РЕКУПЕРАТОР ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Предлагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств (легковых и грузовых автомобилей, автобусов и т.п.) с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации механической энергии торможения.
Известен рекуператор транспортного средства (патент №139915), содержащий вал, на котором установлен с помощью подшипников маховик с возможностью поворота вокруг вала, в полости, образованной валом и корпусом маховика, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой с зазором вокруг вала, концы которой соединены с маховиком и валом.
Недостатком данного рекуператора является горизонтальное расположение оси вращения маховика, что затрудняет управляемость транспортного средства из-за гироскопического эффекта, возникающего во вращающейся массе. Кроме того, для соединения вала маховика с валом отбора мощности предлагается использовать дисковую электромагнитную фрикционную муфту, обладающую слабой нагрузочной способностью.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание рекуператора, способного эффективно накапливать кинетическую и потенциальную энергию при рекуперативном торможении транспортного средства без ухудшения его управляемости.
Техническим результатом является уменьшение расхода топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона транспортного средства.
Технический результат достигается предлагаемым рекуператором транспортного средства, содержащим вал, на котором установлен с помощью подшипников маховик с возможностью поворота вокруг вала. В полости, образованной валом и корпусом маховика, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой с зазором вокруг вала, концы которой соединены с маховиком и валом. Для передачи вращения с вала отбора мощности на вал рекуператор содержит коническую зубчатую передачу, образованную конической шестерней маховика и конической шестерней промежуточного вала, а также конусную электромагнитную фрикционную муфту. Конусная электромагнитная фрикционная муфта состоит из двух полумуфт: полумуфты, жестко закрепленной на валу отбора мощности, и полумуфты промежуточного вала, установленной на нем посредством шлицев с возможностью осевого перемещения. Для включения конусной электромагнитной фрикционной муфты в полумуфте установлена электромагнитная катушка, а для возврата в нейтральное положение установлена пружина сжатия. При этом промежуточный вал расположен на радиально-упорных подшипниках, а вал установлен вертикально на упорном подшипнике и радиально-упорных подшипниках.
Применение предлагаемого рекуператора позволит уменьшить расход топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона транспортного средства.
На фиг. 1 изображен рекуператор транспортного средства в остановленном положении (или при свободном вращении). На фиг. 2 изображен рекуператор транспортного средства в конце цикла рекуперативного торможения. На фиг. 3 изображен рекуператор транспортного средства в начале цикла отдачи накопленной энергии.
Рекуператор содержит вал 1, на котором установлен с помощью подшипников 2 маховик 3 с возможностью поворота вокруг вала 1. В полости, образованной валом 1 и корпусом маховика 3, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения 4, навитой с зазором вокруг вала 1, концы которой соединены с маховиком 3 и валом 1. Для передачи вращения с вала отбора мощности 5 на вал 1 рекуператор содержит коническую зубчатую передачу, образованную конической шестерней маховика 6 и конической шестерней 7 промежуточного вала 8, а также конусную электромагнитную фрикционную муфту 9. Конусная электромагнитная фрикционная муфта 9 состоит из двух полумуфт: полумуфты 10, жестко закрепленной на валу отбора мощности 5, и полумуфты 11 промежуточного вала 8, установленной на нем посредством шлицев 12 с возможностью осевого перемещения. Для включения конусной электромагнитной фрикционной муфты в полумуфте 10 установлена электромагнитная катушка 13, а для возврата в нейтральное положение установлена пружина сжатия 14. При этом промежуточный вал 8 расположен на радиально-упорных подшипниках 15, а вал 1 установлен вертикально на упорном подшипнике 16 и радиально-упорных подшипниках 17.
В остановленном положении (фиг. 1) конусная электромагнитная фрикционная муфта 9 разомкнута, пружина кручения 4 не затянута. При рекуперативном торможении на электромагнитную катушку 13 подается напряжение, под действием магнитного поля, возбуждаемого в ней, полумуфта 11 промежуточного вала 8 перемещается вправо, конусная электромагнитная фрикционная муфта 9 включается. Вращение с вала отбора мощности 5 передается на промежуточный вал 8, а с него через коническую передачу на вал 1. В начале вращения вала 1 пружина кручения 4 закручивается и постепенно разгоняет маховик 3 до контакта витков пружины кручения 4 с валом 1, после чего вал 1 с маховиком 3 некоторое время вращаются вместе (фиг. 2). При этом накапливается не только кинетическая энергия вращающегося маховика 3, но и потенциальная энергия упругодеформированной пружины кручения 4. Затем пружина кручения 4, раскручиваясь, сообщает маховику 3 дополнительный импульс вращения, превращая потенциальную энергию в кинетическую, и занимает среднее положение в полости рекуператора (фиг. 1). В конце цикла торможения конусная электромагнитная фрикционная муфта 9 выключается, а маховик 3 продолжает свободно вращаться вместе с валом 1 (фиг. 1).
Впоследствии, когда необходимо продолжить движение, накопленная энергия рекуператора используется для трогания с места и разгона транспортного средства. Для этого снова включается конусная электромагнитная фрикционная муфта 9 (фиг. 3), через которую вращение с вала 1 рекуператора посредством конической передачи передается на вал отбора мощности 5. При этом пружина кручения 4 раскручивается в другую сторону, преобразуя часть кинетической энергии маховика в потенциальную энергию, которая накапливается в пружине, а при контакте витков пружины 4 с корпусом маховика 3 вращается вместе с ним и с валом 1. В конце цикла разгона транспортного средства конусная электромагнитная фрикционная муфта 9 выключается и рекуператор снова готов к работе.