RU165151U1 - Маховик с переменным моментом инерции, оснащенный зубчатым механизмом - Google Patents

Abstract

Маховик с переменным моментом инерции, оснащенный зубчатым механизмом, содержащий вал маховика, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала маховика, на концах кронштейна с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом планками, причем зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней, в полости, образованной валом маховика и центральной шестерней, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой вокруг вала маховика, концы которой соединены с центральной шестерней и с валом маховика, для периодического соединения и разъединения вала маховика с коленчатым валом двигателя управляемую конусную фрикционную муфту, состоящую из полумуфты маховика, жестко установленной на валу маховика посредством шлицевого соединения, и полумуфты коленвала, установленной на коленчатом валу с возможностью осевого перемещения вдоль него посредством шлицевого соединения, для осевого перемещения полумуфты коленвала предусмотрены рычаг, шарнирно соединенный со штоком соленоида, и возвратная пружина, при этом вал маховика установлен на радиально-упорных подшипниках.

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 маховик переменного момента инерции (Патент РФ №2516883), содержащий поворотные маховичные секторы с механизмом их разворота и пружину кручения, способную накапливать потенциальную энергию упругой деформации. Маховик предназначен для накопления энергии при рекуперативном торможении транспортного средства с последующим ее использованием при трогании с места и разгоне.

Однако для соединения вала маховика с коленчатым валом двигателя предлагается использовать дисковую электромагнитную фрикционную муфту, обладающую слабой нагрузочной способностью.

Задачей полезной модели является расширение арсенала средств для рекуперации механической энергии торможения транспортных средств.

Техническим результатом полезной модели является увеличение нагрузочной способности муфты, соединяющей вал маховика с коленчатым валом двигателя, и повышение эффективности рекуперативного торможения и разгона транспортного средства.

Технический результат достигается предлагаемым маховиком с переменным моментом инерции, оснащенным зубчатым механизмом, (далее - маховик) содержащим вал маховика, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала маховика. На концах кронштейна с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом планками, причем зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней. В полости, образованной валом маховика и центральной шестерней, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой вокруг вала маховика, концы которой соединены с центральной шестерней и с валом маховика. Для периодического соединения и разъединения вала маховика с коленчатым валом двигателя используется управляемая конусная фрикционная муфта, состоящая из полумуфты маховика, жестко установленной на валу маховика посредством шлицевого соединения, и полумуфты коленвала, установленной на коленчатом валу с возможностью осевого перемещения вдоль него посредством шлицевого соединения. Для осевого перемещения полумуфты коленвала предусмотрен рычаг, шарнирно соединенный со штоком соленоида, и возвратная пружина. При этом вал маховика установлен на радиально-упорных подшипниках.

Применение в конструкции маховика управляемой конусной фрикционной муфты позволит обеспечить более эффективное накопление энергии при рекуперативном торможении с последующим использованием накопленной энергии для трогания с места и разгона транспортного средства.

На фиг. 1 изображен маховик в сложенном положении. На фиг. 2 изображен маховик в раскрытом положении. На фиг. 3 изображен разрез маховика в сложенном положении с выключенной конусной муфтой. На фиг. 4 изображен разрез маховика с включенной конусной муфтой.

Маховик с переменным моментом инерции, оснащенный зубчатым механизмом, содержит вал маховика 1, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн 2 и установлена с помощью подшипников 3 центральная шестерня 4 с возможностью поворота вокруг вала маховика 1. На концах кронштейна 2 с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы 5 и зубчатые секторы 6, жестко соединенные друг с другом планками 7, причем зубчатые секторы 6 находятся в зацеплении с центральной шестерней 4. В полости, образованной валом маховика 1 и центральной шестерней 4, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения 8, навитой вокруг вала маховика 1, концы которой соединены с центральной шестерней 4 и с валом маховика 1. Для периодического соединения и разъединения вала маховика 1 с коленчатым валом 9 двигателя используется управляемая конусная фрикционная муфта 10, состоящая из полумуфты маховика 11, жестко установленной на валу маховика 1 посредством шлицевого соединения 12, и полумуфты коленвала 13, установленной на коленчатом валу 9 с возможностью осевого перемещения вдоль него посредством шлицевого соединения 14. Для осевого перемещения полумуфты коленвала 13 предусмотрен рычаг 15, шарнирно соединенный со штоком 16 соленоида 17, и возвратная пружина 18. При этом вал маховика 1 установлен на радиально-упорных подшипниках 19.

В остановленном положении с выключенной конусной муфтой маховик находится в сложенном положении (фиг.1, 3): маховичные секторы 5 прижаты к центру маховика усилием пружины кручения 8 посредством зацепления зубчатых секторов 6 с центральной шестерней 4. При рекуперативном торможении вращение с коленчатого вала 9 необходимо передать на вал 1 маховика. Для этого на катушку соленоида 17 подается напряжение, под действием электромагнитного поля, возбуждаемого в ней, шток 16 задвигается внутрь соленоида 17 и тянет за собой рычаг 15, который, поворачиваясь, перемещает полумуфту коленвала 13 вправо до соприкосновения с полумуфтой маховика 11. Конусная фрикционная муфта 10 замыкается и вал маховика 1 начинает вращаться вместе с коленчатым валом 9 двигателя. При увеличении частоты вращения вала маховика 1 маховичные секторы 5 за счет действия на них центробежных сил разворачиваются вокруг своих осей, преодолевая через зацепление зубчатых секторов 6 и центральной шестерни 4 усилие пружины кручения 8. Маховик переходит в раскрытое положение (фиг. 2), его момент инерции увеличивается, участвуя при этом в торможении автомобиля и накапливая энергию. Причем накапливается не только кинетическая энергия вращающихся маховичных секторов 5, но и потенциальная энергия упруго-деформированной пружины кручения 8. В конце цикла торможения напряжение в катушке соленоида 17 выключается, под действием возвратной пружины 18, шток 16 выдвигается из соленоида 17, поворачивая рычаг 15, и отодвигая полумуфту коленвала 13 влево. Конусная фрикционная муфта 10 при этом выключается, а маховик продолжает свободно вращаться в раскрытом положении.

Впоследствии, когда необходимо продолжить движение, накопленная энергия маховика используется для трогания с места и разгона транспортного средства. Для этого снова включается конусная фрикционная муфта 10, через которую вращение с вала 1 маховика передается на коленчатый вал 9 двигателя, причем, отдавая энергию, маховик стремится замедлиться, что приводит к уменьшению центробежных сил, действующих на маховичные секторы 5 и к их складыванию за счет действия пружины кручения 8. При этом маховик отдает накопленную кинетическую энергию вращающихся маховичных секторов 5 и потенциальную энергию упругодеформированной пружины кручения 8.

Кроме того, уменьшение момента инерции маховика не дает ему замедлиться до полного складывания маховичных секторов 5, что позволяет поддерживать частоту вращения вала 1 маховика вместе с валом двигателя в диапазоне его устойчивой работы. При полном складывании маховичных секторов 5 к центру маховика конусная фрикционная муфта 10 выключается и маховик снова готов к работе.

Claims (1)

1. Маховик с переменным моментом инерции, оснащенный зубчатым механизмом, содержащий вал маховика, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала маховика, на концах кронштейна с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом планками, причем зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней, в полости, образованной валом маховика и центральной шестерней, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой вокруг вала маховика, концы которой соединены с центральной шестерней и с валом маховика, для периодического соединения и разъединения вала маховика с коленчатым валом двигателя управляемую конусную фрикционную муфту, состоящую из полумуфты маховика, жестко установленной на валу маховика посредством шлицевого соединения, и полумуфты коленвала, установленной на коленчатом валу с возможностью осевого перемещения вдоль него посредством шлицевого соединения, для осевого перемещения полумуфты коленвала предусмотрены рычаг, шарнирно соединенный со штоком соленоида, и возвратная пружина, при этом вал маховика установлен на радиально-упорных подшипниках.

   

Images