МАХОВИК С ПЕРЕМЕННЫМ МОМЕНТОМ ИНЕРЦИИ

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в транспортных средствах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания.
Известен маховик переменного момента инерции (Патент РФ №2516883), 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 планками, 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. Для периодического соединения и разъединения вала маховика с коленчатым валом двигателя используется электромагнитная муфта.
Недостатком данного маховика является то, что для раскрытия маховичных секторов маховик должен раскрутиться до большой частоты вращения, при которой центробежные силы заставят маховичные сектора преодолеть усилие пружины и развернуться от центра вращения. Это не позволяет эффективно использовать полезные свойства маховика с переменным моментом инерции при низких частотах вращения, имеющих место при движении транспортного средства в условиях плотного городского трафика.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание маховика с переменным моментом инерции, способного накапливать энергию при низких частотах вращения.
Техническим результатом является уменьшение расхода топлива в транспортных средствах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания.
Технический результат достигается 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, навитой вокруг вала, концы которой соединены с центральной шестерней и трехлучевым кронштейном. Для соединения маховика с коленчатым валом двигателя предусмотрена фрикционная управляемая электромагнитная муфта, состоящая из двух полумуфт: одна полумуфта жестко закреплена на корпусе центральной шестерни, другая - на конце коленчатого вала двигателя с возможностью осевого перемещения для включения и выключения муфты. При этом вал маховика установлен консольно на двух радиально-упорных роликовых подшипниках качения.
Передача вращения с вала отбора мощности непосредственно на центральную шестерню позволяет раскрывать маховичные сектора вначале рекуперативного торможения. При этом маховик сразу переходит в состояние, обеспечивающее максимально эффективное накопление энергии даже при небольших частотах вращения.
На фиг. 1 изображен маховик переменного момента инерции в сложенном положении. На фиг. 2 изображен маховик переменного момента инерции в раскрытом положении. На фиг. 3 изображен разрез маховика переменного момента 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 соединения маховика с коленчатым валом двигателя 9 предусмотрена фрикционная управляемая электромагнитная муфта 10, состоящая из двух полумуфт: одна полумуфта 11 жестко закреплена на корпусе центральной шестерни 4, другая 12 - на конце коленчатого вала двигателя 9 с возможностью осевого перемещения для включения и выключения муфты 10. При этом вал маховика консольно установлен на двух радиально-упорных роликовых подшипниках качения 13.
Маховик с переменным моментом инерции работает следующим образом. 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, полумуфта 12 сдвигается вдоль вала 9, прижимаясь к полумуфте 11, и вращение с вала 9 передается на шестерню 4. Шестерня 4, преодолевая усилие пружины 8, поворачивается относительно вала 1, разворачивая зубчатые секторы 6 вместе маховичными секторами 5 и одновременно приводя во вращение вал 1 маховика с трехлучевым кронштейном 2. При этом пружина 8 накапливает потенциальную энергию упругой деформации, а маховичные секторы 5 накапливают кинетическую энергию вращающихся масс. В конце цикла рекуперативного 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 двигателя 9, 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.
После полного складывания маховичных секторов 5 к центру маховика электромагнитная муфта 10 выключается и маховик снова готов к работе.