RU208054U1

RU208054U1 - Flywheel with variable moment of inertia

Info

Publication number: RU208054U1
Application number: RU2021122102U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Война; Владимир Владимирович Юнин
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2021-11-30

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.Маховик с переменным моментом инерции содержит вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн, на концах которого с возможностью поворота установлены маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко связанные друг с другом. Зубчатые секторы находятся в зацеплении с центральной шестерней, внутри которой расположены два накопителя потенциальной энергии в виде пружин кручения.Маховик способен накапливать механическую энергию движущегося транспортного средства в период его торможения, преобразуя ее в кинетическую энергию вращающихся масс и потенциальную энергию упругодеформированных элементов.Техническим результатом является уменьшение расхода топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона транспортного средства.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in vehicle drives in order to reduce fuel consumption by recuperating braking energy. sectors are closely related to each other. The gear sectors are engaged with the central gear, inside which there are two potential energy storage devices in the form of torsion springs. reducing fuel consumption in the engine due to the accumulation of energy during regenerative braking and the subsequent use of the stored energy for starting and accelerating the vehicle.

Description

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

Известен маховик переменного момента инерции (патент №2516883), содержащий вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн, на концах которого с возможностью поворота закреплены маховичные секторы с зубчатым механизмом разворота маховичных секторов. Маховик также содержит накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения.Known flywheel of variable moment of inertia (patent No. 2516883), containing a shaft on which a three-beam bracket is rigidly fixed, at the ends of which flywheel sectors with a gear mechanism for turning the flywheel sectors are rotatably fixed. The flywheel also contains a potential energy storage made in the form of a torsion spring.

Недостатком данного маховика является низкая энергоемкость единственной пружины кручения, не позволяющая накапливать достаточное количество потенциальной энергии упругой деформации.The disadvantage of this flywheel is the low energy consumption of a single torsion spring, which does not allow accumulating a sufficient amount of potential energy of elastic deformation.

Технической задачей полезной модели является создание маховика с переменным моментом инерции, способного накапливать в достаточном количестве кинетическую энергию вращающихся масс и потенциальную энергию упругодеформированных элементов.The technical task of the utility model is the creation of a flywheel with a variable moment of inertia, capable of accumulating in sufficient quantities the kinetic energy of the rotating masses and the potential energy of elastically deformed elements.

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

Техническая задача решается предлагаемым маховиком с переменным моментом инерции (далее - маховик), содержащим вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн и установлена с помощью подшипников втулка с возможностью поворота вокруг вала. В полости, образованной валом и втулкой расположен первый накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой вокруг вала, концы которой соединены с валом и втулкой. На втулке посредством радиальных подшипников установлена центральная шестерня с возможностью поворота вокруг втулки. В полости, образованной втулкой и центральной шестерней, расположен второй накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения, навитой вокруг втулки, концы которой соединены с втулкой и центральной шестерней. 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. Для периодического соединения и разъединения вала маховика с валом отбора мощности предусмотрена электромагнитная дисковая фрикционная муфта.The technical problem is solved by the proposed flywheel with a variable moment of inertia (hereinafter referred to as the flywheel), which contains a shaft on which a three-beam bracket is rigidly fixed and a sleeve is installed using bearings with the ability to rotate around the shaft. In the cavity formed by the shaft and the sleeve there is a first potential energy storage made in the form of a torsion spring wound around the shaft, the ends of which are connected to the shaft and the sleeve. A central gear is mounted on the bushing by means of radial bearings with the ability to rotate around the bushing. In the cavity formed by the sleeve and the central gear, there is a second potential energy storage made in the form of a torsion spring wound around the sleeve, the ends of which are connected to the sleeve and the central gear. At the ends of the bracket, flywheel sectors and toothed sectors are fixed coaxially with the possibility of rotation, rigidly connected to each other by strips, and the toothed sectors are in mesh with the central gear. For periodic connection and disconnection of the flywheel shaft with the power take-off shaft, an electromagnetic disc friction clutch is provided.

Применение предлагаемого маховика позволит уменьшить расход топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона транспортного средства.The use of the proposed flywheel will reduce the fuel consumption in the engine due to the accumulation of energy during regenerative braking and the subsequent use of the accumulated energy for starting and accelerating the vehicle.

На фиг. 1 изображен маховик в сложенном положении. На фиг. 2 изображен разрез маховика в сложенном положении. На фиг. 3 изображен маховик в раскрытом положении.FIG. 1 shows the flywheel in a folded position. FIG. 2 shows a sectional view of the flywheel in a folded position. FIG. 3 shows the flywheel in an open position.

Маховик с переменным моментом инерции содержит вал 1, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн 2 и установлена с помощью подшипников 3 втулка 4 с возможностью поворота вокруг вала 1. В полости, образованной валом 1 и втулкой 4 расположен первый накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения 5, навитой вокруг вала 1, концы которой соединены с валом 1 и втулкой 4. На втулке 4 посредством радиальных подшипников 6 установлена центральная шестерня 7 с возможностью поворота вокруг втулки 4. В полости, образованной втулкой 4 и центральной шестерней 7, расположен второй накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины кручения 8, навитой вокруг втулки 4, концы которой соединены с втулкойA flywheel with a variable moment of inertia contains a shaft 1, on which a three-beam bracket 2 is rigidly fixed and a bushing 4 is installed with the help of bearings 3 with the ability to rotate around a shaft 1. In the cavity formed by a shaft 1 and a bushing 4 there is a first potential energy storage made in the form of a spring torsion 5, wound around the shaft 1, the ends of which are connected to the shaft 1 and the bushing 4. A central gear 7 is installed on the bushing 4 by means of radial bearings 6 with the ability to rotate around the bushing 4. In the cavity formed by the bushing 4 and the central gear 7, there is a second storage potential energy, made in the form of a torsion spring 8, wound around the sleeve 4, the ends of which are connected to the sleeve

4 и центральной шестерней 7. На концах кронштейна 2 с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы 9 и зубчатые секторы 10, жестко соединенные друг с другом планками 11, причем зубчатые секторы 10 находятся в зацеплении с центральной шестерней 7. Для периодического соединения и разъединения вала 1 с валом отбора мощности 12 предусмотрена электромагнитная дисковая фрикционная муфта 13.4 and the central gear 7. At the ends of the bracket 2, flywheel sectors 9 and gear sectors 10 are fixed coaxially with the possibility of rotation, rigidly connected to each other by strips 11, and the gear sectors 10 are meshed with the central gear 7. For periodic connection and disconnection of the shaft 1 an electromagnetic disc friction clutch 13 is provided with the power take-off shaft 12.

В остановленном положении или при малой частоте вращения маховик находится в сложенном положении (фиг. 1, 2): маховичные секторы 5 прижаты к центру маховика усилием пружин кручения 5 и 8 посредством зацепления зубчатых секторов 10 с центральной шестерней 7. При рекуперативном торможении включается электромагнитная муфта 13, и вращение с вала отбора мощности 12 передается вал 1 маховика. При увеличении частоты вращения вала 1 маховичные секторы 9 за счет действия на них центробежных сил разворачиваются вокруг своих осей, преодолевая через зацепление зубчатых секторов 10 и шестерни 7 усилие пружин кручения 5 и 8. Маховик переходит в раскрытое положение (фиг. 3), его момент инерции увеличивается, участвуя при этом в торможении транспортного средства и накапливая энергию. Причем накапливается не только кинетическая энергия вращающихся маховичных секторов 9, но и потенциальная энергия упругодеформированных пружин кручения 5 и 8. В конце цикла торможения электромагнитная муфта 13 выключается, а маховик продолжает свободно вращаться в раскрытом положении.In a stopped position or at a low speed, the flywheel is in a folded position (Figs. 1, 2): the flywheel sectors 5 are pressed to the center of the flywheel by the force of torsion springs 5 and 8 by engaging the gear sectors 10 with the central gear 7. During regenerative braking, an electromagnetic clutch is activated 13, and rotation from the power take-off shaft 12 is transmitted to the flywheel shaft 1. With an increase in the speed of rotation of the shaft 1, the flywheel sectors 9, due to the action of centrifugal forces on them, rotate around their axes, overcoming the force of the torsion springs 5 and 8 through the engagement of the gear sectors 10 and gears 7. The flywheel goes into the open position (Fig. 3), its moment inertia increases, while participating in braking the vehicle and storing energy. Moreover, not only the kinetic energy of the rotating flywheel sectors 9 is accumulated, but also the potential energy of the elastically deformed torsion springs 5 and 8. At the end of the braking cycle, the electromagnetic clutch 13 is turned off, and the flywheel continues to rotate freely in the open position.

Впоследствии, когда необходимо продолжить движение, накопленная энергия маховика используется для трогания с места и разгона транспортного средства. Для этого снова включается электромагнитная муфта 13, через которую вращение с вала 1 передается на вал отбора мощности 12, причем, отдавая энергию, маховик стремится замедлиться, что приводит к уменьшению центробежных сил, действующих на маховичные секторы 9 и к их складыванию за счет действия пружин кручения 5 и 8. При этом маховик отдает накопленную кинетическую энергию вращающихся маховичных секторов 9 и потенциальную энергию упругодеформирован-ных пружин кручения 5 и 8. При полном складывании маховичных секторов 9 к центру маховика электромагнитная муфта 13 выключается и маховик снова готов к работе.Subsequently, when it is necessary to continue driving, the accumulated energy of the flywheel is used for starting and accelerating the vehicle. To do this, the electromagnetic clutch 13 is turned on again, through which rotation from the shaft 1 is transmitted to the power take-off shaft 12, and, giving off energy, the flywheel tends to slow down, which leads to a decrease in the centrifugal forces acting on the flywheel sectors 9 and to their folding due to the action of the springs torsion 5 and 8. In this case, the flywheel gives up the accumulated kinetic energy of the rotating flywheel sectors 9 and the potential energy of the elastically deformed torsion springs 5 and 8. When the flywheel sectors 9 are fully folded to the center of the flywheel, the electromagnetic clutch 13 is turned off and the flywheel is ready for operation again.

Claims

A flywheel with a variable moment of inertia, containing a shaft on which a three-beam bracket is rigidly fixed, characterized in that a sleeve is mounted on the shaft with the help of bearings with the ability to rotate around the shaft, in the cavity formed by the shaft and the sleeve there is a first potential energy storage made in the form of a spring twisted around the shaft, the ends of which are connected to the shaft and the bushing, a central gear is mounted on the bushing through radial bearings with the ability to rotate around the bushing, in the cavity formed by the bushing and the central gear, a second potential energy storage device is located, made in the form of a torsion spring, wound around the sleeve, the ends of which are connected to the sleeve and the central gear, at the ends of the bracket, flywheel sectors and toothed sectors are fixed coaxially with the possibility of rotation, rigidly connected to each other, and the toothed sectors are in mesh with the central gear.