Рекуператор энергии транспортного средства Советский патент 1982 года по МПК B60K9/04 F16H33/02 

(5) РЕКУПЕРАТОР ЭНЕРГИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

I

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в любых отраслях техники, 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 l .

Недостатками этого устройства являются конструктивная сложность и сложность а управлении.

Известен привод, содержащий корпус, вал, маховик, механизм передачи движения от маховика к валу и тормоз 2 .

Недостатками этого привода являются жесткая связь маховика с двигателем и валом в момент передачи вращения, а также потери энергии, запасенной а упругом элементе при от,;ключении фрикционной муфты.

Известен рекуператор энергии транспортного средства, содержащий корпус, в котором размещен маховик, связанный с валом трансмиссии транспортного« €редства посредством кинематической цепи и муфты свободного хода 3..

Недостатками известного рекупера10тора являются невозможность пополнения кинетической энергии маховика во время стоянки транспортного средства и низкий КПД кинематической цепи, связывающей маховик с валок(,.

15

Цепь изобретения - повышение КПД регулятора энергии транспортного средства.

Поставленная цель достигается тем, что кинематическая цепь рекуператора

20 энергии транспортного средства выполнена в виде двух управляемых муфт, у первой из которых одна полумуфта жестко связана с корпусом, а вторая

3

через первый упругий элемент связана с упомянутым валом и одновременн через упомянутую муфту свободного хда с маховиком с возможностью вклочения 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 возможность 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 витками охватывает подвижные полумуфты, при этом внутренний диаметр пружины в свободном состоянии меньше наружного диаметра подвижной полумуфты.

8924

На фиг. 1 показана принципиальная схема рекуператора энергии транспортного средства; на фиг. 2 - исполнительный механизм управляемой

5 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,

0 а другим - на поворотной части 6 управляемой муфты, цилиндрическую пружину 7, один конец которой укреплен на цилиндрической части корпуса 3, являющейся неподвижной частью 8

S первой управляемой муфты, а второй конец охватывает несколькими витками поворотную часть 6 первой муфты, механизм раскрутки маховика, содержащий упругий элемент 9, укрепленный рд0 ним концом на поворотной части 10 дополнительной управляемой муфты, а другим - на обойме 11 , получающей вращение от привода 12, цилиндрическую пружину 13, один конец которой

5 укреплен на цилиндрической части корпуса 3:. являющейся неподвижной частью дополнительной управляемой муфты, а Второй конец Охватывает не|Сколькими витками часть 10 муфты,

O механизм передачи движения от маховика на выходной вал, содержащий упругий элемент 15, укрепленный одним концог- 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 1+, 2 и/16 соответственно.

5 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

0 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

5 22 транспортного средства закреплены на валу 23, получающему вращение от вала 1 через зубчатые колеса , 25 или 2it, 26, 27. Устройства отрицательной обратно связи каждой управляемой муфты пока заны 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 возможность перемещаться вдоль продольной оси по стрелке Б с жесткой фиксацией в любом заданном положении, но без возможности поворота вокруг своей оси для регулирования величины завода упругого элемента 9 а следовательно, для регулирования движущего или тормозного момента, пружину З, опирающую ся одним концом на фланец втулки 31через промежуточную деталь 35 и тела 36 качения, а другим - на корпус 3, пружину 13, один конец которой укреплен на цилиндрической части корпуса 3, являющейся неподви ной частью муфты, второй конец охватывает несколькими витками часть 10, причем внутренний диаметр пружины 13 в свободном состоянии не скЬлько меньше наружного диаметра деталей 10 и 14, а ее послений виток, охватывающий деталь 10, отогну в виде упора 37, выпущенного внутрь специального окна 38, выполненного во втулке 31, ширина этого окна несколько больше проекции длины Паза 32в продольном направлении. Диск 29 взаимодействует с втулкой 31 посредством тел 39 качения. Деталь 10 взаимодействует с обоймой 11 через тела tO 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 виткам детали 16. Трансмиссия работает следующим образом. При включений 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 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 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 врпщатьгя 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, рассогласование 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 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/пульсы энергии от привод.-j через упругий элемент. Для вращения вала 1 включается вторая управляемая муфта. При этом пружина 17 плотно без зазора охват вает часть 16 и цилиндрическую час маховика 2, в результате чего махо вик 2 жестко связывается с частью 16, к которой прикреплен один коне упругого элемента 15- Начинается заводка упругого элемента 15 ДО момента сопротивления вращению вал 1, затем начинает вращаться вал 1 маховика 2 через упругий элемент 1 Муфта свободного хода, образованная телами 21 качения, не позволяе упругому элементу 15 раскручиватьс вхолостую. При необходимости торможения вк чается первая управляемая муфта, п этом пружина 7 плотно без зазора охватывает части 6 и 8 корпуса 3. результате чего часть 6 становится неподвижной, и тогда излишек энерг от элемента 15 вращающего вал 1, начинает накапливаться в элементе 5 Ф т.е. наминается завод элемента 5 до определс;|-1ного момента. Затем пружина 7 отпускает УЗСТЬ 6, и она вращаясь, через муфту свободного хода, образованную телами 20 качения, отдает накопленную элементом 5 энергию торможения маховику 2, т.е. происходит рекуперация избытка энергии при торможении. Такие цчклы повторяются в- течение всего времени торможения. Накопленную энергию торможения маховик отдает затем ,на вращение . вала 1. От вала 1 через колеса 2 VI 25 передается вращение валу 23, на котором закреплены колеса транс портного средства. Для заднего ход вращение от вала 1 к валу 23 передается через колеса , 2б и 27Использование рекуператора энер гии позволяет повысить КПД транспортного средства и исключить режимы работы двигателя, связанные с повышенным выделением вредных веществ. Формула изобретения 1. Рекуператор энергии транспор ного средства, содержащий корпус, котором размещен маховик, связанны с валом трансмиссии транспортного 8 средства посредством кинематической i цепи и муфты свободного хода, отличающийся 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 маховиком с возможностью включения в режиме торможения, у второй упомянутой муфты одна полумуфта со,единена 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 упомянуть муфты снабжены устройством для их управления, выполненным в виде кулачков по количеству управляемых муфт, жестко связанных с упомянутым валом и кинематически связанных с соответствующим органом управления упомянутых муфт с возможностью включения последних по окончании цикла закручивания упругого элемента. 2. Рекуператор энергий по п. 1, от.л и ч а ющи и с я тем, что, с целью обеспечения пополнения кине-тической энерг,ии 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. 3. Рекуператор энергии по пп. I и 2, отличающийся тем, что исполнительный механизм каждой управпяемой муфты выполнен в виде 99 Цилиндрической пружины, один конец которой закреплен ни 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. и II О J S 2 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР N605050, кл. F 16 Н 33/02, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР Н 388909, кл. В 30 В 1/06, 19б5, 3.Патент США № 2935899, кл. , I960 (прототип). JB J4 ЗП6 П МЛ

Jf и

Фиъ. If/S Фut.Z

; Z8