Устройство утилизации энергии торможения

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах, работающих с частыми остановками и интенсивными разгонами, например для автомобилей преимущественно в городских условиях. Устройство утилизации энергии торможения содержит гидроцилиндр со штоком, насос и масляный бак. К гидроцилиндру со стороны штока соосно присоединен дополнительный корпус с размещенной в нем и опирающейся на шток гидроцилиндра пружиной. Внутри пружины так же соосно расположена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение выступающая часть штока, жестко соединенная с выступающей за пределы корпуса зубчатой рейкой, с которой периодически вступает в зацепление шестерня отбора мощности. Полость гидроцилиндра соединена через обратный клапан с насосом масляного бака, соединенным с приводом тормоза и краном сброса давления, соединенным с приводом включения скорости. Технический результат заключается в создании из известных узлов малогабаритного устройства для экономии любого вида топлива или энергии путем рекуперации энергии торможения, пригодной для отдачи при разгоне и/или запуске двигателя. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в механизмах, работающих с частыми остановками и интенсивными разгонами, например для автомобилей преимущественно в городских условиях.

Известно рекуперативное торможение, при котором поступающая на вал механическая энергия преобразуется в электрическую и возвращается в питающую сеть [1].

Известны рекуперативные тормоза, применяемые в машиностроении, содержащие аккумулятор энергии в виде маховиков [2], винтовых [3] или плоских спиральных пружин [4].

Наиболее близким по технической сущности из источников информации, доступных заявителю, является устройство по пат. РФ N 2017024, F 16 D 61/00 от 10.06.91 г. , опубл. 30.07.94 г., бюлл. N 14, рекуперативный тормоз, содержащий винтовую пружину, расположенную на штоке между подвижным диском и поршнем кольцевого цилиндра, который в свою очередь связан с гидравлическим насосом. Гидроцилиндр служит для управления интенсивностью замедления (ускорения) во время процесса торможения (разгона) по командам блока управления.

Данное устройство используется как тормоз, совмещенный с аккумулятором энергии.

Задача изобретения - создание из известных узлов малогабаритного, простого в эксплуатации устройства для экономии любого вида топлива или энергии, расходуемых транспортом при движении, путем рекуперации энергии торможения, пригодной для отдачи не только при разгоне, но и при запуске двигателя на стоянке.

Поставленная задача решается тем, что устройство утилизации энергии торможения содержит гидроцилиндр, насос и масляный бак. Причем к гидроцилиндру со стороны штока соосно присоединен дополнительный корпус с размещенной в нем и опирающейся на шток гидроцилиндра пружиной. Внутри пружины также соосно расположена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение выступающая часть штока, жестко соединенная с выступающей за пределы корпуса зубчатой рейкой. С ней периодически вступает в зацепление шестерня отбора мощности. Полость гидроцилиндра соединена через обратный клапан с насосом масляного бака. Насос соединен с приводом тормоза, а кран сброса давления соединен с приводом включения скорости.

На чертеже показано устройство, где изображены шестерня отбора мощности 1, зубчатая рейка 2, пружина 3, корпус 4, гидравлический цилиндр 5, шток 6, поршень 7, кран сбора давления 8, обратный клапан 9, масляный насос 10, масляный бак 11, привод тормоза 12, привод включения скорости 13.

Устройство содержит гидроцилиндр 5 и соосно присоединенный к нему корпус 4. В корпусе 4 размещена опирающаяся на шток 6 пружина 3, внутри которой так же соосно расположена с возможностью совершать возвратно-поступательные движения выступающая часть штока 6 гидроцилиндра 5, жестко соединенная с выступающей за пределы корпуса 4 зубчатой рейкой 2. К рейке 2 под воздействием привода включения скорости 13 присоединяется или отсоединяется от нее шестерня отбора мощности 1. Полость гидроцилиндра 5 через обратный клапан 9 соединена с насосом 10 масляного бака 11. Насос 10 соединен с приводом тормоза 12. Кран сброса давления 8 соединен с приводом включения скорости 13.

Работает устройство следующим образом. Масляный насос 10 при включении привода тормоза 12 транспортного средства подает масло из масляного бака 11 через обратный клапан 9 в полость гидравлического цилиндра 5. Кран 8 сброса давления при этом закрыт, шестерня отбора мощности 1 отведена от зубчатой рейки 2. Поршень 7, выталкивая шток 6 с размещенной на нем зубчатой рейкой 2, сжимает пружину 3, утилизируя энергию торможения. Под воздействием привода включения скорости 13 шестерня отбора мощности 1 подводится к зубчатой рейке 2 до зацепления с ней. Открывается кран сброса давления 8. Масло из полости гидроцилиндра 5 сбрасывается в масляный бак 11. Пружина 3, разжимаясь, перемещает освободившийся от давления шток 6 с размещенной на нем зубчатой рейкой 2 и через шестерню отбора мощности 1 передает накопленную при торможении энергию на разгон автомобиля или запуск двигателя на стоянке. Пружина 3 разжимается до очередного включения привода тормоза 12, после чего снова начинает сжиматься, суммируя остатки неиспользованной при очередном разгоне энергии торможения и новую порцию энергии. Для накопления утилизируемой энергии торможения перед постановкой автомобиля на стоянку достаточно несколько раз разогнать автомобиль и резко затормозить. Тем самым создать запас энергии в пружине 3, подпираемой штоком 6 гидроцилиндра 5. При полном сжатии пружины масляный насос 10 автоматически отключается (не показано). Сбросу давления в полости цилиндра препятствуют обратный клапан 9 и закрытый кран сброса давления 8. При запуске двигателя достаточно открыть кран сброса давления 8 и ввести в зацепление шестерню отбора мощности 1 с зубчатой рейкой 2. Далее устройство работает так же, как и при разгоне.

Применение известных узлов - пружины и гидроцилиндра с насосом и баком с новой совокупностью признаков, выраженных в формуле, позволяет создать удобное в эксплуатации устройство, доступное для изготовления даже малому предприятию.

При соосном размещении на гидроцилиндре дополнительного корпуса с размещенной в нем и опирающейся на шток гидроцилиндра пружиной, внутри которой так же соосно расположена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение выступающая часть штока, жестко соединенная с выступающей за пределы корпуса зубчатой рейкой, с которой периодически вступает в зацепление шестерня отбора мощности, и размещение обратного клапана между полостью гидроцилиндра и насосом масляного бака, а крана сброса давления между полостью и непосредственно баком позволяют суммировать накапливаемую энергию торможения, обеспечивают эффективность утилизации и расходование ее для разгона или запуска двигателя через шестерню отбора мощности.

Литература 1. Политехнический словарь. М., "Сов. Энциклопедия", 1980 г., стр. 448.

2. А.с N 1474355, F 16 D 61/00, от 27.07.87 г., опубл. 23.04.89, бюлл. N 15.

3. А. с N 1216471, F 16 D 61/00, от 30.05.84 г., опубл. 07.03.86 г., бюлл. N 9.

4. А. с N 1395863, F 16 D 61/00, от 06.08.85 г., опубл. 15.05.88 г., бюлл. N 18.

Формула изобретения

Устройство утилизации энергии торможения, содержащее гидроцилиндр, насос и масляный бак, отличающееся тем, что к гидроцилиндру со стороны штока соосно присоединен дополнительный корпус с размещенной в нем и опирающейся на шток гидроцилиндра пружиной, внутри которой так же соосно расположена с возможностью совершать возвратно-поступательное движение выступающая часть штока, жестко соединенная с выступающей за пределы корпуса зубчатой рейкой, с которой периодически вступает в зацепление шестерня отбора мощности, полость гидроцилиндра соединена через обратный клапан с насосом масляного бака, соединенным с приводом тормоза и краном сброса давления, соединенным с приводом включения скорости.

РИСУНКИ

Рисунок 1