RU206705U1 - Рекуператор транспортного средства, оснащенный маховиком и 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.Рекуператор транспортного средства с маховиком и упругими элементами, способный накапливать кинетическую энергию вращающихся масс и потенциальную энергию упругой деформации. Упругие элементы выполнены в виде многовитковых пружин кручения, обладающих повышенной энергоемкостью. Кроме того, конструкция рекуператора снабжена дополнительным четырехлучевым водилом, обеспечивающим жесткость удлиненных осей, на которых установлены многовитковые пружины кручения.Применение рекуператора позволит уменьшить расход топлива в двигателе за счет более эффективного накопления энергии при рекуперативном торможении с последующим ее использованием для трогания с места и разгона транспортного средства.

Description

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

Известен рекуператор транспортного средства, оснащенный маховиком и упругими элементами (патент РФ №179517), включающий вал рекуператора, на котором жестко закреплен маховик, а также с возможностью вращения закреплено четырехлучевое водило с шестернями сателлитами, упругие элементы в виде пружин кручения, а также двухконтурный механизм отбора и возврата мощности, состоящий из двух конических передач с электромагнитными фрикционными муфтами.

Недостатком данной конструкции рекуператора является низкая энергоемкость рекуператора вследствие малого количества витков пружин кручения.

Задачей предполагаемой полезной модели является создание рекуператора транспортного средства с маховиком и упругими элементами повышенной энергоемкости.

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

Технический результат достигается предлагаемым рекуператором транспортного средства с маховиком и упругими элементами (далее - рекуператор), содержащим вал рекуператора, на котором с возможностью вращения закреплено верхнее четырехлучевое водило и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала рекуператора. На концах верхнего четырехлучевого водила закреплены верхние концы удлиненных осей, на которых с помощью подшипников установлены с возможностью вращения шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней. Шестерни-сателлиты имеют удлиненные корпусы и установлены на удлиненных осях с образованием полостей, в которых размещены накопители потенциальной энергии, выполненные в виде многовитковых пружин кручения, навитых вокруг удлиненных осей и прикрепленных своими концами к удлиненным осям и шестерням-сателлитам. Вал рекуператора подвешен вертикально на упорном подшипнике посредством концевой шайбы. На валу рекуператора жестко закреплен маховик, а на корпусе центральной шестерни закреплено ведомое коническое зубчатое колесо, находящееся в зацеплении с ведущей конической шестерней вала отбора мощности. На нижнем конце вала рекуператора жестко закреплена малая ведущая коническая шестерня, находящаяся в зацеплении с малой ведомой конической шестерней вала отбора мощности. Ведущая и малая ведомая конические шестерни вала отбора мощности установлены на валу отбора мощности с возможностью вращения посредством пар радиально-упорных подшипников. Корпус ведущей конической шестерни имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, пружиной и электромагнитной катушкой образует большую электромагнитную фрикционную муфту. Корпус малой ведомой конической шестерни имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой пружиной и электромагнитной катушкой образует малую электромагнитную фрикционную муфту. Полумуфты способны перемещаться вдоль вала отбора мощности и при включении муфт передавать вращение посредством шлицевых соединений. Вал отбора мощности установлен с возможностью вращения на паре радиально-упорных подшипников, а вал рекуператора установлен с возможностью вращения и зафиксирован от перемещения в радиальном направлении радиально-упорными подшипниками через ступицы ведомого конического зубчатого колеса и маховика. При этом четырехлучевое водило установлено на валу рекуператора посредством подшипников с образованием полости, внутри которой размещена обгонная муфта. Нижние концы удлиненных осей жестко закреплены на нижнем четырехлучевом водиле, установленном на корпусе центральной шестерни с возможностью вращения посредством подшипника.

Применение предлагаемого рекуператора 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 рекуператор и его фронтальная проекция в нейтральном положении. На фиг. 3 и фиг. 4 изображен рекуператор и его фронтальная проекция в положении, соответствующем рекуперативному торможению (накоплению энергии). На фиг. 5 и фиг.6 изображен рекуператор и его фронтальная проекция в положении, соответствующем разгону (отдаче накопленной энергии).

Рекуператор содержит вал рекуператора 1, на котором с возможностью вращения закреплено верхнее четырехлучевое водило 2 и установлена с помощью подшипников 3 центральная шестерня 4 с возможностью поворота вокруг вала рекуператора 1. На концах верхнего четырехлучевого водила 2 закреплены верхние концы удлиненных осей 5, на которых с помощью подшипников 6 установлены с возможностью вращения шестерни-сателлиты 7, находящиеся в зацеплении с центральной шестерней 4. Шестерни-сателлиты 7 имеют удлиненные корпусы и установлены на удлиненных осях 5 с образованием полостей, в которых размещены накопители потенциальной энергии, выполненные в виде многовитковых пружин кручения 8, навитых вокруг удлиненных осей 5 и прикрепленных своими концами к удлиненным осям 5 и шестерням-сателлитам 7. Вал рекуператора 1 подвешен вертикально на упорном подшипнике 9 посредством концевой шайбы 10. На валу рекуператора 1 жестко закреплен маховик 11, а на корпусе центральной шестерни 4 закреплено ведомое коническое зубчатое колесо 12, находящееся в зацеплении с ведущей конической шестерней 13 вала отбора мощности 14. На нижнем конце вала рекуператора 1 жестко закреплена малая ведущая коническая шестерня 15, находящаяся в зацеплении с малой ведомой конической шестерней 16 вала отбора мощности. Ведущая 13 и малая ведомая 16 конические шестерни вала отбора мощности установлены на валу отбора мощности 14 с возможностью вращения посредством пар радиально-упорных подшипников 17 и 18. Корпус ведущей конической шестерни 13 имеет площадку под контакт 19, которая вместе с полумуфтой 20, пружиной 21 и электромагнитной катушкой 22 образует большую электромагнитную фрикционную муфту 23. Корпус малой ведомой конической шестерни 16 имеет площадку под контакт 24, которая вместе с полумуфтой 25 пружиной 26 и электромагнитной катушкой 27 образует малую электромагнитную фрикционную муфту 28. Полумуфты 20 и 25 способны перемещаться вдоль вала отбора мощности 14 и при включении муфт передавать вращение посредством шлицевых соединений, соответственно, 29 и 30. Вал отбора мощности 14 установлен с возможностью вращения на паре радиально-упорных подшипников 31, а вал рекуператора 1 установлен с возможностью вращения и зафиксирован от перемещения в радиальном направлении радиально-упорными подшипниками 32 и 33 через ступицы ведомого конического зубчатого колеса 12 и маховика 11. При этом четырехлучевое водило установлено на валу рекуператора посредством подшипников 34 с образованием полости, внутри которой размещена обгонная муфта 35. Нижние концы удлиненных осей 5 жестко закреплены на нижнем четырехлучевом водиле 36, установленном на корпусе центральной шестерни 4 с возможностью вращения посредством подшипника 37. Рекуператор работает следующим образом.

При движении транспортного средства рекуператор находится в нейтральном положении (фиг. 1, 2): электромагнитные фрикционные муфты 23 и 28 разомкнуты, вал отбора мощности 14 свободно вращается вместе с полумуфтами 20 и 25, а вал рекуператора 1 неподвижен.

При рекуперативном торможении вращение с вала отбора мощности 14 необходимо передать на рекуператор (фиг. 3, 4). Для этого на электромагнитную катушку 22 подается напряжение, под действием магнитного поля, возбуждаемого в ней, полумуфта 20, вращающаяся вместе с валом отбора мощности 14, преодолевает усилие пружины 21 и прижимается к площадке контакта 19, приводя во вращение ведущую коническую шестерню 13. С ведущей конической шестерни 13 посредством зубчатого зацепления вращение передается на ведомое коническое зубчатое колесо 12, которое вращается вместе с центральной шестерней 4. С центральной шестерни 4 посредством зубчатых зацеплений вращение передается шестерням-сателлитам 7, которые закручивают многовитковые пружины кручения 8, накапливая в них потенциальную энергию.

При полной затяжке многовитковых пружин кручения 8 шестерни-сателлиты 7 стопорятся, и через неподвижное зубчатое зацепление центральной шестерни 4 с шестернями-сателлитами 7, а также замкнутую обгонную муфту 35, вращение с четырехлучевого водила 2 передается на вал рекуператора 1 с маховиком 11.

Затем раскручивающиеся многовитковые пружины кручения 8 заставляют вращаться шестерни-сателлиты 7, которые, обкатываясь по центральной шестерне 4, сообщают через четырехлучевые водила 2 и 36 дополнительный импульс вращения маховику 11, разгоняя его еще быстрее. Таким образом, потенциальная энергия упругой деформации многовитковых пружин кручения 8 переходит в кинетическую энергию вращающихся масс элементов рекуператора. В конце цикла рекуперативного торможения, когда вал отбора мощности 14 останавливается, большая электромагнитная фрикционная муфта 23 и обгонная муфта 35 размыкаются, а вал рекуператора 1 вместе с маховиком 11 продолжают свободно вращаться.

Впоследствии для трогания с места и разгона транспортного средства вращение с вала рекуператора 1 необходимо передать обратно на вал отбора мощности 14 (фиг. 5, 6). Для этого подается напряжение на электромагнитную катушку 27, под действием магнитного поля, возбуждаемого в ней, полумуфта 25, преодолевая усилие пружины 26, прижимается к площадке 24 корпуса малой ведомой конической шестерни 16. При этом вращение с вала рекуператора 1 передается через зубчатое зацепление малой ведущей конической шестерни 15 с малой ведомой конической шестерней 16, малую электромагнитную фрикционную муфту 28 и шлицевое соединение 29 на вал отбора мощности 14.

Таким образом, рекуператор отдает всю накопленную энергию, после чего напряжение в электромагнитной катушке 27 отключается, малая электромагнитная фрикционная муфта 28 размыкается, и рекуператор снова переходит в нейтральное положение.

Claims (1)

1. Рекуператор транспортного средства, оснащенный маховиком с изменяемой геометрией, содержащий вал рекуператора, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала рекуператора, отличающийся тем, что на концах трехлучевого кронштейна жестко закреплены удлиненные оси, на которых 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 центральной шестерней и валом рекуператора, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой вокруг вала рекуператора, концы которой соединены с центральной шестерней и валом рекуператора, для передачи вращения с вала отбора мощности на вал рекуператора предусмотрена коническая зубчатая передача, образованная конической шестерней рекуператора, жестко соединенной с центральной шестерней, и входной конической шестерней, установленной с возможностью вращения на вале отбора мощности посредством подшипников, а также электромагнитная фрикционная муфта, электромагнитная фрикционная муфта состоит из полумуфты, установленной на вале отбора мощности посредством шлицевого соединения с возможностью осевого перемещения вдоль вала отбора мощности, а также площадки под контакт на корпусе входной конической шестерни, для периодического включения и выключения электромагнитной фрикционной муфты в полумуфте предусмотрена электромагнитная катушка и возвратная пружина, при этом вал рекуператора установлен вертикально на упорном подшипнике и двух радиально-упорных подшипниках, а вал отбора мощности установлен на радиально-упорных подшипниках, маховичные секторы имеют увеличенную толщину и закреплены на удлиненных осях кронштейна, причем верхние концы удлиненных осей для увеличения их жесткости поддерживаются вторым трехлучевым кронштейном, жестко закрепленным на валу рекуператора.

Images