УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕКУПЕРАЦИИ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТОРМОЖЕНИЯ ДВИЖУЩЕГОСЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
DEVICE FOR RECUPERATION OF KINETIC ENERGY OF MOVING VEHICLE BRAKING

Изобретение относится к транспортному машиностроению и, в частности, к тормозной системе колесных и гусеничных транспортных средств. Известны конструкции тормозной системы на автомобилях (А.с. 1556976, Бюл. №14, опуб. 15.04.90), использующие принцип авторотации двух вращающихся соосных воздушных винтов с противоположно направленными вращениями, содержащие корпус, трубопроводы, клапана, блок управления.
Недостаток - эффективность торможения автомобиля зависит от габаритных размеров воздушных винтов, скорости движения автомобиля.
Наиболее близким аналогом является конструкция тормозной системы автомобиля (Михайловский Е.В. Устройство автомобиля. М.: Машиностроение. 1961, стр.290, стр.203), содержащая главный тормозной цилиндр, гидропровода высокого давления, тормозные механизмы.
Недостаток - на работу гидровакуумного усилителя тормозов расходуется тяговым двигателем топливо, нет узлов для рекуперации кинетической энергии от торможения движущегося автомобиля.
Целью изобретения является повышение экономии топлива и снижение износа деталей автомобиля в процессе трогания с места, разгона транспортного средства, торможения, а также уменьшение загрязнения окружающей среды отработавшими газами двигателя.
Указанная цель достигается за счет того, что в устройстве, состоящем из корпуса, главного тормозного цилиндра, трубопроводов, рабочей тормозной жидкости, обратного клапана, на первичном валу коробки передач жестко закреплен ротор гидродвигателя, а на вторичном валу коробки передач жестко закреплена шестерня привода через дифференциальный механизм насосов малой и большой подачи рабочей жидкости, причем педаль гидротормоза соединена со штифтом, свободно перемещающимся до точки опоры в сквозном эллипсной формы отверстии (окне) тяги, приводящей в возвратно-поступательное движение плунжер золотника педали гидротормоза, имеющего сквозное эллипсной формы отверстие, ось которого перпендикулярна продольной оси плунжера, а также с гидрокамерой, диафрагма которой через шток приводит в возвратно-поступательное движение плунжер золотника гидрокамеры таким образом, что при перекрытии плунжером золотника педали тормоза и плунжером золотника гидрокамеры в нагнетательной полости насоса малой подачи приводит к соединению нагнетательной полости насоса большой подачи через обратный клапан с гидроаккумулятором рабочей жидкостью, педаль управления открытием дроссельной заслонки карбюратора соединена с штифтом, свободно перемещающимся до точки опоры в сквозном эллипсной формы отверстии (окне) тяги, приводящей в возвратно-поступательное движение плунжер золотника управления, имеющего сквозное отверстие, перпендикулярное продольной оси плунжера, и обеспечивающего соединение через гидрокран при включенной в коробке передач одной из передач ротора гидродвигателя с рабочей жидкостью, находящейся в гидроаккумуляторе, причем реле давления срабатывает при наличии только заданного давления рабочей жидкости в гидроаккумуляторе.
Технический результат изобретения достигается за счет:
- рекуперации кинетической энергии торможения движущегося транспортного средства и аккумулирования ее в виде рабочей жидкости под избыточным давлением в гидроаккумуляторе.
- Расходования из гидроаккумулятора рабочей жидкости на работу гидродвигателя, вращающего ведущие колеса при трогании автомобиля с места и в процессе движения без сжигания тяговым двигателем топлива.
- Уменьшения загрязнения окружающей среды отработавшими газами.
- Увеличения срока службы деталей д.в.с. и трансмиссии автомобиля.
На фиг.1 - схема жесткого соединения ротора гидродвигателя с первичным валом коробки передач, фиг.2 - схема соединения (контакта) ведущих колес с ведущими шестернями насосов большой и малой подачи, фиг.3 - схема тормозного колесного механизма, фиг.4 - схема контакта ведущего колеса с проезжей частью дороги, фиг.5 - схема местонахождения рычага стояночного тормоза, фиг.6 - кинематическая связь педали тормоза с гидросистемой, фиг.7 - кинематическая связь педали управления подачей топлива в д.в.с. с гидроприводом тормозов.
2
Устройство состоит из первичного вала 1 коробки передач 2 транспортного средства, ротора 3 гидродвигателя 4, предназначенного для вращения ведущих колес 36, вторичного вала 5 коробки передач, шестерни 6, жестко закрепленной на вторичном валу и предназначенной для передачи вращения от ведущих колес дифференциальному механизму 7, насоса 8 малой подачи для торможения сателлита 44, насоса 9 большой подачи для заполнения рабочей жидкостью 10 (например, моторным маслом М 8 Гк) под избыточным давлением гидроаккумулятора 25, педали 11 гидротормоза, штифта 12, точки упора 13, окна 14 для перемещения штифта, тяги 15 для сжатия пружины 68 и сообщения возвратно-поступательного движения плунжеру 16 педали гидротормоза, золотника 17 гидротормоза, отверстия 18, соединяющего нагнетательную полость насоса малой подачи с трубопроводом 72, гидрокамеры 19 с диафрагмой 20 и штоком 21 для сообщения возвратно-поступательного движения плунжеру 22 гидрокамеры, предохранительного клапана 26 гидроаккумулятора, золотника 23 гидрокамеры для соединения нагнетательной полости насоса 8 с его всасывающей полостью и воздухоочистителя 70 с трубопроводом 71, обратного клапана 24, педали 27 управления открытием дроссельной заслонки в карбюраторе, штифта 28, точки 29 упора, отверстия 30 для перемещения штифта 28, тяги 31 для привода дроссельной заслонки, плунжера 32 золотника 33 для соединения через отверстие 34, золотник 59, трубопровод 62 гидрокрана 49 с гидроаккумулятором, карданного вала 37, ведущего вала 38 насоса 8, ведущего вала 39 насоса 9, рабочего цилиндра 40 гидротормоза, трубопровода 41 высокого давления тормозной жидкости, зазора 42, внутренней поверхности 43 тормозного барабана, шестерни 45, указателя 46 движения рабочей жидкости, пружины 48, рычага 50 переключения передач, нейтрального 51 положение рычага 50, первой передачи 52, второй 53, третьей 54, четвертой 55 и т.д., плунжера 57 для соединения через отверстие 58 золотника 59 гидроаккумулятора 25 с гидрокраном 49, точки 60 контакта колеса с проезжей частью дороги 61, рычага 63 управления ручным тормозом, тяги 64, нерабочего 65 и рабочего 66 местонахождений рычага, главного тормозного цилиндра 67, сливного клапана 69, емкости 73, всасывающего трубопровода 74, трубопроводов 76 и 75, сквозного отверстия 35.
Работа устройства. Транспортное средство не движется. В гидроаккумуляторе 25 рабочая жидкость 10 отсутствует, а в емкости 73 находится весь объем рабочей жидкости 10. Рычаг 63 находится в положении 66. Гидрокран перекрыл связь между аккумулятором 25 и гидродвигателем 4.
Запустили карбюраторный д.в.с., который работает в режиме холостого хода. Действуя усилием от ноги водителя на педаль 27 синхронно:
- сжимаем пружину 48, перемещаем плунжер 32 золотника 33; штифт 28 перемещается в окне 30, не влияя на режим холостого хода д.в.с. до тех пор, пока не соприкоснется с точкой 29. К этому моменту окно 34 совпадет с проходным сечением в трубопроводах, подсоединенных к золотнику 33. Выключают сцепление. Включают первую 52 передачу. Перемещают рычаг 63 в положение 65, а через тягу 64 открывают гидрокран 19. Включают сцепление. Из-за отсутствия надобности в процессе движения тормозной системой не пользуются.
Вращаются: шестерня 6 и дифференциальный механизм 7, сателлиты 45 и 44, ведущий вал 38 насоса 8. Однако насос 8 рабочую жидкость 10 не подает, так как с воздухоочистителя 70 поступает воздух через отверстие 35, трубопровод 75 во всасывающую полость насоса 8 и, пройдя в нагнетательную полость по трубопроводу 72, поступает в атмосферу.
Синхронно шестерня 45 дифференциального механизма 7 вращается, но в противоположную сторону относительно шестерни 44. Через ведущий вал 39 вращаются шестерни в насосе 9. Воздух из воздухоочистителя 70 через отверстие 35, воздухопровод 71 поступает в нагнетательную полость наноса 16 и далее во всасывающий трубопровод 74.
Движение транспортного средства сопровождается торможением. Уменьшают до нуля усилие на педаль 27 и синхронно воздействуют на педаль 11. Штифт 12, перемещаясь в окне 14, через тягу 15 сжимает пружину 68, перемещает плунжер 16 и окно 18, отключив таким образом нагнетательную полость насоса 8 от трубопровода 72. Одновременно от перемещения тяг 41 работает главный тормозной цилиндр 67. Тормозная жидкость по трубопроводу 41 поступает в рабочие тормозные цилиндры 40, компенсируется зазор 42, происходит процесс торможения.
Одновременно деформируется диафрагма 20 и перемещает плунжер 22, из-за чего перекроется доступ воздуха в трубопроводы 75 и 71 от воздухоочистителя 70.
С этого момента из емкости 73 рабочая жидкость 10 через трубопровод 74 поступит во всасывающую полость насосов 8 и 9, работающих за счет вращения: ведущих колес 36, карданного вала 37, вторичного вала 5, шестерни 6, деталей дифференциального механизма 7, причем данное вращение происходит за счет кинетической энергии процесса торможения транспортного средства. Так как из нагнетательной полости насоса 8 малой подачи рабочей жидкости 10 деваться некуда, ведущий вал 38 и шестерня 44 автоматически перестанут вращаться.
С этого момента шестерня 45 и ведущий вал 39 автоматически начнут вращаться в два раза быстрее, следуя закону теоретической механики (Лызо Г.П. Тракторы, автомобили, двигатели. М.: Высшая школа. 1968, стр.282), насос 9 через обратный клапан 21 интенсивно начнет заполнять гидроаккумулятор 25 рабочей жидкостью 10 под избыточным давлением.
Расход кинетической энергии процесса торможения на работу насоса 9 сопровождается уменьшением износа внутренней 43 поверхности тормозного барабана и накладок колодок тормозного механизма.
Транспортное средство прекратило движение. Усилие на педаль 11 отсутствует. Она возвратилась в исходное положение, а вместе с ней выпрямилась пружина 68, возвратился плунжер 16 золотника 17. Произошел спад давления в трубопроводе 41, из-за чего плунжер 22 возвратился в исходное положение. Рычаг 63 переводят в рабочее 66 положение. Гидрокран 19 закрыт.
Трогание с места и движение транспортного средства при наличии в гидроаккумуляторе 25 рабочей жидкости. Запускают д.в.с. Медленно включают сцепление, увеличивая синхронно усилие на педаль 27, перемещая плунжер 32. Таким образом постепенно начинают соединять через отверстие 34 гидроаккумулятор 25 с ротором 3 гидродвигателя 4, который вращает первичный вал 1, вторичный вал 5, карданный вал 37, колеса 36.
Процесс движения происходит без расходования топлива д.в.с.
Конструкция позволяет при увеличении усилия на педаль до такой степени, что штифт 30 мгновенно соприкоснется с упором 29, вращение на колеса 36 будет передаваться синхронно как от д.в.с., так и от гидродвигателя 4. Причем при отсутствии рабочей жидкости в гидроаккумуляторе 25 не препятствует движению транспортного средства только с работающим д.в.с.