Транспортное средство Советский патент 1980 года по МПК B60K17/00 F16H33/02 F16D57/00 

I

Изобретение относится к системам транспортных машин, например автобусов, состоящих из энергетического агрегата и привода на движитель и включающих рекуператоры энергии, которые накапливают энергию при торможении и возвращают ее в процессе разгона мащины.

Известно транспортное средство, содержащее устройство для рекуперащш энергии торможения, выполненное в виде управляемого распределителя, который с одной стороны сообщен трубопроводами с Ь1дропневматическим аккумулятором и гидробаком,-а с другой стороны - с обратимой гидромашиной, систему управления подачей топлива, состоящую из управляющего и управляемого органов, первый из которых связан с элементом управления упомянутого распределителя, и из гидропривода, связьшающего между собой упомянутые органы, коробку передач, имеющую два промежуточных вала с щестернями, введенными в зацепление с ведущей и ведомой щестернями соответственно входного и выходного валов коробки передач, причем на первом промежуточном валу упомянутые щестерни установлены свободно с ним при помощн управляемой муфты, а одна из щестерен на втором промежуточном валу, связанная с упомянутой ведущей щестерней, жестко закреплена на нем.

Устройство управления подачей топлива в двигатель имеет педаль, управляемую водителем, и привод от педали к системе подачи топлива в двигатель (к карбюратору бензинового двигателя или топливному насосу дизеля). Указанньщ привод от педали может бьггь механическим,

10 гидравлическим или комбинированным.

В процессе разгона одновременно с подачей топлива в основной даигатель автомобиля водитель , посредством клапана, открьшает канал, позволяющий рабочей жидкости поступать из

15 гаэошдравлического аккумулятора в обратимую гидромащнну, таким образом обеспечивая дополнительную подачу энергии на движитель с целью экономии топлива и увеличения ресурсов основного двигателя 11.

20

Недостаток такого управления совместной работой основного двигателя и гидромапшны рекуператора энергии состоит в том, что связанные между собой посредством механической 378 передачи основной двигатель и .идромашина могут совместно работать таким образом, что вал основного двигателя будет стремиться отставать .от трансмиссионного вала, приводимого гидродвигателем. В таком случае трансмиссионный вал (и механически связанный с ним вал гидромашины) окажется ведущим по отношению к валу основного двигателя. В результате основной двигатель окажет тормозящее действие на трансмиссионный привод, что приведет к перерасходу топлива и ухудшению тяговой характеристики рекуперативной системы (так как часть запасенной энергии будет затрачена на преодоление сопротивления, создаваемого основным двигателем). Для ликвидации указанного состояния необходимо увеличить угловую скорость вала осиов -ного двигателя путем увеличения подачи топлива (в отлитое от списанного случая это топливо будет расходоваться с полезным эффектом) Имея сдвоенную силовую установку, водитель в процессе разгона не всегда может заметить тормозящее воздействие основного двигателя и своевременно оптимизировать совместную работу силовых агрегатов. Поэтому необходимо автоматическое устройство, которое обеспечивает наиболее эффективную совместную работу основного двигателя и гидромашины рекуперативной системы. Цель изобретения - улучшение тяговой характеристики и уменьшение расхода топлива при совместной работе пщромашины и двигателя транспортного средства. Поставленная цель достигается тем, что система управления подачей топлива снабжена электромагнитом, в цепи управления которого установлен контактный переключатель, и гидро цилиндром, сообщенным с упомянутым гадроприводом, а в коробке передач щестерня второго промежуточного вала, связанная с ведомо шестерней, выполнена косозубой, установлена с возможностью осевого перемещения и связана с подвижным контактом упомянутого переклю чателя, при этом щток гидроцилиндра связан с электромагнитом. На фиг. 1 схематически изображено транспортное средство с системой управления; на фиг. 2 - управляемый распределитель, положение установивщегося двигателя транспортного средства; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - управляемый распределитель, поло жение режима торможения транспортного средства; на фиг. 5 - разрез Б-Б нафиг. 4; на фиг. 6 - разрез В-В на фиг. 4; на фиг. 7 управляемый распределитель, положение разгон транспортного средства; на фиг. 8 - разрез Г-Г на фиг. 7; на фиг. 9 - разрез Д-Д на фи на фиг. 0 - вид Е на фиг. 9. Транспортное средство содержит двигатель 1, соединенный посредством муфты 2 с коробкой 3 передач. В коробку 3 передач входит меха- низм, передающий мощность от нерегулируемой обратимой гидромашины 4 на трансмиссию и соединяющий гидромащину 4 с двигателем 1. Этот механизм содержит шестерни 5 и 6, свободно установленные на валу 7. Жесткое соединение зтих шестерен с валом 7 осуществляется с помощью кулачковой муфты 8, з равляемой рукояткой 9. Коробка 3 передач содержит ведущую шестерню 10 входного вала, шестерни II и 12 промежуточного вала 13 и ведомую шестерню 14 выходного вала, соединенного с карданным -валом 15, который, в свою очередь, передает мощность на ведущие колеса 16. Шестерни 5, 14 и 12 выполнень косозубыми. Шестерня 12 сидит на валу 13 на скользящей щпонке и имеет возможность осевого перемещения , С правой стороны перемещения шестерни 12 ограничено буртом-упором, выполненным на валу 13, а с левой стороны посредством подшипника 17 эта щестерня упирается в ползун 18, прижатый к подшипнику 17 пружиной 19. На конце ползуна 18имеется подвижный контакт 20, которому противостоит неподвижный контакт 21. Гидросистема рекуператора энергии торможе шя Кроме гидромашины 4 содержит газогидравлический аккумулятор 22, жидкостная камера которого соединена трубопроводом 23 с управляемым распределителем 24, содержащим. золотник 25. Распределитель 24 соед11нен трубопроводами 26 и 27 с гидромащиной4, причем на трубопроводах установлены обратные клапаны 28 и 29. К трубопроводу 27 присоединен трубопровод 30, который подводит рабочую, жидкость к предохранительному клапану 31, связанному трубопроводом 32 с радиатором 33. Последний с помощью трубопровода 34 соединен с трубопроводом 35 и, таким образом, с гидробаком 36. Трубопровод 35 соединяет гидробак с распределителем 24. На гидробаке 36 установлены обратные клапаны 37 и 38, служащие для соединения полости гидробака 36 с атмосферой, Клапан 37 соединяет гидробак с атмосферой в случае понижения давления в нем, а клапан 38 - в случае повышения давления в баке. Золотник 25 связан тягой 39, оканчивающейся вилкой с управляемым органом, а именно с педалью 40 акселератора. Пружина 41 сжатия стремится отжать золотник 25 направо и уравновеишвается пружиной 42 растяжения, оттягивающей педаль 40 налево. С тягой 39 жестко связан контакт 43, работающий в паре с неподвижным контактом 44. Золотник 25 с другой стороны связан тягой 45 с сердечником электpO raГ(итu 46. Устройство управления подачей топлива в двигатель 1 имеет гидравлический привод, содержащий гидроцилиндры 47 -49. Полости этих гидроцилиндров соединены трубопроводами 50 и 51. Поршень гидроцилиндра 47 шарнирно соединен тягой 52 с педалью 40. Поршень, гидро цилиндра 48 посредством тяги 53 соединен с сердечником электромагнита 54, а поршень гид роцилиндра 49 тягой 55 шарнирно соединен с рычагом 56 изменения подачи топлива в двигатель 1 (управление дроссельной заслонкой в карбюраторном двигателе . или топливным насосом в дизеле). Пружина 57 стремится повернуть рычаг 56 против часовой стрелки. Провода 58 соединяют электромапшт 54 с контактами 20, 21 и 43, 44. Параллельно к зтим устройствам присоединена сигнальная электролампа 59, расположенная на приборном шитке в кабине водителя. Контакты 43 и 44 соединены с источником питания. Транспортное средство работает следующим образом. Посредством рукоятки 9 гидромаишна 4 при соединяется к трансмиссии (при этом соединены элементы 5 и 8) или к двигателю (соединены элементы 6 и 8). В последнем аккумулятор 22 заряжается от двигателя 1 Hmi обеспечивает заводку двигателя 1, если гидромашина: 4 работает как гидронасос за счет энер гии, запасенной в аккумуляторе 22. В процессе установившегося движевшя транспортного средства и при подключении рекуператора к трансмиссии (т.е. при повороте рукоя ки 9 и соединении деталей 5 и 8) гидромашина 4 работает в холостом режиме. Золотник 25 рас пределителя 24 расположен в среднем положении, находясь под действием взаимно уравновешивающихся пружин 41 и 42, а его каналы соединяют между собой трубопроводы 26 и 27 (фиг. 2). Масло засасывается из трубопровода 26 в гидромашину 4, затем поступает в трубопровод 27, и далее, в каналы золотника 25, циркулируя по замкнутому кругу. В этом движении оно проходит через обратные клапаны 28 и 29. В процессе торможения при нажатии тормоз ной педали и подключении электромагнита 46 к источнику питания, указанный электромагнит срабатывает, втягивая сердечник и перемещая. тягу 45 и золотник 25 влево. При этом преодолевается сопротивление пружины 41. Каналы золотника 25 соединяют между собой соответственно трубопроводы 27 и 23, 35 и 26 (фиг.З Гидромашина 4 от колес 16, трансмиссионного вала 15, шестерен 14 и 5 работает как гидронасос, всасьшая масло из гидробака 36 через трубопроводы 35 и 26 и затем нагнетая его в аккумулятор 22 через трубопроводы 27 и 23. Когда Давление в аккумуляторе 22 поднимается до максимума, срабатывает предохранительный клапан 31, и масло движется из трубопровода 27 в трубопроводы 30 и 32, затем поступает в радиатор 33 (в котором охлаждается) а из него - в трубопроводы 34, 35 и сливается в гидробак 36. Троганье с места и разгон транспортной машины производится при нажатии на педаль 40 акселератора. Перемещение педали 40 направо освобождает тягу 39 от действия пружины 42, поэтому под действием пружины 41 золотник 25 перемещается вместе с тягой 39 направо и занимает положение, показанное на фиг. 4, а контакты 43 и 44 зaмыкaютcя Одновременно посредством тяги 52 педаль 40 перемещает поршень гадрощшиндра 47 вправо, рабочая жидкость по трубопроводу 50 поступает в гкдроцилиндр 49, перемещает направо порщень последнего гадроцилиндра и посредствомтяги 55 поворачивает рычаг 56 управления подачей топлива в двигатель 1, преодолевая при этом сопротивление пружины 57. Каналы золотника 25 (фиг. 4) соединяют соответственно трубопроводы 23 и 26, 27 и 35. Трансмиссия, таКИМ образом, приводится одновреме1шо от двигателя 1 посредством шестерен 10-12 и 14 и от гидромашинь 4, работающей в режиме гидродвигателя, посредством шестерен 5, 14. Гидромашина 4 работает за счет энергии. накопленной в аккумуляторе 22 следующим обМасло под давлением поступает из аккул-гулятора 22 в трубопроводы 23 и 26, затем в п1дрома1Ш1ну 4 и сливается через трубопроводы 27 и 35 в гидробак 36. Гидромашина 4 нерегулируемая, поэтому при подключении аккумулятора 22, как источника энергии, она развивает мощность, соответствующую давлеш1Ю в аккуму.пяторе 22 и частоте вращения колес 16. Дополнительная мощность на движ}{тель может быть передана только от двигателя 1. Если оба ciuioBbtx агрегата отдают мощность на трансмиссию, то силь, пpилoжeш ыe к шестерням 5 и 12 действуют так, как показано на фиг. 9 и 10 (на фиг. 9 показаны окружные ашы, приложенные к шестерням 5 и 12; на фиг. 10 - осевая сила, приложенная к шестерне 12, которая является косозуиой). Если же угловая скорость вала двигателя I, а следовательно, и шестерни 12; недостаточна, чтобы приводить шестерню 14, то она в этом случае приводится только икс- терней 5, и является ведущей по отношению к шестерне 12. При этом направление окружной силы, действующей на щестерню 12, противоположно показанному на фиг. 9, и направление осевой ciuibi, действующей на шестерню 12, изменяется на противоположное. Двигатель в этом случае оказывает тормозящее действие на транспортную машину, тяговая характеристика рекуператора ухудшается так как часть мощности гидромашины 4 затрачивается на преодоление сопротивления двигателя 1; топливо двигателем 1 расходуется бесполезно. Увеличение частоты вращения вала двигателя 1 и соответственно шестерни 12 и превращение шестерни 12 в ведущую может быть обеспечено только увеличением подачи топлива в двигатель 1 (которое в этом случае будет расходоваться на совершение полезной работы). Дополнительный разгон вала двигателя 1 в описываемой системе производится автоматически следующим образом. Под действием осевой.силы шестерня 12 перемещается налево и воздействует на ползун 18 (фиг. 1), передвигая-его влево, преодолевая при этом действие пружины 19. Замыкаются контакты 20 и 21 и, поскольку электрическая цепь подключена к источнику питания путем предварительного замыкания контактов 43 И 44, срабатывает электромагнит 54, сердечник которого вместе с тягой 53 перемешается влево, а рабочая жидкость из этого гидроцилиндра поступает в гидроцилиндр 49, перемещает поршень последнего гидроцилиндра и посредством рычага 56 обеспечивается дополнительная подача топлива в двигатель 1. Одновременно, возра тает обратная реакщ1я на педаль 40, которая ощущается водителем и является сигналом ерабатывания автоматической системы, на шитке приборов в кабине водителя включается сигнал ная лампа 59. Как только угловая скорость вала двигателя 1 и шестерни 12 возрастает, последняя- становится ведущей по отношению к шестерне 14, осевая сила действует на шестерню 12 так, как показано на фиг. 6, ползун 18 перемещается вправо, контакты 20 и 21 размы каются, и электрическая цепь электромагнита 54 обесточивается. При этом рычаг под действи ем пружины 57 поворачивается против часовой стрелки, подача топлива в двигатель уменьшается. В процессе описываемого движения (разгона) может появиться необходимость в экстренном торможении, когда нажимается тормозная педаль, но не отпускается педаль 40 акселератора; контакты 43 и 44 размыкаются, отключая электрическую цепь электромагнита 54 от источника питания. Следовательно, в процессе такого экстренного торможения дополнительная подача топлива в двигатель 1 невозможна. Таким образом, предложенная система управления транспортным средством оптимизирует совместную работу двигателя и гидромашин в период его работы в режиме гидродвигателя Автоматическое устройство, установленное в системе подачи топлива, обеспечивает такую совместную работу силовых агрегатов, когда двигатель не может оказывать тормозяшего действия из-за недостаточной подачи топлива. Тяговый момент гидромашины используется полностью на совершение разгона транспортной ма- шины без потерь на преодоление сопротивления двигателя в случае малой подачи топлива. Все топливо расходуется только для обеспечения движения маишны, что приводит к его экономии. Формула изобретения Транспортное средство, содержащее устройство для рекуперации энергии торможения, выполненное в виде ут1равляемого распределителя, который с одной стороны сообщен трубопроводами с гидропневматическим аккумулятором и гидробаком, а с другой стороны - с обратимой гидромашиной, систему управления подачей топлива, состоящую из управляющего и управляемого органов, первый из которых связан с элементом управления упомянутого распределителя, и из гидропривода, связывающего между собой упомянутые- органы, коробку передач, имеющую два промежуточных вала с шестернями, введенными в зацепление с ведущей и ведомой шестернями соответственно входного и выходного валов, коробки передач, причем на первом промежуточном валу упомянутые щестерни установлены свободно и связаны с ним при помощи управляемой муфты, а шеетерня второго промежуточного вала, связанная с ведущей щестерней, жестко закреплена на нем, отличающееся тем, что, с целью улучшения тяговой характеристики и уменьшения расхода топлива при совместной работе гидромашины и двигателя транспортного . средства, система управления подачей топлива снабжена электромагнитом, в цепи управления которого установлен контактный переключатель, и гидроцилиндром, сообщенным с упомянутым гидроприводом, а в коробке передач шестерня второго промежуточного вала, связанная с ведомой шестерней, вьшолнена косозубой, установлена с возможностью осевого перемещения и связана с подвижным контактом упомянутого переключателя, при этом шток гидроцилиндра связан с электромагнитом. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2477244/11, кл. F 16 D 57/00, 1978.