PL B1. KRUPANEK LESZEK, Bielsko-Biała, PL BUP 05/05. LESZEK KRUPANEK, Bielsko-Biała, PL WUP 09/10 RZECZPOSPOLITA POLSKA

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: (51) Int.Cl. B60K 6/08 ( ) F03G 7/08 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: (54) Układ magazynowania i odzysku energii kinetycznej pojazdu (43) Zgłoszenie ogłoszono: BUP 05/05 (73) Uprawniony z patentu: KRUPANEK LESZEK, Bielsko-Biała, PL (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: WUP 09/10 (72) Twórca(y) wynalazku: LESZEK KRUPANEK, Bielsko-Biała, PL PL B1

2 2 PL B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest układ magazynowania i odzysku energii kinetycznej pojazdu samochodowego, zwłaszcza autobusu w cyklu jazdy miejskiej. Znany jest szereg rozwiązań dotyczących magazynowania energii pojazdu w celu jej wykorzystania do ponownego rozpędzenia. Z polskiego zgłoszenia patentowego P znany jest system odzyskiwania energii hamowania w samochodach, wykorzystujący do magazynowania energii układ pneumatyczny tłok-cylinder, przy czym do wzajemnego przemieszczania elementów układu tłokcylinder służy wał napędzany przez znaną przekładnię, która odbiera napęd od kół samochodu. Znane są też powszechnie zabawki w postaci pojazdów samochodów, wyposażone w wirujące koło zamachowe (dysk) jako akumulator energii. Koło zamachowe jest połączone z kołami pędnymi poprzez znaną przekładnię zębatą Celem wynalazku jest opracowanie układu z wirującymi dyskami (kołami zamachowymi) do magazynowania i odzyskiwania energii kinetycznej pojazdu samochodowego. Zgodnie z wynalazkiem, układ wyposażony w przynajmniej jeden wirujący dysk stanowiący akumulator energii, sprzęgany z zespołem napędowym lub kołami pojazdu, charakteryzuje się tym, że zawiera przynajmniej dwa hydrauliczne pompo-silniki, połączone ze sobą przewodami, tak iż sekcja pompowa umownie pierwszego pompo-silnika jest połączona z sekcją silnikową umownie drugiego pompo-silnika, zaś sekcja silnikowa pierwszego pompo-silnika jest połączona z sekcją pompową drugiego pompo-silnika, przy czym wałek pędny pierwszego pompo-silnika jest połączony z wałkiem atakującym przekładni głównej lub z wałem pędnym zespołu napędowego lub z kołami pojazdu, zaś wałek pędny drugiego pompo-silnika jest połączony poprzez przekładnię bezstopniową z wirującym dyskiem, a korzystniej z dwoma przeciwbieżnie wirującymi dyskami, stanowiącymi akumulatory energii. Wałek pędny pierwszego pompo-silnika jest połączony z wałkiem atakującym lub wałem pędnym zespołu napędowego lub z kołami pojazdu na stałe i wówczas oba pompo-silniki są zaopatrzone w przełącznik na bieg jałowy przynajmniej sekcji pompowej, a korzystnie obu sekcji. Korzystniej jest jednak, aby wałek pędny pierwszego pompo-silnika był połączony z wałkiem atakującym lub wałem pędnym zespołu napędowego lub z kołami pojazdu rozłącznie, na przykład poprzez synchronizator lub sprzęgło. Korzystne jest także, aby wałek pędny pierwszego pompo-silnika był połączony z wałkiem atakującym lub wałem pędnym zespołu napędowego lub z kołami pojazdu poprzez drugą bezstopniową przekładnię, niezależnie od tego czy jest on z napędem pojazdu lub jego kołami połączony na stałe czy rozłącznie Ponadto dla obniżenia ilości podzespołów i zmniejszenia gabarytów, sekcją pompową i silnikową może być w każdym z pompo-silników jeden i ten sam zespół. Dla optymalnego wykorzystania energii magazynowanej w wirujących dyskach, układ stanowiący przedmiot wynalazku może być zaopatrzony w elementy sterowania elektrycznego lub elektronicznego Powyższe zagadnienia opracowania optymalnego sterowania układem wykraczają jednakże poza zakres niniejszego rozwiązania. Możliwe jest też wykorzystanie do sterowania układu elementów zamocowanych w pojeździe, na przykład znanych układów ABS lub ASC, celem eliminacji utraty przyczepności kół jezdnych pojazdu podczas rozpędzania lub hamowania pojazdu. Układ według wynalazku jest prosty, co zmniejsza ryzyko jego awaryjności. Nadanie dyskom ruchu obrotowego w przeciwnych kierunkach eliminuje oddziaływanie wirujących mas na resztę pojazdu przy ich rozpędzaniu lub hamowaniu. Układ nadaje się do wykorzystania we wszystkich pojazdach samochodowych. Najefektywniejsze jest zastosowanie układu w znanych autobusach, które cyklicznie podczas jazdy miejskiej hamują tracąc bezproduktywnie swą energię, zatrzymują się stosunkowo krótko na przystankach, a następnie zużywają zwiększoną ilość paliwa w celu ponownego ruszenia. Przedmiot wynalazku w przykładach realizacji uwidoczniono na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie umiejscowienie układu względem zespołu napędowego pojazdu, fig. 2 - schematyczny widok układu połączonego z zespołem napędowym w pierwszym przykładzie realizacji, fig. 3 - schematyczny widok układu połączonego z zespołem napędowym w drugim przykładzie realizacji, a fig. 4 -schematyczny widok fragmentu układu w trzecim przykładzie realizacji. Przykładowy pojazd samochodowy wyposażony jest w znany zespół napędowy złożony z silnika 1, sprzęgła 2 i skrzyni biegów 3 zakończonej przegubem pędnym 4, który poprzez wał pędny 5 jest

3 PL B1 3 połączony z przekładnią główną 6 tylnego mostu 7 pojazdu. Od mostu 7 odchodzą dwie znane półosie 8, połączone z kołami 9. W jednym z wariantów realizacji wynalazku, układ magazynowania i odzysku energii kinetycznej pojazdu ma dwa hydrauliczne pompo-silniki, połączone ze sobą elastycznymi przewodami 10a i 10b, tak iż sekcja pompowa 11 pierwszego pompo-silnika jest połączona z sekcją silnikową 12 drugiego pompo-silnika, a sekcja silnikowa 13 pierwszego pompo-silnika jest połączona z sekcją pompową 14 drugiego pompo-silnika. Wałek pędny 15 pierwszego pompo-silnika jest połączony na stałe z wałem pędnym 5 zespołu napędowego i z tego względu sekcje pompowe 11 i 14 obu pompo-silników wyposażone są w nieuwidoczniony na rysunku przełącznik na bieg jałowy. Z kolei wałek pędny 16 drugiego pompo-silnika jest połączony z bezstopniową przekładnią 17. Bezstopniową przekładnia 17 jest połączona z dwoma przeciwbieżnie wirującymi dyskami 18. Dyski 18 stanowią akumulatory energii kinetycznej pojazdu. W innym wariancie realizacji wynalazku, wałek pędny 15 pierwszego pompo-silnika może być połączony nie z wałem pędnym 5, lecz bezpośrednio z wałkiem atakującym przekładni głównej 6. W jeszcze innym wariancie realizacji wynalazku, przedstawionym na fig. 3 - wałek pędny 15 pierwszego pompo-silnika jest poprzez sprzęgło układu 19 i drugą bezstopniową przekładnię 20 połączony z wałem pędnym 5 zespołu napędowego. W kolejnym wariancie realizacji wynalazku, przedstawionym na fig. 4, wałek pędny 15 pierwszego pompo-silnika jest połączony z wałem pędnym 5 zespołu napędowego poprzez wspomnianą bezstopniową drugą przekładnię 20 i synchronizator włączania 21. Zasada działania układu polega na przekształcaniu energii kinetycznej hamującego pojazdu w energię ruchu obrotowego dysków 18. Podczas hamowania pojazdu jego energia jest z kół 9 poprzez na przykład wał napędowy 5 przekazywana do sekcji pompowej 11 pierwszego pompo-silnika, zamieniana na ciśnienie oleju hydraulicznego, a to z kolei w sekcji silnikowej 12 drugiego pompo-silnika jest zamieniane na energię ruchu obrotowego dysków 18. Podczas rozpędzania pojazdu energia ruchu obrotowego dysków 18 jest w sekcji pompowej 11 drugiego pompo-silnika zamieniana na ciśnienie oleju hydraulicznego, a to jest w sekcji silnikowej 13 pierwszego pompo-silnika zamieniane na energię oddawaną na koła 9. Sterowanie układem polega zasadniczo na tym, że podczas hamowania włącza się przykładowo sprzęgło 19 układu lub synchronizator 21, uruchamiając poprzez drugą przekładnię 20 wałek pędny 15 pierwszego pompo-silnika od wału napędowego 5. Wówczas pierwszy pompo-silnik pracuje jako pompa i tłoczy olej przewodem 10a do drugiego pompo-silnika, który pracuje jako silnik hydrauliczny i napędza dyski 18 poprzez bezstopniową przekładnię 17. Podczas postoju lub ustabilizowanej jazdy - wałek pędny 15 pierwszego pompo-silnika rozłącza się z wałem napędowym 5, a wałek pędny 16 drugiego pompo-silnika rozłącza się natomiast z pierwszą przekładnią 17, na przykład za pomocą sprzęgła. Jeżeli natomiast chodzi o wariant realizacji wynalazku, w którym wałek pędny 15 pierwszego pompo-silnika jest stale połączony z wałem napędowym 5, to podczas postoju lub ustabilizowanej jazdy oba pompo-silniki przełącza się na bieg jałowy. Podczas rozpędzania pojazdu włącza się przykładowo sprzęgło 19 układu lub synchronizator 20 i sprzęga wałek pędny 15 pierwszego pompo-silnika z wałem napędowym 5. Wówczas to drugi pompo-silnik pracuje jako pompa i tłoczy olej przewodem 10b do pierwszego pompo-silnika, który pracuje jako silnik hydrauliczny i obraca wał napędowy 5. Powyższe przykłady w niczym nie ograniczają istoty rozwiązania, ani też nie wyczerpują wszystkich możliwych wariantów realizacji wynalazku. Na przykład jest możliwe zaopatrzenie bezpośrednio każdego z kół pojazdu w odrębny pomposilnik, jak też możliwe jest zrealizowanie wynalazku z kilkoma zespołami wirujących dysków. Możliwe jest również takie zrealizowanie wynalazku, aby odbiór energii hamowania następował z jednych wybranych kół, na przykład przednich, zaś rozpędzanie pojazdu następowało za pomocą innych wybranych kół, na przykład tylnych, albo też na odwrót.

4 4 PL B1 Zastrzeżenia patentowe 1. Układ magazynowania i odzysku energii kinetycznej pojazdu, mający przynajmniej jeden wirujący dysk stanowiący akumulator energii i sprzęgany z zespołem napędowym lub kołami pojazdu, znamienny tym, że zawiera przynajmniej dwa hydrauliczne pompo-silniki, połączone ze sobą przewodami (10a; 10b), tak iż sekcja pompowa (11) umownie pierwszego pompo-silnika jest połączona z sekcją silnikową (12) umownie drugiego pompo-silnika, zaś sekcja silnikowa (13) pierwszego pompo-silnika jest połączona z sekcją pompową (14) drugiego pompo-silnika, przy czym wałek pędny (15) pierwszego pompo-silnika jest połączony z wałkiem atakującym przekładni głównej (6) i/lub z wałem pędnym (5) zespołu napędowego i/lub kołami (9) pojazdu, zaś wałek pędny (16) drugiego pomposilnika jest połączony poprzez przekładnię bezstopniową (17) z wirującym dyskiem, a korzystnie dwoma przeciwbieżnie wirującymi dyskami (18). 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wałek pędny (15) pierwszego pompo-silnika jest połączony z wałkiem atakującym i/lub wałem pędnym (5) zespołu napędowego i/lub kołami (9) pojazdu na stałe, zaś pompo-silniki są zaopatrzone w przełącznik na bieg jałowy przynajmniej w sekcji pompowej, a korzystnie w obu sekcjach. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że wałek pędny (15) pierwszego pompo-silnika jest połączony z wałkiem atakującym i/lub wałem pędnym (5) zespołu napędowego i/lub kołami (9) pojazdu rozłącznie, zwłaszcza poprzez synchronizator (21) i/lub sprzęgło (19). 4. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że sekcję pompową (11; 14) i silnikową (12; 13) stanowi w każdym z pompo-silników jeden i ten sam zespół. 5. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 4, znamienny tym, że wałek pędny (15) pierwszego pompo-silnika jest połączony z wałkiem atakującym i/lub wałem pędnym (5) zespołu napędowego i/lub kołami (9) pojazdu poprzez drugą bezstopniową przekładnię (20).

5 PL B1 5 Rysunki

6 6 PL B1 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 zł.