ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ, ИНТЕГРИРОВАННЫЙ В ТРАНСМИССИЮ АВТОТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ
HYDRAULIC MODULE INTEGRATED TO TRANSMISSION OF MOTOR VEHICLE WITH HYDRAULIC DRIVE

Изобретение относится к области автотранспортных средств с гидравлическим приводом, содержащих гидравлический модуль. В автотранспортном средстве с гидравлическим приводом классическая коробка передач заменена или дополнена замкнутым гидравлическим контуром.
Как правило, такие автотранспортные средства содержат источник вращательной энергии, например, двигатель внутреннего сгорания или электрический двигатель, предназначенный для приведения в действие одного или нескольких гидравлических машин гидравлического модуля. Гидравлические машины связаны с колесами транспортного средства и могут работать в режиме насоса для подзарядки аккумуляторов гидравлического давления, позволяющих накапливать гидравлическую энергию, преобразуя механическую энергию в гидравлическую энергию. Гидравлические машины могут также работать в режиме двигателя для использования накопленной гидравлической энергии и, следовательно, для передачи движущей мощности на колеса транспортного средства. Таким образом, гидравлические двигатели преобразуют гидравлическую энергию в механическую энергию.
Используемые гидравлические машины могут быть высокоточными объемными машинами, предпочтительно с переменным рабочим объемом цилиндров для регулирования уровней выдаваемых или потребляемых крутящего момента и мощности.
Это использование накопленной гидравлической энергии позволяет оптимизировать работу двигателя внутреннего сгорания и уменьшить его расход, а также выбросы загрязняющих газов. Действительно, накапливание гидравлической энергии позволяет автотранспортному средству использовать только гидравлическую энергию в качестве движущего средства.
Известно несколько типов архитектуры для гибридных гидравлических трансмиссий, таких как трансмиссии «параллельного» типа, в которых гидравлическая система подключается к классической трансмиссии для оптимизации первоначальной системы; трансмиссии «последовательного» типа, в которых двигатель внутреннего сгорания приводит в действие гидравлический насос, и трансмиссии «деривационного» типа, которые имеют смешанную архитектуру.
Известны также разные типы насосов или гидравлических двигателей, связанных с этими различными архитектурами гидравлической трансмиссии. Как правило, гидравлический насос, используемый для таких трансмиссий, является объемным поршневым насосом, в частности насосом с линейным расположением осевых поршней с вращающимся барабаном.
В объемном насосе текучая среда изолирована в камере переменного объема для ее перемещения из зоны всасывания (низкое давление) в зону нагнетания (высокое давление). Этот тип насоса называют «объемным», так как он перемещает объем текучей среды при каждом рабочем обороте; этот объем за рабочий оборот называют также «рабочим объемом цилиндра».
Как правило, при высоких значениях гидравлического давления, например, превышающих 300 бар, используют насосы с осевыми поршнями типа поршней с ползунами или с шаровыми шарнирами в случае ломаных осей или насосы с радиальными поршнями на ролике.
В рамках гидравлической трансмиссии приведение во вращение дифференциала моста при помощи гидравлического двигателя требует соответствующего габарита дифференциала и одного или двух гидравлических двигателей.
Известно подсоединение этих гидравлических компонентов к коробке дифференциалов: переднего (в случае переднего ведущего моста), заднего (в случае заднего ведущего моста) и переднего и/или заднего и/или центрального для внедорожников с четырьмя ведущими колесами. Эти решения являются технологически практичными, но занимают много места в моторном отсеке и в заднем основании кузова, что затрудняет их установку.
Кроме того, существует потребность в сокращении производственных расходов, в уменьшении веса при использовании такого гидравлического модуля, а также шума, производимого гидравлическим модулем.
Таким образом, задачей изобретения является устранение этих недостатков и оптимизация интегрирования гидравлического модуля в трансмиссию автотранспортного средства.
Следовательно, изобретение призвано предложить компактный гидравлический модуль, имеющий упрощенную архитектуру и являющийся простым в установке на автотранспортном средстве.
Объектом изобретения является также трансмиссия для автотранспортного средства, содержащая такой компактный гидравлический модуль.
В варианте осуществления изобретение относится к гидравлическому модулю, предназначенному для производства движущей мощности для автотранспортного средства с гидравлическим приводом, содержащего трансмиссию с картером, внутри которого находится дифференциал моста, выходные валы которого связаны с ведущими колесами указанного автотранспортного средства.
Гидравлический модуль содержит корпус насоса, который закреплен на картере трансмиссии и в котором находится единственный гидравлический двигатель, содержащий гидравлический распределитель, барабан, кулачок насоса, закрепленный на картере дифференциала моста, и множество радиальных поршней, входящих в контакт одним из своих концов с внутренней поверхностью кулачка насоса и выполненных, каждый, с возможностью перемещения скольжением внутри одного из цилиндров барабана. При этом указанные цилиндры барабана гидравлически сообщаются с гидравлическим распределителем для прохождения текучей среды в режиме всасывания или в режиме нагнетания гидравлического двигателя.
Гидравлический двигатель преобразует энергию текучей среды под давлением в механическую энергию в виде крутящего момента, вращающего дифференциал моста, выходные валы которого связаны с ведущими колесами транспортного средства.
Таким образом, гидравлический модуль интегрирован непосредственно в картер трансмиссии и использует некоторые компоненты дифференциала моста, что позволяет уменьшить количество деталей гидравлического модуля и, следовательно, его вес, а также снизить его стоимость. Это интегрирование внутрь трансмиссии позволяет также значительно уменьшить шум, распространяющийся во время работы гидравлического модуля.
Использование некоторых компонентов дифференциала моста позволяет также сократить число необходимых гидравлических двигателей до единственного гидравлического двигателя.
Предпочтительно гидравлический распределитель закреплен на картере дифференциала моста и вращается вместе с этим картером.
Внутренняя поверхность кулачка насоса может иметь волнистую форму.
В варианте осуществления кулачок насоса приводится во вращение центральным колесом дифференциала моста.
Внутренняя цилиндрическая поверхность центрального колеса моста неподвижно соединена с наружной цилиндрической поверхностью кулачка насоса.
В другом варианте осуществления кулачок насоса и центральное колесо дифференциала моста выполнены в виде единой детали. Это позволяет еще больше сократить число деталей гидравлического модуля за счет использования центрального колеса дифференциала моста в качестве дорожки кулачка насоса для радиальных поршней.
В варианте осуществления направление потоков гидравлической текучей среды меняется на обратное, когда направление вращения дифференциала моста меняется на обратное.
Вторым объектом изобретения является трансмиссия для автотранспортного средства с гидравлическим приводом, содержащая описанный выше гидравлический модуль.
Третьим объектом изобретения является автотранспортное средство, содержащее вышеуказанную трансмиссию и источник механической энергии, предназначенный для приведения в действие гидравлического модуля трансмиссии.
Предпочтительно автотранспортное средство содержит аккумуляторы давления, предназначенные для накопления гидравлического давления, создаваемого гидравлическим модулем.
Например, автотранспортное средство содержит четыре ведущих колеса.
Другие задачи, отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на единственную фигуру, на которой схематично показана часть архитектуры трансмиссии, включающей в себя заявленный гидравлический модуль.
Часть трансмиссии, обозначенная на фигуре общей позицией 1, предназначена для установки на автотранспортном средстве (не показано). Автотранспортное средство может быть, например, на тепловой тяге или на гибридной тяге и содержит приводной двигатель внутреннего сгорания и электрическую машину.
Трансмиссия 1 автотранспортного средства содержит первый картер 2а, в котором находятся различные первичная и вторичная линии (не показана) и различные соответствующие зубчатые передачи (не показаны), и второй картер 2b, расположенный со стороны системы фильтрации (не показана), например, такой как фрикционная муфта, двойной диск или любое другое соответствующее средство или маховик двигателя внутреннего сгорания. Первый и второй картеры 2а, 2b соединены друг с другом.
1
1
Как показано на фигуре, трансмиссия 1 содержит дифференциал 3 моста с осью Х-Х, расположенный внутри картеров 2а, 2b. Этот дифференциал 3 моста содержит центральное колесо 4 моста, приводимое во вращение крутящим моментом двигателя или двух двигателей. Дифференциал 3 моста содержит выходные валы (не показаны), связанные с ведущими колесами (не показаны) транспортного средства для их приведения во вращение.
Дифференциал 3 моста содержит коробку 5 дифференциала, установленную с возможностью вращения в картерах 2а, 2b трансмиссии, при помощи подшипников 6а, 6b качения. Центральное колесо 4 моста закреплено на картере 5 дифференциала.
В настоящей заявки более подробное описание трансмиссии 1 автотранспортного средства опускается.
Как показано на фигуре, внутри трансмиссии 1 встроен гидравлический модуль 10 или гидравлическая цепь тяги.
1
1
Гидравлический модуль содержит корпус 11 насоса, закрепленный на картерах 2а, 2b трансмиссии 1 при помощи крепежных средств 7, например, таких как винты, в котором находится единственный гидравлический двигатель 12 с осью Х-Х. Таким образом, корпус 11 насоса является неподвижным. Гидравлический двигатель 12 преобразует энергию текучей среды под давлением в механическую энергию в виде крутящего момента, приводящего во вращение дифференциал 3 моста.
Гидравлический двигатель 12 содержит кулачок 13 насоса, закрепленный на картере 5 дифференциала при помощи крепежных средств 8, например, таких как винты, и расположен под центральным колесом 4 моста. Кулачок 13 насоса выполнен в виде кольцевой втулки, охваченной центральным колесом 4 моста. Кулачок 13 насоса приводится во вращение центральным колесом 4 дифференциала 3 моста. Иначе говоря, внутренняя цилиндрическая поверхность (не показана) центрального колеса 3 моста неподвижно соединена с наружной поверхностью (не показана) кулачка 13 насоса. Внутренняя поверхность (не показана) кулачка 13 насоса имеет волнистую форму.
Гидравлический двигатель 12 содержит также гидравлический распределитель 14, барабан 15 и радиальные поршни 16, входящие в контакт одним из своих концов с внутренней поверхностью кулачка 13 насоса и выполненные с возможностью перемещения скольжением внутри цилиндров 15а барабана 15. Таким образом, радиальные поршни 16 приводятся в действие кулачком 13 насоса, в частности, за счет особой формы внутренней поверхности кулачка 13 насоса.
В варианте центральное колесо 4 дифференциала 3 моста и кулачок 13 насоса можно выполнить в виде единой детали, чтобы еще уменьшить число деталей гидравлического модуля.
Гидравлический распределитель 14 установлен в корпусе 11 насоса и закреплен на картере 5 дифференциала 3 моста с возможностью вращения вместе с ним. Гидравлический распределитель 14 опирается в осевом направлении на барабан 15. Барабан 15 содержит множество цилиндров 15а, каждый из который связан с одним радиальным поршнем 16.
1
2
1
2
Один конец цилиндров 15а гидравлически сообщается с гидравлическим распределителем для прохождения текучей среды в режиме всасывания или в режиме нагнетания гидравлического двигателя 12. Направление потока текучей среды в режиме всасывания показано стрелкой F, и направление потока текучей среды в режиме нагнетания показано стрелкой F. Направление потоков F, F меняется на обратное, когда направление вращения дифференциала 3 моста меняется на обратное.
Гидравлический модуль 10, связанный с колесами транспортного средства, может, таким образом, работать в режиме насоса для подзарядки аккумуляторов гидравлического давления (не показаны), преобразуя механическую энергию в гидравлическую энергию и накапливая гидравлическую энергию. Гидравлический модуль 10 может также работать в режиме двигателя для передачи накопленной гидравлической энергии и, следовательно, движущей мощности на колеса транспортного средства, преобразуя гидравлическую энергию в механическую энергию.
Как показано на фигуре, гидравлический модуль 10 установлен слева от дифференциала 3 моста. Следует отметить, что гидравлический модуль можно установить справа от дифференциала 3 моста. В этом случае корпус 11 насоса будет закреплен на картере 2b трансмиссии.
Благодаря изобретению, гидравлический модуль 10 интегрирован в трансмиссию 1 и связан с некоторыми составными частями дифференциала 3 моста для минимизации количества деталей и, следовательно, для сокращения производственных расходов и уменьшения веса.
Кроме того, поскольку гидравлический модуль расположен внутри трансмиссии, производимый во время работы шум соответственно уменьшается.
Изобретение можно применять для любого типа автотранспортного средства, содержащего дифференциал моста, например, такого как транспортные средства с четырьмя ведущими колесами.