колесное транспортное средство с гидравлическим приводом

Формула изобретения

1. Колесное транспортное средство с гидравлическим приводом, содержащее по крайней мере один гидродвигатель для привода ведущего колеса, связанный гидромагистралью с по крайней мере одним гидронасосом, отличающееся тем, что гидродвигатель выполнен в виде роторного гидромотора, гидромагистраль имеет напорную и всасывающую 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.

2. Колесное транспортное средство с гидравлическим приводом по п.1, отличающееся тем, что отношение диаметра поршня насоса к диаметру перепускного отверстия клапана находится в пределах 1,1-2.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для приведения в движение колесных транспортных средств мускульной силой человека с помощью гидропривода и может быть использовано, например, в велосипедах.

Известны поршневые насосы с мускульным приводом, содержащие поршень со штоком, установленные в цилиндре и делящие его на поршневую и штоковую полости, в которых всасывание жидкости происходит через всасывающий клапан при ходе поршня на всасывание, а нагнетание - через нагнетательный клапан при ходе поршня на нагнетание [1, 2].

Недостатком этих насосов с мускульным приводом является их малая производительность ввиду того, что площадь их поршня, а следовательно, и производительность гораздо больше пропускного сечения клапанов (всасывающего и нагнетательного), что неважно для насоса, предназначенного для наполнения резервуара, но имеет большое значение для насоса, встроенного в гидросистему привода.

Известно также легкое колесное транспортное средство с гидравличесим приводом, которое приводится мускульной силой человека, содержащее два жидкостных плунжерных насоса, приводимых в действие кулачками, соединенными с рычажно-педальным механизмом [3]. Вытесняемая плунжерами жидкость по гибким трубопроводам направляется к гидроцилиндрам, которые выполняют функции гидродвигателей, так как их штоки соединены со звездочкой, которая посредством цепной передачи приводит во вращение звездочку ведущего колеса (движителя) транспортного средства. В данной конструкции диаметр штока гидроцилиндра заведомо больше в 1,2-1,5 раза диаметра плунжера гидронасоса, то есть производительность насоса меньше производительности двигателя. Это обстоятельство позволяет оптимизировать работу гидросистемы в момент рабочего хода (при нажатии на педаль одной стороны), однако при холостом ходе свободное перетекание жидкости из полости гидроцилиндра в полость плунжерного насоса будет затруднено и для этого нужно будет прилагать большее усилие на вторую педаль для того, чтобы этот процесс ускорить.

То есть недостатком данной конструкции является наличие системы гидропривода, состоящего из возвратно-поступательных насоса и двигателя (в данном случае двух для каждой ноги), что вызывает приложение дополнительных усилий человека для возврата жидкости из гидроцилиндра (двигателя) в гидронасос, и, кроме этого, наличие дополнительной цепной передачи в приводе также приносит потери мощности.

Задача заявляемого изобретения состоит в минимизации потерь мощности в гидроприводе с тем, чтобы в результате использовать мускульную силу для привода транспортного средства максимально.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в контуре гидропривода, а точнее в гидронасосе, приводящем во вращение непосредственно ведущее колесо транспортного средства, направление движения жидкости не изменяется, так как в качестве гидродвигателя используется роторный гидромотор известной конструкции, а гидронасос выполнен поршневым. Поршень насоса снабжен грибковым клапаном, позволяющим при рабочем ходе поршня разъединять напорную и всасывающую полости насоса, и при холостом (обратном) ходе - соединять, причем диаметры, а значит и площади поршня и перепускного отверстия клапана соизмеримы и находятся в соотношении D/d от 1,1 до 2, где D - диаметр поршня, a d - диаметр седла клапана.

На фиг.1 представлен предлагаемый гидропривод с продольным разрезом гидронасоса в момент рабочего хода, на фиг.2 - поперечный разрез А-А гидронасоса, на фиг.3 - гидропривод с продольным разрезом гидронасоса в момент холостого (обратного) хода.

Колесное транспортное средство, например велосипед, содержит ведущее колесо (ввиду известности показано условно), снабженное гидромотором 1, который напорной магистралью 2 и сливной магистралью 3 соединен с гидронасосом 4. Гидронасос 4 имеет поршень 5, движущийся возвратно-поступательно внутри корпуса насоса 4 под воздействием мускульной силы на шток 6. Шток 6 имеет возможность возвратно-поступательного движения в направляющих, образованных отверстием 7 в торцевой крышке насоса 4 и отверстием 8, расположенным в цилиндрическом корпусе на пересечении вертикальных частей Г-образных ребер 9, горизонтальные части которых соединены с поршнем 5. Шток 6 снабжен грибковым клапаном 10, который при помощи штока 6 может перемещаться внутри камеры 11 по направляющим, образованным горизонтальными частями Г-образных ребер 9. Возвратно-поступательное перемещение грибкового клапана 10 со штоком 6 ограничено со стороны поршня - седлом 12, образованным сквозным перепускньм отверстием в поршне 5, а с противоположной стороны - вертикальными частями ребер 9. Диаметры поршня и перепускного отверстия клапана соизмеримы и находятся в соотношении D/d от 1,1 до 2, что увеличивает пропускную способность клапана при холостом (обратном) ходе поршня.

Предлагаемый гидравлический привод колесного транспортного средства работает следующим образом.

Каждый цикл работы гидропривода состоит из такта нагнетания (рабочего хода) и такта холостого хода.

Рабочий ход. При приложении усилия к штоку 6 в направлении рабочего хода (нагнетание жидкости в гидромотор) грибковый клапан 10 садится на седло 12 поршня 5, препятствуя выходу жидкости из напорной полости. При продвижении штока 6 далее (на фиг.1, 3 - влево) поршень 5 вытесняет жидкость из напорной полости насоса 4 в напорную магистраль 2 и далее в гидромотор 1, приводя его во вращение. После совершения работы жидкость под воздействием разрежения во всасывающей магистрали 3 поступает во всасывающую полость насоса 4. После того как поршень 5 дошел до левой торцевой крышки насоса, совершив рабочий ход, жидкость, пройдя через гидромотор 1, сосредоточилась во всасывающей полости насоса 4 (справа от поршня 5).

Холостой ход. Перемещаясь вправо, шток 6 оттягивает грибковый клапан 10 от седла 12 поршня 5, так как площадь тыльной части клапана 10 меньше совокупной площади тыльной части поршня 5 и клапана 10. Открывается перепускное отверстие поршня 5 и жидкость начинает перетекать из всасывающей полости насоса 4 в напорную. Когда тыльная часть клапана 10 упрется в вертикальные части ребер 9 и при дальнейшем перемещении штока 6 вправо начинается перемещение вправо поршня 5 с дальнейшим перетеканием жидкости из всасывающей в напорную полость насоса 4. После того как вертикальные части ребер 9 упрутся в правую торцевую крышку насоса 4, один цикл работы гидравлического привода транспортного средства закончен.

Следующий цикл начинается с приложения мускульной силы к штоку 6 и движении его влево для начала такта нагнетания жидкости из напорной полости насоса 4 по напорной магистрали 2 в гидромотор 1.

Привод колесного транспортного средства может иметь два предлагаемых гидропривода, причем оба гидромотора могут находиться на ведущем колесе и работать в противофазе, то есть пока у одного рабочий ход, у другого - холостой, так же как и у гидронасосов.

Использование такого гидравлического привода предпочтительно на одноколейном двухколесном транспортном средстве с приводом от мускульной энергии по патенту РФ №2036117 от 13.11.91, опытные образцы которых с предлагаемым гидроприводом изготовлены на предприятиях Ярославля и сейчас проходят испытания.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №872787, МКИ 3 F 04 B 9/14, опубл. 15.10.81.

2. Авторское свидетельство СССР №1613675, МКИ F 04 B 9/14, опубл. 15.12.90.

3. Патент РФ №2095271, МПК В 62 М 19/00, опубл. 10.11.97.