Гидравлическая автоматическая бесступенчатая трансмиссия миронова (габтм)
Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к автомобилям с объемным гидроприводом. Трансмиссия включает кинематически связанный с двигателем транспортного средства нерегулируемый пластинчатый гидронасос, сообщенный посредством напорной, сливной и всасывающей гидролиний через охватывающий напорную и сливную гидролинии гидравлический распределитель, выполняющий функцию реверса, с, по меньшей мере, одним нерегулируемым реверсивным пластинчатым гидромотором, для передачи им момента вращения одному или двум ведущим колесам транспортного средства. Полости всасывающей и сливной гидролиний сообщены с полостью гидробака. Всасывающая гидролиния проходит через охватывающий ее регулируемый гидравлический дроссель, рычаг управления которого кинематически связан с педалью акселератора двигателя транспортного средства. В результате упрощается конструкция трансмиссии, уменьшается расход топлива и вес трансмиссии, снижается ее себестоимость и повышается КПД транспортного средства. 17 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к автомобилям с объемным гидроприводом.
В настоящее время в автомобилях, как и на заре автомобилестроения, широко применяется механическая трансмиссия. В последнее время, наряду с механической трансмиссией, для автоматизации процесса переключения передач, все большее распространение получает гидродинамическая трансмиссия. Однако все эти трансмиссии обладают большой металлоемкостью в связи с необходимостью применения таких агрегатов, как сцепления, коробки передач, карданной передачи, главной передачи с дифференциалом. Кроме того, в этих трансмиссиях используется большое количество шестерен. Все это привело к тому, что у современного автомобиля достаточно низкий КПД, что в итоге приводит к большому количеству перерасхода топлива, и что, в конечном счете, отрицательно сказывается на экологии.
Известна объемная гидропередача, включающая регулируемый насос, гидромотор, сообщенный гидролиниями с насосом, систему ручного управления подачей насоса, кинематически связанную с механизмом регулирования топливного насоса, гидроцилиндр, дроссели и распределитель (SU 1054610 А, 15.11.1983). Однако эта гидропередача очень сложна и громоздка, что снижает ее надежность и эффективность.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности, решаемой технической задаче и совокупности общих существенных признаков является гидропривод с дроссельным регулированием, включающий напорную, сливную и всасывающую гидролинии, нерегулируемые гидронасос с гидромотором, гидравлический распределитель, регулируемые дроссели, включенные - один в напорную, а другой в сливную гидролинии. Однако наличие двух дросселей в напорной и в сливной гидролиниях создает дополнительное сопротивление для прохода рабочей жидкости, что ведет к снижению КПД транспортного средства, а также усложняет конструкцию привода в связи с необходимостью наличия дополнительных устройств для регулирования дросселей, что тоже ведет к снижению надежности трансмиссии (SU 344191 А, 07.07.1972).
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, с достижением соответствующего технического результата, является:
- облегчение управления транспортным средством;
- упрощение конструкции трансмиссии;
- уменьшение расхода топлива;
- уменьшение веса трансмиссии и соответственно транспортного средства;
- повышение КПД транспортного средства;
- снижение себестоимости транспортного средства;
- повышение надежности транспортного средства;
- увеличение ресурса двигателя;
- повышение ремонтопригодности транспортного средства.
Поставленная задача решается следующим образом.
Гидравлическая автоматическая бесступенчатая трансмиссия включает кинематически связанный с двигателем транспортного средства нерегулируемый пластинчатый гидронасос, сообщенный посредством напорной, сливной и всасывающей гидролиний через охватывающий напорную и сливную гидролинии гидравлический распределитель, выполняющий функцию реверса, с, по меньшей мере, одним нерегулируемым реверсивным пластинчатым гидромотором, для передачи им момента вращения по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства, при этом полости всасывающей и сливной гидролиний сообщены с полостью гидробака, кроме того, всасывающая гидролиния проходит через охватывающий ее регулируемый гидравлический дроссель, рычаг управления которого кинематически связан с педалью акселератора двигателя транспортного средства.
Следующие признаки характеризуют изобретение в частных случаях, в конкретных формах выполнения трансмиссии:
- упомянутый гидронасос, так же как и гидромотор, выполнен с ротором, имеющим один паз, в котором расположена, по меньшей мере, одна пластина;
- ротор гидромотора снабжен двумя пластинами;
- разъем упомянутых пластин проходит вдоль оси ротора, в котором (в разъеме) расположена одна или несколько пружин;
- пружины выполнены винтовыми;
- упомянутые гидролинии представляют собой трубопроводы и/или гибкие рукава;
- упомянутый гидравлический распределитель выполнен двухпозиционным;
- гидравлический распределитель выполнен крановым;
- всасывающая гидролиния снабжена нагревателем и/или охладителем;
- нагреватель и/или охладитель установлены на участке между упомянутыми гидробаком и гидравлическим дросселем;
- нагреватель и/или охладитель установлены вблизи с гидробаком;
- гидробак снабжен нагревателем и/или охладителем;
- всасывающая гидролиния снабжена нагревателем, а напорная гидролиния снабжена охладителем;
- нагреватель установлен вблизи с гидробаком, а охладитель установлен вблизи с гидронасосом;
- всасывающая гидролиния соединена со сливной гидролинией, образуя вместе с напорной гидролинией замкнутый контур;
- трансмиссия снабжена двумя нерегулируемыми реверсивными пластинчатыми гидромоторами для передачи каждым из них момента вращения одному или двум ведущим колесам транспортного средства;
- трансмиссия снабжена тремя нерегулируемыми реверсивным и пластинчатыми гидромоторами для передачи одним из них момента вращения двум ведущим колесам транспортного средства, расположенным на одной оси, а остальными двумя гидромоторами - другим соответствующим ведущим колесам;
- трансмиссия снабжена четырьмя нерегулируемыми реверсивными пластинчатыми гидромоторами для передачи каждым из них момента вращения соответствующему ведущему колесу транспортного средства.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для решения поставленной задачи с получением соответствующего технического результата.
Применяемым терминам придаются следующие значения:
- “двигатель транспортного средства” - приводной бензиновый или дизельный двигатель внутреннего сгорания;
- “всасывающая гидролиния” - гидролиния низкого давления, проходящая от гидробака до гидронасоса;
- “напорная гидролиния” - гидролиния высокого давления, проходящая от гидронасоса до гидромотора;
- “сливная гидролиния” - гидролиния низкого давления, проходящая от гидромотора до гидробака;
- на участке от гидравлического распределителя до гидромотора сливная и напорная гидролинии меняются местами, в зависимости от режима движения транспортного средства - “вперед” или “назад”;
- “гидробак” - гидроемкость, в заявленном изобретении находящаяся под избыточным давлением, т.е. выше атмосферного;
- “охладитель” - теплообменный аппарат для охлаждения рабочей жидкости в условиях высоких температур, может быть как воздушным, так и водяным;
- “нагреватель” - теплообменный аппарат для нагревания рабочей жидкости в условиях низких температур;
“гидравлический распределитель” - реверсивный механизм, предназначенный для изменения направления потока рабочей жидкости, в зависимости от режима движения транспортного средства - “вперед” или “назад”, в заявленном изобретении применен крановый двухпозиционный распределитель;
- “гидравлический дроссель” - регулирующий гидроаппарат для изменения расхода рабочей жидкости, в заявленном изобретении применяется в основном крановый;
- “педаль акселератора” - педаль для регулирования числа оборотов двигателя транспортного средства.
Возможность осуществления изобретения, охарактеризованного приведенной выше совокупностью признаков, а также возможность реализации назначения изобретения может быть подтверждена описанием возможной конструкции устройства, выполненной в соответствии с изобретением, сущность которого поясняется графическими материалами, на которых изображено следующее.
Фиг.1 - конструктивная схема заявленной трансмиссии при положении гидравлического распределителя (реверса) “вперед”, при движении автомобиля вперед.
Фиг.2 - то же самое при положении гидравлического распределителя (реверса) “назад”, при движении автомобиля назад.
Фиг.3 - конструктивная схема заявленной трансмиссии (вид сверху).
Фиг.4 - гидравлическая схема заявленной трансмиссии.
Фиг.5 - схема расположения гидроагрегатов на транспортном средстве.
Под позициями изображено следующее:
1 - двигатель транспортного средства;
2 - соединительная муфта (для связи двигателя с гидронасосом);
3 - гидронасос;
4 - гидромотор;
5 - колесо транспортного средства;
6 - напорная гидролиния (высокого давления);
7 - охладитель;
8 - гидравлический распределитель (реверсивный механизм);
9 - сливная гидролиния (низкого давления);
10 - гидробак;
11 - всасывающая гидролиния (низкого давления);
12 - нагреватель;
13 - гидравлический дроссель;
14 - педаль акселератора.
Затемненной частью на фиг.1 и фиг.2 представлена рабочая жидкость, а стрелками - ее движение при вращении гидронасоса против часовой стрелки. Также стрелками на фиг.1 и фиг.2 указано направление вращения гидромотора - в том же направлении, что и гидронасос (против часовой стрелки) при движении транспортного средства вперед (фиг.1), и в обратном направлении (по часовой стрелке) при движении транспортного средства назад (фиг.2).
Сущность предлагаемой трансмиссии (наиболее предпочтительный вариант) заключается в следующем.
Двигатель 1 транспортного средства через соединительную муфту 2 связан с гидронасосом 3, служащим для подачи рабочей жидкости (масла) в систему с целью ее подачи на гидромотор 4 для вращения колеса 5 транспортного средства. После гидронасоса 3 рабочая жидкость проходит по напорной гидролинии 6 через охладитель 7. Далее рабочая жидкость проходит через гидравлический распределитель 8, который открыт в зависимости от направления движения транспортного средства (“вперед” или “назад”) и попадает в гидромотор 4. Вал гидромотора 4 соединен с валом (полуосью) колеса 5 или установлен непосредственно на колесе 5, передавая ему крутящий момент. Затем рабочая жидкость проходит через гидромотор 4, вращая его, и далее по сливной гидролинии 9 попадает в гидробак 10. Из гидробака 10 рабочая жидкость проходит по всасывающей гидролинии 11 через нагреватель 12 и попадает в гидравлический дроссель 13, служащий для дозирования подачи рабочей жидкости в гидронасос 3. Гидравлический дроссель 13 кинематически связан с педалью 14 (фиг.5) акселератора (газа) двигателя 1 и открывается по мере нажатия, т.е. увеличения числа оборотов
двигателя 1, на педаль 14 акселератора. Гидравлический дроссель 13 при холостом ходу двигателя 1 полностью закрыт, при этом рабочая жидкость в гидронасос 3 не поступает, и транспортное средство стоит на месте. По мере нажатия на педаль 14 акселератора, а значит, увеличения числа оборотов двигателя 1 происходит синхронное открытие гидравлического распределителя 13, рабочая жидкость попадает в гидронасос 3, происходит сцепление, т.е. подача рабочей жидкости на гидромотор 4, который передает крутящий момент на колесо 5 транспортного средства. По мере увеличения нажатия на педаль 14 акселератора происходит открывание гидравлического распределителя 13, а значит увеличение объема подачи рабочей жидкости, т.е. по мере увеличения подачи рабочей жидкости и числа оборотов двигателя 1 происходит увеличение скорости транспортного средства.
Кроме того, следует отметить, что:
- сливная гидролиния 9, всасывающая гидролиния 11 и гидробак 10 сообщены между собой в одном месте для того, чтобы рабочая жидкость могла, в зависимости от ситуации и разности давлений, непосредственно передвигаться от сливной гидролинии 9 во всасывающую гидролинию 11, или вначале двигаться в гидробак 10, а затем во всасывающую гидролинию 11, или одновременно - часть в гидробак 10, а другая часть - во всасывающую гидролинию 11;
- упомянутая кинематическая связь рычага управления регулируемым гидравлическим дросселем 13 с педалью 14 акселератора двигателя 1 транспортного сердства может быть выполнена в виде тяг и/или рычагов;
- рабочая жидкость может быть выполнена на минеральной (нефтяной) или синтетической основе.
Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его изготовления не требуется специальной оснастки и новой технологии.
В настоящее время изготовлен опытный образец заявленного изобретения (ГАБТМ), установленный на базовом серийном автомобиле, результаты испытания которого показали, что предложенная конструкция трансмиссии полностью решает поставленную техническую задачу с достижением соответствующего технического результата, указанную выше. Трансмиссия проста в эксплуатации. В ней достигнут высокий диапазон регулирования. При достижении максимальной скорости опытный образец имеет проходимость вездехода при существенной экономии топлива (до 1/3), что делает данный автомобиль более экологически чистым. Высокий диапазон регулирования позволяет значительно увеличить долговечность двигателя, т.к. он работает в самых оптимальных режимах. Совокупный вес трансмиссии на 60-80% легче традиционной. Отсутствие шестерен делает автомобиль бесшумным, а отсутствие карданных валов позволяет избежать вибрации автомобиля, увеличить его клиренс. В заявленной трансмиссии нет ни одной шестерни, что повышает КПД автомобиля и снижает ее вес на 60-80% при низкой себестоимости. В результате повышается надежность, долговечность, ремонтопригодность трансмиссии, снижается ее себестоимость. Вследствие отсутствия в заявленной трансмиссии карданных валов, коробки скоростей, раздаточной коробки, дифференциалов и колесных редукторов ее вес уменьшается в 5-7 раз по сравнению с традиционной трансмиссией полноприводного автомобиля. ГАБТМ передает момент на 2 и более колеса в любом диапазоне скоростей в любых дорожных условиях. Абсолютная герметичность трансмиссии позволяет использовать ее в автомобиле-амфибии. ГАБТМ не ограничивает мощность двигателя. ГАБТМ позволяет без применения электроники практически мгновенно и плавно синхронизировать подстройку каждого ведущего колеса в зависимости от меняющегося момента на данном колесе. Практически ГАБТМ позволяет заменить электронный блок синхронизации вращения ведущих колес автомобилей “Формулы 1”.
Описанная в данном примере и изображенная на графических материалах конструкция трансмиссии не является единственно возможной для решения вышеуказанной технической задачи и не исключает других вариантов ее изготовления, содержащих совокупность признаков, включенных в независимый пункт формулы изобретения.
1. Гидравлическая автоматическая бесступенчатая трансмиссия, включающая кинематически связанный с двигателем транспортного средства нерегулируемый пластинчатый гидронасос, сообщенный посредством напорной, сливной и всасывающей гидролиний через охватывающий напорную и сливную гидролинии гидравлический распределитель, выполняющий функцию реверса, с, по меньшей мере, одним нерегулируемым реверсивным пластинчатым гидромотором для передачи им момента вращения по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства, при этом полости всасывающей и сливной гидролиний сообщены с полостью гидробака, кроме того, всасывающая гидролиния проходит через охватывающий ее регулируемый гидравлический дроссель, рычаг управления которого кинематически связан с педалью акселератора двигателя транспортного средства.
2. Трансмиссия по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый гидронасос так же, как и гидромотор, выполнен с ротором, имеющим один паз, в котором расположена, по меньшей мере, одна пластина.
3. Трансмиссия по п.2, отличающаяся тем, что ротор гидромотора снабжен двумя пластинами.
4. Трансмиссия по п.3, отличающаяся тем, что разъем упомянутых пластин проходит вдоль оси ротора, в котором расположена одна или несколько пружин.
5. Трансмиссия по п.4, отличающаяся тем, что пружины выполнены винтовыми.
6. Трансмиссия по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что упомянутые гидролинии представляют собой трубопроводы и/или гибкие рукава.
7. Трансмиссия по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что упомянутый гидравлический распределитель выполнен двухпозиционным.
8. Трансмиссия по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что гидравлический распределитель выполнен крановым.
9. Трансмиссия по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что всасывающая гидролиния снабжена нагревателем и/или охладителем.
10. Трансмиссия по п.9, отличающаяся тем, что нагреватель и/или охладитель установлены на участке между упомянутыми гидробаком и гидравлическим дросселем.
11. Трансмиссия по п.9 или 10, отличающаяся тем, что нагреватель и/или охладитель установлены вблизи с гидробаком.
12. Трансмиссия по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что гидробак снабжен нагревателем и/или охладителем.
13. Трансмиссия по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что всасывающая гидролиния снабжена нагревателем, а напорная гидролиния снабжена охладителем.
14. Трансмиссия по п.13, отличающаяся тем, что нагреватель установлен вблизи с гидробаком, а охладитель установлен вблизи с гидронасосом.
15. Трансмиссия по любому из пп.1-14, отличающаяся тем, что всасывающая гидролиния соединена со сливной гидролинией.
16. Трансмиссия по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что снабжена двумя нерегулируемыми реверсивными пластинчатыми гидромоторами для передачи каждым из них момента вращения одному или двум ведущим колесам транспортного средства.
17. Трансмиссия по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что снабжена тремя нерегулируемыми реверсивными пластинчатыми гидромоторами, для передачи одним из них момента вращения двум ведущим колесам транспортного средства, расположенным на одной оси, а остальными двумя гидромоторами - другим соответствующим ведущим колесам.
18. Трансмиссия по любому из пп.1-15, отличающаяся тем, что снабжена четырьмя нерегулируемыми реверсивными пластинчатыми гидромоторами для передачи каждым из них момента вращения соответствующему ведущему колесу транспортного средства.
