CN106958617B - 一种基于汽车振动的能量回馈减震器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于汽车振动的能量回馈减震器，属于汽车工程技术领域。它能有效地解决汽车行驶时产生的震动机械能转化为电能的问题。套筒盖与外锥形螺旋齿轴下端固定；内传动轴和外传动轴均为变直径空心轴，推力轴承的内圈与内传动轴和外传动轴的小端外径过盈配合并通过轴肩定位；上、下两个单向轴承的外径分别与内传动轴和外传动轴的大端内径过盈配合，单向轴承的内径与内锥形螺旋齿轮外径固定，下套筒的上端内径和下端内径与推力轴承外圈过盈配合，内传动轴的上端外壁与外传动轴的下端内壁螺纹连接；外传动轴的上端通过键配合与发电机输入轴连接，发电机通过螺钉与上套筒上端面固定。主要用于为电动汽车提供电能补充。

Description

一种基于汽车振动的能量回馈减震器
技术领域
本发明涉及汽车工程技术领域，特别涉及一种减震器的馈能技术。
背景技术
近年来，随着汽车数量的增加，汽车对石油的消耗与对环境的破坏日益剧增。目前世界上的能源日趋紧缺，汽车对能源的利用效率却很低，研究节能技术与能量回收技术已成为汽车工业的一种发展趋势。对于汽车悬架***，它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等振源激励下会产生随机振动，而现今汽车上的传统减震器都是将这部分振动的机械能直接转化为热能耗散掉。如果能够将汽车传统减震器耗散掉的能量加以回收利用，就可以降低汽车能耗，提高汽车对能源的利用效率，从而实现节约能源的目的。
据检索，目前已有将汽车振动能量回收的馈能式减震器，如申请号为200920271818.1的中国专利申请公开了一种有发电功能的汽车减震器，其包括气缸、活塞杆和减震弹簧，减震弹簧位于气缸和活塞杆外；活塞杆中空，其内部底面上围绕中心轴固定有长条形永久磁铁，内壁上缠绕固定有导线；气缸的内壁固定有圆筒形永久磁铁，底部固定有永久磁铁，圆筒形永久磁铁的内壁上缠绕固定有导线；两导线的正、负极之间串联后，总的正、负极由导线与汽车蓄电池相连接，将汽车车架和车轮的往复震动，转化为永久磁铁和线圈绕组之间的相对运动，从而进行发电。
又如专利号为201510558121.2名称为“一种汽车馈能式减震器”的中国专利，申请公开了一种有发电功能的汽车减震器，其包括工作缸、一组超越离合器和发电机，工作圆板与下工作缸的上端面固定，工作圆板的上端面设有轴承座；齿轮轴的两端通过双列角接触球轴承固定在轴承座上，超越离合器一和超越离合器二的内圈通过键配合并列连接在齿轮轴的左侧，齿轮一和齿轮二分别与位于在齿轮轴两侧的齿条一和齿条二啮合，齿轮轴的右侧设有与圆锥齿轮二相啮合的圆锥齿轮一；圆锥齿轮二通过键配合与发电机输入轴连接，发电机通过螺钉与工作圆板的下端面固定。主要用于电动汽车的电能补充。
又如专利号为201420183563.4名称为“一种汽车馈能减振器结构”的中国专利，申请公开了一种有发电功能的汽车减震器，其包括上工作缸和下工作缸，在上工作缸腔内部顶部设有电机，电机底部通过啮合齿轮连接有超越离合器A，超越离合器A下方安装有超越离合器B，超越离合器下方连接有推力轴承，在推力轴承下方连接有螺杆且螺杆通过推力轴承进行定位，螺杆下端部分伸入下工作缸腔内，在下工作缸腔内顶部固定设有一个螺母，螺杆下端***螺母内且可在螺母中作自由旋转和直线运动。螺杆通过超越离合器驱动行星轮旋转，进而带动电机发电。
上述三种对汽车减震式发电装置的技术方案中，第一种技术方案的磁铁和线圈绕组之间的阻尼力比较小，该减震器难以满足汽车所需的减震性能；对于第二种技术方案，其减震器整体体积较大，难以替换现今的汽车传统减震器使用，故可安装性较差。对于第三种技术方案，虽然单向螺纹传动结构使上下运动转化为旋转，体积小巧，但又使用了较为复杂的轮系结构，同时还增大了减震器的体积。
上述三种对汽车减震式发电装置的技术方案中，第一种技术方案的磁铁和线圈绕组之间的阻尼力比较小，该减震器难以满足汽车所需的减震性能；对于第二种技术方案，其减震器整体体积较大，难以替换现今的汽车传统减震器使用，故可安装性较差。
鉴于上述状况，研发一种结构简单、减震性能好、发电效率高、体积较小、普遍适用的汽车馈能式减震器是本发明的目的。该减震器能够将汽车悬架震动时的机械能转化为电能，给汽车的充电电池进行充电，提高电动汽车的续航能力，以及对能源的利用效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于汽车振动的能量回馈减震器，它能有效地解决汽车行驶时产生的上下震动转换为圆周运动，从而通过电机转化为电能的问题。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于汽车振动的能量回馈减震器，包括套筒、运动转换机构和发电机，底套筒内侧壁与下套筒外侧壁之间为间隙配合，底套筒下部与套筒盖固定，下套筒、中套筒与上套筒之间均为螺纹连接；套筒盖与外锥形螺旋齿轴下端固定；内传动轴和外传动轴均为变直径空心轴，推力轴承的内圈与内传动轴和外传动轴的小端外径过盈配合并通过轴肩定位；上、下两个单向轴承的外径分别与内传动轴和外传动轴的大端内径过盈配合，单向轴承的内径与内锥形螺旋齿轮外径固定，下套筒的上端内径和下端内径与推力轴承外圈过盈配合，内传动轴的上端外壁与外传动轴的下端内壁螺纹连接；外传动轴的上端通过键配合与发电机输入轴连接，发电机通过螺钉与上套筒上端面固定。
所述两个单向轴承之间的方向相反。
所述外锥形螺旋齿轴上端与下端的螺旋方向相反，且分别与两个螺旋方向相反的内锥形螺旋齿轮相啮合。
本发明通过外锥形螺旋齿轴与两个内锥形螺旋齿轮的使用，实现了将竖直方向的上下运动分解为二个相反方向的旋转运动；再利用单向轴承在一个方向上可以自由转动，在另一个方向上锁死的特点，以及内传动轴和内传动轴的使用，将两个内锥形螺旋齿轮的两个相反方向的旋转运动转换为电机轴的传动轴单向旋转运动，从而带动电机轴朝一个方向旋转进行发电，避免由于转换旋转方向带来的能量损失，同时延长电机的使用寿命。而发电机安装在减震器的顶端，便于电线抽头与汽车的电池相连接，也避免了电机安装在减震器的顶端时齿轮的润滑油会被油浸泡的缺点。
本发明的工作过程和原理是：汽车行驶过程中由于路面颠簸造成悬架上下震动，因为本发明的使用状态是上套筒顶端的吊环跟汽车车身销轴连接，底套筒轴底端的小吊环与车轮销轴连接，所以悬架震动时上中下套筒相对于底套筒上下运动。
下套筒与底套筒反向运动过程：
当下套筒与底套筒反向运动时，外锥形螺旋齿轴向下运动，与之啮合的两个内锥形螺旋齿轮朝不同的方向旋转，此时两个单向轴承一个锁死，另一个自由转动，从而带动内外传动轴往一个方向旋转，再带动电机轴旋转，发电机输出电量。
下套筒与底套筒相向运动过程：
当下套筒与底套筒相向运动时，外锥形螺旋齿轴向上运动，与之啮合的两个内锥形螺旋齿轮朝不同的且与外锥形螺旋齿轴向下运动时相反的方向旋转，此时两个单向轴承在外锥形螺旋齿轴向下运动时锁死的单向轴承自由转动，而自由转动的单向轴承锁死，从而带动内外传动轴仍往同一个方向旋转，再带动电机轴往相同的方向旋转，输出电量。
附图说明
图1是本发明的剖视图
图2是本发明外观结构图
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
一种基于汽车振动的能量回馈减震器，包括套筒、运动转换机构和发电机12，底套筒2内侧壁与下套筒3外侧壁之间为间隙配合，底套筒2下部与套筒盖1固定，下套筒3、中套筒4与上套筒5之间均为螺纹连接；套筒盖1与外锥形螺旋齿轴6下端固定；内传动轴9和外传动轴11均为变直径空心轴，推力轴承10的内圈与内传动轴9和外传动轴11的小端外径过盈配合并通过轴肩定位；上、下两个单向轴承8的外径分别与内传动轴9和外传动轴11的大端内径过盈配合，单向轴承8的内径与内锥形螺旋齿轮7外径固定，下套筒3的上端内径和下端内径与推力轴承10外圈过盈配合，内传动轴9的上端外壁与外传动轴11的下端内壁螺纹连接；外传动轴11的上端通过键配合与发电机12输入轴连接，发电机12通过螺钉与上套筒5上端面固定。
所述两个单向轴承8之间的方向相反。
所述外锥形螺旋齿轴6上端与下端的螺旋方向相反，且分别与两个螺旋方向相反的内锥形螺旋齿轮7相啮合。
下套筒与底套筒反向运动过程：
当下套筒与底套筒反向运动时，外锥形螺旋齿轴6向下运动，与之啮合的两个内锥形螺旋齿轮7朝不同的方向旋转，此时两个单向轴承8一个锁死，另一个自由转动，从而带动内外传动轴9、11往一个方向旋转，再带动电机轴旋转，发电机12输出电量。
下套筒与底套筒相向运动过程：
当下套筒与底套筒相向运动时，外锥形螺旋齿轴6向上运动，与之啮合的两个内锥形螺旋齿轮7朝不同的且与外锥形螺旋齿轴6向下运动时相反的方向旋转，此时两个单向轴承8在外锥形螺旋齿轴6向下运动时锁死的单向轴承8自由转动，而自由转动的单向轴承8锁死，从而带动内外传动轴9、11仍往同一个方向旋转，再带动电机轴往相同的方向旋转，输出电量。

Claims (1)

1.一种基于汽车振动的能量回馈减震器，包括套筒、运动转换机构和发电机（12），底套筒（2）内侧壁与下套筒（3）外侧壁之间为间隙配合，底套筒（2）下部与套筒盖（1）固定，其特征在于：所述套筒包括下套筒（3）、中套筒（4）和上套筒（5），它们之间均为螺纹连接；套筒盖（1）与外锥形螺旋齿轴（6）下端固定；所述运动转换机构包括：下套筒（3）的上端内径和下端内径与上、下设置的两个推力轴承（10）外圈过盈配合，内传动轴（9）和外传动轴（11）均为变直径空心轴，推力轴承（10）的内圈与内传动轴（9）和外传动轴（11）的小端外径过盈配合并通过轴肩定位；上、下两个单向轴承（8）的外径分别与内传动轴（9）和外传动轴（11）的大端内径过盈配合，单向轴承（8）的内径与内锥形螺旋齿轮（7）外径固定，内锥形螺旋齿轮（7）与外锥形螺旋齿轴（6）间隙配合，所述两个单向轴承（8）之间的方向相反；内传动轴（9）的上端外壁与外传动轴（11）的下端内壁螺纹连接；外传动轴（11）的上端通过键配合与发电机（12）输入轴连接；发电机（12）通过螺钉与上套筒（5）上端面固定，所述外锥形螺旋齿轴（6）的上端与下端的螺旋方向相反，且分别与两个螺旋方向相反的内锥形螺旋齿轮（7）相啮合。
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