RU209880U1 - Аккумулятор 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.Аккумулятор механической энергии с упругими элементами в виде пружин сжатия, двумя коническими зубчатыми передачами, которые позволяют при накоплении и отдаче механической энергии обеспечить вращение вала отбора мощности в одном направлении. Для управления включением фрикционных муфт предусмотрены два соленоида с общим штоком, возвратными пружинами и рычагом. С целью повышения энергоемкости аккумулятор содержит дополнительный накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения.Техническим результатом применения данного аккумулятора является уменьшение расхода топлива в двигателе транспортного средства за счет более эффективного накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона.

Description

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

Известен аккумулятор механической энергии с упругими элементами (патент РФ №179447), содержащий вал, на котором жестко закреплен четырехлучевой кронштейн и барабан с упругими элементами в виде пружин сжатия, а также механизм передачи крутящего момента с вала отбора мощности на аккумулятор и в обратном направлении. Аккумулятор позволяет накапливать энергию торможения транспортного средства для последующего использования при трогании с места и разгоне.

Недостатком данного аккумулятора является низкая энергоемкость пружин сжатия, что не позволяет накапливать достаточное количество потенциальной энергии упругой деформации для эффективной рекуперации энергии торможения транспортного средства.

Задачей полезной модели является создание аккумулятора механической энергии, способного накапливать потенциальную энергию упругодеформированных элементов в большем объеме.

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

Технический результат достигается предлагаемым аккумулятором механической энергии с упругими элементами (далее - аккумулятор), содержащим неподвижную ось аккумулятора, на которой жестко закреплен четырехлучевой кронштейн и установлен с помощью подшипников барабан с возможностью поворота вокруг оси аккумулятора. На концах четырехлучевого кронштейна закреплены упоры. В полости барабана по дуге размещены пружины сжатия, концы которых соединяют попарно упоры кронштейна и упоры барабана. На корпусе барабана жестко закреплена коническая шестерня аккумулятора, одновременно находящаяся в зацеплении с входной конической шестерней и выходной конической шестерней, установленными с возможностью вращения относительно вала отбора мощности посредством подшипников. Корпус входной конической шестерни имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, площадкой под контакт и шлицевым соединением образует входную фрикционную муфту. Корпус выходной конической шестерни также имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, площадкой под контакт и шлицевым соединением образует выходную фрикционную муфту. Полумуфты выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности и передачи вращения посредством шлицевых соединений при включении муфт. Вал отбора мощности установлен с возможностью вращения на подшипниках. Для управления включением фрикционных муфт предусмотрены два соленоида с общим штоком, возвратными пружинами и рычагом, соединенным с полумуфтам и посредством кронштейна и двух колец. Аккумулятор имеет увеличенную полость, образованную барабаном и осью аккумулятора, внутри которой размещен дополнительный накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, соединяющей своими зацепами барабан и ось аккумулятора.

Применение предлагаемого аккумулятора 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 изображен аккумулятор и его фронтальная проекция в нейтральном положении. На фиг. 2 изображен аккумулятор и его фронтальная проекция в положении, соответствующем рекуперативному торможению (накоплению энергии). На фиг. 3 изображен аккумулятор и его фронтальная проекция в положении, соответствующем троганию с места (отдаче накопленной энергии).

Аккумулятор включает неподвижную ось аккумулятора 1, на которой жестко закреплен четырехлучевой кронштейн 2 и установлен с помощью подшипников 3 барабан 4 с возможностью поворота вокруг оси аккумулятора 1. На концах четырехлучевого кронштейна 2 закреплены упоры 5. В полости 6 барабана 4 по дуге размещены пружины сжатия 7, концы которых соединяют попарно упоры 5 кронштейна и упоры 8 барабана. На корпусе барабана 4 жестко закреплена коническая шестерня аккумулятора 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, площадкой под контакт 17 и шлицевым соединением 18 образует входную фрикционную муфту 19. Корпус выходной конической шестерни 11 также имеет площадку под контакт 20, которая вместе с полумуфтой 21, площадкой под контакт 22 и шлицевым соединением 23 образует выходную фрикционную муфту 24. Полумуфты 16 и 21 выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности 12 и передачи вращения посредством шлице вы х соединений, соответственно, 18 и 23 при включении муфт.

Для управления включением фрикционных муфт 19 и 24 предусмотрены соленоиды 26 и 27 с общим штоком 28, возвратными пружинами 29, 30 и рычагом 31, соединенным с полумуфтами 16 и 21 посредством кронштейна 32, а также колец 33 и 34. Аккумулятор имеет увеличенную полость, образованную барабаном 4 и осью аккумулятора 1, внутри которой размещен дополнительный накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения 35, соединяющей своими зацепами барабан 4 и ось аккумулятора 1.

Аккумулятор работает следующим образом.

При движении транспортного средства аккумулятор находится в нейтральном положении (фиг. 1): электромагнитные фрикционные муфты 19 и 24 разомкнуты, вал отбора мощности 12 с полумуфтами 16 и 21 свободно вращается, пружины сжатия 7 не сжаты, пружина кручения 35 не закручена, а аккумулятор неподвижен.

При рекуперативном торможении вращение с вала отбора мощности 12 необходимо передать на аккумулятор (фиг. 2). Для этого на соленоид 26 подается напряжение, под действием магнитного поля, возбуждаемого в нем, общий шток 28 утапливается в соленоид 26, поворачивая рычаг 31, который перемещает кронштейн 32 с кольцами 33 и 34 вправо. 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 аккумулятора 9, которая начинает вращаться вместе с барабаном 4 вокруг неподвижной оси аккумулятора 1. Барабан 4 совершает поворот, сжимает пружины сжатия 7 и закручивает пружину кручения 35, накапливая в них потенциальную энергию.

Впоследствии, для трогания с места и разгона транспортного средства вращение с аккумулятора необходимо передать обратно на вал отбора мощности 12 (фиг. 3). Для этого с соленоида 26 напряжение переключается на соленоид 27. Под действием магнитного поля, возбуждаемого в нем, общий шток 28 утапливается в соленоид 27, поворачивая в другую сторону рычаг 31, который перемещает кронштейн 32 с кольцами 33 и 34 влево. Полумуфта 21 прижимается к площадке под контакт 20 своей площадкой под контакт 22. При этом входная фрикционная муфта 19 размыкается, а выходная фрикционная муфта 24 замыкается. Сжатые пружины сжатия 7 разжимаются, а закрученная пружина кручения 35 раскручивается, поворачивая барабан 4 вместе с конической шестерней аккумулятора 9 в обратную сторону. Посредством зубчатого зацепления вращение с конической шестерни аккумулятора 9 передается на выходную коническую шестерню 11, а с нее посредством включенной выходной фрикционной муфты 24 и шлицевого соединения 23 - на вал отбора мощности 12.

Таким образом, аккумулятор отдает потенциальную энергию упругодеформированных пружин сжатия 7 и пружины кручения 35, после чего напряжение в соленоиде 27 отключается, под действием пружин 29 и 30 общий шток 31 с кронштейном 32, кольцами 33 и 34 возвращается в среднее положение, размыкая выходную фрикционную муфту 24. По окончании цикла разгона аккумулятор снова переходит в нейтральное положение.

Claims (1)

1. Аккумулятор механической энергии с упругими элементами, содержащий неподвижную ось аккумулятора, на которой жестко закреплен четырехлучевой кронштейн и установлен с помощью подшипников барабан с возможностью поворота вокруг оси аккумулятора, на концах четырехлучевого кронштейна закреплены упоры, в полости барабана по дуге размещены пружины сжатия, концы которых соединяют попарно упоры кронштейна и упоры барабана, на корпусе барабана жестко закреплена коническая шестерня аккумулятора, одновременно находящаяся в зацеплении с входной конической шестерней и выходной конической шестерней, установленными с возможностью вращения относительно вала отбора мощности посредством подшипников, корпус входной конической шестерни имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, площадкой под контакт и шлицевым соединением образуют входную фрикционную муфту, корпус выходной конической шестерни также имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, площадкой под контакт и шлицевым соединением образует выходную фрикционную муфту, полумуфты выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности и передачи вращения посредством шлицевых соединений при включении муфт, а вал отбора мощности установлен с возможностью вращения на подшипниках, причем для управления включением фрикционных муфт предусмотрены два соленоида с общим штоком, возвратными пружинами и рычагом, соединенным с полумуфтами посредством кронштейна и двух колец, отличающийся тем, что имеет увеличенную полость, образованную барабаном и осью аккумулятора, внутри которой размещен дополнительный накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, соединяющий своими зацепами барабан и ось аккумулятора.

Images