及第二弯曲轴线式机构或轴向活塞机构4。需要注意的是，第一弯曲轴线式机构或轴向活塞机构在图1中是不可见的。各弯曲轴线式机构的输出/输入轴6位于壳体8内，以将输出轴保持在预设的相对位置上。第一弯曲轴线式机构和第二弯曲轴线式机构4均包括具有多个活塞10的旋转组件。所述活塞与各输出/输入轴6连接，并可在位于各自液压缸体12内的液压缸中移动。液压缸体12在各自的轭架14，16内是可旋转的。所述轭架14，16还在第一弯曲轴线式机构和第二弯曲轴线式机构4的液压缸体12之间设置了流体通道。各个轭架14，16可围绕轴线18独立旋转，从而可使从第一弯曲轴线式机构流向第二弯曲轴线式机构的流体的位移产生变化，反之亦然。各弯曲轴线式机构的位移取决于其各自轭架相对于壳体的旋转角度。各轭架的位置由各自的伺服总成(20或22)独立控制。
[0007]为相对过于简单的动力管理方案建立起来的大多数分流路径式的无限变速式机械无极变速器的动力传动系统控制算法如下:将发动机保持在最大功率上，或将发动机保持在其最小燃料消耗的点上。这一方法在有级变速(stepped rat1 transmiss1ns)上可取得显著的效果，但需要更加精确的控制以使无限变速式机械无极变速器发挥出全部的潜力。
[0008]分流路径式的无限变速式机械无极变速器的变速器必须被设计为操纵或处理差不多一半或多余一半的输入至传动系统的输入动力。然而，根据车辆的负荷周期，并不需要一直维持满功率。对于传递功率值而言“太大”的液压驱动系统无法像较小系统那样有效运行。一般用来在部分负荷状态下提高这种效率的方法为减小栗和马达的位移比例(即减小系统尺寸)，以增加系统压力，同时保持期望的速度比。
[0009]在利用了可独立调整的栗和电机的当前变速器系统中，微控制器利用液电伺服机构控制速度比和变矩比。在要求多个伺服机构快速且以同步方式进行响应时，产生了一些问题:会出现随系统压力变化的粘滞/打滑状态。以编制控制算法来解决所有状况是复杂且困难的。在现有技术的当前状态下，伺服机构在响应瞬态力方面具有一定的局限性。所有这些问题都为上述系统增加了不可预见性。
[0010]—种创建更可预测的系统的方法是减少能够发生粘滞/打滑现象的界面(interfaces)的数量。这一方法可通过使用栗和马达的共用轭架实现，而非使栗和马达分别使用各自的独立轭架。举例来说，公开号为DE1064311B的德国专利文献公开了实现这一方法的配置。栗和马达通过液压封闭方式连接在一起，这样可产生较小的物理封装，而其无需在栗和马达之间形成动态旋转密封。同样，仅需使用一台伺服总成来移动栗和马达。这一方法的问题在于栗的轭架与马达的轭架之间的角度是固定的，由此使系统的尺寸也是固定的。当在分流路径式的变速器中使用时，无法通过改变系统尺寸来获得潜在的效率提升幅度。
[0011]有鉴于此，需要这样一种流体静压变速器:这种流体静压变速器能够将共用轭架的响应及封装优点结合在一起，同时仍允许系统尺寸的动态调整。本发明着眼于这些需求并提供了其它相关的将在下文介绍的有益效果。
【发明内容】
[0012]—种在共用轭架设计中设置了系统尺寸动态调整的流体静压变速器，其包括:壳体;第一和第二弯曲轴线式活塞驱动机构(bent axis piston drive unit)，其均包括旋转组件;轭架，其为所述两驱动机构所共用;和用于将所述轭架相对于所述壳体定位的轭架伺服总成。各弯曲轴线式活塞驱动机构的所述旋转组件被设置成在所述轭架内旋转。所述轭架包括一条或多条用于实现所述第一和第二弯曲轴线式活塞驱动机构之间流体连通的流体通道。所述轭架可围绕直于所述第一弯曲轴线式活塞驱动机构的驱动轴和所述第二弯曲轴线式活塞驱动机构的驱动轴的轭架轴线相对于壳体旋转，以同步调整所述第一和第二弯曲轴线式活塞驱动机构的所述驱动轴的轴线分别与所述第一和第二弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件的轴线之间的角度。为了实现动态调整，所述第一弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件可相对于所述轭架移动，以便以独立于所述第二弯曲轴线式活塞驱动机构的方式，调整所述第一弯曲轴线式活塞驱动机构的驱动轴的轴线与所述第一弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件的轴线之间的角度。由于可实现系统尺寸的变化，因此可在不同条件下提高效率，而非只能在系统的最大设计扭矩下才能提高效率。
[0013]在一实施例中，可通过使用第一可移动扇形板实现上述动态调整。上述第一可移动扇形板与所述第一弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件连接，并且可在所述轭架内围绕垂直于所述第一弯曲轴线式活塞驱动机构的驱动轴轴线的第一扇形板轴线呈弧形移动(第一扇形板的轴线与轭架的轴线可以是同一条轴线，或是不同的轴线)。第一伺服总成可被用于将所述第一可移动扇形板相对于所述轭架定位。此外，所述第一可移动扇形板包括长条形开口；所述长条形开口使流体以不受所述第一可移动扇形板的弧形位置限制的方式在所述第一弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件和所述轭架的流体通道之间流动。
[0014]在本发明的另一实施例中，所述第二弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件可被设置为，或还可被设置为相对于所述轭架旋转，以便以独立于所述第一弯曲轴线式活塞驱动机构的方式调整所述第二弯曲轴线式活塞驱动机构的驱动轴的轴线与所述第二弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件的轴线之间的角度。凭借这种能够调整两组旋转组件的能力，可增加上述变速器的系统尺寸的可调整范围。
[0015]与第一弯曲轴线式活塞驱动机构一样，还设置有与所述第二弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件连接的第二可移动扇形板。所述第二可移动扇形板可在所述轭架内围绕垂直于所述第二弯曲轴线式活塞驱动机构的驱动轴轴线的第二扇形板轴线呈弧线形移动(同上所述，第二扇形板的轴线与轭架的轴线也可以是同一条轴线，或也可以是不同的轴线)。在一优选实施例中，既使用了第一可移动扇形板，也使用了第二可移动扇形板。第二伺服总成可被用于将所述第二可移动扇形板相对于所述轭架定位。同样，所述第二可移动扇形板包括长条形开口；所述长条形开口使流体以不受所述第二可移动扇形板的弧形位置限制的方式在所述第二弯曲轴线式活塞驱动机构的旋转组件和所述轭架的流体通道之间流