АККУМУЛЯТОР МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С УПРУГИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ

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 аккумулятор механической энергии (патент РФ №2529922), содержащий вал, на котором жестко закреплен четырехлучевой кронштейн и барабан с упругими элементами в виде пружин сжатия. Аккумулятор позволяет рекуперировать энергию торможения транспортного средства, однако, в его конструкции применена сложная схема соединения с валом отбора мощности, трудно реализуемая на практике.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание аккумулятора механической энергии, способного накапливать потенциальную энергию упругодеформированных элементов, и при этом отличающегося относительно простой схемой 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 аккумулятором механической энергии (далее - аккумулятор), содержащим неподвижную ось аккумулятора, на которой жестко закреплен четырехлучевой кронштейн и установлен с помощью подшипников барабан с возможностью поворота вокруг оси аккумулятора. На концах четырехлучевого кронштейна закреплены упоры. В полости барабана по дуге размещены пружины сжатия, концы которых соединяют попарно упоры кронштейна и в упоры барабана. На корпусе барабана жестко закреплена коническая шестерня аккумулятора, одновременно находящаяся в зацеплении с входной конической шестерней и выходной конической шестерней, установленными с возможностью вращения относительно вала отбора мощности посредством подшипников. Корпус входной конической шестерни имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, пружиной и электромагнитной катушкой образует входную электромагнитную фрикционную муфту. Корпус выходной конической шестерни также имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, пружиной и электромагнитной катушкой образует выходную электромагнитную фрикционную муфту.
Полумуфты способны перемещаться вдоль вала отбора мощности и при включении муфт передавать вращение посредством шлицевых соединений. Вал отбора мощности установлен с возможностью вращения на подшипниках.
Применение предлагаемого аккумулятора позволит уменьшить расход топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении с последующим ее использованием для трогания с места транспортного средства.
На фиг. 1 и фиг. 2 изображен аккумулятор механической энергии и его фронтальная проекция в нейтральном положении. На фиг. 3 и фиг. 4 изображен аккумулятор механической энергии и его фронтальная проекция в положении, соответствующем рекуперативному торможению (накоплению энергии). На фиг. 5 и фиг. 6 изображен аккумулятор механической энергии и его фронтальная проекция в положении, соответствующем троганию с места (отдаче накопленной энергии).
Аккумулятор включает неподвижную ось аккумулятора 1, на которой жестко закреплен четырехлучевой кронштейн 2 и установлен с помощью подшипников 3 барабан 4 с возможностью поворота вокруг оси аккумулятора 1. На концах четырехлучевого кронштейна 2 закреплены упоры 5. В полости 6 барабана 4 по дуге размещены пружины сжатия 7, концы которых соединяют попарно упоры 5 кронштейна и упоры 8 барабана. На корпусе барабана 4 жестко закреплена коническая шестерня аккумулятора 9, одновременно находящаяся в зацеплении с входной конической шестерней 10 и выходной конической шестерней 11, установленными с возможностью вращения относительно вала отбора мощности 12 посредством подшипников, соответственно, 13 и 14. Корпус входной конической шестерни 10 имеет площадку под контакт 15, которая вместе с полумуфтой 16, пружиной сжатия 17 и электромагнитной катушкой 18 образует входную электромагнитную фрикционную муфту 19. Корпус выходной конической шестерни 11 также имеет площадку под контакт 20, которая вместе с полумуфтой 21, пружиной сжатия 22 и электромагнитной катушкой 23 образует выходную электромагнитную фрикционную муфту 24.
Полумуфты 16 и 21 способны перемещаться вдоль вала отбора мощности 12 и при включении муфт передавать вращение посредством шлицевых соединений, соответственно, 25 и 26. Вал отбора мощности 12 установлен с возможностью вращения на подшипниках 27.
Аккумулятор работает следующим образом.
При движении транспортного средства аккумулятор находится в нейтральном положении (фиг. 1 и 2): электромагнитные фрикционные муфты 19 и 24 разомкнуты, вал отбора мощности 12 с полумуфтами 16 и 21 свободно вращается, а аккумулятор неподвижен.
При рекуперативном торможении вращение с вала отбора мощности 12 необходимо передать на аккумулятор (фиг. 3 и 4). Для этого на электромагнитную катушку 18 подается напряжение, под действием магнитного поля, возбуждаемого в ней, полумуфта 16, вращающаяся вместе с валом отбора мощности 12, прижимается к площадке контакта 15 и приводит во вращение входную коническую шестерню 10. Вращение с входной конической шестерни 10 посредством зубчатого зацепления передается на коническую шестерню аккумулятора 9, которая начинает вращаться вместе с барабаном 4 вокруг неподвижной оси аккумулятора 1. Барабан 4 совершает поворот и сжимает пружины 7, накапливая в них потенциальную энергию.
Впоследствии, для трогания с места и разгона транспортного средства вращение с аккумулятора необходимо передать обратно на вал отбора мощности 12 (фиг. 5 и 6). Для этого с электромагнитной катушки 18 напряжение переключается на электромагнитную катушку 23, под действием магнитного поля, возбуждаемого в ней, полумуфта 21 прижимается к площадке контакта 20. При этом входная электромагнитная фрикционная муфта 19 размыкается под действием пружины сжатия 17, а выходная электромагнитная фрикционная муфта 24 наоборот замыкается. Сжатые пружины 7 поворачивают барабан 4 вместе с конической шестерней аккумулятора 9 в обратную сторону. Посредством зубчатого зацепления вращение с конической шестерни аккумулятора 9 передается на выходную коническую шестерню 11, а с нее посредством включенной выходной электромагнитной фрикционной муфты 24 и шлицевого соединения 26 - на вал отбора мощности 12.
Таким образом, аккумулятор отдает потенциальную энергию упругодеформированных пружин 7, после чего напряжение в электромагнитной катушке 23 отключается, под действием пружины сжатия 22 выходная электромагнитная фрикционная муфта 24 размыкается и аккумулятор снова переходит в нейтральное положение.