專利名稱：全液壓汽車液壓傳動與控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及液壓控制技術(shù)領(lǐng)域及汽車技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種全液壓汽車的液壓傳動與控制系統(tǒng)。
現(xiàn)有的汽車，無論是國內(nèi)還是國外，實際采用的都是結(jié)構(gòu)復雜、體積龐大、成本高昂、效率低下的機械傳動以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，這種傳動與控制方式除這些缺點外，其能夠提供給系統(tǒng)或汽車的性能也是十分勉強的，比如節(jié)能問題無級變速問題(原地)轉(zhuǎn)向問題野外維修問題以及防盜問題等等。尤其是無級變速問題，國家耗巨資攻關(guān)但收效甚微。
現(xiàn)有的成熟技術(shù)中也有采用無級變速的，但其技術(shù)核心是采用液力動力換擋。由于這種技術(shù)本身的效率十分低下；變速范圍十分狹窄，并且使用它以后原本就十分復雜的汽車結(jié)構(gòu)變得更加復雜。因此，這種技術(shù)迄今為止僅僅用在不惜代價追求性能的中高檔小轎車中。
本發(fā)明的目的是提供一種依靠全液壓內(nèi)燃機(或傳統(tǒng)內(nèi)燃機加油泵)、各種控制閥、油路管道、獨立的液壓頂升系統(tǒng)、獨立的液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及原地轉(zhuǎn)向裝置等有機組合而成并具有高性能、高效率、低成本的全液壓汽車液壓傳動與控制系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種全液壓汽車液壓傳動與控制系統(tǒng)，包括全液壓內(nèi)燃機或傳統(tǒng)內(nèi)燃機加中低壓油泵、高壓油泵、高壓驅(qū)動進油路、回油路、空檔與起步閥，高壓驅(qū)動油路空檔與起步控制閥、可控節(jié)流閥、溢流閥、制動閥連動泄壓閥、前進與后退閥、蓄能器、緩沖器、一對驅(qū)動車輪的變速馬達及換向安全閥、緊急機械制動裝置，中低壓進回油主油路、中低壓轉(zhuǎn)向裝置、中低壓頂升裝置、中低壓變速控制馬達斜盤的進油路、回油路、控制馬達單作用缸的進回油路及變速控制閥、中低壓系統(tǒng)溢流閥、中低壓回路空檔與工作控制閥、調(diào)速電磁控制閥，其特征在于高壓動力系統(tǒng)與中低壓控制系統(tǒng)各自獨立，高壓油泵輸出的高壓油經(jīng)油路連接空擋與起步閥、可控節(jié)流閥、前進與后退閥、換向安全閥，再經(jīng)高壓驅(qū)動進回油路、與驅(qū)動車輪的馬達連接，以驅(qū)動車輪執(zhí)行前進、后退、空檔、變速、制動、原地轉(zhuǎn)向動作，中低壓油泵輸出的中低壓油流經(jīng)中低壓進回油主油路、與中低壓轉(zhuǎn)向裝置、中低壓頂升裝置連通，經(jīng)變速控制閥、調(diào)速電磁控制閥及中低壓變速控制馬達斜盤進油路、回油路、控制馬達單作用缸的進回油路與變速馬達連接，變速控制閥由具有相對運動的外殼與閥芯構(gòu)成，閥芯表面及內(nèi)部有軸向、周相及徑向進回油道與中低壓進油管、回油管連通，各油道通過閥芯運動與外殼上的特定油路與變速馬達連通。
按本發(fā)明提供的全液壓汽車液壓傳動與控制系統(tǒng)，具有獨立的液壓頂升系統(tǒng)、液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)及原地轉(zhuǎn)向裝置，性能高、效率高、能耗低、結(jié)構(gòu)簡單成本低。
本發(fā)明有如下附圖

圖1為本發(fā)明采用專利申請?zhí)枮?9117319．8的變速液壓馬達時的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為本發(fā)明中閥芯作軸向運動的變速控制閥軸向剖面示意圖；圖3為本發(fā)明中閥芯作軸向運動的變速控制閥徑向剖面示意圖；圖4為本發(fā)明中閥芯既可軸向運動又可用向運動的變速控制閥軸向剖面示意圖；圖5為本發(fā)明中閥芯既可軸向運動又可周向運動的變速控制閥徑向剖面示意圖；圖6為本發(fā)明中閥芯既可軸向運動又可周向運動的變速控制局部柱面展開示意圖。
圖7為本發(fā)明中閥芯既可軸向運動又可周向運動的變速控制閥的閥芯運動軌跡示意圖；圖8為本發(fā)明中用于取代變速控制閥的三個二位三通閥組合示意圖；圖9為本發(fā)明采用專利申請?zhí)枮?9117320．1的變速液壓馬達時的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；下面參照附圖進一步說明本發(fā)明的實施方案，全液壓汽車液壓傳動與控制系統(tǒng)，如圖1所示，包括全液壓內(nèi)燃機或傳統(tǒng)內(nèi)燃機加中低壓油泵18、高壓油泵19、高壓驅(qū)動進油路3、回油路1、空檔與超步閥9，高壓驅(qū)動油路空檔與起步控制閥11、可控節(jié)流閥13、溢流閥15、制動閥連動泄壓閥16、前進與后退閥29、蓄能器8、緩沖器32、一對驅(qū)動車輪的變速馬達2及換向安全閥30、緊急機械制動裝置31，中低壓進回油主油路26、27、中低壓轉(zhuǎn)向裝置22、中低壓頂升裝置(25)、中低壓變速控制馬達斜盤的進油路4、回油路6、控制馬達單作用缸的進回油路5及變速控制閥7、中低壓系統(tǒng)溢流閥14、中低壓回路空檔與工作控制閥21、調(diào)速電磁控制閥23，高壓動力系統(tǒng)與中低壓控制系統(tǒng)各自獨立，高壓油泵19輸出的高壓油經(jīng)油路連接空擋與起步閥9、可控節(jié)流閥13、前進與后退閥29、換向安全閥30，再經(jīng)高壓驅(qū)動進回油路3、1與驅(qū)動車輪的變速馬達2連接，以驅(qū)動車輪執(zhí)行前進、后退、空檔、變速、制動、原地轉(zhuǎn)向動作，中低壓油泵18輸出的中低壓油流經(jīng)中低壓進回油主油路26、27與中低壓轉(zhuǎn)向裝置22、中低壓頂升裝置25連通，經(jīng)變速控制閥7、調(diào)速電磁控制閥23及中低壓變速控制馬達斜盤進油路4、回油路6、控制馬達單作用缸的進回油路5與變速馬達2連接，變速控制閥7由具有相對運動的外殼與閥芯構(gòu)成，閥芯表面及內(nèi)部有軸向、周相及徑向進回油道與中低壓進油管26、回油管27連通，各油道通過閥芯運動與外殼上的特定油路與變速馬達2連通。
閥芯作軸向運動變速控制如圖2、圖3所示，變速控制閥7由端蓋、閥體、閥芯及控制桿、定位器37、導向銷40等組成，閥體上開設(shè)有進油孔36、回油孔39分別與閥芯表面上開設(shè)的進油槽34、回油槽38連通，閥體上開設(shè)的供、回油口35(a、b、c三個)根據(jù)變速的需要通過軸向移動閥芯有選擇地與閥芯上開設(shè)的與油槽34連通的供油孔wxyz連通，分別或同時鎖定驅(qū)動馬達中的工作柱塞而使汽車變速，變速控制閥7的圖示狀態(tài)為閥體上的供、回油口39全部與回油槽38相通的回油道33連通，馬達因柱塞全部釋放而工作在最低速狀態(tài)，隨著閥芯向右逐步移動，馬達的轉(zhuǎn)速將產(chǎn)生有級變化。但體積較大則是該閥的最大弱點。
閥芯既可軸向運動又可周向運動的變速控制閥7如圖4、5、6、7所示。圖中變速控制閥7的結(jié)構(gòu)與閥芯軸向運動的變速調(diào)節(jié)閥相當，所不同者主要是閥芯的運動方式由單一的軸向運動變?yōu)榧瓤奢S向運動也可周向運動，此外，閥芯上的供、回油通道的設(shè)置也有區(qū)別。圖中水平線以上表示閥體及其供、回油口；水平線以下則表示閥芯及其供、回油(虛線表示)通道，圖示位置為閥體a、b、c三油口均處于供油即馬達最高速狀態(tài)。由圖6不難看出，當閥芯按圖7所示軌跡自8點向1點順次轉(zhuǎn)動或移動時，馬達的轉(zhuǎn)速即從最高速變?yōu)樽畹退佟?br> 變速控制閥7為長方體，相應(yīng)的閥芯可作純平面運動，閥芯上開有軌跡槽，外殼上有定位銷。空檔與起步閥9為三位五通閥，其前的進、回油路上有液控單向閥10，液控單向閥10的啟閉油路與高壓油泵19的油路相通。前進與后退閥29的進、回油路與空檔與起步閥9的控制油路相通，控制油路與變速馬達2的高壓驅(qū)動進、回油路3、1相通。用以控制汽車正向行駛和倒車?？論跖c起步閥9之前設(shè)有汽車熄火滑行過程中制動時的補油油路28及其上的單向閥、粗濾器17。高壓驅(qū)動油路中高壓油泵19與空檔與起步閥9進油路及補油油路28間設(shè)有防逆動單向閥20。以避免蓄能器釋放能量及汽車上坡起步時使油泵或內(nèi)燃機逆向動作。變速馬達2的控制油路上接有安全換向閥30，其進、回油路與高壓驅(qū)動進油路3、回油路1相接。使汽車可以根據(jù)需要原地轉(zhuǎn)向，需要時該換向安全閥30可以鎖定馬達2，起到安全保護即防止溜行的作用?？諜n與起步閥9、可控單向閥11回油路接有可控節(jié)流閥13。高壓回油路上設(shè)有蓄能器8。蓄能閥8在制動時積蓄液壓能。調(diào)速電磁控制閥23與變速馬達2的馬達斜盤進油路4、回油路6及變速控制閥7相連。控制馬達2的斜盤傾角和變速控制閥7動作，使汽車無級變速。中低壓油泵18與中低壓進回油主油路26、27間設(shè)有中低壓油路空檔與工作控制閥21經(jīng)中低壓進回油主油路26、27與中低壓轉(zhuǎn)向裝置22、中低壓頂升裝置25、調(diào)速電磁控制閥23及變速控制閥7相連接?？刂普麄€中低壓供、回油系統(tǒng)的工作狀態(tài)。中低壓頂升裝置25與中低壓進回油主油路26、27間接有頂升裝置控制閥24。頂升汽車便于維修及撤換輪胎。換向安全閥30的高壓動力油路的回油路上設(shè)有緩沖器32。用以吸收汽車運動中換檔瞬間的沖擊壓力。變速控制閥7還可采用互相獨立的三個二位三通電磁閥組成變速控制閥。如圖8所示，該變速控制閥組由三個二位三通閥組成，可用于取代變速控制閥7。圖中下方兩條油路為中低壓供、回油油路；上方三條油路則分別連接馬達上的單作用油缸。驅(qū)動車輪的馬達采用高壓油路控制變速的馬達時，采用互相獨立的三個Y型電磁閥組成變速控制閥組，采用連體的三路電磁閥組成換向安全閥，三個Y型電磁閥的進回油路與前進與后退閥29相連，連體的三路電磁閥進回油路分別與三個Y型電磁閥相連。如圖9所示，系統(tǒng)所采用高壓油路控制變速的馬達，由于馬達的變速原理不同故系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)也有相應(yīng)的變化。從圖9以及其所示的系統(tǒng)元件編號可以看出，圖1中的有級變速控制油路5被取消，而有級變速的控制則轉(zhuǎn)移到高壓供、回油油路中并且用″變速Y型控制閥組7″取代了變速控制閥7。此外，圖1中的換向安全閥7應(yīng)使用三路閥，而緩沖器32的數(shù)量也需要增加為6個。除此以外，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與圖1所示完全相同。高壓油泵19與補油油路28間接有制動連動泄壓閥16。用以對汽車制動時為內(nèi)燃機卸載。
本發(fā)明的工作原理或過程敘述如下如圖1或圖9所示，第一步啟動高壓驅(qū)動油路空擋與起步控制閥9及低壓油路空擋與工作控制閥21處于圖示或空擋位置；液壓頂升裝置25的活塞收回并鎖定時啟動全液壓內(nèi)燃機(或傳統(tǒng)內(nèi)燃機并帶動高壓與中低壓油泵)，待運轉(zhuǎn)正常后接通電氣系統(tǒng)(圖中未表示)并接通控制閥21使變速系統(tǒng)可以工作、轉(zhuǎn)向裝置置獲得助力；操作變速控制閥7到圖示最低速(1擋)；操作調(diào)速閥23使馬達斜盤處于最小傾角態(tài)。第二步起步操作汽車前進與倒退控制閥29處于需要狀態(tài)；在接通換向安全閥30后手動慢速接通空擋與工作控制閥9，實現(xiàn)汽車的緩慢起步。第三步變速根據(jù)車況、路況等情況，直接或通過調(diào)速閥23操作變速控制閥7；使汽車速度按需要改變。實際上，本發(fā)明可以通過兩種途徑獲得汽車的無級變速，其一是通過計算機及反饋電路優(yōu)化和穩(wěn)定內(nèi)燃機的工作頻率，使輸出的液壓油流量相對穩(wěn)定，然后通過調(diào)速閥23使汽車速度作小范圍的無級變化，當車速升高或降低到相鄰擋位設(shè)定速度時，計算機用電磁方式自動控制變速控制閥7有序動作到達相鄰的上或下一擋位，同時，計算機用電磁方式控制馬達斜盤自動復位，上述變速過程重新開始從而使得汽車的速度不斷地升高或降低。此變速控制方式下，傳統(tǒng)意義上的油門實際上是由計算機控制的。其二是取消馬達的斜盤及其控制油路即直接使用有級變速馬達，用控制內(nèi)燃機的工作頻率即輸出液壓油流量大小的方式作為馬達級與級之間的過渡，變速控制閥7的有序動作仍然依靠計算機來完成。此方式下，駕駛員右腳下控制的仍然是傳統(tǒng)的油門。以上變速方式還可以通過適當?shù)碾娐芳坝吐方M織和控制后由駕駛員按照傳統(tǒng)習慣，根據(jù)路況、車況等情況，依靠經(jīng)驗人工手動控制車速。第四步制動及停車右腳離開油門并踏在剎車踏板上，此踏板控制可調(diào)節(jié)流閥13節(jié)流，其節(jié)流的程度視需要而定，大致可分為三種狀態(tài)一般的減速節(jié)流；防抱死制動；完全制動。當節(jié)流動作開始時，與節(jié)流閥13連動的泄壓閥16自動到達匯壓位置為內(nèi)燃機卸載，切斷馬達的動力源，同時，因為節(jié)流閥13的動作，高壓供、回油系統(tǒng)回油路上的壓力升高，迫使汽車減速，減速程度與節(jié)流程度是對應(yīng)的，當節(jié)流達到防抱死制動程度時，變速控制閥7在計算機控制下自動返回最低速即一擋位置，節(jié)流閥13完全關(guān)閉而可控單向閥11在設(shè)定的壓力值下開啟蓄能器蓄能并在回油路壓力降低后重新關(guān)閉并不斷重復此二動作直到汽車完全停止為止。當然，如果需要的話，也可以在節(jié)流閥13完全關(guān)閉的情況下關(guān)閉單向閥11，使汽車處于完全制動狀態(tài)。汽車停止后，計算機控制下的所有控制閥自動復位到汽車起步以前的位置。本系統(tǒng)倒車時的工作過程與前述工作過程基本相同，唯一的區(qū)別是汽車起步前需操作控制閥29進入倒車位置，其余不再贅述。蓄能器能量積蓄到設(shè)計程度(用儀表、限壓裝置自動或人工控制)以后，在汽車正常行駛過程中關(guān)閉內(nèi)燃機，蓄能器能量釋放控制閥10將自動開啟，蓄能器的能量釋放并驅(qū)動汽車前進或后退，達到節(jié)能的目的。在汽車停止而內(nèi)燃機空擋運行時，分別操作兩個換向安全閥30和起步閥9，可以驅(qū)動兩馬達相向旋轉(zhuǎn)從而使汽車原地轉(zhuǎn)向。由于換向安全閥在汽車停車時處于鎖定位置，因此，在任何有坡度的地方都可以放心停放汽車。緊急機械制動裝置可以在汽車失控如油管爆裂時對汽車制動，此外，汽車正常制動或坡道停車時，該裝置也可以起輔助制動或防溜行的作用。本系統(tǒng)所采用的液壓頂升裝置25包括一個控制轉(zhuǎn)閥和四個安裝在車輪附近并帶有液壓鎖的液壓油缸支腿，其作用是當汽車處于停車狀態(tài)時可以頂升汽車；懸空車輪以便于更換車輪，同時也可以起到防盜的作用。該裝置與轉(zhuǎn)向裝置22一樣，都是現(xiàn)有的成熟技術(shù)，此處不再敘述其工作原理。
權(quán)利要求
1．一種全液壓汽車液壓傳動與控制系統(tǒng)，包括全液壓內(nèi)燃機或傳統(tǒng)內(nèi)燃機加中低壓油泵(18)、高壓油泵(19)、高壓驅(qū)動進油路(3)、回油路(1)、空檔與起步閥(9)，高壓驅(qū)動油路空檔與起步控制閥(11)、可控節(jié)流閥(13)、溢流閥(15)、制動閥連動泄壓閥(16)、前進與后退閥(29)、蓄能器(8)、緩沖器(32)、一對驅(qū)動車輪的變速馬達(2)及換向安全閥(30)、緊急機械制動裝置(31)，中低壓進回油主油路(26)、(27)、中低壓轉(zhuǎn)向裝置(22)、中低壓頂升裝置(25)、中低壓變速控制馬達斜盤的進油路(4)、回油路(6)、控制馬達單作用缸的進回油路(5)及變速控制閥(7)、中低壓系統(tǒng)溢流閥(14)、中低壓回路空檔與工作控制閥(21)、調(diào)速電磁控制閥(23)，其特征在于高壓動力系統(tǒng)與中低壓控制系統(tǒng)各自獨立，高壓油泵(19)輸出的高壓油經(jīng)油路連接空擋與起步閥(9)、可控節(jié)流閥(13)、前進與后退閥(29)、換向安全閥(30)，再經(jīng)高壓驅(qū)動進回油路(3)、(1)與驅(qū)動車輪的變速馬達(2)連接，以驅(qū)動車輪執(zhí)行前進、后退、空檔、變速、制動、原地轉(zhuǎn)向動作，中低壓油泵(18)輸出的中低壓油流經(jīng)中低壓進回油主油路(26)、(27)與中低壓轉(zhuǎn)向裝置(22)、中低壓頂升裝置(25)連通，經(jīng)變速控制閥(7)、調(diào)速電磁控制閥(23)及中低壓變速控制馬達斜盤進油路(4)、回油路(6)、控制馬達單作用缸的進回油路(5)與變速馬達(2)連接，變速控制閥(7)由具有相對運動的外殼與閥芯構(gòu)成，閥芯表面及內(nèi)部有軸向、周相及徑向進回油道與中低壓進油管(26)、回油管(27)連通，各油道通過閥芯運動與外殼上的特定油路與變速馬達(2)連通。
2．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于變速控制閥(7)為長方體，相應(yīng)的閥芯可作純平面運動，閥芯上開有軌跡槽，外殼上有定位銷。
3．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于空檔與起步閥(9)為三位五通閥，其前的進、回油路上有液控單向閥(10)，液控單向閥(10)的啟閉油路與高壓油泵(19)的油路相通。
4．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于前進與后退閥(29)的進、回油路與空檔與起步閥(9)的控制油路相通，控制油路與變速馬達(2)的高壓驅(qū)動進、回油路(3)、(1)相通。
5．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于空擋與起步閥(9)之前設(shè)有汽車熄火滑行過程中制動時的補油油路(28)及其上的單向閥、粗濾器(17)。
6．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于在高壓驅(qū)動油路中高壓油泵(19)與空檔與起步閥(9)進油路及補油油路(28)間設(shè)有防逆動單向閥(20)。
7．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于變速馬達(2)的控制油路上接有安全換向閥(30)，其進、回油路與高壓驅(qū)動進油路(3)、回油路(1)相接。
8．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于在空檔與起步閥(9)、可控單向閥(11)回油路接有可控節(jié)流閥(13)。
9．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于在高壓回油路上設(shè)有蓄能器(8)。
10．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有調(diào)速電磁控制閥(23)與變速馬達(2)的馬達斜盤進油路(4)、回油路(6)及變速控制閥(7)相連。
11．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于在中低壓油泵(18)與中低壓進回油主油路(26)、(27)間設(shè)有中低壓油路空檔與工作控制閥(21)經(jīng)中低壓進回油主油路(26)、(27)與中低壓轉(zhuǎn)向裝置(22)、中低壓頂升裝置(25)、調(diào)速電磁控制閥(23)及變速控制閥(7)相連接。
12．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于在中低壓頂升裝置(25)與中低壓進回油主油路(26)、(27)間接有頂升裝置控制閥(24)。
13．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于在換向安全閥(30)的高壓動力油路的回油路上設(shè)有緩沖器(32)。
14．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于所說的變速控制閥(7)還可采用互相獨立的三個二位三通電磁閥組成變速控制閥。
15．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于所說的驅(qū)動車輪的馬達采用高壓油路控制變速馬達時，采用互相獨立的三個Y型電磁閥組成變速控制閥組，采用連體的三路電磁閥組成換向安全閥，三個Y型電磁閥的進回油路與前進與后退閥(29)相連，連體的三路電磁閥進回油路分別與三個Y型電磁閥相連。
16．按權(quán)利要求1所述的全液壓傳動與控制系統(tǒng)，其特征在于在高壓油泵(19)與補油油路(28)間接有制動連動泄壓閥(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種全液壓汽車液壓傳動與控制系統(tǒng),其特征在于高壓動力系統(tǒng)與中低壓控制系統(tǒng)各自獨立,高壓油泵輸出的高壓油流在各相關(guān)的控制閥的控制下驅(qū)動車輪執(zhí)行前進、后退、空擋、變速、制動、原地轉(zhuǎn)向動作,中低壓油泵輸出的中低壓油流則在各相應(yīng)控制閥的操控下分別驅(qū)動變速系統(tǒng),轉(zhuǎn)向裝置,頂升裝置工作,變速控制閥的閥芯表面及內(nèi)部有軸向、周相及徑向進回油道,各油道通過閥芯運動與外殼上的特定油路與馬達相接。
文檔編號F16H61/42GK1278494SQ0010998
公開日2001年1月3日 申請日期2000年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月8日
發(fā)明者李世六, 吳立楷 申請人:李世六