Рекуператор энергии транспортного средства

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советск ниСоцнапистичеснииРеспубннн и 921892(23)Приоритет ЮОпубликовано 23.04.82 Бюллетень РЬ 15 Дата опубликования описания 25. 04, 82 по делам изобретений и открытий(72) Автор изобретения Игнат 71) Заявите 54) РЕКУПЕРАТОР ЭНЕРГИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВ сенной менте при от угом эл кционно ИзоЬрепортномуиспользов у тытранортор энерги содержащий щен махови тен рекуперао средства,отором размес валом трредства по в мех ртн имах цас огда тре рансинемао ансмисси св нныиогосредствомы свободно ение относится к транс"ашиностроению и может бытно в любых отраслях технинизмах, работающих в реого изменения нагрузки,уется рекуперация энерИзвестно устройство для преобразования энергии и передачи вращения,содержащее входной и выходной валы,передающую систему и управляющие ор-.ганы 11,Недостатками этого устройства являются конструктивная сложность исложность в управлении.Известен привод, содвржащий кор"пус, вал, маховик, механизм ттередаци движения от маховика к валу итормоз 21.Нед статками этого привода являются жесткая связь маховика с двигателем и валом в момент передачи вращения, а также потери энергии, Эапатицескои цели и муфт гхода 31,Недостатками известного рекупера 0тора являются невозможность пополнения кинетической энергии маховика вотвремя стоянки транспортного средстваи низкий КПД кинематицеской цеписвязывающей маховик с валом.5Цель изобретения - повышение КПДрегулятора энергии транспортногосредства.Поставленная цель достигается тем,2 бчто кинематическая цепь рекуператораэнергии транспортного средства выполнена в виде двух управляемых муфт,у первой из которых одна полумуфтажестко связана с корпусом, а вторая921892 45 Зо И через первый упругий элемент связана с упомянутым валом и одновременночерез упомянутую муфту свободного хода с маховиком с возможностью включения в режиме торможения, у второйупомянутой муфты одна полумуфта соединена с маховиком, а вторая полумуфта связана через упругий элементс валом трансмиссии и одновременночерез вторую муфту свободного ходас корпусом с возможностью включенияв режиме разгона транспортного средства, при этом упомянутые муфтыснабжены устройством для их управления, выполненным в виде кулачков поколичеству управляемых муфт, жестко связанных с упомянутым валом икинематически связанных с соответ-: ствующим органом управления упомянутых муфт с возможностью включенияпоследних 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 кинетицеской энергии маховика и одновременно через упругий элемент с обоймой, установленной на цилиндрической части маховика посредством тел качения для подсоединения к внешнему источнику энергии, причеммуфта снабжена устройством:".для ее управления, выполненным в виде подпружиненных толкателей и кулачка, жестко связанных с упомянутой обоймой и кинематицески 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. 5 1 О 1 го гз зо 33о фНа фиг. 1 показана принципиальная схема рекуператора энергии транс. портного 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 укреплен 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 цасть 10 муфты, механизм передачи движения от маховика на выходной вал, содержащий упругий элемент 5, 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 от вала 1 через зубчатые колеса 24, 25 или 24, 26, 27.21892 6 5 9Устройства отрицательной обратнойсвязи каждой управляемой муфты показаны на фиг. 1 пунктирными линиями.Устройство отрицательной обратнойсвязи дополнительной управляемоймуфты 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 перемещатьсявдоль продольной оси по стрелке Бс жесткой фиксацией в любом заданном положении, но без воэможностиповорота вокруг своей оси для регулирования величины завода упругого элемента 9, а следовательно, длярегулирования движущего или тормозного момента, пружину 3 ч, опирающуюся одним концом на фланец втулки31 через промежуточную деталь 35и тела 36 качения, а другим - накорпус 3, пружину 13, один конецкоторой укреплен на цилиндрическойчасти корпуса 3, являющейся неподвиж.ной частью 14 муфты, второй конецохватывает несколькими виткамичасть 10, причем внутренний диаметрпружины 13 в свободном состоянии несколько меньше наружного диаметрадеталей 10 и 11, а ее послений виток, охватывающий деталь 10,.отогнутв виде упора 37, выпущенного внутрьспециального окна 38, выполненногово втулке 31, ширина этого окна несколько больше проекции длины паза32 в продольном направлении.Диск 29 взаимодействует с втулкой31 посредством тел 39 качения, Де"таль 1 О взаимодействует с обоймой11 через тела 10 качения,Выполнение отрицательной обратнойсвязи первой управляемой муфты аналогично описанному, а отрицательнаясвязь второй управляемой муфты отличается тем, что один конец цилиндрической пружины 17 закреплен на цилиндрической части маховика 2, авторой охватывает несколькими виткамидетали 16.Трансмиссия работает следующимобразом.При включении привода 12 черезобойму 11 начинается завод упругого.элемента 9. В этот момент окно 38 вовтулке 31 не касается упора 37 отогнутого конца пружины 13, упор 37отпущен, а между деталями 10 и 13 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 зазора нет, и пружина 13 плотно охва.тывает часть 1 О дополнительной муфты. Поскольку другой конец пружины13 укреплен в корпусе 3, в результате часть 10 становится неподвижной и обеспечивает возможность заводки упругого элемента 9 при вращенииобоймы 11. После того, как упругийэлемент 9 заведется на определенный,наперед заданный момент, кулачок 30,жестко закрепленный на обойме 11 иявляющийся элементом сравнения, начинает отжимать через пальцы 28диск 29, который через тела 39 качения; образующие упорный подшипник,отводит в осевом направлении по стрелке Б управляющую втулку 31, сжимаяпружину 34. При этом поскольку штырь33 зафиксирован в. заданном положениии находится в пазу 32, осевое перемещение втулки 31 вызывает ее поворот за счет взаимодействия штыря 33со стенкой паза 32, стенка окна 38соприкасается с упором 37 пружины13 и поворачивает пружину 13 в направлении образования зазора междудеталями 13 и 10. При этом происходитавыклюцение муфты, и деталь 10 начинает вращаться под действием заведенного упругого элемента 9 и черезмуфту свободного хода, образованнуютелами 20 кацения, отдает энергиюзапасенную упругим элементом от привода, маховику 2, который получаетимпульс энергии и начинает вращатьсябыстрее, т.е, получает приращениескорости,Поскольку при разгоне маховикаконец упругого элемента 9, связанныйс деталью 10, поворачивается относительно продольной оси на угол, примерноравный тому, на который повернуласьобойма 11 при заводе пружины, рассог"ласование по углу между деталями 10и 11 исчезает и кулачок 30 детали 11позволяет пальцам 28 переместить,в направлении, противоположномстрелке Б, втулку 31 под действиемпружины 3 ч. Между деталями 10 и13 зазор исчезает, и деталь 10 останавливается под действием охватыва.ющей ее своими витками пружины 13,упругий элемент 9 вновь начинаетзакручиваться при включенном приводе. Такие циклы могут повторятьсясколь угодно долго для раскручивания маховой массы до необходимойскорости, т.е, маховая масса постепенно разгоняется, получая им7 92пульсы энергии от привод:, черезупругий элемент.Для вращения вала 1 включаетсявторая управляемая муФта. При этомпружина 17 пготно без зазора охватывает часть 16 и цилиндрическую частьмаховика 2, в результате чего маховик 2 жестко связывается с частью16, к которой прикреплен один конецупругого элемента 15, Начинаетсязаводка упругого элемента 15 домомента сопротивления вращению вала1, затем начинает вращаться вал 1 отмаховика 2 через упругий элемент 15.МуФта свободного хода, образованная телами 21 качения, не позволяетупругому элементу 15 раскручиватьсявхолостую,При необходимости торможения вклю"чается первая управляемая муфта, приэтом пружина 7 плотно без зазораохватывает части 6 и 8 корпуса 3, врезультате чего часть 6 становитсянеподвижной, и тогда излишек энергииот элемента 15, вращающего валначинает накапливаться в элементе 5,т,е. начинается завод элемента 5до определенного момента, Затемпружина 7 отпускает чзсть 6, и она,вращаясь через муфту свободногохода, образованную телами 20 качения, отдает накопленную элементом5 энергию торможения маховику 2,т.,е. пооисходит рекуперация избытка энергии при торможении. Такиециклы повторяются в те ение всеговремени торможения,Накопленную энергию торможениямаховик отдает затем на вращениевала 1. От вала 1 через колеса 2 чи 25 передается вращение валу 23,на котором закреплены колеса транспортного средства. Для заднего ходавращение от вала 1 к валу 23 передается через колеса 2 ч, 26 и 27.Использование рекуператора энергии позволяет повысить КПД транспортного средства и исключить режимы работы двигателя, связанныес повышенным выделением вредныхвеществ.формула изобретенияРекуператор энергии транспортного средства, содержащий корпус, в котором размещен маховик, связанный 1с валом трансмиссии транспортного средства посредством кинематическойцепи и муфты свободного хода, о т -л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения его КПД, кинематическая цепь выполнена в виде двух управляемых муфт, у первой из которыходна полумуфта жестко связана супомянутым валом и одновременно черезупомянутую муфту свободного хода с 10 маховиком с воэможностью включенияв режиме торможения, у второй упомянутой муфты одна полумуфта соединена с маховиком, а вторая полумуфта связана через упругий элемент свалом трансмиссии и одновременно через вторую муфту свободного хода скорпусом, с возможностью включенияв режиме разгона транспортногосредства, при этом упомянутые муфты щ снабжены устройством для их управления, выполненным в аиде кулачков поколичеству управляемых муфт, жесткосвязанных с упомянутым валом и кинематически связанных с соответствующим д органом управления упомянутых муфтс воэможностью включения последнихпо окончании цикла закручивания упругого элемента.2. Рекуператор энергии по и. 1 Зо о т л и ч а ю щи й с я тем, что,с целью обеспечения пополнения кине.тической энергии маховика во времястоянки транспортного средства отвнешнего источника энергии, он снабжен приводом, выполненным в виде дополнительной управляемой муфты, однаполумуфта которой жестко связана скорпусом, а вторая - через дополнительную муфту свободного хода с маховиком с возможностью включения врежиме пополнения кинетической энергии маховика и одновременно черезупругий элемент с обоймой, установленной на цилиндрической части маховика посредством тел качения дляподсоединения к внешнему источникуэнергии, причем муфта снабжена устройством для ее управления, выполненным в виде подпружиненных толкателей и кулачка, жестко связанных супомянутой обоймой и кинематическисвязанных с соответствующим органомуправления муфты с воэможностью еевключения по окончании цикла закручивания упругого элемента.3, Рекуператор энергии по пп, 1 и2, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что исполнительный механизм каждойуправпяемой муфты выполнен в виде-921892 9цилиндрической 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 свобод" ном состоянии меньше наружного диаметра подвижной полумуфты. 10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР й 605050, кл. Г 16 Н 33/02, 1978. 2. Авторское свидетельство СССР 1 г 388909 кл. В 30 В 1/06, 1965 3, Патент США й 2935899 кл. 4-732 1960 (пРототип).Составитель А. ХабаровРедактор И. Николайчук Техред А. Рч Корректор О. Билакра Подписное илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект Заказ 2 /21 Ти ВНИИПИ Государственного по делам изобретений. 113035, Иосква, ЖР