模块化变速器仅使用带有活塞的一对小而轻的液压机来显著地提高容积效率，这些活塞主体部分的长度基本上与活塞进行往复运动的相应气缸的轴长相同。在一个闭合回路中有两个液压机运转，一个用作由车辆发动机驱动的泵，而另一个用作马达。每个机器具有一个完全铰接的斜盘。通过计算机控制，两个机器的斜盘角度无级改变，从而为启动、城市驾驶、根据负载和坡度而变化的爬坡以及公路上的超速传动等全部情况提供适当的最优发动机／车轮转速比率。这样实现了整个车辆的操作，而同时车辆发动机以相对恒定的转速和相对较低的ＲＰＭ继续运转。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于车辆运动的液压变速器并涉及适合于相对"重负 载"的汽车所使用的流体液压泵/马达机器。更具体地，本专利技术适合 于用于汽车的全液压式变速器。
技术介绍
全液压式变速器是现有技术。在1965年8月10日授权给 Anderson的名称为"HYDROSTATIC DRIVE"的3,199,286号美国专8利中，模块化液压传动使用单级泵驱动独立式马达向四个车轮中的每 一个提供无级加速。液压传动包括每个车轮处以及少量液体充填的控制阀。在1975年2月15日授权给Hancock等的名称为 "HYDROSTATIC VEHICLE TRANSMISSION"的3,641,765号美国专利中，四轮静液压传动具有专门设置的单向阀和允许差异的限制性 连接机构，并且在前后轮轴之间提供牵引力控制。为了增强汽油发动机车辆性能并减小汽车重量和制造成本，本领 域存在一种传动需求，这种传动允许使用返回到已证实的但速度相当 低的可减少扭矩损失的发动机。本领域还存在一种传动需求，这种传 动允许汽车改变速度的同时发动机以更恒定的速度运转。虽然目前正 在大多数汽车上使用的变速器在加速过程中需要发动机在低速和超 高速之间进行循环，但当发动机等速运行时，发动机对燃油的使用效 率更高。全液压式变速器已经有效地使用在诸如拖拉机之类低速运行的 重型机械和诸如高尔夫球轻便车和全地形汽车(ATV)之类的轻型车 辆上。尽管已经试图将全液压式变速器用于汽车，但是现有技术的液 压变速器的效率太低，使得它们无法应用在汽车中。对汽车中使用的 现有液压变速器按比例进行放大将会产生过于庞大、笨重和噪声很大 的变速器，并且这种变速器比目前用于汽车中的变速器更大、更重、 更吵。尽管内燃发动机是用于美国汽车的行业标准，但一些主要的汽车 制造商正在研究均质充量压縮点火(HCCI)发动机。在传统的汽油 发动机中，空气-燃油混合物由火花塞点燃，从而提供动力。在HCCI 发动机中，类似于柴油机那样， 一个活塞对空气-燃油混合物进行压 縮，从而增加其温度直到空气-燃油混合物点燃为止。据估计，HCCI 发动机能够比标准汽油内燃发动机提高30%的燃油燃烧效率。然而， 在汽车上实现HCCI技术的主要障碍是难于在低发动机转速和高发动 机转速两种速度下控制燃烧。本领域需要这样一种变速器提供汽车运转所必须的动力，而同 时允许其发动机转速保持在相对狭窄的低中速范围内，这样HCCI发动机的燃烧更容易控制。这种变速器允许在汽油动力车辆上实现更有燃油效率的HCCI发动机。液压泵和马达也是众所周知和广泛使用的，它们在相应的气缸中 安装有往复运动的活塞，而各个气缸形成在气缸体中并沿圆周分布在 距驱动元件转动轴约第一径向距离处。许多这种泵/马达具有可变的 位移能力，并且它们是两种常用的基本设计。在第一基本设计中，活 塞相对于可变倾斜但固定的斜盘，在旋转的气缸体中往复运动。在第 二基本设计中，活塞相对于可变倾斜并且转动的斜盘，在固定的气缸 体中往复运动，斜盘常常被分成包括在旋转和章动转子表面上滑动的 不旋转仅章动的"偏心轮"。尽管本文中的专利技术适合于这两种设计， 但更适合于(并在本文中被描述为)对后一种类型机器的改进，在后 一种类型的机器中，活塞在固定气缸体中往复运动。在本专利技术中使用和在本文中描述的泵和马达是流体型液压机，并 且应该了解的是，本文中通篇所使用的术语"流体"和"承压流体" 是用来确定不可压縮的液体而不是可压縮的气体。因为液体具有不可 压縮性，所以这两种不同类型的液压机的压强和载荷循环完全不同， 以至于用于气体压縮型机器的设计无法用于液体型机器，反之亦然。 因此，以下注释将全部理解为直接地并且适用于流体型液压机，并且 主要地适用于按照前述内容的那些重型汽车应用。带有固定气缸体的液压机可以制造得比必须支撑和保护重型旋 转气缸体的机器轻得多、小得多。然而，这些更轻的机器需要旋转和 章动斜盘组件，这些组件难于装配和支撑。为了高压/高速的运转， 斜盘组件必须得到支撑，其方式为允许不旋转活塞的头部与旋转和章 动斜盘的配合表面之间可以相对运动。这种现有斜盘常常被分成旋转 /章动转子部分和仅章动偏心轮部分，后者包括通过连接"犬骨"式构件与不旋转活塞的头部紧密配合的凹槽。也就是说，迄今为止这种固定气缸体机器已经使用了"犬骨式构 件"加长杆(即，带有两个球形端的杆)来互连每个活塞的一端和章 动但不旋转的偏心轮。犬骨式构件的一个球形端枢轴地安装到活塞的 头部，但是通常在不旋转活塞的头部与章动斜盘的凹槽之间全部相对运动期间，另一个球形端一直保持在斜盘偏心轮的凹槽中。在本领域 中众所周知，这些相对运动沿着不断变化的非圆形路径运动，这些路径在离开0度的斜盘的全部倾角处产生。这些犬骨式构件极大地增加了制造这些轻型机器的旋转斜盘的复杂度和成本。犬骨式构件杆有时也用于将带有倾斜的(但并不旋转的)液压机 斜盘的每个活塞的一端与旋转的气缸体互连。然而，更经常的情况是， 后一种类型的机器没有这种犬骨式构件，而代替使用了加长的活塞， 每个加长的活塞在一端(再次通常由枢轴装配的传统蹄块元件覆盖) 具有有效接触到斜盘非转动平面的球形头。如此设计这种加长的活 塞，以便即使在活塞最大冲程期间的全部时间内也保持由活塞的相应 气缸壁支撑每个活塞的轴向圆柱体的主要部分。这种对于加长活塞的 附加支持的目的是在活塞绕它们的气缸体旋转时，确保当每个球状活 塞头滑过倾斜但不旋转的斜盘时每个球状活塞头的最小橫向位移。通常，这些加长活塞主要通过"渗漏"进行润滑，即当往复运动 的活塞驱动高压流体或者被高压流体驱动时，被强制在每个气缸壁和 每个活塞体的外圆周长之间的高压流体部分。只有当容许限度允许在 气缸壁和活塞的长圆柱体之间的足够的流体时，这种渗漏才提供好的 润滑，并且足以确保良好润滑的渗漏经常对泵或马达机的容积效率产生不利影响。例如，10立方英寸的机器为了渗漏每分钟可以使用差 不多4加仑的流体。当经常使用更小的容许限度来减少渗漏时，适当 润滑的需求限制了减少这种容许限度，增加了机器的压强和负载大 小。毫无疑问，为了实现这种渗漏使用了本应该用于驱动活塞或被活 塞驱动的流体。因此，就在上述给出的实例中，每分钟4加仑流体用 于渗漏润滑，从而减少了机器的容积效率。本专利技术以下公开的内容是要改进这种加长活塞机器的容积效率， 而同时保证对活塞适当的润滑以及简化用于保持活塞和斜盘之间接 触的装置。
技术实现思路
模块化变速器仅使用带有活塞的一对小而轻的液压机来显著地提高容积效率，这些活塞主体部分的长度基本上与活塞进行往复运动 的相应气缸的轴长相同。在闭合回路中有两个液压机运转， 一个用作 由车辆发动机驱动的泵，而另一个用作马达。每个机器具有完全铰接 的斜盘。通过计算机控制，两个机器的斜盘角度无级改变，从而为启 动、城市驾驶、根据负载和坡度而变化的爬坡以及用于公路的超速传 动等全部情况提供适当的最优发动机/车轮转速比率。这样实现了整 个车辆的操作，同时车辆发动机以相对恒定的速度和相对较低的RPM继续运转。模块化变速器被描述为使用各种液压机的实施例，这些实施例都 具有对简单结构特征的新颖的组合，结构特征包括在固定气缸体中往 复运动的加长活塞、具有唯一的润滑凹槽的气缸本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于车辆的模块化变速器，所述车辆具有发动机、用于指示车辆速度的期望变化的加速器、用于指示车辆速度的期望降低的制动器以及用于驱动所述车辆车轮的输出驱动器，所述变速器包括： －多个液压机，每个所述液压机具有转轴、在固定气缸体中形成的气缸内往复运动的加长活塞以及角度可调的斜盘，通过所述斜盘的角度调整，所述活塞具有可变的、至多达到预定最大量的冲程； －所述液压机分别：（ａ）与可由所述车辆的发动机转动的相应的液压泵轴一起作为所述液压泵运转；（ｂ）与可操作地连接来旋转所述车辆的所述输出驱动器的相应的液压马达轴一起作为所述液压马达运转；以及（ｃ）在液压闭合回路中相互连接； －控制器，用于确定所述车辆的所述输出驱动器的相对速度，所述控制器可在所述车辆发动机的运转开始后进行操作并且响应于： －所述液压泵轴的速度； －所述液压马达轴的速度；以及 －由所述加速器和所述制动器的操作所指示的车辆速度的期望变化；以及 所述控制器确定： －所述液压泵的斜盘的所述角度调整； －所述液压马达的斜盘的所述角度调整；以及 －所述发动机的速度； －所述控制器根据由所述加速器和所述制动器的操作所指示的车辆速度的所述期望变化来改变所述车辆的运转，同时对车辆负载的变动和所述车辆经过的地形的变化进行补偿，并且自动地调整所述发动机的速度，以最大化与燃油经济性相关的预定参数。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：KE格利斯曼，MR弗罗纳，
申请(专利权)人：托维克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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