CN103738179A - 一种车辆悬架振动能量回收装置 - Google Patents

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Abstract

一种车辆悬架振动能量回收装置，属于汽车节能技术领域，能够将机械能转化为电能并加以回收利用。本发明充分考虑了振动能量回收效率的要求，本发明的机械能发生单元在结构上进行简单化设计，并最大化降低制造成本。车辆行驶在颠簸路面时，车辆悬架会进行压缩和拉伸的往复运动，通过两个独立的单向离合器作用，可以将压缩和拉伸过程中产生的机械能全部传导给中心轮，并将机械能传递给电能转换存储单元的发电机，进而通过发电机导出电能并存储在蓄电池内，此过程中避免了大部分的能量浪费，能够充分回收振动能量，且在能量回收过程中，不会降低车辆的乘坐舒适性，使本发明的振动能量回收装置更容易被人们所接受，实际应用价值非常高。

Description

一种车辆悬架振动能量回收装置
技术领域
本发明属于汽车节能技术领域，特别是涉及一种能够将机械能转化为电能并加以回收利用的车辆悬架振动能量回收装置。
背景技术
车辆在行驶过程中，经常会遇到颠簸的路面，为了提高车辆乘坐的舒适性，目前车辆的悬架会采用弹簧和减震器进行减震，以降低颠簸路面对车辆的影响，提高车辆乘坐的舒适性。
但是随着人们节能减排意识的提高，及不可再生能源的日益紧张，如何提高车辆的节能环保性，成为了人们不断最求的目标，其中就包括车辆悬架振动能的回收利用。传统的车辆悬架在受到冲击后进行减震缓冲过程中，会将机械能转化为热能耗散在空气中，完全浪费掉了，为此相关技术人员设计出了许多能量回收装置，以实现能量的回收利用，其中包括申请号为200620090847.4的一种汽车用发电装置的实用新型，该装置虽然能够实现能量转换，但是能量回收率很低；申请号为200720059271.X的一种汽车振动能量发电转换装置的实用新型，该装置内应用闸线传递能量，导致装置的整体使用寿命不高，且能量回收率同样很低；申请号为200410013577.2的一种车辆悬架用能量回馈型电磁减振装置的发明，该装置的控制非常复杂，制造成本过高，很能实际应用；申请号为201110292445.8的一种汽车制动能量与悬架振动能量回收***的发明，结构复杂，虽然能实现能量转换，确是以牺牲车辆乘坐舒适性为代价，实际应用价值不高。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种能量回收率高、结构简单、制造成本低及不影响乘坐舒适性的车辆悬架振动能量回收装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种车辆悬架振动能量回收装置，包括安装筒、机械能发生单元及电能转换存储单元，所述机械能发生单元包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、双面齿条、第一单向离合器、第二单向离合器、内齿圈、第一行星轮、第二行星轮、中心轮、第三行星轮及齿轮增速器，所述电能转换存储单元包括发电机及蓄电池；
所述第一传动齿轮和第二传动齿轮的中心分别固装有第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴和第二传动轴平行设置，第一传动轴和第二传动轴的一端均通过轴承连接在安装筒内筒壁上；所述第一传动齿轮通过第一传动轴与第一单向离合器输入端相连接，第二传动齿轮通过第二传动轴与第二单向离合器输入端相连接；所述双面齿条位于第一传动齿轮和第二传动齿轮之间，且第一传动齿轮和第二传动齿轮均与双面齿条相啮合；所述双面齿条的一端与车辆非簧载质量相对应；
所述第一行星轮和第二行星轮的中心分别固装有第三传动轴和第四传动轴，第三传动轴和第四传动轴平行设置，第三传动轴和第四传动轴的一端均通过轴承连接在安装筒内筒壁上；所述第一行星轮通过第三传动轴与第一单向离合器输出端相连接，第二行星轮通过第四传动轴与第二单向离合器输出端相连接；所述第一行星轮和第二行星轮均设置在内齿圈的内侧，且第一行星轮和第二行星轮均与内齿圈相啮合；所述中心轮设置在内齿圈的中心，第一行星轮和第二行星轮均与中心轮相啮合；所述第三行星轮位于中心轮和内齿圈之间，中心轮和内齿圈均与第三行星轮相啮合，在第三行星轮的中心固装有第五传动轴，第五传动轴的一端通过轴承连接在安装筒内筒壁上；
所述中心轮的中心固装有第六传动轴，第六传动轴的一端与齿轮增速器输入端相连接，齿轮增速器输出端通过第七传动轴与发电机中心轴相连接，发电机的输电端与蓄电池的电极相连接。
所述第一行星轮、第二行星轮及第三行星轮均匀分布。
在所述双面齿条与车辆非簧载质量的对应端设置有缓冲弹簧。
所述第一单向离合器和第二单向离合器均采用滚柱式单向离合器。
所述发电机采用交流发电机或直流发电机。
所述发电机采用交流发电机，在发电机与蓄电池之间连接有整流器。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，充分考虑了振动能量回收效率的要求，在结构上进行简单化设计，并最大化降低制造成本。车辆行驶在颠簸路面时，车辆悬架会进行压缩和拉伸的往复运动，通过两个独立的单向离合器作用，可以将压缩和拉伸过程中产生的机械能全部传导给中心轮，并将机械能传递给发电机，进而通过发电机导出电能并存储在蓄电池内，此过程中避免了大部分的能量浪费，能够充分回收振动能量，且在能量回收过程中，不会降低车辆的乘坐舒适性，使本法明的振动能量回收装置更容易被人们所接受，实际应用价值非常高。
附图说明
图1为本发明的一种车辆悬架振动能量回收装置结构示意图；
图2为图1中A-A剖视图；
图3为图1中B-B剖视图；
图中，1—安装筒，2—第一传动齿轮，3—第二传动齿轮，4—双面齿条，5—第一单向离合器，6—第二单向离合器，7—内齿圈，8—第一行星轮，9—第二行星轮，10—中心轮，11—第三行星轮，12—齿轮增速器，13—发电机，14—蓄电池，15—整流器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1、2、3所示，一种车辆悬架振动能量回收装置，包括安装筒1、机械能发生单元及电能转换存储单元，所述机械能发生单元包括第一传动齿轮2、第二传动齿轮3、双面齿条4、第一单向离合器5、第二单向离合器6、内齿圈7、第一行星轮8、第二行星轮9、中心轮10、第三行星轮11及齿轮增速器12，所述电能转换存储单元包括发电机13及蓄电池15；
所述第一传动齿轮2和第二传动齿轮3的中心分别固装有第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴和第二传动轴平行设置，第一传动轴和第二传动轴的一端均通过轴承连接在安装筒1内筒壁上；所述第一传动齿轮2通过第一传动轴与第一单向离合器5输入端相连接，第二传动齿轮3通过第二传动轴与第二单向离合器6输入端相连接；所述双面齿条4位于第一传动齿轮2和第二传动齿轮3之间，且第一传动齿轮2和第二传动齿轮3均与双面齿条4相啮合；所述双面齿条4的一端与车辆非簧载质量相对应；
所述第一行星轮8和第二行星轮9的中心分别固装有第三传动轴和第四传动轴，第三传动轴和第四传动轴平行设置，第三传动轴和第四传动轴的一端均通过轴承连接在安装筒1内筒壁上；所述第一行星轮8通过第三传动轴与第一单向离合器5输出端相连接，第二行星轮9通过第四传动轴与第二单向离合器6输出端相连接；所述第一行星轮8和第二行星轮9均设置在内齿圈7的内侧，且第一行星轮8和第二行星轮9均与内齿圈7相啮合；所述中心轮10设置在内齿圈7的中心，第一行星轮8和第二行星轮9均与中心轮10相啮合；所述第三行星轮11位于中心轮10和内齿圈7之间，中心轮10和内齿圈7均与第三行星轮11相啮合，在第三行星轮11的中心固装有第五传动轴，第五传动轴的一端通过轴承连接在安装筒1内筒壁上；
所述中心轮10的中心固装有第六传动轴，第六传动轴的一端与齿轮增速器12输入端相连接，齿轮增速器12输出端通过第七传动轴与发电机13中心轴相连接，发电机13的输电端与蓄电池14的电极相连接。
所述第一行星轮8、第二行星轮9及第三行星轮11均匀分布。
在所述双面齿条4与车辆非簧载质量的对应端设置有缓冲弹簧，缓冲弹簧可以起到车辆原有减震器的减震作用。
所述第一单向离合器5和第二单向离合器6均采用滚柱式单向离合器。
所述发电机13采用交流发电机或直流发电机。
所述发电机13采用交流发电机，在发电机13与蓄电池14之间连接有整流器15。
下面结合附图说明本发明的一次动用过程：
首先将本发明的振动能量回收装置安装到车辆上，安装前，需要将车辆原有的减震器卸下，将振动能量回收装置安装到减震器的位置，振动能量回收装置通过安装筒1的上端与车身端相连，通过双面齿条4与车辆非簧载质量相连，且在双面齿条4与车辆非簧载质量之间已加装缓冲弹簧，以起到车辆减震器的作用。
当车辆行驶到颠簸路面时，路面对车轮产生的冲击会经非簧载质量传动到缓冲弹簧，进而传递给双面齿条4，此时悬架处于被压缩过程，双面齿条4向上运动，进而带动第一传动齿轮2逆时针转动，同时带动第二传动齿轮3顺时针转动；
在第一传动齿轮2逆时针转动的同时，会带动第一单向离合器5的输入端逆时针转动，此时第一单向离合器5处于啮合状态，则第一单向离合器5的输出端为逆时针转动，进而带动第一行星轮8逆时针转动；
在第二传动齿轮3顺时针转动的同时，会带动第二单向离合器6的输入端顺时针转动，此时第二单向离合器6处于分离状态，则第二单向离合器6的输入端相对于输出端互不干涉；
在第一行星轮8逆时针转动的同时，通过内齿圈7及中心轮10的传递作用，带动第二行星轮9及第三行星轮11逆时针转动，由于第二单向离合器6处于分离状态，第二行星轮9会带动第二单向离合器6的输出端逆时针转动；
在第一行星轮8逆时针转动下，中心轮10进行顺时针转动，经过齿轮增速器12的增速作用，驱动发电机13发电，并实现了蓄电池14的充电。
反之，当悬架处于回弹状态时，即悬架处于拉伸过程中，双面齿条4向下运动，进而带动第一传动齿轮2顺时针转动，同时带动第二传动齿轮3逆时针转动；
在第一传动齿轮2顺时针转动的同时，会带动第一单向离合器5输入端顺时针转动，此时第一单向离合器5处于分离状态，则第一单向离合器5输入端相对于输出端互不干涉；
在第二传动齿轮3逆时针转动的同时，会带动第二单向离合器6的输入端逆时针转动，此时第二单向离合器6处于啮合状态，则第二单向离合器6的输出端为逆时针转动，进而带动第二行星轮9逆时针转动；
在第二行星轮9逆时针转动的同时，通过内齿圈7及中心轮10的传递作用，带动第一行星轮8及第三行星轮11逆时针转动，由于第一单向离合器5处于分离状态，第一行星轮8会带动第一单向离合器5的的输出端逆时针转动；
在第二行星轮9逆时针转动下，中心轮10进行顺时针转动，经过齿轮增速器12的增速作用，驱动发电机13发电，并实现了蓄电池14的充电。
如此，无论车辆悬架处于何种状态下，都能够实现振动能量的回收，通过加装的缓冲弹簧，保证了车俩乘坐的舒适性，使本发明能够完全取代现有的车辆减震器，而不影响现有车辆的结构，一举两得。

Claims (6)

1.一种车辆悬架振动能量回收装置，其特征在于：包括安装筒、机械能发生单元及电能转换存储单元，所述机械能发生单元包括第一传动齿轮、第二传动齿轮、双面齿条、第一单向离合器、第二单向离合器、内齿圈、第一行星轮、第二行星轮、中心轮、第三行星轮及齿轮增速器，所述电能转换存储单元包括发电机及蓄电池；
所述第一传动齿轮和第二传动齿轮的中心分别固装有第一传动轴和第二传动轴，第一传动轴和第二传动轴平行设置，第一传动轴和第二传动轴的一端均通过轴承连接在安装筒内筒壁上；所述第一传动齿轮通过第一传动轴与第一单向离合器输入端相连接，第二传动齿轮通过第二传动轴与第二单向离合器输入端相连接；所述双面齿条位于第一传动齿轮和第二传动齿轮之间，且第一传动齿轮和第二传动齿轮均与双面齿条相啮合；所述双面齿条的一端与车辆非簧载质量相对应；
所述第一行星轮和第二行星轮的中心分别固装有第三传动轴和第四传动轴，第三传动轴和第四传动轴平行设置，第三传动轴和第四传动轴的一端均通过轴承连接在安装筒内筒壁上；所述第一行星轮通过第三传动轴与第一单向离合器输出端相连接，第二行星轮通过第四传动轴与第二单向离合器输出端相连接；所述第一行星轮和第二行星轮均设置在内齿圈的内侧，且第一行星轮和第二行星轮均与内齿圈相啮合；所述中心轮设置在内齿圈的中心，第一行星轮和第二行星轮均与中心轮相啮合；所述第三行星轮位于中心轮和内齿圈之间，中心轮和内齿圈均与第三行星轮相啮合，在第三行星轮的中心固装有第五传动轴，第五传动轴的一端通过轴承连接在安装筒内筒壁上；
所述中心轮的中心固装有第六传动轴，第六传动轴的一端与齿轮增速器输入端相连接，齿轮增速器输出端通过第七传动轴与发电机中心轴相连接，发电机的输电端与蓄电池的电极相连接。
2.根据权利要求1所述的一种车辆悬架振动能量回收装置，其特征在于：所述第一行星轮、第二行星轮及第三行星轮均匀分布。
3.根据权利要求1所述的一种车辆悬架振动能量回收装置，其特征在于：在所述双面齿条与车辆非簧载质量的对应端设置有缓冲弹簧。
4.根据权利要求1所述的一种车辆悬架振动能量回收装置，其特征在于：所述第一单向离合器和第二单向离合器均采用滚柱式单向离合器。
5.根据权利要求1所述的一种车辆悬架振动能量回收装置，其特征在于：所述发电机采用交流发电机或直流发电机。
6.根据权利要求5所述的一种车辆悬架振动能量回收装置，其特征在于：所述发电机采用交流发电机，在发电机与蓄电池之间连接有整流器。
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