Рекуператор транспортного средства с упругими элементами

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 с упругими элементами, содержащий два первичных вала, установленных на радиально-упорных подшипниках с возможностью вращения, а также вторичные оси, установленные на радиальных подшипниках с возможностью вращения. На первичных валах и осях установлены упругие элементы, выполненные в виде пружин кручения, а также цилиндрические шестерни для передачи вращения между пружинами и конические шестерни для передачи вращения с вала отбора мощности на рекуператор и в обратном направлении. Рекуператор оснащен однодисковыми электромагнитными фрикционными муфтами для управления работой рекуператора при накоплении и отдаче энергии.
Недостатком данного рекуператора является низкая нагрузочная способность однодисковых электромагнитных фрикционных муфт, что не позволяет рекуператору накапливать достаточное количество энергии.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание рекуператора транспортного средства, способного запасать потенциальную энергию упругодеформированных элементов в большем объеме и при этом имеющего более надежный механизм соединения с валом отбора мощности транспортного средства.
Техническим результатом является уменьшение расхода топлива в двигателе транспортного средства за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона.
Технический результат достигается предлагаемым рекуператором транспортного средства с упругими элементами (далее рекуператор), содержащим два первичных вала, установленных на радиально-упорных подшипниках с возможностью вращения, а также вторичные оси, установленные на радиальных подшипниках с возможностью вращения. На первичных валах установлены упругие элементы, выполненные в виде пружин кручения, навитых вокруг валов, а на вторичных осях установлены упругие элементы, выполненные в виде пружин кручения, навитых вокруг осей. Пружины кручения, навитые вокруг первичных валов, соединяют своими концевыми зацепами первичные валы, с цилиндрическими шестернями, которые установлены на первичных валах и вторичных осях с возможностью вращения относительно них. Концевые зацепы пружин кручения, навитых вокруг вторичных осей, закреплены в цилиндрических шестернях, установленных на противоположных концах осей.
На концах первичных валов жестко закреплены конические шестерни рекуператора, одновременно находящиеся в зацеплении с входной конической шестерней и выходной конической шестерней, установленными с возможностью вращения относительно вала отбора мощности посредством радиально-упорных подшипников. Корпус входной конической шестерни имеет шлицы, которые вместе с фрикционными дисками, входным нажимным диском и пакетом тарельчатых пружин образует входную многодисковую фрикционную муфту. Корпус выходной конической шестерни также имеет шлицы, которые вместе с фрикционными дисками, выходным нажимным диском и пакетом тарельчатых пружин образует выходную многодисковую фрикционную муфту. Фрикционные диски выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности по его шлицам и передачи вращения посредством шлицевых соединений при включении муфт.
На фиг.1 и 2 изображен рекуператор в нейтральном положении.
На фиг.3 и 4 изображен рекуператор в положении, соответствующем рекуперативному торможению (накоплению энергии).
На фиг.5 и 6 изображен рекуператор в положении, соответствующем троганию с места и разгону (отдаче накопленной энергии).
Рекуператор содержит два первичных вала 1 и 2, установленные на радиально-упорных подшипниках 3 с возможностью вращения, а также вторичные оси 4-8, установленные на радиальных подшипниках 9 с возможностью вращения. На первичных валах 1, 2 установлены упругие элементы, выполненные в виде пружин кручения 10, навитых вокруг валов, а на вторичных осях 4-8 установлены упругие элементы, выполненные в виде пружин кручения 11-15, навитых вокруг осей. Пружины кручения 10, навитые вокруг первичных валов 1 и 2, соединяют своими концевыми зацепами первичные валы 1 и 2 с цилиндрическими шестернями 16, которые установлены на первичных валах 1, 2 и вторичных осях 4-8 с возможностью вращения относительно них. Концевые зацепы пружин кручения 11-15, навитых вокруг вторичных осей 4-8, закреплены в цилиндрических шестернях 16, установленных на противоположных концах осей.
На концах первичных валов 1 и 2 жестко закреплены конические шестерни рекуператора 17 и 18, одновременно находящиеся в зацеплении с входной конической шестерней 19 и выходной конической шестерней 20, установленными с возможностью вращения относительно вала отбора мощности 21 посредством радиально-упорных подшипников 22 и 23.
Корпус входной конической шестерни 19 имеет шлицы 24, которые вместе с фрикционными дисками 25, входным нажимным диском 26 и пакетом тарельчатых пружин 27 образует входную многодисковую фрикционную муфту 28. Корпус выходной конической шестерни 20 также имеет шлицы 29, которые вместе с фрикционными дисками 30, выходным нажимным диском 31 и пакетом тарельчатых пружин 32 образует выходную многодисковую фрикционную муфту 33. Фрикционные диски 25 и 30 выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности 21 по его шлицам, соответственно, 34 и 35 и передачи вращения посредством шлицевых соединений при включении муфт.
Рекуператор работает следующим образом. При движении транспортного средства рекуператор находится в нейтральном положении (фиг.1 и 2): входная и выходная многодисковые фрикционные муфты 28 и 33 разомкнуты, вал отбора мощности 21 свободно вращается, а рекуператор неподвижен.
При рекуперативном торможении вращение с вала отбора мощности 21 необходимо передать на рекуператор (фиг.3 и 4). Для этого входной нажимной диск 26 прижимает фрикционные диски 25 к пакету тарельчатых пружин 27. Прижимаясь друг к другу, фрикционные диски 25 включают входную многодисковую фрикционную муфту 28, приводя во вращение входную коническую шестерню 19. Вращение с входной конической шестерни 19 посредством зубчатого зацепления передается на конические шестерни рекуператора 17 и 18, которые начинают вращаться в противоположные стороны вместе с первичными валами 1 и 2. Вращаясь, валы 1 и 2 закручивают пружины кручения 10, расположенные на них, а через зубчатые зацепления цилиндрических шестерен 16 закручивают пружины кручения 11-15, расположенные на вторичных осях 4-8. При этом в пружинах кручения 10-15 накапливается потенциальная энергия упругой деформации.
Впоследствии, для трогания с места и разгона транспортного средства вращение с рекуператора необходимо передать обратно на вал отбора мощности 21 (фиг.5 и 6). Для этого входная многодисковая фрикционная муфта 28 выключается, а выходная многодисковая фрикционная муфта 33, наоборот, включается. Скрученные пружины кручения 10-15 приводят во вращение первичные валы 1 и 2 вместе с коническими шестернями рекуператора 17 и 18, которые заставляют вращаться входную 19 и выходную 20 конические шестерни. Посредством включенной выходной многодисковой фрикционной муфты 33 и шлицевого соединения 35 вращение с выходной конической шестерни 20 передается на вал отбора мощности 21.
Таким образом, рекуператор отдает потенциальную энергию упругодеформированных пружин 10-15, после чего выходная многодисковая фрикционная муфта 33 отключается, и рекуператор снова переходит в нейтральное положение.