CN102278443A - 一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置，使用双排行星齿轮、高速飞轮、离合器和2个单向离合器一个组合，实现轨道车辆起步和加速助力、回收制动能量，适用于轨道车辆作制动能量回收和二次牵引，特别适合城市轨道车辆使用，其特征在于行星排(17)和行星架(15)同轴安装，行星架(2)连接有输入齿轮(1)，太阳轮(4)连接行星架(7)，太阳轮(10)连接离合器(12)主动部分，离合器(12)从动部分与飞轮(13)连接，行星齿轮(6)与太阳轮(4)和内齿圈(3)啮合，后两者之间有单向离合器(16)，内齿圈(3)外围装有制动器(5)，行星齿轮(11)与太阳轮(10)和内齿圈(8)啮合，后两者之间有单向离合器(14)，内齿圈(8)外围装有制动器(9)。

Description

一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置

技术领域

本发明涉及的是一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置，使用双排行星齿轮、高速飞轮、离合器和2个单向离合器一个组合，实现轨道车辆起步和加速助力、回收制动能量，适用于轨道车辆(平常称为地铁，后面不再解释)作制动能量回收和二次牵引，特别适合城市轨道车辆使用。

背景技术

目前城市轨道车辆普遍使用电机作为动力元件，轨道车辆在起步时电机处于大扭矩、低转速工况，电机效率低；城市轨道车辆到站需要停车，所以需要频繁制动(平常称为刹车，后面不再解释)。目前城市轨道车辆采用电机发电的方式来解决制动能量回收问题，这个方案有一个不足，其只能解决制动问题，无法解决起步助力问题，针对该状况，提出了一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置，能同时解决制动能量回收及起步助力问题。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处提供一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置，能同时解决城市轨道车辆制动能量回收及起步助力问题。在城市轨道车辆制动时，飞轮吸收城市轨道车辆动能，飞轮被加速到高速旋转，城市轨道车辆动能被转移为飞轮的动能；在城市轨道车辆起步时，飞轮释放其动量，在短时间内提供较大的扭矩，使得车辆起步更平稳迅速，具体结构是由双排行星齿轮、高速飞轮、离合器和2个单向离合器组成。

为实现上述目的，本发明采用如下技术措施：

一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置，在制动时吸收城市轨道车辆的动能，将其转移为飞轮的动能，在城市轨道车辆起步时飞轮释放动能，达到起步助力的目的，其特征在于行星排17行星架和车轮连接，行星排17内齿圈外置一制动器，行星排17太阳轮和行星排15行星架连接，行星排15内齿圈外置一制动器，行星排15太阳轮通过一离合器连接飞轮，行星排17内齿圈和太阳轮轴之间安装有单向离合器，行星排15内齿圈和太阳轮轴之间安装有单向离合器。

该方法具体包括以下步骤：

1)在车辆行驶时，离合器分离，制动器分离，行星排17和行星排15自由转动，飞轮处于自由状态。

2)当车辆制动时，分三个阶段吸收制动能量，第一阶段离合器结合，行星排17和行星排15的单向离合器起作用，飞轮被加速；当检测到离合器主动元件转速下降接近飞轮转速时，行星排17内齿圈被制动，离合器主动元件转速被提高，飞轮进一步被加速；当检测到离合器主动元件转速再次下降接近飞轮转速时，行星排15内齿圈被制动，离合器主动元件转速被提高，飞轮再进一步被加速；当制动过程进行到第三阶段，离合器主动元件转速接近于或等于飞轮转速时，离合器分离，飞轮吸收制动能量高速旋转。高速旋转的飞轮只需克服轴承阻力和空气阻力，而这两者目前根据实验结果显示都较小。

3)当检测到城市轨道车辆停车后在较短时间内重新起步，离合器接合，释放飞轮动能，达到车辆起步助力的目的，行星排17和行星排15的动作顺序和制动时的顺序相反。

4)当检测到车辆停车后发动机停机超过一定的时间没有起步，则飞轮的动能由于自身的摩擦作用转速逐渐降低直至停止。

一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置是采取以下方案实现的：一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置结构具有起步加速助力及制动能量回收装置，其特征在于结构具有双排行星齿轮、高速飞轮、离合器和2个单向离合器组成；齿轮(1)与车轮连接或并联于车辆传动系，行星排(17)由行星架(2)、内齿圈(3)、太阳轮(4)和行星齿轮(6)组成，行星排(15)由行星架(7)、内齿圈(8)、太阳轮(10)和行星齿轮(11)组成，所述行星架(2)同轴连接所述齿轮(1)，所述行星架(2)上安装有行星齿轮(6)，所述行星齿轮(6)分别与内齿圈(3)和太阳轮(4)啮合，所述内齿圈(3)外围同轴安装有制动器(5)，所述内齿圈(3)和所述太阳轮(4)之间同轴安装有单向离合器(16)，所述太阳轮(4)同轴连接所述行星架(7)，所述行星架(7)上安装有行星齿轮(11)，所述行星齿轮(11)分别与内齿圈(8)和太阳轮(10)啮合，所述内齿圈(8)外围同轴安装有制动器(9)，所述内齿圈(8)和所述太阳轮(10)之间同轴安装有单向离合器(14)，所述太阳轮(10)同轴连接离合器(12)的主动部分，所述离合器(12)的从动部分同轴连接飞轮(13)。

本发明“一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置”是利用目前已成熟的双排行星齿轮、高速飞轮、离合器、2个单向离合器及控制技术，经过精心设计后提出一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置，用于城市轨道车辆能有效吸收其制动能量，同时具有改善城市轨道车辆起步时驱动电机效率，达到节能减排、延长电机和制动器寿命。

本发明一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置特点：

1、本发明用高速飞轮吸收制动能量，具有效率高、体积小的特点，适合城市轨道车辆频繁启停的特点。

2、利用双排行星齿轮机构进行3挡变速，能有效提高系统吸收制动能量和释放飞轮能量的效率，效率和没有装变速装置要高2倍。

本发明一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置是针对城市轨道车辆频繁启停工况而设计的起步加速助力及制动能量回收装置，主要适用于城市轨道车辆作制动能量回收和二次牵引。

附图说明

以下将结合附图对本发明作进一步说明。

附图1是一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置实施实例，本发明的实际使用并不局限于实施例。

具体实施方式

参照附图1，一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置结构特征为(如附图1)：齿轮1并联于车辆传动系，行星排17由行星架2、内齿圈3、太阳轮4和行星齿轮6组成，行星排15由行星架7、内齿圈8、太阳轮10和行星齿轮11组成，所述太阳轮4和太阳轮10的齿数为23齿，所述内齿圈3和所述内齿圈8齿数为49，所述行星齿轮6和所述行星齿轮11的齿数为13，所述行星架2同轴连接所述齿轮1，所述行星架2上安装有行星齿轮6，所述行星齿轮6分别与内齿圈3和太阳轮4啮合，所述内齿圈3外围同轴安装有制动器5，所述内齿圈3和所述太阳轮4之间同轴安装有单向离合器16，所述太阳轮4同轴连接所述行星架7，所述行星架7上安装有行星齿轮11，所述行星齿轮11分别与内齿圈8和太阳轮10啮合，所述内齿圈8外围同轴安装有制动器9，所述内齿圈8和所述太阳轮10之间同轴安装有单向离合器14，所述太阳轮10同轴连接离合器12的主动部分，所述离合器12的从动部分同轴连接飞轮13，所述飞轮13外径为230mm，内径为180mm，质量为5kg。

Claims (1)

1.一种轨道车辆制动能量回收及二次牵引装置，具有起步加速助力及制动能量回收装置，其特征在于结构具有双排行星齿轮、高速飞轮、离合器和2个单向离合器组成，齿轮(1)与车轮连接或并联于车辆传动系，行星排(17)由行星架(2)、内齿圈(3)、太阳轮(4)和行星齿轮(6)组成，行星排(15)由行星架(7)、内齿圈(8)、太阳轮(10)和行星齿轮(11)组成，所述行星架(2)同轴连接所述齿轮(1)，所述行星架(2)上安装有行星齿轮(6)，所述行星齿轮(6)分别与内齿圈(3)和太阳轮(4)啮合，所述内齿圈(3)外围同轴安装有制动器(5)，所述内齿圈(3)和所述太阳轮(4)之间同轴安装有单向离合器(16)，所述太阳轮(4)同轴连接所述行星架(7)，所述行星架(7)上安装有行星齿轮(11)，所述行星齿轮(11)分别与内齿圈(8)和太阳轮(10)啮合，所述内齿圈(8)外围同轴安装有制动器(9)，所述内齿圈(8)和所述太阳轮(10)之间同轴安装有单向离合器(14)，所述太阳轮(10)同轴连接离合器(12)的主动部分，所述离合器(12)的从动部分同轴连接飞轮(13)。

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