ПРИВОДНОЙ БЛОК С ДВИГАТЕЛЕМ И ТОРМОЗОМ-ЗАМЕДЛИТЕЛЕМ Российский патент 1999 года по МПК B60K11/02 B60T1/00 

Изобретение относится к приводному блоку с двигателем и тормозом-замедлителем согласно ограничительной части п.1 формулы. Такой приводной блок известен из патента ФРГ N 3713580 (документ 1).

Тормозы-замедлители используются в тяжелых транспортных средствах прежде всего для того, чтобы поглощать образующуюся, в частности, при торможении с высокой скоростью движения кинетическую энергию торможения и преобразовывать ее в тепло. В качестве рабочей жидкости служит, как правило, масло. Переданное в тормозе-замедлителе к рабочей жидкости тепло должно быть введено посредством особого теплообменника в охлаждающую жидкость или окружающий воздух.

Известный из патента США N 3720372 (документ 2) тормоз-замедлитель оборудован приводным двигателем, постоянно соединен с коленчатым валом и непрерывно омывается охлаждающей жидкостью охлаждающего устройства, при этом ротор тормоза-замедлителя служит циркуляционным насосом вместо жидкостного насоса.

Цель изобретения состоит в нагреве охлаждающей жидкости посредством тормоза-замедлителя и обогрева салона транспортного средства. Для этой цели служит также установленное на тормозе-замедлителе управляющее устройство, которое лишь направляет охлаждающую жидкость в зависимости от ее температуры в обводном трубопроводе через радиатор.

Из патента ФРГ N 3301560 (документ 3) известен далее тормоз-замедлитель, который через включаемую муфту соединен с коленчатым валом приводного двигателя и с ведущими колесами транспортного средства. Задачей тормоза-замедлителя, однако, не является поглощение и преобразование высокой кинетической энергии торможения транспортного средства в тепло. Тормоз-замедлитель эксплуатируется исключительно как отопитель, причем теплопроизводительностью следует управлять с учетом имеющейся в распоряжении мощности привода. Охлаждающая жидкость двигателя служит одновременно рабочей жидкостью тормоза-замедлителя.

Известный из заявки ФРГ N 1946167 (патент США N 3650358) тормоз-замедлитель непосредственно соединен с коленчатым валом ДВС, охлаждающая жидкость которого также служит рабочей жидкостью тормоза-замедлителя. Преимущество этого принципа эксплуатации состоит в том, что скапливающееся тепло создается непосредственно в направленной в радиатор охлаждающей жидкости и в теплообменнике между двумя жидкостями нет необходимости.

Все известные приводные блоки имеют следующие недостатки: тормоз-замедлитель неоптимально выполняет обе свои функции, а именно функцию торможения и функцию циркуляции охлаждающей жидкости. Он работает в режиме торможения недостаточно экономично, поскольку преобразует при этом в тепло слишком много энергии. У тормоза-замедлителя согласно документу 2, кроме того, за счет потерь на вентиляцию расходуется и преобразуется в тепло слишком много мощности. Наконец, режим торможения у известных тормозов-замедлителей недостаточно стабилен.

В основу изобретения положена задача создания приводного блока согласно ограничительной части формулы таким образом, чтобы тормоз-замедлитель в режиме торможения вырабатывал как можно больше мощности торможения, а именно так, чтобы режим движения или режим торможения был как можно стабильнее и чтобы в режиме неторможения он вырабатывал как можно меньше мощности торможения.

Эта задача решается посредством отличительных признаков п. 1 формулы. За счет того, что в приводном блоке, содержащем двигатель, коробку передач и гидродинамический тормоз-замедлитель, который находится в постоянной кинематической связи с двигателем и используется как насос для охлаждающей жидкости, рассчитан на постоянное полное заполнение и предвключен коробке передач, а соотношение между впускным сечением (A_Z) тормоза-замедлителя и его выпускным сечение (A_A) в режиме торможения составляет 4-7, а в тяговом режиме 0,5-2, причем входное и выходное сечение могут быть реализованы за счет регулирования сечений клапанов, может быть реализован ряд предпочтительных свойств приводной системы. К ним относятся оптимальный характер торможения, прежде всего в отношении стабильности режима торможения, возможность отказа от отдельного циркуляционного насоса для охлаждающей жидкости в контуре охлаждающей жидкости, а тем самым экономия конструктивного пространства, использование тормоза-замедлителя в качестве привода вентилятора, а также использование образующего тепла для обогрева салона и, в основном, исключение потерь мощности в режиме неторможения, т.е. в тяговом режиме. Под входным и выходным сечениями следует понимать также проходные сечения в подающих и сливных трубопроводах.

В целом, тормозы-замедлители устанавливают в качестве самостоятельного блока в цепи привода транспортного средства после коробки передач в направлении силового потока или интегрируют в ступенчатую коробку передач. Согласно изобретению, тормоз-замедлитель предвключен коробке передач, поэтому под выражением "тормоз-замедлитель" следует понимать так называемый первичный тормоз-замедлитель, который в тяговом режиме предвключен в силовом потоке коробке передач и действие которого на ведущие колеса зависит от состояния переключателя.

Возможное, согласно изобретению, изменение соотношения между входным и выходным сечениями до указанных в п. 1 формулы значений для выполнения обеих задач - накачивание охлаждающей жидкости в режиме неторможения и стабильный характер торможения в режиме торможения - может быть реализовано простыми средствами без очень больших затрат на технику управления и регулирования. Возможности изменения тормозного момента в процессе торможения могут быть обеспечены за счет подходящей модификации средств для реализации изменений проходных сечений или за счет дополнительных конструктивных мероприятий, например, уже известного смещения лопастного колеса статора.

Предпочтительно тормоз-замедлитель всегда заполнен полностью. Это обеспечивает оптимальный характер торможения при оптимальных габаритах тормоза-замедлителя. Решение задачи согласно изобретению поясняется ниже с помощью фигур, которые представляют:
- фиг. 1: приводной блок согласно изобретению, у которого изменение соотношения между входным и выходным сечениями тормоза-замедлителя и изменения тормозного момента происходят посредством клапана;
- фиг. 2: приводной блок согласно изобретению, у которого изменение тормозного момента происходит посредством смещения лопастного колеса статора.

На фиг. 1 и 2 изображены лишь основные составные части приводного блока согласно изобретению. Устройства техники управления и регулирования также не изображены.

На фиг. 1 проиллюстрированы расположение тормоза-замедлителя перед коробкой передач и возможность изменения соотношения между входным и выходным сечениями тормоза-замедлителя. Приводной блок 1 содержит двигатель 2, коробку передач (подробно не показана) и гидродинамический тормоз-замедлитель 4, который находится в постоянной кинематической связи с двигателем 2, в частности коленчатым валом. В изображенном случае тормоз-замедлитель находится с ним в постоянном вращательном соединении через редуктор 5. Тормозу-замедлителю 4 и двигателю 2 соответствует общий контур 6 охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость 7 контура 6 служит одновременно рабочей жидкостью тормоза-замедлителя 4, который рассчитан на постоянное полное заполнение ею. Благодаря расположению тормоза-замедлителя 4 в направлении силового потока перед коробкой передач он во всех рабочих состояниях остается связанным с двигателем, поэтому он может использоваться также в качестве насоса для циркуляции охлаждающей жидкости 7, и в тормозе-замедлителе не образуется снижающей мощности и нагружающей теплом мощности холостой вентиляции. В контуре 6 предусмотрен радиатор 8 с вентилятором 3. Вентилятор 3 может приводиться двигателем 2 или тормозом-замедлителем 4. Трубопровод 9 ведет при этом от выхода 10 радиатора 8 ко входу 11 для жидкости в тормоз-замедлитель 4, тогда как трубопровод 12 проходит от выхода 13 для жидкости из тормоза-замедлителя 4 в радиатор 8 через двигатель 2. В трубопроводе 12 предусмотрен клапан 15, который обеспечивает бесступенчатое изменение сечения трубопровода 12 в зоне клапана, т. е. сечения клапана, от 7 до 0,5 относительно трубопровода 9. В тяговом режиме, т. е. при невключенном тормозе-замедлителе, он работает как циркуляционный насос, для охлаждающей жидкости 7 в контуре 6. Сечение трубопровода 9 или открытое клапаном сечение в этом случае предпочтительно равно сечению трубопровода 12, т. е. клапан 15 в трубопроводе 12 в режиме неторможения имеет большое свободное проходное сечение, при котором подаваемая охлаждающая жидкость 7 под небольшим противодавлением подается через контур 6 производного блока 1.

В режиме торможения клапан 15 открывает лишь небольшое проходное сечение для подаваемой охлаждающей жидкости 7. Проходное сечение трубопровода 9 ко входу 11 для жидкости в тормоз-замедлитель 4 предпочтительно в 4-7 раз больше проходного сечения на выходе 13 жидкости из тормоза-замедлителя 4.

Охлаждающая жидкость продавливается таким образом на клапане 15 через дросселеобразное сужение, что в тормозе-замедлителе приводит к созданию противодавления и тем самым к возникновению тормозного момента. При переключении с тягового режима на режим торможения проходное сечение трубопровода 12 благодаря клапану 15 может быть бесступенчато уменьшено относительно проходного сечения трубопровода 9.

При подобном расположении тормоза-замедлителя 4 в приводном блоке 1 существует также возможность (но показана) использования тормоза-замедлителя 4 одновременно в качестве привода вентилятора 3.

Клапан 15 выполнен здесь в виде бесступенчато регулируемого дросселя. Это обеспечивает бесступенчатое регулирование тормозного момента. Однако существует также возможность (но показана) ступенчатого изменения тормозного момента за счет соответственно управляемого клапана. Возможно также использование клапана, обеспечивающего только два положения включения, т.е. только изменение сечения. Этот последний вариант имеет, однако, тот недостаток, что в соответствии со степенью заполнения тормоза-замедлителя при определенной частоте вращения двигателя может быть создан только один возможный тормозной момент.

Однако существует также возможность (здесь не показана) предусмотреть клапан 15 в притоке, т. е. трубопроводе 9. Сечение подающей линии, т.е. трубопровода 9, должно быть в этом случае, однако, в 4-7 раз больше сечения отводящей линии 12. В насосном режиме сечение подающей линии следует уменьшить для реализации требуемого соотношения сечения, с тем чтобы достичь в основном одинаковых проходных сечений обоих трубопроводов. В тормозном режиме проходное сечение подающей линии, т.е. трубопровода 9, следует увеличить так, чтобы оно было в 4-7 раз больше проходного сечения в сливе, т.е. трубопроводе 12, для обеспечения действия противодавления в насосном тормозе-замедлителе.

На фиг. 2 изображена другая возможность расположения согласно изобретению тормоза-замедлителя в приводном блоке, причем управление тормозным моментом происходит за счет смещения лопастного колоса статора относительно лопастного колоса ротора тормоза-замедлителя. Приводной блок 1 имеет, в основном, такую же конструкцию, что и приводной блок 1 на фиг. 1, поэтому одинаковые элементы обозначены теми же ссылочными позициями. Приводной блок 1 содержит двигатель 2, коробку передач (не показана) и тормоз-замедлитель 4, который находится в постоянном вращательном соединении, в частности, с коленчатым валом. Двигателю 2 и тормозу-замедлителю 4 соответствует один общий контур 6 охлаждающей жидкости, в котором предусмотрен радиатор 8 с вентилятором 3. Трубопровод 9 соединяет выход 10 радиатора с входом 11 для жидкости в тормоз-замедлитель 4. Трубопровод 12 соединяет выход 13 жидкости из тормоза-замедлителя 4 со входом 14 радиатора через двигатель 2. Управление тормозным моментом происходит за счет смещения лопастного колоса статора относительно лопастного колеса ротора тормоза-замедлителя. Клапанное устройство 25 обеспечивает процесс переключения с режима неторможения на режим торможения и обратно. Клапанное устройство содержит клапаны 26, 27, причем переключающий клапан 26 расположен в байпасе к клапану 27.

Переключающий клапан 26 имеет два положения переключения, одно из которых обеспечивает максимальное проходное сечение трубопровода 12 между выходом 13 для жидкости из тормоза-замедлителя и двигателем, тогда как второе положение обеспечивает дросселеобразное сужение между тормозом-замедлителем 4 и двигателем 2, вызывающее сильное противодавление в тормозозамедлителе. Для этого клапан 26 выполнен, например, в виде двухлинейного распределителя. Клапан 27 не имеет возможности регулирования.

Первое положение включения соответствует при этом режиму неторможения, т. е. насосный тормоз-замедлитель подает охлаждающую жидкость 7 в контуре 6. Второе положение включения соответствует режиму торможения, т.е. насосный тормоз-замедлитель 4 вырабатывает высокий тормозной момент. В этом положении проходное сечение трубопровода 9 в 4-7 раз больше проходного сечения трубопровода 12, т.е. проходное сечение трубопровода 12 значительно меньше проходного сечения трубопровода 9.

В изображенном здесь режиме торможения лопастное колесо 21 статора и лопастное колесо 22 ротора расположены соосно друг с другом для создания максимального тормозного момента. Регулирование тормозного момента может осуществляться за счет поворота лопастного колеса статора из соосного положения относительно лопастного колеса ротора.

Управление тормозным моментом в режиме торможения происходит за счет смещения лопастного колоса 21 статора в эксцентричное положение относительно лопастного колеса 22 ротора подходящими средствами. Для этого необходимо внецентренно расположить опору 30 лопастного колеса статора. Возможности смещения лопастного колеса статора известны из следующих публикаций: патент ФРГ N 3113408 C1 и заявка ФРГ N 4010970 A1, поэтому об этом подробно не говорится.

Функция обоих клапанов 26, 27 может быть объединена также в одном клапане.

В режиме неторможения насосный тормоз-замедлитель обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости 7 в контуре 6 благодаря вращению лопастного колеса статора.

Изображенные на фиг. 1, 2 возможности использования тормоза-замедлителя в качестве насоса для охлаждающей жидкости, а также возможность изменения соотношения между входным сечением тормоза-замедлителя и его выходным сечением отличаются простым конструктивным исполнением. С помощью подобного устройства затраты на технику управления и регулирования могут быть минимальными.

Приводной блок содержит двигатель, гидродинамический тормоз-замедлитель, причем тормоз-замедлитель находится в постоянной кинематической связи с двигателем. Приводной блок содержит также контур охлаждающей жидкости, служащей одновременно в качестве рабочей жидкости тормоза-замедлителя. В тяговом режиме тормоз-замедлитель может быть использован как насос для охлаждающей жидкости. При этом тормоз-замедлитель рассчитан на постоянное полное заполнение. Кроме того, соотношение между входным сечением (A_Z) тормоза-заместителя и его выходным сечением (А_A) составляет в режиме торможения 4-7, а в тяговом режиме 0,5-2. Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, состоит в увеличении мощности торможения в режиме торможения тормоза-замедлителя или увеличении его стабильности, а также уменьшении мощности торможения в другом режиме тормоза-замедлителя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Приводной блок, содержащий двигатель, коробку передач, гидродинамический тормоз-замедлитель, находящийся в постоянной кинематической связи с двигателем, контур охлаждающей жидкости, служащей одновременно в качестве рабочей жидкости тормоза-замедлителя, который может быть использован как насос для охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что тормоз-замедлитель рассчитан на постоянное полное заполнение и включен перед коробкой передач, при этом соотношение между входным сечением (А_Z) тормоза-замедлителя и его выходным сечением (А_А) составляет в режиме торможения 4 - 7, а в тяговом режиме 0,5 - 2. 2. Блок по п.1, отличающийся тем, что соотношение между (А_Z) и (А_А) можно бесступенчато изменять. 3. Блок по п.1 или 2, отличающийся тем, что ротор и статор тормоза-замедлителя могут быть приведены в эксцентричное положение относительно друг друга.