CN205930276U - 液压无极变速驱动汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压无极变速驱动汽车，该汽车采用两个并联的液压叶片泵，第一液压叶片泵(11)通过第一离合器(1)与发动机(3)连接，第二液压叶片泵(21)通过第二离合器(2)与第一叶片泵(11)连接，第一液压叶片(11)泵的高压出油管与第二液压叶片泵(21)装有单向阀(12)的高压出油管并联连接，其连接后的油管与三通(5)的一个接口连接，三通(5)中的另一个接口通过车速调节阀(4)与油箱(9)连接，而三通(5)的第三个接口与所述旋芯式二位四通倒车阀(6)连接。当汽车处于低速行驶时只启动一台液压叶片泵时，当汽车处在高速状态行驶时，两台液压叶片泵同时启动。结构简单、无级变速范围无限、节能、环保。

Description

液压无极变速驱动汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车领域，特别涉及了一种液压无极变速驱动汽车。

背景技术

纵观国内外乘用汽车的变速和驱动装置，大多采用多级传动的齿轮传动付。部分轿车上，虽然采用了钢带传动的叫作CVT的无级变速结构，日本出现了摩擦轮传动的叫作IVT的无级变速结构，但它们共同的缺点是都没有摆脱齿轮传动付，它们的传动级数较多，传动总效率较低，结构较复杂，尤其是自动档须采用的液压控制油路更复杂，而且它们的变速范围也受到限止，所以，有的CVT结构中不得不配上液力变矩器。由于齿轮传动付受到传动级数的限止，所以司机在多数行驶过程中要用减小或加大油门的方法来实现所需要的车速 。因为每辆汽车的发动机都有一个最佳燃烧转速，所以减小或加大油门都会使发动机偏离最佳的燃烧状态，使得燃料燃烧的不充分，不仅造成能源的浪费，同时也污染了环境。

公告号CN201395054Y公开了一种液压传动汽车,该汽车是采用液压叶片泵和液压叶片马达为主体的液压无极变速驱动装置，该装置代替了传统的齿轮变速箱和齿轮差速器，解除了困扰发动机多年的换档麻烦，只要调节车速调节阀，就可实现无级变速，结构简单，车速调节好控制，节约能源。但该汽车仍存在一些问题：液压传动汽车中只采用了一个液压叶片泵，而在实际应用中发现，当汽车在低速状态下行驶时，如果汽车发动机处在最佳的燃烧状态下时，由于液压叶片泵的液压油流量较大，所以必须通过车速调节阀放掉一部分高压油注入油箱。因此，造成了不必要的动力浪费。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种结构简单、没有齿轮传动付、无级变速范围无限的、节能、环保的液压无极变速驱动汽车。

本实用新型所采用的技术方案是：液压无极变速驱动汽车，其结构中包括发动机、液压叶片泵、油管、三通、单向阀、车速调节阀、二位四通倒车阀、液压叶片马达、油箱，所述液压叶片泵为两个，分别是第一液压叶片泵和第二液压叶片泵，在所述油箱内设第一出油管和第二出油管，所述第一液压叶片泵与第一出油管连接，而第二液压叶片泵与第二出油管连接，第一液压叶片泵通过第一离合器与发动机连接，所述第二液压叶片泵通过其伸出轴与其安装在第一叶片泵伸出轴上的第二离合器与第一叶片泵连接，所述第一液压叶片泵的高压出油管与第二液压叶片泵装有单向阀的高压出油管并联连接，其连接后的油管与所述三通的一个接口连接，所述三通中的另一个接口通过所述车速调节阀与油箱连接，所述车速调节阀放出的低压油注入油箱，而三通的第三个接口与所述旋芯式二位四通倒车阀连接，高压油通过旋芯式二位四通倒车阀流入分别与所述汽车二个驱动车轮相连接的两个液压叶片马达，推动其液压叶片马达旋转，并带动车轮转动，液压叶片马达流出的低压油通过二位四通倒车阀流入油箱。

改进方案：所述液压叶片泵和液压叶片马达均包括定子和装有叶片的转子，其中叶片装在转子的叶片槽中，能沿叶片槽滑动，叶片槽中还装有弹簧，弹簧位于叶片底部，所述定子上开有两组液压油进出管口，定子内曲面的过渡曲面上开有四个液压油分配油槽，油槽位置对称位于液压油进出管口处，两油槽之间留有密封圆弧.

改进方案：所述油槽的两端与密封圆弧之间设三角形卸荷槽。

改进方案：所述叶片的顶面为弧面。

改进方案：所述定子内过渡曲面为采用以下8次方方程曲线进行加工得到的该曲面，

当0≤φ≤α/2时

ρ(φ)＝r+8(R-r)[11(φ/α)⁴-60(φ/α)⁵+152(φ/α)⁶-192(φ/α)⁷+96(φ/α)⁸]

当α/2≤φ≤α时

ρ(φ)＝R-8(R-r)[7-80(φ/α)+402(φ/α)²-1140(φ/α)³+1991(φ/α)⁴-2196(φ/α)⁵+1496(φ/α)⁶-576(φ/α)⁷+96(φ/α)⁸]

式中R、r为定子内密封圆面大、小圆弧半径mm，α为过渡曲线夹角º，φ为转子的转角º，ρ为过渡曲线的极径mm。

改进方案：所述叶片上加工有顶面和底面相通的小油孔。

改进方案：在所述转子的两端分别固定着一个兼作机械密封动环的挡油圆盘。

改进方案：在所述转子两端挡油圆盘和泵盖之间设有密封静环和密封胶圈。

改进方案：在所述密封静环的外侧设有弹簧。

本实用新型汽车液压无级变速驱动汽车，是在本申请人在2009年申请的公告号为CN201395054Y提出的 “液压传动汽车”的基础上进行的，由于前几年还没有节能、环保的意识，所以在“液压传动汽车”的结构中只采用了一个液压叶片泵，而当在实际应用中发现，当汽车的在低速状态下行驶时，如果汽车发动机处在最佳的燃烧状态下时，由于液压叶片泵的液压油流量较大，所以必须通过车速调节阀将一部分高压油放入油箱。因此，造成了不必要的动力浪费。所以本实用新型设计中将液压叶片泵改为并联的两台排量较小的液压叶片泵。这样，当汽车处于低速行驶时，可单台叶片泵运转，所以当汽车只启动一台液压叶片泵时，不必从车速调节阀中放出大量的高压油来，节约了能源。当汽车处在高速状态行驶时，才将两台液压叶片泵同时启动。

本实用新型将液压叶片马达的液压油进、出管口直接布置在定子径向位置的外园上，使液压油流过的路径最短，流动阻力最小，油路的截面根据需要可以进行扩大，液压油直接作用在被推动的叶片上， 提高了功率和转速；在定子内曲面的过渡曲面段加工较宽、较深的液压油分配油槽，不仅扩大了油路的截面积，同时也大大地减少了叶片同定子内面的接触面积，从而减少了磨擦力，提高了机械效率，并且使高压油进入定子内面后，能同时迅速地分布在转子上高压区的 每一个叶片中间，对叶片产生稳定的、最大的综合推力。液压油分配油槽和密封圆弧之间加工有渐缩的三角形卸荷槽，使叶片泵不会产生困油和脉动现象。

公告号为201396276Y中设计“液压叶片马达”，只注重将液压叶片马达液压油的进出口由转子的两端改在转子的径向位置上，从而可以提高液压叶片马达的流量和转速的结构改革。所以对于液压叶片马达的转子端面密封，当时采用的是迷宫式密封。由于在高油压状态下，此结构的密封性不好。本实用新型在液压叶片马达结构中在转子两端分别固定一个挡油圆盘，并且在挡油圆盘的外侧采用了由密封静环和密封胶圈组成的机械密封结构，大大地提高了液压叶片马达的容积效率。

公告号为201396276Y中设计的 “液压叶片马达”，为了保证叶片顶部和定子内曲面的良好接触，采用了在叶片底部放入弹簧的方法。由于当叶片转到高压油区时，叶片顶部会受到较大的油压。为了保证叶片顶部不脱离定子内曲面，必须加大弹簧的弹性。这样以来，当叶片转到低压油区时，叶片底部仍被较大的弹力顶着，增加了叶片顶部和定子内曲面的摩擦力，造成了不必要的动力损失。所以在本实用新型液压叶片马达结构中，在叶片上加工出一个叶片顶面通向叶片底面的小油孔，这样由于叶片上、下受到的油压总是平衡的，所以在叶片底部支撑的弹簧可采用较小弹力的弹簧；而经过计算，在汽车上应用的液压叶片泵由于转速较高，叶片可获得较大的离心力，因此甚至可以不用弹簧。从而可以减少不必要的动力损失。

公告号为201396276Y中设计的 “液压叶片马达”中，定子内的过渡曲面拟采用结构简单的阿基米德螺线。但该曲线在高转速的情况下，容易产生冲击振动。在本实用新型的液压叶片泵结构中，定子内过渡曲面采用在高转速情况下也很平稳的8次方方程曲线，它是液压叶片马达结构中最好的定子过渡曲线。

附图说明

图1是本实用新型液压无极变速驱动汽车原理图。

图2为图1所示的液压无极变速驱动汽车中液压叶片马达和液压叶片泵的结构示意图。

图3为图2所示A---A向剖示图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，为了实现真正意义上的无级变速，降低汽车的制造成本，本实用新型对汽车的传统齿轮传动进行了彻底的改革。将齿轮传动完全抛弃，改由液压传动装置驱动，其包括通过管路连接的液压叶片泵、液压叶片马达7、油箱9、车速调节阀4、二位四通倒车阀6、离合器，液压叶片马达7安装在车轮8上，本实用新型采用两个并列连接的液压叶片泵，分别是第一液压叶片泵11和第二液压叶片泵21，在油箱9内设第一出油管和第二出油管，第一液压叶片泵11设在第一出油管上，而第二液压叶片泵21设在第二出油管上，第一液压叶片泵11通过第一离合器1与汽车发动机3连接，第二液压叶片泵21通过安装在第一叶片泵11伸出轴上的第二离合器2与第一叶片泵11连接，第一液压叶片泵11的高压出油管与第二液压叶片泵21装有单向阀12的高压出油管并联连接，其连接后的油管与所述三通5的一个接口连接，所述三通5中的另一个接口通过所述车速调节阀4与油箱9连接，车速调节阀4放出的低压油注入油箱9，而三通5的第三个接口与二位四通倒车阀6连接，高压油通过旋芯式二位四通倒车阀6，流入二个分别与汽车驱动车轮8相连接的两个液压叶片马达7，推动其液压叶片马达7旋转，并带动车轮8转动，液压叶片马达7流出的低压油通过二位四通倒车阀6的另外二个接口流入油箱9。液压叶片马达7可以只装在后轮上，形成后轮驱动，也可以在两个前轮上分别安装两个液压叶片马达，构成前轮驱动，如在前后四个车轮上都安装液压叶片马达，可形成四轮驱动。

本实用新型的第一液压叶片泵11和第二液压叶片泵21与液压叶片马达7的结构相同，只是工作原理不同。它们均包括定子71和装有叶片74的转子72，其中在转子72上开有与叶片74配合的叶片槽，叶片槽中先装弹簧78，再装叶片74，使弹簧78位于叶片74底部，即在叶片74底面和转子之间装有弹簧78，叶片74能沿叶片槽来回滑动，以便更好的与定子71内曲面接触，减少高压区油向低压油区的泄漏，其中在定子71外圆上开有两组液压油进出油口73，使液压油流过的路径最短，流动阻力最小。油路的截面根据需要可以进行扩大设计，使液压油直接作用在被推动的叶片74上，从而提高了转速和功率，提高了机械效率。在定子71内曲面的过渡曲面段加工出一个较宽、较深的液压油分配油槽75。这样，高压油进入定子71内面后，就能同时迅速地分布在转子72上高压区的每一个叶片74中间，对叶片74产生稳定的、最大的综合推力。在定子71的过渡曲面上加工出较宽的液压油分配油槽75，不仅扩大了油路的截面积，同时也大大地减少了叶片74同定子71内曲面的接触面积，从而减少了磨擦力， 提高了机械效率。在液压油分配油槽75两端与密封圆弧面76之间的定子71内曲面上加工出一个渐缩的三角形卸荷槽79

将定子71内曲面的密封圆弧面76所占的弧度比例作了调整。密封圆弧面76除了保留30度对应的密封弧度外，分别向两边各延伸5度对应的弧度长。 在此弧度上加工出一个渐缩的三角形的卸荷槽79，余下的为过渡曲面。这样，卸荷槽79分别处在同密封圆弧76面相等半径的弧面上，为叶片74的平稳过渡创造了条件，因此叶片马达7不会产生困油的现象，也不会产生脉动现象。将叶片74的顶面加工成同定子71大圆弧相同半径的圆弧面(目前大多为平面)。这样，当叶片74旋转到大圆弧区域时，叶片74和定子71内面的接触由以前的线接触，变成了同样曲率半径的面接触。可以减少高压区油向低压油区的泄漏。由于接触面之间存在着润滑油，所以磨擦力不会增大。

本实用新型定子71内过渡曲面采用以下8次方方程曲线进行加工得到的曲面，

当0≤φ≤α/2时

ρ(φ)＝r+8(R-r)[11(φ/α)⁴-60(φ/α)⁵+152(φ/α)⁶-192(φ/α)⁷+96(φ/α)⁸]

当α/2≤φ≤α时

ρ(φ)＝R-8(R-r)[7-80(φ/α)+402(φ/α)²-1140(φ/α)³+1991(φ/α)⁴-2196(φ/α)⁵+1496(φ/α)⁶-576(φ/α)⁷+96(φ/α)⁸]

式中R、r为定子内密封圆面大、小圆弧半径mm，α为过渡曲线夹角º，φ为转子的转角º，ρ为过渡曲线的极径mm。

原来的液压传动汽车为了保证叶片74顶部不脱离定子71内曲面，必须加大弹簧78的弹性。这样以来，当叶片74转到低压油区时，叶片74底部仍被较大的弹力顶着，增加了叶片74顶部和定子71内曲而把摩擦力，造成了不必要的动力损失，所以本实用新型在叶片74上加工出一个叶片74顶面通向叶片74底面的小油孔77，这样由于叶片上、下受到的油压总是平衡的，所以在叶片74底部支撑的弹簧78可采用较小弹力的；而经过计算，在汽车上应用的液压叶片泵由于转速较高，叶片74可获得较大的离心力，甚至可以不用弹簧。从而可以减少不必要的动力损失。

本实用新型在转子72的两端分别固定一个挡油圆盘721，该挡油圆盘721通过螺钉725与转子72固定在一起，随转子72运转，故称之为密封动环，而且它还兼作机械密封件。本实用新型还在转子72两端挡油圆盘721外侧和泵盖之间采用密封静环722和密封胶圈723组成的机械密封，密封静环722通过密封胶圈723紧密的与定子71相连接而不随转子72运动，故称之为静环，本实用新型为了使挡油圆盘721和密封静环722之间密封不漏油，而在密封静环722的外侧设压力弹簧724。

本实用新型汽车采用液压无级变速驱动结构比采用其它任何传动结构有以下主要优点：1、可以实现真正意义上的无限无级变速；2、操作简单。只要控制车速调节阀，就可实现无级变速。解除了困扰司机多年的换档麻烦，3、采用液压无 级变速驱动结构，由于结构简单、调节好控制，不仅可以减少汽车制造成本，也为今后发展成电脑控制提供了可能，4由于本实用新型液压无级变速驱动结构，可使汽车发动机处于最佳燃烧状态下工作，不仅节约了能源，同时也减少了污染，所以环保，5、由于本结构采取了多种提高效率的措施，所以节能。

本实用新型的运行过程。

当汽车发动机启动后，通过离合器带动液压叶片泵转动，液压叶片泵从油箱9中吸入低压油，并将其压缩成高压油。高压油通过油管输送给和汽车驱动车轮相连接着的液压叶片马达7，液压叶片马达7在高压油的压力下产生旋转，并带动了汽车驱动车轮转动。为了实现无级变速，在高压油管上的三通5的一个接口上装有车速调节阀4，当需要减速时，把车速调节阀4慢慢打开，使得一部分高压油回流入油箱9，减少了流入液压叶片马达7中高压油，所以液压叶片马达7的转速就降低了，从而使车速减慢。在中、低速行驶时，只需开启一个第一液压叶片泵11即可。当需在高速情况下行驶时，可同时开启两台液压叶片泵11、21。当需要倒车时，只需将装在高压油管上的二位四通倒车阀6阀芯旋转90度即可，由于该阀6改变了高压油注入液压叶片马达7上接口的位置，所以，液压叶片马达7就产生反转，从而实现倒车。

另外，1、为了进一步节能，可在车速调节阀4的出口上连接一个带有发电机的液压叶片马达，让从车速调节阀中放出的高压油推动液压叶片马达发电存起来。2、机械密封结构可采用适当的冷却方式进行冷却。

从上述可以看出，经过几年的研究设计，使汽车液压无级变速驱动结构达到了节能、环保的状态。无论和哪一种汽车的变速驱动结构相比，只有本实用新型设计的汽车动力传递才是只有一级的。最简单的变速驱动结构，不仅减少了汽车的制造成本，同时也降低了汽车发生故障的概率。同时也提高了汽车传动的总效率，节约了能源。

Claims (8)

1.液压无极变速驱动汽车，其结构中包括发动机、液压叶片泵、油管、三通、单向阀、车速调节阀、旋芯式二位四通倒车阀、液压叶片马达、油箱，其特征在于：所述液压叶片泵为两个，分别是第一液压叶片泵(11)和第二液压叶片泵(21)，在所述油箱(9)内设第一出油管和第二出油管，所述第一液压叶片泵(11)与第一出油管连接，而第二液压叶片泵(21)与第二出油管连接，第一液压叶片泵(11)通过第一离合器(1)与发动机(3)连接，所述第二液压叶片泵(21)通过其伸出轴与其安装在第一叶片泵(11)伸出轴上的第二离合器(2)与第一叶片泵(11)连接，所述第一液压叶片泵(11)的高压出油管与第二液压叶片泵(21)装有单向阀(12)的高压出油管并联连接，其连接后的油管与所述三通(5)的一个接口连接，所述三通(5)中的另一个接口通过所述车速调节阀(4)与油箱(9)连接，所述车速调节阀(4)放出的低压油注入油箱(9)，而三通(5)的第三个接口与所述旋芯式二位四通倒车阀(6)连接，高压油通过旋芯式二位四通倒车阀(6)流入分别与所述汽车二个驱动车轮相连接的两个液压叶片马达(7)，推动其液压叶片马达(7)旋转，并带动车轮(8)转动，液压叶片马达(7)流出的低压油通过旋芯式二位四通倒车阀(6)流入油箱(9)。

2.根据权利要求1所述的液压无极变速驱动汽车，其特征在于：所述第一液压叶片泵(11)、第二液压叶片泵(21)和液压叶片马达(7)均包括定子(71)和装有叶片(74)的转子(72)，其中叶片(74)装在转子(72)的叶片槽中，能沿叶片槽滑动，叶片槽中还装有弹簧(78)，弹簧(78)位于叶片(74)底部，所述定子(71)的径向位置上开有两组液压油进出管口(73)，定子(71)内曲面的过渡曲面上开有四个液压油分配油槽(75)，液压油分配油槽(75)和定子(71)径向位置上的液压油进出管口处相通，两液压油分配油槽(75)之间留有密封圆弧(76)。

3.根据权利要求2所述的液压无极变速驱动汽车，其特征在于：所述液压油分配油槽(75)的两端与密封圆弧(76)之间设三角形卸荷槽(79)。

4.根据权利要求2所述的液压无极变速驱动汽车，其特征在于：所述叶片(74)的顶面为弧面。

5.根据权利要求2所述的液压无极变速驱动汽车，其特征在于：所述叶片(74)上加工有顶面和底面相通的小油孔(77)。

6.根据权利要求2所述的液压无极变速驱动汽车，其特征在于：在所述转子(72)的两端分别固定着一个兼作机械密封动环的挡油圆盘(721)。

7.根据权利要求6所述的液压无极变速驱动汽车，其特征在于：在所述转子(72)两端挡油圆盘(721)和泵盖之间设有密封静环(722)和密封胶圈(723)。

8.根据权利要求7所述的液压无极变速驱动汽车，其特征在于：在所述密封静环(722)的外侧设有弹簧(724)。