專利名稱：液壓起動器控制柱塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括可變排量的靜液壓泵或馬達單元類型的液壓傳動系統(tǒng)，更具體地，本發(fā)明涉及包括泵-馬達單元類型的傳動系統(tǒng)，該泵-馬達單元在車輛工作循環(huán)的一階段中用作泵，在車輛工作循環(huán)的另一階段中用作馬達。再具體地，本發(fā)明涉及這樣一種液壓傳動系統(tǒng)，其中，所述泵-馬達單元為具有可變旋轉(zhuǎn)斜盤的類型，只有與一對流體壓力致動器連通的控制壓力發(fā)生變化，該旋轉(zhuǎn)斜盤的位移方向和傾角才改變。
背景技術(shù)：
雖然本發(fā)明的液壓傳動系統(tǒng)可以用在各種類型的液壓傳動系統(tǒng)中，包括在車輛工作循環(huán)的至少大部分階段內(nèi)有效地用作車輛主變速器的傳動系統(tǒng)，但當用在包括部分車輛液壓再生制動系統(tǒng)的液壓傳動系統(tǒng)時，本發(fā)明尤其有利，并且本發(fā)明將結(jié)合該系統(tǒng)進行描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于僅與車輛傳動系統(tǒng)一起使用，而是可以與各種類型的固定的和/或工業(yè)設(shè)備一起使用。因此，在下文和所附權(quán)利要求書中，應(yīng)該將從“傳動系”接收轉(zhuǎn)矩或?qū)Ⅱ?qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞到該“傳動系”理解成是指并包括任何類型的轉(zhuǎn)矩傳遞傳動系，而無論該傳動系是車輛傳動系統(tǒng)的一部分還是某些其它非車輛類型的傳動系統(tǒng)的一部分。
在具有再生制動能力類型的車輛液壓傳動系統(tǒng)中，除了上文所述的泵-馬達單元外，該傳動系統(tǒng)還包括高壓蓄能器和低壓蓄能器，以及特別位于該高壓蓄能器和泵-馬達單元之間的用于控制流體流動的適當?shù)目刂崎y系(valving)。在本發(fā)明的液壓傳動系統(tǒng)中，當泵-馬達單元在泵作用模式下工作時(當泵-馬達單元從傳動系接收轉(zhuǎn)矩時)，泵-馬達單元的旋轉(zhuǎn)斜盤在第一位移方向傾斜；然后，當泵-馬達在馬達作用模式下工作時(當泵-馬達單元將轉(zhuǎn)矩傳遞到傳動系時)，旋轉(zhuǎn)斜盤“越過中線”并在第二位移方向發(fā)生位移。
此外，該傳動系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的是，用于驅(qū)動泵-馬達單元的旋轉(zhuǎn)斜盤朝向其第一位移方向或其第二位移方向移動的“控制壓力”通常由高壓蓄能器提供。主控制閥裝置設(shè)置在高壓蓄能器和泵-馬達單元之間，該主控制閥裝置將控制壓力傳送至旋轉(zhuǎn)斜盤的一個流體壓力致動器，同時將旋轉(zhuǎn)斜盤的另一流體壓力致動器連通至該系統(tǒng)的低壓側(cè)。這種布置與典型的可變排量軸向柱塞泵不同，該可變排量軸向柱塞泵從一供給泵/充液泵(charge pump)接收其控制壓力，該供給泵由與驅(qū)動主軸向柱塞泵轉(zhuǎn)組(缸筒和活塞)的相同的輸入軸驅(qū)動。
本發(fā)明所應(yīng)用類型的泵-馬達單元和常規(guī)的可變排量軸向柱塞泵之間的另一區(qū)別在于流體壓力致動器和旋轉(zhuǎn)斜盤的定心/復(fù)位。在常規(guī)的軸向柱塞泵中，各液體壓力致動器通常都是通過彈簧定心，但在本發(fā)明的泵-馬達單元中，致動器很可能不包括定心或回位彈簧。在本發(fā)明的泵-馬達中省略常規(guī)的定心彈簧是有一些原因的。常規(guī)的定心彈簧大(因此使封裝變復(fù)雜)而且昂貴，并需要大量的液壓能去克服，以將旋轉(zhuǎn)斜盤從中間位置移動到位移位置。最后，在本發(fā)明的泵-馬達單元中出現(xiàn)大的、強力定心彈簧會極大地增加該單元在其各個工作模式之間轉(zhuǎn)換的響應(yīng)時間。
因此，旋轉(zhuǎn)斜盤的位移基本上僅隨該系統(tǒng)的高壓側(cè)(在本實施例中是高壓蓄能器)和該系統(tǒng)的低壓側(cè)(例如低壓蓄能器)之間的壓力差而變化(即與其成比例)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然這里參考該系統(tǒng)的低壓側(cè)包括低壓蓄能器，但這并不是本發(fā)明的主要特征。重要的是，存在一個“低壓源”，可以是低壓蓄能器，但也可以僅是該泵-馬達單元的外殼泄油區(qū)，或是一個油箱(不論是否受壓)。重要的是，存在一個壓力至少稍大于大氣壓力的壓力源，其原因在下文將變得明顯。
雖然已證實上述類型的液壓傳動系統(tǒng)在工作中非常令人滿意，但在開發(fā)該系統(tǒng)的商業(yè)(或民用)實施例的過程中發(fā)現(xiàn)，在沒有本發(fā)明的情況下，至少存在一個泵-馬達單元不能以要求的方式工作的工作狀態(tài)。在該系統(tǒng)的高壓側(cè)出現(xiàn)泄漏(或者如果存在一延長的“空轉(zhuǎn)”期)的情況下，從而使高壓蓄能器泄壓降下而與低壓蓄能器處于相同的壓力，從而泵-馬達單元的兩個流體壓力致動器將承受相同的低壓。在上述情況下，泵的旋轉(zhuǎn)斜盤將移到中心(中間，零位移)位置。當系統(tǒng)邏輯隨后命令旋轉(zhuǎn)斜盤進行位移，從而泵-馬達單元將在泵作用模式下工作，或在馬達作用模式工作時，將沒有壓力差使旋轉(zhuǎn)斜盤從中間位置向適當?shù)奈灰莆恢靡苿?。因此，在沒有本發(fā)明的情況下，泵-馬達單元隨后將既不能將傳動系的輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成高壓蓄能器中儲存的壓力，而如果這是命令所要求的話；也不能將儲存的壓力轉(zhuǎn)換成要傳遞給傳動系的轉(zhuǎn)矩，如果這也是命令所要求的話。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有所述類型的泵-馬達單元的改進的液壓傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)克服當系統(tǒng)的高壓側(cè)卸壓降下(leak down)時泵-馬達單元的旋轉(zhuǎn)斜盤不能實施位移的問題。
本發(fā)明更具體的目的是提供一種改進的液壓傳動系統(tǒng)和其中使用的泵-馬達單元，其中，即使該系統(tǒng)的高壓側(cè)和低壓側(cè)的壓力相同，旋轉(zhuǎn)斜盤的流體壓力致動器也可以使旋轉(zhuǎn)斜盤向位移位置移動。
通過提供一液壓傳動系統(tǒng)而實現(xiàn)本發(fā)明的上述及其它目的，該液壓傳動系統(tǒng)包括可在泵作用模式下操作來接收傳動系的轉(zhuǎn)矩并可在馬達作用模式下操作來將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞給傳動系的靜液壓泵-馬達單元。高壓蓄能器與泵-馬達單元的第一端口流體連通，低壓源與泵-馬達單元的第二端口流體連通。該泵-馬達單元包括具有中間位置和關(guān)于該中間位置相對設(shè)置的第一和第二位移位置的旋轉(zhuǎn)斜盤。該泵-馬達單元還包括對旋轉(zhuǎn)斜盤可操作起作用以使旋轉(zhuǎn)斜盤分別向第一和第二位移位置移動的第一和第二流體壓力致動器。主控制裝置與第一和第二流體壓力致動器流體連通，并與高壓蓄能器和所述低壓源流體連通，由此旋轉(zhuǎn)斜盤的位移基本只與高壓蓄能器和低壓源之間的壓力差成比例。第一流體壓力致動器包括限定柱塞孔的殼體部分和設(shè)置在該第一柱塞孔內(nèi)的第一控制柱塞，該第一控制柱塞具有與主控制裝置流體連通的第一有效面積。
該改進的液壓傳動系統(tǒng)的特征在于，第二流體壓力致動器包括限定第二柱塞孔的殼體部分和設(shè)置在該第二柱塞孔內(nèi)的第二控制柱塞，該第二控制柱塞具有與主控制裝置流體連通的第二有效面積。該第二有效面積至少稍大于第一有效面積，在高壓蓄能器和低壓源基本上處于相同壓力的情況下，作用在第一和第二有效面積上的控制壓力會使旋轉(zhuǎn)斜盤從中間位置向第二位移位置移動。


圖1是本發(fā)明的液壓傳動系統(tǒng)特別好地適用于其中的類型的整個車輛傳動系統(tǒng)的示意圖；圖2是本發(fā)明所涉及類型的包括本發(fā)明的泵-馬達單元的液壓傳動系統(tǒng)的一個實施例的液壓原理圖；圖3是泵-馬達單元的概略性示意圖，更具體地，圖中示出旋轉(zhuǎn)斜盤和用于使該旋轉(zhuǎn)斜盤移動的流體壓力致動器；圖4是在圖3中概略地示出的常規(guī)的第一流體壓力致動器的放大的軸向截面視圖；以及圖5是圖3中概略地示出的根據(jù)本發(fā)明的教導制成的第二流體壓力致動器的放大的軸向截面視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考并非用于限制本發(fā)明的附圖，圖1示出本發(fā)明的液壓傳動系統(tǒng)特別好地適用于其中的類型的車輛傳動系統(tǒng)。盡管應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于具有四輪驅(qū)動的車輛(或者如背景技術(shù)中所述，限于具有車輛驅(qū)動輪的車輛)，但圖1中概略地示出的車輛系統(tǒng)具有四個驅(qū)動輪W。本發(fā)明還可以用于僅具有兩輪驅(qū)動的車輛，在這種情況下，所述兩驅(qū)動輪可以是后驅(qū)動輪，或者前驅(qū)動輪。常規(guī)類型的車輪制動器B與各個驅(qū)動輪W可操作地連接，車輪制動器B的細節(jié)并不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，在下文中僅簡單提及車輪制動器B。優(yōu)選地，如果存在的話，車輪制動器B可以是總的EHB(電液式制動)系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)現(xiàn)在正變得被本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知并可在市場上購買到。
該車輛包括一總的標記為11的車輛傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括車輛發(fā)動機13和變速器15。應(yīng)該理解，除非到所附權(quán)利要求中特別引用的程度，發(fā)動機13和變速器15的特定類型及其構(gòu)造的詳細情況，以及傳動系統(tǒng)的布置等不構(gòu)成本發(fā)明的一部分，因此，在此不對其進一步描述。此外，本發(fā)明甚至不具體限于與通常意義的“發(fā)動機”一起使用，因此，應(yīng)該理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，提及“發(fā)動機”是指并包括任何類型的動力源或其它原動機。
從變速器15向后延伸的是總的標記為17的傳動系。在本實施例中，僅作為舉例，該傳動系17包括一前傳動軸19、一中間傳動軸(圖1中不可見)、一后傳動軸23、一輪間差速器25以及左右后半軸27和29。從隨后對本說明書的閱讀和理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，傳動系17被圖示和描述為包括軸19和23主要是便于理解整個車輛傳動系統(tǒng)11，并非用于限定。
在該實施例中，傳動系統(tǒng)11還分別包括左右前半軸31和33。仍然主要參考圖1，除了已經(jīng)描述過的相當常規(guī)的“機械”元件外，傳動系統(tǒng)11還包括一總的標記為35的靜液壓泵-馬達單元，以及設(shè)置在泵-馬達單元35前面的閥組(valve manifold)37。雖然具體的布置可以顛倒或改變或以其它方式重新布置，但在這里，一低壓蓄能器39連接在該閥組37的前部，一高壓蓄能器41連接在該閥組37的后部。還應(yīng)該理解，閥組37的具體設(shè)計和細節(jié)(除了下文所指出的程度)以及蓄能器39和41不是本發(fā)明的本質(zhì)特征，因此，在這里不對其構(gòu)造細節(jié)進行圖示和描述。然而，下文將結(jié)合圖2的系統(tǒng)原理圖對各總體功能和操作進行簡要的描述，但僅作為解釋本發(fā)明的泵-馬達單元35和用于控制該泵-馬達單元的旋轉(zhuǎn)斜盤的“環(huán)境”來描述液壓傳動系統(tǒng)的幾個工作模式。
仍然主要參考圖1，將對泵-馬達35進行稍微詳細的描述，以利用對圖1所示的整個液壓傳動系統(tǒng)的理解。該泵-馬達35包括一總的標記為43的離合器組件部分和一總的標記為45的泵-馬達部分?？梢钥吹剑虚g傳動軸完全延伸穿過靜液壓泵-馬達單元35，并且在該軸的前端優(yōu)選地具有一萬向聯(lián)接器(此處未示出)以連接前傳動軸19。雖然在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所示和所述的特定布置可以顛倒或以其它方式改變，但類似地，中間傳軸優(yōu)選地在其后端具有一萬向聯(lián)接器(此處也未示出)以連接后傳動軸23。因此，泵-馬達單元35可以從傳動系接收驅(qū)動轉(zhuǎn)矩或?qū)Ⅱ?qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞到傳動系，這分別取決于泵-馬達單元35是處于泵作用模式下還是處于馬達作用模式下。
現(xiàn)在主要參考圖2，應(yīng)該理解，除了泵-馬達單元35和兩個蓄能器39和41，圖2的液壓原理圖中所示的所有其它的元件通常都包括在閥組37內(nèi)(參見圖1)或連接在閥組37上。還應(yīng)該理解，每當泵-馬達單元35處于其中間(零位移)狀態(tài)(每當車輛不處于減速-加速循環(huán)的情況下時)，在圖2所示液壓系統(tǒng)中的泵-馬達單元35和兩個蓄能器39和41之間就沒有實際的流動。然而，正如這種系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的一樣，因為對每一蓄能器39和41的預(yù)供給(下文將對其進行更詳細的描述)，即使泵-馬達單元35處于其中間(零位移)狀態(tài)，該系統(tǒng)也會保持“受壓”。
包括在閥組37中的液壓系統(tǒng)(如圖2所示)包括一狀態(tài)(模式)控制閥81，與狀態(tài)控制閥81可操作相連的一階躍節(jié)流孔(step-orifice)控制閥83和一電磁狀態(tài)先導閥(solenoid-type mode pilot valve)85。將對閥8l、83和85的功能和操作進行稍微更詳細的描述，但是下文對閥81、83和85的說明將主要作為舉例并使本發(fā)明能夠?qū)嵤?，而不是為了限制本發(fā)明。在Rodney V.Singh于2004年4月27日提出的同時待決申請U.S.S.N.10/832,967“Hydraulic Drive System and Improved Control ValveAssembly Therefor”中更詳細地圖示和描述了狀態(tài)控制閥81以及其它閥83和85的構(gòu)造和操作。
泵-馬達單元35為可變排量型，因此，其包括某種排量改變裝置，例如一對圖2所示類型的標記為87和89的流體壓力伺服致動器。伺服致動器87和89液壓連接至一典型的電動液壓控制器91(在下文所附的權(quán)利要求書中稱作用于致動器87和89的“主控制裝置”)的出口?？刂破?1的功能是從管路93傳送受壓流體至伺服致動器87或89中的一個，以適于獲得要求的“模式”，即旋轉(zhuǎn)斜盤95所需要的角度和位移，所有這些都是泵和馬達技術(shù)領(lǐng)域特別是軸向柱塞泵領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知的。本發(fā)明所涉及類型的液壓傳動系統(tǒng)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，與典型的HST系統(tǒng)相同，可以從泵-馬達單元35的旋轉(zhuǎn)斜盤95到控制器91(圖2中未示出)進行機械反饋。但優(yōu)選地，對控制器91的反饋通過電子方式實現(xiàn)，甚至對旋轉(zhuǎn)斜盤95的位置的顯示也是如此。應(yīng)該理解，任何類型的反饋布置(或者根本沒有)都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在高壓蓄能器41和電動液壓控制器91之間串接設(shè)置一截止閥97，如圖2所示，該截止閥優(yōu)選為電磁控制的提動/提升閥(poppet-type valve)。只要液壓傳動系統(tǒng)11在工作，截止閥97就“打開”，即高壓(“控制壓力”)自由地從高壓蓄能器41傳送至控制器91。只要液壓傳動系統(tǒng)11“關(guān)閉”，截止閥97就被彈簧偏壓至圖2所示的位置，在該位置閥截止97保持-馬達單元35和控制器91與高壓蓄能器41液壓地“隔離”，從而，當系統(tǒng)不工作時蓄能器41不會通過控制器91而“卸壓降下”。傳動系統(tǒng)處于“關(guān)閉”可以理解成是指并包括車輛不處于減速-加速循環(huán)時的車輛工作循環(huán)階段，以及車輛根本就不工作(發(fā)動機“關(guān)閉”狀態(tài))的那些時間。
仍然主要參考圖2，傳動系統(tǒng)11包括一總的標記為99的旁通閥組件，該旁通閥組件也可稱作“卸荷”閥或“傾泄”閥這些術(shù)語在閥領(lǐng)域是容易理解的。因此，只要發(fā)動機“關(guān)閉”，該旁通閥組件99就給泵-馬達單元35卸荷，從而不存在傳遞到傳動系17的非預(yù)期轉(zhuǎn)矩。正如液壓回路領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知，旁通閥組件99通常包括在這種回路中以使泵-馬達單元35“卸荷”。相信本領(lǐng)域技術(shù)人員可以確定具體的輔助系統(tǒng)例如旁通閥組件99的具體設(shè)計和操作。
液壓傳動系統(tǒng)11還包括一總的標記為101的安全閥，如圖2所示，該安全閥被彈簧偏壓至關(guān)閉位置。該安全閥101的入口與管路103相連通，該管路使該入口與高壓蓄能器41的端口以及狀態(tài)控制閥81的入口相互連通。只要管路103內(nèi)的壓力超過預(yù)定最大值，安全閥101就偏壓(在圖2中為“向下”)至允許從管路103到管路105(可以認為該管路是系統(tǒng)的“低壓”側(cè)，這在下文將變得明顯)流通的位置。最后，仍然參考圖2，液壓傳動系統(tǒng)11包括一總的標記為107的過濾回路，該過濾回路不構(gòu)成本發(fā)明的部分，因此，在此不對其進行進一步描述。
仍然參考圖2，可以看出，泵-馬達單元35包括一標識為A的端口，該端口通過管路109連接至狀態(tài)控制閥81。該單元35還包括一標識為B的端口，該端口通過管路111與過濾回路107流體連通以及與管路105流體連通，從而，如上所述，管路105和111構(gòu)成該系統(tǒng)的“低壓”側(cè)。從下面的描述中可以看出，當泵-馬達單元35處于泵作用模式下時，端口A為出口端(參見圖2的泵符號中的箭頭)，當該單元35處于馬達作用模式下時，端口A為受壓入口端而端口B為排壓出口端。
仍然主要參考圖2，下面將對液壓傳動系統(tǒng)11的大體操作進行簡要的描述。如上所述，當車輛既不減速也不加速時，泵-馬達單元35(圖1的泵-馬達部分45)通過離合器組件部分43與中間傳動軸脫開，圖1所示的整個車輛傳動系統(tǒng)以與液壓傳動系統(tǒng)11不存在時的相同方式工作。
當車輛駕駛員開始執(zhí)行制動操作時，一個結(jié)果是離合器組件部分43被致動，使得泵-馬達單元35與傳動系17接合，并且適當?shù)闹噶畋惶峁┙o電動液壓控制器91(如果單元35已經(jīng)處于馬達作用模式下)，使旋轉(zhuǎn)斜盤95在使傳動系17的轉(zhuǎn)動(同時車輛向前移動)導致泵-馬達單元35從端口A泵送受壓流體到管路109中的方向上位移。正如現(xiàn)在液壓再生制動系統(tǒng)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的一樣，旋轉(zhuǎn)斜盤95的位移(從而傳動系17每轉(zhuǎn)的流體輸出量)通常與車輛駕駛員壓下制動踏板的程度成比例。雖然選擇用于設(shè)定旋轉(zhuǎn)斜盤95的位移的具體裝置或標準對本發(fā)明并不重要，但本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)在熟知，如何將旋轉(zhuǎn)斜盤95的位移設(shè)定成與操作者施加的制動力矩成比例，或與制動踏板的位移成比例。
當泵-馬達裝置35處于泵作用模式下時，通過管路109傳送的受壓流體使狀態(tài)控制閥81中的提動閥芯113離開閥座，從而使受壓流體流入管路103，并且使高壓蓄能器41加壓。在本實施例中，僅作為舉例，高壓蓄能器41為氣體加載式。必須保持一定液壓以便在高壓蓄能器41中總保持有最小量的液壓油(使得在管路93和103中總存在最小壓力供給)。在典型的減速循環(huán)的最后，高壓蓄能器41被充壓至接近最大系統(tǒng)壓力，通常約5000psi。
在制動循環(huán)的減速部分結(jié)束時，當車輛操作者釋放制動踏板并且然后開始壓下加速器時，適當?shù)男盘杺魉偷诫妱右簤嚎刂破?1，該信號指令泵-馬達單元35從泵作用模式下(如上所述)轉(zhuǎn)換到馬達作用模式下。在馬達作用模式下中，旋轉(zhuǎn)斜盤95位于與該單元處于泵作用模式下(即，該旋轉(zhuǎn)斜盤95“越過中線”)時該旋轉(zhuǎn)斜盤的傾角相對的傾角。當泵-馬達單元35處于馬達作用模式下時，旋轉(zhuǎn)斜盤95發(fā)生位移，使得通過泵-馬達單元35(從端口A到端口B)的流動會使泵-馬達單元35傳遞轉(zhuǎn)矩給傳動系17，從而有助于在與車輛的前行相應(yīng)的方向驅(qū)動傳動系17。在本實施例中，僅作為舉例，狀態(tài)控制閥81被構(gòu)造成使得受壓流體總是從管路109流到管路103(即泵作用模式下)。然而，僅當狀態(tài)先導閥85的電磁線圈接收到適當?shù)妮斎胄盘枙r，才會有適當?shù)南葘盘?15，該信號115有助于打開提動閥芯113，以使來自蓄能器41的高壓流體相對不受限制地流動通過管路103，然后通過管路109流到泵-馬達單元35的端口A。
在本實施例中，僅作為舉例，低壓蓄能器39也是氣體加載式，并且在泵-馬達入口端B處總保持約50psi的最小入口加載壓力。即使在單元35已經(jīng)給高壓蓄能器41加載后趨向于循環(huán)的減速部分的最后時，也是這樣在本實施例中僅作為舉例，在該循環(huán)的加速部分結(jié)束后，當?shù)蛪盒钅芷?9包含幾乎所有液壓油時，低壓蓄能器39中的壓力升至約150psi。
現(xiàn)在主要參考圖3，該圖比圖2的示意圖更詳細地示出泵-馬達單元35的結(jié)構(gòu)。在圖2的示意圖中(并且在常規(guī)的軸向柱塞中)，伺服致動器87和89是相同的。然而，正如在背景技術(shù)中簡單描述過的一樣，存在一操作狀態(tài)，在該操作狀態(tài)下，不包括本發(fā)明的常規(guī)伺服致動器布置不完全令人滿意。特別在車輛停用一段時間后，如果高壓蓄能器41通過例如控制器91發(fā)生卸壓降下，那么，將會存在一狀態(tài)，此時，圖2所示的整個液壓傳動系統(tǒng)在低壓處“平衡”(也許等于外殼排泄壓力)。如果發(fā)生所述狀態(tài)，其后將沒有用于實現(xiàn)伺服致動器的要求沖程的壓力差(從所述系統(tǒng)的“高壓”側(cè)到“低壓”側(cè))。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，并且可以在圖3和4中看出，伺服致動器87(“流體壓力致動器”)具有常規(guī)的構(gòu)造。因此，存在一限定第一柱塞孔119的殼體部117(優(yōu)選地與主泵殼分開，但也可以設(shè)置在端蓋等部件中)，并且第一控制柱塞121可往復(fù)地設(shè)置在柱塞孔中，該柱塞具有與電動液壓控制器91流體連通的有效面積A1。應(yīng)該理解，除了在所附權(quán)利要求中所明確描述的之外，本發(fā)明不限于任何特定類型或構(gòu)造的伺服致動器。因此，僅作為舉例，第一控制柱塞121包括一“滑靴”123，該滑靴的功能是以本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式在旋轉(zhuǎn)斜盤95(參見圖3)表面上滑動，從而將第一控制柱塞121的軸向位置傳遞給旋轉(zhuǎn)斜盤95。
根據(jù)本發(fā)明一主要方面，并且正如圖5中可以最好地看到的一樣，另一伺服致動器89的構(gòu)型與伺服致動器87的構(gòu)型不同，下面將對其不同之處進行描述。應(yīng)該理解，根據(jù)本發(fā)明，所述(兩個)伺服致動器可以有許多部分或方面是相同或類似的，但有一個主要的區(qū)別。從而，殼體部117限定第二孔125，該孔125至少稍大于第一柱塞孔119。第二控制柱塞127——或者更準確地第二控制柱塞組件——設(shè)置在第二柱塞孔125內(nèi)。該第二控制柱塞127包括一相對較小的柱塞部分129，在本實施例中，該柱塞包括一滑靴131，該滑靴與圖4中所示滑靴123可以具有相同的構(gòu)型并用于相同的目的。
第二控制柱塞127還包括一相對較大的柱塞部分133，該柱塞部分優(yōu)選以任何合適的方式連接至較小的柱塞部分129，使得柱塞部分129和133作為一個部件一起在第二柱塞孔125中往復(fù)運動。根據(jù)本發(fā)明，較大的柱塞部分133具有與電動液壓控制器91流體連通的有效面積A2，該有效面積A2至少稍大于第一控制柱塞121的有效面積A1，其原因?qū)⒃谙旅孢M行描述。外殼部分117限定一與第二柱塞孔125的前部137一即設(shè)置在孔125和較大柱塞部分133之間的部分一開放連通的徑向通道135。在本實施例中，僅作為舉例，存在一軸向通風道(vent passage)139，該通風的前端(圖5中的左端)與徑向通道135連通，其后端連通至大氣(14.7psi，1.0bar)，其原因?qū)⒃谙旅孢M行更詳細的描述。
在操作中，當正常的控制壓力傳送到第一控制柱塞121或第二控制柱塞127時，旋轉(zhuǎn)斜盤95以可變排量軸向柱塞裝置領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式在要求的方向(傾斜方向)移動，并且到達要求的程度(傾斜角)。如果出現(xiàn)卸壓降下狀態(tài)，管路93、105、109和111中的流體壓力可能都處于基本相同的低壓(例如，從約50psi.(3.4bar)至約150psi.(10.2bar)之間的任何值)。在該卸壓降下狀態(tài)，并且在不包含本發(fā)明的常規(guī)現(xiàn)有單元中，兩個伺服致動器都將處于圖4所示的情況，在該情況下，將有相同的低壓作用在兩個控制柱塞(這兩個柱塞將具有相同的有效區(qū)域)上，泵-馬達單元的旋轉(zhuǎn)斜盤將保持在其最后的位置，而沒有將旋轉(zhuǎn)斜盤移動到現(xiàn)在想要的位置的簡單可行的方法，尤其是在旋轉(zhuǎn)斜盤已經(jīng)處于中間位置時。
通過本發(fā)明，低壓(在這種卸壓降下狀態(tài)中)將在控制柱塞121的有效面積A1上施加壓力，但由于作用在控制柱塞121的兩端上的低壓相同，所以該控制柱塞有效地得以平衡。同時，相同的低壓也在控制柱塞127的有效面積A2上施加壓力，但由于有效區(qū)域A2的面積相對于A1的面積稍大以及前部137通風的事實，所以存在一有助于將控制柱塞127向圖5中的左邊移動并且使旋轉(zhuǎn)斜盤95沿“相對的”位移方向移動的凈壓力。因此，前部137通過通道135和139進行排泄，以利于第二控制柱塞127向圖5的左邊移動，而不會出現(xiàn)流體被陷于前部137時對運動的阻礙?，F(xiàn)在也許可以理解，為什么為“低壓源”(例如低壓蓄能器39)提供大于大氣的流體壓力是重要的。由于前部(腔)137通向大氣，甚至相對“低”的壓力也足以(如果前部137被通向大氣)在第二控制柱塞127上產(chǎn)生壓力不平衡，并將旋轉(zhuǎn)斜盤95移動到至少稍微發(fā)生位移的狀態(tài)。
需要注意，由于基本上整個液壓系統(tǒng)(外殼等)都處于低壓，可以“看見”低壓的旋轉(zhuǎn)斜盤位移控制機構(gòu)的所有其它部分都相同(即具有相同的有效面積)。因此，僅作為舉例，延伸到殼體部分117外部的具有較小活塞部分129的部分露出與第一控制柱塞121所露出的部分完全相同的面積。因此，根據(jù)本發(fā)明一重要方面，伺服致動器87和89之間僅有的實質(zhì)區(qū)別是有效面積A2大于有效面積A1，該區(qū)別導致施加在旋轉(zhuǎn)斜盤95上的壓力不同。
上述說明書中已對本發(fā)明進行了詳細地描述，相信通過對該說明書的閱讀和理解，本發(fā)明的各種變型和修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來講將變得明顯。只要這些變型和修改在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)，那么它們都將包括在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種液壓傳動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括可在泵作用模式下操作來接收傳動系(17)的轉(zhuǎn)矩并可在馬達作用模式下操作來將驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳遞給所述傳動系的靜液壓泵-馬達單元(35)；與所述泵-馬達單元(35)的第一端口(A)流體連通的高壓蓄能器(41)，和與所述泵-馬達單元的第二端口(B)流體連通的低壓源(39)；所述泵-馬達單元(35)包括具有中間位置和關(guān)于所述中間位置相對設(shè)置的第一和第二位移位置的旋轉(zhuǎn)斜盤(95)；所述泵-馬達單元(35)還包括對所述旋轉(zhuǎn)斜盤(95)可操作地起作用以使所述旋轉(zhuǎn)斜盤分別從所述中間位置向所述第一位移位置和所述第二位移位置移動的第一流體壓力致動器(87)和第二流體壓力致動器(89)；與所述第一流體壓力致動器(87)和所述第二流體壓力致動器(89)流體連通，并與所述高壓蓄能器(41)和所述低壓源(39)流體連通的主控制裝置(91)，由此所述旋轉(zhuǎn)斜盤(95)的位移基本只與所述高壓蓄能器(41)和所述低壓源(39)之間的壓力差成比例；所述第一流體壓力致動器(87)包括限定第一柱塞孔(119)的殼體部分(117)和設(shè)置在所述第一柱塞孔(119)內(nèi)的第一控制柱塞(121)，所述第一控制柱塞(121)具有一與所述主控制裝置(91)流體連通的第一有效面積(A1)；其特征在于(a)所述第二流體壓力致動器(89)包括限定第二柱塞孔(125)的殼體部分(117)和設(shè)置在所述第二柱塞孔(125)內(nèi)的第二控制柱塞(127)，所述第二控制柱塞(127)具有與所述主控制裝置(91)流體連通的第二有效面積(A2)；以及(b)所述第二有效面積(A2)至少稍大于所述第一有效區(qū)域(A1)，從而在所述高壓蓄能器(41)和所述低壓源(39)基本處于相同壓力的情況下，作用在所述第一有效面積(A1)和所述第二有效面積(A2)上的壓力會使所述旋轉(zhuǎn)斜盤(95)從所述中間位置向所述第二位移位置移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的液壓傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述第二柱塞孔(125)與所述第二控制柱塞(127)一起限定一個具有所述第二有效面積(A2)并且與所述主控制裝置(91)流體連通的腔和另一個腔(137)，所述另一個腔(137)是通風的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的液壓傳動系統(tǒng)，其特征在于，所述低壓源包括氣體加載式蓄能器(39)，由此在所述低壓蓄能器(39)中存在氣壓的情況下，所述低壓源(39)和所述高壓蓄能器(41)提供至少一預(yù)定最小控制壓力，并且由所述第二控制柱塞(127)限定的所述另一個腔(137)通向大氣壓力。
全文摘要
本發(fā)明涉及液壓起動器控制柱塞。公開了一種泵－馬達單元(35)，該泵－馬達單元包括具有中間位置和第一和第二位移位置的旋轉(zhuǎn)斜盤(95)，并包括對該旋轉(zhuǎn)斜盤起作用的第一(87)和第二(89)壓力致動器。該旋轉(zhuǎn)斜盤的位移基本上只與高壓源(41)和低壓源(39)之間的壓力差成比例。所述第一壓力致動器包括具有第一有效面積(A1)的第一控制柱塞(121)，所述第二壓力致動器包括具有第二有效面積(A2)的第二控制柱塞(127)，該第二有效面積至少稍大于第一有效面積。如果高壓和低壓源基本上處于相同壓力，那么作用在第一和第二有效面積上的壓力會使旋轉(zhuǎn)斜盤從中間位置向第二位移位置移動。
文檔編號F16H39/06GK1737408SQ200510090780
公開日2006年2月22日 申請日期2005年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月16日
發(fā)明者D·G·施瓦澤爾, M·J·沃伊特, R·V·辛格 申請人:伊頓公司