CN1094793A - 动能再生装置 - Google Patents

Abstract

一种动能再生装置，通过位于驱动侧面的转动物 体和飞轮之间的弹性元件，采用完全弹性碰撞原理， 以高的再生效率再生动能。该动能再生装置(1)包括 一与驱动装置输出轴相连接的主轴(2)，一固定安装 在主轴(2)上的主圆盘(5)，支撑在主轴(2)上并能相 对其转动的第一转子(6)，支撑在主轴(2)上并能相对 其转动的飞轮(10)，用于啮合和分离主圆盘(5)和第 一转子(6)的第一离合器(9)，将第一转子(6)和飞轮 (10)弹性连接的扭转螺簧(16)。主圆盘(5)的转动能 量通过第一离合器(9)传递给第一转子(6)，使飞轮 (10)转动，同时使扭转螺簧(16)扭曲。这样，在位于 驱动侧面的转动元件和飞轮(10)之间完全弹性碰撞， 通过扭转螺簧(16)被利用。

Description

本发明涉及一种用于回收转动物体动能的动能再生装置，特别是涉及到一种在驱动侧转子和通过一个弹性元件与该转子相互分开的一个飞轮之间，通过采用完全弹性碰撞以高的再生效率运行的动能再生装置。

通常，普通的动能再生装置通过转动物体的转动力驱动发电机，将转动能量通过该发电机转换成电能，而在再生的情况下，电动机或类似装置由电能驱动而产生转动力。

因为普通的动能再生装置必须将转动能量转换成电能，而在再生的情况下将电能转换成转动能量，由于能量转换而引起大量的能量损失，所以该动能再生装置的再生效率是非常低的。

为了解决普通的动能再生装置的低效率问题，本发明提出了一种动能再生装置，该装置包括有一个由驱动装置驱动转动的主圆盘，一个支撑在主轴上的自由转动的第一转动物体，一个支撑在该主轴上的自由转动的飞轮，一个用于将主圆盘和第一转动物体啮合在一起并使其相互分离的第一离合器，一个位于第一转动物体和飞轮之间的用于暂时存储能量的能量存储装置。

在本发明的动能再生装置中，主轴的转动力通过离合器传递给第一转动物体，第一转动物体将通过能量存储装置所传递的转动力传递给飞轮。所以，当第一转动物体的部分转动能量转换成弹性能并暂时将该弹性能量存储时，能量存储装置能够将大量转动力传递给飞轮，而转动能量不转换成电能。因此，通过能量转换而引起的能量损失是非常小的，该动能再生装置的再生效率是非常高的。

本发明的上述和其他目的、性能及其他优点从以下说明并结合附图是很明显的。其中：

图1为本发明一个最佳实施例的动能再生装置的中心线纵剖面视图;

图2为图1所示Ⅱ-Ⅱ截面的局部放大剖面视图;

图3为换向机构的侧视图;

图4为转动物体、能量存储装置和飞轮中的存储能量与第一离合器运行状况之间的变化曲线图;

图5为本发明所述的动能再生装置的原理图;

图6为转角随时间变化的曲线图;

图7为角速度随时间变化的曲线图。

一种动能再生装置的最佳实施例，以下将作为安装在位于球螺旋和用于驱动该球螺旋的驱动电动机之间的XY自动机中，予以说明。

图1所示为本发明所述动能再生装置的一种最佳实施例的中心线纵剖面视图。主轴2的一端与驱动电动机，（未表示出）的输出轴相连接，另一端与球螺旋（未表示出）相连接。轴2转动地支撑在位于一壳体（未表示出）上的轴承3和4中。主圆盘5固定安装在主轴2上，其一端具有在一个方向轴向伸出的凸出部分5a，而在另一端具有与该轴线相垂直的光滑平直的平面5b。主圆盘5的平直表面5b用作第一离合器9的功能表面，关于这一点将在后面叙述。第一转子6具有一个圆柱形体6c，一个位于圆柱形体6c的一端的第一法兰盘6a，和一个位于圆柱形体6c的另一端的第三法兰盘6b。第一转子6支撑在位于主轴2的滚珠轴承上，并能相对主轴2而转动。环形磁性离合器摩擦片7固定到面对主圆盘5的平直表面5b的第一法兰盘6a的表面上。

线圈8由安装在主圆盘5的凸出部分5a上的滚珠轴承支撑，并固定到壳体上，这样线圈8非常靠近主圆盘5的平直表面5b、线圈8、主圆盘5、第一转子6的第一法兰盘6a和磁性离合器摩擦片7构成了第一离合器9。最好，第一转子6的质量做得尽可能最小。第一转子6的第二法兰盘6b是下面将要叙述的第二离合器20的其中一个构件。

其厚度比第一转子6的法兰盘6a和6b之间的间隔稍小的一个环状飞轮10，安装在位于第一转子6的圆柱体6c上的滚珠轴承上，以便相对第一转子6转动。在面对法兰盘6a的飞轮10端面的圆周范围内，开有一环形槽11。环形槽11的深度稍小于飞轮10的厚度，因此，环形槽11的根部表面与具有环形槽11表面相反方向的飞轮10的端部表面之间的部分厚度，即环形槽11的根部壁11a的厚度是非常小的。如图2所示，在飞轮10环形槽11的内、外圆周上，具有两对径向彼此相对而形成的横截面形状为半圆形的轴向槽12。分别在相应的轴向槽12的位置处所形成的环形孔13穿过环形槽11的根部壁11a，以便分别与轴向槽12相连接。

弹性轴承14具有一个圆柱部分14a，该部分具有基本等于环形槽11内圆周直径的外径，一个相当小的轴向长度，其一端整体地连接在第一法兰盘6a的圆周上。弹性轴承法兰盘14b从圆柱部分14a的另一端延伸。环形槽15具有一个等于环形槽11的中心直径，并位于面对飞轮10的弹性轴承法兰盘14b的表面。

扭转螺簧16即能量存储装置，安装在第一转子6和飞轮10之间，以便暂时存储能量。扭转螺簧16的节圆直径等于飞轮10的环形槽11和弹性轴承法兰14b的环形槽15的中心直径。扭转螺簧16的一端固定到环形槽11的根部表面，而另一端固定到环形槽15的根部表面。扭转螺簧16的一部分插入飞轮10的环形槽11中，而其余部分环绕弹性轴承14的圆柱部分14a。这样，飞轮10和第一转子6通过扭转螺簧16相连接。当外力没有对扭转螺簧作用时，该扭转螺簧的平均直径等于飞轮10环形槽11的中心直径。

扭转螺簧16的弹性模数，可以通过由一个环形平板17a和两对圆形连杆17b构成的弹性模量调节装置17而改变，环形平板17a的宽度稍大于飞轮10环形槽11的宽度，两对圆形连杆17b分别从环形平板17a的径向相对位置伸出，该径向相对位置分别与飞轮10的环形孔13的位置相对应。连杆17b的直径基本上等于环形孔13的直径。每对连杆17b之间的空间宽度，稍大于构成扭转螺簧16的金属丝的直径。弹性模量调节装置17的连杆17b分别穿过飞轮10环形槽11中的环形孔13。在扭转螺簧16没有外力作用的情况下，连杆17b与扭转螺簧16相分离。扭转螺簧的弹性模数，可以通过调节环形槽11中连杆17b的插入深度进行调节。

主轴2可以在动能再生之后，通过一个换向机构18换向。该换向机构包括一个安装在位于主轴2上的滚珠轴承上的第二转子19，使该转子19能相对主轴2转动。第二离合器20用于啮合第二转子19和第一转子6的法兰盘6b，并使其相互分离。正齿轮21固定安装在主轴2上。如图3所示，第一中间齿轮22和第二中间齿轮23被带动分别与正齿轮21和第二转子19相啮合，以便使正齿轮21和第二转子19换向。

第二转子19由环形板24和齿轮25组合而形成。环形板24具有一个向齿轮25延伸的凸出部分24a，齿轮25具有一个朝环形板24延伸的凸出部分25a，并以一定的装配力装配在环形板24的凸出部分24a的孔中。第二转子19的环形板24具有一个与其轴线相垂直的光滑平直的端表面。第二转子19的齿轮25和正齿轮21具有相同节圆直径和相同的模数。一个环形磁性离合器摩擦片26，与面对着环形板24平直表面24b的第一转子的第二法兰盘6b的表面相接触。磁性离合器摩擦片26和第二转子19环形板24的平直表面24b相互面对，并通过一个狭窄的空间相互分开。线圈27放置在位于第二转子19环形板24的凸出部分24a之上的滚珠轴承上，这样可以靠近凸出部分24b侧面上的环形板24的平直表面24b放置，并固定到壳体上。线圈27、具有平直表面24b的第二转子19的环形板24、第一转子6的第二法兰盘6b和磁性离合器摩擦片26一起构成第二离合器20。

第一中间齿轮22和第二中间齿轮23，具有相同的节圆直径和相同的模数。中间齿轮22和23分别安装在可转动地支撑在壳体上的轴（没表示出）上，两齿轮彼此啮合，并以不同的角度位置分别与第二转子19的齿轮25和正齿累21相啮合。当主轴2顺时针方向转动时，第二中间齿轮23逆时针方向转动，第一中间齿轮22顺时针方向转动，第二转子19逆时针方向转动，即第二转子19的转动方向与主轴2的转动方向相反。

动能再生装置1将主轴2的转动能量传递给飞轮10，并将转动能量以扭转螺簧16中的相应弹性能量形式存储，结果使主轴2停止转动。在再生的情况下，飞轮10的转动能量传递给主轴2，主轴2将飞轮10的转动能量通过扭转螺簧16转换成相应的弹性能量。运能再生装置1的运行将在下文通过一种运行模式予以说明，在该模式中，在动能再生之前或之后，换向机构18保持在使主轴2在相同的方向无效转动的状态下。

在主轴2和主圆盘5转动的情况下，由于惯性阻止了第一转子6和飞轮10的转动。当第一离合器9处于这种情况时，第一转子6以与主圆盘5转速相同的方式旋转，因为第一转子6的转动惯量远小于主轴2和与主轴2转动连接为一体的转动元件（例如，用于驱动主轴2的驱动电动机转子，和与主轴2相连接的球螺旋）的转动惯量总和。因此，最好第一转子6的质量尽可能地小。

在第一离合器9处于啮合的瞬间，由于惯性阻止了飞轮10转动。因此，扭转螺簧16通过主圆盘5和第一转子6的转动能量被拉紧，主圆盘5和第一转子6的转动，由于扭转螺簧16的反作用的弹性能而减速。在这种情况下，主圆盘5的转动能量以弹性能量的形式存储在扭转螺簧16中，存储弹性能量的数量与扭转螺簧的扭曲成正比。然后，在第一离合器9通过已扭曲的扭转螺簧16而啮合之后，飞轮10开始转动，其转动速度逐渐增加。

这样，当主圆盘5的转动能量部分以弹性能量的形式暂时存储在扭转螺簧16中，主圆盘5的转动能量逐渐传递给飞轮10。当主圆盘5减速时，扭转螺簧16的扭曲增加，飞轮10的转动速度逐步增大。当扭转螺簧的扭曲增加到最大的扭曲时，最大的弹性能量存储在扭转螺簧16中，以后，被存储的弹性能量用来转动飞轮10。

此外，存储在扭转螺簧16中的弹性能量，还可用于加速飞轮10。在所有存储在扭转螺簧16中的弹性能量用完之后（即扭转螺簧16中的所引起的应力被排除之后），飞轮10的转动速度达到基本等于主圆盘5的初始转动速度的最大转动速度（即在第一离合器9啮合之前的主圆盘5的转动速度）。这时，主圆盘5和第一转子6停止转动。与主圆盘5和第一转子6停止，和扭转螺簧16恢复到原始形状的同时，第一离合器9分离。

这样，主圆盘5的全部转动能量传递给飞轮10。假设第一转子6的转动惯量为零，因为第一转子6具有非常小的质量，当第一离合器9脱离时，第二转子6开始与飞轮10一起转动。

图4表示在与第一离合器9相连接的情况下，当主轴2的部分转动能量以弹性能量的形式存储在扭转螺簧16中，主轴2的转动能量传递到飞轮10时，存储在元件中的能量随时间变化的曲线。

当再生动能时，第一离合器9啮合，并将第一转子6和主圆盘5连接在一起。由于第一离合器9啮合，第一转子6与停止的主圆盘5相连接，因此接着第一转子6停止转动。主圆盘5和主轴2的惯性试图保持主圆盘5和主轴2不转动。这样，当飞轮10转动时，扭转螺簧16被扭曲。飞轮10由扭转螺簧16的反作用弹性能而减速。

第一离合器9啮合的瞬间处于静止不动的主圆盘5和第一转子6，由于扭转螺簧16的弹性能开始转动。主圆盘5和第一转子6的转速逐渐增加。这样，当飞轮10的转动能量逐渐传递给主圆盘5和第一转子6时，飞轮10的部分转动能量暂时以弹性能形式存储在扭转螺簧16中。存储在扭转螺簧16中的弹性能的数量，与扭转螺簧16的扭曲成正比。当飞轮10减速时，扭转螺簧16的扭曲增加，主圆盘5的转速逐渐增加，当扭转螺簧16的扭曲增加到最大时，在扭转螺簧16中存储最多的弹性能量。然后，存储在扭转螺簧16中的弹性能量，用来转动主圆盘5。

主圆盘5和第一转子6由扭转螺簧16所提供的弹性能量进一步加速。主圆盘5和第一转子6的转速达到，基本上与再生运行开始时飞轮10的转速相等的最大转速（即在第一离合器9啮合之前的飞轮10的瞬时转速）。当存储在扭转螺簧16中的弹性能量全部耗尽时（即扭转螺簧16恢复到它的初始形状时），飞轮10停止转动。与飞轮10停止转动和扭转螺簧16恢复到它的原始形状的同时，第一离合器9脱开。

这样，飞轮10的全部转动能是传递给了主圆盘5和主轴2，完成了动能再生的运行。因为第一转子6的质量非常小，假设第一转子6的转动惯量为零，当第一离合器9分开时，第一转子6与飞轮10一起停止转动。

存储在扭转螺簧16的弹性能量的数量，可以通过调节插入在环形槽11中的弹性模量调节装置17的连杆17b的深度进行调节。当插入在环形槽11中的连杆17b的深度增加时，延伸在连杆17b之间的部分扭转螺簧16的长度增加。当扭转螺簧16扭曲时，扭转螺簧16的节圆直径增大或减小，扭转螺簧16的金属丝根据扭曲的方向与外连杆17b或内连杆17b相接触。结果，扭转螺簧16的节圆直径不可能丝毫进一步增大或减小。只有没有与连杆17b相接触的扭转螺簧16部分，才是能存储弹性能量的有效部分。因此，插入在环形槽11中的弹性模量调节装置17的连杆17b的深度越大，有效部分的长度越小，扭转螺簧16的弹性模数越大，反过来也一样。

可以存储在扭转螺簧16中的弹性能量的数量，与扭转螺簧16的弹性模数成正比。这样，当弹性模量调节装置17的连杆17b插入深度增加时，存储在扭转螺簧16中的弹性能量的数量，因此也就是迅速地传递到飞轮10或从其传出的转动能量增加。结果，主圆盘5和主轴2可以较快地停止转动。

换向机构18在动能再生运行中，用于转换主轴2的转动方向。

为了使主轴2反向运行，在主轴2的转动能量已传递给飞轮10情况下，第二离合器20啮合，使第一转子6与第二转子19相连接。在这种情况下，主轴2、主圆盘5、第二转子19、正齿轮21以及中间齿轮22和23停止转动，而飞轮10和第一转子6转动。当第二离合器20啮合时，第一转子6立刻停止转动，而第二转子19、中间齿轮22和23及正齿轮21由于惯性而阻止了它们转动。因此，扭转螺簧16因转动的飞轮10而产生扭曲，由于扭转螺簧16的反作用弹性能，使飞轮10减速。然后，第二转子19、中间齿轮22和23、正齿轮21，依靠扭转螺簧16的弹性能开始转动。第二转子19、齿轮21、22、23的转速逐渐增加。

这样，当飞轮10的部分转动能量以弹性能量的形式存储在扭转螺簧16中时，而剩余部分逐渐地传递到第二转子19、中间齿轮22、23和正齿轮21。例如，假设飞轮10和第一转子6以顺时针方向转动，在第二离合器20啮合时，第二转子19顺时针转动，而主轴2反时针转动，这与在第一离合器9啮合之前主轴2的转动方向相反。

扭转螺簧16的扭曲和第二转子19的转速，随飞轮10的减速而增加。当扭转螺簧16的扭曲增加到最大时，存储在扭转螺簧16中的弹性能量达到最大值，然后，存储在扭转螺簧中的弹性能量，驱动第二转子转动。当存储在扭转螺簧16中的弹性能量释放出时，第二转子19和第一转子6进一步加速。当存储在扭转螺簧16中的弹性能量耗尽时（即扭转螺簧16恢复到它的初始形状时），第一转子6、第二转子19、中间齿轮22、23及正齿轮21和主轴2的转速，达到了与在动能再生运行开始瞬间的转速相等的最大转速（即在第二离合器20啮合之前的瞬时转速）。当螺簧16中的弹性能量耗尽时，飞轮10停止转动。与飞轮10停止转动和扭转螺簧16恢复到它的初始形状的同时，第二离合器20脱离。这样，飞轮10的全部转动能量传递给了第一转子6、第二转子19、中间齿轮22和23、正齿轮21以及主轴2，因而完成了主轴2反向转动的动能再生运行。

动能再生装置的运行下面将从运动学角度予以说明。在下述说明中，空气阻力，摩擦热等忽略不计。假设动能再生装置为一个理想系统，而且只说明动能再生装置的实质性运行。

假设圆盘A、B和C的转动惯量分别为Ⅰ₁，Ⅰ₂和Ⅰ₃，而且Ⅰ₂＜＜Ⅰ₁，Ⅰ₂（即圆盘B的转动惯量Ⅰ₂远小于圆盘A和C的转动惯量）。圆盘A、B和C的转角分别为θ₁、θ₂和θ₃。一个参数的n次导数用符号n个撇表示。弹性物体D的弹性模数为K。

上述定义列在下面的表1中

表1

在只有圆盘A以下转速V转动，而圆盘B和C处于静止的初始状态的初始条件下，由下列公式确定：

θ₁（0）＝0

θ₁′（0）＝V

θ₂（0）＝0

θ₂′（0）＝0

θ₃（0）＝0

θ₃′（0）＝0 ……（1）

圆盘A和C的运动方程为下述的带有两个未知数的联立微分方程，它表示转动的圆盘A与圆盘B相连接，并通过弹性物体D对圆盘C产生动态影响，其中假设，在圆盘A和B之间不存在滑动：

I₁·θ₁″+K·（θ₁-θ₃）＝0

I₃·θ₃″+K·（θ₃-θ₁）＝0 ……（2）

根据假设与转角差（即θ₁-θ₃）成正比的恢复力作用在弹性物体D上，这样，在公式（2）中忽略了θ的2次和高次项。采用以下的变量变化：

I₁·θ₁≡θ₁

I₃·θ₃≡θ₃……（3）

那么，初始条件为：

θ₁（0）＝0

θ₁′（0）＝I₁·V

θ₃（0）＝0

θ₃′（0）＝0 ……（4）

则动态方程为：

θ₁″+K·θ₁-K·θ₃＝0

I₁I₃

θ₃″+K·θ₃-K·θ₁＝0

I₃I₁……（5）

下述方程（6）可以通过增加由公式（2）表示的两个微分方程得到，而方程（7）可以通过改变方程（3）中的变量得到：

I₁·θ₁″+I₃·θ″₃＝0 ……（6）

θ₁″+θ₃″＝0 ……（7）

方程（7）可以很容易地解出。下述方程（8）是利用方程（4）所表示的初始条件解出方程（7）而获得的：

θ₁+θ₃＝I₁·V·t ……（8）

可以很容易解出具有一个未知数θ₁和θ₃的普通微分方程，通过将方程（8）代入方程（4）得到。其解由下述方程（9）表示：

θ₁= (I₁·V)/(ω₀) (1- (K)/(I₃·ω₀ ²) )·Sin(ω₀·t)+ (I₁·K·V)/(I₃·ω₀ ²) ·t

θ₃= (K·V)/(ω₀ ²) ·t- (K·V)/(ω₀ ²) ·Sin(ω₀·t)……（9）

其中 ${\omega }_0=\sqrt{\mathrm{K\; ·［(1/\; I}{}_1\mathrm{)+(1/\; I}{}_3\mathrm{)\; ］}}$

利用方程（4）所得到的θ₁和θ₃的解，由方程（10）表示，其中每个θ₁和θ₃为与时间t成正比的第一项和表示振动的具有角度频率ω₀的第二项的总和。

θ₁(t)= 1/(1+α) [V·t+ (V)/(ω₀) ·α·Sin(ω₀·t)]

θ₃(t)= 1/(1+α) [V·t- (V)/(ω₀) ·Sin(ω₀·t)]……（10）

其中α= (I₃)/(I₁)

在方程（10）中，参数α(= (I₃)/(I₁) 的值表示运动的不同特性。例如，如果参数α值接近无穷小，那么方程（10）可以表示为：

α→0

θ₁(t)→V·t

θ₃(t)→V·t- (V)/(ω₀) ·Sin(ω₀·t)……（11）

其中，θ₁主要根据第一项变化，并且基本呈线性变化，而θ₃（t）相对V·t波动。

如α值增加到无穷大，则方程（10）可表示为：

α→∞

θ₁(t)→ (V)/(ω₀) ·Sin(ω₀·t)

θ₃(t)→0……（12）

其中，θ₁（t）主要根据第二项变化而波动，θ₃（t）接近零。

图6为α＝1（I₁＝I₃＝I）时，θ₁（t）曲线28和θ₃（t）曲线29的曲线图。在图6中，由交替的长、短点划线表示的曲线30，表示θ₁（t）和θ₃（t）的平均值（即V·t/2），由虚线表示的曲线31表示V·t。

通过采用下述方程获得θ₁（t）和θ₃（t）的解，而该下述方程是α＝1时重新整理方程（10）得到的。

θ₁(t)= 1/2 [V·t+ (V)/(ω₀) ·Sin(ω₀·t)]

θ₃(t)= 1/2 [V·t- (V)/(ω₀) ·Sin(ω₀·t)]……（13）

其中 ${\omega }_0=\sqrt{\mathrm{2K/1}}$

表示角速度的下述方程（14），是通过对方程（13）相对t求微分得到的：

θ₁′(t)= 1/2 [V+V·cos(ω₀·t)]

θ₃′(t)= 1/2 [V-V·cos(ω₀·t)]……（14）

从公式（14）中可以看出，当离合器啮合使圆盘A和B相连接时，圆盘A的角速度V从初始角速度（即离合器啮合之前的瞬时角速度）减小，而圆盘C的角速度随时间而增大。当离合器在时间t＝π/ω₀的相应点P₁脱离时，如图6中由长短点划线表示的，圆盘以在时间t＝π/ω₀时的角速度由于惯性继续转动，即圆盘A停止转动而圆盘C以角速度V转动。

当离合器啮合之后圆盘A和B相连接时，圆盘C的角速度减小而圆盘A的角速度增大。当离合器在相应于点P₂的时间脱离时，圆盘A和B分别以相应的初始角速度转动，使动能再生成为可能。如图7所示，圆盘A和C的角速度相对V·t/2是反相关系。

这样，在不需要任何电能转换装置的情况下，圆盘A和C可以完全交换机械能。因此，通过减少由于摩擦热等的能量损失，动能再生的效率可以增大。相反，采用电能转换装置的动能再生效率的增大，除了机械热损失之外，还必须减少焦耳热。

虽然本发明的动能再生装置采用扭转螺簧16的弹性能，作为暂时存储能量的能量存储装置，但也可采用一种气动装置来取代扭转螺簧16的弹性能而达到同一目的。当采用气动装置时，一个涡轮可以由在法兰盘圆周上具有齿的第一转子驱动，由此将压缩空气存储在具有一定容积的空气容器内。飞轮可以由另一个用存储在空气容器中的压缩空气驱动的滑轮带动。

当采用上述气动装置时，可以采用一种可变容积的空气容器作为弹性模量调节装置。通过减少可变容空气容器的容积，向飞轮传递能量和使主轴的转速减小到零，可以在比较短的时间内完成。

在动能再生模式中，动能再生装置可以用作驱动电动机的助推器。当通过啮合离合器而再生为了驱动主轴并存储在飞轮中的主轴的能量时，动能再生装置可以作为，在离合器啮合的同时或之前，通过驱动电动机而带动主轴的助推器。

虽然本发明在一定程度上，通过它的最佳形式予以说明，但圆盘、离合器、第一转子、齿轮等在此所说明的该方案构件，只是用图形对本发明的一般原理予以说明，并不构成对本发明的限制。因此很清楚，上述方案只不过是本发明原理的特例。各种变型和改变可以由本领域中的熟练技术人员，根据本发明的原理和精神范围实现。

Claims (21)

1、一种动能再生装置，包括：

一个与驱动装置输出轴相连接的主轴；

一个固定安装在主轴上的主圆盘；

一个支撑在主轴上并能相对主轴转动的第一转动物体；

一个支撑在主轴上并能相对主轴转动的飞轮；

一个用于将主圆盘和第一转动体相互啮合和分离的第一离合器；

以及一个安装在第一转动物体和飞轮之间的能量存储装置，该装置用于暂时以弹性能量形式存储主轴和与主轴一起转动的元件的总转动能量的一部分和将全部的转动能量传递给飞轮，并用于暂时以弹性能量形式存储飞轮的部分总转动能量和将飞轮的转动能量传递给主轴。

2、根据权利要求1所述的动能再生装置，其特征是，所述能量存储装置为扭转螺簧。

3、根据权利要求2所述的动能再生装置，其特征是，所述飞轮包括一个第一环形槽、一个位于该第一环形槽中的所述扭转螺簧的第一端。

4、根据权利要求3所述的动能再生装置，其特征是，所述第一转动物体包括一个第二环形槽、一个位于该第二环形槽中的所述扭转螺簧的第二端。

5、根据权利要求2所述的动能再生装置，其特征是，还包括用于调节所述螺簧弹性模数的装置。

6、根据权利要求5所述的动能再生装置，其特征是，所述螺簧的第一端固定到所述飞轮上，所述螺簧的第二端固定到所述的第一转动物体上。

7、根据权利要求6所述的动能再生装置，其特征是，所述的调节装置包括一个具有一组通常与主轴轴线相平行的伸出的连杆，至少有一个所述的连杆延伸到螺簧的内圆周，至少有一个所述的连杆延伸到螺簧的外圆周。

8、根据权利要求7所述的动能再生装置，其特征是，所述连杆在其轴向是可调节的，以便调节所述螺簧的弹性模数。

9、根据权利要求2所述的动能再生装置，其特征是，所述第一离合器包括一个固定到第一转动物体上的磁性离合器摩擦片和一个支撑在远离所述磁性离合器摩擦片的主圆盘的相对侧面上的线圈，磁性离合器摩擦片选择性地与主圆盘啮合和分离。

10、根据权利要求1所述的动能再生装置，其特征是，所述第一转动物体的转动惯量远小于所述飞轮的转动惯量。

11、根据权利要求10所述的动能再生装置，其特征是，所述第一转动物体的转动惯量远小于主轴和主圆盘转动惯量的总和。

12、根据权利要求11所述的动能再生装置，其特征是，所述能量存储装置是一个扭转螺簧，该螺簧具有固定到所述第一转动体上的第一端和固定到所述飞轮上的第二端，所述的第一转动物体可以克服扭转螺簧的偏压而相对于飞轮转动。

13、根据权利要求1所述的动能再生装置，其特征是，还包括有安装在主轴上并相对主轴转动的第二转动物体和一个第二离合器，所述第二转动物体通过一个换向机构与该主轴相互连接，该第二离合器用于选择性地将第一转动物体和第二转动物体相啮合和分离。

14、根据权利要求13所述的动能再生装置，其特征是，所述第一转动物体包括第一和第二法兰盘，所述第一离合器包括有固定到第一法兰盘上的用于选择性地啮合主圆盘的第一离合器摩擦片，所述第二离合器包括有固定到第二法兰盘上的用于选择性地啮合第二转动物体的第二离合器摩擦片。

15、根据权利要求14所述的动能再生装置，其特征是，第一和第二离合器摩擦片是磁性的离合器摩擦片，第一线圈支撑在远离第一离合器摩擦片的主圆盘相对侧面上，第二线圈支撑在远离第二离合器摩擦片的第二转动物体的相对侧面上，第一和第二磁性离合器摩擦片可选择性地分别啮合和分离主圆盘和第二转动物体。

16、根据权利要求14所述的动能再生装置，其特征是，飞轮可转动地安装在位于第一和第二法兰盘之间的第一转动物体上。

17、根据权利要求16所述的动能再生装置，其特征是，换向机构包括有一个与第二转动物体为一体的齿轮、一个与第二转动物体为一体的齿轮相啮合的第一中间齿轮、一个与第一中间齿轮相啮合的第二中间齿轮，一个固定安装在主轴上并与第二中间啮合处于啮合状态的正齿轮，由此第二转动物体可相对主轴以相反的方向转动。

18、一种动能再生装置，包括：

一个与驱动装置输出轴相连接的主轴;

一个固定安装在主轴上的主圆盘;

一个支撑在主轴上并能相对主轴转动的第一转动物体;

一个支撑在主轴上并能对主轴转动的飞轮;

一个用于将主圆盘和第一转动物体啮合在一起并使其相互分离的第一离合器;

一个位于第一转动物体和飞轮之间的能量存储装置，该装置用于暂时以弹性能的形式存储主轴和与主轴一起运转的转动元件的部分总转动能量，并将总的转动能量传递给飞轮，该装置还用于暂时以弹性能形式存储部分飞轮的总转动能量，并将飞轮的转动能量传递到主轴上;

一个安装在主轴上并能相对主轴转动第二转动物体，该第二转动物体通过换向机构与主轴相结合，以致以与主轴转动方向相反的方向转动;以及

一个用于使第一转动物体和第二转动物相啮合和相分离的第二离合器。

19、根据权利要求18所述的动能再生装置，其特征是，能量存储装置是一个扭转螺簧。

20、根据权利要求18所述的动能再生装置，其特征是，换向机构包括有：一个与第二转动物体为一体的齿轮、一个与第二转动物体为一体的齿轮相啮合的第一中间齿轮、一个与第一中间齿轮相啮合的第二中间齿轮、一个固定安装在主轴上以致与第二中间齿轮相啮合的正齿轮。

21、根据权利要求20所述的动能再生装置，其特征是，能量存储装置是一个扭转螺簧。

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