RU208143U1

RU208143U1 - Flywheel with variable moment of inertia

Info

Publication number: RU208143U1
Application number: RU2021122079U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Война; Владимир Владимирович Юнин
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2021-12-06

Abstract

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в приводах транспортных средств с целью уменьшения расхода топлива за счет рекуперации энергии торможения.Техническая задача решается 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 жестко закреплены оси кронштейна, на которых с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом планками. 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 валом. Маховичные секторы расположены на осях кронштейна посредством подшипников с образованием полостей, внутри которых размещены дополнительные пружины, навитые вокруг осей кронштейна. Концы дополнительных пружин соединены с маховичными секторами и осями кронштейна.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 автомобиля.The utility model relates to mechanical engineering and can be used in vehicle drives in order to reduce fuel consumption by recuperating braking energy. gear with the ability to rotate around the shaft. At the ends of the bracket, the bracket axes are rigidly fixed, on which flywheel sectors and gear sectors are fixed with the possibility of rotation, rigidly connected to each other by planks. The gear sectors are engaged with the central gear. In the cavity formed by the shaft and the central gear, there is a potential energy accumulator made in the form of a spring wound around the shaft, the ends of which are connected to the central gear and the shaft. The flywheel sectors are located on the axes of the bracket by means of bearings with the formation of cavities, inside which additional springs are placed, wound around the axes of the bracket. The ends of the additional springs are connected to the flywheel sectors and the axes of the bracket. The technical result is a reduction in 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.

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 накопитель маховик переменного момента инерции (патент РФ №2516883), содержащий трехлучевой кронштейн, на концах которого 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 валом.Known accumulator flywheel variable moment of inertia (RF patent No. 2516883), containing a three-beam bracket, at the ends of which are rotatably fixed coaxially flywheel sectors and toothed sectors rigidly connected to each other, and the toothed sectors are in mesh with the central gear. In the cavity formed by the shaft and the central gear, there is a potential energy storage made in the form of a spring wound around the shaft, the ends of which are connected to the central gear and the shaft.

Недостатком данного маховика является низкая энергоемкость пружины, находящейся в полости центральной шестерни, что не позволяет эффективно накапливать потенциальную энергию упругой деформации в достаточном количестве.The disadvantage of this flywheel is the low energy consumption of the spring located in the cavity of the central gear, which does not effectively accumulate the potential energy of elastic deformation in a sufficient amount.

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 более эффективного 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 more efficient energy storage 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, содержащим вал, на котором жестко закреплен трехлучевой кронштейн, и установлена с помощью подшипников центральная шестерня с возможностью поворота вокруг вала. На концах кронштейна жестко закреплены оси кронштейна, на которых с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы и зубчатые секторы, жестко соединенные друг с другом планками. 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 валом. Маховичные секторы расположены на осях кронштейна посредством подшипников с образованием полостей, внутри которых размещены дополнительные пружины, навитые вокруг осей кронштейна. Концы дополнительных пружин соединены с маховичными секторами и осями кронштейна.The technical problem is solved by the proposed flywheel with a variable moment of inertia, containing a shaft on which a three-beam bracket is rigidly fixed, and a central gear is installed using bearings with the ability to rotate around the shaft. At the ends of the bracket, the bracket axes are rigidly fixed, on which the flywheel sectors and toothed sectors are fixed coaxially with the possibility of rotation, rigidly connected to each other by strips. The toothed sectors mesh with the central gear. In the cavity formed by the shaft and the central gear, there is a potential energy storage made in the form of a spring wound around the shaft, the ends of which are connected to the central gear and the shaft. The flywheel sectors are located on the bracket axes by means of bearings with the formation of cavities, inside which additional springs are placed, wound around the bracket axes. The ends of the additional springs are connected to the flywheel sectors and the bracket axes.

Применение предлагаемого маховика переменного момента инерции позволит уменьшить расход топлива в двигателе за счет накопления энергии при рекуперативном торможении и последующего использования накопленной энергии для трогания с места и разгона автомобиля.The use of the proposed flywheel of a variable moment of inertia 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 с переменным моментом инерции в сложенном положении. На фиг. 2 изображен маховик с переменным моментом инерции в раскрытом положении. На фиг. 3 изображен разрез маховика с переменным моментом инерции в сложенном положении.FIG. 1 shows a flywheel with a variable moment of inertia in a folded position. FIG. 2 shows a flywheel with a variable moment of inertia in the open position. FIG. 3 is a cross-sectional view of a variable moment of inertia flywheel in a folded position.

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 жестко закреплены оси кронштейна 5, на которых с возможностью поворота закреплены соосно маховичные секторы 6 и зубчатые секторы 7, жестко соединенные друг с другом планками 8. Зубчатые секторы 7 находятся в зацеплении с центральной шестерней 4. В полости, образованной валом 1 и центральной шестерней 4, расположен накопитель потенциальной энергии, выполненный в виде пружины 9, навитой вокруг вала 1, концы которой соединены с центральной шестерней 4 и валом 1. Маховичные секторы 6 расположены на осях кронштейна 5 посредством подшипников 10 с образованием полостей, внутри которых размещены дополнительные пружины 11, навитые вокруг осей кронштейна 5. Концы дополнительных пружин 11 соединены с маховичными секторами 6 и осями кронштейна 5. Для периодического соединения и разъединения вала 1 маховика с коленчатым валом 12 двигателя предусмотрена электромагнитная муфта 13. Маховик работает следующим образом.A flywheel with a variable moment of inertia contains a shaft 1, on which a three-beam bracket 2 is rigidly fixed, and a central gear 4 is installed with the help of bearings 3 with the ability to rotate around a shaft 1. At the ends of the bracket 2, the axes of the bracket 5 are rigidly fixed, on which they are rotatably fixed coaxially flywheel sectors 6 and toothed sectors 7, rigidly connected to each other by strips 8. Toothed sectors 7 are in mesh with the central gear 4. In the cavity formed by the shaft 1 and the central gear 4, there is a potential energy accumulator made in the form of a spring 9 wound around shaft 1, the ends of which are connected to the central gear 4 and shaft 1. The flywheel sectors 6 are located on the axes of the bracket 5 by means of bearings 10 to form cavities, inside which additional springs 11 are placed, wound around the axes of the bracket 5. The ends of the additional springs 11 are connected to the flywheels sectors 6 and axles of the bracket 5. For periodic connection For disconnecting and disconnecting the flywheel shaft 1 with the engine crankshaft 12, an electromagnetic clutch 13 is provided. The flywheel operates as follows.

В остановленном положении или при малой частоте вращения маховик находится в сложенном положении (фиг. 1, 2): маховичные секторы 6 прижаты к центру маховика усилием пружины 9 посредством зацепления зубчатых секторов 7 с центральной шестерней 4 и дополнительных пружин 11. При рекуперативном торможении включается электромагнитная муфта 13, и вал 1 маховика начинает вращаться. При увеличении частоты вращения вала 1 маховичные секторы 6 за счет действия на них центробежных сил разворачиваются вокруг своих осей, преодолевая через зацепление зубчатых секторов 7 и шестерни 4 усилие пружины 9 и дополнительных пружин 11. Маховик переходит в раскрытое положение (фиг. 3), его момент инерции увеличивается, участвуя при этом в торможении автомобиля и накапливая энергию. Причем накапливается не только кинетическая энергия вращающихся маховичных секторов 6, но также потенциальная энергия упругодеформированной пружины 9 и дополнительных пружин 11. 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 (Fig. 1, 2): the flywheel sectors 6 are pressed to the center of the flywheel by the force of the spring 9 by means of the engagement of the gear sectors 7 with the central gear 4 and additional springs 11. During regenerative braking, the electromagnetic clutch 13, and the flywheel shaft 1 starts to rotate. With an increase in the rotational speed of the shaft 1, the flywheel sectors 6, due to the action of centrifugal forces on them, rotate around their axes, overcoming the force of the spring 9 and additional springs 11 through the engagement of the gear sectors 7 and gear 4. the moment of inertia increases, while participating in the braking of the vehicle and storing energy. Moreover, not only the kinetic energy of the rotating flywheel sectors 6 is accumulated, but also the potential energy of the elastically deformed spring 9 and additional springs 11. 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 автомобиля. Для этого снова включается электромагнитная муфта 13, через которую вращение с вала 1 маховика передается на коленчатый вал 12 двигателя, причем, отдавая энергию, маховик стремится замедлиться, что приводит к уменьшению центробежных сил, действующих на маховичные секторы 6 и к их складыванию за счет действия пружины 9 и дополнительных пружин 11. При этом маховик отдает накопленную кинетическую энергию вращающихся маховичных секторов 6, а также потенциальную энергию упругодеформированной пружины 9 и дополнительных пружин 11. При полном складывании маховичных секторов 6 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 flywheel shaft 1 is transmitted to the engine crankshaft 12, and, giving off energy, the flywheel tends to slow down, which leads to a decrease in centrifugal forces acting on the flywheel sectors 6 and to their folding due to the action springs 9 and additional springs 11. In this case, the flywheel gives up the accumulated kinetic energy of the rotating flywheel sectors 6, as well as the potential energy of the elastically deformed spring 9 and additional springs 11. When the flywheel sectors 6 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, and a central gear is installed with the help of bearings with the ability to rotate around the shaft, characterized in that the bracket axes are rigidly fixed at the ends of the bracket, on which coaxial flywheel sectors are fixed with the possibility of rotation and toothed sectors rigidly connected to each other by strips, the toothed sectors are in engagement with the central gear, in the cavity formed by the shaft and the central gear, there is a potential energy accumulator made in the form of a spring wound around the shaft, the ends of which are connected to the central gear and shaft, the flywheel sectors are located on the axes of the bracket by means of bearings with the formation of cavities, inside which additional springs are placed, wound around the axes of the bracket, the ends of the additional springs are connected to the flywheel sectors and the axes of the bracket.