Привод транспортного средства
VEHICLE DRIVE

Предлагаемое изобретение относится к приводу ходового оборудования колесных или гусеничных транспортных средств с комбинацией механической и объемной гидравлической передачи и может быть использовано, преимущественно, в вездеходных транспортных средствах, передвижение которых дополнительно требует наличия режима с низкой скоростью передвижения и большим тяговым усилием.
Известен привод транспортного средства с механической передачей, содержащий двигатель внутреннего сгорания, систему регулирования частотой вращения колесами, включающую механическую коробку изменения скоростей, выполненную в виде ступенчатой коробки скоростей с наличием режима пониженной скорости, входной вал которой имеет привод от двигателя внутреннего сгорания, а выходной вал является приводом раздаточного узла вращения правых и левых колес. (http://gusenicy.ru/wp-content/uploads/2015/11/gusenichniy_vezdehod_tank-16.jpg)
Недостатком данной конструкции является сложность компоновки узлов привода транспортного средства для достижения компактности и рационального распределения веса, так как эти узлы должны быть кинематически связанными валам, направление вращения которых имеет значение.
Известен привод транспортного средства с гидравлической системой объемного действия, содержащий двигатель внутреннего сгорания, систему регулирования частотой вращения колесами. Имеется насосная установка с гидронасосом и гидромотор, выполненные с изменяемым рабочим объемом. Подвод рабочей жидкости от насосной установки осуществлен к двум гидромоторам, примененным для приведения во вращение колес посредством общего для них механического редуктора. Система регулирования частотой вращения колесами имеет функцию изменения рабочего объема гидронасоса и гидромотора. (пат. РФ на изобретение № 2369789, МПК F16H 47/02, F16H 61/42, F15B 11/16, опубл. 10.10.2009, Бюл. № 28)
Данная конструкция позволяет производить рациональное размещение узлов привода, благодаря наличию гидравлической объемной передачи. Но недостатком данной конструкции является сложность конструкции гидронасоса и гидромотора из-за необходимости обеспечения изменения их рабочего объема для достижения дополнительно режима с низкой скоростью передвижения и большим тяговым усилием, что повышает затраты на приобретение о обслуживание узлов привода.
Известен привод транспортного средства, конструкция которого взята за прототип, содержащий двигатель внутреннего сгорания, систему управления частотой вращения колесами, гидравлическую систему объемного действия.
Имеется насосная установка, выполненная в виде одного гидронасоса с изменяемым рабочим объемом. Насосная установка имеет привод от двигателя внутреннего сгорания посредством редуктора насосной установки. Подвод рабочей жидкости от насосной установки осуществлен к двум гидромоторам, примененным для приведения во вращение колес. Гидромоторы выполнены с дискретным изменением рабочего объема, что ступенчато, совместно с изменением рабочего объема гидронасоса, дополнительно обеспечивает режим с низкой скоростью передвижения и большим тяговым усилием. Система регулирования частотой вращения колесами имеет функцию изменения рабочего объема гидронасоса и гидромотора. (пат. РФ на полезную модель № 162693, МПК F16H 39/02, B60K 17/356, опубл. 27.06.2016, Бюл. № 18)
Данная конструкция имеет более простые по конструкции гидромоторы со ступенчатым изменением их рабочего объема, но недостатком является сложность конструкции гидронасоса и гидромотора из-за необходимости обеспечения изменения их рабочего объема для достижения дополнительно режима с низкой скоростью передвижения и большим тяговым усилием, что обуславливает большие затраты на приобретение о обслуживание узлов привода.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение затрат на приобретение и обслуживание узлов гидравлической системы, путем обеспечения ступенчатого изменения режимов движения по скорости и тяговому усилию в широких их диапазонах с использованием гидравлической системы объемного действия, в которой гидронасосы и гидромоторы выполнены с неизменяемым объемом каждого из них.
Для достижения указанного технического результата, в приводе транспортного средства, содержащем двигатель внутреннего сгорания, систему управления частотой вращения колесами, гидравлическую систему объемного действия, имеющую насосную установку с приводом от двигателя внутреннего сгорания посредством редуктора насосной установки, подвод рабочей жидкости от которой осуществлен к гидромотору, применены следующие новые признаки.
Гидромотор выполнен с неизменяемым рабочим объемом. Насосная установка выполнена в виде нескольких гидронасосов, каждый из которых имеет неизменяемый рабочий объем, а редуктор насосной установки выполнен раздаточным. Система управления частотой вращения колесами выполнена таким образом, что имеет возможность обеспечивать подвод рабочей жидкости к гидромотору от какого-либо одного из гидронасосов и от нескольких гидронасосов путем их включения в гидравлическую систему параллельно. Система управления частотой вращения колес также имеет механическую коробку изменения скоростей, входной вал которой имеет привод от гидромотора, а выходной вал является приводом раздаточного узла вращения правых и левых колес.
В частных случаях применены гидронасосы с одинаковым рабочим объемом или с разным рабочим объемом. В последнем случае система управления частотой вращения колесами, в частном случае, выполнена таким образом, что имеет возможность обеспечивать подвод рабочей жидкости к гидромотору от любого одного из гидронасосов в зависимости от требуемого рабочего объема насосной установки.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок-схема привода транспортного средства; на фиг. 2 - гидравлическая схема гидросистемы объемного действия.
Привод транспортного средства содержит двигатель внутреннего сгорания 1. Применена гидравлическая система объемного действия, имеющая насосную установку, выполненную в виде нескольких гидронасосов, например двух гидронасосов 2 и 3, в частном случае шестеренчатого типа, каждый из которых имеет неизменяемый рабочий объем. Насосная установка имеет привод от двигателя внутреннего сгорания 1 посредством редуктора насосной установки, выполненного в виде раздаточного редуктора 4. Раздаточный редуктор 4, в частном случае может быть выполнен с равным или разным передаточным отношением для гидронасосов 2 и 3. Гидронасосы 2 и 3 насосной установки, в частном случае, могут быть выполнены с одинаковым или разным рабочим объемом. Подвод рабочей жидкости от насосной установки, в частном случае от гидронасосов 2 и 3, осуществлен к гидромотору 5, который выполнен с неизменяемым рабочим объемом.
Имеется система управления частотой вращения колесами 6, которая выполнена таким образом, что имеет возможность обеспечивать подвод рабочей жидкости к гидромотору 5 от какого-либо одного из гидронасосов 2 или 3 и от нескольких гидронасосов 2 и 3 путем их включения в гидравлическую систему параллельно. Для этого элементами управления 7 гидравлической системы, в частном случае (фиг. 2), могут иметь обратные клапаны 8 и 9, установленные на пути движения рабочей жидкости от гидронасосов 2 и 3, соответственно, к гидромотору 5. Обратные клапаны 8 и 9 ориентированы так, чтобы не препятствовать данному направлению движения рабочей жидкости. В промежутке между каждым гидронасосом 2 или 3 и обратным клапаном 8 и 9, соответственно, напорные гидролинии 10 и 11 гидронасосов 2 и 3, соответственно, сообщены с гидробаком 12 посредством кранов 13 и 14. Полость гидробака 12 является общей для работы гидронасосов 2 и 3, а также для гидромотора 5. В частном случае, когда гидронасосы 2 и 3 выполнены с разными рабочими объемами, система управления частотой вращения колесами 6 выполнена таким образом, что имеет возможность обеспечивать подвод рабочей жидкости к гидромотору 5, к его напорной гидролинии 15 от любого одного из гидронасосов 2 или 3 в зависимости от требуемого рабочего объема насосной установки, что обеспечено, например наличием кранов 13 и 14.
Система управления частотой вращения колес также имеет механическую коробку изменения скоростей 16, входной вал которой имеет привод от гидромотора 5, а выходной вал является приводом раздаточного узла 17 вращения правых и левых колес 6. Механическая коробка изменения скоростей 16 может быть заимствована от привода серийно выпускаемых автомобилей и быть автоматической или неавтоматической ступенчатой коробкой передач, либо вариаторного типа.
Правые и левые колеса 6 могут являться колесами на пневматических шинах, либо приводными колесами гусеничного ходового оборудования.
Раздаточный узел 17 может быть выполнен с возможностью управления разностью частоты вращения правых и левых колес 6 или без такого управления.
Работает привод транспортного средства следующим образом.
Двигатель внутреннего сгорания 1, посредством раздаточного редуктора 4 насосной установки, приводит в действие гидронасосы 2 и 3. Когда кран 13 закрыт, а кран 14 открыт, как показано на фиг. 2, рабочая жидкость от гидронасоса 2 поступает к гидромотору 5 и приводит его в действие. При этом рабочая жидкость от гидронасоса 3 поступает в гидробак 12, а обратный клапан 9 не дает возможности разгрузить напорную гидролинию 15 гидромотора 5. Таким образом крутящий момент на валу двигателя внутреннего сгорания 1 является малым, обусловленным тем, что гидромотор 5 приводится в действие только одним гидронасосом 2. Поэтому обеспечивается устойчивая работа двигателя внутреннего сгорания 1 на малой частоте вращения, а гидромотор 5 может обеспечивать максимальный крутящий момент, определяемый давлением в его напорной гидролинии 15. Для повышения крутящего момента на колесах 6, коробку изменения скоростей 16, в случае ее выполнения в виде ступенчатой коробки передач, переключают на пониженную передачу с большим передаточным отношением, а в случае применения коробки изменения скоростей 16 автоматического, вариаторного типа, происходит увеличение ее передаточного числа при увеличении сопротивления движения транспортного средства. Таким образом достигается низкая скорость передвижения с большим крутящим моментом на колесах 6. При этом, путем выбора при проектировании большого передаточного отношения раздаточного редуктора 4 в отношении гидронасоса 2 и/или меньшего рабочего объема гидронасоса 2 и большего рабочего объема гидромотора 5, можно достигать очень низких скоростей передвижения (например, менее 1 км/ч) с реализацией большого тягового усилия колес 6, что в большей степени востребовано на вездеходных транспортных средствах. Применение в качестве коробки изменения скоростей 16 неавтоматической ступенчатой коробки передач более предпочтительно, так как обеспечивается стабильная скорость движения, определяемая только частотой вращения коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания 1.
Когда максимальное понижение передаточного отношения коробки изменения передач 16 не приводит к достижению необходимой скорости движения транспортного средства и когда сопротивление его движению становится меньшим, производят переключение кранов 13 и 14 (фиг. 2) в положение, когда кран 13 является открытым, а кран 14 - закрытым, и тогда  либо поток рабочей жидкости поступает к гидромотору 5 только от гидронасоса 3, если этот гидронасос 3 выполнен имеющим рабочий объем больший, чем у гидронасоса 2, либо в положение, когда краны 13 и 14 являются и тогда поток рабочей жидкости от поступает к гидромотору 5 от гидронасоса 2 и 3 совместно путем их включения в гидравлическую систему параллельно, что увеличивает производительность насосной установки, а значит частоту вращению колес 6.
Таким образом, обеспечивается ступенчатое изменение режимов движения по скорости и тяговому усилию в широких диапазонах их параметров с использованием гидравлической системы объемного действия, в которой гидронасосы 2 и 3 и гидромотор 5 выполнены с неизменяемым объемом каждого из них. Применение большего количества гидронасосов 2 и 3 может обеспечивать более широкий диапазон параметров режимов движения. Применение гидронасосов 2 и 3 с разным рабочим объемом обеспечивает более широкий диапазон параметров режимов движения и в этом случае изменение производительности насосной установки может быть достигнуто с меньшим количеством гидронасосов 2 и 3, когда обеспечен подвод рабочей жидкости к гидромотору 5 от любого одного из гидронасосов 2 или 3 в зависимости от требуемого рабочего объема насосной установки, а также обеспечено поступление потока рабочей жидкости к гидромотору 5 от гидронасоса 2 и 3 совместно путем их включения в гидравлическую систему параллельно, когда краны 13 и 14 являются закрытыми. Что приводит к еще большему уменьшению затрат на приобретение и обслуживание узлов гидравлической системы.
Гидронасосы 2 и 3 и гидромотор 5 с неизменяемым объемом являются более простыми по конструкции, менее прихотливыми к тяжелым условиям эксплуатации, а выполнение нерегулируемыми как гидронасосов 2 и 3, так и гидромотора 5 исключает использование сложных систем управления изменения их рабочего объема, что обеспечивает уменьшение затрат на приобретение и обслуживание узлов гидравлической системы. При этом сохранена возможность рациональной компоновки узлов привода транспортного средства для достижения компактности и рационального распределения веса, как при любой конструкции привода с гидравлической системой, которая позволяет не использовать валы между двигателем внутреннего сгорания 1 и коробкой изменения скоростей 16, но достигнуто наличие затрат на приобретение и обслуживание узлов привода транспортного средства близкое к низким затратам, связанным с использованием полностью механического привода.