專利名稱：具有單個輸出和獨立輸入的整體式液壓傳動系統的制作方法
技術領域：
本發明一般地涉及一種液壓傳動系統，且更具體地涉及具有單個輸入和多 個獨立輸出的整體式液壓傳動構造。
背景技術：
包括貨物搬運車、履帶型拖拉機、液壓履帶挖掘機、軍用坦克、以及其它 類似類型的重型建筑和采礦設備的各種機器用于各種任務。這些機器通常包括 將扭矩從發動機傳動到使機器移動的一個或多個牽引裝置的比例控制裝置。這 些比例控制裝置一般包括公共泵和由來自該泵的加壓流體獨立驅動的兩個馬 達，或者兩個完全分開的泵和馬達組合。
需要兩個獨立的馬達來使機器轉向。即，在轉向期間，可使位于機器一側 上的一個或多個從動牽引裝置以較低轉速旋轉，或沿與位于機器相對側上的一 個或多個從動牽引裝置相反的方向旋轉，以使機器能夠轉彎。如果沒有牽引裝 置的獨立驅動旋轉，就不能使這些類型的機器轉向。
每個馬達具有一個泵可降低機器的成本并提高機器效率和響應性。具體地
說，當兩馬達被同一泵驅動時，該泵的尺寸必須設置成供應兩次任何馬達可能 要求的最大流率的加壓流體。這樣，就能確保機器根據操作者的要求在各種情 況下作出響應。盡管可有效地實施該策略來驅動和使這種機器轉向，但提供最 大容量的兩個泵所需要的大尺寸的泵增加了液壓傳動系統的成本。且較大的泵 由于其動量，通常具有較低的效率和較差的響應性。因此，每個馬達一個泵可 以是較佳構造。
盡管是較佳構造，但將兩個泵、兩個馬達和其相聯的驅動聯接器和液壓回
路組裝在機器的底架中是困難且龐大的。2005年8月4日由Sakikawa公開的 美國專利公開No.2005/0166589 (' 589公開)中描述了針對降低這些負面影響 的一種傳動設計。'589公開描述了用于拖式(walk-behind)吹雪機的軸驅動裝置。該軸驅動裝置具有通過帶和滑輪配合從主牽引機接收動力的公共輸入 軸、以及兩個軸向對齊的驅動軸。該公共輸入軸垂直于吹雪機的軸延伸，并通 過齒輪系驅動一對無級傳動系統。各無級傳動系統是設置在公共殼體內的液壓 型傳動系統，該軸驅動裝置包括相互流體連接的泵和馬達。各液壓馬達通過相 關聯的齒輪系驅動地且獨立地連接到其相應軸上。
'589公開的泵和馬達設置在保存空間內。具體地說，兩個泵對稱地從公 共輸入軸偏移并沿與公共輸入軸相同的方向定向。類似地，兩個馬達從兩個驅 動軸偏移并沿與驅動軸相同的方向對齊。該對稱且垂直的泵、馬達和軸布置可 用于降低軸驅動裝置和公共殼體沿垂直于驅動軸方向的尺寸，同時限制其沿軸 向的膨脹。
盡管'589公開中描述的軸驅動裝置可以緊湊而簡單，但它可能仍然缺乏 效率和可應用性。具體地說，由于公共入口連接到各泵，且各馬達通過齒輪系 連接到其相應驅動軸，可能會不必要地發生某些轉動損失。這些齒輪系還可能 占據公共殼體內的可用空間。并且，由于整個裝置僅通過帶和滑輪裝置連接到 主牽引機，可通過該裝置傳遞的扭矩的最大量可能小于驅動貨物搬運車、履帶 型拖拉機、液壓履帶挖掘機、軍用車輛、以及其它重型設備所需要的扭矩。
本文揭示的傳動系統構造旨在克服上述一個或幾個問題。
發明內容
一方面，本發明涉及一種動力傳動系統。該動力傳動系統可包括殼體、連 接到殼體的第一液壓泵、以及連接到殼體的第二液壓泵。第二液壓泵可與第一 液壓泵軸向對齊。該動力傳動系統還可包括與第一液壓泵流體連接的第一馬 達、與第二液壓泵流體連接的第二馬達。第一和第二馬達的軸向可基本垂直于 第一和第二液壓泵軸向對齊的方向。
另一方面，本發明涉及另一種動力傳動系統。該動力傳動系統可包括殼體 以及延伸穿過殼體的兩相對側的單個一體式軸。該動力傳動系統還可包括連接 到殼體并直接由單個一體式軸直接驅動的第一液壓泵、以及連接到殼體并直接 由單個一體式軸直接驅動的第二液壓泵。該動力傳動系統還可包括連接到殼體
并由第一液壓泵驅動的第一馬達、以及連接到殼體并由第二液壓泵驅動的第二馬達。
圖1是所揭示的示例性機器的示意圖2是用于圖1的機器的所揭示的示例性動力傳動系統的原理示意圖; 圖3是圖2的動力傳動系統的示意圖；以及
圖4是用于圖1的機器的所揭示的示例性動力系統的原理示意圖。
具體實施例方式
圖1示出具有多個部件的示例性所揭示機器10，各部件協作以執行與采 礦、建筑、農業、運輸之類的行業、或任何其它行業相關聯的某些類型的任務。 盡管示出機器10為貨物搬運車，但機器10也可體現為具有可運行以執行特定 功能的一個或多個系統的任何類型的移動機器。例如，機器10可包括公路車 輛、非公路車輛、輪式裝載機、挖掘機、軍用坦克或任何其它類型的機器。其 中機器10可包括動力源12、 一個或多個牽引裝置16以及傳動系統14。
動力源12可產生機械動力輸出并實施為諸如柴油機、汽油機、氣體燃油 動力發動機之類的內燃機或對本領域技術人員顯而易見的任何其它類型的發 動機。或者動力源12可體現為諸如電池、燃料電池、電動機之類的非燃燒源 或任何其它合適的動力源。
牽引裝置16可包括位于機器10的任一側上并由動力源12驅動的輪子以 實現機器10的推進和轉向。牽引裝置16可包括 一個或多個驅動部件，例如 軸或鏈齒輪； 一個或多個非驅動部件，例如引導輪或轂；和/或本領域己知的其 它部件。驅動部件可以可操作地通過傳動系統14連接到動力源12以從其接收 機械動力并使牽引裝置16運動，由此推進機器10。還考慮到牽引裝置16可另 外或替代地包括多個履帶、帶或任何適當數量的其它牽引裝置。
如圖2所示，傳動系統14可包括各部件，各部件協作以將能量有效地從 動力源12傳遞到牽引裝置16。傳動系統14可包括第一液壓泵22、與第一液 壓泵22軸向對齊設置的第二液壓泵24、以及完全延伸穿過第一和第二液壓泵 22、 24中的至少一個以接收扭矩輸入的驅動軸組件30。傳動系統14還可包括流體連接到第一液壓泵22的第一馬達26、流體連接到第二液壓泵24的第二馬 達28。第一和第二馬達26、 28的軸向都可基本上垂直于第一和第二泵22、 24 軸向對齊的方向。此外，第一馬達26和第二馬達28自身可軸向對齊。
第一液壓泵22可以是旋轉斜盤泵并包括多個活塞孔48和保持抵靠可傾斜 和可旋轉斜盤52的活塞50。在各孔48中可以可滑動地設置有一個活塞50。 旋轉斜盤52可具有驅動表面52a，各活塞50可偏置成與驅動表面52a配合。 諸如球窩接頭之類的接頭56可設置在各活塞和旋轉斜盤52之間以使旋轉斜盤 52和各活塞50之間能夠相對運動。各活塞50可包含在活塞孔48中以在旋轉 斜盤52旋轉時產生抽吸作用。驅動軸組件30可連接到旋轉斜盤并由動力源12 驅動。第一液壓泵22的旋轉斜盤52可相對于驅動軸組件30的縱向軸線傾斜 以改變各活塞50相對于各孔48的位移。
當動力源12旋轉驅動組件30時，旋轉斜盤52的傾斜驅動表面52a可驅 動各活塞50在各孔48內作往復運動。當活塞50從孔48縮進時，可使流體進 入孔48。當活塞50在驅動表面52a的力作用下移動到相關聯的孔48內時，活 塞50可迫使流體從孔48朝向第一馬達26，如以下參照圖3所述那樣。可設置 止回閥(未示出)或其它類似裝置來控制流體從孔48釋放到第一馬達26的壓 力。
第二液壓泵24可基本上類似于第一液壓泵22而連接到驅動軸組件30， 并與第一液壓泵22軸向對齊。該軸向對齊使第一液壓泵22和第二液壓泵24 能夠通過驅動軸組件30從動力源12接收單個扭矩輸出。
第一馬達26可以是流體聯接到殼體20的固定或可變排量、曲軸線型馬達。 第一馬達26可包括驅動旋轉軸261 (輸出)和相對于驅動旋轉軸線261傾斜例 如6,的從動旋轉軸262 (輸入)。如上所述，第一馬達26可接收來自第一液 壓泵22的加壓流體以使第一馬達26旋轉。
第一馬達26可將來自第一液壓泵22的加壓流體轉化成第一輸出軸27的 旋轉輸出，第一馬達26可包括內花鍵。第一馬達26可與第一液壓泵22流體 連通以從第一液壓泵22接收高壓流體并將低壓流體返回到第一液壓泵22。第 一馬達可包括多個活塞孔88、以及保持抵靠固定旋轉斜盤92 (也稱為搖架) 的多個活塞90。在各孔88中可以可滑動地設置有一個活塞90。旋轉斜盤92可具有從動表面92a，且各活塞90可偏置成與從動表面92a配合。諸如球窩接 頭之類的接頭96可設置在各活塞90和旋轉斜盤92之間以使旋轉斜盤92和各 活塞之間能夠相對運動。
加壓流體能夠進入活塞孔88。各活塞孔88內的加壓流體可作用在各活塞 90上以迫使活塞90朝向傾斜從動表面92a移動，由此將加壓流體的直線運動 轉換成軸27的扭矩輸出。旋轉斜盤52的角度可確定各活塞90相對于各孔88 的有效位移。
輸出軸27可包括孔271，孔271具有軸向對齊的多個突脊272以與第一 驅動軸60咬合并將旋轉輸出傳遞到第一驅動軸60 (參見圖4)。第一驅動軸 60可以可滑動地設置在第一輸出軸27內并包括軸向對齊的突脊61，以與第一 輸出軸27配合并從第一馬達26接收旋轉輸出。
第二馬達28可基本上類似于第一馬達26，但流體聯接到第二液壓泵24， 如以下參照圖3所描述的那樣。第二馬達28可包括驅動旋轉軸281 (輸出)和 相對于驅動旋轉軸傾斜例如e 2的從動旋轉軸282 (輸入)。第二馬達28可從 第二液壓泵24接收加壓流體并將加壓流體轉換成沿第二輸出軸29的旋轉輸 出，方式基本上與第一馬達26相同。第二輸出軸29可包括孔291，孔291可 具有軸向對齊的多個突脊292以與第二驅動軸62咬合并將旋轉輸出傳遞到第 二驅動軸62 (參見圖4)。第二驅動軸62可以可滑動地設置在第二輸出軸29 內并包括軸向對齊的突脊63，以與第二輸出軸29配合并從第二馬達28接收旋 轉輸出。
在一實施例中驅動軸組件30可包括與第一液壓泵22相聯的第一軸31、 以及與第二液壓泵24相聯的第二軸33。在該實施例中，第一液壓泵22的第一 軸31和第二液壓泵24的第二軸33可各延伸經過基本上為第一和第二液壓泵 22、 24之間距離的一半。第一軸31和第二軸33可通過聯接裝置35端對端地 聯接。在一個替代性實施例中，驅動軸組件30可包括延伸穿過兩泵22、 24的 單個一體式軸。
驅動軸組件30可完全延伸穿過第一和第二液壓泵22、 24以進一步驅動輔 助泵25。輔助泵25可以是固定排量齒輪泵并可安裝到第二液壓泵24并被驅動 以向第一和第二液壓泵22、 24供應補給流體，如以下參照圖3所述的那樣。或者，考慮到輔助泵25可以是可變排量活塞型泵。輔助泵25可以通過過濾器 70將補給流體連通到第一和第二液壓泵22、 24。過濾器70可從供應到第一和 第二液壓泵22、 24的流體中去除雜質。
殼體20可機械地且流體地支承各泵22、 24和馬達26、 28。殼體20可包 括公共中心部分32以能夠在第一液壓泵22、第二液壓泵24、第一馬達26、第 二馬達28以及傳動系統14的需要流體聯接的任何其它部件之間實現流體連 接。殼體20通過完成運行傳動系統14所需的流體連接，可顯著地降低對軟管 和配裝件的需要，由此可大大降低污染或泄漏的幾率。此外，殼體20可通過 減少或消除單獨連接和裝配傳動系統14的各端口的需要來降低傳動系統14裝 配所需的時間。殼體20還可形成干滑油槽(未示出)以收集過量的流體。過 濾器70可安裝到殼體20。
參見圖3,殼體20可包括第一組內部流體通道21和第二組內部流體通道 23。第一組通道21可將第一液壓泵22的一個或多個泵端口 42與第一馬達26 的一個或多個馬達端口 43流體連接。第二組通道23可將第二液壓泵24的一 個或多個泵端口 45與第二馬達26的一個或多個馬達端口 43流體連接。輔助 泵25可通過流體通道250向第一和第二泵22、 24供應補給流體。由輔助泵25 通過流體通道250供應的流體可首先穿過過濾器70以從流體中去除任何雜質。
參照圖4，傳動系統14可通過一個或多個齒輪箱80驅動牽引裝置16。各 齒輪箱80可通過鏈齒輪82與第一馬達26和第二馬達28連結。此外，還考慮 到各齒輪箱80可以本領域己知的任何其它方式來螺栓固定或機械固定到第一 馬達26或第二馬達28上。鏈齒輪82可通過驅動軸60、 62連接到第一馬達26 或第二馬達28。 g卩，鏈齒輪82與驅動軸60或62 —起可從齒輪箱80的外表面 插入、穿過齒輪箱80、與第一輸出軸27或第二輸出軸29配合。
所揭示的傳動系統可提供一種靈活且牢固的方式來將兩個液壓泵和兩個 液壓馬達組合到一個組件中，同時又使體積和硬件最少。此外，所揭示的動力 傳動系統可受益于其易于裝配、泄漏點減少和易于維護。現將描述傳動系統14 的運行。
參照圖1，當機器IO運行時，動力源12可燃燒燃油/空氣混合物以產生機 械輸出，這可用于直接旋轉驅動軸組件30 (參見圖2)。當驅動軸組件30轉動時，其旋轉能量可用于直接驅動第一液壓泵22、第二液壓泵24、以及輔助 泵25。泵22、 24和25中的每個泵可將驅動軸30的旋轉運動轉化成流體加壓 運動。第一和第二液壓泵22、 24可分別向第一和第二馬達26、 28提供加壓流 體。輔助泵25可通過過濾器70向第一和第二液壓泵22、 24提供加壓補給流 體，以通過傳動系統14維持恒定的流體連接。
第一馬達26和第二馬達28可分別通過通道21和23接收加壓流體，并將 加壓流體轉換成旋轉運動。加壓流體可用于驅動抵靠旋轉斜盤92而動作的各 活塞90，而旋轉斜盤92又旋轉第一和第二輸出軸27、 29。
當第一和第二輸出軸27、 29旋轉時，它們可與第一和第二驅動軸60、 62 配合，這樣第一和第二驅動軸就可以可旋轉地設置在其中。由于第一和第二驅 動軸60、62中的每個軸可聯接到鏈齒輪82或者是鏈齒輪82的部件(參見圖4)， 第一和第二驅動軸60、 62的旋轉運動可與各鏈齒輪82的基本上類似的運動相 對應。當各鏈齒輪82圍繞其軸線旋轉時，各鏈齒輪82可與至少一個牽引裝置 16配合并將扭矩傳遞到該至少一個牽引裝置16來驅動機器10。
因為傳動系統14可直接由單個驅動軸30驅動，且各馬達可以是曲軸線馬 達，傳動系統14的體積可小于使用齒輪傳動的類似傳動系統的體積。此外， 由于可降低齒輪傳動中可能發生的機械損失(即摩擦)，所以所揭示的傳動系 統14的效率可能大于使用齒輪傳動的類似傳動系統的效率。此外，連接到公 共殼體的液壓泵和曲軸線馬達可提高效率且易于裝配，因為各泵和各馬達可用 內部流體通道機械連接到公共殼體以降低對諸如軟管之類的附加硬件的需要。
對本領域的技術人員來說很明顯可對本發明的動力傳動系統進行各種更 改和改變。考慮了本文所揭示的傳動系統的說明和實踐后，動力傳動系統的其 它各實施例對本領域的技術人員來說將會是顯而易見的。應該將本說明書和各 實例認為僅僅是示例性的，本發明的真實范圍由以下權利要求書和其同等物來 確定。
權利要求
1. 一種動力傳動系統，包括殼體；第一液壓泵，所述第一液壓泵連接到所述殼體；第二液壓泵，所述第二液壓泵與所述第一液壓泵軸向對齊地連接到所述殼體；第一馬達，所述第一馬達流體連接到所述第一液壓泵，且其軸向方向基本上垂直于所述第一和第二液壓泵的軸向對齊方向；以及第二馬達，所述第二馬達流體連接到所述第二液壓泵，且其軸向方向基本上垂直于所述第一和第二液壓泵的軸向對齊方向。
2. 如權利要求1所述的動力傳動系統，其特征在于，所述第一和第二馬達 軸向對齊。
3. 如權利要求1所述的動力傳動系統，其特征在于 所述第一馬達包括第一內花鍵以接納第一驅動軸；以及 所述第二馬達包括第二內花鍵以接納第二驅動軸。
4. 如權利要求1所述的動力傳動系統，其特征在于，所述第一和第二馬達 是曲軸線馬達。
5. 如權利要求1所述的動力傳動系統，其特征在于，還包括完全延伸穿過 所述第一和第二液壓泵以接納扭矩輸入的驅動軸組件，其中所述驅動軸組件包括:第一軸，所述第一軸與所述第一液壓泵相聯；以及第二軸，所述第二軸與所述第二液壓泵相聯； 并且，所述第一和第二軸在所述殼體內端對端地連結。
6. 如權利要求5所述的動力傳動系統，其特征在于，所述驅動軸組件完全 延伸穿過所述第一液壓泵和所述第二液壓泵，且所述動力傳動系統還包括連接 到所述第一液壓泵和所述第二液壓泵之一并由所述驅動軸驅動的輔助泵。
7. 如權利要求6所述的動力傳動系統，其特征在于，所述輔助泵連接而向 所述第一液壓泵和所述第二液壓泵供應補給流體。
8. —種動力傳動系統，包括 殼體；單個一體式軸，所述一體式軸延伸穿過所述殼體的兩相對側； 第一液壓泵，所述第一液壓泵連接到所述殼體，并由所述單個一體式軸直 接驅動；第二液壓泵，所述第二液壓泵連接到所述殼體，并由所述單個一體式軸直 接驅動；第一馬達，所述第一馬達連接到所述殼體，并由所述第一液壓泵驅動；以及第二馬達，所述第二馬達連接到所述殼體，并由所述第二液壓泵驅動。
9. 如權利要求8所述的動力傳動系統，其特征在于， 所述第一和第二馬達各包括內花鍵以接納第一和第二驅動軸； 所述第一和第二馬達是曲軸線馬達；以及所述驅動軸完全延伸穿過所述第一液壓泵和所述第二液壓泵中的至少一 個以接收扭矩輸入。
10. —種機器，包括 構造成產生扭矩輸出的發動機； 由所述馬達發動機直接驅動的驅動軸； 構造成推進所述機器的牽引裝置；以及如權利要求1-6中任一項所述的動力傳動系統，構造成接納扭矩輸出并將 扭矩輸出傳遞到所述牽引裝置。
全文摘要
本文揭示了一種用在機動車輛中的動力傳動系統。該動力傳動系統可具有殼體、連接到殼體的第一液壓泵、以及連接到殼體的第二液壓泵。第二液壓泵可與第一液壓泵軸向對齊。動力傳動系統還可具有與第一液壓泵流體連接的第一馬達、以及與第二液壓泵流體連接的第二馬達。第一和第二馬達的軸向方向可基本上垂直于第一和第二液壓泵的軸向對齊方向。
文檔編號F16H39/02GK101294623SQ20081009551
公開日2008年10月29日 申請日期2008年4月24日 優先權日2007年4月25日
發明者J·D·斯派青格, P·A·魯索 申請人:卡特彼勒S.A.R.L公司