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Technisches Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug und auf ein Kraftfahrzeug, das dieselbe aufweist, und ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine neuartige Struktur eines Hydraulikmotors (Hydraulikpumpe), die an die hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur angepasst ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Der Betrieb der Getriebeabstufung durch einen Treiber kann erleichtert werden durch die Verwendung einer kontinuierlich veränderlichen Getriebestruktur in einem Kraftfahrzeug.
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1886 wurde eine CVT-Struktur (CVT = Continuously Variable Transmission = kontinuierlich veränderliches Getriebe), die durch ein v-förmiges Gummiband angetrieben wurde, zuerst verwendet in den Niedrigemissionskraftfahrzeugen der deutschen Benz Kraftfahrzeugfirma.
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Die derzeit verwendeten kontinuierlich veränderlichen Getriebestrukturen, die in Kraftfahrzeugen weltweit verwendet werden, sind im Wesentlichen in die folgenden drei Typen unterteilt:
- 1: Eine Struktur, die durch ein Getriebe gebildet wird, das aus einem Hydraulikdrehmomentwandler und einer Automatikgangschaltung besteht, die derzeit in den meisten Kraftfahrzeugen verwendet wird und bei der die Automatikgangschaltung entwickelt wurde mit acht Gängen im Vergleich zu den ursprünglich drei Gängen.
Typ 2: CVT-Struktur, die derzeit bei einigen Kraftfahrzeugen verwendet wird;
Typ 3: IVT-Struktur (IVT = Infinitely Variable Transmission = unendlich veränderliches Getriebe), die derzeit in einigen wenigen Kraftfahrzeugen verwendet wird.
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Die oben erwähnten drei Typen der kontinuierlich veränderlichen Getriebestrukturen haben die folgenden üblichen Nachteile: keine derselben gibt die Verwendung des zahnradgetriebenen Getriebes auf und ferner müssen alle mit komplizierten Hydrauliksteuersystemen ausgestattet sein.
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Es ist ein Traum, eine echte hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur in einem Kraftfahrzeug einzuführen. Da jedoch keine Hydraulikpumpe oder kein Hydraulikmotor entwickelt wurde, die/der an die hohe Drehzahl und das hohe Drehmoment von Kraftfahrzeugen angepasst ist, wird ein solcher Traum bisher nicht Wirklichkeit.
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In dem
chinesischen Patent Nr. ZL02281270.9 mit dem Titel „Hydraulic transmission device for automobile”, wird keine Hydraulikpumpe für die hohe Drehzahl und das hohe Drehmoment von Kraftfahrzeugen entwickelt, und ferner muss ein Drehzahlminderer vor einer üblichen Hydraulikpumpe installiert werden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine realisierbare hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, die einfach strukturiert ist und einen höheren Übertragungswirkungsgrad aufweist. Zu diesem Zweck werden eine Hydraulikflügelpumpe und ein Hydraulikflügelmotor, die an die hohe Drehzahl und das hohe Drehmoment von Kraftfahrzeugen anpassbar sind und bekannt sind als WS-Typ-Strukturen durch den Erfinder erfunden und werden auf die aktuelle hydraulisch angetriebene kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur angewendet. Da die zusätzliche Installation eines Drehzahlminderers vor einer Hydraulikpumpe ersetzt wird durch die direkte Verbindung der WS-Typ-Hydraulikflügelpumpe mit dem Motor oder der Kupplung eines Kraftfahrzeugs wird die kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur gemäß der vorliegenden Anmeldung in der Struktur vereinfacht und effizienter.
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Bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die folgende Merkmale aufweist: einen Öltank; eine T-Muffe mit drei Verbindungsenden; eine Hydraulikpumpe, die hinter einem Motor oder einer Kupplung angeordnet ist, wobei die Hydraulikpumpe in Kommunikation mit dem Öltank ist und mit einem ersten Verbindungsende der T-Muffe verbunden ist; ein Kraftfahrzeugdrehzahlregelventil von dem ein Ende mit einem zweiten Verbindungsende der T-Muffe verbunden ist und ein anderes Ende mit dem Öltank verbunden ist; ein Rückwärtsventil (astern valve), das mit einem dritten Verbindungsende der T-Muffe verbunden ist und in Kommunikation mit dem Öltank ist; und einen Hydraulikmotor, der mit dem Rückwärtsventil und Rädern verbunden ist, wobei der Öltank, die Hydraulikpumpe, das Kraftfahrzeugdrehzahlregelventil, das Rückwärtsventil und der Hydraulikmotor über Ölleitungen verbunden sind, um eine integrale hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur zu bilden.
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Vorzugsweise gibt es einen, zwei oder vier Hydraulikmotoren. Falls es nur einen Hydraulikmotor gibt, ist der Hydraulikmotor vor dem Differential befestigt; falls es zwei Hydraulikmotoren gibt, sind die Hydraulikmotoren jeweils auf zwei Hinterrädern oder auf zwei Vorderrädern befestigt; und falls es vier Hydraulikmotoren gibt, sind die Hydraulikmotoren jeweils mit den vier Rädern verbunden, die die zwei Vorderräder und die zwei Hinterräder umfassen.
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Der Hydraulikmotor ist vorzugsweise ein WS-Typ-Flügelmotor und die Hydraulikpumpe ist eine WS-Typ-Flügelpumpe.
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Der WS-Typ-Flügelmotor (Flügelpumpe) weist folgende Merkmale auf: einen Statur mit einer kreisförmigen Struktur, eine Mehrzahl von Öleingabe-/ausgabetoren sind auf dem Außenumfang des Stators angeordnet, Hydraulikölverteilungsrillen sind auf dem Innenumfang angeordnet, wobei die Öleingabe-/ausgabetore in Kommunikation mit der Hydraulikölverteilungsrille sind, und wobei sich die Enden der Verteilungsrillen jeweils zu dem Innenumfang erstrecken, um jeweilige sich verjüngende dreieckige Ausnahmerillen zu bilden,; und einen Rotor, auf dem Blätter angeordnet sind, wobei der Rotor mit Blätterrillen versehen ist, die mit den Blättern zusammenwirken und eine Feder an der Unterseite jeder Blattrille befestigt ist.
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Das Rückwärtsventil ist vorzugsweise ein Drehkerntyp-Zweipositions-Vierweg-Ventil oder ein Übersetzungstyp-Zweipositions-Vierweg-Ventil.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Kraftfahrzeug bereit, das die hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur für ein oben erwähntes Kraftfahrzeug übernimmt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die beiliegenden Zeichnungen, die hierin dargestellt sind, die einen Teil dieser Offenbarung bilden, sind für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung vorgesehen und die beispielhaften Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und die Beschreibung derselben werden zum Erläutern der Erfindung, aber nicht zum Begrenzen der Erfindung verwendet. Es zeigen:
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1 ein schematisches Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel der hydraulischen kontinuierlich veränderlichen Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein schematisches Diagramm, das die Struktur eines Ausführungsbeispiels des WS-Typ-Flügelmotors und der WS-Typ-Flügelpumpe zeigt, die bei der hydraulischen kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung angewendet werden;
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3 ein schematisches Diagramm, das eine hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur zeigt, die einen Hydraulikmotor verwendet;
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4 ein schematisches Diagramm, das eine hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur zeigt, die vier Hydraulikmotoren verwendet; und
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5 ein schematisches Diagramm, das eine hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur zeigt, die es ermöglicht, dass beide Vorderräder und Hinterräder synchron rückwärts fahren.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher beschrieben mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen.
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1 ist ein schematisches Diagramm, das die Struktur eines Ausführungsbeispiels der hydraulischen kontinuierlich veränderlichen Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Mit Bezugnahme auf 1 in Verbindung mit 2 bis 5, wie es in den Figuren gezeigt ist, ist bei einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine hydraulisch kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, die folgende Merkmale aufweist: einen Öltank 17, eine T Muffe 13 mit drei Verbindungsenden; eine Hydraulikpumpe 18, die hinter einem Motor 10 oder einer Kupplung 11 angeordnet ist, wobei die Hydraulikpumpe 18 in Fluidkommunikation mit dem Öltank 17 ist und mit einem ersten Verbindungsende der T-Muffe 13 verbunden ist; ein Kraftfahrzeugdrehzahlregelventil 12 von dem ein Ende mit einem zweiten Verbindungsende der T-Muffe 13 verbunden ist und das andere Ende mit dem Öltank 17 verbunden ist; ein Rückwärtsventil 14, das mit einem dritten Verbindungsende der T-Muffe 13 verbunden ist und in Kommunikation mit dem Öltank 17 ist; und einen Hydraulikmotor 15, der mit dem Rückwärtsventil 14 und Rädern verbunden ist, wobei der Öltank 17, die Hydraulikpumpe 18, das Kraftfahrzeugdrehzahlregelventil 12, das Rückwärtsventil 14 und der Hydraulikmotor 15 über Ölleitungen verbunden sind, um eine integrale hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur zu bilden, wobei der Stab des Kraftfahrzeugdrehzahlregelventils mit einem Beschleuniger-(Drossel-)Regler des Kraftfahrzeugs verbunden ist, um eine synchrone Regelung zu erreichen. Der Hydraulikmotor ist mit den Rädern 16 verbunden. Der Hydraulikmotor ist ein WS-Typ-Flügelmotor und die Hydraulikpumpe ist eine WS-Typ-Pumpe, die nachfolgend näher beschrieben wird.
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Vorzugsweise kann es einen, zwei oder vier Hydraulikmotoren 15 geben. In dem Fall, wo es nur einen Hydraulikmotor 15 gibt, ist der Hydraulikmotor 15 vor dem Differential befestigt; falls es zwei Hydraulikmotoren 15 gibt, sind die Hydraulikmotoren 15 jeweils auf zwei Hinterrädern oder auf zwei Vorderrädern befestigt; und falls es vier Hydraulikmotoren 15 gibt, sind die Hydraulikmotoren 15 jeweils mit den zwei Vorderrädern und den zwei Hinterrädern verbunden. Hierbei ist es möglich, einen Hydraulikmotor 15 vor dem Differential zu befestigten, und der Hydraulikmotor treibt die Räder durch das Differential, um die Räder zu drehen. Es ist möglich, zwei Hydraulikmotoren auf den zwei Hinterrädern oder auf den zwei Vorderrädern zu befestigen, wobei der Hinterradantrieb oder der Vorderradantrieb gebildet wird. Es ist möglich, vier Hydraulikmotoren jeweils auf den vier Rädern (den zwei Vorderrädern und den zwei Hinterrädern) zu befestigen, wodurch ein Vierradantrieb gebildet wird.
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Das Betriebsprinzip der hydraulischen kontinuierlich veränderlichen Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Anmeldung ist wie folgt: das Drehmoment, das durch den Motor 10 erzeugt wird, wird direkt oder über die Kupplung 11 zu der Hydraulikpumpe 18 übertragen, die Hydraulikpumpe erzeugt Hochdrucköl, die Ölzuführröhre ist mit der T-Muffe 13 verbunden, ein Ende der T-Muffe 13 ist mit dem Hydraulikmotor 15 über das Rückwärtsventil 14 verbunden, und die Ausgangswelle des Hydraulikmotors treibt Räder, damit sich dieselben drehen. Ein anderes Ende der T-Muffe 13 ist mit dem Kraftfahrzeugdrehzahlregelventil 12 befestigt, das in der Lage ist, die Menge an Öl zu regeln, die in den Hydraulikmotor fließt. Wenn die Kraftfahrzeugdrehzahl verringert werden muss, wird das Kraftfahrzeugdrehzahlregelventil 12 langsam geöffnet, das Hochdrucköl, das zu dem Hydraulikmotor fließt, wird relativ reduziert, da ein Teil des Hochdrucköls direkt in den Öltank 17 fließen kann, und somit wird die Drehzahl des Hydraulikmotors entsprechend verlangsamt. Umgekehrt kann Beschleunigung realisiert werden. Daher kann eine kontinuierlich veränderliche Übertragung erreicht werden, indem nur der Öffnungsgrad des Kraftfahrzeugdrehzahlregelventils eingestellt wird. Durch Drehen des Ventilkerns des Rückwärtsventils 14 (Vierwegventil) um 90 Grad kann die Position, wo das Hochdrucköl in den Hydraulikmotor 15 fließt, verändert werden, d. h. die Drehrichtung des Hydraulikmotors 15 kann verändert werden und dadurch kann die Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs verändert werden.
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Wie es in 2 gezeigt ist, ist der Hydraulikmotor 15 vorzugsweise ein WS-Typ-Flügelmotor und die Hydraulikpumpe ist vorzugsweise eine WS-Typ-Flügelpumpe. Vorzugsweise weisen der Hydraulikmotor 15 und die Hydraulikpumpe 18 eine identische Struktur auf und beide weisen die folgenden Merkmale auf: einen Statur 1 mit Hydraulikölverteilungsrillen 6, die auf demselben vorgesehen sind, wobei die Enden der Verteilungsrillen 6 sich jeweils zu dem Innenumfang 5 erstrecken, um jeweils sich verjüngende Dreiecksausnahmerillen 4 zu bilden, vier Hydrauliköleingabe-/ausgabetore 3 sind auf dem Außenumfang des Stators vorgesehen, und die Öleingabe-/ausgabetore 3 sind in Kommunikation mit den jeweiligen Hydraulikölverteilungsrillen 6; und ein Rotor 2, auf dem Blätter 8 angeordnet sind, wobei der Rotor 2 mit Blätterrillen versehen ist, die mit den Blättern 8 zusammenwirken, und eine Feder 7 an der Unterseite jeder Blätterrille befestigt ist. Das Rückwärtsventil 14 ist ein Drehkerntyp-Zweiposition-Vierweg-Ventil oder ein Übersetzungstyp-Zweiposition-Vierweg-Ventil.
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Genauer gesagt, der Flügelmotor 15 (die Flügelpumpe 18) weist einen Statur 1 mit kreisförmiger Struktur und einen Rotor 2 auf, der mit Blättern 8 versehen ist, wobei Blätterrillen auf dem Rotor 2 vorgesehen sind, um mit den Blättern 8 zusammenzuwirken, eine Feder 7 an der Unterseite jeder Blätterrille vorgesehen ist und die Blätter 8 können entlang den Blätterrillen in einer radialen Richtung gleiten. Unter der Wirkung der Federn 7 ist die obere Oberfläche jedes Blatts 8 immer in Kontakt mit der inneren gekrümmten Oberfläche des Stators 1, somit wird Austreten des Hochdrucköls zu einer Niederdruckregion verringert. Der Übergangsumfang 5 des Stators 1 ist mit breiten und tiefen Hydraulikölverteilungsrillen 6 hergestellt, deren Enden sich jeweils zu dem Innenumfang 5 erstrecken, um sich verjüngende dreieckige Ausnahmerillen 4 zu bilden. Vier Hydrauliköleingabe-/ausgabetore 3 sind auf dem Außenumfang des Stators 1 verteilt, und die Ölkanäle der vier Hydrauliköleingabe-/ausgabetore 3 sind in Kommunikation mit den Hydraulikölverteilungsrillen 6. Auf diese Weise kann das Hochdrucköl nach dem Eindringen in die innere gekrümmte Oberfläche des Stators 1 schnell verteilt werden zwischen den Blättern 8 in einer Hochdruckregion, um die maximale stabile kombinierte Druckkraft für die Blätter zu erzeugen. Aufgrund solcher gebildeter Reliefrillen 4 treten keine Öleinfang- oder Ölpulsationsphänomene in dem WS-Typ-Flügelmotor 15 und der WS-Typ-Flügelpumpe 18 der vorliegenden Struktur auf. Durch Verändern der Abmessungsgrößen des Rotors 2 und des Stators 1 können Flügelmotoren 15 und die Flügelpumpe 18 entworfen werden, die für Kraftfahrzeuge mit verschiedenen Leistungen und Drehzahlen geeignet sind.
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Wie es in 3 gezeigt ist, treibt das Drehmoment, das durch den Motor 10 des Kraftfahrzeugs erzeugt wird, über die Kupplung 11 die Hydraulikpumpe 18 an, damit sich dieselbe dreht, das Hochdrucköl, das durch die Hydraulikpumpe erzeugt wird, fließt in den Hydraulikflügelmotor 15 über die T-Muffe 13 und das Rückwärtsventil 14, um den Hydraulikflügelmotor 15 zu zwingen, sich zu drehen. Die Ausgangswelle des Hydraulikmotors ist mit dem Differential des Kraftfahrzeugs verbunden, um das Differential anzutreiben, so dass sich dasselbe dreht. Die zwei Halbachsen des Differentials treiben jeweils die rechten Räder und die linken Räder des Kraftfahrzeugs an, damit sich dieselben drehen, um Leistung zu erzeugen. Die Drehgeschwindigkeit des Hydraulikmotors, d. h. die Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kann geregelt werden durch Regeln des Öffnungsgrads des Kraftfahrzeugdrehzahlregelventils 12. Durch Drehen des Kerns des Rückwärtsventils 14 um 90 Grad kann die Position, wo das Hochdrucköl in den Hydraulikmotor fließt, verändert werden, um die Drehrichtung des Hydraulikmotors zu verändern, d. h. um die Fahrtrichtung (vorwärts oder rückwärts) des Kraftfahrzeugs zu verändern.
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Wie es in 4 gezeigt ist, treibt das Drehmoment, das durch den Motor 10 erzeugt wird, über die Kupplung 11 die Hydraulikpumpe 18 an, damit sich dieselbe dreht, das Hochdrucköl, das durch die Hydraulikpumpe erzeugt wird, ist über die T-Muffe 3 jeweils in Kommunikation mit einem Vorderradantriebs- und Steuerventil 22 und einem Hinterradantriebs- und Steuerventil 21 des Kraftfahrzeugs, wobei das Vorderradsteuerventil 22 mit einem Vorderradantriebshydraulikmotor 15' verbunden ist, und das Hinterradsteuerventil 21 mit einem Hinterradantriebshydraulikmotor 15 verbunden ist über das Rückwärtsventil 14. Das Kraftfahrzeugdrehzahlregelventil 12 ist mit der T-Muffe 13 verbunden. Die Vorderräder und Hinterräder werden gleichzeitig angetrieben, falls die Steuerventile 21 und 22 gleichzeitig geöffnet werden. Ein Hinterradantrieb wird erreicht, wenn das Vorderradsteuerventil 22 geschlossen ist. Ein Vorderradantrieb wird erreicht, wenn das Vorderradsteuerventil 22 geöffnet ist und das Hinterradsteuerventil 21 geschlossen ist. Ein Rückwärtsgang (Zurücksetzen des Kraftfahrzeugs) kann erreicht werden durch Schließen des Vorderradsteuerventils 22, Öffnen des Hinterradsteuerventils 21 und Drehen des Kerns des Rückwärtsventils 14 um 90 Grad. Die Drehzahlregelung des Kraftfahrzeugs kann erreicht werden durch geeignetes Regeln der Öffnungsgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugdrehzahlregelventils 12.
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Die in 5 gezeigte Struktur wird erhalten durch zusätzliches Bereitstellen eines Rückwärtsventils 14' hinter dem Vorderradantriebs- und Steuerventil 22 auf der Basis der in 4 gezeigten Struktur. Das Hinterradrückwärtsventil 14 und das Vorderradrückwärtsventil 14' können synchron geregelt werden durch ein Steuerungselement, um es zu ermöglichen, dass die Vorderräder und Hinterräder sich gleichzeitig rückwärts bewegen, wenn eine größere Leistung benötigt wird, um einen Rückwärtsgang zu erreichen. Andere Funktionen dieser Struktur sind ähnlich zu denjenigen der in 4 gezeigten Struktur.
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Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Kraftfahrzeug bereit, das die hydraulische kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug wie oben erwähnt übernimmt.
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Von der obigen Beschreibung ist zu sehen, dass die vorliegende Erfindung die folgenden technischen Effekte erreicht:
Bei der hydraulischen kontinuierlich veränderlichen Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung sind der Öltank, die Hydraulikpumpe, das Kraftfahrzeugdrehzahlregelventil, das Rückwärtsventil und der Hydraulikmotor über Ölleitungen verbunden, um eine integrale Struktur zu bilden. Eine solche Struktur ersetzt das Zahnradantriebspaar, das in den aktuellen kontinuierlichen veränderlichen Getriebestrukturen existierte, durch eine Hocheffizienz-WS-Typ-Hydraulikflügelpumpe und einen Hydraulikflügelmotor, und hat daher einen höheren Übertragungswirkungsgrad. Die kontinuierlich veränderliche Getriebestruktur gemäß der vorliegenden Erfindung mit einfacher Struktur, hohem Übertragungswirkungsgrad und stabiler Übertragungsleistung wird zu einem bedeutenden Meilenstein in der Geschichte der Entwicklung der Kraftfahrzeuge und wird die optimale Wahl sein für Kraftfahrzeughersteller. Das Zeitalter der echten hydraulischen kontinuierlich veränderlichen Getriebestruktur für ein Kraftfahrzeug wird bald kommen.
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Die obige Beschreibung gilt nur für die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung und beschränkt dieselben nicht. Verschiedene Modifikationen und Variationen können durch Fachleute auf diesem Gebiet entwickelt werden. Es sollte klar sein, dass jede Modifikation, jedes Äquivalent und jede Verbesserung, die innerhalb der Wesensart und des Schutzbereichs der Erfindung entwickelt werden, zu dem Schutzumfang der Erfindung gehören.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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