Транспортное средство Советский патент 1986 года по МПК B60K17/00 

нов.пены клапан гидродинамического действия, соединенный гидролинией с гидробаком, и клапан зарядки дополнительного аккумулятора , причем одна из полостей

Изобретение относится к рекупеативным системам транспортных редств циклического действия, например городских автобусов, содержащих в силовой установке гидропневматическое рекуперативное устройство, которое обеспечивает накопление энергии путем перевода кинетической энергии транспортного средства при торможе- НИИ в потенциальную энергию сжатого газа. Аккумулированная энергия может быть возвращена в энергетическую сие-, тему транспортного средства в период его разгона или движения.

Цель изобретения - повьш ение эф- . фективности путем.увеличения энергоемкости рекуперативного устройства.

На фиг. 1 показана-общая кинематическая схема в момент., когда осуществляется зарядка гидропневматических аккумуляторов при торможении транспортного средства, но давление в основном аккумуляторе не достигло максимального и не началась работа устройства гидродина шческого действия (УГД); на фиг. 2 - золотник в нейтральном положении; на фиг, 3 - то же, в период зарядки гидропневма- тических аккумуляторов, разрез; на фиг. 4 - то же, в период разрядки гидропневматических аккумуляторов, разрезы.

Двигатель 1 (фиг. 1) посредством муфты 2 соединен с коробкой передач 3 имеющей управление 4, Со вторичным валом коробки передач посредством карданного вала 5 соединен ведущий мост 6 транспортного средства.. На первичном валу коробки передач 3 .свободно насажены две шестерни 7, которые снабжены полумуфтами. Между этими шестернями по скользящей шпонке или пшицам первичного вала может перемещаться блок 8 полумуфт, связан ный с управлением 4. При перемещении направо или налево блок 8 обеспечивает связь с первичным валом по

контрольного клапана связана с указанным трубопроводом, а вторая - с магистралью слива клапана гидродинамического действия.

2

передаче крутящего момента правой или левой шестерни 7 соответственно посредством сцепления полумуфт блока 8 и шестерен 7.

Силовой привод транспортного средства содержит устройство для рекуперации энергии торможения. С первичным валом коробки передач 3 посредством муфты 9 соединена регулируемая обратимая гидромашина 10 с управлением 11, которая гидролиниями 12 и 13 связана с распределителем 14, имеющим управляюцц е электромагниты 15 и 16 и 17 установки золотника 18 в нейтральное положение. На гидролинии 12 установлен обратный клапан 19,

Основной г идропневматический аккумулятор 20 содержит жидкостную 21 и- газовую 22 камеры и разделитель 23 сред. Гидролинии 24 и 25 связывают распределитель 14 соответственно с гидропневматическим аккумулятором 20 и гидробаком 26, Дпя слива рабочей жидкости в гидробак 26 в случае перегрузки гидромашины 10 по давлению предназначены гидролиния 27 с регулируемым перепускным клапаном 28 и установленный на ней радиа- т.ор 29 охлаждения .

В рекуперативное устройство входит дополнительный гидропневматический аккумулятор 30, УГД и система управления УГД, причем последние включают в себя клапаны гидродинамического действия 31, зарядки 32 дополнительного гидропневматического аккумулятора, зарядки 33 основного гидропневматического аккумул Ггора 33, разрядки 34 дополнительного гидропневматического аккумулятора, газо- раепределительньй 35, регулируемый контрольный 36 и окончания зарядки 37 дополнительного гидропневматического аккумулятора. Клапаны 31, 34 и 35 снабжены управляющими электромагнитами 385 39 и 40 соответственно, а кла

3

паны 32,. 33 и 36 снабжены электрокотактными устройствами 41, 42 и 43. В систему управления УГД входит также электроконтактное устройство 44, установленное в основном гидропневматическом аккумуляторе 20.

Клапан 32 зарядки .дополнительног гидропневматического аккумулятора 3 является обратным клапаном и содерж подвижньш затвор 45, подпружиненный слабой пружиной. Контрольный клапан 36 имеет подпружиненньй поршенек 46 с разными диаметрами торцов.

Электроконтактное устройство 41 содержит пары контактов 47 - 50, а электроконтактное устройство 43 имеет пары контактов 51-54.

Газовые камеры гидропневматических аккумуляторов 20 и 30 соединены трубопроводом 55, а их жидкостные камеры - трубопроводом 56 и дополнительным трубопроводом 57. Клапан гидродинамического действия 31 соединен с гидробаком 26 гидролинией 58, а контрольный клапан 36 связан с дополнительным трубопроводом 57 посредством гидроканала 59 и с гидролинией 5 посредством гидроканала 60.

Электрическая сеть рекуперативного устройства имеет источник питания постоянного тока (не показан), который подключен к клеммам 61. Для включения и отключения электросистемы предусмотрены выключатели 62 и 63 с управлениями (ручными или ав- томатическими) соответственно 64 и 65 Выключатель 66, приводимый в действи от клапана 37, предназначен для отключения рекуперативного устройства по завершении зарядки дополнительног гидропневматического аккумулятора 30 Один контакт выключателя 66 связан с поворотным подпружиненным рычагом 67. Электроконтактное устройст

во 44 электрически связано с электро- 5 мощность от ведущих колес передается

магнитом 39. Обеспечена электрическая связь электроконтактного устройства 42 с электромагнитом 40, электроконтактных устройств 41 и 43 между собой, электромагнитом 38 и электро- 50 магнитным устройством 42.-Позицией 68 показаны электрические провода.

Распределитель 14 (фиг. 2-4) имеет три положения золотника 18: нейтральное (фиг. 2); зарядки гидро- 55 пневматических аккумуляторов (фиг.З) и разрядки этих гидропневматических аккумуляторов (фиг. 4).

В нейтральном положении (фиг. 2) i внутренний канал золоптка 18 соединяет гидролинии 12 и 13, в результате обеспечивается работа гидромашины 10 (фиг, 1) на холостом ходу.

В положении зарядки гидропневматических аккумуляторов (фиг. 3) (левое положение золотника 18) гидролиния 12 соединена с гидролинией 24, а гидролиния 13 - с гидролинией 25.

В положении разрядки гидропневматических аккумуляторов (фиг. 4) (правое положение золотника 18) гидро- линия 13 соединена с гидролинией 24, а гидролиння 12 - с гидролинией 25.

Транспортное средство работает следующим образом.

В период установившегося движения замкнута муфта 2 и разомкнута муфта 9.

Блок 8 полумуфт с помощью управления 4 передвинут направо так, что обеспечивает связь правой шестерни 7 с первичным валом. От двигателя Г с помощью муфты 2 мощность передается на правую шестерню 7, вторич- ный вал, карданный вал 5, задний мост бив результате - к ведущим колесам.

В период торможения происходит следующее.

В первый момент торможения размыкается муфта 2, включается муфта 9, блок 8 е помощью управления 4 перемещается налево и связывает левую шестерню 7 с первичным валом. Одновременно посредством управления 64 замыкаются контакты выключателя 62, соединяя электромагнит 16 с источником питания.(клеммами 61); золотник 18 занимает левое положение - положение зарядки аккумуляторов (фиг. 3).

В процессе торможения транспортное средство движется по инерции.

на карданный вал 5 (фиг. 1), вторичный вал коробки передач, левую шестерню 7, затем на первичный вал и с помощью муфты 9 на вал обратимой регулируемой гидромашины 10. Работающая гидромашнна 10 всасывает рабочую жидкость по гидролиниям 25 и 13 из гидробака 26 и нагнетает ее в основной гидропневматический аккумулятор 20 через гидролинии 12 и 24. В первый момент торможения электро- .контакгы устройства 44 замкнуты, электромагнит 39 подключен к источнику

токаи поэтому трубопровод 56 открыт. Однако, первый же объем рабочей жидкости, поступивший в гидропневматический аккумулятор 20, обеспечивает перемещение вверх разделителя 23 и размыкание контактов устройства 44. В результате электромагнит 39 отключается от источ ника тока, золотник клапана 34 перемещается вниз (фиг. 1) и-перекрывает трубопровод 56. Жидкостная камера 21 наполняется, разделитель 23, перемещаясь, сжимает газ в газовой камере 22 и принуждает его поступать через открытый трубопровод 55 в гидре пневматический аккумулятор 30.

Повьшение давления жидкости в основном гидропневматическом аккумуляторе 20 и газа в гидропневматических 20 аккумуляторах 20 и 30 происходит до ;уровня, соответствующего максимальному давлению гидромашины 10. Когда . этот уровень достигнут, поршенек кла- йана 33 перемещается направо и замы- кает контакты 42. При этом подается ток в электромагнит 40, которьш перемещает золотник клапана 35 вверх, перекрывая трубопровод 55. Одновременно ток подается к электромагни- 30 ту 38, который передвигает золотник клапана 31 вверх, связывая трубопровод 57 с гвдробаком 26 через гидролинию 58 (золотник клапана 31 до этого момента находился в крайнем 35 шжнем положении под действием давления рабочей жидкости, действующего на верхний торец золотника). Начинается слив рабочей жидкости из основного гидропневматического аккумуля- 40 тора 20 в гидробак 26 с одновременным повьшением давления в гидролинии 58 и гидроканале 60. Это повьппение давления обеспечено наличием значительных гидросопротивлений на прямых 45 участках гидролинии 58 и в местах поворотов потока жидкости. Величины этих гидросопротивлений выбираются при проектировании устройства (выбором диаметра и длины трубы, ее мате- 50 риала, шероховатости, радиуса поворота трубы и т.д.) в связи с параметрами гидросистемы: давлениями, гидросопротивлениями в клапане 31 и в бе 57, скоростью рабочей жидкости 55 в трубопроводе 57 и гидролинии 58 и

другими...

Когда давление на правьй торец

0 0 5 0 5 0 5

.поршенька 46 достигнет величины, до- |Статочной для перемещения этого поршенька налево, он смещается, размыкает контакты 53 и 54 и замыкает контакты 51 и 52. Происходит изменение направления тока, подводимого к электромагниту 38, в результате последний резко перемещает золотник клапана 31 вьшз, перекрывая гидролинию 58. Возникает гидравлический удар рабочей жидкости и резкое увеличение давления перед клапаном 32. Под действием гидродинамического давления рабочей жидкости затвор 45 передвигается направо и рабочая жидкость поступает в дополнительный гидропневматический аккумулятор 30 до тех пор, пока ее давление превьшает давление газа в этом гидропневматическом аккумуляторе. Поскольку давление в гидроканале 60 падает, поршенек 46 возвращается направо и при этом размыкает контакты 51 и 52 и замыкает контакты 53 и 54, но одновременно смещается направо затвор 45, размыкая контакты 47 и 50 и замыкая контакты 48 и 45. В резухсьтате сохраняется направление тока в электромагните 38, принуждающее золотник клапана 31 находиться в нижнем положении. Когда гидродинамическое давление, рабочей жидкости падает и затвор 45 возвращается налево (под действием давления в гидропневматическом аккумуляторе 30 и своей пругшны) , размыкаются контакты 48 и 49 и замыкаются контакты 47 и 50 - в электромагнит 38 ток поступает в направлении, обеспечивающем перемещение золотника клапана 31 вверх и открытие тидролинии 58. Вновь начинается слив рабочей жидкости в гидробак 26 - начало гидродинамического цикла, который затем автоматически повторяется до тех пор, пока не осуществится зарядка дополнительного гидропневматического аккумулятора 30 до заданного давления. Максимальное давление в гидропневматическом аккумуляторе 30 ограничивается с помощью клапана 37; в этом случае поршенек клапана перемещается направо, поворачивает рычаг 67 и размыкает контакты 66, отключая электромагнит 16 и возвращая золотник 18 в нейтральное положение. Если гидромащина 10 продол:кает работать, то рабочая жидкость двигается по кругу: гидролиния 12 - внутренний канал золотника 18 - гидролиния 13 (фиг, 2) - гид Ромашина 10.

При значительной перегрузке гидромашины 10 нагнетаемая в гидролинию Т2 рабочая жидкость поступает в гидролинию 27 и далее через перепускной клапан 28 и радиатор охлаждения 29 сливается в гидробак 26.

По завершении торможения размыкается муфта 9, раз.ъединяются контакты выключателя 62, а блок 8 полумуфт занимает нейтральное положение между шестернями 7.

В период разгона за счет энергии, накопленной в аккумуляторах, силовой привод транспортного средства работает следующим образом.

Блок 8 полумуфт с помощью управления 4 перемещается налево, связывая левую шестерню 7 с первичным валом .коробки передач 3, муфта 2 размыкается, муфта 9 замыкается. Посредством управления 65 замыкаются контакты выключателя 63, в результате от клемм 61 ток подводится к электромагниту 15. Золотник 18 сдвигается направо (фиг. 4) в положение разрядки гидропневматических аккумуляторов,

Вначале происходит разрядка основного гидропневматическаого аккумулятора 20, рабочая жидкость по гидролинии 24 поступает в гидролинию 13, обеспечивая вращение вала гидромашины 10. Отработавшая рабочая жидкость по гидролиниям 12 и 25 сливается в гидробак 26. Через муфту 9 совершается передача мощности на левую шестерню 7, вторичный вал коробки передач 3, карданный вал 5, задний мост 6 и к ведущим колесам.

Падение давления в основном гидропневматическом аккумуляторе 20 приводит к тому, что поршенек клапана 33 Смещается налево и размыкаются контакты 42. Вследствие этого прекращается подача тока к электромагниту 40 и перемещение золотника клапана 35 вниз - открывается трубопровод 55, соединяются газовые камеры гидропневматических аккумуляторов 20 и 30. Поскольку газ в дополнительном гидропневматическом аккумуляторе 30 находится под значительно более высоким давлением, чем в основном гидропневматическом аккумуляторе 20, происходит перетекание газа из гидропневматического аккумулято10

15

20

25

0

5

0

5

0

ра 30 в гидропневматический аккумулятор 20 до тех пор, пока давление в гидропневматическом аккумуляторе 20 достигнет максимальной для него величины (т.е. равной максимальному давлению гидромашины 10). После этого поршенек клапана 33 смещается направо и замыкает контакты 42, т.. е. срабатывает электромагнит 40, и перекрывается трубопровод 55, т.е. прекращается перетекание газа в гидропнев- матйческий аккумулятор 20. Таким образом,., поддерживается максимальное давление в гидропневматическом аккумуляторе 20 до тех пор, пока давление в гидропневматическом аккумуляторе 30 превьшгает эту величину давления . Это обеспечивает увеличение . мощности гидромашины 10 на начальной стадии раз гона.

После того, как давление в гидро - пневматическом аккумуляторе 30 стано - вится меньше максимального давления в гидропневматическом аккумуляторе 20, поршенек клапана 33 смещается налево и размыкает контакты 42. На этой стадии разгона рабочая жидкость поступает из гидропневматического аккумулятора 20 под все более понижаншщмся давлением; давления в основном 20 и дополнительном 30 гидропневматических аккумуляторах при этом выравниваются . Когда рабочая жидкость полностью сливается из гидропневматического аккумулятора 20, разделитель 23 замы- . кает контакты устройства 44, вследствие чего ток поступает к электромагниту 39, золотник клапана 34 перемещается вверх и открывает трубопровод 56. На этом этапе рабочая жид- . кдсть поступает в гидромашину 10 из дополнительного гидропневматического аккумулятора 30 через трубопровод 56 и гидролинии 24 и 13. Прекращение подачи рабочей жидкости из гидропневматического аккумулятора 30 сопровождается, размыканием контактов 63, золотник 18 переводится в нейтральное положение (фиг. 2), гидромашина 10 работает на холостом ходу. Затем размыкается муфта 9, блок 8 полумуфт занимает нейтральное положение между шестернями 7 - транспортное средство подготовлено к переходу на режим движения от двигателя 1.

Возможно движение (в том числе разгон) транспортного средства путем использования суммарной мощности

двигателя 1 и гидромашины 10. Для этого необходимо включить муфты 2 и 9. блок 8 полумуфт передвинуть направо и связать правую шестерню 7 с первичным валом. Мощность будет передаваться с первичного вала на вторичньй, оттуда на карданный вал и ведущие колеса.

Основной 20 и дополнительный 30 гидропневматические аккумуляторы могут заряжаться от, двигателя 1. Для этого замыкается муфта 2, блок полумуфт 8 устанавливается в нейтральное положение, мощность передается от двигателя 1 к гидромашине 10, которая и осуществляет зарядку гидропневматических аккумуляторов, когда рекуперативное устройство подготовлено к процессу торможения транспортного средства. ,.

За счет энергии гидропневматических аккумуляторов 20 и 30 может осуществляться пуск двигателя .1, т.е.

рекуперативное устройство работает в качестве стартера. Для этой цели рекуперативное устройство должно быть подготовлено к процессу разгона

с транспортного средства, при этом муфта 2 замыкается, а блок 8 полумуфт находится в нейтральном положении между шестернями 7. Мощность от гидромашины 10 через первичный вал ко10 робки передач 3 передается к двигателю 1 .

Замедление, ускорение транспортного средства с участием рекуперативного уётройства, мощность, передаваеJ5 мая со стороны двигателя 1 на гидромашину 10 во время зарядки гидропневматических аккумуляторов 20 и 30 от двигателя, а также мощность, подаваемая со стороны гидромашины 10 к дви20 гателю 1 во время его пуска, могут изменяться оператором с помощью управлеьшя 11, регулирующего расход гидромашины.

fff C. . Qv,

fO

/

2

7

«

K:

.

Iff иг. f

А-А

25

Фи8.г

б-б

24-т1

фи.З

В-В

Г- Г

2S

в

-

.9

12

(ffus474

Составитель Ю.Уткин Редактор И.Сегляник Техред О.Сопко ; Корректор о.Луговая

Заказ 3754/17 Тираж 647 . Подгисное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4