ЭЛЕКТРОМОБИЛЬ
ELECTROMOBILE

Настоящее изобретение относится к области электротранспорта и может найти применение при конструировании электромобиля.
В настоящее время в связи с растущими ценами и увеличивающимися трудностями получения органического топлива, а также ухудшением экологической обстановки в крупных городах намечается тенденция по переходу на энергосберегающие технологии и созданию экономичных двигателей, новых источников, электрического тока. Ведутся также работы по созданию устройств, позволяющих при небольших затратах энергии на входе, получать более значительные мощности, на выходе. Предлагаемое изобретение относится к энергосберегающим технологиям.
Известен электрокар, содержащий раму, ходовую часть с моторными и управляемыми колесами, площадку водителя, грузовую платформу, отсек аккумуляторных батарей, механизмы управления. Грузоподъемность 5 т, скорость движения 15-20 км/час, запас хода в пределах заводской территории (Политехнический словарь, изд.2, гл. ред. акад. А.Ю.Ишлинский, Советская энциклопедия, М., 1960, с.612-613).
Недостатками известного электрокара являются: небольшое расстояние перемещения груза, малая скорость движения, большой расход электроэнергии, частые зарядки аккумуляторных батарей, большой собственный вес.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией электрокара.
Известен также электромобиль японской фирмы "Ниссан", содержащей несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, управляемыми и ведущими колесами, отсек аккумуляторных батарей, тяговые электродвигатели с колесными редукторами, механизмы управления. Масса 3,5 т, грузоподъемность 1 т, мощность двигателя 27 кВт, скорость 85 км/час, запас хода при скорости движения 40 км/час 220 км (Там же, с.614, рис. на с.616).
Известный электромобиль японской фирмы "Ниссан" как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому полезному результату принят за прототип.
Недостатками известного электромобиля японской фирмы "Ниссан", принятого за прототип, являются: большой расход электроэнергии, частые зарядки аккумуляторных батарей, небольшая скорость движения при поездке на максимальную дальность.
Указанные недостатки обусловлены конструкцией электромобиля.
Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик электромобиля.
Технический результат обеспечивается тем, что в электромобиле, содержащем несущий кузов, ходовую часть с элементами подвески, аккумуляторные батареи, механизмы управления, согласно изобретению установлен электродвигатель постоянного тока электрически подключенный к аккумуляторным батареям, в цепь которого включен реостат, подвижный элемент которого кинематически связан с педалью акселератора, а механически соединенный с жидкостным лопастным насосом, включенным в гидравлическую систему, содержащую бак с жидкостью, кран переключения переднего и заднего хода, гидромотор, соединенные между собой трубопроводами, причем гидромотор посредством карданного вала соединен с ведущим мостом электромобиля и содержит цилиндрический корпус, разделенный внутренней перегородкой с центральным отверстием и уплотняющими элементами на две камеры: камеру переднего хода и камеру заднего хода, имеющие впускные и выпускные штуцеры, закрытые соответственно передней и задней крышками, причем внутрь корпуса вставлен общий вал, пропущенный в отверстие внутренней перегородки, имеющий пазы для шпонок и закрепленный в подшипниках крышек, свободный конец которого пропущен в отверстие передней крышки, кроме того, в каждой камере размещен ротор, установленный на валу, и оба ротора одинаковы по конструкции, причем каждый из них содержит диски с центральными отверстиями, установленные один возле другого, прижатые друг к другу и скрепленные кольцом со штифтом, кроме того, каждый диск в камере переднего хода имеет наружный, а когда диски прижаты друг к другу, превращающийся во внутренний канал, выполненный в форме полукруга прямоугольного сечения, левый конец которого имеет дно, а правый конец соединен с прямолинейным каналом такого же сечения, открывающегося на боковую поверхность диска, противоположные стенки которого одинаковы по длине и ширине, а также равны по площади, каждый диск в камере заднего хода имеет такой же полукруглый канал, правый конец которого имеет дно, а левый конец соединен с прямолинейным каналом, открывающимся на боковую поверхность диска, причем открытой частью каналы в дисках обеих камер направлены в сторону передней крышки, причем каналы последующего диска в обеих камерах смещены относительно предыдущего диска на 90 градусов, а количество дисков в каждой камере не ограничено и кратно четырем, причем рабочим телом гидромотора является незамерзаемая жидкость.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фигуре 1 - изображен общий вид электромобиля;
на фигуре 2 - блок-схема силовой передачи электромобиля;
на фигуре 3 - общий вид гидромотора;
на фигуре 4 - вид на гидромотор сверху;
на фигуре 5 - продольный разрез гидромотора;
на фигуре 6 - общий вид вала гидромотора;
на фигуре 7 - общий вид диска камеры переднего хода;
на фигуре 8 - вид сверху на диск камеры переднего хода;
на фигуре 9 - общий вид диска камеры заднего хода;
на фигуре 10 - вид сверху на диск камеры заднего хода;
на фигуре 11 - схема создания вращающего момента на диске в камере переднего хода;
на фигуре 12 - схема создания вращающего момента на диске в камере заднего хода;
на фигуре 13 - положения каналов последующего и предыдущего дисков;
на фигуре 14 - схема гидравлической системы привода ведущих колес электромобиля;
на фигуре 15 - электрическая схема питания электродвигателя, приводящего в движение жидкостный лопастной насос.
Электромобиль содержит несущий кузов 1, ходовую часть с элементами подвески с ведущими 2 и управляемыми 3 колесами, отсек с аккумуляторными батареями 4, механизмы управления 5. На электромобиле установлен электродвигатель постоянного тока 6, электрически подключенный к аккумуляторным батареям, в цепь которого включен реостат 7, подвижный элемент которого кинематически связан с педалью акселератора 8. Электродвигатель постоянного тока механически соединен с валом жидкостного лопастного насоса 9, включенного в гидравлическую систему, содержащую бак с жидкостью 10, кран переключения переднего и заднего хода 11, гидромотор 12, соединенные между собой трубопроводами. Гидромотор посредством карданного вала 13 соединен с ведущим мостом 14 электромобиля и содержит цилиндрический корпус 15, который внутренней перегородкой 16, имеющей центральное отверстие и уплотнительные элементы 17, разделен на две камеры: камеру переднего хода 18 и камеру заднего хода 19, имеющие впускные 20 и выпускные 21 штуцеры и закрытые передней 22 и задней 23 крышками. Внутрь корпуса вставлен вал 24, имеющий пазы 25 для шпонок, пропущенный в отверстие внутренней перегородки. В верхней части вала закреплен упорный диск 26, имеющий на наружной торцевой поверхности сферические углубления, в которых установлены шарики 27, которые обкатываются по беговой дорожке 28, выполненной на внутренней поверхности передней крышки. В задней части вал имеет торцевую сферическую выемку 29, в которую вставлен шарик, опирающийся на подпятник 30, ввернутый в заднюю крышку. Свободный конец вала пропущен в отверстие передней крышки. В каждой камере на валу установлен ротор 31, состоящий из набора нескольких дисков 32, установленных один возле другого и прижатых друг к другу своими торцевыми поверхностями. На торцевой поверхности каждого диска, обращенной в сторону передней крышки, выполнен наружный канал, a когда диски прижаты друг к другу, превращающийся во внутренний канал в форме полуокружности 33 прямоугольного сечения, левый конец которой имеет дно 34, а правый конец соединен с прямолинейным каналом 35 такого же сечения, открывающимся на боковую поверхность диска. Противоположные стенки прямолинейного канала одинаковы по длине, ширине, а также равны по площади. Каждый диск в камере заднего хода на торцевой стороне, обращенной в сторону передней крышки, имеет такой же полукруглый канал, но уже его конец имеет дно, а левый конец соединен с прямолинейным каналом, открывающимся также на боковую поверхность диска, стенки которого также равны по площади. Каналы последующего диска в обеих камерах, чтобы избежать дисбаланса, смещены относительно предыдущего диска на 90 градусов, а количество дисков в каждой камере не ограничено и кратно четырем. Рабочим телом гидромотора является незамерзаемая жидкость.
Работает электромобиль следующим образом.
1
2
3
4
5
6
После того как водитель занял место за рулем электромобиля, рукоятка крана 11 переводится в положение "передний ход". Включателем, показанным на фигуре 15, маломощный электродвигатель 6 подключается к аккумуляторным батареям 4 и начинает вращать лопастной насос 9. Жидкость перемещается по трубопроводам в камеру переднего хода 18 и приводит в движение гидромотор 12, который через карданный вал 13 вращает ведущие колеса 2 ведущего моста 14. Электромобиль начинает двигаться вперед. Для увеличения скорости движения необходимо нажать на педаль акселератора 8. При этом подвижный элемент реостата 7 передвигается и уменьшает сопротивление в цепи электродвигателя 6. Он увеличивает частоту вращениями, с большей скоростью вращает лопастной насос 9, и вследствие этого гидромотор 12 быстрее вращает ведущие колеса 2 и работает следующим образом. При работе лопастного насоса 9 жидкость из бака 10 подается на кран переключения переднего и заднего хода 11, далее через впускной штуцер 21 камеры переднего хода 18, затем из нее через выпускной штуцер 21 в бак 10. Жидкость подается насосом 9 под некоторым давлением и с некоторой скоростью. Попадая внутрь камеры переднего хода 18, жидкость уменьшает скорость своего движения, потому что сечение камеры переднего хода больше сечения трубопровода, а давление увеличивает. В камере переднего хода жидкость окружает ротор 31 и по прямолинейным каналам 35 поступает внутрь каждого диска 32, заполняя полукруглые каналы 33 и производя давление, на внутренние стенки каналов 33 и 35, а также на наружные боковые поверхности дисков. Силы F и F, действующие на стенки прямолинейных каналов 35, взаимно уравновешиваются как равные по величине и противоположно направленные. Силы F и F, действующие на боковые поверхности дисков, также уравновешивают друг друга как равные по величине, действующие в противоположных направлениях и находящиеся на линии, проходящей через центр вращения (на фигуре 11 показано пунктиром). Силы F и F, действующие на внутренние поверхности полукруглых каналов, равны по величине, противоположно направлены, взаимно уравновешивают друг друга и лежат на линии, проходящей через центр вращения. Силы F, действующие на дно 34 каждого из дисков 32, ничем не уравновешены и создают вращающийся момент, который заставляет вал 24 вместе с ротором 31 вращаться в направлении, показанном стрелкой. Величина крутящего момента зависит от площади дна всех дисков, сил, действующих на них, и длины плеча до центра вращения ℓ. Для движения задним ходом необходимо отключить электродвигатель 6, поставить переключатель 11 в положение "задний ход" и снова включить электродвигатель 6. Жидкость станет поступать внутрь камеры заднего хода 19 гидромотора 12, и вал 24 станет вращаться в противоположную сторону (фигура 12), обеспечивая электромобилю движение задним ходом. При этом на роторе 31 в камере заднего хода 19 крутящийся момент будет возникать так же, как было описано выше.
Изобретение обеспечивает более экономное расходование энергии аккумуляторных батарей и увеличение пробега электромобиля без подзарядки.