Рекуператор энергии транспортного средства
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советснни
Социалистических
Республик
||||921892 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 26. 09. 80 (21) 29865у/2у-11 (5! )И. Кл. с присоединением заявки,%—
В 60 К 9/04
F 16 Н 33/02
1Ьеудоротванв|й комитет
CCCP (23) Приоритет
Ю
Опубликовано 23.04.82 Бюллетень М 15
Лата опубликования описания 25. 04. 82 по делам изобретений и открытий (53) УДК629
° 113(088.8) (72) Автор изобретения с с
В. И. Игнаткин (7I ) Заявитель
| .. са;-.ард (g4) РЕКУПЕРАТОР ЭНЕРГИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
Изобретение относится к транс" портному машиностроению и может быть использовано в любых отраслях техни- ° ки, в механизмах, работающих в режимах частого изменения нагрузки, когда требуется рекуперация энергии.
Известно устройство для преобразования энергии и передачи вращения, содержащее входной и выходной валы, передающую систему и управляющие органы (11.
Недостатками этого устройства являются конструктивная сложность и сложность в управлении.
Известен привод, содвржащий кор" пус, вал, маховик, механизм передачи движес.ия от маховика к валу и тормоз (2).
Недостатками этого привода являются жесткая связь маховика с двигатегем v валом в момент передачи вращения, а также потери энергии, Эапасенной в, упругом элементе при от;,ключении фрикционной муфты.
Известен рекуператор энергии транспортного средства, содержащий корпус, s котором размещен маховик, связанный с валом трансмиссии транспортногоередства посредством кинематической цели и муфты свободного хода (Я.
Недостатками известного рекупера10 тора являются невозможность пополнения кинетической энергии маховика вот время стоянки транспортного средства и низкий КПД кинематической цепи, связывающей маховик с валос .
|5
Цель изобретения — повышение КПД регулятора энергии транспортного средства.
Поставленная цель достигается тем, 2б что кинематическая цепь рекуператора энергии транспортного средства выполнена в виде двух управляемых муфт, у первой из которых одна полумуфта жестко связана с корпусом, а вторая
921892
55 через первый упругий элемент связана с уГ1омянутым валом и одновременно через упомянутую муфту свободного хода с маховиком с возможностью включения в режиме торможения, у второй упомянутой муфты одна полумуфта соединена с маховиком, а вторая полумуфта связана через упругий элемент с валом трансмиссии и одновременно через вторую муфту свободного хода с корпусом с возможностью включения в режиме разгона транспортного средства, при этом упомянутые муфты снабжены устройством для их управления, выполненным в виде кулачков по количеству управляемых муфт, жестко связанных с упомянутым валом и кинематически связанных с соответ-: ствующим органом управления упомянутых муфт с возможностью включения последних по окончании цикла закручивания упругого элемента.
С целью обеспечения пополнения кинетической энергии маховика во время стоянки транспортного средства от внешнего источника энергии, он снабжен приводом, выполненным в виде дополнительной управляемой муфты, одна полумуфта которой жестко связана с корпусом, а вторая через дополнительную муфту свободного хода с маховиком с возможностью включения в режиме пополнения кинетической энергии маховика и одновременно через упругий элемент с обоймой, установленной на цилиндрической части маховика посредством тел качения для подсоединения к внешнему источнику энергии, причем муфта снабжена устройством :"для ее управления, выполненным в виде подпружиненных толкателей и кулачка, жестко связанных с упомянутой обоймой и кинематически связанных с соответствующим органом управления муфты с возможностью ее включения по окончании цикла закручивания упругого элемента.
Кроме того, исполнительный механизм каждой управляемой муфты выполнен в виде цилиндрической пружины, один конец которой закреплен на неподвижной полумуфте каждой муфты, а второй конец ее несколькими витка— ми охватывает подвижные полумуфты, при этом внутренний диаметр пружины в свободном состоянии меньше наружного диаметра подвижной полумуфты.
1О
15 го г5
° о
На фиг. 1 показана принципиальная схема рекуператора энергии транспортного средства; на фиг. 2 - исполнительный механизм управляемой муфты; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2.
Рекуператор содержит вал 1 трансмиссии, маховик 2, корпус 3, тормоз 4, содержащий упругий элемент 5, укрепленный одним концом на валу 1, а другим — на поворотной части 6 управляемой муфты, цилиндрическую пружину 7, один конец которой укреп лен на цилиндрической части корпуса
3, являющейся неподвижной частью 8 первой управляемой муфты, а второй конец охватывает несколькими витками поворотную часть 6 первой муфты, ме" ханизм раскрутки маховика, содержащий упругий элемент 9, укрепленный одним концом на поворотной части 10 дополнительной управляемой муфты, а другим — на обойме 11, получающей вращение от привода .12, цилиндрическую пружину !3, один конец которой укреплен на цилиндрической части корпуса 3, являющейся неподвижной частью 14 дополнительной управляемой муфты, а второй конец охватывает несколькими витками часть 10 муфты, механизм передачи движения от маховика на выходной вал, содержащий упругий элемент 15, укрепленный одним концо на валу 1, а вторым - на поворотной части 16 второй управляемой муфты, цилиндрическую пружину
17, один конец которой укреплен на цилиндрической части маховика 2, а второй конец охватывает несколькими витками часть 16 второй муфты, причем внутренние диаметры пружин 7, 13 и
17 в свободном состоянии несколько меньше наружных (охватываемых) диаметров деталей 6 и 8, 10 и 14, 2 и 16 соответственно.
Обойма 11 установлена на цилиндрической части ступицы маховика 2. посредством тел 18 качения, маховик установлен на валу 1 посредством тел 19 качения. Части 6 и 10 связаны с маховиком через муфты свободного хода, образованные телами 20 качения. Часть 16 связана с корпусом
3 через муфту свободного хода, образованную телами 21 качения. Колеса
22 транспортного средства закреплены на валу 23, получающему вращение or вала 1 через зубчатые колеса
24, 25 или 24, 26, 27.
21892 6
l0 !
5 9
Устройства отрицательной обратной связи каждой управляемой муфты показаны на фиг. 1 пунктирными линиями.
Устройство отрицательной обратной связи дополнительной управляемой муфты содержит пальцы 28, закрепленные на нажимном диске 29, торцевой кулачок 30, жестко закрепленный на обойме 11, управляющую втулку 31 с наклонным пазом 32 для управляющего Г-образного штыря 33, имеющего воэможность перемещаться вдоль продольной оси по стрелке Б с жесткой фиксацией в любом заданном положении, но без воэможности поворота вокруг своей оси для регулирования величины завода упругоro элемента 9, а следовательно, для регулирования движущего или тормозного момента, пружину 34, опирающуюся одним концом на фланец втулки
31 через промежуточную деталь 35 и тела 36 качения, а другим - на корпус 3, пружину 13, один конец которой укреплен на цилиндрической части корпуса 3, являющейся неподвиж. ной частью 14 муфты, второй конец охватывает несколькими витками . часть 10, причем внутренний диаметр пружины 13 в свободном состоянии несколько меньше наружного диаметра деталей 10 и 14, а ее послений виток, охватывающий деталь 10,.îòîãíóò в виде упора 37, выпущенного внутрь специального окна 38, выполненного во втулке 31, ширина этого окна несколько больше проекции длины паза
32 в продольном направлении.
Диск 29 взаимодействует с втулкой
31 посредством тел 39 качения. Де" таль 10 взаимодействует с обоймой
11 через тела 40 качения.
Выполнение отрицательной обратной связи первой управляемой муфты аналогично описанному, а отрицательная связь второй управляемой муфты отличается тем, что один конец цилиндрической пружины 17 закреплен на цилиндрической части маховика 2, а второй охватывает несколькими витками детали 16.
Трансмиссия работает следующим образом.
При включении привода 12 через обойму 11 начинается завод упругогоэлемента 9. В этот момент окно 38 во втулке 31 не касается упора 37 отогнутого конца пружины 13, упор 37 отпущен, а между деталями 10 и 13 зазора нет, и пружина 13 плотно охватывает часть 10 дополнительной муфты. Поскольку другой конец пружины
13 укреплен в корпусе 3, в результате часть 10 становится неподвижной и обеспечивает возможность заводки упругого элемента 9 при вращении обоймы 11. После того, как упругий элемент 9 заведется на определенный, наперед заданный момент, кулачок 30, жестко закрепленный на обойме 11 и являющийся элементом сравнения, начинает отжимать через пальцы 28 диск 29, который через тела 39 качения, образующие упорный подшипник, отводит в осевом направлении по стрелке Б управляющую втулку 31, сжимая пружину 34. При этом поскольку штырь
33 зафиксирован в. заданном положении и находится в пазу 32, осевое перемещение втулки 31 вызывает ее поворот за счет взаимодействия штыря 33 со стенкой паза 32, стенка окна 38 соприкасается с упором 37 пружины
13 и поворачивает пружину 13 в направлении образования зазора между деталями 13 и 10. При этом происходит а выключение муфты, и деталь 10 начинает вращаться под действием заведенного упругого элемента 9 и через муфту свободного хода, образованную телами 20 качения, отдает энергию запасенную упругим элементом от привода, маховику 2, который получает импульс энергии и начинает вращаться быстрее, т.е. получает приращение скорости.
Поскольку при разгоне маховика конец упругого элемента 9, связанный с деталью 10, поворачивается относительно продольной оси на угол, примерно равный тому, на который повернулась обойма 11 при заводе пружины, рассог" ласование по углу между деталями 10 и 11 исчезает и кулачок 30 детали 11 позволяет пальцам 28 переместить ,в направлении, противоположном стрелке Б, втулку 31 под действием пружины 34. Между деталями 10 и
13 зазор исчезает, и деталь 10 останавливается под действием охватывающей ее своими витками пружины 13, упругий элемент 9 вновь начинает закручиваться при включенном приводе. Такие циклы могут повторяться сколь угодно долго для раскручивания маховой массы до необходимой скорости, т.е. маховая масса постепенно разгоняется, получая им/ 92 пульсы энергии от привод-, через упругий элемент.
Для вращения вала 1 включается вторая управляемая муфта. При этом пружина 17 пготно без зазора охватывает часть 16 и цилиндрическую часть маховика 2, в результате чего маховик 2 жестко связывается с частью
16, к которой прикреплен один конец упругого элемента 15. Начинается заводка упругого элемента 15 до момента сопротивления вращению вала
1, затем начинает вращаться вал 1 от маховика 2 через упругий элемент 15.
Муфта свободного хода, образованная телами 21 качения, не позволяет упругому элементу 15 раскручиваться вхолостую.
При необходимости торможения вклю" чается первая управляемая муфта, при этом пружина 7 плотно без зазора охватывает части 6 и 8 корпуса 3, в результате чего часть 6 становится неподвижной, и тогда излишек энергии от элемента 15, вращающего вал начинает накапливаться в элементе 5, т.е. начинается ".авод элемента 5 до определенного момента. Затем пружина 7 отпускает зсть 6, и она, вращаясь, через муфту свободного хода, образованную телами 20 качения, отдает накопленную элементом энергию торможения маховику 2, т.,е. ооисходит рекуперация избытка энергии при торможении. Такие циклы повторяются o те ение всего времени торможения.
Накопленную энергию торможения маховик отдает затем на вращение вала 1. От вала 1 через колеса 2ч и 25 передается вращение валу 23, на котором закреплены колеса транспортного средства. Для заднего хода вращение от вала 1 к валу 2) передается через колеса 2ч, 26 и 27.
Использование рекуператора энергии позволяет повысить КПД транспортного средства и исключить режимы работы двигателя, связанные с повышенным выделением вредных веществ.
Формула изобретения
Рекуператор энергии транспортного средства, содержащий корпус, в котором размещен маховик, связанный
I с валом трансмиссии транспортного средства посредством кинематической цепи и муфты свободного хода, о т— л и ч а ю щ и " с я тем, что, с целью повышения его КПД, кинематическая цепь выполнена в виде двух управляемых муфт, у первой из которых одна полумуфта жестко связана с упомянутым валом и одновременно через упомянутую муфту свободного хода с
10 маховиком с воэможностью включения в режиме торможения, у второй упо мянутой муфты одна полумуфта соединена с маховиком, а вторая полумуфта связана через упругий элемент с валом трансмиссии и одновременно через вторую муфту свободного хода с корпусом, с возможностью включ ния в режиме разгона транспортного средства, при этом упомянутые муфты
jg снабжены устройством для их управления, выполненным в виде кулачков по количеству управляемых муфт, жестко связанных с упомянутым валом и кинематически связанных с соответствующим д органом управления упомянутых муфт с воэможностью включения последних по окончании цикла закручивания упругого элемента.
2. Рекуператор энергии по и. 1„ щ отличающийся гем, что, с целью обеспечения пополнения кинетической энергии маховика во время стоянки транспортного средства от внешнего источника энергии, он снабжен приводом, выполненным в виде дополнительной управляемой муфты,. одна полумуфта которой жестко связана с корпусом, а вторая - через дополнительную муфту свободного хода с маховиком с возможностью включения в режиме пополнения кинетической энергии маховика и одновременно через упругий элемент с обоймой, установленной на цилиндрической части маховика посредством тел качения для подсоединения к внешнему источнику энергии, причем муфта снабжена устройством для ее управления, выполненным в виде подпружиненных толкатеS9 лей и кулачка, жестко связанных с упомянутой обоймой и кинематически связанных с соответствующим ор.-аном управления муфты с воэможностью ее включения по окончании цикла закручивания упругого элемента.
Рекуператор энергии по пп. 1 и
2, отличающийся тем, что исполнительный механизм каждой управпяемой муфты выполнен в виде
921892
9 цилиндрической пружины один конец которой закреплен на неподвижной полумуфте каждой муфты, а второй конец ее несколькими витками охватывает подвижные полумуфты, при этом внутренний диаметр пружины в свободном состоянии меньше наружного диаметра подвижной полумуфты.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
N 605050, кл. F 16 H 33/02, 1978.
2. Авторское свидетельство СССР
II 388909, кл. В 30 В 1/06, 1965.
3. Патент CIIIA 1 2935899, кл. 74-732, 1960 (прототип).
921892
Фиг. Е
Составитель А. Хабаров
Редактор И. Николайчук Техред А. Ач Корректор О. Билак
1 Подписное
Заказ 2 /21 Тираж 7 5
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий
113035, Иосква, 3-35., Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,