Транспортное средство

Транспортное средство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5ц 4 В 60 К 17/00

ЗС !, l3 ("

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3754670/27-11 (22) 13.06.84 (46) 15.07.86. Бюп. ¹ 26 (71) Курский политехнический институт (72) А.Г.Черный (53) 629.113-585.2(088.8) (56) Патент Франции ¹ 2139569, кл. F 16 D 57/00, 1976. (54) (57) ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, содержащее устройство для рекуперации энергии торможения, включающее обратимую гидромашину .с органом регули-, рования, кинематически связанную с трансмиссией и двигателем транспортного средства и гидравлически с помощью трубопроводов — с основным

;гидропневматическим аккумулятором, ! ! . включающим жидкостную и газовую камеры, систему управления рекуперацией энергии, имеющую распределитель с электромагнит ным устройством управления, вход которого соединен с помощью трубопроводов с обратимой гидромашиной, а выход — с гидропневматическим аккумулятором и гидробаком, о т л и .ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьппе- ния эффективности путем увеличения энергоемкости рекуперативного устройства, оно снабжено дополнительным гидропневматическим аккумулятором, устройством гидродинамического действия, соединенными трубопроводами между собой, с основным гидропневматическим аккумулятором, распределителем, гидробаком и системой управления, состоящей из клапана гидродинамического действия, газораспределительного клапана и клапанов разрядки гидропневматического дополнительного

„,SU„,, 1243969 A" аккумулятора, каждый из которых выполнен с электромагнитным управлением, и клапана зарядки основного и дополнительного гидропневматических аккумуляторов, контрольного клапана управления гидроударной волной, снабженных электроконтактными устройства" ми, электроконтактного устройства разрядки основного гидропневматичес" кого аккумулятора, двух выключателей, причем один из контактов электроконтактного устройства соединен с источником питания- с электромагнитом клапана газораспределительного действия через контакты выключателей с электромагнитным распределителем через контакты контрольного клапана и контакты клапана зарядки основного аккумулятора, с электромагнитным кла- С„ паном разрядки дополнительного аккумулятора и через контакты клапана эа- Я рядки дополнительного аккумулятора >р с электромагнитом клапана гидродина-, фф мического действия, второй контакт ф электроконтактного устройства через фр электромагнит клапана разрядки допол- цр . нительного гидропневматического аккумулятора соединен с противоположным полюсом источника питания, при этом жидкостные и газовые камеры гидропневматических аккумуляторов соответственно связаны между собой трубопроводами, причем в газовом трубопроводе установлен газораспредели- >В тельный клапан, в жидкостном — клапан Й разрядки дополнительного аккумулято" ра, а жидкостные камеры, кроме ука" занного жидкостного трубопровода, - соединены вторым, параллельным перво- му, трубопроводом, в котором уста1243969 новпены клапай гидродинамиЧеского дей- контрольного клапана связана с укаствия, соециненный гидролинией с гидро- занным трубопроводом, а вторая баком, и клапан зарядки дополнительного с магистралью слива клапана гидроди— аккумулятора, причем одна из полостей намического действия.

Изобретение относится к рекуперативным системам транспортных средств циклического действия, например городских автобусов, содержащих в силовой установке гидропневматичес- 5 кое 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 сис-. тему транспортного средства в период его разгона или движения.

Цель изобретения — повьш(ение эффективности путем увеличения энергоемкости рекуперативного устройства.

На фиг. 1 показана общая кинематическая схема в момент, когда осуществляется зарядка гидропневматичес2О ких аккумуляторов при торможении транспортного средства, но давление в основном аккумуляторе не достигло максимального и не началась работа устройства гидродинамического дейстг вия (УГД); на фиг. 2 — золотник в нейтральном положении; на фиг. 3 то же, в период зарядки гидропневматических 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, 40 которые снабжены полумуфтами. Между этими шестернями по скользящей шпонке или шпицам первичного вала может перемещаться блок 8 полумуфт, связан ный с управлением 4. При перемеще- 45 нии направо или налево блок 8 обеспечивает связь с первичным валом по

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 гервичным 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 управляющие электромагниты 15 и 16 и пружины 17 установки золотника 18 в нейтральное положение.

На гидролинии 12 установлен обратный клапан 19.

Основной гидропневматический аккумулятор ?О 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. Для слива рабочей жидкости в гидробак 26 в случае перегрузки гидромашины 10 по давлению предназначены гидролиния 27 с регулируемым перепускным клайаном 28 и установленный на ней радиат.ор 29 охлаждения.

В рекуперативное устройство Вхо дит дополнител:ьный гидропневматический аккумулятор 30, УГД и система управления УГД, причем последние включают в себя клапаны гидродинамического,цействия 31, зарядки 32 дополнительного гидропневматического аккумулятора, зарядки 33 основного гидропневматического аккумулятора 33, разрядки 34 дополнительного гидропневматического аккумулятора, газораспределительный 35, регулируемый контрольный 36 и окончания зарядки 37 дополнительного гидропневматического аккумулятора. Клапаны 31, 34 и 35 снабжены управляющими электромагнитами 38, 39 и 40 соответственно, а кла1243

Клапан 32 зарядки дополнительного гидропневматического аккумулятора 30 является обратным клапаном и содержит подвижный затвор 45, подпружиненный

10 слабой пружиной. Контрольный кла— пан 36 имеет подпружиненный поршенек 46 с разными диаметрами торцов.

Электроконтактное устройство 4 1 содержит пары контактов 47 — 50, а

15 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

25 контрольный клапан 36 связан с дополнительным трубопроводом 57 посредством гидроканала 59 и с гидролинией 58 посредством гидроканала 60.

Электрическая сеть рекуператив— ного 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 — 35 томатическими) соответственно 64 и 65.

Выключатель 66, приводимый в действие от клапана 37, предназначен для отключения рекуперативного устройства по завершении зарядки дополнительного4О гидропневматического аккумулятора 30.

Один контакт выключателя 66 связан с поворотным подпружиненным рычагом 67. Электроконтактное устройст— во 44 электрически связано с электро-45 магнитом 39. Обеспечена электрическая связь электроконтактного устройства 42 с электромагнитом 40, электроконтактных устройств 41 и 43 между собой, электромагнитом 38 и электромагнитным устройством 42.- Позицией 68 показаны электрические провода.

Распределитель 14 (фиг. 2 — 4) имеет три положения золотника 18: нейтральное (фиг. 2); зарядки гидропневматических аккумуляторов (фиг.3) и разрядки этих гидропневматических аккумуляторов (фиг. 4). положение зарядки аккумуляторов (фиг. 3) .

В процессе торможения транспортное средство движется по инерции, мощность от ведущих колес передается 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 гидромашина 10 всасывает рабочую жидкость по гидролиниям 25 и 13 из гидробака 26 и нагнетает ее в ос— новной гидропневматический аккумулятор 20 через гидролинии 12 и 24.

В первый момент торможения электроконтакгы устройства 44 замкнуты, электромагнит 39 подключен к источнику

3 паны 32,. 33 и 36 снабжены электроконтактными устройствами 4 1, 42 и 43.

В систему управления УГД входит также электроконтактное устройство 44, установленное в основном гидропнев— матическом аккумуляторе 20, 969 4

В нейтральном положении (фиг. 2) внутренний канал золотника 18 соеди— няет 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) гидролиния 13 соединена с гидролинией 24, а гидролиния 12 — с гидролинией 25.

Транспортное средство работает следующим о бр а з ом .

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

Блок 8 полумуфт с помощью управ— ления 4 передвинут направо так, что обеспечиваеч связь правой шестерни 7 с первичным валом. От двигателя 1 с помощью муфты 2 мощность передается на правую шестерню 7., вторичный вал, карданный вал 5, 3адний мост 6 и в результате — к ведущим колесам.

В период торможения происходит следующее.

В первый момент торможения размыкается муфта 2, включается муфта 9, блок 8 с 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 6 1); золот— ник 18 занимает левое положение

12439б9 тока и поэтому трубопровод 56 открыт.

Однако, первый же объем ра.бочей 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 принужпает его поступать через открытый трубопровод 55 в гидрс

15 пневматический аккумулятор 30.

Повьппение 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 клапана 33 перемещается направо и замыкает контакты 42. При этом подается ток в электромагнит 40, который 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 гидробаком 26 через гидролинию 58 (золотник клапана 31 до этого момента находился в крайнем нижнем 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 повышением давления в гидролинии 58 и гидроканале 60. Это повышение давления обеспечено наличием значительных гидросопротивлений на прямых 45 участках гидролинии 58 и в местах поворотов потока жщцкости. Величины этих гидросопротивлений выбираются при проектировании устройства (выбором диаметра и длины трубы, ее материала, шероховатости, радиуса поворота трубы и т.д.) в связи с параметрами гидросистемы: давлениями, гидросопротивлениями в клапане 31 и в тру= бе 57, скоростью рабочей жидкости в трубопроводе 57 и гидролинии 58 и дРугими.

Когда давление на правый торец,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 вниз, 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 превышает 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 результате 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 пружины), 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 гидролинии 58. Вновь начинается слив рабочей жидкос.ти в гидробак 26 — начало гидродинамического цикла, который затем автоматически повторяется до тех пор, пока не осуществится зарядка дополнительного гидропиевматического аккумулятора 30 ,цо заданного давления. Максймальное ,цавление в гидропневматическом аккумуляторе 30 ограничивается с помощью клапана 37; в этом случае поршенек клапана перемещается направо, поворачивает,рычаг 67 и размыкает контакты бб, отключая электромагнит 16 и возвращая золотник 18 в нейтральное положение. Если гидромашина 10 продолжает работать, то рабочая жидкость двигается по кругу. гидроли1243969 ния 12 — внутренний канал золотника 18 — гидролиния 13 (фиг. 2) — гидромашина 10.

При значительной перегрузке гидромашины 10 нагнетаемая в гидролинию 12 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, разъединяются контакты выключателя 62, а блок 8 полумуфт занимает нейтральное положение между шестернями 7 °

В период разгона sa 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 сливаетes 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 аккумулятора 30 в гидропневматический аккумулятор 20 до тех пор, пока давление в гндропневматическом 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 гидропневматйческий аккумулятор 20. Таким образом, поддерживается максимальное давление в гидропневматическом аккумуляторе 20 до тех пор, пока давление в гидропневматическом аккумуляторе 30 превышает эту величину давления. Это обеспечивает увеличение мощности гидромашины 10 на начальной стадии разгона.

После того, как давление в гидро.Г пневматическом аккумуляторе 30 становится 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 понижающимся давлением; давления в основном 20 и дополнительном 30 гидропневматических аккумуляторах при этом выравниваются. Когда рабочая жидкость полностью сливается из гидропневматического аккумулятора 20, разделитель 23 замыкает контакты устройства 44, вследствие чего ток поступает к электромагниту 39, золотник клапана 34 перемещается вверх и открывает трубопровод 56. На этом этапе рабочая жидкость 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, soпотник 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

9 12439 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 вторичный, 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. 20

3а счет энергии гидропневматических аккумуляторов 20 и 30 может осуществляться гуск двигателя 1, т.е.

69 10 рекуперативное устройство работает в качестве стартера. Для этой цели рекуперативное устройство должно быть подготовлено к процессу разгона 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 коробки передач 3 передается к двигателю 1.

Замедление, ускорение транспортного средства с участием рекуиеративного устройства, мощность, передаваемая 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 двигателю 1 во время его пуска, могут изменяться оператором с помощью управления 11, регулирующего расход гидромашины.

12439 cg

1243969

A-Д фЪИ 3

Г- /

Составитель Ю.уткин

Редактор И. Сегляник Техред О.Сопко, Корректор О.Луговая

Заказ 3754/17 Тираж б47 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьггий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д„ 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Yæãoðîä, ул,Проектная, 4