Транспортное средство с гидроусилением
Изобретение относится к транспортному средству с гидроусилением ведомой оси. Транспортное средство содержит ведущую ось (10), ведомую ось (20), гидравлический насос (14) и гидромотор (24). Ведущая ось (10) содержит дифференциал (11). Насос (14) имеет ротор и статор, при этом статор установлен неподвижно относительно шасси, а ротор связан с коробкой (11) дифференциала и вращается вместе с ней. Гидравлические насосы (10) приводятся во вращение со скоростью, равной средней скорости двух полуосей, связанных с дифференциалом (11), на котором он установлен. Достигается упрощение конструкции. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к транспортным средствам, снабженным гидроусилителем, и главным образом, к транспортным средствам, для которых предусмотрена возможность перевода из конфигурации с двумя ведущими колесами в полноприводную конфигурацию.
Уровень техники
Известны транспортные средства, снабженные гидроусилителем, который может включаться избирательно, в зависимости от требуемых условий, с целью приведения во вращение всех колес или некоторых из них.
Такие транспортные средства традиционно содержат главный двигатель, например теплового типа, к которому может присоединяться первое гидравлическое устройство, действующее в качестве насоса, для питания гидромоторов, которые устанавливают, как правило, на приводимых ими во вращение колесах. Первый гидромотор, работающий в качестве насоса, связан, как правило, с механизмом отбора мощности главного двигателя или с коробкой передач транспортного средства посредством муфты сцепления, которая либо включает, либо не включает гидроусилитель транспортного средства.
Подобные схемы страдают рядом недостатков - для них требуется применение множества гидравлических устройств и муфт сцепления, а кроме того, необходимы значительные величины понижающего передаточного числа.
Сущность изобретения
Настоящее изобретение направлено на разработку снабженного гидроусилителем транспортного средства, которое было бы свободным от указанных недостатков.
Для этого предложено транспортное средство, содержащее шасси, ведущую ось и ведомую ось, каждая из которых соединена с колесами, и главный двигатель, приводящий во вращение указанную ведущую ось, причем указанное транспортное средство содержит также гидравлический насос и гидромотор, рассчитанные таким образом, чтобы обеспечивать избирательное гидроусиление с целью приведения во вращение колес ведомой оси,
причем указанные гидромотор и гидравлический насос установлены соответственно на ведомой оси и на ведущей оси, причем каждый из них вращательно связан, во-первых, с шасси и, во-вторых, соответственно с указанными ведомой и ведущей осями, и выполнены таким образом, чтобы их включение обеспечивало приведение во вращение колес ведомой оси вследствие отбора момента, приложенного к ведущей оси,
отличающееся тем, что ведущая ось содержит дифференциал, определяющий две полуоси, причем указанный дифференциал содержит корпус дифференциала, снабженный шестернями корпуса, выполненными с возможностью взаимодействия с шестернями, каждая из которых связана с выходной полуосью, на которой установлены колеса, при этом вращение корпуса обеспечивает приведение во вращение указанных выходных полуосей с разными скоростями, причем насос содержит ротор и статор, при этом статор установлен неподвижно относительно шасси, а ротор вращательно связан с корпусом дифференциала,
причем гидравлический насос приводится во вращение со скоростью, равной средней скорости двух полуосей, связанных с дифференциалом, на котором он установлен.
В соответствии с одной из модификаций ведомая ось снабжена дифференциалом, определяющим две полуоси, причем указанный дифференциал содержит корпус дифференциала, снабженный шестернями корпуса, выполненными с возможностью взаимодействия с шестернями, каждая из которых связана с одной из выходных полуосей, на которых установлены колеса, при этом вращение корпуса обеспечивает приведение во вращение указанных выходных полуосей с разными скоростями, причем гидромотор имеет ротор и статор, при этом статор установлен неподвижно относительно шасси, а ротор вращательно связан с коробкой дифференциала, причем каждый из указанных моторов и гидравлических насосов соединен непосредственно с указанным корпусом дифференциала без помощи муфты сцепления.
Насос и гидромотор представляют собой, как правило, гидравлические устройства с убирающимися радиальными поршнями и кулачками с несколькими выступами, имеющие возможность поочередно переходить из рабочей конфигурации в конфигурацию свободного хода, в которой они имеют нулевой объем цилиндра, и обратно.
В соответствии с одним из конкретных вариантов осуществления насос и гидромотор представляют собой гидравлические устройства с радиальными поршнями, каждое из которых содержит картер, вал, кулачок с несколькими выступами и блок цилиндров, причем каждое из указанных гидравлических устройств содержит по два узла, выполненных с возможностью вращательного движения относительно друг друга:
- первый узел, образуемый картером, и
- второй узел, образуемый валом, причем указанные первый и второй узлы могут свободно вращаться относительно друг друга,
при этом блок цилиндров установлен с возможностью свободного вращения относительно указанных первого и второго узлов, а кулачок вращательно связан с одним или другим из этих узлов, причем каждое из указанных гидравлических устройств дополнительно содержит исполнительный орган, обеспечивающий избирательную блокировку блока цилиндров относительно другого из указанных первого или второго узлов таким образом, чтобы блок цилиндров и кулачок были каждый вращательно связаны с отдельным узлом, благодаря чему обеспечивается включение гидравлического устройства.
В соответствии с другим конкретным вариантом осуществления указанные ведущая и ведомая оси образуют гидравлически автономный узел без гидравлической связи с другими секциями указанного транспортного средства, за исключением подкачивающего насоса.
В соответствии с еще одним конкретным вариантом осуществления указанное транспортное средство дополнительно содержит ведомую направляющую ось, при этом ведомая ось, снабженная гидромотором, представляет собой подъемную ось, снабженную исполнительным органом, который выполнен с возможностью изменения ее высоты относительно уровня земли.
В соответствии со следующим конкретным вариантом осуществления указанное транспортное средство содержит ведущую ось и N-1 ведомых осей, где N - натуральное целое число, большее или равное 2, причем каждая из указанных осей снабжена гидравлическим устройством, при этом гидравлические устройства соединены друг с другом таким образом, чтобы гидравлические устройства ведомых осей были установлены параллельно относительно гидравлического устройства ведущей оси,
при этом N гидравлических устройств выполнены таким образом, чтобы
- объем цилиндра гидравлического устройства, установленного на ведущей оси, был равен 1+(N×E) и
- объем цилиндра каждого из гидравлических устройств ведомых осей был равен 1/(N-1),
где Е характеризует оценочное значение потерь и утечек применительно к гидравлическому устройству, установленному на ведомой оси.
Транспортное средство может дополнительно содержать вычислительное устройство, выполненное таким образом, чтобы в зависимости от условий перемещения транспортного средства задавать такое пороговое значение, чтобы в случае, когда скорость перемещения транспортного средства меньше или равна указанному пороговому значению, гидромотор (гидромоторы) и гидравлический насос (гидравлические насосы) включались для обеспечения гидроусиления на одной или нескольких осях транспортного средства, а в случае когда скорость перемещения транспортного средства больше указанного порогового значения, гидроусиление отключалось.
Описание чертежей
Остальные признаки, цели и преимущества изобретения явствуют из нижеследующего описания, которое приводится лишь в целях иллюстрации, не имея никакого ограничительного характера, со ссылками на приложенные чертежи, где:
- на фиг. 1 схематически представлен пример контура усиления для транспортного средства согласно одному из аспектов изобретения,
- на фиг. 2 представлен пример введения в такой контур усиления специальной системы подкачки,
- на фиг. 3 представлена другая модификация контура усиления согласно одному из аспектов изобретения,
- на фиг. 4 представлен другой вариант осуществления контура усиления согласно одному из аспектов изобретения,
- на фиг. 5 и 6 представлен пример использования комплекта оборудования для усиления согласно одному из аспектов изобретения.
На всех этих чертежах общие для них элементы обозначены одинаковыми номерами позиций.
Подробное раскрытие изобретения
На фиг. 1 схематически представлен пример контура усиления согласно одному из аспектов изобретения.
Здесь схематически показана конструкция транспортного средства, содержащего шасси, ведущую ось 10 и ведомую ось 20, причем на каждой из этих осей установлено по два колеса соответственно 12, 13 и 22, 23.
Ведущая ось 10 связана с главным двигателем М, как правило, теплового типа, посредством муфты 2 сцепления и коробки 3 передач, обеспечивая его приведение во вращение.
В соответствии с иллюстрируемым здесь вариантом осуществления каждая из ведущих осей 10 и ведомых осей 20 содержит дифференциал соответственно 11 и 21 для обеспечения вращения колес одной и той же оси с разными скоростями вращения, в частности, в случае крутого поворота или потери сцепления одного из колес с грунтом.
Поскольку конструкция дифференциала хорошо известна, ниже она подробно не рассматривается. Тем не менее вполне понятен принцип работы этого устройства, которое обеспечивает передачу входного момента, приложенного к коробке дифференциала, через шестерни на два вала, в данном случае - на две полуоси, что дает этим двум полуосям возможность вращаться с разными скоростями. Скорость вращения коробки дифференциала равна среднему значению скоростей вращения двух полуосей.
В соответствии с рассматриваемым вариантом осуществления каждая из осей снабжена гидравлическим устройством. Ведущая ось 10 снабжена первым гидравлическим устройством 14, связанным, во-первых, с шасси и, во-вторых, с ведущей осью 10, а ведомая ось 20 снабжена вторым гидравлическим устройством 24, которое связано, во-первых, с шасси и, во-вторых, с ведомой осью 20.
Далее речь будет идти о гидравлическом устройстве, установленном на данной конкретной оси, при этом будет иметься в виду, что ротор указанного гидравлического устройства связан при вращении с этой осью, тогда как статор гидравлического устройства связан с неподвижным шасси транспортного средства.
Рассматриваемые два гидравлических устройства 14 и 24 связаны друг с другом гидравлическими трубопроводами таким образом, что одно из них работает в качестве насоса, генерируя определенный расход и, соответственно, обеспечивая питание другого устройства, действующего при этом в качестве двигателя.
Эти два гидравлических устройства 14 и 24 представляют собой, как правило, хорошо известные специалистам реверсивные гидравлические устройства с радиальными поршнями, которые могут поочередно переходить из конфигурации свободного хода в рабочую конфигурацию, например, благодаря убиранию поршней в соответствующие гнезда или благодаря отключению блока цилиндров, что позволяет получить нулевой объем цилиндра, и обратно.
Гидравлические устройства могут действовать в качестве насоса или двигателя в зависимости от характера их питания. Гидравлическое устройство является реверсивным и, следовательно, способно поочередно переходить из одного из указанных режимов в другой в случае изменения характера его питания.
Гидравлическое устройство, на вход которого подается крутящий момент, например, посредством вала, будет создавать расход потока, действуя при этом в качестве насоса.
И наоборот, гидравлическое устройство, на которое поступает определенный расход потока, будет создавать крутящий момент, действуя в качестве двигателя.
В качестве примера конструкции гидравлического устройства, которое может включаться или отключаться посредством включения или отключения блока цилиндров, рассмотрим устройство, содержащее два узла, выполненных с возможностью вращательного движения относительно друг друга:
- первый узел, образуемый картером, и
- второй узел, образуемый валом, причем указанные первый и второй узлы могут свободно вращаться относительно друг друга,
Блок цилиндров установлен с возможностью свободного вращения относительно указанных первого и второго узлов. Кулачок вращательно связан с одним или другим из этих узлов. Предусмотрен исполнительный орган, обеспечивающий избирательную блокировку блока цилиндров относительно другого из указанных первого или второго узлов, таким образом, чтобы блок цилиндров и кулачок, каждый, были вращательно связаны с отдельным узлом, благодаря чему обеспечивается включение гидравлического устройства.
Каждое из двух гидравлических устройств 14 и 24 установлено на одной оси и вращается со скоростью, являющейся промежуточной между скоростями колес на этой оси, причем различие между скоростями колес на одной и той же оси может быть обусловлено действием дифференциала.
Точнее, если взять ведущую ось 10, то дифференциал 11 делит эту ведущую ось 10 на две полуоси 15 и 16, на которых установлены колеса соответственно 12 и 13.
Первое гидравлическое устройство 14 вращательно связано с корпусом дифференциала 11.
Точно так же ведомая ось 20 разделена дифференциалом 21 на две полуоси 25 и 26, на которых установлены колеса соответственно 22 и 23. Второе гидравлическое устройство 24 вращательно связано с коробкой дифференциала 21 указанной ведомой оси 20.
Как вариант, ведомая ось 20 может быть образована двумя отдельными полуосями, которые не связаны дифференциалом и на каждой из которых установлены колеса 22 и 23. При этом каждое из колес 22 и 23 снабжено отдельным гидромотором, носящим обычно название «колесный гидромотор». Эти гидромоторы получают питание от первого гидравлического устройства 14, как правило, по последовательной или параллельной схеме.
В качестве гидравлических устройств 14 и 24 используют, как правило, гидравлические устройства с радиальными поршнями, каждое из которых содержит:
- распределительный диск и кулачок с несколькими выступами, образующие первый узел,
- блок цилиндров, образующий второй узел,
причем один из указанных узлов установлен без возможности вращения относительно коробки дифференциала, а второй из указанных узлов установлен с возможностью вращения относительно коробки дифференциала, благодаря чему обеспечивается приведение во вращение коробки дифференциала указанным гидравлическим устройством.
Оба гидравлических устройства 14 и 24 являются устройствами с постоянным рабочим объем цилиндра и, предпочтительно, имеют одинаковый объем цилиндра, что позволяет колесам на разных осях вращаться с одной и той же скоростью.
Однако объем цилиндра гидравлических устройств выполняют с возможностью учета потерь и утечек, поэтому различие между объемами цилиндра разных устройств может составлять, например, порядка нескольких процентов.
Для иллюстрации работы рассмотрим конфигурацию, в которой главный двигатель М приводит во вращение ведущую ось 10, а оба гидравлических устройства работают в режиме свободного хода.
Колеса приводятся во вращение только ведущей осью, так что эти колеса оказываются единственными ведущими колесами транспортного средства.
В рассматриваемом здесь примере, если считать, что ведомая ось 20 является направляющей передней осью, данная конфигурация соответствует конфигурации заднеприводного транспортного средства.
Для включения гидроусиления приводят в действие два гидравлических устройства 14 и 24, как правило, путем выведения поршней из соответствующих гнезд (в случае использования гидравлических устройств с убирающимися радиальными поршнями).
При этом первое гидравлическое устройство приводится в действие ведущей осью, а точнее корпусом дифференциала 11 ведущей оси 10, и работает в качестве гидравлического насоса, вырабатывая при этом расход потока, с помощью которого обеспечивается питание второго гидравлического устройства 24, которое действует в данном случае как гидромотор, приводя при этом во вращение корпус дифференциала 21 ведомой оси 20.
В результате получают полный привод транспортного средства посредством отбора момента с ведущей оси 10 с передачей этого момента на ведомую ось 20 через гидравлические устройства 14 и 24.
И наоборот, для отключения гидроусилителя достаточно лишь перевести гидравлические устройства 14 и 24 в конфигурацию свободного хода, например, путем убирания их поршней в соответствующие гнезда их блоков цилиндров.
Укажем также, что в процессе торможения к ведущей оси 10 прикладывается отрицательный момент. При этом имеет место реверсирование работы гидравлических устройств: гидравлическое устройство 14 оси 10 начинает функционировать в качестве двигателя, тогда как гидравлическое устройство 24 оси 20 начинает действовать как насос, благодаря чему удается синхронизировать оси при торможении вследствие переноса тормозного момента.
В состав системы включают также, как правило, подкачивающий насос, связанный с контуром подкачки, что позволяет, в частности, компенсировать потери, имеющее место в гидравлическом контуре.
При этом подкачивающий насос можно разместить таким образом, чтобы он приводился во вращение главным валом коробки передач 3 транспортного средства 1 или главным двигателем М.
На фиг. 2 приведен пример введения контура подкачки в контур усиления, показанный на фиг. 1.
На этой схеме показан подкачивающий насос 61, установленный на главном валу 31 коробки передач 3 транспортного средства 1. Этот подкачивающий насос 61 выполнен таким образом, чтобы обеспечивался отбор масла из специального резервуара или поддона, например, из картера гидравлического устройства 14 на оси 10, с целью выполнения подкачки в гидравлический контур, соединяющий гидравлическое устройство 14 оси 10 с гидравлическим устройством 24 оси 20.
В данном случае подкачка осуществляется с помощью известной системы обратных клапанов 62, выполненных таким образом, чтобы обеспечивалось впрыскивание масла в гидравлический контур, и ограничителя давления 63, обеспечивающего отвод избыточного давления в случае, когда нет необходимости в подкачке контура.
Благодаря такой установке подкачивающего насоса 61 на главном валу 31 коробки передач 3 удается добиться непрерывной подкачки гидравлического контура сразу после начала движения транспортного средства.
На фиг. 3 иллюстрируется другая модификация примера исполнения контура усиления в соответствии с одним из аспектов изобретения.
Показанная здесь система включает в себя ведущую ось 10, связанную с главным двигателем М посредством муфты 2 сцепления и коробки 3 передач, как было описано выше.
Ведущая ось 10 разделена дифференциалом 11 на две полуоси 15 и 16, на которых установлены колеса соответственно 12 и 13.
В соответствии с этим вариантом осуществления, каждое из колес 22 и 23 установлено на отдельной ведомой полуоси соответственно 27 и 28.
В рассматриваемой системе каждая из ведущих и ведомых полуосей снабжена одним гидравлическим устройством.
Каждая из полуосей 15 и 16 ведущей оси 10 снабжена одним гидравлическим устройством соответственно 17 и 18. Каждая из полуосей 27 и 28 снабжена одним гидравлическим устройством соответственно 37 и 38. Такие устройства носят обычно название «колесный гидромотор».
В отличие от варианта осуществления, представленного на фиг. 1, здесь гидравлические устройства не обязательно должны быть связаны при вращении с корпусом дифференциала на соответствующей оси, при этом скорость вращения каждого из гидравлических устройств равна скорости вращения колеса, с которым оно связано.
Гидравлические устройства соединены попарно, в результате чего формируются две пары гидравлических устройств, каждая из которых приходится на одну из сторон транспортного средства.
Таким образом, гидравлическое устройство 17 соединено с гидравлическим устройством 37, а гидравлическое устройство 18 - с гидравлическим устройством 38.
Как и в случае с вариантом осуществления по фиг. 1, здесь в качестве примера предполагается, что главный двигатель М приводит во вращение ведущую ось 10, а четыре гидравлических устройства 17, 18, 37, 38 работают в режиме свободного хода.
При этом имеется возможность перевода этих гидравлических устройств в рабочую конфигурацию с целью обеспечения частичного или полного гидроусиления в транспортном средстве. В этом случае гидравлическое устройство 17 работает в качестве насоса, приводя в действие гидравлическое устройство 37, которое действует при этом как двигатель, приводя во вращение колесо 22, а гидравлическое устройство 18 тоже работает в качестве насоса, приводя в действие гидравлическое устройство 38, которое действует при этом как двигатель, приводя во вращение колесо 23.
Как вариант, ведущая ось 10 может быть снабжена единственным гидравлическим устройством, вращательно связанным с корпусом дифференциала 11, точно так же, как в конструкции по фиг. 1, причем это гидравлическое устройство соединено с двумя гидравлическими устройствами 37 и 38, установленными на двух задних полуосях (см. фиг. 3).
Соответствующим образом подобраны и рабочие объемы цилиндров разных гидравлических устройств: если считать, что объем цилиндра единственного гидравлического устройства на ведущей оси 10 равен 1, то каждое из гидравлических устройств 37 и 38 должно иметь объем цилиндра, равный 1/2 с, если не считать потери и утечки.
Кроме того, показанная здесь система может быть приспособлена для работы на транспортном средстве с количеством осей больше двух. Для иллюстрации таких вариантов на фиг. 4 представлена одна из модификаций варианта осуществления по фиг. 1, предназначенная для использования на транспортном средстве, имеющем две ведомых оси.
Здесь можно видеть конструкцию, показанную на фиг. 1, к которой добавлена вторая ведомая ось 40 того же типа, что и вышеописанная ведомая ось 20.
Как и ведомая ось 20, вторая ведомая ось 40 снабжена дифференциалом 41, делящим ее на две ведомые полуоси 45 и 46, на каждой из которых установлено по одному колесу, соответственно, 42 и 43. На второй оси 40 установлено гидравлическое устройство 44, вращательно связанное с корпусом дифференциала 41 второй ведомой оси 40.
Установленные на ведомых осях гидравлические устройства 24 и 44 установлены параллельно. Таким образом, в случае, когда гидравлическое устройство ведущей оси 10 работает в качестве насоса, а два гидравлических устройства 24 и 44 действуют как двигатель, оба всасывающих патрубка гидравлических устройств 24 и 44 будут соединены с нагнетательным патрубком гидравлического устройства 14, а оба нагнетательных патрубка гидравлических устройств 24 и 44 будут соединены со всасывающим патрубком гидравлического устройства 14.
Соответствующим образом подобраны и рабочие объемы цилиндров разных гидравлических устройств: если считать, что объем цилиндра гидравлического устройства 14 на ведущей оси 10 равен 1, то каждое из гидравлических устройств 24 и 44 должно иметь объем цилиндра, равный 1/2.
Если рассматривать проблему в более общем смысле, то при использовании схемы с одной ведущей осью и N-1 ведомых осей, каждая из которых снабжена одним гидравлическим устройством, гидравлическое устройство на ведущей оси будет иметь объем цилиндра, равный 1+(N×E), а каждое из гидравлических устройств на ведомых осях будет иметь объем цилиндра, равный 1/(N-1), где Е характеризует оценочное значение потерь и утечек применительно к гидравлическому устройству, установленному на ведомой оси.
Таким образом, используемые здесь гидравлические устройства могут иметь переменный объем цилиндра, регулируемый таким образом, чтобы их соответствующие объемы цилиндров позволяли получить сумму объемов цилиндров гидравлических устройств, работающих в качестве насоса, равную сумме объемов цилиндров гидравлических устройств, работающих в качестве двигателя, не считая потерь и утечек, или с постоянным объемом цилиндра.
Рассмотренную выше конструкцию контура гидроусиления предпочтительно использовать в грузовых автомобилях.
Известны грузовики, например, с тремя осями - одной передней и двумя задними. Передняя ось является ведомой, а две задние оси являются, как правило, ведущими - такая трансмиссия с двумя ведущими осями необходима при работе в некоторых условиях эксплуатации, в частности в снежную погоду или при трогании на наклонной поверхности.
Однако если не учитывать условий эксплуатации, подобное усиление является избыточным, так что вполне достаточно простой трансмиссии с одной ведущей осью.
Учитывая сказанное, вышеописанную систему усиления можно использовать для осуществления гидроусиления, которое будет активироваться избирательным образом.
Итак, рассмотрим грузовик, например, с 6-ю или 8-ю колесами, распределенными по 3-м или 4-м осям. Из этих осей только одна «задняя» ось, то есть ось, располагающаяся рядом с местом соединения грузовика с прицепом, является ведущей и приводится во вращение главным двигателем транспортного средства (например, теплового типа).
Эта ведущая ось имеет гидравлическое устройство, предназначенное, как говорилось выше, для работы в качестве насоса, соединенного со вторым гидравлическим устройством, предназначенным для работы в качестве двигателя и расположенным на другой оси транспортного средства, как правило, на второй задней оси транспортного средства. Эти два гидравлических устройства соединяют друг с другом с помощью гидравлического контура таким образом, чтобы обеспечивался отбор момента с ведущей оси с целью обеспечения гидроусиления на второй оси.
Можно также осуществить усиление на нескольких осях, как говорилось выше, в частности, при рассмотрении фиг. 4.
Гидроусиление, предпочтительно, связано с вычислительным устройством, способным обеспечивать избирательное включение или отключение гидроусиления в зависимости от условий эксплуатации.
Так, например, гидроусилитель может быть выполнен таким образом, чтобы его можно было включать, когда скорость транспортного средства меньше или равна некоторому пороговому значению, и отключать, когда скорость транспортного средства становится больше этого порогового значения.
В вычислительном устройстве могут также приниматься в расчет наклон транспортного средства, нагрузка на него, а также наличие/отсутствие прицепа.
Таким образом, рассмотренная здесь конструкция гидроусилителя позволяет переходить, когда это требуется по условиям эксплуатации, например, из конфигурации 6×2 к конфигурации 6×4 или 6×6, либо из конфигурации 8×2 к конфигурации 8×4, 8×6 или 8×8 и отключать гидроусиление, когда оно становится ненужным, благодаря чему предотвращаются потери мощности.
Символом N×M обозначается транспортное средство, имеющее N колес, из которых М колес являются ведущими.
Рассматриваемая здесь конструкция гидроусилителя может быть выполнена в виде комплекта оборудования, который можно приспособить к работе на каком-либо существующем транспортном средстве типа грузового автомобиля.
Такой комплект включает в себя две оси, каждая из которых снабжена одним гидравлическим устройством с таким соединением этих устройств, как раскрыто выше, при этом благодаря связи одного из этих гидравлических устройств со входным валом, например главного двигателя транспортного средства, достигается возможность работы этого гидравлического устройства в качестве насоса, обеспечивающего при этом питание второго гидравлического устройства, действующего как двигатель. В результате на его оси выполняется гидроусиление посредством отбора момента, приложенного к оси гидравлического устройства, действующего в качестве насоса.
Такой комплект образует гидравлически независимый узел; гидравлический контур, соединяющий гидравлические устройства, является замкнутым и не требует использования дополнительных гидравлических компонентов, за исключением, в ряде случаев, подкачивающего насоса, благодаря чему упрощается установка на транспортном средстве.
Такой комплект оборудования может устанавливаться на транспортном средстве, например, взамен двух или большего количества имеющихся у него осей.
На фиг. 5 и 6 приведен пример использования такого комплекта оборудования.
На фиг. 5 показана традиционная конструкция грузовика с 6-ю колесами, распределенными по 3-м осям:
- ведущей оси 10, снабженной дифференциалом 11, который приводится во вращение коробкой передач 3, связанной с главным двигателем М через посредство сцепления 2,
- направляющей передней оси 50, на которой установлены два направляющих колеса 51 и 52,
- задней ведомой оси 60, которая снабжена дифференциалом 61 и на которой установлены два колеса 62 и 63.
Кроме того, грузовик снабжен сцепным устройством для присоединения к нему прицепа или буксирного троса, которое расположено, по существу, рядом с колесами 10 и 60.
Понятно, что данный пример приводится лишь в иллюстративных целях и что подобный комплект оборудования может быть также приспособлен для работы на транспортном средстве с другим количеством колес и осей.
На фиг. 6 иллюстрируется использование комплекта оборудования вышеописанного типа для замены осей 10 и 60 транспортного средства осями, снабженными гидравлическими устройствами, которые обеспечивают возможность гидроусиления.
Таким образом, оси 10 и 60 заменены осями 10' и 60', каждая из которых снабжена соответствующим дифференциалом 11' и 61' и на каждой из которых установлено по два колеса, соответственно, 12', 13' и 62', 63'; кроме того, каждая из них снабжена одним гидравлическим устройством, соответственно, 14' и 64'.
Работа этого комплекта оборудования аналогична работе комплекта оборудования, описанного ранее, например, при рассмотрении фиг. 1, и имеющего оси 10 и 20. Гидравлические устройства 14' и 64' позволяют отбирать момент с ведущей оси 10', приводимой во вращение главным двигателем М, с целью выполнения усиления на ведомой оси 60'.
В существующем транспортном средстве можно осуществить избирательное гидроусиление на одной или нескольких из его осей благодаря использованию комплекта типа рассмотренного выше.
Кроме того, в качестве оси 60', снабженной таким гидроусилением, можно использовать подъемную ось, которая имеет исполнительный орган, обеспечивающий изменение ее высоты относительно поверхности земли, благодаря чему удается менять ее конфигурацию, в частности, таким образом, чтобы установленные на оси колеса соприкасались или не соприкасались с землей в зависимости от условий эксплуатации, вследствие чего достигается экономия энергии в случаях, когда нет необходимости в дополнительной оси для выдерживания действующей на транспортное средство нагрузки.
Конструкцию с ведущей подъемной осью обычно изготовить довольно трудно, поскольку в традиционно используемых механических трансмиссиях предусматривают, по сути дела, неподвижные валы, соединяющие оси друг с другом.
Благодаря предложенной конструкции, обеспечивающей выполнение гидроусиления на одной ведомой оси, указанные ограничения удается устранить, поскольку соединения и трубопроводы, применяемые для гидравлического устройства, установленного на ведомой оси 60', для которой выполняется усиление, могут быть соединениями гидравлического гибкого типа, а сама эта ведомая ось 60' механически независима от ведущей оси 10'.
Таким образом, имеется возможность создания ведущей подъемной оси, которая давала бы экономию энергии. Благодаря этому можно комбинировать в транспортном средстве, причем на одной и той же оси, функции двойной приводной оси (на временной основе) и подъемной оси.
При использовании различных вариантов осуществления ведущая и ведомая оси могут образовывать гидравлически автономный узел без гидравлической связи с другими секциями указанного транспортного средства, за исключением подкачивающего насоса, если таковой потребуется.
Рассмотренная выше конструкция транспортного средства позволяет выполнить гидроусиление посредством отбора момента с одной из осей транспортного средства и передачи этого момента на другую ось, для которой предусматривается гидроусиление.
Благодаря такой конструкции, в которой гидравлические устройства установлены на осях, удается сохранить практически равное 1 соотношение между скоростью вращения колес и скоростью вращения различных гидравлических устройств, что представляет особое преимущество в случае использования гидравлических устройств с радиальными поршнями, работающих на малых скоростях вращения и генерирующих значительный момент.
Кроме того, благодаря использованию гидравлических устройств, которые могут переходить из конфигурации свободного хода в рабочую конфигурацию, удается выполнять такую конструкцию без муфт сцепления для различных гидравлических устройств, в отличие от традиционных конструкций, где гидравлические устройства устанавливаются на коробке отбора мощности двигателя или на валу коробки передач и, следовательно, для них требуется дополнительная муфта сцепления с целью их избирательного включения.
Варианты осуществления, проиллюстрированные на фиг. 1 и 3, соответствуют, например, трансмиссии заднеприводного типа с передними направляющими колесами и задними ведущими колесами, которая может трансформироваться в полный привод с помощью системы гидроусиления.
Разумеется, описанная выше конструкция пригодна также для переднеприводных трансмиссий с ведущими и направляющими передними колесами, или с ведущими передними и направляющими задними колесами, или для заднеприводной трансмиссии с ведущими и направляющими задними колесами.
1. Транспортное средство, содержащее шасси, ведущую ось (10) и ведомую ось (20), каждая из которых соединена с колесами (12, 13, 22, 23), и главный двигатель (М), предназначенный для приведения во вращение указанной ведущей оси (10), причем указанное транспортное средство дополнительно содержит гидравлический насос (14) и гидромотор (24), выполненные с возможностью обеспечения избирательного гидроусиления для приведения во вращение колес (12, 13) ведомой оси (20),
причем указанные гидромотор (24) и гидравлический насос (14) установлены соответственно на ведомой оси (20) и на ведущей оси (10), при этом каждый из них вращательно связан, во-первых, с шасси и, во-вторых, с указанными ведомой (20) и ведущей (10) осями соответственно, и при этом они выполнены таким образом, чтобы их подключение обеспечивало приведение во вращение колес (22, 23) ведомой оси за счет отбора крутящего момента, приложенного к ведущей оси (10),
при этом ведущая ось (10) содержит дифференциал (11), определяющий две полуоси, причем указанный дифференциал содержит корпус дифференциала, оснащенный шестернями корпуса, предназначенными для взаимодействия с шестернями, каждая из которых связана с одной из выходных полуосей, на которых установлены колеса, при этом вращение корпуса обеспечивает приведение во вращение указанных выходных полуосей с разными скоростями, причем насос (14) имеет ротор и статор, при этом статор установлен неподвижно относительно шасси, а ротор вращательно связан с корпусом дифференциала (11),
отличающееся тем, что
указанные гидравлический насос (14) и гидромотор (24) представляют собой реверсивные гидравлические устройства с постоянным рабочим объемом цилиндра и с одинаковым объемом цилиндра,
причем гидравлический насос (10) выполнен с возможностью его приведения во вращение со скоростью, равной средней скорости двух полуосей, связанных с дифференциалом (11), на котором он установлен,
при этом гидравлический насос (14) и гидромотор (24) представляют собой гидравлические устройства, оснащенные радиальными поршнями и кулачками с несколькими выступами, которые выполнены с возможностью поочередно переходить из рабочей конфигурации в конфигурацию свободного хода, в которой они имеют нулевой объем цилиндра, и обратно.
2. Транспортное средство по п. 1, в котором ведомая ось (20) содержит дифференциал (21), определяющий две полуоси, причем указанный дифференциал содержит корпус дифференциала, содержащий шестерни корпуса, предназначенные для взаимодействия с шестернями, каждая из которых связана с одной из выходных полуосей, на которых установлены колеса, при этом вращение корпуса обеспечивает приведение во вращение указанных выходных полуосей с разными скоростями, причем гидромотор (24) содержит ротор и статор, при этом статор установлен неподвижно относительно шасси, а ротор вращательно связан с коробкой дифференциала (21),
причем каждый из указанных моторов и гидравлических насосов соединен непосредственно с указанным корпусом дифференциала без помощи муфты сцепления.
3. Транспортное средство по п. 1 или 2, в котором насос и гидромотор представляют собой гидравлические устройства с убирающимися радиальными поршнями и кулачками с несколькими выступами, которые выполнены с возможностью поочередно переходить из рабочей конфигурации в конфигурацию свободного хода, в которой они имеют нулевой объем цилиндра, и обратно.
4. Транспортное средство по п. 1 или 2, в котором насос и гидромотор представляют собой гидравлические устройства с радиальными поршнями, каждое из которых содержит картер, вал, кулачок с несколькими выступами и блок цилиндров, причем каждое из указанных гидравлических устройств содержит по два узла, выполненных с возможностью вращательного движения относительно друг друга:
- первый узел, образуемый картером, и
- второй узел, образуемый валом, причем указанные первый и второй узлы выполнены с возможностью свободно вращаться относительно друг друга,
при этом блок цилиндров установлен с возможностью свободного вращения относительно указанных первого и второго узлов, а кулачок вращательно связан с одним или другим из этих узлов, причем каждое из указанных гидравлических устройств дополнительно содержит исполнительный орган, обеспечивающий избирательную блокировку блока цилиндров относительно другого из указанных первого или второго узлов, таким образом, чтобы блок цилиндров и кулачок были, каждый, вращательно связаны с отдельным узлом, благодаря чему обеспечено включение гидравлического устройства.
5. Транспортное средство по п. 1 или 2, в котором указанные ведущая и ведомая оси образуют гидравлически автономный узел без гидравлической связи с другими секциями указанного транспортного средства, за исключением подкачивающего насоса.
6. Транспортное средство по п. 1 или 2, дополнительно содержащее ведомую направляющую ось (50), при этом ведомая ось (60'), снабженная гидромотором (64'), представляет собой подъемную ось, снабженную исполнительным органом, предназначенным для изменения ее высоты относительно уровня земли.
7. Транспортное средство по п. 1 или 2, содержащее ведущую ось и N-1 ведомых осей, где N - натуральное целое число, большее или равное 2, причем каждая из указанных осей снабжена гидравлическим устройством, при этом гидравлические устройства соединены друг с другом таким образом, чтобы гидравлические устройства ведомых осей были установлены параллельно относительно гидравлического устройства ведущей оси,
при этом указанные N гидравлических устройств выполнены так, что
- объем цилиндра гидравлического устройства, установленного на ведущей оси, был равен 1+(N×E) и
- объем цилиндра каждого из гидравлических устройств ведомых осей был равен 1/(N-1),
где Е характеризует оценочное значение потерь и утечек для гидравлического устройства, установленного на ведомой оси.
8. Транспортное средство по п. 1 или 2, дополнительно содержащее вычислительное устройство, выполненное таким образом, чтобы в зависимости от условий перемещения транспортного средства задавать такое пороговое значение, чтобы в случае когда скорость перемещения транспортного средства меньше или равна указанному пороговому значению, гидромотор/гидромоторы (24) и гидравлический насос/гидравлические насосы/ (14) были приведены в действие для обеспечения гидроусиления на одной или более осях транспортного средства, а в случае когда скорость перемещения транспортного средства больше указанного порогового значения, гидроусиление было отключено.
