CN101985965A - 一种汽车能量再生减振器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车能量再生减振器，包括上工作缸和下工作缸，所述下工作缸可滑动地连接在所述上工作缸中，在所述上工作缸中设有一个回能电机和一个传动机构；在下工作缸中设有一个运动转换机构。所述运动转换机构为一个滚珠丝杆副，它将汽车轮子的振动而引起的直线运动转换成旋转运动并通过所述传动机构中的离合方向互为相反的超越离合器将上下运动转换成同一方向的旋转运动，通过回能电机将能量转换成电能加以利用。

Description

一种汽车能量再生减振器

技术领域

本发明涉及一种能量回收技术，特别是涉及用于回收汽车在行驶过程中产生的振动能量的汽车减振器。

背景技术

汽车悬架是一个含有弹性和阻尼元件的振动非线性***，该***在路面不平度和发动机振源激励下会产生随机振动。通常情况下，这部分振动机械能是由汽车悬架减振器将其转化为热能白白耗散掉，尤其在重型货车中，这部分的能量还是相当大的，应当加以回收利用。

据检索，目前已经有将汽车悬架振动能量回收的装置，如公开号为CN1562652A的中国专利申请公开了一种车用馈能型悬架，该车用馈能型悬架由弹簧、馈能油缸、馈能功率调节器、单向阀、储能器、液压耗能组件(液压动力制动器、液压动力转向器等)、液压油箱和油 管组成。可以将传统被动悬架***中的阻尼元件所消耗的能量转化成液压能并储存在储能器中,反馈所获得的液压能可以供车辆上的液压耗能组件使用,使车辆获得良好的经济性。

又如公开号为CN101550979A的中国专利申请公开了一种回收振动能量的汽车减振器，它包括减振器体和安装衬套,其特征在于,还包括外套筒、减振器芯、连接杆和复位弹簧;所述复位弹簧设置在外套筒内,复位弹簧的两端分别与外套筒和减振器体上 端相连;所述减振器体内设有空腔,所述减振器芯可相对减振器体上下运动的设置在减振器体空腔内,减振器芯的上端通过连接杆与外套筒相连;所述减振器芯上设 有磁极,所述减振器体为其上设有绕组的导磁体。本发明以直线发电机来吸收车辆上下振动产生的能量,直接输出电能加以利用。

还有如公告号为CN2811056Y的中国专利公开了一种永磁式馈能型悬架,由弹簧、能量转化磁路和馈能电路组成；能量转化磁路由共用铁芯的励磁永磁体与馈能线圈组成；馈能电路由馈能线圈与整流器总成和蓄电池由电磁导线依次连接成回路；弹簧与励磁永磁体和馈能线圈组成馈能装置机械并联于簧载质量与车轴之间。本发明可以将传统被动悬架***中的阻尼元件所消耗的能量转化成电能并储存在蓄电池中,反馈所获得的电能可以供汽车上的其他用电器使用,使汽车获得良好的经济性。

上述三种对汽车振动能量的回收利用的技术方案中，有以液压储能形式的能量回收，有以直线电机为能量回收装置的，有以电磁感应线圈为回收装置的，但液压储能存在能量利用不方便的缺点，直线电机存在成本高、控制复杂等缺点以及电磁感应线圈回收装置存在体积大、效率低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有能量回收减振器结构复杂、成本高和体积大的问题，提供一种结构紧凑、简洁、效率高的汽车能量再生减振器，以一种简单的机电手段将悬架振动机械能回收转换为电能。

本发明技术方案是：一种汽车能量再生减振器，包括上工作缸、下工作缸、回能电机、运动转换机构和传动机构；所述下工作缸可滑动地连接到所述上工作缸；所述运动转换机构将汽车轮子的振动而引起的直线运动转换成旋转运动；所述传动机构将所述旋转运动传送到所述回能电机，通过所述回能电机产生电能；其特征在于：所述运动转换机构安装在所述的下工作缸中，为滚珠丝杆副，包括滚珠丝杆和丝杆螺母；所述丝杆螺母连接在下工作缸上，所述滚珠丝杆安装在上工作缸上并设有上端主轴与所述传动机构连接；所述传动机构包括第一超越离合器和第二超越离合器，其分别连接在所述滚珠丝杆上，所述二个超越离合器的离合方向互为相反。通过滚珠丝杆副进行运动　转换，使减振器的结构更为紧凑，同时，可提高其转换的可靠性和转换效率；二个离合方向互为相反的超越离合器，可以将所述上工作缸的向上运动和向下运动均转换成同一方向的旋转运动，提高了所述回能电机产生电能的效率，使汽车的振动部分得到回收。

作为优选，所述传动机构安装在所述上工作缸中，还包括第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一齿圈、第二齿圈、第三齿圈和二个行星齿轮；所述第一超越离合器和第二超越离合器的内圈与所述丝杆上端主轴连接，所述第一超越离合器和第二超越离合器的外圈分别与所述第一主动齿轮和第二主动齿轮连接；所述第一齿圈、第二齿圈和第三齿圈固化为一体，所述第一主动齿轮有选择地通过所述二个行星齿轮与所述第一齿圈啮合；所述第二主动齿轮有选择地与所述第二齿圈啮合。通过三个固化为一体的齿圈的设置，使传动机构的结构非常紧凑，可以完全设置在所述上工作缸内，使整个减振器更为简洁、可靠。

作为优选，在所述回能电机输入轴上还设有一个啮合齿轮，与所述传动机构上的第三齿圈啮合，所述第一齿圈、第二齿圈的旋转运动通过所述第三齿圈和啮合齿轮传输到所述回能电机。通过在回能电机上设置啮合齿轮来传输所述第一齿圈、第二齿圈的旋转运动到回能电机，便于回能电机与所述传动机构的连接安装。

作为优选，所述传动机构还包括一个传动主轴和一个联轴器，在所述丝杆上端主轴通过所述联轴器连接在所述传动主轴上。在所述传动机构设置独立的传动主轴，并通过联轴器与所述丝杆上端主轴连接，便于所述滚珠丝杆与所述传动机构的连接安装。

作为优选，在所述上工作缸中设有一个回能电机安装支架和一个传动支架；所述回能电机安装支架设置于靠近上工作缸的上端；所述传动支架设置于靠近上工作缸的下端；所述回能电机安装的所述回能电机安装支架上，在所述传动支架上设有推力轴承，所述滚珠丝杆通过该推力轴承可转动地连接在所述传动支架上。该结构的设置更能满足所述回能电机、所述传动机构以及所述滚珠丝杆之间的连接和安装，使整体减振器更加紧凑、简洁。

作为优选，在所述上工作缸的底部和所述滚珠丝杆的下端还设有缓冲块，用于减少所述上工作缸的底部与所述下工作缸上端以及所述滚珠丝杆下端与所述下工作缸撞击，提高减振器的使用寿命。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1的A部放大图。

编号说明

1       上工作缸

2       下工作缸

3       滚珠丝杆

3a 丝杆上端主轴

3b 丝杆缓冲块

4       丝杆螺母

5       回能电机

6       第一齿圈

7       第二齿圈

8       第三齿圈

9       第一主动齿轮

10  第二主动齿轮

11  行星齿轮

12  第一超越离合器

13  第二超越离合器

14  啮合齿轮

15  传动主轴

16  联轴器

17  滚动轴承

18  传动支架

19  推力轴承

20  回能电机安装支架

21  缓冲块支架

22  压缩缓冲块

23  上吊环

24  下吊环

25  轴承档圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参见图1 和图2，一种汽车能量再生减振器，包括上工作缸1、下工作缸2、回能电机5、滚珠丝杆3、丝杆螺母4、第一主动齿轮9、第二主动齿轮10、第一超越离合器12、第二超越离合器13、第一齿圈6、第二齿圈7、第三齿圈8、行星齿轮11、传动主轴15和啮合齿轮14。

在所述下工作缸2的上端设有一个开口，所述丝杆螺母4连接在所述下工作缸2上端的该开口上；所述滚珠丝杆3的上端设有丝杆上端主轴3a，下端设有丝杆缓冲块3b，所述滚珠丝杆3与所述丝杆螺母4组成一个运动转换机构。

所述第一齿圈6、第二齿圈7和第三齿圈8固化为一体，其外圈上设有滚动轴承17与所述上工作缸1内壁连接；所述行星齿轮11通过销轴连接在一个传动支架18上；所述第一主动齿轮9、第二主动齿轮10、第一超越离合器12、第二超越离合器13、第一齿圈6、第二齿圈7、第三齿圈8、行星齿轮11、传动主轴15和啮合齿轮14组成一个传动机构。在该传动机构中，所述第一主动齿轮9和第二主动齿轮10分别固定在所述第一超越离合器12和第二超越离合器13的外圈上；所述第一超越离合器12和第二超越离合器13的内圈固定的所述传动主轴15上；所述第一主动齿轮9与所述二个行星齿轮11啮合，所述二个行星齿轮11再与所述第一齿圈6啮合；所述第二主动齿轮10与所述第二齿圈7啮合；所述第三齿圈8与所述啮合齿轮14啮合；所述第一超越离合器12和第二超越离合器13的离合方向互为相反，所述第一超越离合器12逆时针啮合，顺时针脱开；所述第二超越离合器13顺时针啮合，逆时针脱开。

在所述上工作缸1内还设有回能电机安装支架20，所述回能电机5安装在该回能电机安装支架20上；在所述传动支架18的中间设有通孔，在所述上工作缸1的底部也设有一个轴孔，在该轴孔中设有二个推力轴承19，其上部设有轴承档圈25，所述丝杆上端主轴3a通过所述推力轴承19连接在该轴孔上，其伸入到所述上工作缸1内的部分通过一个联轴器16与伸出所述传动支架18所设通孔的传动主轴15连接。

在所述上工作缸1的底部下面还设有一个缓冲块支架21，在所述缓冲块支架21上连接有一个压缩缓冲块22，并且该压缩缓冲块22套设在所述滚珠丝杆3伸出所述下工作缸2部分。在所述上工作缸1的上端和下工作缸2的底部还分别连接有上吊环23和下吊环24。

该能量再生减振器通过将汽车在行驶时产生的振动的直线运动通过运动转换机构转换成旋转运动并通过传动机构将旋转运动传输到回能电机，并由回能电机产生电能。该能量再生减振器工作时，当下工作缸2在振动力的推动下相对作向上运动（按图示位置确定，以下同），由于所述丝杆螺母4固定在所述下工作缸2上，所述下工作缸2的相对向上运动使所述滚珠丝杆3作逆时针旋转，由于所述第一超越离合器12逆时针啮合，顺时针脱开，所述第二超越离合器13顺时针啮合，逆时针脱开，所以，此时逆时针旋转的传动主轴15通过第一超越离合器12带动第一主动齿轮9作逆时针旋转，并通过与其啮合的行星齿轮8、第一齿圈6、第三齿圈8和啮合齿轮14带动回能电机5作逆时针旋转；当下工作缸2在振动力的推动下反弹，作向相对下运动并带动所述滚珠丝杆3作顺时针旋转，由于所述第一超越离合器12逆时针啮合，顺时针脱开，所述第二超越离合器13顺时针啮合，逆时针脱开，所以，此时顺时针旋转的传动主轴15通过第二超越离合器13带动第二主动齿轮9作顺时针旋转，进而带动与其啮合的第二齿圈7、第三齿圈8和啮合齿轮14带动回能电机5同样作逆时针旋转，从而保证不管下工作缸2是相对向上运动还是相对向下运动，均能使回能电机5作同一方向旋转。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超过权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种汽车能量再生减振器，包括上工作缸、下工作缸、回能电机、运动转换机构和传动机构；所述下工作缸可滑动地连接到所述上工作缸；所述运动转换机构将汽车轮子的振动而引起的直线运动转换成旋转运动；所述传动机构将所述旋转运动传送到所述回能电机，通过所述回能电机产生电能；其特征在于：所述运动转换机构安装在所述的下工作缸中，为滚珠丝杆副，包括滚珠丝杆和丝杆螺母；所述丝杆螺母连接在下工作缸上，所述滚珠丝杆安装在上工作缸上并设有上端主轴与所述传动机构连接；所述传动机构包括第一超越离合器和第二超越离合器，其分别连接在所述滚珠丝杆上，所述二个超越离合器的离合方向互为相反。

2.根据权利要求1所述的一种汽车能量再生减振器，其特征在于：所述传动机构安装在所述上工作缸中，还包括第一主动齿轮、第二主动齿轮、第一齿圈、第二齿圈、第三齿圈和二个行星齿轮；所述第一超越离合器和第二超越离合器的内圈与所述滚珠丝杆上端主轴连接，所述第一超越离合器和第二超越离合器的外圈分别与所述第一主动齿轮和第二主动齿轮连接；所述第一齿圈、第二齿圈和第三齿圈固化为一体，所述第一主动齿轮有选择地通过所述二个行星齿轮与所述第一齿圈啮合；所述第二主动齿轮有选择地与所述第二齿圈啮合。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车能量再生减振器，其特征在于：在所述回能电机输入轴上还设有一个啮合齿轮，与所述传动机构上的第三齿圈啮合，所述第一齿圈、第二齿圈的旋转运动通过所述第三齿圈和啮合齿轮传输到所述回能电机。

4.根据权利要求1或2所述的一种汽车能量再生减振器，其特征在于：所述传动机构还包括一个传动主轴和一个联轴器，在所述丝杆上端主轴通过所述联轴器连接在所述传动主轴上。

5.根据权利要求1或2所述的一种汽车能量再生减振器，其特征在于：在所述上工作缸中设有一个回能电机安装支架和一个传动支架；所述回能电机安装支架设置于靠近上工作缸的上端；所述传动支架设置于靠近上工作缸的下端；所述回能电机安装在所述回能电机安装支架上，在所述传动支架上设有推力轴承，所述滚珠丝杆通过该推力轴承可转动地连接在所述传动支架上。

6.根据权利要求1或2所述的一种汽车能量再生减振器，其特征在于：在所述上工作缸的底部和所述滚珠丝杆的下端还设有缓冲块。

7.根据权利要求3所述的一种汽车能量再生减振器，其特征在于：所述传动机构还包括一个传动主轴和一个联轴器，在所述丝杆上端主轴通过所述联轴器连接在所述传动主轴上。

8.根据权利要求5所述的一种汽车能量再生减振器，其特征在于：在所述上工作缸的底部和所述滚珠丝杆的下端还设有缓冲块。

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