Приводной блок и способ его эксплуатации

 

Приводной блок для транспортных средств содержит двигатель, коробку передач, гидродинамический тормоз-замедлитель, находящийся в постоянной кинематической связи с двигателем. Приводной блок содержит также контур охлаждающей жидкости, являющейся одновременно рабочей жидкостью тормоза-замедлителя, который может использоваться как насос охлаждающей жидкости. Тормоз-замедлитель включен в силовой поток перед коробкой передач и может быть включен вместе с тормозом двигателя в общий тормозной блок (ОБТ), выполненный таким образом, что тормоз-замедлитель в процессе торможения может срабатывать по времени перед тормозом двигателя. Способ эксплуатации указанного выше приводного блока состоит в том, что тормоз-замедлитель создает первую долю общей мощности торможения, а тормоз двигателя создает вторую долю общей мощности торможения. Достигаемый технический результат состоит в обеспечении стабильного характера торможения, уменьшении габаритных размеров, а также обеспечении возможности "чувствительного" торможения транспортного средства. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к приводному блоку для транспортных средств и к способу его эксплуатации.

Известен приводной блок для транспортных средств, содержащий двигатель и коробку передач, гидродинамический тормоз-замедлитель, находящийся в постоянной кинематической связи с двигателем, контур охлаждающей жидкости, являющейся одновременно рабочей жидкостью тормоза-замедлителя, который может использоваться как насос охлаждающей жидкости (DE 3713580 C1).

Подобный приводной блок имеет ряд положительных свойств, однако его исключительное использование при высоких требуемых общих мощностях торможения, в частности, в режиме длительного торможения, возможно только за счет соответствующего сложного исполнения, в частности, тормоза-замедлителя и входящего сюда охлаждающего устройства.

Задача предлагаемого изобретения состоит в создании такого приводного блока для транспортных средств, чтобы, в частности, в режиме длительного торможения транспортного средства реализовать стабильный характер торможения при одновременно небольшой потребности в конструктивном пространстве для отдельных приводных элементов, а также возможности "чувствительного" торможения транспортного средства.

Поставленная задача в приводном блоке для транспортных средств, содержащем двигатель и коробку передач, гидродинамический тормоз-замедлитель, находящийся в постоянной кинематической связи с двигателем, контур охлаждающей жидкости, являющейся одновременно рабочей жидкостью тормоза-замедлителя, который может использоваться как насос охлаждающей жидкости, решается благодаря тому, что тормоз-замедлитель включен перед коробкой передач, причем тормоз-замедлитель выполнен с возможностью включения вместе с устройством для торможения двигателем, в общий тормозной блок (ОТБ), при этом общий тормозной блок выполнен с возможностью срабатывания в процессе торможения тормоза-замедлителя по времени перед устройством для торможения двигателем.

Кроме того, указанная задача решается способом эксплуатации приведенного блока, выполненного в соответствии с пунктом 1, благодаря тому, что создают первую долю общей мощности торможения с помощью тормоза замедлителя, а вторую долю общей мощности торможения создают с помощью устройства для торможения двигателем.

В целом, тормоза-замедлители устанавливают в виде самостоятельного блока в цепи привода транспортного средства в направлении силового потока после коробки передач или интегрируют в ступенчатую коробку передач. Согласно изобретению тормоз-замедлитель, однако, включен перед коробкой передач, поэтому под выражением "тормоз-замедлитель" следует понимать так называемый первичный тормоз-замедлитель, который в тяговом режиме включен в силовом потоке перед коробкой передач и действие которого на ведущие колеса зависит от состояния переключения.

Согласно изобретению комбинация первичного тормоза-замедлителя, эксплуатируемого в качестве насоса для охлаждающей жидкости, с устройством для торможения двигателем дает несколько преимуществ. Во-первых, следует назвать уже известные преимущества тормоза-замедлителя, эксплуатируемого в качестве насоса для охлаждающей жидкости, а во-вторых, включение тормоза-замедлителя перед устройством для торможения двигателем обеспечивает точную установку тормозного момента даже при небольшой потребной общей мощности торможения. Согласно изобретению тормоз-замедлитель объединен с устройством для торможения двигателем в один общий тормозной блок (ОТБ) таким образом, что в процессе торможения тормоз- замедлитель может срабатывать по времени перед устройством для торможения двигателем, т.е. первая доля общей мощности торможения создается с помощью тормоза-замедлителя, а вторая доля общей мощности торможения создается с помощью устройства для торможения двигателем. Предпочтительно их величину устанавливают таким образом, что каждая доля составляет половину общей мощности торможения, причем первую долю общей мощности торможения создают с помощью тормоза-замедлителя бесступенчато. После создания второй доли общей мощности торможения создают третью долю общей мощности торможения с помощью тормоза-замедлителя.

В целом, следует различать три случая: 1) создаваемая требуемая мощность торможения меньше 50% по отношению к возможной общей мощности торможения, которая может быть создана обоими тормозными устройствами; 2) требуемая мощность торможения составляет 50% возможной общей мощности торможения, которая может быть создана обоими тормозными устройствами; 3) создаваемая требуемая мощность торможения больше 50% по отношению к возможной общей мощности торможения, которая может быть создана сообща обоими тормозными устройствами.

В первом случае общая мощность торможения создается только насосным тормозом-замедлителем. Созданная им доля мощности торможения может быть отрегулирована преимущественно бесступенчато. Это может быть реализовано за счет соответствующего исполнения приводного блока.

Во втором случае доля мощности торможения создается только устройством для торможения двигателем, тогда как в третьем случае доля 50% создается устройством для торможения двигателем, а остальная доля - тормозом-замедлителем предпочтительно бесступенчато. Тормоз-замедлитель рассчитан предпочтительно максимум на 50% возможной требуемой общей мощности торможения.

Возможностями изменения тормозного момента в режиме торможения являются использование соответствующей комбинации клапанов на выходе тормоза-замедлителя или использование смещения лопастного колеса статора.

Предпочтительно тормоз-замедлитель постоянно полностью заполнен. Это обеспечивает достижение высокого тормозного момента при оптимальных габаритах тормоза-замедлителя, что способствует уменьшению потребности в площади.

Кроме того, из совокупности преимущественных свойств следует назвать оптимальный характер торможения, прежде всего в отношении стабильности режима торможения, возможность отказа от отдельного циркуляционного насоса в контуре охлаждающей жидкости, а тем самым экономию конструктивного пространства, а также использование образующего тепла для обогрева салона и, в основном, исключение потерь мощности в режиме неторможения, т.е. в тяговом режиме.

Решение задачи согласно изобретению поясняется ниже с помощью фигур, которые представляют: Фиг. 1a - диаграмма мощности торможения насосного тормоза-замедлителя.

Фиг. 1b - диаграмма мощности торможения устройства для торможения двигателем.

Фиг. 1c - диаграмма мощности торможения для использования способа согласно изобретению включения насосного тормоза-замедлителя перед устройством для торможения двигателем при общей мощности торможения меньше 50% при частоте вращения двигателя (n_Mot), общей мощности торможения (P_Ges).

Фиг. 1d - диаграмма мощности торможения для способа включения насосного тормоза-замедлителя перед устройством для торможения двигателем при общей мощности торможения более 50%.

Фиг. 2 - приводной блок согласно изобретению, у которого изменение соотношения между входным и выходным сечениями тормоза-замедлителя и изменение тормозного момента происходит посредством клапана.

Фиг. 3a - фрагмент приводного блока для случая бесступенчатого регулирования доли (P_Ret) тормозного момента насосного тормоза-замедлителя.

Фиг. 3b - диаграмма мощности тормозного момента для исполнения насосного тормоза-замедлителя согласно фиг. 3a.

Фиг. 4 - фрагмент приводного блока для бесступенчатого регулирования тормозного момента посредством смещения лопастного колеса статора.

На фиг. 1a, 1b изображены возможные диаграммы мощности торможения обоих устройств длительного торможения - насосного тормоза-замедлителя и устройства для торможения двигателем.

На фиг. 1a изображена диаграмма мощности торможения насосного тормоза-замедлителя. Мощность торможения P_Ret насосного тормоза-замедлителя нанесена для этой цели в зависимости от частоты вращения n_Mot двигателя. Из диаграммы видны различные реализуемые характеристики тормозного момента: 1) мощность торможения или тормозной момент при подключении и отключении насосного тормоза-замедлителя при определенной степени заполнения; 2) возможность ступенчатого регулирования тормозного момента насосного тормоза-замедлителя за счет изменения степени заполнения или других конструктивных мероприятий; 3) возможность бесступенчатого регулирования тормозного момента тормоза-замедлителя за счет изменения степени заполнения или других конструктивных мероприятий, например смещения лопастного колеса статора.

Первый случай описан на диаграмме мощность торможения - частота вращения двигателя (диаграмма P_Ret - n_Mot) только посредством кривых max и, при теоретическом рассмотрении, посредством оси абсцисс диаграммы. Для определенной степени заполнения при подключении тормоза-замедлителя характеристика тормозного момента на диаграмме соответствует характеристике, обозначенной max. Отключение тормоза-замедлителя, т.е. либо при опорожнении, либо в тормозном режиме при соотношении между входным и выходным сечениями тормоза-замедлителя около 1, описано характеристикой тормозного момента, которая при теоретическом рассмотрении соответствует абсциссе диаграммы.

Во втором случае с помощью тормоза-замедлителя может быть реализовано определенное число различных характеристик тормозного момента между абсциссой диаграммы и характеристикой max максимального тормозного момента.

В третьем случае может быть получена любая характеристика в поле между осью абсцисс и характеристикой максимального тормозного момента.

На фиг. 1b изображена возможная мощность торможения с помощью устройства для торможения двигателем. Его мощность торможения, как правило, может изменяться небесступенчато.

Подключение устройства для торможения двигателем соответствует здесь характеристике max, а отключение - оси абсцисс, т.е. доля мощности торможения устройства для торможения двигателем равна нулю.

На фиг. 1c изображено применение способа согласно изобретению насосного тормоза-замедлителя перед устройством для торможения двигателем при потребности в общей мощности торможения меньше 50% на диаграмме частота вращения (n_Mot) двигателя - общая мощность торможения (P_Ges). Под общей мощностью торможения P_Ges понимают при этом сумму долей P_Ret и P_Mot мощности торможения. Поскольку согласно изобретению насосный тормоз-замедлитель во время процессов длительного торможения всегда включен перед устройством для торможения двигателем, общая мощность торможения при требуемой общей мощности торможения P_Ges 50% создается только насосным тормозом-замедлителем. На изображенной диаграмме мощности торможения нанесены доли мощности торможения P_Ret тормоза замедлителя, которые соответствуют общей мощности торможения P_Ges. Созданная насосным тормозом-замедлителем доля мощности торможения может при этом регулироваться от 0% до требуемой общей мощности торможения.

На фиг. 1d изображена диаграмма мощности торможения для случая требуемой общей мощности торможения P_Ges устройств длительного торможения более 50% от общей мощности торможения P_Ges 100%, возможной при полностью использованной мощности обоих устройств длительного торможения. Доля мощности торможения, создаваемой устройством для торможения двигателем, ограничена предпочтительно 50% общей мощности торможения P_Ges, тогда как остальная доля мощности торможения от насосного тормоза-замедлителя может быть бесступенчато суммирована с ней. На изображенной диаграмме при общей мощности торможения P_Ges = 80% 50% создается устройством для торможения двигателем, а остальные 30% суммируются с 50% за счет бесступенчатого подключения насосного тормоза-замедлителя. Созданная устройством для торможения двигателем мощность 50% может подключаться, так сказать, как "черное/белое".

На фиг. 2-4 изображены различные исполнения приводного блока для управления тормозным моментом тормоза-замедлителя согласно заявке ФРГ N 4408349 A1. Требуемые узлы и детали техники управления и регулирования для включения тормоза-замедлителя перед устройством для торможения двигателем в этих исполнениях не показаны.

На фиг. 2 изображено исполнение приводного блока 1 согласно изобретению, у которого возможности управления насосным тормозом-замедлителем ограничены подключением и отключением, т.е. возможна только одна ступень тормозного момента. Приводной блок 1 содержит двигатель 2, предпочтительно используемый в транспортном средстве как ДВС, коробку передач (не показана) и тормоз-замедлитель 4. Тормоз-замедлитель 4 находится в постоянной кинематической связи с двигателем 2, в частности с коленчатым валом, посредством редуктора 5 и в направлении силового потока включен перед коробкой передач. Для установки тормоза-замедлителя на двигателе с целью жесткого соединения тормоза-замедлителя и коленчатого вала двигателя возможны различные исполнения.

Двигатель 2 и тормоз-замедлитель 4 имеют общий контур 6 охлаждающей жидкости 7, которая одновременно служит рабочей жидкостью тормоза-замедлителя. Тормоз-замедлитель используется как насос для охлаждающей жидкости, поэтому ниже тормоз-замедлитель 4 обозначается как насосный тормоз-замедлитель 4. Другие элементы транспортного средства и приводного блока не показаны. Благодаря расположению тормоза-замедлителя 4 в направлении силового потока перед коробкой передач насосный тормоз-замедлитель во всех рабочих состояниях остается связанным с двигателем, поэтому он используется также в качестве насоса для циркуляции охлаждающей жидкости 7, и в тормозе-замедлителе не возникает снижающая мощность и нагружающая теплом мощность холостой вентиляции.

В контуре 6 предусмотрен радиатор 8 с вентилятором 3. Вентилятор 3 может приводиться двигателем 2 или же тормозом-замедлителем 4 (не показано). Трубопровод 9 проходит при этом от выхода 10 радиатора 8 к входу 11 для жидкости в тормоз-замедлитель 4, тогда как трубопровод 12 проходит от выхода 13 для жидкости из тормоза-замедлителя ко входу 14 жидкости в радиатор 8 через двигатель 2.

Для реализации только одной ступени доли тормозного момента насосного тормоза-замедлителя в трубопроводе 12 предусмотрен клапан 16, а в байпасе к нему - переключающий клапан 15, которые в первом положении переключения клапана 15 открывают максимальное проходное сечение трубопровода 12 между выходом 13 для жидкости из тормоза-замедлителя и двигателем, тогда как во втором положении переключения клапана 15 между тормозом-замедлителем 4 и двигателем 2 действует дросселеобразное сужение, вызывающее сильное противодавление в тормозе-замедлителе. Для этого клапан 15 выполнен, например, в качестве двухлинейного распределителя.

Первое положение переключения соответствует при этом режиму неторможения, т.е. насосный тормоз-замедлитель качает охлаждающую жидкость 7 в контуре 6. Второе положение переключения соответствует режиму торможения, т.е. насосный тормоз-замедлитель вырабатывает высокий тормозной момент. Соотношение между входным и выходным сечениями тормоза-замедлителя в режиме торможения составляет предпочтительно 4-7, а в режиме неторможений - 0,5-2. Под входным и выходным сечениями следует при этом понимать проходные сечения в подающем и сливном трубопроводах.

На фиг. 3a изображен фрагмент приводного блока аналогично фиг. 1, однако, модифицированного для случая возможного бесступенчатого регулирования доли P_Ret тормозного момента насосного тормоза-замедлителя. Одинаковые элементы обозначены поэтому теми же ссылочными позициями. Схематично здесь показаны только насосный тормоз-замедлитель 4, а также приток, т.е. трубопровод 9, и слив из насосного тормоза-замедлителя 4 к двигателю 2, т.е. трубопровод 12. В сливном трубопроводе 12 расположен бесступенчато регулируемый дроссель 20. С его помощью возможно бесступенчатое сужение проходного сечения трубопровода 12 между насосным тормозом-замедлителем 4 и двигателем 2. Проходное сечение трубопровода 12 или проходное сечение клапана может быть при этом бесступенчато отрегулировано от максимального проходного сечения в режиме неторможения до очень малого проходного сечения в режиме торможения.

Соотношение между входным и выходным сечениями тормоза-замедлителя, т.е. соотношение между проходными сечениями трубопроводов 9, 12 или между открытыми посредством клапанов сечениями составляет в режиме неторможения предпочтительно 1, т.е. оба проходных сечения в основном одинаковы; в режиме торможения следует выбирать соотношение предпочтительно 4-7, т.е. сечение притока в режиме торможения в 4-7 раз больше сечения слива в режиме торможения.

Существует, однако, и возможность (не показана), заключающаяся в том, чтобы в притоке, т. е. трубопроводе 9, предусмотреть дроссель 20. Сечение приточной линии, т.е. трубопровода 9, должно быть для этого случая выбрано, однако, в 4-7 раз больше сечения сливной линии 12. В насосном режиме для реализации требуемого соотношения сечений сечение приточной линии следует сузить с тем, чтобы достичь в основном одинаковых проходных сечений обоих трубопроводов. В режиме торможения проходное сечение приточной линии, т.е. трубопровода 9, следует увеличить таким образом, чтобы оно было в 4-7 раз больше проходного сечения слива, т.е. трубопровода 12, для обеспечения действия противодавления в насосном тормозе-замедлителе.

На фиг. 3b на диаграмме изображена возможность бесступенчатого изменения тормозного момента, как это может быть реализовано с помощью подобного устройства.

На фиг. 4 изображен фрагмент приводного блока аналогично фиг. 2, однако модифицированного для случая возможного бесступенчатого регулирования доли P_Ret тормозного момента насосного тормоза-замедлителя посредством смещения лопастного колеса статора. Одинаковые элементы обозначены теми же ссылочными позициями. Здесь схематично показаны только насосный тормоз-замедлитель 4, а также приток, т.е. трубопровод 9, и слив из тормоза-замедлителя 4 к двигателю 2, т.е. трубопровод 12. Управление тормозным моментом происходит здесь за счет смещения лопастного колеса статора относительно лопастного колеса ротора тормоза-замедлителя. Клапанное устройство 25 осуществляет процесс переключения с режима неторможения на режим торможения. Клапанное устройство содержит клапаны 26, 27, причем переключающий клапан 26 расположен в байпасе к клапану 27.

Переключающий клапан 26 имеет два положения переключения, причем в первом положении переключения открывается максимальное проходное сечение трубопровода 12 между выходом 13 для жидкости из тормоза-замедлителя и двигателем, тогда как во втором положении переключения клапана 26 действует дросселеобразное сужение между тормозом-замедлителем 4 и двигателем 2, которое вызывает сильное противодавление в тормозе-замедлителе. Для этого клапан 26 выполнен, например, в виде двухлинейного распределителя. Клапан 27 не регулируется.

Первое положение переключения соответствует при этом режиму неторможения, т.е. насосный тормоз-замедлитель качает охлаждающую жидкость 7 в контуре 6. Второе положение переключения соответствует режиму торможения, т.е. насосный тормоз-замедлитель 4 вырабатывает высокий тормозной момент.

В изображенном здесь режиме торможения, например, лопастное колесо 21 статора и лопастное колесо 22 ротора расположены предпочтительно коаксиально друг другу для вырабатывания максимального тормозного момента.

В режиме неторможения насосный тормоз-замедлитель обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости 7 в контуре 6 за счет вращения лопастного колеса ротора.

Управление тормозным моментом в режиме торможения происходит за счет смещения лопастного колеса 21 статора в эксцентричное положение относительно лопастного колеса 22 ротора подходящими средствами, например через регулировочное устройство 28. Возможности смещения лопастного колеса статора известны из следующих публикаций: патент ФРГ N 3113408 C1 и заявки ФРГ N 4010970 A1, поэтому подробно об этом не говорится.

Диаграмма мощности торможения для доли мощности торможения тормоза-замедлителя соответствует диаграмме, описанной на фиг. 3.

Формула изобретения

1. Приводной блок для транспортных средств, содержащий двигатель и коробку передач, гидродинамический тормоз-замедлитель, находящийся в постоянной кинематической связи с двигателем, контур охлаждающей жидкости, являющейся одновременно рабочей жидкостью тормоза-замедлителя, который выполнен с возможностью использоваться как насос охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что тормоз-замедлитель включен перед коробкой передач, при этом тормоз-замедлитель выполнен с возможностью включения вместе с устройством для торможения двигателем в общий тормозной блок (ОТБ), причем ОТБ выполнен с возможностью срабатывания в процессе торможения тормоза-замедлителя по времени перед устройством для торможения двигателем.

2. Способ эксплуатации приводного блока, выполненного в соответствии с п. 1, отличающийся тем, что создают первую долю общей мощности торможения с помощью тормоза-замедлителя, а вторую долю общей мощности торможения создают с помощью устройства для торможения двигателем.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что каждая доля составляет половину общей мощности торможения.

4. Способ по п. 2 или 3, отличающийся тем, что первую долю общей мощности торможения создают посредством тормоза-замедлителя бесступенчато.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что после создания второй доли общей мощности торможения создают третью долю общей мощности торможения с помощью тормоза-замедлителя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4