МАХОВИЧНЫЙ ПРИВОД ТРАНСМИССИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к общему машиностроению и может быть использована в трансмиссиях транспортных средств.
Трансмиссии с динамическим (инерционным) аккумулятором энергии - маховиком, используемым для движения транспортного средства были известны более ста лет назад.
Трансмиссия с инерционным аккумулятором энергии позволяет решать следующие задачи:
- повышение срока службы;
- повышение удельной мощности;
- повышение надежности;
- способность к большим перегрузкам;
- уменьшение затрат на обслуживание;
- упрощение конструкции.
Достоинства этого привода транспортного средства, усовершенствованного за все время его развития, заключаются в следующем:
- использование маховичного аккумулятора в силовом агрегате позволяет восстановить около 25% всей энергии (т.е. обеспечивает получение высокого КПД);
- в трансмиссии отсутствует необходимость использования сцепления приводного вала, стартера, генератора, объемной топливной системы, поскольку в маховике запасается именно тот вид энергии (механический), который нужен для вращения колеса;
- продолжительности консервации энергии;
- высокой удельной мощности;
- высокой удельной энергоемкости;
- малом сроке зарядки;
- долговечности.
К несовершенствам маховичных аккумуляторов относятся:
- недостаточная надежность и долговечность его опор;
- приспосабливаемость трансмиссии к этому виду аккумулятора:
- опасность разрыва:
- большой коэффициент трения.
Известна трансмиссия транспортного средства с маховичным накопителем энергии (Куликов Н.К. Использование энергии
торможения для повышения экономических и динамических свойств автомобиля. М.: журнал «Автомобильная и тракторная промышленность», 1951 г., с.18-20).
1
2
Трансмиссия содержит планетарный ряд, регулируемую бесступенчатую передачу, передаточное число которой устанавливается водителем или специальным автоматом. Водило планетарного ряда соединено своим валом с коленчатым валом двигателя через сцепление; коронная шестерня представляет собой маховик с моментом инерции J и соединена с первичным валом бесступенчатой передачи; солнечная шестерня соединена своим валом с карданным валом автомобиля, являющимся одновременно вторичным валом бесступенчатой передачи и несущим маховик (масса автомобиля) J.
1
2
Недостатком аналога является необходимость использования при поочередном разгоне маховых масс J и J реверсивной бесступенчатой передачи (фрикционной, электрической, гидравлической) по двухпоточной схеме. Известные реверсивные бесступенчатые передачи обладают низким КПД вследствие либо значительных потерь на трение-скольжение (например, лобовые, торовые и др.), либо из-за двойного преобразования энергии (например, в гидрообъемных передачах механическая энергия преобразуется сначала в гидравлическую, а затем обратно в механическую). В связи с этим, эффект от использования энергии
торможения сопоставим с потерями в приводе маховичного накопителя. Другим недостатком аналога является отсутствие саморегулирования и необходимость, в связи с этим, «вручную» или с помощью специального автомата изменять передаточное отношение бесступенчатой передачи.
Известен маховичный привод ходовой трансмиссии колесной, гусеничной и другой машины, взятый за прототип, содержащий маховик, разгонный двигатель, импульсный вариатор, зубчатую передачу, характеризующийся тем, что он снабжен гидравлическими аккумуляторами с гидроаппаратурой для их подзарядки, а также насосом-гидромотором, соединенным сцепными муфтами с маховиком, зубчатой передачей, вариатором и разгонным двигателем. (Патент РФ №2261385, заяв. 30.01.2004, oп. 27.09.2005).
Такой привод обеспечивает бесступенчатое автоматическое (и/или управляемое) изменение скорости в зависимости от нагрузки на ведущих колесах и подачи топлива в двигатель, позволяет уменьшить расход топлива транспортного средства при разгоне за счет использования энергии, накопленной при торможении.
Однако конструкция такого прибора сложна в изготовлении и обслуживании и дорогостояща.
Задачей полезной модели является создание экономичного, доступного для отечественного пользователя надежного маховичного привода ходовой трансмиссии транспортного средства,
обеспечивающего работу в режиме прямого и обратного обмена кинетической энергией между маховиком на входном и выходном валах без применения дополнительных управляющих устройств.
Задача решается маховичным приводом трансмиссии транспортного средства, включающим двигатель внутреннего сгорания (ДВС), трансмиссию с бесступенчатой коробкой передач, маховик с передней фрикционной муфтой, понижающим и повышающим приводами, приводные ведущей входной и ведомый выходной валы к дифференциалу и колесам, который характеризуется тем, что он оборудован вторым маховиком, соосно установленным с возможностью свободного вращения и соединенным через промежуточную фрикционную муфту и синхронизирующее устройство с первым маховиком, а также посредством упомянутого повышающего привода с задней фрикционной муфтой - с ведомым валом.
Предлагаемый маховичный привод позволяет использовать отечественные двигатели, мало загрязняющие атмосферу и экономно расходующие топливо, в то время как сравнительно небольшие спаренные маховики обеспечивают пиковые нагрузки.
Технический результат выполнения заявляемой конструкции заключается и в том, что указанное приводное соединение между маховиками, которые, работая как маховик с парой масс, обеспечивает не только передачу крутящего момента от двигателя к ведомому валу, а и позволяет уменьшить расход топлива при разгоне транспортного
средства за счет рекуперирования энергии вращающихся маховиков, раскрученных при торможении. Кроме того, конструкция описанного здесь маховичного привода обеспечивает поглощение или компенсацию вибраций при вращении, которые могут возникать в узле трансмиссии транспортного средства, тем самым гарантирована надежность работы привода движения транспортного средства.
Маховичный привод трансмиссии транспортного средства поясняется чертежом, где представлена его кинематическая схема.
Маховичный привод включает преимущественно небольшой ДВС 1 (мало загрязняющий атмосферу и экономно расходующий топливо) с небольшим или со средним уровнем мощности, трансмиссию с, например, бесступенчатой коробкой 2 передач, маховик 3,обеспечивающий пиковые нагрузки, переднюю фрикционную муфту 4, связывающую маховик 3 с бесступенчатой коробкой 2 передач и двигателем 1, понижающий и повышающий приводы 5, 6, соответственно, подключающие маховик 3 к входу и выходу маховичного привода, соответственно входному и выходному валам 7, 8, ведущему (7) и ведомому (8), дифференциалу и колесам (не показ.).
Заявляемый маховичный привод оборудован вторым маховиком 9, установленным соосно с первым 3, с возможностью свободного вращения, и соединенным с первым через промежуточную фрикционную муфту 10 и синхронизирующее устройство 11. Подключение маховиков 3, 9 к выходу маховичного привода -
ведущему валу 8 осуществляется с помощью повышающего привода 6 и задней фрикционной муфты 12.
Маховичный привод трансмиссии с аккумулированием энергии при торможении и рекуперацией энергии при разгоне транспортного средства работает при подключенном к входному ведущему валу 7 посредством бесступенчатой коробки 2 передач ведомому валу 8.
При необходимости торможения передняя фрикционная муфта 4 выключается, промежуточная фрикционная муфта 10 и синхронизирующее устройство 11 включаются, при этом ведущий вал 7 отключается, а ведомый вал 8 подключается к входу маховичного привода. Маховики 3, 9 посредством привода 5 подключаются к ведомому валу 8. Параллельно с ростом синхронной угловой скорости маховиков 3, 9 происходит снижение скорости транспортного средства.
Управление процессом торможения с использованием маховиков осуществляется по команде штатной тормозной системы транспортного средства.
При необходимости разгона транспортного средства за счет кинетической энергии маховиков 3, 9 (режим рекуперации энергии) фрикционные передняя муфта 4, промежуточная муфта 10, устройство 11 вместе 3, 9 подключаются к входу маховичного привода - ведущему валу 7.
Для управления интенсивностью разгона необходимо разгоняться на маховиках 3, 9 с включенным двигателем 1, меняя его обороты с учетом скорости вращения маховиков 3, 9.
Таким образом предлагаемый маховичный привод позволяет изменять скорость транспортного средства со значительным уменьшением расхода топлива в двигатель при разгоне за счет рекуперирования энергии вращающихся маховиков, а также регулировать интенсивность торможения транспортного средства.