рекуператор энергии для автомобилей

Формула изобретения

Рекуператор энергии для автомобилей, содержащий вал, являющийся составной частью трансмиссии автомобиля, шестерни, включая сателлитную шестерню, упругий элемент в виде силовой спиральной пружины, размещенной в барабане вокруг оси вала, храповое устройство для фиксации барабана, два торцевых устройства, одно из которых установлено в задней части вала и предназначено для соединения его с барабаном в положение - зарядка пружины, а второе - установлено в передней части вала и предназначено для соединения силовой пружины с валом в положение - срабатывание пружины, щуп для контроля состояния пружины, гидроцилиндры, отличающийся тем, что одно торцевое устройство, для соединения вала с барабаном, выполнено в виде дисковой фрикционной муфты, второе торцевое устройство, для соединения силовой пружины с валом, выполнено в виде обгонной муфты, причем внутренний конец силовой спиральной пружины, установленной в барабане без предварительной завивки, соединен осью с барабаном, а наружный конец силовой пружины соединен с переходником, который устанавливается через втулку на ось, закрепленную в корпусе рекуператора, при этом верхняя плоскость наружного конца пружины контактирует с подпружиненным на постоянный с ней контакт щупом датчика, фиксирующего крайние положения наружного конца пружины, а упомянутые гидроцилиндры установлены с возможностью воздействия на упомянутую дисковую фрикционную муфту посредством клиньев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к автомобилестроению, в частности к автомобилям с использованием рекуператора (механического накопителя энергии), обеспечивающего накопление механической энергии, образующейся при торможении автомобиля и предназначенной для повышения эксплуатационных характеристик автомобилей (А.), преимущественно городских такси и автобусов.

Известны рекуперативные устройства для автомобилей /1, 2/.

За прототип принят рекуператор энергии для автомобилей /3/, осуществляющий способ рекуперации энергии у автомобилей по патенту РФ /4/, который содержит вал, являющийся составной частью трансмиссии автомобиля, шестерни, включая сателлитную шестерню, упругий элемент в виде силовой витой пружины, размещенной в барабане вокруг оси вала, храповое устройство для фиксации барабана, два торцевых устройства для передачи крутящего момента, первое - сзади вала, предназначенное для соединения его с барабаном (при зарядке пружины), и второе - в передней части вала, предназначенное для соединении пружины с валом (при срабатывании пружины), щуп для контроля состояния пружины, гидроцилиндры.

К недостаткам известного устройства следует отнести: наличие двух торцевых храповых устройств; усложненность в системе подключения заведенного рекуператора к валу трансмиссии автомобиля; сложность сборки рекуператора из-за необходимости закручивания мощной пружины непосредственно на барабане с последующей установкой этой пружины в скрученном виде в корпус рекуператора и соединении его с осью наружного конца пружины; то, что для контроля состояния пружины рекуператора использован щуп, расположенный в вырезе силовой пружины в зоне между осями 7 и 8, что ослабляет пружину и делает нетехнологичным установку щупа 30 ( позиций соответствуют прототипу) при сборке рекуператора.

Задачей данного изобретения является упрощение и повышение надежности конструкции рекуператора, а также улучшение его эксплуатационных способностей (при сборке, разборке и т.п.).

Поставленная задача достигается следующим: вместо храпового устройства для заводки пружины использована дисковая фрикционная муфта, работающая в условиях наличия смазки внутри рекуператора, для включения которой используются клиновые прижимы, связанные с гидроцилиндрами; вместо храпового устройства для передачи крутящего момента от заведенной пружины к валу трансмиссии используется обгонная муфта; силовая пружина выполнена предварительно в положении исходного состояния, т.е. с закалкой пружины в положении, позволяющим устанавливать ее в барабан без дополнительных усилий (без завивки пружины) и особых приспособлений, при этом в одном из фланцев барабана выполнена прорезь для установки нижней ветви пружины, а для оценки степени зарядки рекуператора щуп для контроля состояния пружины контактирует с внешним концом силовой пружины.

Сущность изобретения представлена на чертежах, где изображено: на фиг.1 - общий вид рекуператора в разрезе по сечению А-А на фиг.2; на фиг.2 - вид на рекуператор по стрелке В на фиг.1; на фиг.3 - поперечный разрез рекуператора по сечению С-С на фиг.1.

Рекуператор состоит из корпуса 1 (фиг.1) и переднего фланца 2, в которых на подшипниках качения установлен вал 3 (ось рекуператора), являющийся составной частью трансмиссии, например, карданного вала. На валу 3 на подшипниках качения расположен барабан 4, с которым соединена плоская спиральная (силовая) пружина 5 осью 6, с задней стороны барабана 4 закреплена венцовая шестерня 7, соединяющаяся через сателлитные шестерни 8 с ведущей шестерней 9, которая соединяется с валом 3 посредством пластинчатой дисковой муфты 10, имеющей шлицевое соединение у пластин 11 для соединения с валом 3 и пластин 12 - со шлицами на шестерне 9. Сжатие пластин 11 и 12 обеспечивается диском 13, подпружиненным на отжим, через диск 14, установленный на подшипниках качения, посредством, например, двух клиновых поджимов 15, опирающихся о плиту 16, имеющую боковые ограничения для клиньев 15, и приводимых в действие двумя гидроцилиндрами 17.

В передней части вала 3 закреплена внутренняя часть муфты обгона 18, наружная часть которой жестко связана с барабаном 4. Вал 3 с обоих концов имеет переходные фланцы 19 для соединения, например, с карданным валом автомобиля, и масляные уплотнения 20.

Венцовая шестерня 7 по наружной поверхности имеет храповые зубья 21, контактирующие с собачкой 22 (фиг.2), подпружиненной на постоянный контакт с зубьями 21 и упирающейся в опорную пяту 23. Для срабатывания пружины 5 собачка 22 имеет толкатель 24, связанный, например, со штоком гидроцилиндра (не показан).

Наружный конец плоской пружины 5 соединен с переходником 25 (фиг.3), который устанавливается через бронзовую втулку на ось 26, закрепленную в корпусе 1, при этом верхняя плоскость конца пружины 5 контактируется со щупом (в дальнейшем - штоком) 27 датчика 28, фиксирующего крайние положения пружины 5. Шток 27 подпружинен на непрерывный контакт с верхним торцом силовой пружины 5 и имеет упор 29 для включения концевика 30 или 31. Элементы крепления корпуса рекуператора 1 к кузову автомобиля не показаны, так как они не представляют новизны и выполняются по месту.

Предлагаемый рекуператор энергии для автомобилей, установленный в зоне между двигателем и ведущим мостом, например, как составная часть карданного вала, работает следующим образом.

Для загрузки рекуператора при вращении карданного вала, следовательно, и вала 3, связанного с ним фланцами 19, подается давление масла (воздуха) в цилиндры 17, которые перемещают два клина 15 к оси вала 3, что приводит к осевому смещению диск 14. Последний, в свою очередь, передает осевое усилие на нажимной диск 13, который сжимает фрикционные диски 11 и 12, обеспечивая передачу крутящего момента от вала 3 на приводную шестерню 9. Далее, крутящий момент передается через сателлитные шестерни 8 и венцовую шестерню 7 на барабан 4, который скручивает (заводит) силовую плоскую пружину 5 до момента, когда внешний конец пружины 5, контактируя со штоком 27 не нажмет на концевик 31, который даст команду на отключение рекуператора путем сброса давления из цилиндров 17 и отвода клиньев 15 в исходное положение, а также на включение сигнальной лампочки о загруженности рекуператора на приборной доске водителя.

Для включения рекуператора, с целью начала вращении карданного вала или ускорения его вращения, путем срабатывания заведенной пружины 5 толкателем 24 передается давление на собачку 22, в результате чего храповая муфта 21 освобождается, и барабан 4 начинает вращаться в том же направлении, что и карданный вал при движении автомобиля, при этом сразу же срабатывает обгонная муфта 18, в результате чего энергия от срабатывающей пружины 5 передается на карданный вал, обеспечивая или начало движения автомобиля, или ускорение его движения, например, при обгоне. После полного срабатывания пружины 5 она своим внешним концом обеспечивает перемещение подпружиненного штока 27 вниз до нажатия на концевик 30, что дает сигнал на приборной доске водителя о разгрузке рекуператора.

Эффективность предлагаемого устройства заключается в следующем: значительно улучшаются условия экологичности, прежде всего в местах частых остановок автотранспорта (на перекрестках, на остановках и т.п.), т.к. при страгивании и начале движения отпадает необходимость "газовать" с резким увеличением вредных выхлопных газов; снижается расход топлива, т.к. на страгивание и начало движения с запуском двигателя затрачивается рекуперированная (до сих пор - "бросовая") энергия; повышается долговечность двигателя автомобиля, т.к. на период остановки автомобиля двигатель отключается, а запуск его осуществляется по ходу начала движения; повышается долговечность тормозных устройств автомобиля, т.к. значительная часть инерции автомобиля тормозится не тормозными колодками, а рекуператором.

Использованные источники информации

1. А.С. 1776579, МКИ В 60 К 6/08.

2. Патент США 4159042, кл. 180/54Р.

3. Заявка на изобретение 93042106/06, МКИ F 03 G 7/08, Бюл. 7, за 10.03.1996. Авторы: Петросов В.В. и др. (эта заявка была отозвана ВНИИГПЭ из-за несвоевременной уплаты пошлины).

4. Патент РФ 2119434, МКИ В 60 К 6/10, F 03 G 7/08, Бюл. 27, 1998 г. Автор Петросов В.В.