ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД КОЛЕСНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, ПРИВОДИМОГО В ДЕЙСТВИЕ МУСКУЛЬНОЙ СИЛОЙ ЧЕЛОВЕКА
HYDRAULIC DRIVE OF A WHEELED VEHICLE DRIVEN BY HUMAN MUSCULAR POWER

Изобретение относятся к устройствам для приведения в движение колесных транспортных средств мускульной силой человека с помощью гидропривода и может быть использовано, например, в велосипедах или других легких колесных транспортных средствах.
Известно «Колесное транспортное средство с гидравлическим приводом» по патенту РФ на изобретение №2264946, содержащее по крайней мере один гидродвигатель для привода ведущего колеса, связанный гидромагистралью с по крайней мере одним гидронасосом, при этом гидродвигатель выполнен в виде роторного гидромотора, гидромагистраль имеет напорную и всасывающие части, между которыми расположен поршневой насос, имеющий поршень с перепускным отверстием, снабженный грибковым клапаном для перекрытия перепускного отверстия, связанным со штоком привода и размещенным в камере, образованной Г-образными ребрами, горизонтальные части которых соединены с тыльной стороной поршня, а в пересечении вертикальных частей ребер и торцевой крышке насоса образованы направляющие для перемещения штока.
Недостатком известного устройства по патенту РФ на изобретение №2264946 является отсутствие плавности хода колесного транспортного средства из-за скачков давления в гидродвигателе, в гидронасосе, в напорной и всасывающей магистралях, приводящие к утечке рабочей жидкости через уплотнения при повышенном давлении или подсосу воздуха из окружающей среды через уплотнения при пониженном давлении.
Известен «Гидравлический привод для колесного транспортного средства» по патенту РФ на полезную модель №148661, принятый в качестве ближайшего аналога, содержащей гидродвигатель для привода ведущего колеса, гидромагистраль с напорной и всасывающей частями, при этом имеет два гидроцилиндра, соединенных гидромагистралью с гидродвигателем, причем напорная часть имеет две ветви, которые оснащены обратными клапанами, и соединяют гидроцилиндры с входом гидродвигателя, всасывающая часть также имеет две ветви, которые оснщены обратными клапанами, и соединяют гидроцилиндры с выходом гидро двигателя.
Недостатком известного устройства по патенту РФ на полезную модель №148661 является отсутствие плавности хода колесного транспортного средства из-за скачков давления в гидродвигателе, в гидроцилиндрах, в напорной и всасывающей частях гидромагистрали, приводящие к утечке рабочей жидкости через уплотнения при повышенном давлении или подсосу воздуха из окружающей среды через уплотнения при пониженном давлении.
Перед заявляемым изобретением поставлена задача обеспечения плавности хода колесного транспортного средства за счет стабилизации давления в гидравлическом приводе, компенсации утечки рабочей жидкости и исключения подсоса воздуха из окружающей среды через уплотнения.
Поставленная задача в заявляемом изобретении решается за счет того, что гидравлический привод колесного транспортного средства, приводимого в действие мускульной силой человека, содержит два гидроцилиндра с поршнями и штоками, связанными с педалями, гидроцилиндры соединены напорными гидромагистралями, оснащенными обратными клапанами, с входом гидродвигателя, выход гидродвигателя соединен всасывающими гидромагистралями, оснащенными обратными клапанами, с гидроцилиндрами, при этом в одной из напорных гидромагистралей у входа гидродвигателя установлен предохранительный клапан, соединенный сливной гидромагистралью, оснащенной воздухоотводчиком, с одной из всасывающих гидромагистралей у выхода гидродвигателя, к которому присоединена заправочная гидромагистраль, оснащенная гидроаккумулятором и входным краном.
Заявленное изобретение отличается от известного технического решения по патенту РФ №148661 тем, что в одной из напорных гидромагистралей у входа гидродвигателя установлен предохранительный клапан, соединенный сливной гидромагистралью, оснащенной воздухоотводчиком, с одной из всасывающих гидромагистралей у выхода гидродвигателя, к которому присоединена заправочная гидромагистраль, оснащенная гидроаккумулятором и входным краном.
Указанное отличие позволило получить технический результат, а именно, обеспечило плавность хода колесного транспортного средства за счет стабилизации давления в гидравлическом приводе, компенсировало утечку рабочей жидкости и исключило подсос воздуха из окружающей среды через уплотнения.
На фиг. 1 представлена схема гидравлического привода колесного транспортного средства, приводимого в действие мускульной силой человека.
Гидравлический привод колесного транспортного средства, приводимого в действие мускульной силой человека (фиг. 1), содержит два гидроцилиндра 1 и 2 с поршнями 3 и 4 и штоками 5 и 6, связанными с педалями 7 и 8, гидроцилиндры 1 и 2 соединены напорными гидромагистралями 9 и 10, оснащенными обратными клапанами 11 и 12, с входом 13 гидродвигателя 14, выход 15 гидродвигателя 14 соединен всасывающими гидромагистралями 16 и 17, оснащенными обратными клапанами 18 и 19, с гидроцилиндрами 1 и 2, при этом в одной из напорных гидромагистралей 9 или 10 (например, 10) у входа 13 гидродвигателя 14 установлен предохранительный клапан 20, соединенный сливной гидромагистралью 21, оснащенной воздухоотводчиком 22, с одной из всасывающих гидромагистралей 16 или 17 (например, 17) у выхода 15 гидродвигателя 14, к которому присоединена заправочная гидромагистраль 23, оснащенная гидроаккумулятором 24 и входным краном 25.
Гидравлический привод колесного транспортного средства, приводимого в действие мускульной силой человека, работает следующим образом (фиг. 1).
Все узлы гидравлического привода колесного транспортного средства размещают, например, на раме велосипеда, гидродвигатель 14 может быть встроен в ведущее колесо транспортного средства. Гидравлический привод заполняют рабочей жидкостью под давлением 1,1-1,2 атмосферы через открытый входной кран 25. Рабочая жидкость по заправочной гидромагистрали 23 поступает к выходу 15 гидродвигателя 14 и далее по всасывающим гидромагистралям 16 и 17, оснащенным обратными клапанами 18 и 19, поступает в гидроцилиндры 1 и 2. Гидроцилиндры 1 и 2 заполняются рабочей жидкостью, при этом поршни 3 и 4 выдвигают штоки 5 и 6 из них, переводя педали 7 и 8 в верхнее положение. Из гидроцилиндров 1 и 2 рабочая жидкость поступает в напорные гидромагистрали 9 и 10, оснащенные обратными клапанами 11 и 12, и далее на вход 13 гидродвигателя 14. В напорной гидромагистрали 10 у входа 13 гидродвигателя 14 установлен предохранительный клапан 20, который во время заправки открыт. Предохранительный клапан 20 соединен со сливной гидромагистралью 21, оснащенной воздухоотводчиком 22, с всасывающей гидромагистралью 17 у выхода 15 гидродвигателя 14. Вытесняемый рабочей жидкостью из гидравлического привода воздух удаляется через воздухоотводчик 22. Для компенсации утечек рабочей жидкости и стабилизации ее давления заправочная гидромагистраль 23 оснащена гидроаккумулятором 24. Гидроаккумулятор 24 позволяет накапливать энергию сжатого газа или пружины и передавать ее рабочей жидкости в гидравлическом приводе, поддерживая давление 1,1-1,2 атмосферы. После заполнения рабочей жидкостью гидравлического привода настраивают предохранительный клапан на давление 3,0 атмосферы, при достижении которого предохранительный клапан открывается и напорная гидромагистраль 10 сообщается с всасывающей гидромагистралью 17 через сливную гидромагистраль 21. Входной кран 25 закрывают, колесное транспортное средство готово к эксплуатации.
Человек давит на находящуюся в верхнем положении педаль 7 (фиг. 1), усилие передается через шток 5 на поршень 3, который перемещается внутрь гидроцилиндра 1 и выдавливает рабочую жидкость из него, создавая повышенное давление 2,0-2,5 атмосферы. Педаль 7 занимает нижнее положение. Рабочая жидкость под повышенным давлением вытесняется из гидроцилиндра 1, при этом обратный клапан 18 всасывающей гидромагистрали 16 закрывается, обратный клапан 11 напорной гидромагистрали 9 открывается. Рабочая жидкость под повышенным давлением поступает на вход 13 гидродвигателя 14 и в напорную гидромагистраль 10, закрывая обратный клапан 12. Проходя через гидродвигатель 14, рабочая жидкость приводит во вращение ведущее колесо транспортного средства. С выхода 15 гидродвигателя 14 рабочая жидкость по всасывающей гидромагистрали 17 через открытый обратный клапан 19 поступает в гидроцилиндр 2. Поршень 4 находится сверху и шток 6 выдвинут из гидроцилиндра 2. Педаль 8 находится в верхнем положении. При этом давление рабочей жидкости понижается до 1,1-1,2 атмосфер. Изменения давления рабочей жидкости стабилизирует гидроаккумулятор 24.
Человек давит на находящуюся в верхнем положении педаль 8, усилие передается через шток 6 на поршень 4, который перемещается внутрь гидроцилиндра 2 и выдавливает рабочую жидкость из него, создавая повышенное давление 2,0-2,5 атмосферы. Педаль 8 занимает нижнее положение. Рабочая жидкость под повышенным давлением вытесняется из гидроцилиндра 2, при этом обратный клапан 19 всасывающей гидромагистрали 17 закрывается, обратный клапан 12 напорной гидромагистрали 10 открывается. Рабочая жидкость под повышенным давлением поступает на вход 13 гидродвигателя 14 и в напорную гидромагистраль 9, закрывая обратный клапан 11. Проходя через гидродвигатель 14, рабочая жидкость приводит во вращение ведущее колесо транспортного средства. С выхода 15 гидродвигателя 14 рабочая жидкость по всасывающей гидромагистрали 16 через открытый обратный клапан 18 поступает в гидроцилиндр 1. Поршень 3 выдвигает шток 5 из гидроцилиндра 1, педаль 7 переходит из нижнего положения в верхнее положение. При этом давление рабочей жидкости понижается до 1,1-1,2 атмосфер. Изменения давления рабочей жидкости стабилизирует гидроаккумулятор 24.
Педаль 7 находится в верхнем положении, педаль 8 в нижнем положении, устройство готово к повторению всего цикла.
Стабилизация давления рабочей жидкости гидравлического привода в диапазоне 1,1-3,0 атмосферы обеспечивается предохранительным клапаном 20, воздухоотводчиком 22, гидроаккумулятором 24. Подсос воздуха через уплотнения гидравлического привода, в частности во всасывающих гидромагистралях 16 и 17, исключен, так как давление рабочей жидкости в гидравлическом приводе всегда превышает атмосферное давление окружающей среды, равное 1,0 атмосфера. При повышении давления более 3,0 атмосфер, например при гидравлическом ударе, в напорных гидромагистралях 9 и 10, на входе 13 гидродвигателя 14 открывается предохранительный клапан 20, защищающий от разгерметизации гидравлического привода и утечек рабочей жидкости через уплотнения. При этом рабочая жидкость из напорной гидромагистрали 10 поступает во всасывающую гидромагистраль 17 через сливную гидромагистраль 21, что приводит к снижению давления ниже 3,0 атмосфер и закрытию предохранительного клапана 20. Стабилизацию давления на выходе 15 гидромотора 14, во всасывающих гидромагистралях 16 и 17, в сливной гидромагистрали 21 осуществляет гидроаккумулятор 24. Стабилизация давления рабочей жидкости в напорных гидромагистралях 9 и 10, во всасывающих гидромагистралях 16 и 17 обеспечивает плавность вращения ведущего колеса транспортного средства, что обуславливает плавность его хода.
Таким образом, стабилизация давления рабочей жидкости гидравлического привода в диапазоне 1,1-3,0 атмосферы обуславливает плавность хода колесного транспортного средства.
Заявленное изобретение позволило получить технический результат, а именно обеспечило плавность хода колесного транспортного средства за счет стабилизации давления в гидравлическом приводе, компенсировало утечку рабочей жидкости и исключило подсос воздуха из окружающей среды через уплотнения.