基于邏輯控制的多齒輪泵串聯(lián)多齒輪馬達(dá)有級變速系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種多個不同排量同軸齒輪泵串聯(lián)多個不同排量同軸齒輪馬達(dá)有級 變速系統(tǒng)，可以應(yīng)用于調(diào)速范圍大，高可靠性，低成本、對油液要求較低的調(diào)速系統(tǒng)中。
【背景技術(shù)】
[0002] 自動變速箱是相對于手動變速箱而出現(xiàn)的一種能夠自動根據(jù)引擎轉(zhuǎn)速來換擋的 設(shè)備。自動撥（自動變速器）的汽車，能根據(jù)路面狀況自動變速變矩，駕駛者可以全神貫住 地視路面交通而不會被換檔搞得手忙腳亂。
[0003] 傳統(tǒng)行星齒輪式自動變速器AT是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成， 通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達(dá)到變速變矩。其中液力變矩器是AT最具特點(diǎn)的部件， 它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，直接輸入發(fā)動機(jī)動力傳遞扭矩和離合作用。然而液力變 矩器傳動效率低，變矩范圍有限，并且機(jī)構(gòu)復(fù)雜，修理困難。在液力變矩器內(nèi)高速循環(huán)流動 的液壓油會產(chǎn)生高溫，所以要用指定的耐高溫液壓油。
[0004] 在某些需要大范圍調(diào)速、高可靠性、低成本、對油液要求較低的場合，需要一種控 制方便、成本低且可靠性高的自動調(diào)速系統(tǒng)來適應(yīng)系統(tǒng)的需求。在低成本的前提下，本專利 引用了專利號為ZL201110107578. 3用多個定量泵實現(xiàn)連續(xù)有級變量的技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種基于邏輯控制的多齒輪泵串聯(lián)多齒輪馬達(dá)有級變速系統(tǒng)，目的是 利用多個不同排量的同軸齒輪泵和多個不同排量的同軸齒輪馬達(dá)串聯(lián)，提供一種轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn) 矩可以多級變化的調(diào)速系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：n個不同排量的同軸齒輪泵組合，與m個不同排量的同 軸齒輪馬達(dá)組合通過一電磁換向閥串聯(lián)連接，其中m多2的自然數(shù)，n多2的自然數(shù)。
[0007] 本發(fā)明所述n個不同排量的同軸齒輪泵組合結(jié)構(gòu)是：由n個不同排量的齒輪泵通 軸串聯(lián)組合而成，并由n個二位三通電磁換向閥對其進(jìn)行控制，各個齒輪泵的吸油口分別 與油箱相連，出口分別接一個兩位三通電磁換向閥的進(jìn)油口，該兩位三通電磁換向閥的另 兩個油口分別與油箱和總排油口相通，第1個齒輪泵的排量為ql，第n個齒輪泵的排量為 qn = ql X 2n-1〇
[0008] 本發(fā)明所述m個不同排量的同軸齒輪馬達(dá)組合結(jié)構(gòu)是：由m個不同排量的齒輪馬 達(dá)同軸串聯(lián)組合而成，各個齒輪馬達(dá)的進(jìn)油口分別接一個兩位四通的電磁換向閥，出油口 接至同一兩位四通電磁換向閥，由m個二位四通電磁換向閥對其進(jìn)行控制，第1個齒輪馬達(dá) 的排量為ql，第m個齒輪馬達(dá)的排量為qm = ql X 2m'
[0009] 本發(fā)明所述同軸齒輪泵組合與發(fā)動機(jī)直接連接，同軸齒輪馬達(dá)組合輸出軸與變速 箱連接，當(dāng)有n個齒輪泵，m個齒輪馬達(dá)，齒輪馬達(dá)組合就會輸出2m+n種轉(zhuǎn)速，2 -種轉(zhuǎn)矩。
[0010] 本發(fā)明所述電磁換向閥采用三位四通電磁換向閥。
[0011] 本發(fā)明控制與齒輪馬達(dá)連接的三位四通電磁換向閥電磁鐵的通斷，接通時齒輪馬 達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，不接通時齒輪馬達(dá)空轉(zhuǎn)，實現(xiàn)齒輪馬達(dá)排量以及轉(zhuǎn)矩的有級變化。
[0012] 本發(fā)明通過單片機(jī)、PLC或計算機(jī)控制電磁換向閥的通斷電以實現(xiàn)不同排量的齒 輪泵組合串聯(lián)不同排量的齒輪馬達(dá)組合輸出不同的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩。
[0013] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的多級齒輪泵串聯(lián)多級齒輪馬達(dá)的有級變速系 統(tǒng)，可以通過單片機(jī)、PLC或計算機(jī)等控制電磁換向閥的通斷，進(jìn)而控制各個齒輪泵是否向 系統(tǒng)供油，各個齒輪馬達(dá)是否空轉(zhuǎn)，得到齒輪泵和齒輪馬達(dá)不同排量的組合，實現(xiàn)多級變速 和變矩。由于齒輪泵和齒輪馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，抗油液污染能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，因此 用來代替變矩器，應(yīng)用于需要大范圍調(diào)速、高可靠性、低成本、對油液要求較低的場合。齒輪 泵與齒輪馬達(dá)排量變化會以最小的齒輪泵和齒輪馬達(dá)的排量ql為步距進(jìn)行變化，齒輪泵 排量的取值為〇，ql，2ql，3ql，……，（n_l) ql ;齒輪馬達(dá)的排量取值為0, ql，2ql，3ql，……， (m-l)ql ;系統(tǒng)的工作過程相當(dāng)于對一個連續(xù)調(diào)節(jié)的排量曲線的離散化過程。該種離散化的 變量方式與變量式液壓泵和變量式液壓馬達(dá)相比具有更高的響應(yīng)速度。本發(fā)明所述的基于 邏輯控制的多齒輪泵串聯(lián)多齒輪馬達(dá)有級變速系統(tǒng)與傳統(tǒng)液力變矩器相比具有較高的傳 動效率。本發(fā)明提供的多個不同排量同軸齒輪泵串聯(lián)多個不同排量同軸齒輪馬達(dá)多級變速 系統(tǒng)，可以應(yīng)用于調(diào)速范圍大，高可靠性，低成本、對油液要求較低的調(diào)速系統(tǒng)中，以替代傳 統(tǒng)的變矩器。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明n個齒輪泵串聯(lián)m個齒輪馬達(dá)有級變速液壓系統(tǒng)原理圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明三個齒輪泵串聯(lián)三個齒輪馬達(dá)有級變速液壓系統(tǒng)原理圖；
[0016] 圖3是本發(fā)明三個齒輪泵串聯(lián)三個齒輪馬達(dá)有級變速液壓系統(tǒng)的馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速 變化曲線。
【具體實施方式】
[0017]n個不同排量的同軸齒輪泵組合1，與m個不同排量的同軸齒輪馬達(dá)組合2通過一 電磁換向閥3串聯(lián)連接，其中m多2的自然數(shù)，n多2的自然數(shù)。
[0018] 本發(fā)明所述n個不同排量的同軸齒輪泵組合1結(jié)構(gòu)是：由n個不同排量的齒輪泵 通軸串聯(lián)組合而成，并由n個二位三通電磁換向閥6對其進(jìn)行控制，各個齒輪泵的吸油口分 別與油箱4相連，出口分別接一個兩位三通電磁換向閥的進(jìn)油口，該兩位三通電磁換向閥 的另兩個油口分別與油箱和總排油口相通，第1個齒輪泵的排量為ql，第n個齒輪泵的排量 為 qn = ql X 2n'
[0019] 本發(fā)明所述m個不同排量的同軸齒輪馬達(dá)組合2結(jié)構(gòu)是：由m個不同排量的齒輪 馬達(dá)同軸串聯(lián)組合而成，各個齒輪馬達(dá)的進(jìn)油口分別接一個兩位四通的電磁換向閥7,出油 口接至同一兩位四通電磁換向閥，由m個二位四通電磁換向閥對其進(jìn)行控制，第1個齒輪馬 達(dá)的排量為ql，第m個齒輪馬達(dá)的排量為qm = ql X 2111'
[0020] 本發(fā)明所述同軸齒輪泵組合與發(fā)動機(jī)直接連接，同軸齒輪馬達(dá)組合輸出軸與變速 箱5連接，當(dāng)有n個齒輪泵，m個齒輪馬達(dá)，齒輪馬達(dá)組合就會輸出2 m+n種轉(zhuǎn)速，2 -種轉(zhuǎn)矩。 [0021 ] 本發(fā)明所述電磁換向閥采用三位四通電磁換向閥。
[0022] 本發(fā)明控制與齒輪馬達(dá)連接的三位四通電磁換向閥電磁鐵的通斷，接通時齒輪馬 達(dá)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，不接通時齒輪馬達(dá)空轉(zhuǎn)，實現(xiàn)齒輪馬達(dá)排量以及轉(zhuǎn)矩的有級變化。
[0023] 本發(fā)明通過單片機(jī)、PLC或計算機(jī)控制電磁換向閥的通斷電以實現(xiàn)不同排量的齒 輪泵組合串聯(lián)不同排量的齒輪馬達(dá)組合輸出不同的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩。
[0024] 1、齒輪泵排量的選擇：
[0025] 如圖1所示（ql>q2>q3……qn)，對于齒輪泵出口的二位三通電磁換向閥：
[0026] 當(dāng)所有電磁鐵都沒有通電時，齒輪泵排出的油液分別通過換向閥流回油箱（處于 卸荷狀態(tài)），此時齒輪泵排出的油液直接通過換向閥流回油箱，壓力很低，所以功率損失很 小，此時系統(tǒng)中沒有流量。
[0027] 當(dāng)只有電磁鐵1DT1通電時，對應(yīng)的電磁換向閥換向，排量為ql的齒輪泵排出的油 液進(jìn)入系統(tǒng)，其它齒輪泵處于卸荷狀態(tài)，此時進(jìn)入排量為ql。
[0028] 當(dāng)只有電磁鐵2DT1通電時，對應(yīng)的電磁換向閥換向，排量為q2的齒輪泵排出的油 液進(jìn)入系統(tǒng)，其它齒輪泵處于卸荷狀態(tài)，此時為排量為q2。
[0029] 當(dāng)電磁鐵1DT1、2DT1通電時，對應(yīng)的兩個電磁換向閥換向，排量為ql、q2的齒輪泵 排出的油液進(jìn)入系統(tǒng)，其它齒輪泵處于卸荷狀態(tài)，此時排量為ql+q2。
[0030] 當(dāng)只有電磁鐵3DT1通電時，對應(yīng)的電磁換向閥換向，排量為q3的齒輪泵排出的油 液進(jìn)入系統(tǒng)，其它齒輪泵處于卸荷狀態(tài)，此時排量為q3。
[0031] 當(dāng)電磁鐵1DT1、3DT1通電時，對應(yīng)的兩個電磁換向閥換向，排量為ql、q3的齒輪泵 排出的油液進(jìn)入系統(tǒng)，其它齒輪泵處于卸荷狀態(tài)，此時排量為ql+q3。
[0032] 當(dāng)電磁鐵2DT1、3DT1通電時，對應(yīng)的兩個電磁換向閥換向，排量為q2、q3的齒輪泵 排出的油液進(jìn)入系統(tǒng)，其它齒輪泵處于卸荷狀態(tài)，此時排量為q2+q3。
[0033] 當(dāng)電磁鐵1DT1、2DT1、3DT1通電時，對應(yīng)的三個電磁換向閥換向，排量為ql、q2、q3 的齒輪泵排出的油液進(jìn)入系統(tǒng)，其它齒輪泵處于卸荷狀態(tài)，此時排量為ql+q2+q3。
[0034] ......
[0035] 這樣由n個不同排量的齒輪泵及n個電磁換向閥組成的系統(tǒng)，根據(jù)n個電磁閥的 通斷電狀態(tài)，總共可以組合出2 n種泵的排量。但是，如果這n個齒輪泵的排量選擇不合理， 在這2n種泵的排量就會出現(xiàn)相同的情況，為了避免這種情況發(fā)生，第n個齒輪泵的排量應(yīng) 滿足數(shù)學(xué)關(guān)系式qn = ql X 2n'
[0036] 2.馬達(dá)排量的選擇：
[0037] 如圖1所示，m個齒輪馬達(dá)采用同軸連接。若泵流量為Q，齒輪馬達(dá)工作壓力為P 時，對于齒輪馬達(dá)進(jìn)油口處的二位三通電磁換向閥：
[0038] 當(dāng)所有電磁鐵都沒有通電時，齒輪馬達(dá)進(jìn)油口和出油口壓力相同，不向外輸出動 力，此時輸出轉(zhuǎn)速為零。
[0039] 當(dāng)只有電磁鐵1DT2通電時，對應(yīng)電磁換向閥換向，此時齒輪馬達(dá)排量為qml，齒輪 馬達(dá)轉(zhuǎn)速為n = Q/qM，轉(zhuǎn)矩為
[0040] 當(dāng)只有電磁鐵2DT2通電時，對應(yīng)電磁換向閥換向，此時齒輪馬達(dá)排量為qm2，齒輪 馬達(dá)轉(zhuǎn)速為n = Q/q^，轉(zhuǎn)矩為
[0041] 當(dāng)只有電磁鐵1DT2、2DT2通電時，對