КОЛЕСНОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ ПРИВОДОМ Российский патент 2005 года по МПК B62M19/00 F16H39/42 

Изобретение относится к устройствам для приведения в движение колесных транспортных средств мускульной силой человека с помощью гидропривода и может быть использовано, например, в велосипедах.

Известны поршневые насосы с мускульным приводом, содержащие поршень со штоком, установленные в цилиндре и делящие его на поршневую и штоковую полости, в которых всасывание жидкости происходит через всасывающий клапан при ходе поршня на всасывание, а нагнетание - через нагнетательный клапан при ходе поршня на нагнетание [1, 2].

Недостатком этих насосов с мускульным приводом является их малая производительность ввиду того, что площадь их поршня, а следовательно, и производительность гораздо больше пропускного сечения клапанов (всасывающего и нагнетательного), что неважно для насоса, предназначенного для наполнения резервуара, но имеет большое значение для насоса, встроенного в гидросистему привода.

Известно также легкое колесное транспортное средство с гидравличесим приводом, которое приводится мускульной силой человека, содержащее два жидкостных плунжерных насоса, приводимых в действие кулачками, соединенными с рычажно-педальным механизмом [3]. Вытесняемая плунжерами жидкость по гибким трубопроводам направляется к гидроцилиндрам, которые выполняют функции гидродвигателей, так как их штоки соединены со звездочкой, которая посредством цепной передачи приводит во вращение звездочку ведущего колеса (движителя) транспортного средства. В данной конструкции диаметр штока гидроцилиндра заведомо больше в 1,2-1,5 раза диаметра плунжера гидронасоса, то есть производительность насоса меньше производительности двигателя. Это обстоятельство позволяет оптимизировать работу гидросистемы в момент рабочего хода (при нажатии на педаль одной стороны), однако при холостом ходе свободное перетекание жидкости из полости гидроцилиндра в полость плунжерного насоса будет затруднено и для этого нужно будет прилагать большее усилие на вторую педаль для того, чтобы этот процесс ускорить.

То есть недостатком данной конструкции является наличие системы гидропривода, состоящего из возвратно-поступательных насоса и двигателя (в данном случае двух для каждой ноги), что вызывает приложение дополнительных усилий человека для возврата жидкости из гидроцилиндра (двигателя) в гидронасос, и, кроме этого, наличие дополнительной цепной передачи в приводе также приносит потери мощности.

Задача заявляемого изобретения состоит в минимизации потерь мощности в гидроприводе с тем, чтобы в результате использовать мускульную силу для привода транспортного средства максимально.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в контуре гидропривода, а точнее в гидронасосе, приводящем во вращение непосредственно ведущее колесо транспортного средства, направление движения жидкости не изменяется, так как в качестве гидродвигателя используется роторный гидромотор известной конструкции, а гидронасос выполнен поршневым. Поршень насоса снабжен грибковым клапаном, позволяющим при рабочем ходе поршня разъединять напорную и всасывающую полости насоса, и при холостом (обратном) ходе - соединять, причем диаметры, а значит и площади поршня и перепускного отверстия клапана соизмеримы и находятся в соотношении D/d от 1,1 до 2, где D - диаметр поршня, a d - диаметр седла клапана.

На фиг.1 представлен предлагаемый гидропривод с продольным разрезом гидронасоса в момент рабочего хода, на фиг.2 - поперечный разрез А-А гидронасоса, на фиг.3 - гидропривод с продольным разрезом гидронасоса в момент холостого (обратного) хода.

Колесное транспортное средство, например велосипед, содержит ведущее колесо (ввиду известности показано условно), снабженное гидромотором 1, который напорной магистралью 2 и сливной магистралью 3 соединен с гидронасосом 4. Гидронасос 4 имеет поршень 5, движущийся возвратно-поступательно внутри корпуса насоса 4 под воздействием мускульной силы на шток 6. Шток 6 имеет возможность возвратно-поступательного движения в направляющих, образованных отверстием 7 в торцевой крышке насоса 4 и отверстием 8, расположенным в цилиндрическом корпусе на пересечении вертикальных частей Г-образных ребер 9, горизонтальные части которых соединены с поршнем 5. Шток 6 снабжен грибковым клапаном 10, который при помощи штока 6 может перемещаться внутри камеры 11 по направляющим, образованным горизонтальными частями Г-образных ребер 9. Возвратно-поступательное перемещение грибкового клапана 10 со штоком 6 ограничено со стороны поршня - седлом 12, образованным сквозным перепускньм отверстием в поршне 5, а с противоположной стороны - вертикальными частями ребер 9. Диаметры поршня и перепускного отверстия клапана соизмеримы и находятся в соотношении D/d от 1,1 до 2, что увеличивает пропускную способность клапана при холостом (обратном) ходе поршня.

Предлагаемый гидравлический привод колесного транспортного средства работает следующим образом.

Каждый цикл работы гидропривода состоит из такта нагнетания (рабочего хода) и такта холостого хода.

Рабочий ход. При приложении усилия к штоку 6 в направлении рабочего хода (нагнетание жидкости в гидромотор) грибковый клапан 10 садится на седло 12 поршня 5, препятствуя выходу жидкости из напорной полости. При продвижении штока 6 далее (на фиг.1, 3 - влево) поршень 5 вытесняет жидкость из напорной полости насоса 4 в напорную магистраль 2 и далее в гидромотор 1, приводя его во вращение. После совершения работы жидкость под воздействием разрежения во всасывающей магистрали 3 поступает во всасывающую полость насоса 4. После того как поршень 5 дошел до левой торцевой крышки насоса, совершив рабочий ход, жидкость, пройдя через гидромотор 1, сосредоточилась во всасывающей полости насоса 4 (справа от поршня 5).

Холостой ход. Перемещаясь вправо, шток 6 оттягивает грибковый клапан 10 от седла 12 поршня 5, так как площадь тыльной части клапана 10 меньше совокупной площади тыльной части поршня 5 и клапана 10. Открывается перепускное отверстие поршня 5 и жидкость начинает перетекать из всасывающей полости насоса 4 в напорную. Когда тыльная часть клапана 10 упрется в вертикальные части ребер 9 и при дальнейшем перемещении штока 6 вправо начинается перемещение вправо поршня 5 с дальнейшим перетеканием жидкости из всасывающей в напорную полость насоса 4. После того как вертикальные части ребер 9 упрутся в правую торцевую крышку насоса 4, один цикл работы гидравлического привода транспортного средства закончен.

Следующий цикл начинается с приложения мускульной силы к штоку 6 и движении его влево для начала такта нагнетания жидкости из напорной полости насоса 4 по напорной магистрали 2 в гидромотор 1.

Привод колесного транспортного средства может иметь два предлагаемых гидропривода, причем оба гидромотора могут находиться на ведущем колесе и работать в противофазе, то есть пока у одного рабочий ход, у другого - холостой, так же как и у гидронасосов.

Использование такого гидравлического привода предпочтительно на одноколейном двухколесном транспортном средстве с приводом от мускульной энергии по патенту РФ №2036117 от 13.11.91, опытные образцы которых с предлагаемым гидроприводом изготовлены на предприятиях Ярославля и сейчас проходят испытания.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №872787, МКИ 3 F 04 B 9/14, опубл. 15.10.81.

2. Авторское свидетельство СССР №1613675, МКИ F 04 B 9/14, опубл. 15.12.90.

3. Патент РФ №2095271, МПК В 62 М 19/00, опубл. 10.11.97.

Изобретение относится к гидравлическим трансмиссиям велосипедов с насосом и двигателем разных типов. Гидродвигатель выполнен в виде роторного гидромотора (1). Гидромагистраль имеет напорную (2) и всасывающую (3) части, между которыми расположен поршневой насос (4). Поршень (5) имеет перепускное отверстие и снабжен грибковым клапаном (10) для перекрытия этого перепускного отверстия. Грибковый клапан (10) связан со штоком (6) привода и размещен в камере (11), которая образована Г-образными ребрами (9). Горизонтальные части ребер (9) соединены с тыльной стороной поршня (5), а в пересечении вертикальных частей ребер (9) и в торцевой крышке насоса образованы направляющие в виде отверстий (7, 8) для перемещения штока (6). При рабочем ходе налево грибковый клапан (10) садится на седло 12 поршня 5, что обеспечивает одновременное поступление жидкости по всасывающей части (3) гидромагистрали. При обратном холостом ходе вправо шток (6) оттягивает грибковый клапан (10) от седла 12 с обеспечением перетекания жидкости из всасывающей полости насоса (4) в напорную полость. Техническое решение направлено на обеспечение неизменного направления движения жидкости для минимизации потерь мощности. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Колесное транспортное средство с гидравлическим приводом, содержащее по крайней мере один гидродвигатель для привода ведущего колеса, связанный гидромагистралью с по крайней мере одним гидронасосом, отличающееся тем, что гидродвигатель выполнен в виде роторного гидромотора, гидромагистраль имеет напорную и всасывающую части, между которыми расположен поршневой насос, имеющий поршень с перепускным отверстием, снабженный грибковым клапаном для перекрытия перепускного отверстия, связанным со штоком привода и размещенным в камере, образованной Г-образными ребрами, горизонтальные части которых соединены с тыльной стороной поршня, а в пересечении вертикальных частей ребер и торцевой крышке насоса образованы направляющие для перемещения штока.2. Колесное транспортное средство с гидравлическим приводом по п.1, отличающееся тем, что отношение диаметра поршня насоса к диаметру перепускного отверстия клапана находится в пределах 1,1-2.