Транспортное средство

 

(72) Авторы изобретения

A.Ã. Черный, Н.В. Гулиа, Л.Л. Гвелесианф, Г.А. Нагорняк и А.Д. Старинский

1.

1 (7l ) Заявитель

Курский политехнический институт (54) ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Изобретение относится к силовым установкам транспортных средсia, например автомобилей, применяемых для накопления кинематической энергии торможения и ее последующего использования (рекуперации) с целью увели5 чения интенсивности разгона, сокращения расхода горючего и уменьшения токсичности выхлопа, для запуска двигателя и привода внешних гидросис%

t0 тем транспортного средства, таких как гидроусилитель руля, гидросистема тормозов, система открывания и закрывания дверей и других.

Известно транспортное средство, имеющее,по крайней мере, одну вспомогательную гидравлическую систему с нагнетательной и сливной гидроликиями, устройство для регенерации энергии торможения, выполненное в виде обратимой гидромашины, кинематически связанной с трансмиссией и энергетической установкой транспортного средства, с системок управления, имеющей управляемый распределитель, сообщенный с одной стороны с гидро" газоаккумулятором и гидробаком, а с другой стороны - посредством первой и второй гидролиний с упомянутой гидромашиной, и управляющий механизм для соединения обратимой гидромашины соответственно с трансмиссией и энергетической установкой транспортного средства 11 .

0 указанном транспортном средстве наряду с приводом регенератора предполагается одновременно наличие на транспортном средстве ряда индивидуальных приводов вспомогательных гидравлических систем: гидроусилителя руля, гидросистемы тормозов, системы открывания и закрывания дверей и других, связанных с двигателем и другими источни <ами энергии.

Установка всех перечисленных устройств на транспортное средство значительно усложняет конструкцию, удорожает изготовление и эксплуата905131

3 цию, в то же время увеличивая вес транспортного средства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем использования гидроаккумулятора в каS честве многоцелевого энергетического источника, Поставленная цель достигается тем, что система управления снабжена электроконтактным датчиком наполнения рабочей жидкостью камеры гидрогазоаккумулятора, двумя электроуправляемыми гидроклапанами, электрически связанными с электроконтактным датчиком и пятью обратными клапанами, гидрогазоаккумулятор выполнен с двумя дополнительными гидролиниями с установленными в них первым и вторым обратными клапанами, первая из которых сообщена через первый электроуправляемый гидроклапан с обратимой гидромашиной, а вторая - с нагнетательной гидролинией вспомогательной гидравлической системы транспортного средства, а управляющий механизм снабжен муфтой с гидроприводом для соединения обратимой гидромашины с энергетической установкой, причем гидропривод муфты сообщен со вторым электроуправляемым гидроклапаном, последний гидравличес и связан со стороны гидропривода муфты с упомянутой первой гидролинией, а с другой стороны сообщен посредством двух магистралей через соответственно третий и четвертый обратные клапа35 ны со второи дополнительной гидролинией и с гидробаком, при этом первый электроуправляемый гидроклапан установлен во второй гидролинии, а

<о сливная гидролиния вспомогательной гидравлической системы подключена через пятый обратный клапан к гидробаку.

На фиг.1 изображена принципиаль45 ная схема предлагаемого средства на фиг.2 — разрезы распределителя системой упр-.вления и различные положения золотника, соответствующие периодам I†- III движения транспортного средства, установившегося движения, торможения и разгона; на фиг.3 — устройство датчика последовательного включения управляющих электромагнитов„

Транспортное средство (см.фиг.1) содержит механизм 1 попеременного включения обратимой гидромашины 2, состоящей из свободно сидящих на ва4 лу зубчатых колес 3 и 4, постоянно зацепленных с колесами 5 и 6, соответственно на первичном 7 и вторичном

8 валах коробки передач 9 трансмиссии транспортного средства, причем первичный вал 7 соединяется муфтой сцепления 10 с энергетической установкой, т.е. двигателем ll, а вторичный вал 8 - с ведущим мостом 12 транспортного средства, Ручное подключение гидромашины 2 к трансмиссии или двигателю происходит рукоятью 13, перемещающей на шлицах по валу гидромашины 2 зубчатую муфту включения 14 до соединения ее с соответствующими полумуфтами на обращенных к муфте 14 торцах колес 3 ,и 4 (муфта 14 может быть кулачковой или иной конструкции). Автоматическое подключение гидромашины 2 к двигателю 8 производится посредством гидропривода, имеющего гидроцилиндр

15, содержащий поршень 16 и упругий элемент 17, при этом тяга 18 осуществляет поворот рычага 19, а последний перемещает полумуфту 20 до соединения ее с полумуфтой на торце колеса 4. Переключение передач в коробке 9 осуществляется рукоятью

21. Гидромашина 2 первой гидролинией

22 с обратным клапаном 23 соединяется с управляемым распределителем

24, позволяющим соединить гидролинии 22 через обратный клапан 25 с второй гидролинией 26 гидромашины 2 при холостой ее работе (см.фиг,.2, положение I золотника 27 распределителя 24),.

При торможении транспортного средства гидролиния 22 соединяется распределителем 24 с гидролинией 28, подающим рабочую жидкость в баллон

29 гидрогазового аккумулятора, имеющего эластичную диафрагму 30, разделяющую газовую 31 и жидкостную 32 части баллона 29, а гидролинией 26со всасывающей гидролинией 33 гидробака 34 (см.фиг.2, положение !I золотника 27). В режиме разгона машины трубопровод 26 соединяется золотником 27 клапана 24 с трубопроводом 28, а трубопровод 22 — с трубопроводом 33 (см. фиг.2, положение в золотника 27). При повышении давления в системе в режиме торможения регулируемый перепускной клапан 35 соединяет гидролинию 22 с гидролинией 36 масляного радиатора 37, из которого через гидролинию 38 охлажден45

5 90513 ное масло поступает в гидробак 34.

Гидробак 34, внутри которого помещен баллон 29, изготовлен из пластичного металла и имеет термоизоляцию 39 и патрубок 40 с обратным кла5 паном 41, через который в гидробак 34 поступает воздух низкого давления, например от компрессора тормозной системы, для улучшения работы гидромашины 2 в режим насоса с предохранительным клапаном 42 аварийного режима (баллон 29 может быть расположен и вне гидробака 34), Перед патрубком 40 в гидробаке 34 имеется маслоотражатель 43, препятствующий попаданию масла в патрубок 40 и выбросу его через предохранительный клапан

42. Трубопроводы 33 и 28 соединяют ручной насос 44 для ручной закачки масла в баллон 29, Электроуправляемый гидроклапан 45 служит для обеспечения запаса жидкости в баллоне

29, гарантирующего работу вспомогательных гидравлических систем, и содержит два плунжера 46 и 47, соединенные штоком 48, тягу 49, жестко связанную с плунжером 46, упругий элемент 50, стремящийся переместить плунжеры 46 и 47 направ..

ГиДРомашина;2 посредством первой 30 дополнительной гидролинии 51, в которой установлен первый обратный клапан 52, и отверстия в плунжере 17 может быть соединена с гидробаком 34.

Электроуправляемый гидроклапан 53

35 предназначен для включения привода гидромашины 2 от двигателя 11 и принудительного наполнения баллона 29 рабочей жидкостью s случае резкого уменьшения ее объема, Привод гидромашины 2 состоит иэ цилиндра 15, поршня 16, тяги 18 и упругого элемента 17, служащих для перемещения полумуфты 20. Клапан 53 содержит два плунжера 54 и 55, соединенные штоком 56, тягу 57, жестко связанную с плунжером 54, упругий элемент 58, стремящийся переместить плунжеры 55 и 54 направо. Гидролиния 59 соединяет камеру 32 баллона 29 с полостью

50 цилиндра 15. Полость цилиндра 15 может быть соединена с гидролинией

35 посредством гидролинии 60 и отверстия в плунжере 54. S гидролинии .60 установлен четвертый обратный клапан 61. Гидролиния 62, в которой

55 установлен третий обратный клаган

63, может быть присоединен посредством отверстия в плунжере 55 к

1 6 первой гидролинии 22 гидромашины 2 с целью подкачки баллона 29 от двигателя 11 независимо от положения золотника 27 (см.фиг.2) в распределителе

24. Гидролиния 64 с установленным на ней вторым обратным клапаном 65 служит дпя подачи жидкости иэ камеры

32 баллона 29 к вспомогательным гидросистемам транспортного средства. Гидролиния 66 с установленным на ней пятым обратным клапаном 67 служит для подачи использованной жидкости от вспомогательных гидросистем в гидролинию 38 и далее — в гидробак 34.

Электромагниты 68 и 69 служат для перемещения плунжеров клапанов

45 и 53 соответственно в направлении противодействия упругим элементам 50 и 58. Укаэанные электромагниты управляются электроконтактным датчиком 70, работа которого обеспечивается путем перемещения штока 71, приводимого в действие диафрагмой 30 при уменьшении обьема жидкости до предельно низкого уровня (вход штока 71 вверх) и обратной пружиной, установленной в датчике 70 (ход штока 71 вниз), 72 — соединительные провода датчика 70 и электромагнитов 68, 69.

Распределитель 24 состоит из золотника 27 (см.фиг.2), имеющего ряд отверстий (раэрезы показаны на фиг.2) и корпуса 73. Отверстия в золотнике 27 выполнены так, что в положении I золотника соединены гидролинии 22 и 26, что соответствует холостому ходу гидромашины 2 (на фиг.2 указаны не сами гидролинии 22 и 26, а их клапаны - соответственно

23 и 25). В положении II золотника

27 соединены гидролинии 33 и 26, 28 и 22, что соответствует режиму торможения транспортного средства.

В положении III золотника 27 соедине" ны гидролинии 33 и 22, 28 и 26, что соответствует разгону транспортного средства.

Устройство датчика 70 показано на фиг.3. Ыток 71 поджат пружиной

74, стремящейся переместить его вниз. В пазы направляющей 75 штока

71 входят ползуны 76 и 77, связанные рычагом 78, который может качаться вокруг оси 79. На ползуне

76 установлен подвижный электрический контакт 80, которому противостоит негодвижный контакт 81. Полэуны

7 9051

76 и 77 могут быть утоплены выступом 82 штока 71 при перемещении последнего вверх или вниз °

Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим сначала работу энергетической системы транспортного средства в том состоянии, когда объем жидкости в баллоне 29 достаточно велик (больше некоторого предельно ip низкого уровня). При этом плунжеры

46 и 47, 55 и 54 клапанов соответственно 46 и 53 занимают положение показанное на схеме фиг.l: гидролинии 26 и 59 не перекрыты, а гидролинии 51, 60 и 62 перекрыты. В этом случае жидкость высокого давления перемещает поршень 16 влево (как показано на схеме фиг.1), преодолевая сопротивление упругого элемента

2О

17, и таким образом отключает гидромашину 2 от двигателя 11. Подключение системы к трансмиссии или двигателю или отключение в данном состоянии может осуществлят.ься только вручную рукоятью 13.

В положении I (см.фиг.2) золотника 27 распределителя 24 (см.фиг.1) жидкость циркулирует по замкнутой системе: гидромашина 2 - гидролиния

22 — плунжер 27 — гидролиния g6 гидромашина 2. Путь жидкости через золотник 27 показан стрелками на фиг.2 (положение I). Это соответствует холостой работе гидромашины 2.

В положении 11 (см.фиг.2) золотника 27 гидромашина 2 работает в режиме насоса, нагнетая жидкость из гидробака 34 в баллон 29. При перемещении рукояти 13 вправо (см.фиг.l) 4о вал гидромашины 2 соединяется через колеса 3 и муфту 14 со вторичным валом 8 коробки передач 9, а затем— с ведущим мостом 12 транспортного средства. Движущееся транспортное средство тормозится, ее кинетичес-кая энергия переходит в потенциальную энергию сжатого газа в баллоне 29, Двигатель 11 при этом может быть подключен к трансмиссии муфтой 10 или отключен, а в коробке 9 - включена соответствующая передача. При включении нейтральной передачи в коробке передач 9, переключении муфты 14

Э на колесо 4 и включении муфты 10

55 при работающем двигателе 11 в баллоне 29 газ сжимается энергией только двигателя 11 при неподвижном или движущемся по инерции транспортном

31 8 средстве. При нейтральном положении муфты 14 вал гидромашины 2 неподвижен.

В положении ill (см.фиг.2) золотника 27 гидромашина 2 работает в режиме двигателя, причем жидкость поступает из баллона 29 через гидролинию 26, а затем через гидролинии

22 и 29 направляется в гидробак 34.

При соединении муфты 14 с колесом 3 и включенной передаче в коробке передач 9 происходит разгон транспортного средства гидромашиной 2 посредством энергии сжатого газа. Двигатель 11 может. быть подключен к коробке передач 9 муфтой 10, помогая разгону, или отключен. При соединении муфты 14 с колесом 4 и включении муфты 10 гидромашина 2 прокручивает двигатель, заводя его.

При торможении на затяжных спусках и работе гидромашины 2 в режиме насоса давление в баллоне 29 доходит до уровня, на который отрегулирован перепускной клапан 3, затем масло начинает циркулировать через перепускной клапан 35, радиатор 37 и гидробак 34, охлаждаясь в радиато37.

При аварийной ситуации (возможном разрушении баллона 29) сжатый в баллоне газ повышает давление в

;; гидробаке 34, изготовленном из мягкой стали или другого пластичного материала, но(за счет сравнительно большого объема гидробака 34) до сравнительно небольшой величины.

Избыточный газ выбрасывается наружу через предохранительный клапан 42, а масло попадает обратно в гидробак

34 благодаря маслоотражателю 43.

Кроме того, гидробак предохраняет баллон 29 от возможных ударов при авариях. Между баллоном 29 и жидкостью в гидробаке 34 происходит теплообмен, причем тепло удерживается от диссипации термоизоляцией 39, что делает работу устройства более мягкой, сглаживая пики давлений в баллоне 29, и повышает КПД устройства.

При необходимости (например в случае отказа основной системы запуска двигателя 11) последний может быть запущен гидромашиной 2 в режиме двигателя. Если гидроаккумулятор отключен от двигателя 11 и трансмиссии или транспортное средство неподвижно и двигатель не работает, го

9 9051 увеличить давление в баллоне 29 можно при помощи ручного насоса 44.

Рассмотрим теперь работу энергетической системы транспортного средства в состоянии, когда во время

5 движения транспортного средства при работающем двигателе 11, включенной муфте 10 и подключенном к трансмиссии гидрогазоаккумуляторе (посредством муфты 14, колес 3 и 6, вала 8 — к мосту 12) объем жидкости в баллоне 29 достиг некоторого предельно низкого уровня. В этом случае отключаются электромагниты

68 и 69 и под действием упругих элементов 50 и 58 соответствующие тяги 49 и 57 и плунжеры 46, 47, 55 и

54 перемещаются направо (см.фиг.l).

При этом перекрываются гидролинии

26 и 59, одновременно открываются проходы через гидролинии 51,62 и 60 (для жидкости) с помощью отверстий в плунжерах соответственно 47, 55 и 54. Ilo гидролинии 60 жидкость перетекает в гидролинию 36 и далее — в гидробак 34 под действием упругого элемента 17 и поршня 16, который, перемещаясь вправо вместе с тягой 18, посредством рычага 19, муфты 20, соединяющейся с колесом 4, подключает гидромашину 2 к двигателю 11.

Гидромашина 2, работая в режиме насоса, перекачивает жидкость из гидробака 34 через гидролинию 51 в баллон

29 через гидролинию 62. После увеличения объема жидкости в баллоне 29

35 плунжеры 55 и 54 перемещаются влево (так как срабатывает электромагнит 69), отключая при этом гидромашину 2 от двигателя 11, как описано выше. Электромагниты 68 и 69 могут отключаться одновременно, но при этом клапан 53 должен срабатывать при меньшем объеме жидкости е баллоне 29 чтобы расширить возможФ

45 ности.регенератора в отношении накопления кинетической энергии машины.

Если первым срабатывает клапан

45, то гидромашина отключена от

50 баллона 29, и в целом гидрогазоаккумулятор отключен от трансмиссии транспортного средства с точки зрения обеспечения работы гидромашины 2 в режиме двигателя; В общем при перекрытии гидролинии 26 посредством

55 плунжера 46 и одновременном открытии гидролинии 51 посредством плунжера 47 гидромашина 2 сохраняет возможность ра31 10 ботать при торможении в режиме насоса, а гидрогазоаккумулятор — накапливать энергию торможения, Электроконтактный датчик наполнения 70 применительно к контролю работы одного электромагнита (68 или

69) функционирует в следующей последовательности.

При уменьшении объема жидкости в баллоне 29 до некоторого предельного уровня диафрагма 30 нажимает на шток 71, заставляя его перемещаться вверх. Вытсуп 82 при этом утапливает ползун 76 и тем самым размыкает контакты 80 и 81, обеспечивая электроцепь и отключая электромагнит.

После отключения электромагнита 69 происходит наполнение баллона 29 рабочей жидкостью за счет принудительного вращения вала гидромашины 2 от двигателя lI. В процессе наполнения баллона 29 диафрагма 30 отжимается жидкостью вниз, а шток 71 одновременно пружиной 74 отжимается вниз вслед за диафрагмой и, когда будет получен требуемый объем жидкости, выступ 82 утапливает ползун 77 посредством рычага 78, перемещая налево ползун 76 и замыкая контакты 80 и 81. Если предусматривается одновременное срабатьвание эпектромагнитов 68 и 69, то их работа может контролироваться устройством, показанным на фиг.3. Если же электромагниты 68 и 69 должны срабатывать в разное время, то требуется параллельная установка двух устройств, показанных на фиг.3, по одному на

,каждый электромагнит.

Таким образом, моменты отключения и включения электрической цепи устройством, изображенном на фиг.3 различны и зависят от расстояния между ползунами 76 и 77, которое может быть выбрано конструктивно требуемым.

В результате предлагаемого выполнения энергетической системы транспортного средства обеспечивается работа вспомогательных гидросистем транспортного средства за счет системы регенерации энергии, при этом отпадает необходимость в установке ряда узлов, обеспечивающих работоспособность этих систем: гидронасоса усилителя руля, некоторых устройств привода открывания дверей и т.д. Такая унифицированная гидросистема надежна с точки зрения го11 товности к работе вспомогательных гидросистем. Кроме того, обеспечивается возможность на тяжелых транспортных средствах типа автобусов устанавливать тормоза с гидроприводом, которые оказываются здесь более компактными, легкими, чем тормоза с пневматическим приводом и повышается экономичность транспортного средства за счет использования 10 для работы внешних гидросистем регенерированной энергии торможения машины.

9051

Формула изобретения

30

Транспортное средство, содержащее, по крайней мере, одну вспомогательную гидравлическую систему, имеющую нагнетательную и сливную гидролинии, г0 устройство для регенерации энергии торможения, выполненное в виде обратимой гидромашины, кинематически связанной с трансмиссией и энергетической установкой транспортного 2з средства, с системой управления, имеющей управляемый распределитель, сообщенный с одной стороны с гидрогазоаккумулятором и гидробаком, а с другой стороны - посредством первой и второй гидролиний с 0упомянутой гидромашиной, и управляющий механизм для соединения обратимой гидромашины соответственно с трансмиссией и энергетической установкой транспортного средства, о тл и чающее с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем использования гидрогазоаккумулятора в качестве 40 многоцелевого энергетического

31 12 источника, система управления снабжена электроконтактным датчиком наполнения рабочей жидкостью камеры гидрогазоаккумулятора, двумя электроуправляемыми гидроклапанами, электри"чески связанными с электроконтактным датчиком и пятью обратными клапанами, гидрогазоаккумулятор выполнен с двумя дополнительными гидролиниями с установленными в ней первым и вторым обратными клапанами, первая из которых сообщена через первый электроуправляемый гидроклапан с обратимой гидромашиной, а вторая с нагнетательной гидролинией вспомогательной гидравлической системы транспортного средства, а управляющий механизм снабжен муфтой с гидроприводом для соединения обратимой гидромашины с энергетической установкой, причем гидропривод муфты сообщен со вторым электроуправляемым гидроклапаном, последний гидравлически связан со стороны гидропривода муфты с упомянутой первой гидролинией, а с другой стороны сообщен посредством двух магистралей через соответственно третий и четвертый обратные клапаны со второй дополнительной гидролинией и с гидробаком, при этом первый электроуправляемый гидроклапан установлен во второй гидролинии, а сливная гидролиния вспомогательной гидравлической системы подключена через пятый обратный клапан к гидробаку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 027175, кл. В 60 К 17/00, 21.02.79, (прототип).

905131 Б 2Б

РЮ г7

Л / l

Составитель В. Ухнин

Редактор М. Келемеш Техред С. Мигунова Корректор Г. Назарова

Заказ 261/30 Тираж 714 Подписное

ВНЯИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушска;. наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул, Проектная, 4

ГЗ

73

В а