Силовой агрегат
POWER UNIT

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к силовым агрегатам транспортных средств.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является коробка передач с гидроусилителем крутящего момента, патент РФ №2350809, F16H 47/02, В60К 17/10 пуб. 27.03.2009 г., содержащая корпус, в котором установлен ведущий вал, выполненный заодно с блоком шестерен и с шестерней постоянного зацепления, входящую в зацепление с шестерней постоянного зацепления промежуточного вала, имеющего шлицы, на которых с возможностью продольного перемещения установлены каретки с синхронизаторами и шестернями, взаимодействующими с блоком шестерен промежуточного вала, передний конец которого вставлен в отверстие торца ведущего вала, а задний конец установлен в подшипнике задней части корпуса, промежуточный вал заднего хода с шестерней, входящей в постоянное зацепление с шестерней заднего хода промежуточного вала, механизм переключения передач, кинематически связанный с каретками. Задний конец ведомого вала коробки передач пропущен в дополнительное отделение ее корпуса и на нем закреплена ведущая полумуфта, которая соединена с ведомой полумуфтой, закрепленной на переднем конце вала лопастного гидромотора, размещенного в дополнительном отделении корпуса коробки передач и привернутого к его задней стенке, в отверстие которой пропущен задний конец вала упомянутого гидромотора, кроме того, корпус лопастного гидронасоса закреплен в передней части корпуса коробки передач, на валу которого закреплена шестерня, входящая в зацепление с зубчатым венцом маховика двигателя, причем лопастной гидронасос посредством гидросистемы, имеющей кран управления и управляемый дроссель, связан с масляным баком и лопастным гидромотором, механизм управления которым кинематически связан с управляемым дросселем и краном управления.
Недостатками данного технического решения являются:
- сложность конструкции коробки передач в результате применения в ней дополнительно промежуточного вала, в результате использование гидромотора, установленного в дополнительном корпусе коробки передач и кинематически связанного с выходным концом ведомого вала;
- отсутствие вариантов установки и кинематической связи гидронасоса с валом двигателя в результате однозначного кинематического соединения гидронасоса с маховиком двигателя;
- отсутствие возможности режима работы коробки с компенсацией падения крутящего момента на ведомом вале коробки передач при переключении с низшей на высшую передачу.
Техническим результатом заявляемого изобретения является: создание силового агрегата с автоматизированной механической коробкой передач и с устройством для компенсации падения крутящего момента на ее ведомом вале при переключении с низшей на высшую передачу.
Указанная задача решается тем, что в силовом агрегате, включающим двигатель внутреннего сгорания, механическую коробку передач с размещенными в ее корпусе, по меньшей мере, ведущем и ведомым валами с шестернями, и включающим в себя устройство для компенсации падения крутящего момента на ведомом вале коробки передач, которое содержит гидросистему, имеющую свою систему управления, управляемый этой системой гидронасос, кинематически приводимый от коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания и гидравлически связанный с расширительным баком и гидромотором гидросистемы, кинематически соединенным с ведомым валом коробки передач,
согласно изобретению, двигатель внутреннего сгорания выполнен со своей механотронной системой управления, от коленчатого вала которого кинематический привод на гидронасос осуществлен посредством отдельного механизма привода, выполненного с возможностью управления системой управления гидросистемы, выполненной механотронной, а коробка передач выполнена автоматизированной со своей механотронной системой управления и кинематически соединенной своим ведомым валом с гидромотором гидросистемы посредством отдельного механизма соединения, выполненного с возможностью управления механотронной системой управления гидросистемы, причем, механотронные системы управления двигателем внутреннего сгорания, гидросистемой и коробкой передач функционально взаимосвязаны между собой.
В частном случае, отдельный механизм соединения гидромотора гидросистемы силового агрегата представляет обгонную муфту.
В частном случае, отдельный механизм соединения гидромотора гидросистемы силового агрегата представляет многодисковую управляемую муфту.
В частном случае, гидронасос гидросистемы силового агрегата жестко установлен на двигателе внутреннего сгорания, кинематический привод с коленчатого вала которого на гидронасос осуществлен с носка этого коленчатого вала посредством отдельного механизма привода, выполненного в виде многодисковой управляемой муфты.
В частном случае, гидронасос гидросистемы силового агрегата жестко установлен на двигателе внутреннего сгорания, кинематический привод с коленчатого вала которого на гидронасос осуществлен с носка этого коленчатого вала посредством отдельного механизма привода, выполненного в виде ременной передачи.
В частном случае, гидронасос гидросистемы силового агрегата жестко установлен на двигателе внутреннего сгорания, кинематический привод с коленчатого вала которого на гидронасос осуществлен с хвостовика этого коленчатого вала посредством отдельного механизма привода, выполненного в виде промежуточной шестерни.
В частном случае, гидронасос гидросистемы силового агрегата жестко установлен на картере сцепления, а кинематический привод с коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания на гидронасос осуществлен с хвостовика этого коленчатого вала посредством отдельного механизма привода, выполненного в виде промежуточной шестерни.
В частном случае, в силовом агрегате применен гидронасос гидросистемы с возможностью плавного регулирования расхода рабочей жидкости.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники по научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках показывает, что совокупность существенных признаков заявляемого решения ранее не была известна, следовательно оно соответствует условию патентоспособности «новизна».
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предлагаемое решение имеет признаки, отсутствующие в известных решениях, а их использование в заявляемой совокупности признаков дает возможность получить новый технический эффект, следовательно, предложенное техническое решение имеет «изобретательский уровень» по сравнению с существующим уровнем техники.
Предложенное техническое решение промышленно применимо, т.к. может быть изготовлено промышленным способом, работоспособно, осуществимо ивоспроизводимо, следовательно, соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость».
Сущность изобретения поясняется на чертежах:
Фиг. 1. - силовой агрегат (блочная схема);
Фиг. 2. - частный случай исполнения гидромотора гидросистемы устройства для компенсации падения крутящего момента на ведомом вале механической коробки передач силового агрегата;
Фиг. 3. - отдельный механизм соединения гидромотора гидросистемы силового агрегата, представляющий, в частном случае исполнения, обгонную муфту;
Фиг. 4. - отдельный механизм соединения гидромотора гидросистемы силового агрегата, представляющий, в частном случае исполнения, многодисковую управляемую муфту;
Фиг. 5. - многодисковая управляемая муфта - представляющая, в частном случае исполнения, отдельный механизм привода гидронасоса гидросистемы силового агрегата;
Фиг. 6. - частный случай исполнения гидронасоса гидросистемы устройства для компенсации падения крутящего момента на ведомом вале механической коробки передач силового агрегата;
Фиг. 7. - ременная передача - представляющая, в частном случае исполнения, отдельный механизм привода гидронасоса гидросистемы силового агрегата.
Силовой агрегат, включает двигатель внутреннего сгорания 1, механическую коробку передач 2 с размещенными в ее корпусе 3 ведущем 4 и ведомым валами 5 с шестернями соответственно 6 и 7, и включает в себя устройство 8 для компенсации падения крутящего момента на ведомом вале 5 коробки передач 2, которое содержит гидросистему 9, имеющую свою систему управления 10, управляемый этой системой управления 10 гидронасос 11, кинематически приводимый от коленчатого вала «А» двигателя внутреннего сгорания 1 и гидравлически связанный с расширительным баком 12 и гидромотором 13 гидросистемы 9, кинематически соединенным с ведомым валом коробки передач 2.
Двигатель внутреннего сгорания 1 силового агрегата выполнен со своей механотронной системой управления 14, от коленчатого вала «А» которого кинематический привод на гидронасос 11 осуществлен посредством отдельного механизма привода 15, выполненного с возможностью управления системой управления 10 гидросистемы 9, выполненной механотронной, а коробка передач 2 выполнена автоматизированной со своей механотронной системой управления 16 и кинематическисоединенной своим ведомым валом 5 с гидромотором 13 гидросистемы 9 посредством отдельного механизма соединения 17, выполненного с возможностью управления механотронной системой управления 10 гидросистемы 9, в частном случае, показанном на фигуре 1 отдельный механизма соединения 17, выполнен с возможностью управления механотронной системой управления 10 гидросистемы 9 через связующий коммутационный узел 18 (показан пунктиром).
В частном случае, показанном на фигуре 1 отдельный механизм привода 15 силового агрегата, посредством которого осуществлен кинематический привод от коленчатого вала «А» двигателя внутреннего сгорания 1 на гидронасос 11 гидросистемы 9, выполнен с возможностью управления механотронной системой управления 10 гидросистемы 9 через связующий коммутационный узел 19 (показан пунктиром).
Механотронная система управления 14 двигателя внутреннего сгорания 1, механотронная система управления 10 гидросистемы 9 и механотронная система управления 16 коробки передач 2 силового агрегата функционально взаимосвязаны между собой.
В частном случае, показанном на фигуре 1 механотронные системы управления 14, 10 и 16 функционально взаимосвязаны между собой посредством связующих коммутационных узлов 20, которые, в частном случае, связывают между собой электронные блоки 21, 22 и 23 соответственно механотронной системы управления 14 двигателя внутреннего сгорания 1, механотронной системы управления 10 гидросистемы 9 и механотронной системы управления 16 коробки передач 2.
Характер выполнения упомянутых выше функциональных взаимосвязей между механотронными системами управления 14, 10 и 16 силового агрегата зависит от конкретного схемо-технического исполнения этих механотронных систем управления и выходит за пределы сущности заявляемого технического решения.
Гидросистема 9 устройства 8 силового агрегата имеет контур низкого давления 24, соединяющий выход 25 гидромотора 13 с входом 26 гидронасоса 11 и с расширительным баком 12, и имеет контур высокого давления 27, соединяющий выход 28 гидронасоса 11 с входом 29 гидромотора 13 (см. фиг..1, 2, 6).
В частном случае, отдельный механизм соединения 17 гидромотора 13 гидросистемы 9 силового агрегата представляет обгонную муфту (см. фиг.3)..
В частном случае, отдельный механизм соединения 17 гидромотора 13 гидросистемы 9 силового агрегата представляет многодисковую управляемую муфту (см. фиг.4).
В частном случае, гидронасос 11 гидросистемы 9 силового агрегата жестко установлен на двигателе внутреннего сгорания 1, кинематический привод с коленчатого вала «А» которого на гидронасос 11 осуществлен с носка 30 этого коленчатого вала «А» посредством отдельного механизма привода 15, выполненного в виде многодисковой управляемой муфты (см. фиг.1, 5).
В частном случае, гидронасос 11 гидросистемы 9 силового агрегата жестко установлен на двигателе внутреннего сгорания 1, кинематический привод с коленчатого вала «А» которого на гидронасос 11 осуществлен с носка 30 этого коленчатого вала «А» посредством отдельного механизма привода 15, выполненного в виде ременной передачи (см. фиг.7).
В частном случае, гидронасос 11 гидросистемы 9 силового агрегата жестко установлен на двигателе внутреннего сгорания 1, кинематический привод с коленчатого вала «А» которого на гидронасос 11 осуществлен с хвостовика 31 этого коленчатого вала «А» посредством отдельного механизма привода 15, выполненного в виде промежуточной шестерни (установка гидронасоса 11 в этом частном случае на фигурах не показана).
В частном случае, гидронасос 11 гидросистемы 9 силового агрегата жестко установлен на картере 32 сцепления 33, а кинематический привод с коленчатого вала «А» двигателя внутреннего сгорания 1 на гидронасос осуществлен с хвостовика 31 этого коленчатого вала «А» посредством отдельного механизма привода 15, выполненного в виде промежуточной шестерни (установка гидронасоса 11 в этом частном случае на фигурах не показана).
В частном случае, в силовом агрегате применен гидронасос 11 гидросистемы 9 с возможностью плавного регулирования расхода рабочей жидкости.
Работа силового агрегата может происходить в нескольких режимах.
Первый режим.
Работа силового агрегата в режиме компенсации падения крутящего момента на ведомом вале коробки передач при переключении с низшей на высшую передачу.
При выключении сцепления 33 в силовом агрегате механотронная система управления 10 гидросистемы 9 устройства 8 синхронно подает сигнал управления к гидронасосу 11 гидросистемы 9 на подачу рабочей жидкости (масла) к гидромотору 13 гидросистемы 9, кинематически соединенному с ведомым валом 5 автоматизированной механической коробки передач 2, что позволяет поддерживать подачу крутящего момента на ведомом (вторичном) вале 5 в период времени пока происходит выключениенизшей передачи, выбор следующей передачи и включение высшей передачи в коробке передач 2. В совокупности это позволяет избежать временного провала крутящего момента на колесах транспортного средства и повысить комфорт при разгоне с переключением передач в коробке. В период переключения передач в коробке 2 механотронная системой управления 14 двигателя внутреннего сгорания 1 управляет подачей топлива и положением дросселя двигателя 1 в целях обеспечения работы гидронасоса 11 гидросистемы 9. После включения высшей передачи в коробке 2 и замыкания сцепления 33 механотронная система управления 16 коробки передач 2 через механотронную систему управления 10 гидросистемы 9 деактивирует подачу масла от гидронасоса 11 к гидромотору 13 и устройство 8 не работает до момента следующего переключения передачи, а отдельный механизм привода 15 замкнут и поддерживает кинематическую связь между коленчатым валом «А» двигателя 1 и гидронасосом 11.
Второй режим.
Работа силового агрегата в режиме движения транспортного средства вперед за счет привода только от гидросистемы.
Силовой агрегат с устройством 8 для компенсации падения крутящего момента на ведомом вале 5 автоматизированной механической коробки передач 2 позволяет транспортному средству двигаться на малых скоростях вперед за счет привода только от гидросистемы 9 (что очень актуально при движении в дорожных пробках), при этом, посредством механотронной системы управления 10 гидросистемы 9 устройства 8 поддерживается кинематическая связь между коленчатым валом «А» двигателя 1 и гидронасосом 11, а кинематическая связь между гидромотором 13 и ведомым валом 5 автоматизированной механической коробки передач 2 поддерживается отдельным механизмом соединения 17 (поддерживается автоматически, в случае, применения обгонной муфты, или, поддерживается управляемо - в случае, применения, например, многодисковой управляемой муфту), при этом, механотронная система управления 10 гидросистемы 9 устройства 8 воздействуя на гидронасос 11 позволяет регулировать расход рабочей жидкости в гидросистеме 9 от гидронасоса 11 к гидромотору 13 и управлять скоростью движения транспортного средства в зависимости от положения педали акселератора, а в случае, применения, например, в качестве отдельного механизма соединения 17 многодисковой управляемой муфты механотронная система управления 10 может регулировать скоростью движения транспортного средства без воздействия на гидронасос 11, а лишь, за счет воздействия на эту многодисковуюуправляемую муфту (отдельный механизм соединения 17) через связующий коммутационный узел 18 (показан пунктиром). Третий режим.
Работа силового агрегата в режиме запуска двигателя внутреннего сгорания транспортного средства.
В режиме запуска двигателя 1 транспортного средства посредством механотронной системы управления 10 гидросистемы 9 устройства 8 силового агрегата гидронасос 11 отключен для снижения нагрузки на коленчатый вал «А» двигателя 1.
Четвертый режим.
Работа силового агрегата в режиме движения транспортного средства задним ходом.
При движении транспортного средства задним ходом, в случае применения в устройстве 8 силового агрегата в качестве отдельного механизма соединения 17 обгонной муфты, посредством механотронной системы управления 10 гидросистемы 9, а именно по ее команде - гидронасос 11 отключается для обеспечения свободной обратной подачи рабочей жидкости от гидромотора 13 к гидронасосу 11 с целью обеспечения свободной работы коробки передач 2 в этом режиме движения транспортного средства (задним ходом).
При движении транспортного средства задним ходом, в случае применения в устройстве 8 силового агрегата в качестве отдельного механизма соединения 17 многодисковой управляемой муфты, посредством механотронной системы управления 10 гидросистемы 9, а именно по ее команде - гидронасос 11 отключается и посредством той же системы управления 10 через связующий коммутационный узел 18 (показан пунктиром) отключается и многодисковая управляемая муфта с целью обеспечения свободной работы коробки в этом режиме движения транспортного средства (задним ходом).
Пятый режим.
Работа силового агрегата в режиме прогрева рабочей жидкости гидросистемы 9 после холодного старта транспортного средства.
В данном режиме работы силового агрегата механотронная система управления 10 гидросистемы 9 подключает через отдельный механизм привода 15 гидронасос 11 к коленчатому валу «А» двигателя 1 и задает (система управления 10) небольшую величину расхода на гидронасосе 11 для обеспечения циркуляции рабочей жидкости по контуру гидросистемы 9 для ее прогрева. При достижении определенной температурырабочей жидкости в гидросистеме 9 силового агрегата механотронная система управления 10 гидросистемы 9 снижает расход жидкости, тем самым подготовив гидросистему 9 к ее рабочему состоянию.
За счет того, что в предложенном техническом решении силового агрегата, двигатель внутреннего сгорания выполнен со своей механотронной системой управления, от коленчатого вала которого кинематический привод на гидронасос осуществлен посредством отдельного механизма привода, выполненного с возможностью управления механотронной системой управления гидросистемы, которой (этой системой) управляется и гидронасос, а коробка передач выполнена автоматизированной со своей механотронной системой управления, с ведомым валом которой гидромотор гидросистемы кинематически соединен посредством отдельного механизма соединения, выполненного с возможностью управления механотронной системой управления гидросистемы, и за счет того, что механотронные системы управления двигателя внутреннего сгорания, гидросистемы и коробки передач функционально взаимосвязаны между собой, технический результат, заключающийся в создание силового агрегата с автоматизированной механической коробки передач и с устройством для компенсации падения крутящего момента на ее ведомом вале при переключении с низшей на высшую передачу, в заявляемом изобретении достигается.