DE2521410A1

DE2521410A1 - Einrichtung zur speicherung von bremsenergie und deren rueckfuehrung fuer beschleunigungsvorgaenge

Info

Publication number: DE2521410A1
Application number: DE19752521410
Authority: DE
Inventors: Otto Dr Brandstaedter
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1975-05-14
Filing date: 1975-05-14
Publication date: 1976-11-25

Description

Einrichtung zur Speicherung von Bremsenergie und deren Rückführung für Beschleunigungsvorgänge Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Speicherung von Bremsenergie und zu deren Rückführung für Beschleunigungsvorgänge - insbesondere für Fahrzeuge - mit einer Schwungmasse, die für den Bremsvorgang bzw. Antrieb mit einem Umlaufelement koppelbar ist, als wesentliches Speicherelement.
Der Wirkungsgrad eines Fahrzeuges kann vorteilhaft durch Speicherung der Bremsenergie und deren Nutzung für die nachfolgende Beschleunigung verbessert werden. Entwicklungen haben zunächst zu Techniken geführte bei denen die kinetische Bremsenergie in eine Energie anderer Erscheinungsform, beispielsweise elektrische, pneumatische, umgewandelt und gespeichert wird, die dann bei der Rückgewinnung abermals in kinetische Energie umgewandelt erden muß. Die mehrfache Umwandlung zieht größere Energieverluste mit sich, so daß der Wirkungsgrad in keinem Verhältnis zum relativ hohen Bauaufwand steht, und somit derartige Systeme zumindest im Fahrzeuggebiet keinen praktischen Nutzen rinden, Erfolgsversprechender ist dagegen die Verwendung eines Schwungmassen-Energiespeichers, der direkt die kinetische Energie speichert und sie als solche für Beschleunigungszwecke wieder rückführt. In dieser Hinsicht ist eine Einrichtung bekannt, bei der ein Schwungrad vorgesehen ist, deren Drehachse senkrecht zur .'.ntrsebsachse des Umlaufkörpers angeordnet ist. Für die Kopplung des Schwungrades mit der Antriebsachse ist ein mehrgängiges Getriebe vorgesehen, daß während eines Bremsvorganges dafür sorgt, daß das Schwungrad bis zum Stillstand des UmlauSkörpers eine beschleunigende Bewegung beibehält, damit im Verlauf der beabsicftigten Verzögerung keine Energie vom Schwungrad an den UmlauS-Körper zurückgeführt wird. Nachteilig bei diesem System ist jedoch der durch das Getriebe bedingte komplizierte technische Aufbau und daß für die notwendige Speicherkapazität ein voluminöses Schwungrad erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und raumsparend Einrichtung der eingangs genannten Art zu entwickeln, bei der die Bremsenergie mit möglichst hohem Wirkungsgrad gespeichert und zurückgegeben wird.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Zwischenspeicher vorgesehen ist, der mit dem Umlaufelement und der Schwungmasse zur, 3rems- bzw. Beschleunigungsvorgang koppelbar ist.
Zwischen dem Umlauf element und der Schwungmasse dient der Zwischenspeicher als ein nur minimale Verluste verursachendes Energieübertragungselement, das ohne Zwischenschaltung einer besonderen Einrichtung, wie beispielsweise eines tuRenlosen Getriebes einen stetigen Verlauf des Verzögerungs- bzw. Beschlewnigungsprozesses des Bewegungssystems ermöglicht.
Der Zwischenspeicher kann erfindungsgemaß eine konzentrisch zur Drehachse des Umlaufelementes verlaufende Feder sein, deren eines Ende mit dem Umlaufelement verbindbar und deren anderes Ende über eine Vorrichtung mit der Schwungmasse koppelbar ist. Hierdurch ist ein technisch einfaches und raumsparendes Energieübertragungselement geschaffen, mit dem außerdem ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann.
Die Raumeinsparung läßt sich weiter verstärken, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Schwungmasse aus mindestens zwei konzentrisch zueinander gelagerten Schwungrädern mit unterschiedlichen Trägheitsmomenten gebildet ist, wobei die Schwungräder koaxial zur Drehachse des Umlaufelementes angeordnet sind.
Die einzelnen Schwungräder, die ineinader oder hintereinander gelagert sein können, werden nacheinander in Richtung steigenden Trägheitsmomentes im Bremsvorgang und in umgekehrter Reihenfolge während der Beschleunigung angekoppelt. Hierdurch wird der Schtzengmassenspeicher während des ganzen Verzögerungsprozesses des Umlaufelementes zur ständigen Energieaufnahme in beschleunigter Bewegung gehalten, wobei abgesehen von der Einspanung eines technisch komplizierten mehrgängigen Getriebes ein Zwischenspeicher mit nur geringer Speicherkapazität zwischengeschaltet werden braucht.
Zur Kopplung der Schwungmasse mit dem Zwischenspeicher kann vorteilhaft eine elektromagnetische Kupplung vorgesehen sein, mit der die Schwungräder in bestimmter Reihenfolge mit dem Zwischenspeicher verbunden werden können. Die Kupplungselemente für die SchT'iungräder können dabei in einer einfachen und raumsparenden Art an hohl zylindrischen, koaxialen Fortsetzungen der Schwungräder mit von außen nach innen zunehmender Länge angeordnet sein.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt: Ein das Antriebsrad eines Fahrzeuges darstellendes Umlaufelement lo ist über eine Hauptkupplung 11 mit einem ersten Ende 12 einer mechanischen Schraubenfeder 13 verbunden, die koaxial zur Antriebsachse 14 des Umlaufelementes lo angeordnet ist. Längs der Antriebsachse 14 befindet sich eine elektromagnetische Kupplungseinrichtung 15, die einen napfförmigen, mit dem zweiten Ende 17 der Feder 13 verbundenen Träger 18 aufweist. Der Träger 18 hat drei ringförmige Kupplungselemente 19, 20, 21, denen je ein ebenfalls ringförmiges Kupplungselement 22, 23 bzw. 24 eines Schwungmassenspeichers 25 zugeordnet ist. Der Schwungmassenspeicher 25 besteht aus drei Schunngrädern 26, 27 und 28, die zur Verbindung mit den Kupplungselementen 22, 23 bzw. 24 hohlzylindrische Verbindungsglieder Do, 31 und 32 verschiedener Längen aufweisen.
Während der Fahrt und bei Stillstand des Fahrzeuges sind die Schwungräder entkoppelt. Eine beabsichtigte Verzögerung der Geschwindigkeit des Umlaufelementes lo erfolgt zunächst durch Ankoppeln des Schwungrades 28 mit dem geringsten Trägheitsmoment.
Wegen der nun wirksamen Trägheit dieses Schwungrades spannt sich die Feder 13 unter Ausübung eines Moments, das auf das Umlaufelement lo bremsend und auf das Schwungrad 28 beschleunigend wirkt.
Diese Beschleunigung wirkt bis zur Entspannung der Feder, zu welcher die Kopplung mit dem ersten Schwungrad gelöst wird und, falls der Bremsvorgang fortgesetzt werden soll, ein weiteres Schwungrad-Element mit größerem Trägheitsmoment angekoppelt wird und der Vorgang analog abläuft.
Eine erneute Beschleunigung der Antriebsachse erfolgt nach Stillstand des Umlaufelementes lo oder aus dem Bremsvorgang heraus durch Wiederankoppeln der sich nunmehr drehenden Schwungräder, jedoch in umgekehrter Reihenfolge wie bei dem Bremsvorgang.
Die Energieverluste, die sich hauptsächlich auf die Feder 13 und der bei entspannter Feder stattfindenden Kupplungsvorgängen beschränken, sind relativ niedrig, so daß es möglich ist, nahezu die gesamte an der Antriebsachse auftretende Energie in den Schwungrädern zu speichern.

Claims

Patentansprüche

(1., Einrichtung zur Speicherung von Bremsenergie und deren Rückführung für Beschleunigungsvorgänge - insbesondere für Fahrzeuge - mit einer Schwungmasse, die für den Bremsvorgang bzw.

Antrieb mit einem Umlaufelement koppelbar ist, als wesentliches Speicherelement,dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenspeicher (13) vorgesehen ist, der mit dem Umlaufelement (io) und mit der Schwungmasse (25) zum Brems- bzw. Beschleunigungsvorgang koppelbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (13) eine konzentrisch zur Drehachse des Umlaufelementes (lo) verlaufende Feder (13) ist, deren eines Ende (12) mit dem Umlaufelement (lo) verbindbar und deren anderes Ende (17) über eine Vorrichtung (15) mit der Schwungmasse (25) koppelbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungmasse (25) aus mindestens zwei konzentrisch zueinander gelagerten Schwungrädern (26, 27 und 28) mit unterschiedlichen Trägheitsmomentengebildet ist, die koaxial zur Drehachse des Umlaufelementes (lo) angeordnet sind.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektromagnetische Kupplung (15) vorgesehen ist, mit der die Schwungräder (26 bis 28) in bestimmter Reihenfolge mit dem Zwischenspeicher (13) verbunden werden können.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungräder (26 bis 28) je ein hohlzylindrisches, koaxiales Verbindungsglied (30 bis 32) mit von außen nach innen zunehmender Länge aufweisen, an deren freien Enden je ein mit der elektromagnetischen Kupplung zusammenwirkendes Kupplungselement (22, 23 bzw. 24) angeordnet ist. Leerseite