技术领域
[0001] 本
发明涉及液压机械系统，具体来说涉及一种液压传动器及其车辆。
背景技术
[0002] 目前除摩擦
离合器外具有离合器功能在
汽车方面使用的基本上只有
液力变矩器，它通常由
泵轮、
涡轮和以及固定不动的导轮三个元件组成。
[0003] 自动挡的汽车由于
发动机和变速箱之间没有离合器，它们之间的连接是靠液力变矩器来实现，液力变矩器的作用一是传递转速和
扭矩、二是使发动机和自动变速箱之间的连接成为非刚性的以方便自动变速箱自动换挡。液力变矩器的主要优点：良好的自动适应能力、提高了机器的使用寿命、提高了机器的通过性能、提高了机器的舒适性、简化了机器的操纵。液力变矩器主要缺点：成本较高、
质量较大、传动效率较低。
[0004] 液力变矩器传动效率较低。究其原因，是由于液力变矩器是靠液体与
叶片相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩表现出的一种先天不足。这可用动量定理Ft＝mv2-mv1和力矩M＝力F*
力臂L原理来解释。液体质量m一定，质量m以初速v1作用到涡轮上，在t时间内减速到v2，但液体循环流动v2不可能在很短t时间内减速到为0，涡轮获得的作用力F就大打折扣，力矩M驱动效果也随着大打折扣。它所谓的变矩，是当涡轮阻力大转速低时，作用到涡轮的液体流速v2减小到尽可能低来获得尽可能大的作用力F来增大扭矩M，可见增大扭矩有限，所以涡轮输出转速为零时的零速变矩系数通常约2～6。故液力变矩器的特性要用：转速比、转矩比、传动效率来具体描述。所以与传动效率接近100％的摩擦离合器相比我们总觉得用液力变矩器的自动挡变速箱汽车耗油大。
[0005] 摩擦离合器传递效率高，经济效益高，结构简单，所配的变速箱又是价格较低的
手动变速箱，是重型车的首选。缺点是：故障率较高，司机要踩踏离合分离装置才能换挡，劳动强度很高，采用后驱时一般要使用
传动轴。突显了
现有技术离合器存在多方面不足。
[0006] 液压传动是用液体作为工作介质来传递
能量和进行控制的传动方式。液压传动的基本原理：液压系统利用
液压泵将
原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制
阀和管路的传递，借助于液压执行元件(
液压缸或
马达)把液体压力能转换机械能，从而驱动工作机械，实现直线往复运动和回转运动。
[0007] 液压机械系统主要由：动力元件(油泵)、执行元件(油缸或
液压马达)、控制元件(各种阀)、辅助元件和工作介质等五部分组成。一般
叶片泵工作压力为7.0MPa，高压叶片泵可达14.0MPa。
齿轮泵的排出口的压力完全取决于泵出处阻力大小。
[0008] 液压传动有许多优点，因此它的应用非常广泛。但在汽车应用方面利用液压传动装置作离合器使用未见有报道。
[0009] 在
专利号201410415779.3一种提高涡轮发动机效率的方法及其装置中公开介绍了一种螺管
转子及其发动机。
[0010] 在专利
申请号201610813636.7一种螺管转子及其发动机中，公开了可使
轴承承受轴向推力为0的一种螺管转子。
[0011] 在专利申请号201611047776.4
水力卧式螺管转子发
电机组及其发电站中，公开了利用螺管转子作
水轮机转换水能发电。
[0012] 以上都未曾公开如何利用螺管转子制作具有离合器功能的部件。显然如能利用一种螺管转子技术和液压传动技术来解决上述汽车使用中遇到的技术问题，在提倡节能减排、降低劳动强度的今天具有非常重要的意义。
发明内容
[0013] 本发明目的：一克服现有技术不足，提供结构简单、造价低、传动效率高，具有汽车离合器功能的一种液压传动器；二提供三种由液压传动器驱动的车辆。
[0014] 本发明采用下述技术方案来实现发明目的：
[0015] 一种液压传动器，包括液压机械系统，执行元件是三
接口单端环形配油腔螺管转子从动机，其中环形配油腔进出端各一个接口，排泄腔一个接口，油泵输出端经油管与螺管转子从动机环形配油腔输入端接口油连接，油泵输入端一路经带阀
门油管与螺管转子从动机环形配油腔输出端接口油连接，另一路油管与排泄腔接口油连接，当关闭阀门，原动机驱动油泵使工质油循环流动时在从动机环形配油腔产生液压力导致工质油分别从各条螺管流入排泄腔循环，该液压力分别作用在转子螺管内壁上产生周向转动力从而驱动螺管转子从动机输出动力；打开阀门时工质油经阀门
短路循环导致螺管转子从动机停止输出动力；再次关闭阀门，螺管转子从动机即时恢复动力输出。
[0016] 所述的螺管转子从动机由从动机
外壳和单端环形配油腔螺管转子组成，其中环形配油腔进出端各一个接口，排泄腔一个接口。
[0017] 用于短路工质油循环的阀门是流量调节
电磁阀，能通过流量调节电磁阀调节螺管转子从动机环形配油腔的压力来控制从动机输出转矩的大小。
[0019] 同一发明构思的一种液压传动器，包括液压机械系统，执行元件是四接口双端环形配油腔螺管转子从动机，左右环形配油腔各两个接口，油泵输出端一路经带第一阀门4油管与螺管转子从动机左环形配油腔上端接口油连接，另一路经带第二阀门11油管与螺管转子从动机右环形配油腔下端接口油连接，油泵输入端第一路经带第三阀门5油管与螺管转子从动机右环形配油腔上端接口油连接，第二路经带第四阀门15油管与螺管转子从动机左环形配油腔下端接口油连接，第三路经带第五阀门12油管与螺管转子从动机右环形配油腔下端接口油连接，原动机驱动油泵使工质油循环流动时在从动机环形配油腔产生液压力导致工质油分别从各条螺管流过，该液压力分别作用在转子螺管内壁上产生周向转动力从而驱动螺管转子从动机输出动力；当打开第一阀门4和第五阀门12而关闭第三阀门5、第二阀门11和第四阀门15时，工质油从左环形配油腔分别从各条螺管流入右环形配油腔循环，螺管转子从动机输出动力为顺转，则打开第四阀门15时工质油经第四阀门15短路循环导致螺管转子从动机停止输出动力，再次关闭第四阀门15，螺管转子从动机即时恢复顺转动力输出；当打开第二阀门11和第四阀门15而关闭第一阀门4、第三阀门5和第五阀门12时，工质油从右环形配油腔分别从各条螺管流入左环形配油腔循环，螺管转子从动机输出动力为逆转，则打开第三阀门5时工质油经第三阀门5短路循环导致螺管转子从动机停止输出动力，再次关闭第三阀门5，螺管转子从动机即时恢复逆转动力输出。
[0020] 所述的螺管转子从动机由从动机外壳和双端环形配油腔螺管转子组成，其中左右环形配油腔进出端各一个接口。
[0021] 用于短路工质油循环的阀门是流量调节电磁阀，能通过流量调节电磁阀调节螺管转子从动机环形配油腔的压力来控制从动机输出转矩的大小。
[0022] 油泵输油出入两端并联有安全阀。
[0023] 同一发明构思的一种装配三接口单端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器的车辆，包括车辆，车辆发动机与该液压传动器的油泵动力连接，螺管转子从动机动力输出端与变速箱动力输入端动力连接，阀门为
常开电磁阀且与车辆发动机
油门联动，加油时电磁阀关闭，由液压传动器把车辆发动机动力传递入变速箱，当松开油门时，电磁阀打开，停止动力传递入变速箱，车辆发动机进入
怠速，使液压传动器在车辆中具有离合器功能。
[0024] 同一发明构思的一种装配四接口双端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器的车辆，包括车辆，车辆发动机与该液压传动器的油泵动力连接，螺管转子从动机动力输出端与变速箱动力输入端动力连接，车辆发动机油门与
控制器联动控制相应阀门的开或关，松开油门时，第三电磁阀5或第四阀门15打开，停止动力传递入变速箱，车辆发动机进入怠速，再次关闭电磁阀第三阀门5或第四阀门15，则即时恢复动力传递入变速箱，使液压传动器在车辆中具有离合器功能。
[0025] 同一发明构思的一种装配四接口双端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器的车辆，包括车辆，四个
车轮都分别由一个螺管转子从动机输出动力驱动，车辆发动机与该液压传动器的油泵动力连接，四个四接口双端环形配油腔螺管转子从动机分别共用油泵输入输出端，由控制器根据司机所选择变速箱挡位和行车要求来实时控制各阀门的开或关，驱动车辆前进或倒车。
[0026] 由于采用了上述技术措施，本发明能取得下述有益技术效果。
[0027] 对发明一，执行元件是三接口单端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器来说：
[0028] 1.结构简单、造价低、质量适中。主要表现在液压机械系统本身结构简单，本发明中质量最重的执行元件三接口单端环形配油腔螺管转子从动机仅由螺管转子及其外壳组成，螺管转子可整体
铸造而成，没有叶片，螺管转子可造成边缘厚实
飞轮形状来减轻重量，使造价大为降低。
[0029] 2.传动效率高。主要表现在油泵输出的油液压力P会在环形配油腔产生相应的压力P，可以通过减少螺管的条数或螺管的口径面积S来限制工质流量来获得相应驱动力F，可按需要采用尽可能大螺管转子直径使力臂L也长，使输出扭矩与工质流量关系是输出扭矩大而流量小，输出油压随车辆发动机输出功率增大而增大使从动机输出扭矩带宽大。当螺管同时以顺
时针或逆时方向与
转轴方向夹
角为45°时，压力P从螺管口作用在螺管内壁上使转子获得周向转动力F等于入射轴向推力，而这推力等于螺管横截面积S乘以压力P，显然扭矩M＝F*L＝P*S*L；螺管转子从动机输出功率N＝M*n/9550，开始输出转速n随扭矩M增大而增速，到达额定功率后转速n增大反而扭矩M下降；当负载阻力使从动机转速n降低多少，由于输入功率N一定，周向转动力F将相应提高多少，由于力臂L不变，输出扭矩M将相应提高多少。从中可看到这液压传动器具有输出转速为零时的零速变矩系数通常约2～6的液力变矩器所不能及的变矩能力。螺管转子从动机输出的其实是力偶矩，当与发动机输出扭矩相等时其驱动效果是等效，为便于说明这里借用了发动机输出功率N＝M*n/9550作分析。就是说液压传动器中，发动机与螺管转子从动机之间传递的是压力能，而液力变矩器中发动机与液力变矩器之间靠动量来传递能量，所以说液压传动器比液力变矩器传动效率高。
[0030] 3.输出扭矩带宽大。在压力大于0到油泵最大输出压力内都能输出扭矩，十分有利于驱动汽车。
[0031] 4.具有汽车离合器功能。当关闭阀门，原动机驱动油泵使工质油循环流动时在从动机环形配油腔产生液压力导致工质油分别从各条螺管流入排泄腔循环，该液压力分别作用在转子螺管内壁上产生周向转动力从而驱动螺管转子从动机输出动力；打开阀门时工质油经阀门短路循环导致螺管转子从动机停止输出动力；再次关闭阀门，螺管转子从动机即时恢复动力输出。
[0032] 5.能用于重型车手动变速箱汽车作离合器使用，也能用于自动挡变速箱小汽车代替液力变矩器使用。因为液压传动器具有离合器功能，发动机驱动油泵与螺管转子从动机输出动力可各自分开，只需油管传递压力能，可实现发动机驱动油泵安装在车头，螺管转子从动机输出动力在车尾与减速器动力连接。意味着即使是后驱的重型汽车也能省去摩擦离合器和传动轴，重型车辆传动系变得简单、故障少。
[0033] 对发明一，执行元件是四接口双端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器来说：
[0034] 1.在原液压传动器
基础上增加逆转功能。
[0035] 2.液压传动器具有顺转逆转功能，意味着变速箱制造会变得相对简单。
[0036] 对于发明二，装配三接口单端环形配油腔螺管转子从动机或四接口双端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器车辆来说：
[0037] 1.燃油经济效益都得到相应提高。
[0038] 2.重型车再也没有摩擦离合器的离合分离装置，司机一松开油门就能换挡，司机的劳动强度得到大为降低。
[0039] 对于发明二，当4个车轮装配四接口双端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器车辆来说：
[0040] 制造一种结构简单、输出扭矩大的
四轮驱动车辆变得容易。
附图说明
[0041] 下面对本发明技术方案
说明书示意附图作详细说明。
[0042] 图1是装配三接口单端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器示意图。
[0043] 图中，1.油泵，2.安全阀，3.从动机外壳，4.螺管转子，5.环形配油腔，6.转子头部，7.轴承，8.螺管，9.环形配油腔输入端，10.
密封圈，11.动力输出端，12.轴承，13.排泄腔，
14.排泄腔输出端接口，15.环形配油腔输出端，16.阀门。
[0044] 图2是装配四接口双端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器示意图。
[0045] 图中，1.油泵，2.安全阀，3.左环形配油腔，4.电磁阀，5.电磁阀，6.左环形配油腔输入端，7.右环形配油腔输出端，8.右环形配油腔，9.动力输出端，10.轴承，11.电磁阀，12.电磁阀，13.右环形配油腔输入端，14.螺管转子，15.电磁阀，16.左环形配油腔输出端，17.从动机外壳，18.轴承。
[0046] 图3是螺管转子颈部横截面的轴向示意图。
[0047] 图中，1.螺管转子外圆，2.表层螺管，3.螺管转子颈部，4.轴向孔，5.转轴。
[0048] 图4是每条螺管的受力分析图。
[0049] AO表示螺管轴向夹角45°时的螺管内壁上受力作用线，AB表示轴向作用在螺管横截面积的压力作用线，OB表示转子获得的周向转动力作用线。
具体实施方式
[0050] 下面对本发明的实施方式再作进一步说明。
[0051] 一种液压传动器，包括液压机械系统，执行元件是三接口单端环形配油腔螺管转子从动机，其中环形配油腔进出端各一个接口，排泄腔一个接口，油泵输出端经油管与螺管转子从动机环形配油腔输入端接口油连接，油泵输入端一路经带阀门油管与螺管转子从动机环形配油腔输出端接口油连接，另一路油管与排泄腔接口油连接，当关闭阀门，原动机驱动油泵使工质油循环流动时在从动机环形配油腔产生液压力导致工质油分别从各条螺管流入排泄腔循环，该液压力分别作用在转子螺管内壁上产生周向转动力从而驱动螺管转子从动机输出动力；打开阀门时工质油经阀门短路循环导致螺管转子从动机停止输出动力；再次关闭阀门，螺管转子从动机即时恢复动力输出。
[0052] 所述的螺管转子从动机由从动机外壳和单端环形配油腔螺管转子组成，其中环形配油腔进出端各一个接口，排泄腔一个接口。
[0053] 用于短路工质油循环的阀门是流量调节电磁阀，能通过流量调节电磁阀调节螺管转子从动机环形配油腔的压力来控制从动机输出转矩的大小。
[0054] 油泵输油出入两端并联有安全阀。
[0055] 螺管转子从动机其实就是从专利申请号201610813636.7一种螺管转子及其发动机中的螺管
转子发动机改进而来，转子旋转体是在同一圆柱体上制成头部圆柱体、颈部圆柱体、内置螺管圆柱体的整体。这里因工质是液体，内置螺管圆柱体长度相对短。头部圆柱体与内置螺管圆柱体之间的颈部圆柱体内凹的圆环与从动机外壳构成了环形配油腔，相当于环形
燃烧室。设在外壳上的环形配油腔进出端接口最好对称设置，打开阀门时工质油将流经两个半圆环空腔经阀门短路循环流动。
[0056] 螺管转子可造成边缘厚实飞轮形状来减轻重量，设在缘厚实层中的螺管最好与轴向夹角是45°，转轴也与转子旋转体一起铸造成型。
[0057] 同一发明构思的一种液压传动器，包括液压机械系统，执行元件是四接口双端环形配油腔螺管转子从动机，左右环形配油腔各两个接口，油泵输出端一路经带第一阀门4油管与螺管转子从动机左环形配油腔上端接口油连接，另一路经带第二阀门11油管与螺管转子从动机右环形配油腔下端接口油连接，油泵输入端第一路经带第三阀门5油管与螺管转子从动机右环形配油腔上端接口油连接，第二路经带第四阀门15油管与螺管转子从动机左环形配油腔下端接口油连接，第三路经带第五阀门12油管与螺管转子从动机右环形配油腔下端接口油连接，原动机驱动油泵使工质油循环流动时在从动机环形配油腔产生液压力导致工质油分别从各条螺管流过，该液压力分别作用在转子螺管内壁上产生周向转动力从而驱动螺管转子从动机输出动力；当打开第一阀门4和第五阀门12而关闭第三阀门5、第二阀门11和第四阀门15时，工质油从左环形配油腔分别从各条螺管流入右环形配油腔循环，螺管转子从动机输出动力为顺转，则打开第四阀门15时工质油经第四阀门15短路循环导致螺管转子从动机停止输出动力，再次关闭第四阀门15，螺管转子从动机即时恢复顺转动力输出；当打开第二阀门11和第四阀门15而关闭第一阀门4、第三阀门5和第五阀门12时，工质油从右环形配油腔分别从各条螺管流入左环形配油腔循环，螺管转子从动机输出动力为逆转，则打开第三阀门5时工质油经第三阀门5短路循环导致螺管转子从动机停止输出动力，再次关闭第三阀门5，螺管转子从动机即时恢复逆转动力输出。
[0058] 所述的螺管转子从动机由从动机外壳和双端环形配油腔螺管转子组成，其中左右环形配油腔进出端各一个接口。
[0059] 用于短路工质油循环的阀门是流量调节电磁阀，能通过流量调节电磁阀调节螺管转子从动机环形配油腔的压力来控制从动机输出转矩的大小。
[0060] 油泵输油出入两端并联有安全阀。
[0061] 使螺管转子从动机具有逆转动力输出功能一是为了降低昂贵的变速箱造价，二是为了在其他用途上使用方便。
[0062] 用于短路工质油循环的阀门是流量调节电磁阀，能通过流量调节电磁阀调节螺管转子从动机环形配油腔的压力来控制从动机输出转矩的大小。环形配油腔油压随发动机输出功率而变化，也可通过流量调节阀调节工质油短路流量来控制从动机输出转矩的大小。
[0063] 油泵输油出入两端并联有安全阀。
[0064] 同一发明构思的一种装配三接口单端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器的车辆，包括车辆，车辆发动机与该液压传动器的油泵动力连接，螺管转子从动机动力输出端与变速箱动力输入端动力连接，阀门为常开电磁阀且与车辆发动机油门联动，加油时电磁阀关闭，由液压传动器把车辆发动机动力传递入变速箱，当松开油门时，电磁阀打开，停止动力传递入变速箱，车辆发动机进入怠速，使液压传动器在车辆中具有离合器功能。
[0065] 同一发明构思的一种装配四接口双端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器车辆，包括车辆，车辆发动机与该液压传动器的油泵动力连接，螺管转子从动机动力输出端与变速箱动力输入端动力连接，车辆发动机油门与控制器联动控制相应阀门的开或关，松开油门时，第三电磁阀5或第四阀门15打开，停止动力传递入变速箱，车辆发动机进入怠速，再次关闭电磁阀第三阀门5或第四阀门15，则即时恢复动力传递入变速箱，使液压传动器在车辆中具有离合器功能。
[0066] 同一发明构思的一种装配四接口双端环形配油腔螺管转子从动机的液压传动器车辆，包括车辆，四个车轮都分别由一个螺管转子从动机输出动力驱动，车辆发动机与该液压传动器的油泵动力连接，四个四接口双端环形配油腔螺管转子从动机分别共用油泵输入输出端，由控制器根据司机所选择变速箱挡位和行车要求来实时控制各阀门的开或关，驱动车辆前进或倒车。需要配一个智能的控制器。虽然平均每个螺管转子从动机输入只有1/4功率，但车辆的驱动扭矩是4个螺管转子从动机之和依然能输出大扭矩，可配置仅有前进功能变速箱。
