RU179447U1 - Mechanical energy battery with elastic elements - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.Задачей 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.Аккумулятор механической энергии с упругими элементами снабжен двумя коническими зубчатыми передачами, которые позволяют при накоплении и отдаче механической энергии обеспечить вращение вала отбора мощности в одном направлении. Для управления включением фрикционных муфт предусмотрены два соленоида с общим штоком, возвратными пружинами и рычагом.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.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in vehicle drives in order to reduce fuel consumption by recovering braking energy. The purpose of the utility model is to create a mechanical energy accumulator capable of storing potential energy of elastically deformed elements, and at the same time featuring a relatively simple connection to the shaft vehicle power take-off. The mechanical energy accumulator with elastic elements is equipped with two bevel gears gears that allow for the accumulation and delivery of mechanical energy to ensure the rotation of the power take-off shaft in one direction. Two solenoids with a common rod, return springs and a lever are provided for controlling the inclusion of friction clutches. The technical result is a reduction in fuel consumption in a vehicle engine due to the accumulation of energy during regenerative braking and the subsequent use of accumulated energy for starting and accelerating.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.The proposed utility model relates to mechanical engineering and can be used in vehicle drives in order to reduce fuel consumption by recovering braking energy.

Известен аккумулятор механической энергии с упругими элементами (патент РФ №164861), 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, для соединения с валом отбора мощности в его конструкции предусмотрены электромагнитные дисковые фрикционные муфты, к которым сложно подавать напряжение для управления их включением.Known accumulator of mechanical energy with elastic elements (RF patent No. 164861), containing a shaft on which a four-beam bracket and a drum with elastic elements in the form of compression springs are rigidly fixed. The battery allows you to recover the braking energy of the vehicle, however, to connect to the power take-off shaft, its design provides electromagnetic disk friction clutches, which are difficult to supply voltage to control their inclusion.

Задачей предполагаемой полезной модели является создание аккумулятора механической энергии, способного накапливать потенциальную энергию упругодеформированных элементов, и при этом отличающегося относительно простой схемой включения дисковых фрикционных муфт для соединения с валом отбора мощности.The objective of the proposed utility model is to create a mechanical energy accumulator capable of storing potential energy of elastically deformed elements, and at the same time featuring a relatively simple circuit for turning on friction clutch discs for connection to a power take-off shaft.

Техническим результатом является уменьшение расхода топлива в двигателе транспортного средства за счет более эффективного накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона.The technical result is to reduce fuel consumption in the vehicle engine due to more efficient energy storage during regenerative braking and the subsequent use of the stored energy for starting and accelerating.

Технический результат достигается предлагаемым аккумулятором механической энергии с упругими элементами (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 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, площадкой под контакт и шлицевым соединением образует входную фрикционную муфту. Корпус выходной конической шестерни также имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, площадкой под контакт и шлицевым соединением образует выходную фрикционную муфту. Полумуфты выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности и передачи вращения посредством шлицевых соединений при включении муфт. Вал отбора мощности установлен с возможностью вращения на подшипниках. Для управления включением фрикционных муфт предусмотрены два соленоида с общим штоком, возвратными пружинами и рычагом, соединенным с полумуфтами посредством кронштейна и двух колец.The technical result is achieved by the proposed mechanical energy accumulator with elastic elements (hereinafter referred to as the accumulator) containing the fixed axis of the accumulator, on which the four-beam bracket is rigidly mounted and the drum is mounted with bearings with the possibility of rotation around the axis of the accumulator. At the ends of the four-beam bracket fixed stops. Compression springs are placed in the cavity of the drum along the arc, the ends of which connect the bracket stops and the drum stops in pairs. The bevel gear of the battery is rigidly fixed to the drum casing, while it is meshed with the input bevel gear and the output bevel gear mounted rotatably with respect to the power take-off shaft by bearings. The housing of the input bevel gear has a contact area, which, together with the coupling half, the contact area and spline connection, forms an input friction clutch. The housing of the output bevel gear also has a contact area, which, together with the coupling half, the contact area and the spline connection, forms the output friction clutch. The coupling halves are arranged to move along the power take-off shaft and transmit rotation by means of spline joints when the couplings are turned on. The power take-off shaft is mounted rotatably on bearings. To control the inclusion of friction clutches, two solenoids with a common rod, return springs and a lever connected to the coupling halves by means of an arm and two rings are provided.

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.The use of the proposed battery will reduce the fuel consumption in the engine due to the accumulation of energy during regenerative braking with its subsequent use for moving away from the vehicle.

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).In FIG. 1 and FIG. 2 shows a mechanical energy accumulator and its frontal projection in the neutral position. In FIG. 3 and FIG. 4 shows a mechanical energy accumulator and its frontal projection in a position corresponding to regenerative braking (energy storage). In FIG. 5 and FIG. 6 shows the accumulator of mechanical energy and its frontal projection in the position corresponding to starting off (returning the accumulated energy).

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, площадкой под контакт 17 и шлицевым соединением 18 образует входную фрикционную муфту 19. Корпус выходной конической шестерни 11 также имеет площадку под контакт 20, которая вместе с полумуфтой 21, площадкой под контакт 22 и шлицевым соединением 25 образует выходную фрикционную муфту 24. Полумуфты 16 и 21 выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности 12 и передачи вращения посредством шлицевых соединений, соответственно, 18 и 23 при включении муфт.The battery includes a fixed axis of the battery 1, on which the four-beam bracket 2 is rigidly fixed and the drum 4 is mounted using bearings 3 and can be rotated around the axis of the battery 1. At the ends of the four-beam bracket 2, stops 5 are fixed. Compression springs 7 are placed in the cavity 6 of the drum 4 along the arc , the ends of which connect in pairs the stops 5 of the bracket and the stops 8 of the drum. The bevel gear of the battery 9 is rigidly fixed to the drum casing 4, while it is meshed with the input bevel gear 10 and the output bevel gear 11 rotatably mounted relative to the power take-off shaft 12 by bearings 13 and 14, respectively. The input bevel gear housing 10 has pad 15, which, together with coupling half 16, pad 17, and spline connection 18 forms an input friction clutch 19. The housing of the output bevel gear 11 also has a the contact area 20, which, together with the coupling half 21, the contact area 22 and the spline connection 25, forms the output friction clutch 24. The coupling halves 16 and 21 are arranged to move along the power take-off shaft 12 and transmit rotation by means of spline connections, respectively, 18 and 23 when turning on the couplings.

Для управления включением фрикционных муфт 19 и 24 предусмотрены соленоиды 26 и 27 с общим штоком 28, возвратными пружинами 29, 30 и рычагом 31, соединенный с полумуфтами 16 и 21 посредством кронштейна 32, а также колец 33 и 34.To control the inclusion of the friction clutches 19 and 24, solenoids 26 and 27 are provided with a common rod 28, return springs 29, 30 and a lever 31 connected to the coupling halves 16 and 21 via an arm 32, as well as rings 33 and 34.

Аккумулятор работает следующим образом.The battery operates as follows.

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.When the vehicle is moving, the battery is in the neutral position (Figs. 1 and 2): the electromagnetic friction clutches 19 and 24 are open, the power take-off shaft 12 with the coupling halves 16 and 21 rotates freely, and the battery is stationary.

При рекуперативном торможении вращение с вала отбора мощности 12 необходимо передать на аккумулятор (фиг. 3 и 4). Для этого на соленоид 26 подается напряжение, под действием магнитного поля, возбуждаемого в нем, общий шток 28 утапливается в соленоид 26, поворачивая рычаг 31, который перемещает кронштейн 32 с кольцами 33 и 34 вправо. 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.During regenerative braking, rotation from the power take-off shaft 12 must be transferred to the battery (Figs. 3 and 4). To do this, a voltage is applied to the solenoid 26, under the influence of the magnetic field excited in it, the common rod 28 is recessed into the solenoid 26, turning the lever 31, which moves the bracket 32 with the rings 33 and 34 to the right. The coupling half 16, rotating together with the power take-off shaft 12, is pressed against the contact area 15 and drives the input bevel gear 10. The rotation from the input bevel gear 10 is transmitted by gearing to the bevel gear of the battery 9, which starts to rotate around the stationary gear 4 with the drum 4 axis of the battery 1. The drum 4 rotates and compresses the springs 7, accumulating potential energy in them.

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 соленоида 26 напряжение переключается на соленоид 27. Под действием магнитного поля, возбуждаемого в нем, общий шток 28 утапливается в соленоид 27, поворачивая в другую сторону рычаг 31, который перемещает кронштейн 32 с кольцами 33 и 34 влево. Полумуфта 21 прижимается к площадке под контакт 20 своей площадкой под контакт 22. При этом входная фрикционная муфта 19 размыкается, а выходная фрикционная муфта 24 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 фрикционной муфты 24 и шлицевого соединения 25 - на вал отбора мощности 12.Subsequently, for starting and accelerating the vehicle, rotation from the battery must be transferred back to the power take-off shaft 12 (Figs. 5 and 6). To do this, the voltage is switched from the solenoid 26 to the solenoid 27. Under the influence of the magnetic field excited in it, the common rod 28 is recessed into the solenoid 27, turning the lever 31, which moves the bracket 32 with the rings 33 and 34 to the left. The coupling half 21 is pressed against the platform under the contact 20 by its platform under the contact 22. In this case, the input friction clutch 19 is opened, and the output friction clutch 24 is closed. Compressed springs 7 rotate the drum 4 together with the bevel gear of the battery 9 in the opposite direction. Through gearing, the rotation from the bevel gear of the battery 9 is transmitted to the output bevel gear 11, and from it by means of the included output friction clutch 24 and the spline connection 25 to the power take-off shaft 12.

Таким образом, аккумулятор отдает потенциальную энергию упругодеформированных пружин 7, после чего напряжение в соленоиде 27 отключается, под действием пружин 29 и 30 общий шток 31 с кронштейном 32, кольцами 33 и 34 возвращается в среднее положение, размыкая выходную фрикционную муфту 24. По окончании цикла разгона аккумулятор снова переходит в нейтральное положение.Thus, the battery gives up the potential energy of the elastically deformed springs 7, after which the voltage in the solenoid 27 is turned off, under the action of the springs 29 and 30, the common rod 31 with the bracket 32, rings 33 and 34 returns to the middle position, breaking the output friction clutch 24. At the end of the cycle During acceleration, the battery returns to neutral.

Claims (1)

Аккумулятор механической энергии с упругими элементами, содержащий 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 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, площадкой под контакт и шлицевым соединением образует входную фрикционную муфту, корпус выходной конической шестерни также имеет площадку под контакт, которая вместе с полумуфтой, площадкой под контакт и шлицевым соединением образует выходную фрикционную муфту, полумуфты выполнены с возможностью перемещения вдоль вала отбора мощности и передачи вращения посредством шлицевых соединений при включении муфт, а вал отбора мощности установлен с возможностью вращения на подшипниках, причем для управления включением фрикционных муфт предусмотрены два соленоида с общим штоком, возвратными пружинами и рычагом, соединенным с полумуфтами посредством кронштейна и двух колец.A mechanical energy accumulator with elastic elements, containing a fixed axis of the accumulator, on which the four-beam bracket is rigidly fixed, and a drum is mounted using bearings to rotate around the axis of the battery, stops are fixed at the ends of the four-beam bracket, compression springs are placed in the cavity of the drum, the ends of which connect the bracket stops and the drum stops in pairs, the bevel gear of the battery, which is simultaneously engaged with the input gear, is rigidly fixed to the drum casing the bevel gear and the output bevel gear mounted rotatably relative to the power take-off shaft by means of bearings, the input bevel gear housing has a contact area, which together with the coupling half, contact area and spline connection forms an input friction clutch, the output bevel gear case also has contact area, which together with the coupling half, contact area and spline connection forms the output friction clutch, the coupling halves are made with possible the ability to move along the power take-off shaft and transmit the rotation by means of spline connections when the couplings are turned on, and the power take-off shaft is rotatably mounted on bearings, moreover, two solenoids with a common rod, return springs and a lever connected to the coupling halves by an arm are provided to control the inclusion of friction clutches and two rings.

Images