Рекуператор транспортного средства

Предполагаемая 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 (патент №2117836) (прототип), содержащий два параллельных вала, соединенных с помощью механической передачи, состоящей из трех последовательно зацепляющихся зубчатых колес, упругий элемент, две управляемые муфты и управляемый тормоз. На каждом валу закреплено по одной обгонной муфте с взаимно-противоположным направлением свободного хода. На обоймах этих муфт закреплены с возможностью зацепления между собой зубчатые колеса. Опоры упругого элемента размещены на обоймах обгонных муфт. Звездочки обгонных муфт закреплены на валах с возможностью вращения и взаимодействия с управляемыми муфтами.
Недостатком данной конструкции рекуператора является то, что для накопления и отдачи энергии с вала ходового колеса используется одна зубчатая передача, которая на этапе накопления энергии работает как понижающая, а на этапе отдачи энергии - как повышающая. Это приводит к тому, что на этапе отдачи накопленной энергии вращающий момент, создаваемый упругим элементом, уменьшается и его величины недостаточно для обеспечения нужной динамики разгона транспортного средства.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание рекуператора транспортного средства, лишенного указанного недостатка.
Техническим результатом является увеличение крутящего момента на выходе рекуператора и повышение динамики разгона транспортного средства.
Технический результат достигается предлагаемым рекуператором транспортного средства (впоследствии - рекуператор), содержащим два параллельных вала, соединенных с помощью трех последовательно зацепляющихся зубчатых колес. На валах установлены две обгонные муфты, звездочки которых присоединяются к валам с помощью двух управляемых муфт. На обоймах обгонных муфт жестко закреплены два зацепляющихся зубчатых колеса и два барабана, к которым прикреплен упругий элемент. На одном валу жестко закреплено входное зубчатое колесо, зацепляющееся с входной шестерней, установленной с возможностью вращения на ходовом валу ведущего колеса и присоединяемой к ходовому валу с помощью входной управляемой муфты. Также рекуператор содержит дополнительную зубчатую передачу, состоящую из выходной шестерни, жестко закрепленной на валу и выходного зубчатого колеса, установленного на ходовом валу с возможностью вращения. Для соединения выходного зубчатого колеса с ходовым валом служит выходная управляемая муфта.
Применение предлагаемого рекуператора позволит увеличить крутящий момент на ходовом валу рекуператора, а также улучшить динамические характеристики при трогании с места и разгоне транспортного средства.
На фиг. 1 изображена схема рекуператора транспортного средства. На фиг. 2 изображен вариант исполнения упругого элемента.
Рекуператор транспортного средства содержит установленные в корпусе валы 1 и 2, соединенные с помощью зубчатых колес 3, 4, 5. На валах 1 и 2 установлены обгонные муфты 6 и 7, звездочки которых присоединяются к валу с помощью управляемых муфт 8 и 9. На обоймах обгонных муфт 6 и 7 жестко закреплены зацепляющиеся зубчатые колеса 10, 11 и барабаны 12, 13, к которым прикреплен упругий элемент 14. На валу 1 жестко закреплено входное зубчатое колесо 15, зацепляющееся с входной шестерней 16, установленной с возможностью вращения на ходовом валу 17 ведущего колеса 18 и присоединяемой к ходовому валу 17 с помощью входной управляемой муфты 19. Также рекуператор содержит дополнительную зубчатую передачу, состоящую из выходной шестерни 20, жестко закрепленной на валу 1 и выходного зубчатого колеса 21, установленного на ходовом валу 17 с возможностью вращения. Для соединения выходного зубчатого колеса 21 с ходовым валом 17 служит выходная управляемая муфта 22.
Рекуператор работает следующим образом.
В исходном состоянии упругий элемент 14 не заведен, управляемые муфты 8 и 9 присоединяют звездочки обгонных муфт 6 и 7 к валам 1 и 2, а входная шестерня 16 не соединена с ходовым валом 17.
При движении транспортного средства с помощью своего двигателя рекуператор не препятствует этому, т.к. входная и выходная управляемые муфты 19 и 22 не включены, а входная шестерня 16 не соединена с ходовым валом 17. Для остановки транспортного средства включается входная управляемая муфта 19 и входная шестерня 16 начинает вращаться вместе с ходовым валом 17 и ведущим колесом 18. Вращение от входной шестерни 16 передается входному зубчатому колесу 15, валу 1 и через зубчатые колеса 3, 4, 5 валу 2. Вместе с валами 1 и 2 в одном направлении вращаются звездочки обгонных муфт 6 и 7, а их обоймы с барабанами 12, 13 с помощью зацепляющихся зубчатых колес 10, 11, благодаря взаимно противоположному направлению свободного хода, вращаются во взаимно противоположных направлениях, закручивая при этом упругий элемент 14. Кинетическая энергия транспортного средства переходит при торможении в потенциальную энергию упругого элемента 14. Закручивание упругого элемента будет происходить до остановки транспортного средства. После остановки транспортного средства упругий элемент 14 через барабаны 12 и 13, зацепляющиеся зубчатые колеса 10 и 11, муфты 6, 7, 8 и 9 стремится повернуть валы 1 и 2 во взаимно противоположных направлениях, но зубчатое зацепление 3, 4, 5 препятствует этому повороту.
Направление движения транспортного средства перед торможением не имеет значения, т.к. вращение валов 1, 2 в любом направлении приведет к закручиванию упругого элемента, что обеспечивается за счет взаимно противоположного направления свободного хода обгонных муфт. При вращении валов по часовой стрелке звездочка и обойма обгонной муфты 7 поворачиваются как одно целое, а в муфте 6 звездочка и обойма поворачиваются во взаимно противоположных направлениях. При вращении валов 1 и 2 против часовой стрелки муфта 6 поворачивается как одно целое, а звездочка и обойма муфты во взаимно противоположных направлениях.
Торможение может быть прекращено отключением входной управляемой муфты 19.
Для начала движения и разгона транспортного средства входная управляемая муфта 19 выключается, а выходная управляемая муфта 22 включается, сцепляя выходное зубчатое колесо 21 с ходовым валом 17. В зависимости от направления движения включается одна из управляемых муфт 8 или 9, от вала 1 или вала 2 отсоединяется звездочка одной из обгонных муфт 6, 7. При включении управляемой муфты 8 и выключении управляемой муфты 9 звездочка обгонной муфты 7 отсоединится от вала 2 и упругий элемент 14 начнет поворачивать барабан 13 против часовой стрелки, а барабан 12 по часовой стрелке. Вместе с барабаном 12 по часовой стрелке будут поворачиваться обгонная муфта 6, валы 1 и 2, а обгонная муфта 7 вращается вместе с барабаном 13 против часовой стрелки. Т.к. звездочка обгонной муфты 7 может свободно вращаться на валу 2, то она не препятствует валу 2 вращаться в противоположном ей направлении. Момент, создаваемый упругим элементом 14 на барабане 13, через зацепляющиеся зубчатые колеса 11,10 передается на обгонную муфту 6, суммируется с моментом на барабане 12, вращает вал 1 и через зацепление выходной шестерни 20 с выходным зубчатым колесом 21 вращает ходовой вал 17 с ведущим колесом 18 транспортного средства. Разгон можно продолжать до окончательного раскручивания пружины, после которого барабан 12, 13 будут неподвижными, а выходная управляемая муфта 22 выключается.