RU160201U1 - Накопитель механической энергии с упругими элементами - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.

Задачей полезной модели является создание накопителя механической энергии, способного накапливать потенциальную энергию упругодеформированных элементов, и при этом отличающегося относительно простой схемой соединения с валом отбора мощности транспортного средства.

Накопитель механической энергии с упругими элементами, снабжен двумя коническими зубчатыми передачами, которые позволяют при накоплении и отдаче механической энергии обеспечить вращение вала отбора мощности в одном направлении.

Техническим результатом является уменьшение расхода топлива в двигателе транспортного средства за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.

Известен накопитель механической энергии (патент №2523363), содержащий вал, четырехлучевое водило, центральную шестерню, находящуюся в зацеплении с шестернями сателлитами, и четыре упругих элемента в виде пружин кручения. Накопитель позволяет рекуперировать энергию торможения транспортного средства, однако, в его конструкции применена сложная схема соединения с валом отбора мощности, трудно реализуемая на практике.

Задачей предполагаемой полезной модели является создание накопителя механической энергии, способного накапливать потенциальную энергию упругодеформированных элементов, и при этом отличающегося относительно простой схемой соединения с валом отбора мощности транспортного средства.

Техническим результатом является уменьшение расхода топлива в двигателе транспортного средства за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона.

Технический результат достигается предлагаемым накопителем механической энергии с упругими элементами (впоследствии - накопитель), состоящим из неподвижной оси накопителя, на которой жестко закреплен четырехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг оси накопителя. На концах четырехлучевого кронштейна закреплены оси кронштейна, на которых с помощью подшипников установлены с возможностью вращения шестерни, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней. Шестерни установлены на осях кронштейна с образованием полостей, в которых размещены накопители потенциальной энергии, выполненные в виде пружин кручения, навитых вокруг осей кронштейна и прикрепленных своими концами к осям кронштейна и шестерням. На корпусе центральной шестерни жестко закреплена коническая шестерня накопителя, одновременно находящаяся в зацеплении с входной конической шестерней и выходной конической шестерней. Входная и выходная конические шестерни установлены с возможностью вращения относительно вала отбора мощности посредством подшипников. Корпус входной конической шестерни имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, пружиной сжатия и электромагнитной катушкой образует входную электромагнитную фрикционную муфту. Корпус выходной конической шестерни также имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, пружиной сжатия и электромагнитной катушкой образует выходную электромагнитную фрикционную муфту. Полумуфты способны перемещаться вдоль вала отбора мощности и при включении муфт передавать вращение посредством шлицевых соединений, а вал отбора мощности установлен с возможностью вращения на подшипниках.

Применение предлагаемого накопителя позволит уменьшить расход топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении с последующим ее использованием для трогания с места и разгона транспортного средства.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображен накопитель механической энергии и его фронтальная проекция в нейтральном положении. На фиг. 3 и фиг. 4 изображен накопитель механической энергии и его фронтальная проекция в положении, соответствующем рекуперативному торможению (накоплению энергии). На фиг. 5 и фиг. 6 изображен накопитель механической энергии и его фронтальная проекция в положении, соответствующем разгону (отдаче накопленной энергии).

Накопитель включает неподвижную ось накопителя 1, на которой жестко закреплен четырехлучевой кронштейн 2 и установлена с помощью подшипников 3 центральная шестерня 4 с возможностью поворота вокруг оси накопителя 1. На концах четырехлучевого кронштейна 2 закреплены оси кронштейна 5, на которых с помощью подшипников 6 установлены с возможностью вращения шестерни 7, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней 4. Шестерни 7 установлены на осях кронштейна 5 с образованием полостей, в которых размещены накопители потенциальной энергии, выполненные в виде пружин кручения 8, навитых вокруг осей кронштейна 5 и прикрепленных своими концами к осям кронштейна 5 и шестерням 7.

На корпусе центральной шестерни 4 жестко закреплена коническая шестерня накопителя 9, одновременно находящаяся в зацеплении с входной конической шестерней 10 и выходной конической шестерней 11, установленными с возможностью вращения относительно вала отбора мощности 12 посредством подшипников, соответственно, 13 и 14. Корпус входной конической шестерни 10 имеет площадку под контакт 15, которая вместе с полумуфтой 16, пружиной сжатия 17 и электромагнитной катушкой 18 образует входную электромагнитную фрикционную муфту 19. Корпус выходной конической шестерни 11 также имеет площадку под контакт 20, которая вместе с полумуфтой 21, пружиной сжатия 22 и электромагнитной катушкой 23 образует выходную электромагнитную фрикционную муфту 24.

Полумуфты 16 и 21 способны перемещаться вдоль вала отбора мощности 12 и при включении муфт передавать вращение посредством шлицевых соединений, соответственно, 25 и 26. Вал отбора мощности 12 установлен с возможностью вращения на подшипниках 27.

Накопитель работает следующим образом.

При движении транспортного средства накопитель находится в нейтральном положении (фиг. 1 и 2): электромагнитные фрикционные муфты 19 и 24 разомкнуты, вал отбора мощности 12 с полумуфтами 16 и 21 свободно вращается, а накопитель неподвижен.

При рекуперативном торможении вращение с вала отбора мощности 12 необходимо передать на накопитель (фиг. 3 и 4). Для этого на электромагнитную катушку 18 подается напряжение, под действием магнитного поля, возбуждаемого в ней, полумуфта 16, вращающаяся вместе с валом отбора мощности 12, прижимается к площадке контакта 15 и приводит во вращение входную коническую шестерню 10. Вращение с входной конической шестерни 10 посредством зубчатого зацепления передается на коническую шестерню накопителя 9, которая начинает вращаться вместе с центральной шестерней 4 вокруг неподвижной оси накопителя 1. Центральная шестерня 4 приводит во вращение шестерни 7, которые закручивают пружины кручения 8, накапливая в них потенциальную энергию.

Впоследствии, для трогания с места и разгона транспортного средства вращение с накопителя необходимо передать обратно на вал отбора мощности 12 (фиг. 5 и 6). Для этого с электромагнитной катушки 18 напряжение переключается на электромагнитную катушку 23, под действием магнитного поля, возбуждаемого в ней, полумуфта 21 прижимается к площадке контакта 20. При этом входная электромагнитная фрикционная муфта 19 размыкается под действием пружины сжатия 17, а выходная электромагнитная фрикционная муфта 24 наоборот замыкается. Скрученные пружины кручения 8 приводят во вращение шестерни 7, которые заставляют вращаться центральную шестерню 4 вместе с конической шестерней накопителя 9. Посредством зубчатого зацепления вращение с конической шестерни накопителя 9 передается на выходную коническую шестерню 11, а с нее посредством включенной выходной электромагнитной фрикционной муфты 24 и шлицевого соединения 26 - на вал отбора мощности 12.

Таким образом, накопитель отдает потенциальную энергию упруго-деформированных пружин 8, после чего напряжение в электромагнитной катушке 23 отключается, под действием пружины сжатия 22 выходная электромагнитная фрикционная муфта 24 размыкается и накопитель снова переходит в нейтральное положение.

Claims (1)

1. Накопитель механической энергии с упругими элементами, состоящий из неподвижной оси накопителя, на которой жестко закреплен четырехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг оси накопителя, на концах четырехлучевого кронштейна закреплены оси кронштейна, на которых с помощью подшипников установлены с возможностью вращения шестерни, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней, причем шестерни установлены на осях кронштейна с образованием полостей, в которых размещены накопители потенциальной энергии, выполненные в виде пружин кручения, навитых вокруг осей кронштейна и прикрепленных своими концами к осям кронштейна и шестерням, на корпусе центральной шестерни жестко закреплена коническая шестерня накопителя, одновременно находящаяся в зацеплении с входной конической шестерней и выходной конической шестерней, которые установлены с возможностью вращения относительно вала отбора мощности посредством подшипников, корпус входной конической шестерни имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, пружиной сжатия и электромагнитной катушкой образует входную электромагнитную фрикционную муфту, корпус выходной конической шестерни также имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, пружиной сжатия и электромагнитной катушкой образует выходную электромагнитную фрикционную муфту, причем полумуфты выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности и передачи вращения посредством шлицевых соединений при поочередном включении муфт, а вал отбора мощности установлен с возможностью вращения на подшипниках.

   

Images