БЕССТУПЕНЧАТАЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ, ИМЕЮЩАЯ ПРИВОДНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ РЕГУЛЯТОРА ПЕРЕДАТОЧНЫХ ОТНОШЕНИЙ, РАСПОЛОЖЕННЫЕ ВНУТРИ ВЫХОДНОГО ВАЛА Российский патент 2000 года по МПК F16H39/10 

Изобретение, раскрытое в этой заявке, особенно найдет применение, но необязательно ограниченное применение, в бесступенчатых гидростатических трансмиссиях, описанных в одновременно рассматриваемых заявках на патенты США N 08/093192, подана 13 июля 1993 г., N 08/333688, подана 3 ноября 1994 г., N 08/342472, подана 21 ноября 1994 г., N (35-OR-965) подана одновременно с данной заявкой. Содержания этих заявок включены в данную заявку в качестве ссылки.

Область техники настоящего изобретения
Настоящее изобретение относится к гидравлическим машинам, а более конкретно к гидростатическим трансмиссиям для передачи крутящего момента (мощности) от первичного двигателя на нагрузку при бесступенчатом изменении передаточных отношений трансмиссии.

Предшествующий уровень техники
Гидравлическая машина, описанная в заявке на патент США N 08/093192, содержит блок гидронасоса и блок гидромотора, которые расположены противоположно друг другу и соосно с промежуточным, клинообразным качающимся диском. Блок насоса соединен с входным валом, который вращается с помощью первичного двигателя, а блок мотора прикреплен к неподвижному корпусу машины. Выходной вал, который расположен коаксиально с входным валом и соединен с нагрузкой для ее вращения, соединен также с качающимся диском. Когда блок насоса вращается с помощью первичного двигателя, рабочая жидкость перекачивается назад и вперед между блоком насоса и блоком мотора через окна, которые выполнены в качающемся диске и имеют определенную форму. В результате этого на качающийся диск действуют, все в одном направлении, три вращательные составляющие, в результате чего образуется крутящий момент на выходном валу для вращения нагрузки. Две из этих вращательных составляющих являются механическими составляющими, прикладываемыми к качающемуся диску с помощью блока вращающегося насоса, и гидромеханическая составляющая прикладывается к качающемуся диску с помощью блока гидромотора. Третья вращательная составляющая является гидростатической составляющей, создаваемой дифференциальными силами, которые в свою очередь создаются давлениями рабочей жидкости, действующими на противоположные боковые поверхности окон качающегося диска, которые имеют разные площади вследствие своей клинообразной формы.

Для изменения передаточного отношения изменяется угловая ориентация качающегося диска относительно оси выходного вала. Поскольку передаточное отношение, т.е. отношение угловых скоростей (чисел оборотов) входного и выходного валов, бесступенчато изменяется между 1:0 и 1:1, первичный двигатель может работать с постоянным числом оборотов, задаваемым в его наиболее эффективной рабочей точке. Возможность (доступность) получения передаточного отношения 1:0 (нейтральное положение) исключает необходимость в сцеплении. В отличие от обычных бесступенчатых гидростатических трансмиссий, в которых скорость потока рабочей жидкости увеличивается пропорционально увеличению передаточного отношения так, что максимальная скорость потока достигается при наивысшем передаточном отношении, скорость потока в гидравлических машинах, описанных в упомянутых заявках, достигает максимума в середине диапазона передаточных отношений и затем постепенно уменьшается по существу до нуля при наивысшем передаточном отношении. Следовательно, исключаются потери вследствие уменьшения потока рабочей жидкости и раздражающий шум обычных гидростатических трансмиссий при высоких передаточных отношениях. Вследствие нескольких вращательных составляющих, действующих на качающийся диск, уменьшения потока рабочей жидкости в верхней половине диапазона угловых скоростей (чисел оборотов) выходного вала и возможности приспосабливаться к оптимальной рабочей характеристике (подводимой мощности) первичного двигателя гидравлические машины, описанные в упомянутых заявках, найдут особенно полезное применение в качестве высокоэффективной, бесшумной, бесступенчатой трансмиссии в передачах транспортных средств.

Краткое изложение существа изобретения
В основу настоящего изобретения положена задача создания усовершенствованной бесступенчатой гидростатической трансмиссии.

Другой задачей настоящего изобретения является усовершенствование устройства для управления передаточным отношением бесступенчатых гидростатических трансмиссий.

Еще другой задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного регулятора передаточных отношений для бесступенчатой гидростатической трансмиссии того типа, который описан в упомянутых заявках на патенты США.

Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного регулятора передаточных отношений для бесступенчатой гидростатической трансмиссии, который имеет улучшенную компоновку, что содействует или приводит к уменьшению размеров этой трансмиссии.

Помимо этого, еще одной задачей настоящего изобретения является создание усовершенствованного регулятора передаточных отношений для бесступенчатой гидростатической трансмиссии, который имеет эффективную конструкцию, недорог в изготовлении за счет использования небольшого количества деталей и надежен в работе.

Для решения этих задач бесступенчатая гидростатическая трансмиссия, по настоящему изобретению, содержит корпус; входной вал, установленный в корпусе; выходной вал, установленный в корпусе; блок гидронасоса; блок гидромотора; качающийся диск, расположенный между блоком гидронасоса и блоком гидромотора и имеющий окна, через которые поток рабочей жидкости перекачивается между блоком гидронасоса и блоком гидромотора, при этом качающийся диск установлен с возможностью перемещения в неограниченное число положений, которым соответствует неограниченное число разных передаточных отношений.

Трансмиссия содержит также регулятор передаточных отношений, содержащий поршень, который подвижно расположен в полости, выполненной в входном или выходном валах, и разделяет ее на две камеры; избирательно управляемое клапанное устройство для создания дифференциальных давлений рабочей жидкости в камерах, для осуществления линейного перемещения поршня, и соединительное звено, преобразующее линейное перемещение поршня в угловое перемещение качающегося диска для изменения передаточного отношения.

Дополнительные признаки, преимущества и цели изобретения излагаются в нижеследующем описании и будут отчасти очевидны из него или могут быть уяснены (поняты) при практическом осуществлении изобретения. Задачи и преимущества настоящего изобретения реализуются и достигаются с помощью устройства, подробно изложенного в нижеследующем описании и в прилагаемой формуле изобретения и показанного на прилагаемых чертежах.

Понятно, что как предшествующее общее описание, так и следующее ниже подробное описание носят иллюстративный и пояснительный характер и предназначены для дополнительного пояснения заявленного изобретения.

Прилагаемые чертежи также поясняют настоящее изобретение, составляют часть описания изобретения, иллюстрируют предпочтительный вариант осуществления изобретения и вместе с описанием предназначены для пояснения принципов изобретения.

Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан продольный разрез бесступенчатой гидростатической трансмиссии, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.

На фиг. 2 - увеличенный, фрагментарный разрез приводных (исполнительных) элементов регулятора передаточных отношений для бесступенчатой гидростатической трансмиссии, показанной на фиг. 1.

На фиг. 3 - разрез III-III на фиг. 2.

На фиг. 4 - увеличенный фрагментарный разрез приводных (исполнительных) элементов регулятора передаточных отношений, разрез сделан под углом к разрезу на фиг. 2.

На всех чертежах одинаковые детали обозначены одними и теми же позициями.

Подробное описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Бесступенчатая гидростатическая трансмиссия, выполненная в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, обозначенная на фиг. 1 позицией 10, содержит, в качестве основных элементов, корпус 12, в котором установлены соосные входной вал 14 и выходной вал 16, обычно расположенные в нем встык. Конец входного вала 14, расположенный снаружи корпуса, соединяется с первичным двигателем (не показан), а конец выходного вала 16, также расположенный снаружи корпуса, соединяется с нагрузкой (не показана) для ее вращения. Входной вал 14 приводит во вращение блок гидронасоса, обозначенный позицией 18. Блок гидромотора, обозначенный позицией 20, прикреплен к корпусу 12 и расположен соосно с блоком 18 гидронасоса и противоположно ему. Клинообразный качающийся диск, обозначенный позицией 22, соединен с выходным валом 16 в месте, расположенном между блоком гидронасоса и блоком гидромотора, и имеет окна, через которые рабочая жидкость перемещается между последними. С качающимся диском 22 соединен регулятор, обозначенный позицией 24, для регулируемого изменения угла наклона диска относительно оси 25 выходного вала, чтобы получить требуемое отношение угловой скорости (числа оборотов) входного вала к угловой скорости (числу оборотов) выходного вала.

Как показано на фиг. 1, цилиндрический корпус 12 имеет торцевую крышку 30, которая прикреплена к нему с помощью кольцевого ряда болтов, показан только один болт 31, и закрывает его открытый входной конец. Выходной вал 14 проходит в корпус 12 через центральное отверстие, выполненное в крышке, и центральное отверстие, выполненное в перегородке 34 корпуса. В центральных отверстиях крышки и перегородки запрессованы подшипники 35, в которых вращается входной вал 14. Кольцевая заглушка 36, прикрепленная к крышке 30 с помощью болтов 37, прижимает сальник 38 к периферийной поверхности первичного вала, чтобы предотвратить утечку рабочей жидкости.

Часть первичного вала, расположенная между крышкой 30 и перегородкой 34 корпуса, выполнена шлицевой, как это обозначено позицией 40, для облегчения соединения вала с откачивающим насосом 42, схематично показанным на фиг. 1. Впускное и выпускное окна (не показаны), выполненные в корпусе, соединяют откачивающий насос 42 с гидросистемой, описанной в упомянутой заявке N 08/333688, чтобы подать добавочную жидкость из отстойника (не показан) к блоку гидронасоса и блоку гидромотора.

Как показано на фиг. 1, во внутреннем торце входного вала 14 расточено отверстие, образующее цилиндрическую полость, в которой расположена внутренняя концевая часть 14 выходного вала 16. В этой цилиндрической полости входного вала запрессованы подшипники 46, образующие внутреннюю спору, в которой вращается выходной вал. Внутренняя концевая часть входного вала 14, расположенная сзади перегородки 34, выполнена уширенной, так что она образует радиальный фланец 47, имеющий шлицевую периферийную поверхность, находящуюся в зацеплении со шлицевым центральным отверстием кольцевой упорной шайбы 49. К упорной шайбе 49 прилегает износостойкий кольцевой диск 50, закрепленный на шпонке в кольцевой выемке, выполненной во внутренней поверхности перегородки 34 корпуса, чтобы образовать гидростатический упорный подшипник, описанный в упомянутой заявке N 08/333688, для эффективной передачи осевых нагрузок, создаваемых в трансмиссии 10.

Внутренняя радиальная торцевая поверхность упорной шайбы 49 имеет выемку, в которой расположена уширенная в радиальном направлении левая концевая часть держателя 56, несущего несколько поршней блока 18 гидронасоса. Эти поршни, число которых равно, например, десяти, на фиг. 1 показан только один поршень 58, равномерно расположены по окружности, концентричной с осью 25 выходного вала, т.е. так, как это описано в упомянутых заявках. Каждый поршень 58 может иметь конструкцию, описанную в упомянутой заявке N 08/342472. На цилиндрической правой концевой части держателя 56 подвижно установлена кольцевая сферическая опора 66, находящаяся в контакте со сферической поверхностью стенки центрального отверстия блока 68 цилиндров блока гидронасоса. Под действием пружин сжатия 69, расположенных между противоположными в осевом направлении заплечиками, выполненными на держателе 56 и сферической опоре 66, последняя смещается вправо в сторону выходного конца трансмиссии 10. Подшипник 70, расположенный в центральном отверстии держателя 56, через которое проходит выходной вал 16, образует опору, на которой вращается держатель 56. Блок 68 содержит кольцевой ряд цилиндров 72 блока гидронасоса, в которых расположены соответствующие поршни 58 блока гидронасоса. Благодаря тому, что днища 60 поршней блока гидронасоса и блок 68 цилиндров блока гидронасоса установлены на сферических опорах, блок 68 может совершать прецессионное движение.

Как показано на фиг. 1, блок 20 гидромотора имеет по существу ту же конструкцию, что и блок 18 гидронасоса. Однако кольцевой держатель 74, несущий поршни блока гидромотора и эквивалентный вращающемуся держателю 56, несущему поршни гидронасоса, является неподвижным, поскольку он прикреплен к корпусу 12 с помощью кольцевого ряда болтов 75. На этих болтах установлены также поршни 76 блока гидромотора, которые могут иметь ту же конструкцию, что и поршни 58 блока гидронасоса. Блок 80 цилиндров блока гидромотора установлен на держателе 74 посредством сферической опоры 81. Под действием пружин 82 сжатия сферическая опора 81 смещается влево по направлению к входному концу трансмиссии 10. Аналогично, как и блок 68 цилиндров блока гидронасоса, блок 80 содержит кольцевой ряд цилиндров 83 гидромотора, в которых расположены соответствующие поршни 76 блока гидромотора. Поскольку блок 20 гидромотора прикреплен к корпусу 12 с помощью болтов 75, его поршни 76 и блок 80 цилиндров не вращаются, однако, вследствие того, что днища 77 поршней 76 и блок 80 установлены соответственно на болтах 75 и на держателе 74 на сферических опорах, блок цилиндров гидромотора может совершать качательное (прецессирующее) движение.

Как видно на фиг. 1, выходной вал 16 проходит вправо через центральное отверстие держателя 74 и выходит из корпуса 12 через центральное отверстие, выполненное в торцевой крышке 86, которая прикреплена к корпусу с помощью болтов 87, на чертеже показан только одни болт, и закрывает его выходной конец. В центральном отверстии крышки 86 выполнено углубление, в котором запрессован подшипник 89, образующий опору для той части выходного вала, которая расположена непосредственно до выхода из корпуса 12. Кольцевая заглушка 92, прикрепленная к крышке 86 с помощью болтов 93, удерживает сальник 94 на выходном валу 16, в месте его выхода из корпуса, чтобы предотвратить утечку рабочей жидкости.

Качающийся диск 22 соединен с выходным валом 16 посредством шарнирного соединения, обозначенного на фиг. 1 пунктирной линией 100, и расположен между блоком 18 гидронасоса и блоком 20 гидромотора. Для детализирования соответствующих шарнирных пригодных соединений качающегося диска с выходным валом может быть сделана ссылка на упомянутые заявки США. Как также описано в этих заявках, противоположные поверхности блоков цилиндров гидронасоса и гидромотора прижимаются соответственно к передней и задней поверхностям качающегося диска 22 с помощью пружин 69 и 82. Передняя и задняя поверхности качающегося диска 22 расположены под острым углом друг к другу, так что диск имеет клинообразную форму. Окна 106 видны на фиг. 3, выполненные в качающемся диске 22, и проходят между его передней и задней поверхностями и сообщаются с отверстиями 107, выполненными в цилиндрах 72 гидронасоса, и с отверстиями 108, выполненными в цилиндрах 83 гидромотора (фиг. 1), так что рабочая жидкость перекачивается назад и вперед между блоком гидронасоса и блоком гидромотора, чтобы создать крутящий момент, действующий на качающийся диск.

Как видно на фиг. 1, в переднем (внутреннем) конце выходного вала 16 просверлено осевое отверстие большого диаметра, образующее полость 120, которая закрывается с помощью концевой части 44 выходного вала, а в заднем (наружном) конце выходного вала просверлено осевое отверстие меньшего диаметра, образующее полость 122, которая герметично закрывается с помощью заглушки 124. В перегородке 127, разделяющей полости 120 и 122, просверлено соосное отверстие 126. В полости 120 расположен подвижный приводной поршень 128. Длина приводного поршня 128 меньше длины осевой полости 120, так что поршень образует в ней камеру 130, расположенную между его левой торцевой поверхностью и концевой частью 44 выходного вала, и камеру 132, расположенную между его правой торцевой поверхностью и перегородкой 127.

Приводной рычаг 134, внутренний конец которого соединен с приводным поршнем 128, проходит радиально наружу через удлиненный продольный паз 136, выполненный в выходном валу 16. Наружный конец приводного рычага шарнирно соединен с качающимся диском 22 посредством сферических опор 138. К наружному концу приводного рычага 134 с помощью болта 139 прикреплено также балансирное кольцо 140 для уравновешивания эксцентриковых масс качающегося диска 22 и прецессирующих блоков цилиндров 68, 80 гидронасоса и гидромотора.

Из вышеприведенного описания видно, что приводной поршень 128 и приводной рычаг 134 вращаются одновременно с выходным валом 16 и качающимся диском 22. Кроме того, необходимо отметить, что при осевом перемещении приводного поршня 128 он через приводной рычаг 134 поворачивает качающийся диск 22 вокруг оси шарнирного соединения 100, посредством которого диск соединяется с выходным валом 16, вследствие чего изменяется угловая ориентация диска относительно оси 25 последнего. Как отмечалось выше и как описано в упомянутых заявках США, угол наклона качающегося диска определяет передаточное отношение трансмиссии, т.е. отношение угловой скорости (числа оборотов) входного вала 14 к угловой скорости (числу оборотов) выходного вала 16. Следовательно, как будет видно из нижеследующего описания, приводной поршень 128 и приводной рычаг 134 являются приводными (исполнительными) регулятора 24 передаточных отношений.

Как видно из фиг. 1, в полости 122 выходного вала расположен подвижный поршень 148 золотникового клапана, обозначенного позицией 150. Этот золотниковый клапан имеет также стержень (шток) 152, который проходит от поршня 148 через отверстие 126, выполненное в разделяющей перегородке 127, в удлиненное, глухое отверстие 153, просверленное в приводном поршне 128. Золотниковый клапан имеет также короткий вспомогательный стержень (шток) 154, который проходит от поршня 148 в направлении, противоположном направлению стержня 152, и расположен в глухом (несквозном) отверстии 156, выполненном в заглушке 124, чтобы уравнять площади противоположных торцевых поверхностей поршня 148 клапана. В глухом отверстии 156, просверленном в левом торце приводного поршня 128, расположен осевой хвостовик 155, проходящий от концевой части 44 выходного вала. Хвостовик 155 имеет тот же диаметр, что и стержень 254 клапана и предназначен для уравнения площадей противоположных торцевых поверхностей приводного поршня 128.

Левая торцевая поверхность поршня 148 золотникового клапана и перегородка 127 образуют кольцевую камеру 158 клапана, а правая торцевая поверхность поршня 148 и заглушка 124 - кольцевую камеру 160 клапана. Камера 158 сообщается с кольцевой канавкой (выемкой) 162, выполненной в стенке центрального отверстия крышки 86, через радиальное отверстие 164, просверленное в выходном валу 16, а камера 160 сообщается с кольцевой канавкой (выемкой) 166, также выполненной в стенке центрального отверстия крышки 86, через радиальное отверстие 168, также просверленное в выходном валу 16. Через каналы 170 и 172, выполненные в торцевой крышке 86, кольцевые канавки 162 и 166 сообщаются с окнами 174 и 176, соединенными с управляющим клапанным устройством 178 посредством трубопроводов 180 и 181, соответственно. Управляющее клапанное устройство 178 избирательно срабатывает в ответ на входные командные сигналы на изменение передаточного отношения (угловой скорости), чтобы выравнить давления рабочей жидкости в камерах 158 и 160 золотникового клапана 150 и таким образом поддержать требуемое передаточное отношение трансмиссии и чтобы создать разность давления рабочей жидкости в упомянутых камерах клапана для обеспечения осевого перемещения поршня 148 клапана. Как будет видно, осевое перемещение поршня 148 приводит к осевому перемещению приводного поршня 128 и к последующему повороту качающегося диска 22. Управляющее клапанное устройство 178 может иметь конструкцию, показанную (описанную) в упомянутой заявке США N (35-OR-965).

Как показано на фиг. 2, часть стержня 152 клапана 150, подвижно расположенная в глухом отверстии 153 приводного поршня 128, подвергается механической обработке, чтобы образовать на ней три пояска 190, 192 и 194, расположенных на некотором расстоянии друг от друга в осевом направлении стержня. Часть глухого отверстия 153 между поясками 190 и 192 сообщается с приводной камерой 130 через несквозной радиальный канал 196 и осевой канал 198 и часть глухого отверстия 153 между поясками 192 и 194 сообщается с приводной камерой 132 через несквозной радиальный канал 200 и осевой канал 202.

Центральный поясок 192 управляет потоком рабочей жидкости между приводной камерой 130 и приводной камерой 132 и кольцевой канавкой (выемкой) 204, выполненной в стенке глухого отверстия 153. Кольцевая канавка 204 в свою очередь сообщается с несквозным радиальным каналом 206 и осевым каналом 208, выполненными в приводном поршне 128, и с несквозным осевым каналом 210, несквозным радиальным каналом 212 и с отверстием 214, выполненными в приводном рычаге 134. Как видно на фиг. 3, в отверстии 214 расположен челночный (возвратно-поступательный) клапан 216 для управления соединением канала 212 с противоположными каналами 218 и 220, выполненными в качающемся диске 22, которые сообщаются соответственно с почкообразными полостями 222 и 224. Полость 222 сообщается с одним или несколькими окнами 106, выполненными в качающемся диске и расположенными на его стороне высокого давления. Полость 224 сообщается с соответствующим числом окон 106, расположенных на стороне низкого давления качающегося диска 22. Шарик 217 челночного клапана 216 обеспечивает то, что только сторона высокого давления качающегося диска 22 сообщается с кольцевой канавкой 204 через каналы 212, 210, 208 и 206.

Как показано на фиг. 4, поясок 190 на стержне 152 золотникового клапана управляет соединением (сообщением) с кольцевой канавкой 230 в стенке отверстия 153, а поясок 194 - соединением с кольцевой канавкой 232 в стенке отверстия 153. Кольцевые канавки 230 и 232 соединяются с несквозным осевым сливным каналом 234, выполненным в приводном поршне 128, через радиальные каналы 236. Открытый конец сливного канала 234 сообщается с радиальным каналом 240, выполненным в приводном поршне 128, который в свою очередь сообщается с полостью цилиндрического корпуса 12, находящейся под атмосферным давлением.

При одновременном рассмотрении фиг. 2 и 4 видно, что, когда стержень 152 золотникового клапана 150 (фиг. 1) перемещается вправо, поясок 192 открывает кольцевую канавку 204, так что рабочая жидкость в канале 208, сообщающемся со стороной высокого давления качающегося диска 22, как отмечалось выше, может поступать в приводную камеру 130 через каналы 196 и 198. Одновременно с перемещением стержня 152 золотникового клапана вправо поясок 194 открывает кольцевую канавку 232, вследствие чего рабочая жидкость разрушается (выпускается) из приводной камеры 132 через каналы 202, 200, 236, 234 и 240, выполненные в приводном поршне 128, и в камере 132 устанавливается атмосферное давление. Таким образом, рабочая жидкость поступает в приводную камеру 130, когда рабочая жидкость разгружается из приводной камеры 132. Под действием разности давлений приводной поршень 128 перемещается вправо, так как объем приводной камеры 130 увеличивается, а объем приводной камеры 132 уменьшается. Как видно на фиг. 1, перемещение приводного поршня 128 вправо вызывает поворот качающегося диска 22 против часовой стрелки. Когда перемещение стержня 152 золотникового клапана вправо прекращается, соответствующее перемещение приводного поршня 128 вправо прекращается, когда поясок 192 изолирует кольцевую канавку 204 от приводной камеры 130, а поясок 194 - сливную кольцевую канавку 232 от приводной камеры 132. Затем выравнивают давления (рабочей жидкости) в обеих приводных камерах 130 и 132, чтобы зафиксировать осевое положение приводного поршня 128 и угол наклона качающегося диска 22, определяющий передаточное отношение трансмиссии.

Когда стержень 152 золотникового клапана перемещается влево под управлением клапанного устройства 178 (фиг. 1,) видно, что поясок 192 открывает кольцевую канавку 204, так что приводная камера 132 сообщается с каналом 208, в котором рабочая жидкость находится под высоким давлением, через каналы 200 и 202. В это же время поясок 190 открывает кольцевую канавку 230, так что приводная камера 130 соединяется со сливным каналом 236 через каналы 198, 196 и 206 и в ней устанавливается атмосферное давление. Таким образом, рабочая жидкость поступает в приводную камеру 132, когда рабочая жидкость разгружается из приводной камеры 130. Под действием созданной разности давлений приводной поршень 128 перемещается влево и поворачивает качающийся диск 22 по часовой стрелке. Аналогично, когда перемещение стержня 152 золотникового клапана влево прерывается (прекращается) с помощью клапанного устройства 178, соответствующее перемещение приводного поршня 128 влево прекращается, когда пояски 190 и 192 перекрывают соответственно кольцевые канавки 230 и 204. Затем выравнивают давления рабочей жидкости в обеих приводных камерах 130 и 132, чтобы зафиксировать осевое положение приводного поршня 128 и новый угол наклона качающегося диска 22, определяющий передаточное отношение трансмиссии.

Как показано на фиг. 1, осевое положение стержня 152 золотникового клапана задается с помощью управляющего клапанного устройства 178. Стержень 152 в свою очередь задает осевое положение приводного поршня 128 и угловое положение качающегося диска 22, определяющее передаточное отношение трансмиссии, посредством выравнивания давлений рабочей жидкости в камерах 158 и 160 золотникового клапана, чтобы зафиксировать осевое положение поршня 148 последнего. Управляющее клапанное устройство 178 обеспечивает это посредством сообщения обеих камер золотникового клапана с общим источником рабочей жидкости под давлением, таким как откачивающий (отстойный) насос 42, который подает добавочную рабочую жидкость под управляющим давлением к гидронасосу и гидромотору.

Чтобы обеспечить перемещение стержня 152 золотникового клапана вправо, вызывающее перемещение приводного поршня 128 вправо, и поворот качающегося диска 22 против часовой стрелки, описанные выше, управляющее клапанное устройство 178 соединяет камеру 160 клапана, например, с отстойником. В результате этого рабочая жидкость разгружается из камеры 160, когда рабочая жидкость подается в камеру 158 клапана, которая соединяется с выходом откачивающего насоса с помощью управляющего клапанного устройства 178. Поэтому поршень 148 клапана и, следовательно, стержень 152 перемещаются вправо.

Чтобы обеспечить перемещение стержня 152 золотникового клапана влево, вызывающее перемещение приводного поршня 128 влево и поворот качающегося диска 22 по часовой стрелке, описанные выше, управляющее клапанное устройство 178 соединяет камеру 158 клапана со сливом (отстойником) и камеру 160 клапана с выходом откачивающего насоса. В результате этого рабочая жидкость разгружается из камеры 158, когда рабочая жидкость подается в камеру 160, так что поршень 148 клапана перемещается влево.

После поворота качающегося диска на новый угол, задаваемый командным входным сигналом на изменение угловой скорости (числа оборотов), управляющее клапанное устройство 178 соединяет разгруженную камеру 158 клапана с выходом откачивающего насоса, чтобы выравнить давления рабочей жидкости в обеих камерах 158 и 160 и таким образом поддержать (сохранить) этот новый угол наклона качающегося диска, соответствующий заданному передаточному отношению трансмиссии.

Из вышеприведенного описания видно, что настоящим изобретением предлагается бесступенчатая гидростатическая трансмиссия, имеющая компактную конструкцию главным образом за счет размещения элементов регулятора передаточных отношений внутри ее вала. Хотя в иллюстрируемом варианте осуществления изобретения эти элементы расположены внутри выходного вала трансмиссии, будет понятно, что можно изменить компоновку (конфигурацию) трансмиссии, чтобы расположить эти элементы в ее входном валу. Другое важное преимущество настоящего изобретения заключается в том, что рабочая жидкость низкого давления может быть использована для управления золотниковым клапаном 150, а рабочая жидкость высокого давления - для создания необходимых сил, чтобы изменять угловые положения качающегося диска 22 через приводной поршень 128. Таким образом, золотниковый клапан 150 действует как управляющий клапан, который перемещается под действием рабочей жидкости, имеющей низкое давление, равное давлению на выходе откачивающего (отстойного) насоса, и управляет потоком рабочей жидкости высокого давления, чтобы создать большие силы, прикладываемые к качающемуся диску 22 для изменения передаточного отношения. Дополнительная польза заключается в том, что, поскольку только рабочая жидкость низкого давления подается в управляющий контур гидросистемы регулятора передаточных отношений, т.е. к золотниковому клапану 150 и управляемому клапанному устройству 178, обеспечивается экономия на необходимых сальниках, клапанах и трубопроводах.

Для специалистов в данной области техники понятно, что возможны различные изменения устройства по настоящему изобретению, не выходящие за пределы существа изобретения. Поэтому считается, что настоящее изобретение охватывает все его изменения, если только эти изменения находятся в пределах объема прилагаемой формулы изобретения и их эквивалентов.

Изобретение относится к машиностроению, в частности к бесступенчатым гидростатическим трансмиссиям. Для управления передаточным отношением бесступенчатой гидравлической трансмиссии, содержащей входной вал. выходной вал, насос, вращаемый с помощью входного вала, неподвижно закрепленный гидромотор и клинообразный качающийся диск, который шарнирно соединен с выходным валом в месте, расположенном между гидронасосом и гидромотором, и обеспечивает прохождение жидкости между последними. Трасмиссия снабжена регулятором передаточных отношений, имеющим поршень с гидроприводом, расположенный внутри выходного вала. С помощью управляющего клапана, также расположенного внутри выходного вала, создаются разные давления рабочей жидкости на противоположные торцевые поверхности поршня, чтобы обеспечить принудительное осевое перемещение поршня и угловое перемещение качающегося диска, соединенного с поршнем, при котором изменяется передаточное отношение. В бесступенчатой гидростатической трансмиссии усовершенствованы устройство для управления передаточных отношений и регулятор передаточных отношений. 2 с. и 16 з.п. ф-лы. 4 ил.

1. Бесступенчатая гидростатическая трансмиссия, содержащая в комбинации корпус, входной вал, установленный в корпусе, выходной вал, установленный в корпусе, блок гидронасоса, блок гидромотора, качающийся диск, расположенный между блоком гидронасоса и блоком гидромотора и имеет окна для перемещения перекачиваемого потока рабочей жидкости между блоком гидронасоса и блоком гидромотора, при этом качающийся диск закреплен с возможностью перемещения в неограниченное число положений, которым соответствует неограниченное число разных передаточных отношений трансмиссии, и регулятор передаточных отношений, содержащий приводной поршень, установленный с возможностью скольжения в приводной полости, выполненный внутри входного или выходного вала, и образует в ней первую и вторую приводные камеры, гидравлическое клапанное устройство, избирательно действующее для создания дифференциальных давлений рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах, и обеспечивает таким образом линейное перемещение приводного поршня, и соединительное звено, преобразующее линейное перемещение приводного поршня в угловое перемещение качающегося диска, при котором изменяется передаточное отношение трансмиссии. 2. Трансмиссия по п.1, в которой гидравлическое клапанное устройство содержит клапан, расположенный в полости, образованной внутри первичного и вторичного вала, клапан управляется, чтобы создать разные давления рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах. 3. Трансмиссия по п.2, в которой упомянутым клапаном является управляющий клапан, приводимый в действие от источника рабочей жидкости низкого давления, чтобы избирательно выпустить рабочую жидкость из одной первой или второй приводных камер и одновременно сообщить другую из этих камер с источником рабочей жидкости высокого давления для создания разных давлений рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах. 4. Трансмиссия по п.3, в которой источником рабочей жидкости высокого давления является сторона высокого давления качающегося диска. 5. Трансмиссия по п.4, в которой управляющий клапан содержит элементы, расположенные в отверстии, выполненном в приводном поршне, имеющем внутренние каналы высокого давления и сливные каналы, открытые концы которых сообщаются с упомянутым отверстием, элементы управляющего клапана избирательно перемещаются в упомянутом отверстии приводного поршня, чтобы закрыть открытые концы каналов, создать разность давлений рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах и выравнить давления рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах. 6. Трансмиссия по п.5, в которой управляющий клапан дополнительно содержит поршень, который подвижно расположен в полости клапана и образует в ней первую и вторую камеры, и стержень, который соединен с поршнем клапана и проходит из полости клапана в упомянутое отверстие в приводном поршне, упомянутые элементы клапана расположены на стержне. 7. Трансмиссия по п.6, в которой гидравлическое клапанное устройство дополнительно включает в себя регулирующий клапан, соединенный с управляющим клапаном, чтобы создать разные давления рабочей жидкости в первой и второй камерах последнего и обеспечить таким образом перемещение поршня клапана и избирательное расположение элементов клапана. 8. Бесступенчатая гидростатическая трансмиссия, содержащая в комбинации: корпус; входной вал, установленный в корпусе; блок гидронасоса, который соединен с входным валом и вращается с помощью него; блок гидромотора, прикрепленный к корпусу; выходной вал, установленный в корпусе; клинообразный качающийся диск, который расположен между блоком гидронасоса и блоком гидромотора, и имеет окна для перемещения перекачиваемого потока рабочей жидкости между блоком гидронасоса и блоком гидромотора, при этом качающийся диск соединен со вторичным валом так, что он передает крутящий момент на него, и поворачивается в неограниченное число угловых положений относительно оси выходного вала, чтобы получить соответственно неограниченное число передаточных отношений трансмиссии; и регулятор передаточных отношений, содержащий приводной поршень, который подвижно расположен в приводной полости, выполненной внутри выходного вала, и образует в ней первую и вторую приводные камеры, гидравлическое клапанное устройство, избирательно действующее, чтобы создать разные давления рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах и обеспечить таким образом осевое перемещение приводного поршня вдоль выходного вала, и соединительное звено, преобразующее осевое перемещение приводного поршня в угловое перемещение качающегося диска, при котором изменяется передаточное отношение. 9. Трансмиссия по п.8, в которой соединительным звеном является приводной рычаг, который соединен с приводным поршнем и проходит из приводной полости через паз, выполненный в выходном валу, к концевой части, шарнирно соединенной с качающимся диском. 10. Трансмиссия по п.9, в которой клапанное устройство включает в себя клапан, расположенный в полости, образованной внутри выходного вала, клапан управляется, чтобы создать разные давления рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах. 11. Трансмиссия по п.10, в которой упомянутым клапаном является управляющий клапан, приводимый в действие от источника рабочей жидкости низкого давления, чтобы избирательно выпустить рабочую жидкость из одной первой или второй приводной камеры и одновременно соединить другую из этих камер с источником рабочей жидкости высокого давления для создания разных давлений рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах. 12. Трансмиссия по п.11, в которой источником рабочей жидкости высокого давления является сторона высокого давления качающегося диска. 13. Трансмиссия по п.12, в которой упомянутый приводной рычаг имеет внутренний канал, соединяющий между собой сторону высокого давления качающегося диска в первую и вторую приводные камеры. 14. Трансмиссия по п.13, в которой управляющий клапан содержит элементы, расположенные в отверстии, выполненном в приводном поршне, имеющем внутренние каналы высокого давления и сливные каналы, открытые концы которых сообщаются с упомянутым отверстием, элементы управляющего клапана избирательно перемещаются в этом отверстии, чтобы закрыть открытые концы каналов, создать разность давлений рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах и выравнить давления рабочей жидкости в первой и второй приводных камерах. 15. Трансмиссия по п. 14, в которой приводной рычаг имеет внутренний канал, сообщающий между собой сторону высокого давления качающегося диска и внутренние каналы высокого давления в приводном поршне. 16. Трансмиссия по п. 15, в которой управляющий клапан дополнительно содержит поршень, который подвижно расположен в полости клапана и образует в ней первую и вторую камеры, и стержень, который соединен с поршнем клапана и проходит из полости клапана в упомянутое отверстие в приводном поршне, упомянутые элементы клапана расположены на стержне. 17. Трансмиссия по п.16, в которой гидравлическое клапанное устройство дополнительно включает в себя регулирующий клапан, соединенный с управляющим клапаном, чтобы создать разные давления рабочей жидкости в первой и второй камерах последнего и обеспечить таким образом перемещение поршня клапана и избирательное расположение упомянутых элементов клапана. 18. Трансмиссия по п. 17, в которой приводной рычаг имеет внутренний канал, сообщающий между собой сторону высокого давления качающегося диска и внутренние каналы высокого давления в приводном поршне.