МАХОВИК С ПЕРЕМЕННЫМ МОМЕНТОМ ИНЕРЦИИ

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 маховик с переменным моментом инерции (Патент РФ №153294), содержащий вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала. На концах кронштейна с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом, причем зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней. В полости, образованной валом и центральной шестерней, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой вокруг вала, концы которой соединены с центральной шестерней и трехлучевым кронштейном. При этом зубчатые секторы выполнены в виде облегченных каркасов.
Маховик предназначен для накопления энергии при рекуперативном торможении транспортного средства с последующим ее использованием при трогании с места и разгоне. При этом возможность изменения момента инерции маховика позволяет существенно улучшить динамику разгона транспортного средства с использованием накопленной кинетической энергии вращающихся масс и потенциальной энергии упругодеформированного элемента.
Однако в конструкции маховика отсутствует приспособление, ограничивающее угол разворота зубчатых секторов, что может привести к их выходу из зацепления с центральной шестерней и разрушению маховика.
Задачей предполагаемой полезной модели является расширение арсенала средств для рекуперации механической энергии торможения транспортных средств.
Техническим результатом является обеспечение безопасности использования маховика с переменным моментом инерции, оснащенного зубчатым механизмом разворота маховых масс.
Задача решается предлагаемым маховиком с переменным моментом инерции, содержащим вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала. На концах кронштейна с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом, причем зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней. В полости, образованной валом и центральной шестерней, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой вокруг вала, концы которой соединены с центральной шестерней и трехлучевым кронштейном. При этом зубчатые секторы выполнены в виде полых каркасов, а в основании трехлучевого кронштейна установлены фиксирующие упоры.
Применение в конструкции маховика полых зубчатых секторов вместе с фиксирующими упорами позволит ограничить максимальный угол разворота зубчатых секторов вместе с маховичными секторами и избежать разрушения маховика.
На фиг. 1 изображен маховик с переменным моментом инерции в сложенном положении. На фиг. 2 изображен маховик с переменным моментом инерции в раскрытом положении. На фиг. 3 изображен разрез маховика с переменным моментом инерции в сложенном положении.
Маховик с переменным моментом инерции содержит вал 1, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн 2 и установлена с помощью подшипников 3 центральная шестерня 4 с возможностью поворота вокруг вала 1. На концах кронштейна 2 с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы 5 и зубчатые секторы 6, жестко соединенные друг с другом планками 7, причем зубчатые секторы 6 находятся в зацеплении с центральной шестерней 4. В полости, образованной валом 1 и центральной шестерней 4, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины 8, навитой вокруг вала 1, концы которой соединены с центральной шестерней 4 и трехлучевым кронштейном 2. Для периодического соединения и разъединения вала 1 маховика с коленчатым валом 9 двигателя используется электромагнитная муфта 10. Зубчатые секторы 6 выполнены в виде полых каркасов, а в основании трехлучевого кронштейна установлены фиксирующие упоры 11.
В остановленном положении или при малой частоте вращения маховик находится в сложенном положении (фиг. 1, 3): маховичные секторы 5 прижаты к центру маховика усилием пружины 8 посредством зацепления зубчатых секторов 6 с центральной шестерней 4. При рекуперативном торможении включается электромагнитная муфта 10, и вал 1 маховика начинает вращаться. При увеличении частоты вращения вала 1 маховичные секторы 5 за счет действия на них центробежных сил разворачиваются вокруг своих осей, преодолевая через зацепление зубчатых секторов 6 и шестерни 4 усилие пружины 8. Маховик переходит в раскрытое положение (фиг. 2), при котором полые зубчатые секторы 6 поворачиваются до касания с фиксирующими упорами 11. При этом накапливается кинетическая энергия вращающихся маховичных секторов 5 и потенциальная энергия упругодеформированной пружины 8. В конце цикла торможения электромагнитная муфта 10 выключается, а маховик продолжает свободно вращаться в раскрытом положении.
В последствии, когда необходимо продолжить движение, накопленная энергия маховика используется для трогания с места и разгона автомобиля. Для этого снова включается электромагнитная муфта 10, через которую вращение с вала 1 маховика передается на коленчатый вал 9 двигателя, причем, отдавая энергию, маховик стремится замедлиться, что приводит к уменьшению центробежных сил, действующих на маховичные секторы 5 и к их складыванию за счет действия пружины 8. При этом маховик отдает накопленную кинетическую энергию вращающихся маховичных секторов 5 и потенциальную энергию упругодеформированной пружины 8.
Кроме того, уменьшение момента инерции маховика не дает ему замедлиться до полного складывания маховичных секторов 5, что позволяет поддерживать частоту вращения маховика вместе с валом двигателя в диапазоне его устойчивой работы. При полном складывании маховичных секторов 5 к центру маховика электромагнитная муфта 10 выключается и маховик снова готов к работе.