АВТОМОБИЛЬ В.С.ГРИГОРЧУКА Российский патент 2000 года по МПК B60K3/00 

Изобретение относится к области машиностроения и может найти применение в качестве транспортного средства.

Известен автомобиль Газ-51 (4х2), содержащий раму с ходовой частью, на которой установлены бензиновый двигатель с силовой передачей, кабина, кузов, механизмы управления. Собственная масса 2500 кг, грузоподъемность 2500 кг, максимальная скорость 70 км/ч, расход топлива при скорости 40 км/ч 20 л на 100 км, мощность двигателя 70 л.с. при 2800 об/мин.

/Краткий автомобильный справочник НИИАТ, изд. 8, М., Транспорт, 1979, с. 116 - 118/.

Недостатками известного автомобиля Газ-51 являются: большой расход топлива, значительный шум двигателя, высокие тепловые потери в двигателе, загрязнение окружающей среды выхлопными газами, небольшой путь, проходимый автомобилем на одной заправке.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией автомобиля.

Известен также автомобиль Маз-500 (4х2), содержащий раму с ходовой частью, на которой установлены дизельный двигатель с силовой передачей, кабина, кузов, механизмы управления. Грузоподъемность 8000 кг, собственная масса 6600 кг, двигатель четырехтактный V-образный 180 л.с. при 2100 об/мин, максимальная скорость 85 км/ч, расход топлива при скорости 40 км/ч 22 л на 100 км. /Там же с. 135 - 140/.

Автомобиль Маз-500, как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату, принят за прототип.

Недостатки автомобиля Маз-500, принятого за прототип, те же.

Указанные недостатки определяются конструкцией автомобиля.

Целью настоящего изобретения является повышение эксплуатационных качеств автомобиля.

Указанная цель, согласно изобретению, обеспечивается тем, что дизельный двигатель с топливным баком и глушителем заменен пневмостатическим двигателем, содержащем корпус, разделенный на два отделения, одно из которых выполнено герметическим и в нем установлен ротор, имеющий специальные глухие каналы, открывающиеся в сторону от оси вращения и кинематически связанный с механизмом управления, выходным звеном которого является втулка, установленная на роторе с возможностью продольного перемещения, а во втором отделении установлен вал с маховиком, зубчатый венец которого входит в зацепление с шестерней привода генератора электрического тока и регулятора частоты вращения вала двигателя, установленных снаружи на корпусе двигателя, кроме того на стенке, соединяющей два отделения корпуса размещено герметическое устройство передачи вращения, кинематически связанное с ротором и валом маховика, причем герметическое отделение пневматически через запорный и расходный краны связано с баллонами сжатого воздуха высокого давления, который использован в качестве рабочего тела.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид автомобиля; на фиг. 2 - схема силовой передачи автомобиля; на фиг. 3 - общий вид пневмостатического двигателя; на фиг. 4 - вид сверху на пневмостатический двигатель; на фиг. 5 - продольный разрез пневмостатического двигателя; на фиг. 6 - общий вид ротора пневмостатического двигателя; на фиг. 7 - разрез по А-А фигуры 6; на фиг. 8 и 9 - схема сил, действующих на боковые стенки каналов ротора пневмостатического двигателя; на фиг. 10 - схема вращения ротора под воздействием давления сжатого воздуха; на фиг. 11 - схема механизма управления пневмостатическим двигателем; на фиг. 12 - схема устройства расходного крана.

Предлагаемый автомобиль содержит раму 1 с ходовой частью 2, на которой установлены кабина водителя 3, кузов 4, пневмостатический двигатель 5, установленный под кабиной водителя, кинематически связан с ведущими колесами автомобиля через муфту сцепления 6, коробку перемены передач 7, карданный вал 8. Пневмостатический двигатель содержит герметичный корпус 9, закрытый крышкой 10, имеющей предохранительный клапан 11, штуцер 12 для соединения с баллонами высокого давления 13 посредством трубопровода с запорным 14 и расходным 15 кранами, штуцер 16 для соединения с манометром 17. В негерметичном корпусе 18, выполненным, как одно целое с герметичным корпусом, имеющим смотровые люки 19 и 20, установлен выходной вал 21, на одном конце которого закреплен маховик 22, зубчатый венец которого входит в зацепление с шестерней привода генератора электрического тока 23 и регулятора частоты вращения 24, прикрепленных снаружи к негерметичному корпусу, а на другом конце закреплен поводок 25. Внутри герметичного корпуса закреплены стойки 26 и 27, в подшипниках которых установлен ротор 28, имеющий вал 29 привода датчика 30 тахометра и рабочий вал 31, на котором закреплен поводок 32. На ротор надето кольцо 33, выполненное заодно с желобом 34, в который входит вилка 35, закрепленная на корпусе гидроцилиндра 36, закрытого с обеих сторон крышками 37 и 38, внутрь которого вставлен поршень 39, выполненный заодно со штоком 40, закрепленным на стойках и имеющим внутренние каналы 41 и 42, соединенные с гидросистемой привода, состоящей из масляных насосов 43 и 44, приводимых в движение электродвигателем 45, питаемым от аккумуляторной батареи 46 и включаемого включателем 47. Трубопроводами масляные насосы соединены с масляным баком 48 и имеют редукционные клапаны 49 и 50, нагруженные пружинами. В гидросистему также входят два регулировочных крана с золотниками 51 и 52, имеющих рычаги 53 и 54. В передней части ротора выполнены глухие, открывающиеся в сторону от оси вращения, каналы квадратного сечения (могут быть и круглыми), разбитые на четыре группы 55, 56, 57, 58 и расположенные рядами вдоль ротора Количество рядов не ограничено. Каждая последующая группа каналов смещена относительно предыдущей на 90 градусов. Каждая группа каналов расположена в одной плоскости. Плоскость дна каждого из каналов ротора выполнена под соответствующим углом α к линии, проходящей через центр вращения и разделяющей две группы противоположно направленных каналов. В стенке, отделяющей герметичный корпус от негерметичного установлено герметичное устройство передачи вращения из герметичного корпуса в негерметичный корпус. Оно содержит шар 59, установленный в отверстии упомянутой стенки и выполненный заодно со стержнями 60 и 61, входящими в отверстия поводков ротора и выходного вала. Шар закреплен двумя обоймами 62 и 63, привернутыми болтами к стенке. На стержни надеты прочные и гибкие манжеты 64 и 65, концы которых закреплены герметично на стержнях и на стенке корпуса. Внутрь манжетов налито масло. Центробежный регулятор частоты вращения выходного вала двигателя содержит пустотелый конус 66 с внутренними продольными пазами, в которые вставлены шарики 67, контактирующие с диском 68, закрепленным на валу 69, установленном с возможностью продольного перемещения и имеющего чашку 70 с планкой 71, взаимодействующей с планками 72 и 73, установленными на тягах 74 и 75, соединенных через рычаги 76 и 77, тяги 78 и 79 с рычагами золотников регулировочных кранов. Педаль 80 регулирования частоты вращения выходного вала двигателя шарнирно соединена с валом 81, имеющим чашку с выступом 82, выступ которой входит в контакт с планкой 83, закрепленной с одной стороны шарнирно, а с другой стороны соединенной тягой с рычагом остановки двигателя (на чертеже не показано) и удерживаемой пружиной 84 и имеющей треугольный выступ 85. Между двумя пружиной 84 и имеющей треугольный выступ 85. Между двумя чашками установлена пружина 86. Расходный кран содержит корпус 87, внутрь которого вставлен золотник 88 с ручкой 89, имеющий перепускное отверстие 90. На корпусе расходного крана расположены: штуцер 91 для соединения с запорным краном, штуцер 92 для соединения с атмосферой и штуцеры 93 и 94 для соединения с герметичным корпусом двигателя.

Работа автомобиля.

Перед началом движения необходимо произвести осмотр автомобиля и двигателя. Проверить исправность аккумуляторной батареи 46 и наличие давления сжатого воздуха в баллонах 13 посредством манометра, не показанного на чертеже. После чего производится запуск двигателя. Поворотом включателя 47 включается электродвигатель 45, масляные насосы 43 и 44 приходят в движение и начинают нагнетать масло в полости гидроцилиндра. При этом рычаги 53 и 54 управления золотниками 51 и 52 находятся в положении, показанном на фигуре 11, а корпус 36 гидроцилиндра остается неподвижным втулка 33 перекрывает каналы 55, 56, 57, 58 ротора 28. Потому, что количество масла, подаваемое насосами 43 и 44 одинаково и давление в обеих полостях одинаково так, как избыток масла возвращается через золотники 51 и 52 в бак 48, а при повышении давления масла сверх нормы срабатывают редукционные клапаны 49 и 50, перепуская масло с выхода насосов на вход. Открывается запорный кран 14 и затем перемещением влево ручки 89 перемещается в ту же сторону золотник 88, перепускное отверстие 90 которого соединяет внутреннюю полость герметичного корпуса 9 с баллонами сжатого воздуха 13, при этом необходимое давление контролируется по манометру 17. При нажатии на педаль 80 чашка 82 смещается вправо и нажимает на треугольный выступ 85, сжимая пружину 84 и отодвигая вниз планку 83. После чего педаль 80 отпускается и чашка 82 фиксируется треугольным выступом 85, обеспечивая минимальное сжатие пружины 86. Под действием пружины 86 чашка 70 смещается вправо и нажимает планкой 71 на планку 73, передвигая тягу 75 и поворачивая рычаг 77. Золотник 52 перекрывает слив масла в бак 48, в результате чего возрастает давление в правой полости гидроцилиндра. Корпус 36 смещается вправо и посредством вилки 35 передвигает в ту же сторону втулку 33, открывая каналы 55, 56, 57, 58 одного ряда. Сжатый воздух, находящийся внутри герметичного корпуса 9, производит давление на стенки и дно каждого из каналов 55, 56, 57, 58 ротора 28. Так как площади противоположных стенок каждого из каналов равны потому, что l = l₁, l₂ = l₃; l₄ = l₅; l₆ = l₇, то давление на эти стенки и действующие силы равны и уравновешивают друг друга F = F₁, F₂ = F₃; F₄ = F₅; F₆ = F₇ (фиг. 8 и 9). Силы, действующие на дно каждого из каналов, ничем не уравновешены. Пары сил F_p - F_p; F_p1 - F_p1; F_p2 - F_p2; F_p3 - F_p3; F_p4 - F_p4; F_p5 - F_p5, точки приложения которых находятся на некотором расстоянии по обе стороны от оси вращения, создают вращающий момент и приводят ротор 28 во вращение. Наружные силы F_н, действующие на поверхность ротора, не препятствуют вращению и не создают дополнительного вращающего момента так, как направление действия этих сил проходит через центр вращения ротора (фиг. 10). Ротор 28 вращает поводок 32, который увлекает за собой стержень 60, вызывающий вращение шара 59 в обоймах 62, 63 и вращение в противоположную сторону стержню 61, поводка 25, выходного вала 21 и маховика 22. При этом минимальные обороты поддерживаются регулятором 24. При увеличении частоты вращения центробежная сила заставляет шарики 67 перемещаться в пазах конуса 66 и передвигать влево чашку 70, пластина которой нажимает на планку 72 и передвигает влево тягу 74, поворачивая рычаг 76 и через тягу 78 золотник 51, уменьшая количество масла, поступающее в бак 48 от насоса 43. Давление масла в левой полости гидроцилиндра возрастет и корпус 36, перемещаясь влево, передвинет в ту же сторону и втулку 33, закрывая первый ряд каналов 5, 56, 57, 58. Частота вращения выходного вала при этом уменьшится до нормы. При уменьшении частоты вращения выходного вала 21 уменьшается центробежная сила, действующая на шарики 67 и они смещаются к центру вращения. Пружина 86 распрямляется и передвигает вправо чашку 70 и вместе с ней планку 71, которая смещает планку 73 и через тягу 75, рычаг 77 и тягу 79 поворачивает золотник 52 регулировочного крана. Количество масла, поступающего в бак 48 от насоса 44 уменьшится. Давление в правой полости гидроцилиндра возрастет и корпус 36 сместится вправо и передвинет в ту же сторону втулку 33, открывая первый ряд каналов 55, 56, 57, 58 и тем самым увеличивая частоту вращения выходного вала 21. Таким же образом поддерживается постоянство частоты вращения выходного вала при любых оборотах. После проверки работы двигателя на минимальных и максимальных оборотах можно начинать движение. Для этого выключается муфта сцепления 6, включается соответствующая передача в коробке перемены передач 7 и далее включается муфта сцепления 6 и одновременно производится увеличение частоты вращения выходного вала 21 двигателя путем нажатия на педаль 80. В этом случае чашка 82 перемещается вправо и сжимает пружину 86, которая, стремясь распрямиться, толкает вправо чашку 70 и она посредством планки 71 через планку 73, тягу 75, рычаг 77 и тягу 79 поворачивает рычаг 54 и вместе с ним золотник 52, перекрывая доступ масла в бак 48 и увеличивая давление в правой полости гидроцилиндра управления. Корпус 36 смещается вправо и через вилку 35 передвигает втулку 33 в ту же сторону, открывая дополнительные ряды каналов 55, 56, 57, 58 и тем самым, увеличивая мощность двигателя и частоту вращения выходного вала 21. Далее управление автомобилем ничем не отличается от управления обычным автомобилем. При вращении маховика 22 его зубчатый венец приводит в движение не только регулятор 24, но и генератор электрического тока 23, энергия которого поступает на зарядку аккумуляторной батареи 46 и питание всех электроприборов. При движении автомобиля работа двигателя контролируется по тахометру (на чертеже не показан), который связан с датчиком 30 и по манометру 17. Для повышения мощности двигателя может быть использовано несколько роторов 28, работающих на один выходной вал (на чертеже не показано). При кратковременных стоянках в процессе работы автомобиля двигатель может быть выключен. Кнопкой, не показанной на чертеже, планка 83 опускается вниз, сжимая пружину 84, чашка 82 выходит из зацепления с треугольным выступом 85 и освобождает пружину 86. Ручкой, не показанной на чертеже, поворачивается золотник 51. При этом давление в левой полости гидроцилиндра возрастет и корпус 36 вместе с втулкой 33, перемещаясь влево, перекроют все ряды каналов 55, 56, 57, 58. Сила действия на ротор 28 сжатого воздуха прекратится и он остановится. После возвращения из рейса после постановки автомобиля в гараж на длительное хранение двигатель останавливается указанным выше способом. Далее ручкой 89 золотник 88 расходного крана 15 перемещается вправо и перепускное отверстие 90 соединяет внутреннюю полость герметичного корпуса 9 со штуцером 92 и сжатый воздух выходит в атмосферу, а баллоны сжатого воздуха 13 отключаются от двигателя закрытием запорного крана 14, после чего золотник 88 расходного крана возвращается в среднее положение. При работе автомобиля ограничение давления воздуха в герметичном корпусе осуществляется предохранительным клапаном 11, а смазка двигателя осуществляется системой смазки, не показанной на чертежах. При работе автомобиля в условиях жаркого климата может быть предусмотрена система охлаждения двигателя в форме ребер, установленных на корпусе и вентилятора, обдувающего их.

Предлагаемый автомобиль может быть использован в местах, куда затруднена доставка органического топлива.

Положительны эффект предполагаемого изобретения: экономия органического топлива, увеличение дальности пробега автомобиля на одной заправке, уменьшение загрязнения окружающей среды, повышение пожаробезопасности.

Изобретение относится к области машиностроения. Автомобиль содержит раму с ходовой частью, на которой установлены кабина, кузов, двигатель с силовой передачей. Новым в автомобиле является то, что двигатель выполнен в форме герметичного корпуса, пневматически связанного через запорную аппаратуру с баллонами сжатого воздуха высокого давления. Внутри корпуса установлен пневмостатический двигатель, ротор которого имеет специальные каналы и кинематически связан с механизмом управления и выходным валом с маховиком через герметичное устройство передачи вращения. При подаче сжатого воздуха внутрь корпуса двигателя под действием статического давления воздуха на дно каждого из каналов ротор приходит во вращение. Вращающий момент через устройство передачи вращения передается на выходной вал, а с него через муфту сцепления, коробку передач, карданный вал поступает на ведущие колеса. Автомобиль характеризуется повышенными эксплуатационными качествами и экологичностью. 2 з. п.ф-лы, 12 ил.

1. Автомобиль, содержащий раму с ходовой частью, на которой установлены кабина, кузов, двигатель с силовой передачей, которая связана с ведущими колесами, отличающийся тем, что двигатель содержит корпус, разделенный на два отделения, одно из которых выполнено герметичным и в нем установлен на опорах ротор, имеющий специальные каналы и кинематически связанный с механизмом управления, выходным звеном которого является втулка, установленная на самом роторе с возможностью продольного перемещения, а во втором отделении установлен выходной вал с закрепленным на нем маховиком, зубчатый венец которого входит в зацепление с зубчатой шестерней привода генератора электрического тока и регулятора частоты вращения вала двигателя, кроме того, на стенке, соединяющей герметичное и негерметичное отделения, размещено герметичное устройство передачи вращения из одной среды в другую, кинематически связанное с ротором и выходным валом, причем герметичное отделение пневматически соединено с баллонами сжатого воздуха высокого давления. 2. Автомобиль по п. 1, отличающийся тем, что глухие, открывающиеся в сторону от оси вращения, каналы на роторе выполнены квадратного или круглого сечения в несколько рядов и в каждом ряду разбиты на четыре группы, лежащие в одной плоскости, причем каждая последующая группа развернута относительно предыдущей на 90^o, а дно каждого из каналов выполнено под соответствующим углом к линии, проходящей через центр вращения и разделяющей две группы противоположно направленных каналов. 3. Автомобиль по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве рабочего тела в двигателе использован сжатый воздух высокого давления.