在汽车时代的今天,很多人都知道汽车变速箱,但不一定知道有闭式泵。传统泵在人们眼中的概念是基于一种开式循环,而闭式泵是将开式循环中的两大机构——油泵和油马达组合在一起使用,形成闭合的油路循环,相当于一条“油链条”。由于闭式泵的主要用途是用于调速,所以闭式泵就是一种变速箱,只不过行使的手段不同,它是靠液压以“油链条”的方式来传递动力并调速的。
闭式泵中的油泵连接动力,油马达连接负载。闭式泵要有调速能力,其两大核心机构——油泵和油马达中必有一种是变量泵,一种排量可以改变的泵,闭式泵正是通过变量泵改变排量来达到变速目的的,所以变量概念等同于变速概念,变量泵的变量特征决定了闭式泵的调速能力。
泵有很多种,绝大多数为定量泵,是无法用于调速的,而能用于调速的变量泵,迄今为止几乎只有斜盘类柱塞泵一种。由于柱塞泵昂贵的代价,使闭式泵这种性能卓越的调速系统仅用于大,中功率场合,如化工,船舶,冶金,工程机械,石油机械等。
自动变速箱有一套复杂的变速控制系统,斜盘柱塞泵也完全一样,有一套复杂的变量机构,这些控制系统是调速机构的核心所在,几乎所有调速机构的知识产权正是掌握在这里。我国因为起步较晚,其中没有一项是属于我们的。
现代调速控制系统大都是基于带载控制,即在有载状态下进行调速,改变速比,如斜盘类柱塞泵和CVT变速箱的液压伺服系统等,由于带载控制需要很大的力并消耗能量,在这样的条件下要使调速机构获得足够高的灵敏度和细腻度就变得相当困难。传统的手动或AMT变速箱可以认为是一种无载控制方式了(断开了离合器),但这样复杂的过程灵敏度就无从谈起,所以现在的调速控制系统都是极为明显的有级调速。

从上图可以看出,由固定速比构成的三角形面积S1S2S3是有级调速在理论上存在的功率损耗。由于理想曲线是由无穷个速比点(即档位)构成的,人们就不可能做到真正的无级变速,只有尽可能增加速比点以减小三角形的总面积,是实际曲线能接近理想曲线的唯一途径。现在车用变速箱中的手动波,自动波和AMT等,理论效率其实都差不多,因为由齿轮构成的档位毕竟有限,AT自动波特别费油主要是本身效率比较低。CVT变速箱的理论效率较高,因为它的档位是液压系统控制的,比较容易获得更多的速比点,并且带传动的方式使S1S3段得到连续而消除了顿挫感,所以我们称之为无级变速箱。斜盘类柱塞泵的变量特征可以认为和CVT类似。
由于有限的三角形造成速比不匹配,我们现在的变速箱便有了各种各样的模式,如上下坡,运动等,在实质上这些其实都是无奈之举,因为在理想曲线中根本就不存在这些,简单的说,只要对原动机进行模式控制就可以了。
所谓的“节油之星”是指通过对车速,换档点的准确把握以减小三角形面积省下燃油,从这里我们可以看出现代的调速机构在理论上的功耗还是相当大的,离理想的无级调速还有很大一段距离。
今天,行星齿轮柱塞泵的诞生了,运用革命性的无载变量技术,仅用一个弹簧,就彻底替代了复杂昂贵的调速控制系统。
两种泵的对比如下:
斜盘类柱塞泵:1.基于全局变量,带载控制,变量特征粗糙并且不连续,一般以油压为变量反馈,响应速度慢,可以实现精确变量。
2.全局变量使斜盘受力条件恶劣,无法平衡径向力,制造加工要求高,加上变量控制系统,泵的代价昂贵。
行星齿轮柱塞泵:1.基于单独变量,即每个柱塞各自变量,无载动态控制,变量特征极为细腻,多个柱塞构成连续变量,以转速为变量反馈,反应灵敏,难于实现精确变量,适合自适应控制。
2. 单独变量改善了泵的受力状况,通过多星多相的组合可以完全平衡泵的径向力,对加工制造要求低,加上不需要变量控制系统,使泵的代价大大降低。
极为宽广的调速范围,体积小巧传递功率扭矩大,不需要离合器甚至可以带档启动(可设定变量泵在任意转速下排量为零),这些闭式泵具有的卓越性能受斜盘类柱塞泵的制约一直得不到有效利用。
行星齿轮柱塞泵极为出色的变量能力,适用于任何变功率或变载条件下,可以使闭式泵获得非常接近理想调速曲线的调速能力,真正体验到如丝般无比顺滑的感觉。
凌绝颠峰与狂狮争霸,信步闲庭与蚂蚁赛跑,行星齿轮柱塞泵的诞生,终于可以使闭式泵低下高傲的头颅,带领人们走进全新的变速时代。

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