Транспортное средство

.8)2139569,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(54)(57) ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО, содержащее устройство для рекуперацииэнергии торможения, включающее обратимую гидромашину с органом регули-,рования, кинематически связаннуюс трансмиссией и двигателем транспортного средства и гидравлическис помощью трубопроводов - с основным. включающим жидкостную и газовую камеры,систему управления рекуперацией энергииимеющую распределитель с электромагнитным устройством управления, вход которого соединен с помощью трубопроводовс 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 увеличенияэнергоемкости рекуперативного устройства, оно снабжено дополнительнымгидропневматическим 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 разрядкигидропневматического дополнительного 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 . ф 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 с электромагнитом клапана гидродина-, мического действия, второй контакт ф, электроконтактного устройства черезфр 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- Эфф тельный клапан, в жидкостном - клапан вайа разрядки дополнительного аккумулято" ра, а жидкостные камеры, кроме ука" занного жидкостного трубопровода, соединены вторым, параллельным перво- му, трубопроводом, в котором уста 1243969новпены 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 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 систему транспортного средства в период его разгона или движения.Цель изобретения - повьшение эффективности путем увеличения энергоемкости рекуперативного устройства.На фиг. 1 показана общая кинематическая схема в момент, когда осуществляется зарядка гидропневматичес 2 О ких аккумуляторов при торможении транспортного средства, но давление в основном аккумуляторе не достигломаксимального и не началась работа устройства гидродинамического действ вия (УГД); на фиг, 2 - золотник в нейтральном положении; на фиг, 3 то же, в период зарядки гидропневматических аккумуляторов, разрез; нафиг, 4 - то же, в период разрядки З 0гидропневматических аккумуляторов, разрезы.Двигатель 1 (фиг. 1) посредством муфты 2 соединен с коробкой передач 3 имеющей управление 4. Со вторичным валом коробки передач посредствомкарданного вала 5 соединен ведущий мост 6 транспортного средства,.На первичном валу коробки передач 3,свободно насажены две шестерни 7, 4 Окоторые снабжены полумуфтами, Междуэтими шестернями по скользящей шпонке или шпицам первичного вала можетперемещаться блок 8 полумуфт, связанный с управлением 4, При перемещении направо или налево блок 8 обеспечивает связь с первичным валом по 2передаче 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 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, Для 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 радиат,ор 29 охлаждения.В рекуперативное устройство входит 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 гидро- пневматического аккумулятора, газо- распределительный 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, подпружиненный10 слабой пружиной. Контрольный кла - пан 36 имеет подпружиненный поршенек 46 с разными диаметрами торцов.Электроконтактное устройство 4 1 содержит пары контактов 47 - 50, а15 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, а25 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 томатическими) соответственно 64 и 65. Выключатель 66, приводимый в действие от клапана 37, предназначен для отключения рекуперативного устройства по завершении зарядки дополнительного 40 гидропневматического аккумулятора 30. Один контакт выключателя 66 связан с поворотным подпружиненным рычагом 67. Электроконтактное устройст - во 44 электрически связано с электромагнитом 39. Обеспечена электрическая связь электроконтактного устройства 42 с электромагнитом 40, электроконтактных устройств 41 и 43 между собой, электромагнитом 38 и электро магнитным устройством 42.- Позицией 68 показаны электрические провода.Распределитель 14 (фиг. 2 - 4) имеет три положения золотника 18: нейтральное (фиг. 2); зарядки гидро- пневматических 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 основной гидропневматический аккумулятор 20 через гидролинии 12 и 24. В первый момент торможения электроконтакгы устройства 44 замкнуты, электромагнит 39 подключен к источнику 3паны 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 4В нейтральном положении (фиг. 2)внутренний канал золотника 18 соединяет гидролинии 12 и 13, в результате обеспечивается работа гидромашинь: 10 (фиг, 1) на холостом ходу.В положении зарядки гидропневматических аккумуляторов (фиг. 3) (левоеположение золотника 18) гидролиния 12соединена с гидролинией 24, а гидро- линия 13 - с гидролинией 25.В положении разрядки гидропневматических аккумуляторов (фиг. 4) (правое положение золотника 18) гидро- линия 13 соединена с гидролинией 24, а гидролиния 12 - с гидролинией 25. Транспортное средство работаетследующим образом,В период установившегося движениязамкнута муфта 2 и разомкнута муфта 9.Блок 8 полумуфт с помощью управления 4 передвинут направо так, чтообеспечивает связь правой шестерни 7с первичным валом. От двигателя 1с помощью муфты 2 мощность передается на правую шестерню 7., вторичный вал, карданный вал 5, задниймост 6 и в результате - к ведущим колесам.В период торможения происходитследующее.В первый момент торможения размыкается муфта 2, включается муфта 9,блок 8 с помощью управления 4 перемещается налево и связывает левуюшестерню 7 с первичным валом. Одновременно посредством управления 64замыкаются контакты выключателя 62,соединяя электромагнит 16 с источником питания (клеммами 6 1); золотник 18 занимает левое положениетока 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 каме ре 22 и принуждает его поступать через открытый трубопровод 55 в гидрс5пневматический аккумулятор 30,Повьппение давления жидкости в основном гидропневматическом аккумуляторе 20 и газа в гидропневматических 20аккумуляторах 20 и 30 происходит доуровня, соответствующего максимальному давлению гидромашины 10. Когдаэтот уровень достигнут, поршенек клапана 33 перемещается направо и замыкает контакты 42, При этом подаетсяток в электромагнит 40, который перемещает золотник клапана 35 вверх,перекрывая трубопровод 55. Одновременно ток подается к электромагни . ту 38, который передвигает золотникклапана 31 вверх, связывая трубопровод 57 с гидробаком 26 через гидролинию 58 (золотник клапана 31 доэтого момента находился в крайнемнижнем положении под действием давления рабочей жидкости, действующегона верхний торец золотника). Начинается слив рабочей жидкости из основного гидропневматического аккумулятора 20 в гидробак 26 с одновременнымповышением давления в гидролинии 58и гидроканале 60. Это повьппение давления обеспечено наличием значительных гидросопротивлений на прямых 45участках гидролинии 58 и в местахповоротов потока жщцкости. Величиныэтих гидросопротивлений выбираютсяпри 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 жидкостив трубопроводе 57 и гидролинии 58 и дРугими.Когда давление на правый торец,статочной для перемещения этого поршенька налево, он смещается, размыкает контакты 53 и 54 и замыкает контакты 51 и 52. Происходит изменениенаправления тока, подводимого к электромагниту 38, в результате последнийрезко перемещает золотник клапана 31вниз, перекрывая гидролинию 58, Возникает гидравлический удар рабочейжидкости и резкое увеличение давленияперед клапаном 32. Под действием гидродинамического давления рабочей жидкости затвор 45 передвигается направои рабочая жидкость поступает в дополнительный гидропневматический аккумулятор 30 до тех пор, пока ее давление превьппает давление газа в этомгидропневматическом аккумуляторе. Поскольку давление в гидроканале 60падает, поршенек 46 возвращаетсянаправо и при этом размыкает контакты 51 и 52 и замыкает контакты 53и 54, но одновременно смещается направо затвор 45, размыкая контакты 47и 50 и замыкая контакты 48 и 45.В результате сохраняется направлениетока в электромагните 38, принуждающее золотник клапана 31 находиться:в электромагнит 38 ток поступаетв направлении, обеспечивающем перемещение золотника клапана 31 вверхи открытие гидролинии 58. Вновь начинается слив рабочей жидкос.ти в гидробак 26 - начало гидродинамическогоцикла, который затем автоматическиповторяется до тех пор, пока не осуществится зарядка дополнительногогидропяевматического аккумулятора 30,цавление в гидропневматическом аккумуляторе 30 ограничивается с помощьюклапана 37; в этом случае поршенекклапана перемещается направо, поворачивает рычаг 67 и размыкает контакты 66, отключая электромагнит 16и возвращая золотник 18 в нейтральное положение. Если гидромашина 10продолжает работать, то рабочая жидкость двигается по кругу гидроли 1243969ния 12 - внутренний канал золотника 18 - гидролиния 13 (фиг. 2) - гидромашина 10,При значительной перегрузке гидромашины 10 нагнетаемая в гидролинию 12 рабочая жидкость поступаетв 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 полумуфтзанимает нейтральное положение междушестернями 7В период разгона за счет энергии,накопленной в аккумуляторах, силовойпривод транспортного средства работает следующим образом.Блок 8 полумуфт с помощью управления 4 перемещается налево, связываялевую шестерню 7 с первичным валом.коробки передач 3, муфта 2 размыкается, муфта 9 замыкается. Посредствомуправления 65 замыкаются контактывыключателя 63, в результате отклемм 61 ток подводится к электромагниту 15. Золотник 18 сдвигается направо (фиг. 4) в положение разрядкигидропневматических 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 левуюшестерню 7, вторичный вал коробкипередач 3, карданный вал 5, задниймост 6 и к ведущим колесам.Падение давления в основном гидропневматическом аккумуляторе 20 приводит к тому, что поршенек клапана 33смещается налево и размыкаются контакты 42. Вследствие этого прекращается подача тока к электромагниту 40 и перемещение золотника клапана 35 вниз - открывается трубопровод 55, соединяются газовые камерыгидропневматических аккумуляторов 20и 30. Поскольку газ в дополнительном гидропневматическом аккумуляторе 30 находится под значительно более высоким давлением, чем в основном гидропневматическом аккумуляторе 20, происходит перетекание газаиз 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, те. 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.Ге 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, золотник 18 переводится в нейтральное положение (фиг. 2), гидромашина 1 О работает на холостом ходу. Затем размыкается муфта 9, блок 8 полу- муфт 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 мощности9 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 первич ным .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 полу- муфт 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. 20За счет энергии гидропневматических аккумуляторов 20 и 30 может осуществляться гуск двигателя 1, т.е. 69 10рекуперативное 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 гидро- машину 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.. Подписноета СССРрьггийаб., д 4/5 роизводственно-полиграфическое предприяти Заказ 3754/17 ВНИИПИ Гос по дела 113035, Москв