Рекуператор энергии транспортного средства
1. РЕКУПЕРАТОР ЭНЕРГИИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий маховик, связанный с валом трансмиссии транспортного средства посредством кинематической цепи, включающей в себя гидродинамическую передаотличающийся тем. чу, что, с целью повышения КПД, он снаб|Жен дополнительной кинематической цепью связи маховика с валом транс миссии, включающей в себя гидроди-намическую передачу. 2.Рекуператор по п. 1, о т я ичающий ся тем, что вторая из упомянутых кинематических цепей снабжена обгонной муфтой, посредством .которой турбинное колесо гидродинамической передачи соединено с валом трансмиссии,- а первая - обгонной муфтой, ведомый элемент которой соединен с турбинным колесом гидродинамической передачи этой цепи, и редуктором для связи ведущего элемента обгонной муфты с маховиком. 3.Рекуператор по п. 1, о т Л ич а ю ш и и с я тем, что каждая гидродинамическая передача пред- , ставляет собой гидротрансформатор. , 4.Рекуператор по п. -1, от (Л личающийся тем, что каждая .гидродинамическая передача представ:ляет собой гидромуфту. 103 7 6 8 f 4 М СО О
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
3(51) В 60 K 9/04
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3007445/27-11 (22) 24. 11. 80 (46) 15.10.83. Вюл. Р 38 (72) С.N. Трусов (71) Центральный ордена Трудового
Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (53) 629.113(088.8) (56) 1. Патент CltIA Р 2935899, кл. 74-732, 1960 (прототип). (54)(57) 1. РЕКУПЕРАТОР ЗНЕРГНИ
ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, содержащий маховик, связанный с валом трансмиссии транспортного средства посредcTBoì кинематической цепи, включающей в себя гидродинамическую передачу, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, он снаб,жен дополнительной кинематической цепью связи маховика с валом транс„, SU„„1047736 А миссии, включающей в себя гидродинамическую передачу.
2. Рекуператор по и. 1, с т л ич а ю шийся тем, что вторая из упомянутых кинематических цепей снабжена обгонной муфтой, посредством ,которой турбинное колесо гидродинамической передачи соединено с валом трансмиссии, а первая — обгонной муфтой, ведомый элемент которой сог динен с турбинным колесом гидродичамической передачи этой цепи, и редуктором для связи ведущего элемента обгонной муфты с маховиком.
3. Рекуператор по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что каждая гидродинамическая передача представляет собой гидротрансформатор., Ж
4. Рекуператор по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что каждая ,гидродинамическая передача представ- ( ляет собой гидромуфту.
Изобретение oTHocBTcR к транспортным средствам и касается аккумулирования их кинетической энергии во время торможения с последукйаим использованием накопленной энергии при разгоне транспортного средства.
При торможении транспортного сред" ства фрикционными тормозами и гидроэамедлителями кинетическая энергия движения, транспортного средства безвозвратно теряется, превращаясь )Q в тепловую энергию. Для аккумулирования кинетической энергйи трансйортного средства разработаны различные рекуператоры. Особенно целесообразно их использование н городских анt тобусах, которые имеют частые остановки.
Известен рекуператор энергии транспортного средстна, содержащий маховик, связанный с валом трансмиссии транспортного средства посредством кинематической цепи, включающей н себя гидродинамическую передачу.
Б этом рекуператоре применена опорожняемая гидромуфта,, кото13ая исполь» Ъ Р зуется и при торможении транспартногд средства, и при его разго-. не (1), еда статком этого рекуператора энергии является то, что он имеет ц невысокий КПД из-за значительных потерь мощности в гидромуфте, так как ее режим работы при торможении транспортного средстна и при ei."0 разгоне не одинаковые и поэтому > ..з не могут быть выбраны ептимальными.
Цель изобретения — поныщенне КПД „
Поставленная цель,цостигается тем, что рекуператор энергии транспортного средства, содержащий маховик, связанный с валом трансмиссии сранспортного средства посредством кинематической цепи, нключающей н себя гидродинамическую передач:;,, снабжен дололнительной кинематической цепью связи маховика с .:-алом 45 трансмиссии включающей В себя гид3одинамическую передачу.
Кроме того, вторая из упомянутых кинематических цепей снабжена обгс;— ной муфтой, посредством которой турбинное колесо гидродинамической ïeредачи соединено с валом трансмиссии а первая — обгонной муфтой, ведомый элемент которой соединен с турбинным колесом гидродинамической и-.=;Зе-ъэ дачи этой цепи, и редуктором для связи ведущего элемента обгонной >т., 4: ты с маховиком, Кроме того, каждая гидродинамическая передача представляет саба гидротрансформатор.
Кр">ме того, каждая гидродинамическая передача представляет сабо." ги71раиуфту, Яа фиг. 1 представлена принциivàë i;-ая схема трансмиссии транспсоТНс "0 средства с реку11ератором энергии,. H фиг. Z -- график работы рекуператope; на фиг. " — гндромеханическая днухступенчатая коробка передач,. выполненная сонместнс с рекуперат>5ром, на фи= 4 - T->excTy1е11чатая =::дромеханическая коробка и ред=- ;- с>. I.tt- -.у1-1ераторо:1; Hа фиг. 5 переда ="1 с Отдельно распОло.кeнным рекуператором (вариант i 1) на фиг. б
=:o же (вариант 2):„на фиг. 7 то же 1на,3»1ант 3 j ) на фиг„8 — тo же (ваэзиант 4 1; на фиг. 9 — вариант выполнения системы управления регулятором энергии ".ранс1 ".pTI К071eH-;аТЫМ Наз>ОМ 1 > iqTатЕЛЯ черей- сцепление 2 соеди:eHe механич е с к а 5:. к Ор с3 б к д IIe pe,>B. ч 3 с р е к у и е р аторам 4. Выходной нал 5 коробки пере д > ч рс! cпОлoжe нHу три pcItсупера тОра 4. С этим валом с.яаана кинематическая цепь, имеющая >гид170ди намическую персдачу Ь,. состоящую из насосного колеса 7 и турбинного колеса 8, Турбинное колесо н через нал 3, муфту 10 свободного хсда и ше"те3ни 11, 12, 13 и .4 ускоряющей eó6tIeT0Ä п-..редачн связано " махони1 >, i&71 BHK .>.3 с-> зан с налом 5 также второй кинематнческой цепвю, имеющей гидродинамическую передачу 78, состоящую на на: 00Hol колеса 17 колесО 18 сня :-. ана с нала>>i 3 5через муфту 1: нободного ходc. Выходной казал 28 вяла 5 связан с ведущими .-колеся.ь. -:. транспортного средства. p =- 6..,=,1->и санной ныще трансмиссии 0 рекt,!crepe" срс>м осущс тнляетсi.-, следу".Ощн1 1 Об я> ь Ом: >113Н ЛОдл е,> e . o санс» портнс го средства,. н частнос-..= города= кого автобуса к остановке, в рабочую облас" ь тидродинамиче Ско-;: передачи 3 подают ря>бо=.ую . .Идкость н з а11олняюц ее- Враща.=:.сь от ведущих колес анToОуса вал " и-3-: водит нî - pтщс-=ние нас Hpooснс 0 колес;. Ло;.pe c-.. ном рабоit Етл >КИ пх;-"t I1 1 Е7ЕД eT t u i P T>tt7t i oe КОлесО 8 . кот01300 че17-.-. 3;, скоряющую ."у -;, .:о и::-:,;.eäeHó 1, ще>т-,ерни ., 12, 1 и 1 "- Л13ивс, и- " на Вращение ."1ах(7 пн .. 15 .р:- этом;: не-.нческа-. ° не>3гия „-: -,,—...;.7бу р . разуется н ки НЕTH×eÑI,t;С- Э НЕО >> и i.>с.>1 .72 :; Ка ОДНОНРЕ менно О 1>1естнля-.—.. =: —.:;.,т>ление QHT0буса,. t t l TG T» н>3.-.-;>: Н i >I О мя 1 17редст ан— .Г-,еи 8 г>а бс т =i >3е ксупэ.. э с>13а:,лели - ива 06 -„-; —, - e -.;„- 0 >-0 ..-., 1"t >3 eit :,\i 17а;.<О-.-. >б-.;,.,-.—;= ->;=:да-.1., ; ". а.-:ном ст1у1ае -З,,;--.,-,,-1, -- -.»»Т;>та НР, :-,---Нн Насос>нoi О КОЛЕСа, ХО -1ка -- л >> «И ЭТОЙ аСТО i u i РаЩС=.>НЯ ("::-(Г 0 . 0:>et а (Уь РН >:1!1ает СР а > ас 1047736 тота вращения И,„ турбинного колеса 8 увели пинается. В точке Ь турбинное колесо 8 достигает максимальной частоты вращения также, как и маховик 15. Далее благодаря муфте 10 свободного хода маховик 15 отключается от турбинного колеса и вра цается ло инерции с постоянной ч-..сТатай врацения. Частота вращения тур биннога колеса 8 начинает снижаться, однако благодаря опорожнению рабочей полости и первой гидродинамической передачи б снижение частоты вращения этого колеса далее происходит менее интенсивно, причем после опорожнения рабочей полости турбинное колесо 8 также вращается по инерции. Для полной остановки антабуса на кОнечлОй стадии ТОрможения ислольз NTcR !loJlec."!i e тормоза. В точке с соответ стнующей остановке ав Cence, w к = и;„= О, Б то же время к моменту окончания тор;-О-. жения в.маховике Hакаплинается значительная кинетическая энергия, а ега частота врашения достигает определенной величины, например 6000 об/MHH. Точка д соответствует началу движения автобуса после остановки. Чтобы испольэонать кинетическую энергию маховика 15, заполняется жидкостью рабочая полость второй гидродинамической передачи 16. IIpB этОм насоснОе кОлесО 17, вра шаясь ат маховика 15, приводит ва вращение турбинное колесо 18, а турбинное колесо 18 ерез муфту 19 свободного хода приводит ВО ВращеНИЕ вал 5, связанный с колесами автобуса, 8 результате кинетическая энергия ранее накопленная в маховике, используется для разгона автобуса. Л процессе разгона автобуса частота вращения Й, махОВика 15 снижается, .а частота. вращения вала 5 и скорость автобуса увеличивается (фиг, 2i. В процессе разгона мо цнасть на выходной вал 5 трансмиссии передается двумя потоками or двигателя и От вращающегося маховика 15. По мере замедления махоника мощность, передаваемая ат маховика, уменьшаeòñÿ и в тачке .8, где = Пк становитс.: равной нулю,. Б д;-;ьнейшем турбинное колеса 18 чается от нала 5 с помощь.-н муфт. —: . 9 свободного ход". В этом счу=.e вал 5 может вр ащат ь с:= « :=:"стре =- турб-:-:иного колеса 18 и вся мошнасть на выходной вал и, следовательно, на ведущие колеса передается исключительно от двигателя. ПссЛЕ ОтКлЮчения тур" t биннога колеса 1 8 происходит также опорожнение рабо eÀ полости гидра" динамической передачи 16< чтобы исключить в ал.-.нейшем передачу мошности o-.: врашаюшегося маховика на стадии з амедления автобуса. Далее происходит замедление. автобуса (точка f), и цикл работы рекуператора понт оряется, Особенно удобно использовать инерционный рекулератор мощности в сочетании с гидромеханическими короб- ками передач, твк как в этом случае дЛ."-: создания давления в системе управления рекулератором можно использовать масляный насос, имеюшийся в гидромеханической коробке передач. Для повышения эффективности работы рекулератора, снижения размерон гидродинамических передач и веса махоника 15 целесообразно применять ускоряющие зубчатые передачи между Я валом трансмиссий и гидродинамичес.кими передачами (фиг. 3 и 4 ), На фиг ° 4 показана гидромеханическая двухступенчатая коробк.; передач, выполненная совместно с екуД лератором. Б этой гидромеханической коробке передач вторичный вал 21 связан с входным валом 22 рекуператора. Чтобы уменьшить активные диаметры гидродинамических передач, входной вал ?2 рекуператора связан с проме-жуточнь:м валам 23 рекулератора через ускоряюшую передачу,, в данном случа=- ллв нетарную. Планетарная передача зключает нo Hr;o 24, коронную шестерню 25 и солнечную шестерню 26. Б св-.çl с э:им лри замедлении авто буса насосное колесо 7, связанное с валом 23, врашается быстрее вы О ходкого вала, Б связи с этим при относительно малых размерах активного диаметра насосного колеса 7 ,можно реализовать удовлетворительное замедление автобуса и накопить з:ачительную энергию в маховике 15. Турбинное колесо 8 связано с маховиком 15 через ускоряющую передачу (в данном случае планетарного типа 1 и "êëþ÷àåò водию1о 27, солнечную шестерню 28 и коронную шестерню 29. 5О Для Отключения турбинного колеса используется муфта 10 свободного хода. Работа этого рекуператора протекает так же, как описано выше, К Особенностям рекуператора, и=-ображенного на фиг, 3, следует отиспользование в качестве гидродн- .-:, хеcYHx передач гидротрансфармато; -..: — ., -«.ексного типа, имеющих ре к"op 30, Применение гидротрансформзт. ac= пс сравнению с гидромуфтаГЯ поэ вОР.:яет повысить эффектин» ность рекуператара, поскольку преобразование энергии н этом случае происходит с более высоким КПД, При разгоне маховика и при его эамедле1047736 нии передаточное отношение гидро1 динамических передач изменяет ся от i = 0 до j = О, 8 (на основных рс.— жимах преобразования энергии,). Среднее значение КПД для гидромуфты з указанном диапазоне можно принять 0, 85, для гидротран сформаторон комплексного типа — О, 45 — О, 55. D связи с более высоким КПД можно принять равным 0 при использовании 1 <) гидротрансформаторов эффективность работы рекуператора выше, чем прH применении гидромуфт. Еще выше КПД может иметь место в специально разработанных .конструкциях гидротрансформаторов, 15 включая двухтурбинные, где средний КПД в диапазоне указанных переда точных отношений 0,6-0,7. Однако применение таких конструкций усложняет конструкцию гидродинамического привода, ввиду чего их применение не всегда возможно. На фиг. 4 показана трехступенчатая гидромеханическая .коробка передач, предназначенная для городских автобусов, выполненная совместно с рекуператором. Ее работа аналогична рассмотренной выше, Особенностью является установка ускоряющей передачи 31 (в данном случае планетарного типа ) непосредственно перед насосным колесом 7 первой плачетарной передачи. Планетарная переда а включает водило 32, солнечную шестерню 33 и коронную шестерню 34. В pe— 35 зультате раз гон маховика произ водится в использованием ускоряющей передачи, а передача энергии с маховика на выходной вал коробки передач происходит, минуя эту передачу. Такая конструктивная схема з некоторых случаях оказывается более эффективной с точки зрения рекупера-, ции энергии. Приведенные выше конструктивные схемы могут вызвать определенные за-" труднения для раэмещения гидродинамических передач и маховика ввиду ма; лого ме;кцентрового расстояния между валами гидромеханической короб:<и передач. Поэтому во многих :.пу- 50 чаях целесообразно применять зубчатую передачу с отдельно встроенным рекуператором (фиг. 5„ б, 7 и 8 ), Они включают зубчатую передачу 35, которая соединяет выходной вал 36 короб 5 ки передач с валом 37 рекуператора.
