RU180451U1

RU180451U1 - Vehicle recuperator

Info

Publication number: RU180451U1
Application number: RU2018103537U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Война
Priority date: 2018-01-30
Filing date: 2018-01-30
Publication date: 2018-06-14

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.Технический результат достигается предлагаемым рекуператором транспортного средства, содержащим упругий элемент и двухконтурную систему накопления и отдачи энергии, содержащую зубчатые передачи, управляемые и обгонные муфты. Наличие в устройстве рекуператора дополнительной выходной зубчатой передачи позволяет увеличивать крутящий момент, создаваемый упругим элементом, обеспечивая тем самым большую динамику разгона.Применение рекуператора позволит уменьшить расход топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и более эффективной отдачи накопленной энергии в начале движения транспортного средства.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in vehicle drives in order to reduce fuel consumption due to the recovery of braking energy. The technical result is achieved by the proposed vehicle recuperator containing an elastic element and a dual-circuit energy storage and transmission system containing gears controlled and overtaking couplings. The presence of an additional output gear in the recuperator device allows you to increase the torque created by the elastic element, thereby ensuring greater acceleration dynamics. Using the recuperator will reduce fuel consumption in the engine due to energy storage during regenerative braking and more efficient delivery of stored energy at the beginning of vehicle movement .

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.The proposed utility model relates to mechanical engineering and can be used in vehicle drives in order to reduce fuel consumption by recovering braking energy.

Известен рекуператор транспортного средства (патент №2117836) (прототип), содержащий два параллельных вала, соединенных с помощью механической передачи, состоящей из трех последовательно зацепляющихся зубчатых колес, упругий элемент, две управляемые муфты и управляемый тормоз. На каждом валу закреплено по одной обгонной муфте с взаимно-противоположным направлением свободного хода. На обоймах этих муфт закреплены с возможностью зацепления между собой зубчатые колеса. Опоры упругого элемента размещены на обоймах обгонных муфт. Звездочки обгонных муфт закреплены на валах с возможностью вращения и взаимодействия с управляемыми муфтами.A known vehicle recuperator (Patent No. 211,17836) (prototype), comprising two parallel shafts connected by a mechanical transmission consisting of three sequentially engaged gears, an elastic element, two controlled clutches and a controlled brake. One overrunning clutch with a mutually opposite direction of free travel is fixed on each shaft. On the clips of these couplings, gears are fixed with the possibility of meshing with each other. The supports of the elastic element are placed on the clips of the overrunning clutches. Sprockets of overrunning clutches are mounted on shafts with the possibility of rotation and interaction with controlled clutches.

Недостатком данной конструкции рекуператора является то, что для накопления и отдачи энергии с вала ходового колеса используется одна зубчатая передача, которая на этапе накопления энергии работает как понижающая, а на этапе отдачи энергии - как повышающая. Это приводит к тому, что на этапе отдачи накопленной энергии вращающий момент, создаваемый упругим элементом, уменьшается и его величины недостаточно для обеспечения нужной динамики разгона транспортного средства.The disadvantage of this design of the recuperator is that for the accumulation and return of energy from the shaft of the running wheel one gear is used, which at the stage of energy storage works as a reduction, and at the stage of energy transfer - as an increase. This leads to the fact that at the stage of transferring the accumulated energy, the torque created by the elastic element decreases and its magnitude is insufficient to provide the necessary dynamics of acceleration of the vehicle.

Задачей предполагаемой полезной модели является создание рекуператора транспортного средства, лишенного указанного недостатка.The objective of the proposed utility model is to create a vehicle recuperator devoid of this drawback.

Техническим результатом является увеличение крутящего момента на выходе рекуператора и повышение динамики разгона транспортного средства.The technical result is to increase the torque at the outlet of the recuperator and increase the dynamics of acceleration of the vehicle.

Технический результат достигается предлагаемым рекуператором транспортного средства (впоследствии - рекуператор), содержащим два параллельных вала, соединенных с помощью трех последовательно зацепляющихся зубчатых колес. На валах установлены две обгонные муфты, звездочки которых присоединяются к валам с помощью двух управляемых муфт. На обоймах обгонных муфт жестко закреплены два зацепляющихся зубчатых колеса и два барабана, к которым прикреплен упругий элемент. На одном валу жестко закреплено входное зубчатое колесо, зацепляющееся с входной шестерней, установленной с возможностью вращения на ходовом валу ведущего колеса и присоединяемой к ходовому валу с помощью входной управляемой муфты. Также рекуператор содержит дополнительную зубчатую передачу, состоящую из выходной шестерни, жестко закрепленной на валу и выходного зубчатого колеса, установленного на ходовом валу с возможностью вращения. Для соединения выходного зубчатого колеса с ходовым валом служит выходная управляемая муфта.The technical result is achieved by the proposed vehicle recuperator (subsequently the recuperator), containing two parallel shafts connected by three successively engaged gears. Two overrunning clutches are installed on the shafts, the sprockets of which are connected to the shafts using two controlled clutches. Two gearing gear wheels and two drums, to which an elastic element is attached, are rigidly fixed on the clips of the overrunning clutches. An input gear is rigidly fixed on one shaft and engages with an input gear mounted rotatably on the drive shaft of the drive wheel and connected to the drive shaft using an input controlled clutch. The recuperator also contains an additional gear transmission, consisting of an output gear rigidly fixed to the shaft and an output gear mounted on the drive shaft for rotation. An output controlled clutch is used to connect the output gear to the running shaft.

Применение предлагаемого рекуператора позволит увеличить крутящий момент на ходовом валу рекуператора, а также улучшить динамические характеристики при трогании с места и разгоне транспортного средства.The use of the proposed recuperator will increase the torque on the running shaft of the recuperator, as well as improve the dynamic characteristics when starting and accelerating the vehicle.

На фиг. 1 изображена схема рекуператора транспортного средства. На фиг. 2 изображен вариант исполнения упругого элемента.In FIG. 1 shows a diagram of a vehicle recuperator. In FIG. 2 shows an embodiment of an elastic element.

Рекуператор транспортного средства содержит установленные в корпусе валы 1 и 2, соединенные с помощью зубчатых колес 3, 4, 5. На валах 1 и 2 установлены обгонные муфты 6 и 7, звездочки которых присоединяются к валу с помощью управляемых муфт 8 и 9. На обоймах обгонных муфт 6 и 7 жестко закреплены зацепляющиеся зубчатые колеса 10, 11 и барабаны 12, 13, к которым прикреплен упругий элемент 14. На валу 1 жестко закреплено входное зубчатое колесо 15, зацепляющееся с входной шестерней 16, установленной с возможностью вращения на ходовом валу 17 ведущего колеса 18 и присоединяемой к ходовому валу 17 с помощью входной управляемой муфты 19. Также рекуператор содержит дополнительную зубчатую передачу, состоящую из выходной шестерни 20, жестко закрепленной на валу 1 и выходного зубчатого колеса 21, установленного на ходовом валу 17 с возможностью вращения. Для соединения выходного зубчатого колеса 21 с ходовым валом 17 служит выходная управляемая муфта 22.The vehicle recuperator contains shafts 1 and 2 installed in the housing, connected by gears 3, 4, 5. On shafts 1 and 2, overrunning clutches 6 and 7 are installed, the sprockets of which are connected to the shaft using controlled clutches 8 and 9. On the clips overrunning clutches 6 and 7, engaging gears 10, 11 and drums 12, 13 are fixed to which the elastic member 14 is attached. On the shaft 1, the input gear 15 is fixedly fixed, engaging with the input gear 16 mounted for rotation on the running shaft 17 drive wheel 18 and p connected to the running shaft 17 using an input controlled clutch 19. Also, the recuperator contains an additional gear transmission, consisting of an output gear 20, rigidly fixed to the shaft 1 and the output gear 21 mounted on the running shaft 17 for rotation. To connect the output gear 21 with the running shaft 17 is an output controlled clutch 22.

Рекуператор работает следующим образом.The recuperator works as follows.

В исходном состоянии упругий элемент 14 не заведен, управляемые муфты 8 и 9 присоединяют звездочки обгонных муфт 6 и 7 к валам 1 и 2, а входная шестерня 16 не соединена с ходовым валом 17.In the initial state, the elastic element 14 is not wound up, the controlled clutches 8 and 9 connect the sprockets of the overrunning clutches 6 and 7 to the shafts 1 and 2, and the input gear 16 is not connected to the running shaft 17.

При движении транспортного средства с помощью своего двигателя рекуператор не препятствует этому, т.к. входная и выходная управляемые муфты 19 и 22 не включены, а входная шестерня 16 не соединена с ходовым валом 17. Для остановки транспортного средства включается входная управляемая муфта 19 и входная шестерня 16 начинает вращаться вместе с ходовым валом 17 и ведущим колесом 18. Вращение от входной шестерни 16 передается входному зубчатому колесу 15, валу 1 и через зубчатые колеса 3, 4, 5 валу 2. Вместе с валами 1 и 2 в одном направлении вращаются звездочки обгонных муфт 6 и 7, а их обоймы с барабанами 12, 13 с помощью зацепляющихся зубчатых колес 10, 11, благодаря взаимно противоположному направлению свободного хода, вращаются во взаимно противоположных направлениях, закручивая при этом упругий элемент 14. Кинетическая энергия транспортного средства переходит при торможении в потенциальную энергию упругого элемента 14. Закручивание упругого элемента будет происходить до остановки транспортного средства. После остановки транспортного средства упругий элемент 14 через барабаны 12 и 13, зацепляющиеся зубчатые колеса 10 и 11, муфты 6, 7, 8 и 9 стремится повернуть валы 1 и 2 во взаимно противоположных направлениях, но зубчатое зацепление 3, 4, 5 препятствует этому повороту.When the vehicle is moving with its engine, the recuperator does not interfere with this, because the input and output controlled clutches 19 and 22 are not turned on, and the input gear 16 is not connected to the running shaft 17. To stop the vehicle, the input controlled coupling 19 is turned on and the input gear 16 starts to rotate together with the running shaft 17 and the driving wheel 18. Rotation from the input gear 16 is transmitted to the input gear wheel 15, shaft 1 and through gears 3, 4, 5 to the shaft 2. Together with the shafts 1 and 2, the sprockets of the overrunning clutches 6 and 7 rotate in the same direction, and their cages with the drums 12, 13 by means of engaging gears 10, 11, thanks to in the opposite direction of the free run, they rotate in mutually opposite directions, while spinning the elastic element 14. The kinetic energy of the vehicle passes when braking into the potential energy of the elastic element 14. The twisting of the elastic element will occur until the vehicle stops. After stopping the vehicle, the elastic element 14 through the drums 12 and 13, the engaging gears 10 and 11, the couplings 6, 7, 8 and 9 tends to rotate the shafts 1 and 2 in opposite directions, but the gearing 3, 4, 5 prevents this rotation .

Направление движения транспортного средства перед торможением не имеет значения, т.к. вращение валов 1, 2 в любом направлении приведет к закручиванию упругого элемента, что обеспечивается за счет взаимно противоположного направления свободного хода обгонных муфт. При вращении валов по часовой стрелке звездочка и обойма обгонной муфты 7 поворачиваются как одно целое, а в муфте 6 звездочка и обойма поворачиваются во взаимно противоположных направлениях. При вращении валов 1 и 2 против часовой стрелки муфта 6 поворачивается как одно целое, а звездочка и обойма муфты во взаимно противоположных направлениях.The direction of movement of the vehicle before braking does not matter, because the rotation of the shafts 1, 2 in any direction will lead to the twisting of the elastic element, which is provided due to the mutually opposite direction of free movement of the overrunning clutches. When the shafts rotate clockwise, the sprocket and the cage of the freewheel clutch 7 rotate as a whole, and in the clutch 6 the asterisk and the cage rotate in mutually opposite directions. When the shafts 1 and 2 rotate counterclockwise, the sleeve 6 rotates as a unit, and the sprocket and the sleeve of the sleeve in mutually opposite directions.

Торможение может быть прекращено отключением входной управляемой муфты 19.Braking can be stopped by disabling the input controlled clutch 19.

Для начала движения и разгона транспортного средства входная управляемая муфта 19 выключается, а выходная управляемая муфта 22 включается, сцепляя выходное зубчатое колесо 21 с ходовым валом 17. В зависимости от направления движения включается одна из управляемых муфт 8 или 9, от вала 1 или вала 2 отсоединяется звездочка одной из обгонных муфт 6, 7. При включении управляемой муфты 8 и выключении управляемой муфты 9 звездочка обгонной муфты 7 отсоединится от вала 2 и упругий элемент 14 начнет поворачивать барабан 13 против часовой стрелки, а барабан 12 по часовой стрелке. Вместе с барабаном 12 по часовой стрелке будут поворачиваться обгонная муфта 6, валы 1 и 2, а обгонная муфта 7 вращается вместе с барабаном 13 против часовой стрелки. Т.к. звездочка обгонной муфты 7 может свободно вращаться на валу 2, то она не препятствует валу 2 вращаться в противоположном ей направлении. Момент, создаваемый упругим элементом 14 на барабане 13, через зацепляющиеся зубчатые колеса 11,10 передается на обгонную муфту 6, суммируется с моментом на барабане 12, вращает вал 1 и через зацепление выходной шестерни 20 с выходным зубчатым колесом 21 вращает ходовой вал 17 с ведущим колесом 18 транспортного средства. Разгон можно продолжать до окончательного раскручивания пружины, после которого барабан 12, 13 будут неподвижными, а выходная управляемая муфта 22 выключается.To start the movement and acceleration of the vehicle, the input controlled coupling 19 is turned off, and the output controlled coupling 22 is turned on, coupling the output gear 21 to the running shaft 17. Depending on the direction of movement, one of the controlled couplings 8 or 9 is turned on, from shaft 1 or shaft 2 the sprocket of one of the overrunning clutches 6, 7 is disconnected. When the controlled clutch 8 is turned on and the controlled clutch 9 is turned off, the sprocket of the overrunning clutch 7 is disconnected from the shaft 2 and the elastic element 14 will begin to rotate the drum 13 counterclockwise, and the drum 12 a clockwise direction. Together with the drum 12, the freewheel 6, the shafts 1 and 2 will rotate clockwise, and the freewheel 7 rotates counterclockwise together with the drum 13. Because the overrunning clutch sprocket 7 can freely rotate on the shaft 2, then it does not prevent the shaft 2 from rotating in the opposite direction. The moment created by the elastic element 14 on the drum 13, through the gears 11,10, is transmitted to the freewheel 6, is summed with the moment on the drum 12, rotates the shaft 1 and, through the engagement of the output gear 20 with the output gear 21, rotates the drive shaft 17 with the drive the wheel 18 of the vehicle. Acceleration can be continued until the final unwinding of the spring, after which the drum 12, 13 will be stationary, and the output controlled clutch 22 is turned off.

Claims

A vehicle recuperator containing two parallel shafts connected by three sequentially engaging gears, one overrunning clutch with mutually opposite freewheeling direction is fixed on each shaft, gears and drums connected to the elastic are rigidly fixed with the possibility of engagement element, and sprockets of overrunning clutches are mounted on shafts with the possibility of rotation and interaction with controlled clutches, an input gear wheel is fixed on the shaft, heated with an input gear mounted on the driving shaft of the drive wheel using an input controlled clutch with the possibility of rotation, characterized in that it contains an additional gear consisting of an output gear rigidly mounted on the shaft and an output gear mounted on the driving shaft of the drive wheel help output controlled coupling with the possibility of rotation.