ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2012 года по МПК B60R16/08 B60W10/30 

Область техники

Настоящее изобретение относится к вспомогательной гидравлической транспортного средства, в частности, легких и средних пикапов первого и второго класса по массе, выполненной с возможностью подавать гидравлическую жидкость как на бортовое, так и на внешнее вспомогательное оборудование, используя специализированный многопоршневой гидравлический насос с микропроцессорной системой управления.

Уровень техники

Бортовые вспомогательные гидравлические системы для рабочих транспортных средств хорошо известны в области сельскохозяйственного оборудования, такого как трактора, и строительного оборудования, такого как экскаваторы, в которых обычно применяются полностью интегрированные конструкции. Такие интегрированные вспомогательные гидравлические системы могут запитываться либо главным гидравлическим источником рабочего транспортного средства, если он имеет достаточную производительность, превышающую потребность гидростатического привода и других первичных потребителей, или отдельным специализированным насосом. В обоих случаях вспомогательная гидравлическая система содержит множество пропорциональных клапанов и направляющих распределителей для управления потоком гидравлической жидкости на вспомогательное оборудование. В патенте США № 4043099 описана вспомогательная гидравлическая система, в которой используется главный гидравлический источник трактора для привода пары вспомогательных исполнительных механизмов, которые автоматизируют движение механизма подборщика валков поворотного рычага прицепного комбайна.

Вспомогательные гидравлические системы на транспортных средствах, предназначенных для движения по дорогам, встречаются реже, поскольку интегрированные гидравлические насосы, необходимые для гидростатического привода и других первичных потребителей, не выпускаются. В связи с отсутствием первичных источников приходится использовать специализированный вспомогательных насос, который может приводиться в действие двигателем внутреннего сгорания или может встраиваться в автономный модуль с приводным электродвигателем. Обычные системы с приводом от двигателя внутреннего сгорания требуют системы крепления и привода насоса, конструкции, обеспечивающей отсоединение, например, муфты сцепления, распределительных линий, переключающих, управляющих и пропорциональных клапанов. Конфигурации с приводом от электродвигателя не требуют отсоединяющих конструкций, хотя для них нужны электродвигатели, дополнительные аккумуляторы и провода, что повышает сложность системы. Если на транспортном средстве не установлено вспомогательное оборудование, требующее гидравлического привода, такого как снегоуборочный агрегат или самосвальный кузов, то стоимость установленной гидравлической системы, по общему мнению, является неприемлемо высокой. Поэтому для дорожных легких и средних универсальных пикапов первого и второго класса по массе вспомогательные гидравлические системы не предлагаются даже в качестве отдельно оплачиваемой опции.

Существуют некоторые исключения, включая Unimog^TM от Mercedes-Benz, который является грузовиком общего назначения, предназначенным для тяжелых условий работы, второго или третьего класса по массе, способный двигаться как по дорогам, так и по бездорожью. Unimog^TM является не только гражданским автомобилем общего назначения, но и очень популярным военным транспортным средством и используется как основа для создания боевых машин и т.п. Unimog^TM уникален тем, что стирает границу между специализированными машинами, такими как сельскохозяйственные трактора, и дорожными автомобилями, такими как пикапы или легкие грузовики.

Вспомогательное оборудование, поставляемое отдельно для легких и средних пикапов первого и второго класса по массе, такие как снегоочистители, грузоподъемные борта и самосвальные кузова, обычно содержат автономные гидравлические привода с электродвигателем. Для снегоочистителя стоимость гидравлического привода составляет половину стоимости всей системы. В патенте США № 3706144 описана простая система снегоочистителя для использования на легком грузовике, которая призвана стать более дешевой альтернативной коммерческому снегоуборочному оборудованию. Однако хотя решение согласно патенту США № 3706144 является упрощенческим, оно все же требует насоса с приводом от электродвигателя, селекторного клапана, клапана управления углом, клапана опускания отвала, резервуара и соответствующих электромагнитных клапанов, не считая самого отвала, установочной конструкции и гидравлических цилиндров. Если на пикап установить несколько вспомогательных агрегатов, на него придется устанавливать такое же количество соответствующих гидравлических источников с приводом от электродвигателей. Существуют автономные независимые вспомогательные гидравлические модули с приводом от электродвигателя, которые могут устанавливаться на транспортные средства и запитывать любое количество удаленных гидравлических потребителей, таких как гидравлические колуны, гидравлические подъемные цилиндры и т.п. Как в специализированных насосах, так и в автономных системах нагнетания гидравлической жидкости с приводом от электродвигателя обычно используется пара электромагнитных тарельчатых клапанов, управляющих потоком. Такие тарельчатые клапаны могут управлять включением-выключением и осуществлять управление направлением, причем они способны выполнять роль пропорционального клапана, поскольку снегоочиститель может адекватно работать и без управления скоростью подъема/опускания отвала.

Другой широко распространенной опцией, предлагаемой для более тяжелых грузовиков, относящихся к третьему и выше классу по массе, является механический вращающийся вал отбора мощности, когда для вспомогательных устройств, таких как лебедки, механические подъемники, электрогенераторы, смесители-питатели и т.п., требуется механический привод или когда используется гидравлический насос с приводом от двигателя внутреннего сгорания грузовика, как описано выше. Такие устройства отбора мощности обеспечивают соответствующее передаточное отношение, чтобы получить требуемую частоту вращения, например, в соответствии со стандартом для сельскохозяйственного оборудования, 540 об/мин, и содержат системы сцепления, чтобы отсоединять привод. Например, в патенте США № 6073502 описана компактная система отбора мощности, способная передавать высокую мощность и содержащая пневматическую систему переключения для соединения и разъединения системы и двигателя внутреннего сгорания. В патенте США № 6073502 дополнительно описано, как эту систему можно использовать для привода гидравлического насоса, чтобы приводить в действие более требовательные гидравлические вспомогательные агрегаты на таком более тяжелом грузовике, такие как самосвальные кузова, клети подъемников, наклоняемые площадки автовозов, и стрелы кранов автомобилей техпомощи. Опять-таки, из-за очень высокой стоимости таких механических систем отбора мощности, легкие и средние дорожные пикапы первого и второго класса по массе обычно не оснащаются такими устройствами, хотя некоторые производители автомобильных агрегатов предлагают некоторые устройства ограниченной совместимости. Главным недостатком таких устройств отбора мощности является то, что частота вращения выходного вала изменяется пропорционально числу оборотов двигателя автомобиля.

Большинство оборудования, предназначенного для работы в легких и средних условиях и устанавливаемого не на автомобилях, поставляется с собственным источником мощности, независимым от конфигурации конечной передачи. Например, гидравлические колуны, гидравлические подъемники, самосвальные полуприцепы используют гидравлическую конечную передачу, хотя мощность получают от специализированных двигателей внутреннего сгорания или электродвигателей. В другом оборудовании, таком как дробилки древесных отходов, водяные насосы, электрогенераторы, моечные установки, буровые установки, обычно используют непосредственный механический привод, осуществляемый либо специализированным двигателем внутреннего сгорания, либо электродвигателем. В любом случае большой набор вспомогательного оборудования требует большого количества соответствующих первичных источников энергии, со всеми сопутствующими потребностями в обслуживании, такими как смена воздушных и масляных фильтров. В большинстве случаев, не связанных с промышленным применением, например, в условиях частного домовладения, такие первичные источники энергии используются относительно редко, и, следовательно, являются чрезвычайно неэффективным вложением средств.

Пикапы приобрели высокую популярность в качестве легких грузовиков и, даже, в качестве обычных транспортных средств. Это привело к увеличению спроса к таким автомобилям до второго класса по массе, которые оснащены мощными, иногда дизельными двигателями внутреннего сгорания, возможности которых существенно превышают первичные потребности в приведении автомобиля в движение. Если бы двигатель внутреннего сгорания можно было оснастить простым устройством для привода бортового и внешнего оборудования, такого как снегоочиститель, самосвальный кузов и гидравлический колун, можно было бы повысить полезность и получить существенную экономию.

Краткое описание изобретения

Соответственно, можно получить преимущества, создав бортовую интегрированную вспомогательную гидравлическую систему для транспортных средств, в частности для пикапов, относящихся к первому и второму классу по массе, где первичный двигатель внутреннего сгорания транспортного средства используется как источник мощности и которая способна подавать гидравлическую жидкость под давлением на множество точек доступа, распределенных по транспортному средству. Дополнительные преимущества по сравнению с существующим уровнем техники можно получить, создав управляемый оператором полностью пропорциональный гидравлический поток на каждой из точек доступа, без использования внутренних или внешних пропорциональных управляющих клапанов. Еще одно существенное преимущество дало бы создание вспомогательной гидравлической системы, автоматически регулирующей пропорциональный гидравлический поток в ответ на запрос оператора, или альтернативно системы переменной производительности, независимой от числа оборотов первичного двигателя внутреннего сгорания. Другим преимуществом перед существующим уровнем техники было бы использование единственного насоса, потребляющего пренебрежимо малую мощность при нулевой нагрузке, что позволило бы устранить необходимость отсоединения от двигателя, когда вспомогательная гидравлическая система не используется.

Согласно настоящему изобретению предлагается такая вспомогательная гидравлическая система, которая согласно главному аспекту содержит приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания многопоршневой гидравлический насос с электрически управляемыми тарельчатыми клапанами, как описано в патентах США №№ 5190446 и 5259738; микропроцессорную систему управления, регулирующую переменную производительность гидравлического насоса; набор переключающих клапанов для управления направлением гидравлического потока; набор трубок распределения гидравлической жидкости, установленных на автомобиле и заканчивающихся разъемными соединителями, установленными во множестве заранее определенных точек доступа; простой модуль пользовательского интерфейса для передачи команд на микропроцессорную систему управления изнутри транспортного средства или из положения, находящегося в непосредственной близости к транспортному средству; в которой можно быстро и просто подсоединять к системе различное вспомогательное оборудование и подавать на него гидравлическую жидкость под давлением в виде полностью регулируемого пропорционального потока.

Согласно главному аспекту настоящего изобретения многопоршневой гидравлический насос является насосом, описанным в патентах США №№ 5190446 и 5259738, и содержит три или более радиальных цилиндра, при этом каждый цилиндр содержит на стороне входного коллектора низкого давления электрически выбираемый тарельчатый клапан. Установив тарельчатые клапаны, как нормально открытые, и, затем, выборочно закрывая их электрическими сигналами во время рабочего хода цилиндра, можно получить ступенчато изменяемую производительность насоса. Микропроцессорная система управления в реальном масштабе времени осуществляет управление электрическими тарельчатыми клапанами, обеспечивая преимущество полностью пропорционального потока без необходимости использования сложных пропорциональных управляющих клапанов. Другим существенным преимуществом такой конструкции насоса по сравнению с прототипом является то, что подход селективной производительности является очень эффективным и для работы без нагрузки требуется очень небольшая мощность. Такое решение позволяет осуществлять привод насоса непосредственно от двигателя транспортного средства без муфты сцепления или подобного расцепляющего устройства.

Таким образом, вспомогательная гидравлическая система согласно настоящему изобретению использует в качестве источника мощности первичный двигатель внутреннего сгорания транспортного средства для привода бортового вспомогательного оборудования, такого как снегоочистители, самосвальные кузова, клети подъемников, автовозы с наклоняемыми площадками и стрелы кранов автомобилей техпомощи, а также внешнего вспомогательного оборудования, такого как гидравлические колуны, гидравлические подъемники и самосвальные прицепы. Это устраняет необходимость в использовании дополнительных автономных гидравлических установок с приводом от электродвигателя для каждого вида вспомогательного оборудования, существенно упрощает конструкцию, устраняет избыточность и снижает издержки по сравнению известными решениями. Например, системе снегоочистителя больше не нужен специализированный источник мощности, и она может содержать просто отвал, крепежную конструкцию и гидравлические цилиндры. Дополнительным преимуществом является то, что общий пользовательский управляющий интерфейс используется для всего вспомогательного оборудования.

В предпочтительном варианте настоящего оборудования транспортным средством является пикап первого или второго класса по массе.

Согласно еще одному варианту настоящего изобретения микропроцессорная система управления управляет как электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами многопоршневого гидравлического насоса, так и набором переключающих клапанов, который состоит из множества электрически управляемых клапанов так, чтобы регулировать направление гидравлического потока в ответ на команды от простого модуля пользовательского интерфейса.

Согласно еще одному предпочтительному варианту настоящего изобретения простой модуль пользовательского интерфейса является пультом управления, выполненным в соответствии с требованиями эргономики, имеющим четко обозначенные переключатели и джойстики, который можно либо держать в руках, либо встраивать в приборный щиток, и который осуществляет связь с микропроцессорной системой управления либо по специальному кабелю, волоконно-оптическому кабелю, или предпочтительно через беспроводное высокочастотное соединение, что устраняет необходимость в физическом подключении и существенно повышает свободу передвижения оператора.

Согласно другому предпочтительному варианту настоящего изобретения многопоршневой гидравлический насос установлен перед первичным двигателем внутреннего сгорания транспортного средства и снабжен шкивом, который выполнен с возможностью приведения во вращение бесконечным ремнем системы привода агрегатов, который также приводит во вращение генератор, насос гидроусилителя рулевого управления, компрессор кондиционера, насос охлаждающей жидкости и другие вспомогательные агрегаты.

Согласно другому аспекту другого предпочтительного варианта настоящего изобретения многопоршневой насос заменяет стандартный насос гидроусилителя рулевого управления и часть его выходного потока направляется на покрытие потребностей усилителя рулевого управления автомобиля.

В альтернативном варианте настоящего изобретения многопоршневой гидравлический насос установлен на корпусе системы отбора мощности, установленной на картере сцепления, на коробке передач или на раздаточной коробке полноприводного автомобиля, и приводится в действие зубчатой передачей силовой передачи автомобиля.

Другое преимущество вспомогательной гидравлической системы по настоящему изобретению реализуется путем установки недорогого объемного гидромотора стандартной конфигурации, в котором используются роторы, шестерни, поршни и т.п., жестко установленного на структуре автомобиля и соединенного с вспомогательной гидравлической системой через разъемные соединители одной из точек доступа системы. Гидромотор снабжен соответствующим выходным валом, например, стандартным сельскохозяйственным валом диаметром 1 3/8 дюйма с шестью шлицами. Гидромотор дополнительно содержит интегрированное устройство измерения частоты вращения, например, датчик Холла, для передачи информации в микропроцессорную систему управления, чтобы можно было осуществлять регулирования с обратной связью в реальном масштабе времени электрически управляемыми тарельчатыми клапанами для создания соответствующего гидравлического потока, чтобы добиться постоянной частоты вращения гидромотора, независимо от числа оборотов двигателя автомобиля. Таким образом, предлагается система отбора мощности, которая может работать со стандартной постоянной частой вращения, например, по сельскохозяйственному стандарту 540 об/мин, без вмешательства оператора при том, что число оборотов двигателя автомобиля независимо изменяется.

В предпочтительном варианте системы отбора мощности объемный гидромотор снабжен установочной конструкцией, совместимой со стандартным сцепным устройством так, что его можно быстро установить на задней части автомобиля для создания привода вращения для пресс-подборщика, роторного снегоочистителя и т.п.

В предпочтительном варианте микропроцессорной системы управления выходной поток рассчитывается непосредственно по рабочему циклу электрически выбираемых тарельчатых клапанов и при нажатии установочной кнопки на простом модуле пользовательского интерфейса мгновенно регистрируется частота вращения вала многопоршневого гидравлического насоса. Эта комбинация информации затем используется для задания уставки, которая поддерживает постоянный выходной поток, меняя рабочий цикл тарельчатых клапанов в ответ на изменение числа оборотов двигателя автомобиля. Таким образом, можно поддерживать заданный поток без полной обратной связи от приводимого вспомогательного оборудования.

Стратегия регулирования потока по уставке позволяет приводить в действие различное вспомогательное оборудование с помощью простых гидромоторов, запитанных от вспомогательной гидравлической системы по настоящему изобретению. Такое вспомогательное оборудование может включать водяные насосы, генераторы, бетономешалки, лебедки, высокоскоростные воздухонагнетатели и прессы для отходов, а также широкую номенклатуру других устройств.

Другие аспекты настоящего изобретения будут очевидны из нижеследующего описания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - вид в перспективе с частичным сечением пикапа с установленной вспомогательной гидравлической системой согласно настоящему изобретению;

Фиг.2 - вид в перспективе модуля пользовательского интерфейса вспомогательной гидравлической системы согласно настоящему изобретению;

Фиг.3 - вид в перспективе модуля пользовательского интерфейса вспомогательной гидравлической системы согласно настоящему изобретению, установленного на приборную панель автомобиля;

Фиг.4 - схематическая иллюстрация гидравлической цепи вспомогательной гидравлической системы согласно настоящему изобретению;

Фиг.5 - вид в перспективе системы отбора мощности с приводом от гидромотора, установленного на задней части пикапа и соединенного с вспомогательной гидравлической системой согласно настоящему изобретению; и

Фиг.6 - вид в перспективе гидравлического колуна, установленного на сцепное устройство в задней части пикапа и соединенного с вспомогательной гидравлической системой согласно настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

Как показано на фиг.1, пикап 1 первого или второго класса по массе содержит двигатель внутреннего сгорания. Двигатель 2 внутреннего сгорания содержит систему 3 привода навесных агрегатов, содержащую поликлиновой ремень 5, предназначенный для привода множества обычных вспомогательных агрегатов, таких как генератора 4, насос 6 охлаждающей жидкости, и компрессор 7 кондиционера воздуха. Система привода навесных агрегатов дополнительно выполнена с возможностью привода многопоршневого гидравлического насоса 11, способного нагнетать гидравлическую жидкость под давлением. Многопоршневой гидравлический насос 11 содержит электрически выбираемые тарельчатые клапаны, выполненные с возможностью обеспечивать переменную производительность. Питание на электрически выбираемые тарельчатые клапаны подается через микропроцессорную систему 12 управления так, чтобы многопоршневой гидравлический насос 11 подавал на блок 13 распределительных клапанов заранее определенный пропорциональный гидравлический поток. Резервуар 14 подсоединен так, чтобы подавать на насос адекватный объем гидравлической жидкости для всех потребителей, а также принимать возвратный поток гидравлической жидкости от блока 13 распределительных клапанов. На пикапе 1 установлена система распределительных трубок 19, которая проходит от блока 13 распределительных клапанов ко множеству заранее определенных точек 16, 17 доступа. Гидравлические распределительные трубки 19 проложены парами и заканчиваются стандартными разъемными соединителями 18 в заранее определенных точках доступа. Блок 13 распределительных клапанов содержит набор переключаемых клапанов, состоящий из множества электрически управляемых клапанов, которые определяют, на которую из заранее определенных точек 16, 17 доступа направляется пропорциональный гидравлический поток. Дополнительно электрически управляемые клапаны блока 13 распределительных клапанов также определяют направленность каждой пары распределительных трубок. Каждая пара распределительных трубок содержит трубку А и трубку В, и блок 13 распределительных клапанов может направлять гидравлическую жидкость под высоким давлением либо на трубку А, либо на трубку В, причем вторая трубка пары будет возвратной трубкой, ведущей в резервуар 14.

Как показано на фиг.2 и 3, простой модуль 30 пользовательского интерфейса имеет эргономичную рукоятку 35, предохранительную кнопку 39 и простой кронштейн 36, который позволяет съемно устанавливать модуль на приборную панель 41 пикапа 1 и отключает предохранительную кнопку 39, когда модуль установлен на приборной панели. Модуль 30 пользовательского интерфейса содержит управляющий джойстик 31, главный выключатель 32 питания, селектор 33 точки доступа, переключатель 34 направления, селектор 40 стратегии управления и установочную кнопку 37. Антенна 38 обеспечивает связь с микропроцессорной системой 12 управления, так что управляющие сигналы передаются между модулем 30 пользовательского интерфейса и микропроцессорной системой 12 управления на значительном расстоянии от пикапа.

На фиг.4 показана гидравлическая схема вышеописанной вспомогательной гидравлической системы. Двигатель 2 внутреннего сгорания приводит многопоршневой гидравлический насос 11, который отбирает гидравлическую жидкость из резервуара 14 через трубку 60 низкого давления и подает гидравлическую жидкость под давлением в питающую трубку 61, которая соединена непосредственно с блоком 13 распределительных клапанов. В трубке 60 низкого давления расположены фильтр 62 и перепускной обратный клапан 63, которые обеспечивают подачу на многопоршневой гидравлический насос 11 чистой гидравлической жидкости. Предохранительный клапан 64 защищает систему от случайной перегрузки. Блок 13 распределительных клапанов содержит два электрически управляемых трехходовых клапана 70, 71, клапан 72, расположенный не по центру, внутреннюю магистраль 73 высокого давления, внутреннюю магистраль 74 низкого давления и два комплекта соединителей 75, 76 для распределительных трубок. Питающая трубка 61 соединена с магистралью 73 высокого давления блока 13 распределительных клапанов, а возвратная линия 65 выполнена с возможностью соединения с магистралью 74 низкого давления блока 13 распределительных клапанов. Каждый соединитель 75, 76 для распределительных трубок имеет порт А и порт В. Клапан 72, расположенный не по центру, соединен с магистралью 73 высокого давления через внутреннее сигнальное соединение 77 так, что поток жидкости в магистрали 74 низкого давления блокируется, если многопоршневой гидравлический насос не осуществляет нагнетание жидкости в магистраль 73 высокого давления. Как показано на фиг.1 и 4, каждый из двух электрически управляемых трехходовых клапанов 70, 71 снабжен двумя управляющими соленоидами 70а, 70b, 71а, 71b, которые соединены с соответствующими силовыми выходными каскадами микропроцессорной системы 12 управления и позволяют выбирать следующие четыре рабочих состояния:

- первый электрически управляемый трехходовой клапан 70 переводится в первое положение первым управляющим соленоидом 70а, и многопоршневой гидравлический насос 11 подает гидравлическую жидкость под давлением на порт А первого соединителя 75 для распределительных трубок, которая затем направляется по распределительным трубкам 19 в трубку А задней заранее определенной точки 16 доступа. Когда первый электрически управляемый трехходовой клапан 70 переводится своим первым соленоидом 70а в первое положение, порт В первого соединителя 75 для распределительных трубок соединяется с магистралью 74 низкого давления и затем с резервуаром 14 через клапан 72, расположенный не по центру, позволяя работать непрерывному гидравлическому контуру.

- первый электрически управляемый трехходовой клапан 70 переводится во второе положение вторым управляющим соленоидом 70а, и многопоршневой гидравлический насос 11 подает гидравлическую жидкость под давлением на порт В первого соединителя 75 для распределительных трубок, которая затем направляется по распределительным трубкам 19 в трубку В задней заранее определенной точки 16 доступа. Когда первый электрически управляемый трехходовой клапан 70 переводится своим вторым соленоидом 70b во второе положение, порт А первого соединителя 75 для распределительных трубок соединяется с магистралью 74 низкого давления и затем с резервуаром 14 через клапан 72, расположенный не по центру, позволяя работать непрерывному гидравлическому контуру.

- второй электрически управляемый трехходовой клапан 71 переводится в первое положение первым управляющим соленоидом 71а и многопоршневой гидравлический насос 11 подает гидравлическую жидкость под давлением на порт А второго соединителя 76 для распределительных трубок, которая затем направляется по распределительным трубкам 19 в трубку А передней заранее определенной точки 17 доступа. Когда второй электрически управляемый трехходовой клапан 71 переводится своим первым соленоидом 71а в первое положение, порт В второго соединителя 75 для распределительных трубок соединяется с магистралью 74 низкого давления и затем с резервуаром 14 через клапан 72, расположенный не по центру, позволяя непрерывному гидравлическому контуру работать.

- второй электрически управляемый трехходовой клапан 71 переводится во второе положение вторым управляющим соленоидом 71а, и многопоршневой гидравлический насос 11 подает гидравлическую жидкость под давлением на порт В второго соединителя 76 для распределительных трубок, которая затем направляется по распределительным трубкам 19 в трубку В передней заранее определенной точки 17 доступа. Когда второй электрически управляемый трехходовой клапан 71 переводится своим вторым соленоидом 71b во второе положение, порт А второго соединителя 76 для распределительных трубок соединяется с магистралью 74 низкого давления и затем с резервуаром 14 через клапан 72, расположенный не по центру, позволяя работать непрерывному гидравлическому контуру.

Оба электрически управляемых трехходовых клапана 70, 71 выполнены с закрытым центром так, что чтобы через эти клапаны не проходил никакой поток, если на него не поступает управляющий сигнал. На фиг.4 показаны только два контура, включающих заранее определенные точки доступа, и, следовательно, только два электрически управляемых трехходовых клапана 70, 71, однако блок 13 распределительных клапанов можно сконфигурировать для запитывания множества контуров так, чтобы он содержал столько электрически управляемых трехходовых клапанов, сколько необходимо.

Как показано на фиг.1, 2 и 4, микропроцессорная система 12 управления содержит высокопроизводительный цифровой процессор, по меньшей мере, два силовых выходных каскада, выполненных с возможностью подачи питания как на электрически выбираемые тарельчатые клапаны многопоршневого гидравлического насоса 11, так и на электрически управляемые трехходовые клапаны блока 13 распределительных клапанов, и высокочастотный беспроводной интерфейс с возможностью кодирования и мультиплексирования для связи с модулем 30 пользовательского интерфейса. Цифровой процессор может интерпретировать командные сигналы от модуля 30 пользовательского интерфейса и посылать соответствующие выходные сигналы через силовой выходной каскад на электрически выбираемые тарельчатые клапаны многопоршневого гидравлического насоса 11 для управления по командам оператора пропорциональным гидравлическим потоком в реальном масштабе времени. Дополнительно цифровой процессор может интерпретировать командные сигналы от модуля пользовательского интерфейса и посылать соответствующие выходные сигналы через силовой выходной каскад на электрически управляемые трехходовые клапаны блока 13 распределительных клапанов для направления гидравлической жидкости на заданную оператором заранее определенную точку доступа с заданным оператором направлением потока. Выбор электрически управляемого трехходового клапана 70, 71, который получает сигнал от первого их двух силовых выходных каскадов, осуществляется селектором 33 точки доступа на модуле 30 пользовательского интерфейса. Выбор соленоида 70а, 70b, 71а, 71b, принимающего сигнал от первого из двух силовых выходных каскадов, осуществляется управляющим джойстиком 31 или переключателем направления 34 на модуле 30 пользовательского интерфейса. Дополнительно управляющий джойстик 31 также подает сигнал потребности на второй из двух силовых выходных каскадов микропроцессорной системы 12 управления, который, в свою очередь, посылает соответствующий выходной сигнал на электрически выбираемые тарельчатые клапаны многопоршневого гидравлического насоса 11, чтобы осуществлять управление по командам оператора в реальном масштабе времени пропорциональным гидравлическим потоком. Дополнительно цифровой процессор микропроцессорной системы 12 управления может интерпретировать комбинированные управляющие сигналы от модуля 30 пользовательского интерфейса и сигналы от различных удаленных датчиков, чтобы заданные первичные параметры, такие как ход гидравлического цилиндра или частота вращения гидромотора, можно было поддерживать независимо от внешних влияний, таких как входная частота вращения многопоршневого гидравлического насоса 11. Микропроцессорная 12 система сконфигурирована так, что одновременно можно выбрать только один из электрически управляемых трехходовых клапанов 70, 71.

На фиг.5 показан вариант применения вспомогательной гидравлической системы согласно настоящему изобретению, в которой имеется вращающаяся механическая система отбора мощности, образованная недорогим объемным гидромотором 50 стандартной конфигурации, в котором применяются роторы, шестерни, поршни и т.п. и который съемно установлен на структуру автомобиля с помощью крепежного средства 51, совместимого со стандартным сцепным устройством 52 автомобиля. Объемный гидромотор 50 снабжен выходным валом 55, имеющим конструкцию стандартного сельскохозяйственного вала отбора мощности диаметром 1 3/8 дюйма и шесть шлицов. Гидромотор 50 соединен с трубками А и В задней точки 16 доступа гибкими шлангами 56, 57 и соединителями, совместимыми со стандартными разъемными соединителями 18 вспомогательной гидравлической системы согласно настоящему изобретению. Как показано на фиг.1 и 5, гидромотор дополнительно содержит встроенное устройство 58 измерения частоты вращения, например, датчик Холла, чтобы подавать информацию на микропроцессорную систему 12 управления, чтобы можно было в реальном масштабе времени управлять с обратной связью электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами многопоршневого гидравлического насоса 11, чтобы поддерживать постоянную частоту вращения выходного вала 55 гидромотора 50, независимо от числа оборотов двигателя автомобиля. Таким образом, предлагается устройство отбора мощности, которое может работать со стандартными частотами вращения, например, по сельскохозяйственному стандарту 540 об/мин, без вмешательства оператора, при независимом изменении числа оборотов автомобильного двигателя так, чтобы приводить во вращение навесные орудия, такие как пресс-подборщик, роторный снегоочиститель и т.п.

В предпочтительном варианте микропроцессорной системы 12 управления выходной поток рассчитывается непосредственно по рабочему циклу электрически выбираемых тарельчатых клапанов и частота вращения вала многопоршневого гидравлического насоса 11 мгновенно регистрируется, когда нажата установочная кнопка 33 на модуле 30 пользовательского интерфейса. Такая комбинация информации затем используется для задания уставки, которая поддерживает постоянный выходной поток, меняя рабочий цикл тарельчатых клапанов в ответ на изменение числа оборотов двигателя автомобиля. Таким образом, можно поддерживать заданный поток без полной обратной связи от приводимого вспомогательного оборудования.

На фиг.6 показан еще один вариант применения вспомогательной гидравлической системы согласно настоящему изобретению, в котором гидравлический колун выполнен с возможностью съемной установки на конструкцию автомобиля с помощью крепежной конструкции 91, совместимой со стандартным сцепным устройством 52 автомобиля. Колун 90 снабжен приводным цилиндром 95, который соединен с трубками А и В задней заранее определенной точки 16 доступа гибкими шлангами 96, 97 и соединителями, совместимыми со стандартными разъемными соединителями 18 вспомогательной гидравлической системы согласно настоящему изобретению. С дополнительными ссылками на фиг.1 и 2 двигатель 2 автомобиля 1 запускают на высоких холостых оборотах, приблизительно 1000 об/мин, а автоматическую трансмиссию переводят в положение парковки или механическую трансмиссию переводят на нейтральную передачу, при этом автомобиль ставят на стояночный тормоз. Модуль 30 пользовательского интерфейса снимают с приборной панели и используют в переносном режиме вне автомобиля. Селектором 33 точки доступа выбирают заднюю заранее определенную точку 16 доступа и используют джойстик 31 для выбора направления движения приводного цилиндра 95 колуна 90. Микропроцессорная система 12 управления выдает команды со своих выходных силовых каскадов, только когда нажата предохранительная кнопка 39 на модуле 30 пользовательского интерфейса. Таким образом, если уронить модуль 30 пользовательского интерфейса, то вспомогательная гидравлическая система отключится.

Изобретение относится к гидравлической системе привода и управления дополнительным навесным оборудованием транспортных средств, в частности легких и средних пикапов. Гидравлическая система выполнена с возможностью подачи гидравлической жидкости под давлением на внешнее вспомогательное оборудование, такое как снегоочистители, самосвальные кузова и колуны. Вспомогательная гидравлическая система содержит многопоршневой гидравлический насос с электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами и микропроцессорную систему управления, обеспечивающую создание переменного выходного потока. Система также содержит устройство переключаемых клапанов для управления направлением потока и устройство распределительных трубок и разъемных соединителей. Имеется также простой пользовательский интерфейс, чтобы оператор мог управлять вспомогательным оборудованием либо из транспортного средства, либо из положения, находящегося в непосредственной близости к транспортному средству. Достигается расширение области применения транспортного средства. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Вспомогательная гидравлическая система для транспортного средства, содержащая:
а) приводимый от двигателя внутреннего сгорания многопоршневой насос с электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами и подсоединенной микропроцессорной системой управления для обеспечения переменной производительности;
б) устройство переключаемых клапанов для управления направлением потока гидравлической жидкости;
в) устройство распределительных трубок для гидравлической жидкости, прикрепленных к транспортному средству, заканчивающихся разъемными соединителями во множестве заранее определенных точек доступа; и
г) простой модуль пользовательского интерфейса, выполненный с возможностью направления команд на микропроцессорную систему управления либо изнутри транспортного средства, либо из положения, находящегося в непосредственной близости к транспортному средству так, что к вспомогательной гидравлической системе можно просто и быстро подключать номенклатуру вспомогательных устройств и подавать на них гидравлическую жидкость под давлением с полностью регулируемым пропорциональным потоком.

2. Система по п.1, в которой транспортным средством является пикап первого или второго класса по массе.

3. Система по п.1, в которой микропроцессорная система управления осуществляет регулирование в реальном масштабе времени электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами многопоршневого гидравлического насоса и управляет устройством переключаемых клапанов для управления направлением потока гидравлической жидкости в ответ на команды от простого модуля пользовательского интерфейса.

4. Система по п.1, в которой многопоршневой гидравлический насос установлен на передней части двигателя внутреннего сгорания транспортного средства и снабжен шкивом, выполненным с возможностью прямого привода бесконечным ремнем привода навесных агрегатов, который также приводит в действие генератор, насос системы гидроусилителя рулевого управления, компрессор кондиционера воздуха, насос охлаждающей жидкости и другие вспомогательные агрегаты транспортного средства.

5. Система по п.4, в которой многопоршневой гидравлический насос заменяет стандартный насос гидроусилителя рулевого управления транспортного средства, и часть выходного потока направляется на удовлетворение потребностей рулевого управления транспортного средства.

6. Система по п.1, в которой многопоршневой гидравлический насос установлен на корпусе механизма отбора мощности, прикрепленном к картеру сцепления, корпусу коробки передач или раздаточной коробки полноприводного транспортного средства, и приводится в действие зубчатой передачей от выходной стороны силовой передачи транспортного средства.

7. Система по п.1, в которой микропроцессорная система управления выполнена с возможностью осуществления регулирования с обратной связью электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами многопоршневого гидравлического насоса посредством электрических сигналов, полученных от удаленных датчиков, выполненных с возможностью осуществления мониторинга движений вспомогательного оборудования для управления функциями вспомогательного оборудования независимо от числа оборотов двигателя транспортного средства.

8. Система по п.1, в которой микропроцессорная система управления выполнена с возможностью осуществления автоматического управления электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами многопоршневого гидравлического насоса посредством косвенного расчета движений вспомогательного оборудования, используя комбинацию рабочего цикла электрически выбираемых тарельчатых клапанов многопоршневого гидравлического насоса и числа оборотов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства для управления реакцией вспомогательного оборудования независимо от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.

9. Система по п.1, в которой вспомогательным оборудованием является объемный гидромотор, выполненный с возможностью жесткой установки на конструкции транспортного средства и снабженный выполненным по сельскохозяйственному стандарту валом диаметром 1 3/8 дюйма с шестью шлицами для образования механического вращающегося устройства отбора мощности.

10. Система по п.1, в которой вспомогательным оборудованием является объемный гидромотор, выполненный с возможностью приведения вращающегося промышленного оборудования, такого как бетономешалки, водяные насосы, измельчители древесных отходов, моечные агрегаты, буры, электрогенераторы, лебедки, высокоскоростные воздухонагнетатели, разбрасыватели для соли и другие подобные устройства.

11. Система по п.1, в которой вспомогательным оборудованием является гидравлический цилиндр двойного действия, выполненный с возможностью приведения в действие линейного промышленного оборудования, такого как отвалы снегоочистителей, прессы для отходов, гидравлические подъемники, прицепы с самосвальными кузовами и другие подобные устройства.

12. Вспомогательная гидравлическая система для транспортного средства, содержащая:
а) многопоршневой гидравлический насос с электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами, установленный на передней части первичного двигателя внутреннего сгорания транспортного средства и снабженный шкивом, выполненным с возможностью прямого привода бесконечным ремнем системы привода навесных агрегатов, который также приводит в действие генератор, насос системы гидроусилителя рулевого управления, компрессор кондиционера воздуха, насос охлаждающей жидкости и другие вспомогательные агрегаты;
б) устройство переключаемых клапанов для управления направлением потока гидравлической жидкости;
в) причем многопоршневой гидравлический насос снабжен микропроцессорной системой управления, осуществляющей управление в реальном масштабе времени электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами и управление устройством переключаемых клапанов для управления направлением потока гидравлической жидкости в ответ на команды оператора;
г) при этом микропроцессорная система управления обеспечивает переменный выходной поток гидравлической жидкости для управления с обратной связью электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами посредством электрических сигналов, принимаемых от удаленных датчиков;
д) устройство распределительных трубок для гидравлической жидкости, прикрепленных к транспортному средству и заканчивающихся разъемными соединителями во множестве заранее определенных точек доступа; и
е) простой модуль пользовательского интерфейса, выполненный с возможностью направления команд оператора на микропроцессорную систему управления либо изнутри транспортного средства, либо из положения, находящегося в непосредственной близости к транспортному средству так, что к вспомогательной гидравлической системе можно просто и быстро подключать номенклатуру вспомогательных устройств и подавать на них гидравлическую жидкость под давлением с полностью регулируемым пропорциональным потоком, любо заданным оператором, либо в режиме регулирования с обратной связью посредством электрических сигналов от удаленных датчиков, выполненных с возможностью мониторинга движения вспомогательного оборудования так, чтобы реакция вспомогательного оборудования не зависела от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.

13. Система по п.12, в которой транспортным средством является пикап первого или второго класса по массе.

14. Система по п.12, в которой многопоршневой гидравлический насос заменяет стандартный насос гидроусилителя рулевого управления транспортного средства, и часть выходного потока направляется на удовлетворение потребностей рулевого управления транспортного средства.

15. Система по п.12, в которой вспомогательным оборудованием является объемный гидромотор, выполненный с возможностью жесткой установки на конструкции транспортного средства и снабженный выполненным по сельскохозяйственному стандарту валом диаметром 1 3/8 дюйма с шестью шлицами для образования механического вращающегося устройства отбора мощности, которое управляется с обратной связью для поддержания выходной частоты вала отбора мощности 540 об/мин в соответствии с сельскохозяйственным стандартом.

16. Система по п.12, в которой вспомогательным оборудованием является объемный гидромотор, выполненный с возможностью приведения вращающегося промышленного оборудования, такого как бетономешалки, водяные насосы, измельчители древесных отходов, моечные агрегаты, буры, электрогенераторы, лебедки, высокоскоростные воздухонагнетатели, разбрасыватели для соли и другие подобные устройства.

17. Система по п.12, в которой вспомогательным оборудованием является гидравлический цилиндр двойного действия, выполненный с возможностью приведения в действие линейного промышленного оборудования, такого как отвалы снегоочистителей, прессы для отходов, гидравлические подъемники, прицепы с самосвальными кузовами и другие подобные устройства.

18. Вспомогательная гидравлическая система для транспортного средства, содержащая:
а) многопоршневой гидравлический насос с электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами, установленный на передней части первичного двигателя внутреннего сгорания транспортного средства и снабженный шкивом, выполненным с возможностью прямого привода бесконечным ремнем системы привода навесных агрегатов, который также приводит в действие генератор, насос системы гидроусилителя рулевого управления, компрессор кондиционера воздуха, насос охлаждающей жидкости и другие вспомогательные агрегаты;
б) устройство переключаемых клапанов для управления направлением потока гидравлической жидкости;
в) причем многопоршневой гидравлический насос снабжен микропроцессорной системой управления, осуществляющей управление в реальном масштабе времени электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами и управление устройством переключаемых клапанов для управления направлением потока гидравлической жидкости в ответ на команды оператора;
г) при этом микропроцессорная система управления обеспечивает переменный выходной поток гидравлической жидкости для автоматического управления электрически выбираемыми тарельчатыми клапанами посредством косвенного расчета выходного потока гидравлической жидкости, используя комбинацию рабочего цикла электрически выбираемых тарельчатых клапанов и числа оборотов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства;
д) устройство распределительных трубок для гидравлической жидкости, прикрепленных к транспортному средству и заканчивающихся разъемными соединителями во множестве заранее определенных точек доступа; и
е) простой модуль пользовательского интерфейса, выполненный с возможностью направления команд оператора на микропроцессорную систему управления либо изнутри транспортного средства, либо из положения, находящегося в непосредственной близости к транспортному средству;
так, что к вспомогательной гидравлической системе можно просто и быстро подключать номенклатуру вспомогательных устройств и подавать на них гидравлическую жидкость под давлением полностью регулируемым пропорциональным потоком, либо непосредственно заданным оператором, либо автоматически регулируемым через косвенный расчет выходного гидравлического потока так, чтобы реакция вспомогательного оборудования не зависела от числа оборотов двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.

19. Система по п.18, в которой транспортным средством является пикап первого или второго класса по массе.

20. Система по п.18, в которой многопоршневой гидравлический насос заменяет стандартный насос гидроусилителя рулевого управления транспортного средства, и часть выходного потока направляется на удовлетворение потребностей рулевого управления транспортного средства.

21. Система по п.18, в которой вспомогательным оборудованием является объемный гидромотор, выполненный с возможностью жесткой установки на конструкции транспортного средства и снабженный выполненным по сельскохозяйственному стандарту валом диаметром 1 3/8 дюйма с шестью шлицами для образования механического вращающегося устройства отбора мощности, которое управляется автоматически для поддержания выходной частоты вала отбора мощности 540 об/мин в соответствии с сельскохозяйственным стандартом.

22. Система по п.18, в которой вспомогательным оборудованием является объемный гидромотор, выполненный с возможностью приведения вращающегося промышленного оборудования, такого как бетономешалки, водяные насосы, измельчители древесных отходов, моечные агрегаты, буры, электрогенераторы, лебедки, высокоскоростные воздухонагнетатели, разбрасыватели для соли и другие подобные устройства.

23. Система по п.18, в которой вспомогательным оборудованием является гидравлический цилиндр двойного действия, выполненный с возможностью приведения в действие линейного промышленного оборудования, такого как отвалы снегоочистителей, прессы для отходов, гидравлические подъемники, прицепы с самосвальными кузовами и другие подобные устройства.