CN102644568A - 车辆震动液压发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用一种车辆震动液压发电装置，在装置中采用活塞式的液压泵，包括活塞式双腔排油液压泵和活塞式扩幅液压泵，用泵内活塞杆的下端与车辆的车桥(或车轴)铰接连接，泵身与车架(或车身)铰接连接，每一车桥(或车轴)可安装两台活塞式液压泵。利用车轮和车桥(或车轴)在行驶中的上下频繁震动的机械能推、拉活塞杆及塞环，使泵腔内的容积频繁地变化，完成液压泵的吸油和压油过程，将车辆震动机械能转变成液压能，各液压泵的液压油经液压管汇集于主油管，各管内油的压力由控制系统控制。主油管中的液压油推动一台液压马达旋转并直接或通过齿轮传动带动发电机发电，电能经整流向蓄电池充电，向电动机供电。

Description

车辆震动液压发电装置

1、所属技术领域：

(1)本专利涉及用活塞式液压泵活塞杆下端与车辆的车桥(或车轴)铰接连接，泵身与车架(或车身)铰接连接，利用车轮和车桥(或车轴)在行驶中的上下频繁地震动推、拉活塞式液压泵内的活塞环上下移动，使泵腔内的容积频繁地变化完成液压泵的吸油和压油过程，将车辆震动机械能转变成液压能。由液压能推动液压马达旋转，由液压马达直接或通过齿轮传动带动发电机发电，电能经整流、蓄电向车辆上的电动机供电。本专利属液压能发电领域

2、背景技术：

(1)交通运输车辆和农业机械与日巨增，能源的消耗、尾气的排放和环境的污染倍受国家和全世界的共同关注。

作为节能环保的电动车辆将被广泛的使用，但目前除风力发电外发电仍然存在能源的消耗和环境的污染。同时电能的储存、电网(充电站)的建设又制约了电动车辆的发展和使用。为解决此难题，本次申报〔车辆震动液压发电装置〕发明专利，该专利实施后电动车辆一次充电后，利用车辆在运动中未被利用的震动能进行发电、充电、供电实现在不增设电网(充电站)的现有条件下，实现电动车辆能长途行驶达到节能、减排、减少投资和降低营运成本的目的；

(2)目前液压理论和制造技术已成熟，本专利根据相关液压传动的基础知识、液压动力元件(单柱塞液压泵)和液压执行元件(液压马达)的原理研制。原单柱塞液压泵中的柱塞由机械转动的偏心轮将柱塞上压和用腔内弹簧使柱塞复位的上下移动，使液压泵腔内容积不断地变化，完成液压泵的吸油和压油过程将机械能转变成液压能，获得液压能消耗电能。

本专利根据单柱塞液压泵工作原理，将单柱塞液压泵改为活塞式液压泵，即将原柱塞改为活塞环和活塞杆，将活塞杆下端与车辆的车桥(或车轴)铰接连接，泵身与车架(或车身)铰接连接，利用车桥(或车轴)频繁的上下震动推、拉液压泵的活塞环上下移动，使液压泵腔内容积不断地变化完成液压泵的吸油和压油过程，将机械震动能转变成液体的压力能，利用车辆震动机械能获得液体的压力能，不消耗电能

(3)根据相关的液压理论本专利设计了以下在车桥(或车轴)振幅较小的工况下仍能获得较大的流量的设计方案：

①将活塞杆下端和车桥(或车轴)铰接连接后，并将柱塞式液压泵改为双腔，车桥(或车轴)上、下震荡均可输出液压能；

②根据液压的运动关系设计液压泵扩幅装置。

(4)路面凸凹不平，车辆行驶在路面上车轮车桥(或车轴)上下震动是不可避免的客观事实。

(5)根据公式：

P＝ΔP.q

p--泵输出液压功率         KW

ΔP-泵的进出口压差        MPa

q---泵的实际流量          L/min

在设定泵的内径、活塞环的移动高度、出口压力和振动频率可计算泵的输出功率，经初步设定计算，车辆震动液压发电装置专利项目具有较大的研发价值。

3发明专利内容：

(1)、本专利涉及利用车辆在路面上行驶时，车轮上下震动，从而导致车桥(或车轴)相对车架(或车身)之间距离频繁的增大和缩小。本专利用此特性，将泵的柱塞改为活塞环和活塞杆，活塞杆的下端和车桥(或车轴)铰接连接，泵身与车架(或车身)铰接连接，液压泵与车上的悬挂弹性元件并联。利用车桥(或车轴)频繁的上下震动推、拉液压泵的活塞环上下移动，使连接在车架(或车身)上的液压泵腔内容积频繁地地增大和缩小，从而反复完成液压泵的吸油和压油过程，将机械震动能转变成液体的压力能(转化不需消耗电能)。由液体的压力能带动液压马达(拟选叶片式马达)转动，由液压马达直接或经齿轮传动带动发电机发电。经整流、蓄电再由蓄电池供车上的发电机用电。

(2)、本专利根据相关的液压理论，设计了以下在车桥(或车轴)振幅较小的工况下仍能获得较大的流量设计方案：

①将活塞杆下端和车桥(或车轴)铰接连接，活塞式液压泵设上下两腔(a，b腔)，两腔均分别设置进、排油阀。根据液压泵的工作原理，车桥(或车轴)向上移动时，上腔(a腔)排油，下腔(b腔)吸油；车桥向下振动时，，下腔(b腔)排油；上腔(a腔)吸油。使液压泵在车桥上、下震动时均可将机械震动能转变成液体的压力能。

②将单柱塞液压泵改为活塞式扩幅液压泵，其泵设a、b、c三腔，泵体与车架(或车身)铰接连接。泵中间腔(b腔)活塞环的面积小于a、c腔中活塞环面积，c腔中活塞杆下端和车桥(或车轴)铰接连接。a、b的两活塞环由同一活塞环杆连接。b、c腔两活塞环间加一定量的密闭液压油。在a腔内活塞环上部设置回位弹簧，顶部设置进、排油阀。根据液压传动的运动关系，当车桥(或车轴)上下震动时，a腔活塞环上升和下降的高度大于c腔内腔活塞环的上升和下降的高度。该油泵可起到扩大振幅，实现车辆在路面好的工况下行驶仍可获得较大液体的压力能。

(3)、本专利按车辆独立和非独立悬挂装置分类设置活塞式双腔液压泵和活塞式扩幅液压泵发电装置，实施中两种活塞式液压泵可互换、混用，已求达到最佳效果。泵的数量根据所需液体的压能的需求对称布置。各液压泵的液压油经液压管汇集于主油管，各油管的压力由控制系统控制。主油管中的液压油推动一台液压马达转动，由液压马达直接或经齿轮传动带动设置在车辆上的发电机发电。电能经整流、蓄电再由蓄电池向车设的发电机供电。

(4)本发明专利的有益效果：

①电能是车辆的清清洁能源，电动车将部分取代目前的汽(柴)油车，但前提是投巨资建发电厂，完善供电电网(充电站)，同时电厂发电消耗能源造成环境污染。本发明专利在车辆上设置震动液压发电装置利用机械震动能进行发电，并经整流，蓄电、向车上的电动机供电，实施后电动车可一次充电后可长距离行驶其有益效果是：减少电力建设的投资；节约能源，减少环境污染。

②本发明专利在车辆上设置震动液压发电装置为电动车辆提供方便廉价的电能，解决电动车蓄电池蓄电量少，运行距离短，停车充电时间长的制约电动车发展的瓶颈驶问题。该专利实施后电动车一次充电后可长距离行驶，这将大大地降低车辆运行成本。电动车辆将较广泛用于人们的交通工具，燃油车辆将相应减少，这将起到减少能源消耗，节约能源，减少尾气排放，减少环境污染的效果。

③本专利车辆行驶在路面凸凹不平相差越大发电量也越大，除用于轻型人、货车辆外，还可考虑用于农用行驶机械给其提供部分用电。也可考虑用多台液压泵用于有轨电车发电后向电网送电。

④同时可起到减震的作用。

4、附图说明：

图--1是活塞式双腔排油液压泵车辆震动液压发电装置图

1----车轮(为表示方便，将前、后轮放置在同一横向位置)

2----车桥(或车轴)

3----铰座(牢固固定于2上)        4----活塞杆球头

5----活塞杆          6----弹性元件(钢板弹簧、螺旋弹簧…)

7----车架(或车身)    8----铰座(牢固固定于7上)

9----铰轴            10---活塞液压泵身

11----活塞环         12----排油单向阀(上下腔各设置1只)

13---吸油单向阀(上、下腔各设置1只)A----单向阀(示意)大样图

14----单向阀壳体     15---单向阀弹簧

16----单向阀阀芯     17----吸油管

18---油箱            19---排油管

20---控制系统        21---压力控制线路

22----液压马达       23----发电机

24----整流装置       25-----蓄电池

26----车辆行驶电动机

图--2是活塞式扩幅液压泵车辆震动液压发电装置图

1----车轮(为表示方便，将前、后轮放置在同一横向位置)

2----车桥(或车轴)                 3----铰座(牢固固定于2上)

4----活塞杆球头                   5----活塞杆

6----弹性元件(螺旋弹簧…)         7----车架(或车身)

8----铰座(牢固固定于7上)、铰轴    9----活塞环(c)

10---活塞环(b)                    11----活塞环(a)

12----排油单向阀(a腔设置1只)      13----吸油单向阀(a腔设置1只)

14----活塞环连杆        15---回位弹簧

16----通气孔            17----吸油管

18---油箱               19---排油管

20---控制系统           21---压力控制线路

22----液压马达          23----发电机

24----整流装置          25-----蓄电池

26----车辆行驶电动机

图-----3是活塞式双腔排油液压泵和活塞式扩幅液压泵的放大图

(a)图是活塞式双腔排油液压泵

(b)图是活塞式扩幅液压泵

(a)图中

4----活塞杆球头

5----活塞杆

9----铰轴            10---活塞式液压泵泵身

11----活塞环         12----排油单向阀(上下腔各设置1只)

13---吸油单向阀(上、下腔各设置1只)

(b)图

4----活塞杆球头

5----活塞杆

8----铰铰轴

9----活塞环(c)          10---活塞环(b)

11----活塞环(a)         12----排油单向阀(a腔设置1只)

13----吸油单项阀(a腔设置1只)

14----活塞环连杆        15---回位弹簧

16----通气孔

5、具体实施方式：

1)、在电动机-的带动下，车轮-①在凸凹不平路面行驶，车桥(或车轴)--②随车轮--①上下频繁震动，铰接连接在车桥(或车轴)--②上的活塞杆--⑤随车桥(或车轴)--②频繁地上下移动，铰接固定在车架(或车身)⑦上的活塞式液压泵体瞬间处于相对静止状态。当活塞环--向上移动时，a腔内的容积由大变小，内压力升高，压力油将吸油单向阀--

关闭并顶开排油单向阀--

压力油进入排油管--。此过程中b腔内容积由小变大，内压力降低，b腔的排油单向阀--

关闭，在大气的作用下使油箱--

中的油液经吸油管--

顶开吸油管单向阀--

而实现吸油.

当活塞环--

向下移动时a腔内的容积由小变大，内压力降低，a腔的排油阀--

关闭，在大气的作用下使油箱--

中的油液经吸油管--

顶开吸油管单向阀

而实现吸油。

各排油管(A)和吸油管(B)按图油路连接，各活塞式液压泵的排油管和主油管--压力分别经各控制管线--由控制系统--

进行控制。主油管中的液压油推动一台液压马达--

转动，由马达直接或经齿轮传动带动设置在车辆上的发电机--

发电，电能经整流装置--

、蓄电--

再由蓄电池向车上的发电机--

供电。

(2)在车桥(或车轴)--②震幅小的状况下可采取图-2中的活塞式扩幅液压泵发电装置。

将液压泵设计为a、b、c三腔，泵身与车架(或车身)⑦铰接连接。泵中间腔(b腔)活塞环⑩的面积小于a腔活塞环

和c腔中活塞环--⑨面积，c腔中活塞杆--⑤下端和车桥(或车轴)--②铰接连接。a、b腔内的两活塞环由同一活塞环杆--

连接，b、c腔两活塞环间加一定量的密闭液压油。在a腔内活塞环上部设置回位弹簧--，顶部设置吸油单向阀--

、排油排油单向阀--

。根据液压传动的运动关系，当车桥(或车轴)上下震动时，a腔活塞环

上升和下降的高度大于c腔内腔活塞环⑨的上升和下降的高度。该油泵可起到扩大振幅，实现车辆在路面较好的工况上行驶仍可获得较大液体的压力能。此工况仅有a腔工作，a腔中活塞环--

是由活塞环-⑨和活塞环--⑩之间的液压油推动活塞环--⑩、

两活塞环同时向上，由弹簧--

复位。除此之外图-2的其余实施同于图-1。

(3)、图----3的实施同图---1和图----2相关内容。

(4)根据相关液压理论按图-1，图-2，图-3试制活塞式液压泵并测定各相关参数，选定液压马达，发电机等设备，设计合理的油、电路购置各设备、各零备件及相关材料，安装及调试、试车改进，试运行。

Claims (2)

1.一种车辆震动液压发电装置，在车辆上设置液压泵、液压管线、压力控制系统、液压马达、发电机、整流、蓄电装置其特征在于：活塞式液压泵的活塞杆⑤与车桥(或车轴)②铰接连接，泵身与车架(或车身)⑦铰接连接，各活塞式液压泵的排油管和主油管

的压力分别经各控制管线

由控制系统进行控制，主油管中的液压油推动液压马达转动，由液压马达直接或经齿轮传动带动设置在车辆上的发电机

发电，电能经整流装置

、蓄电池

，并向发电机

供电。

2.根据权利要求1所述一种车辆震动液压发电装置，在车辆上设置液压泵、液压管线、压力控制系统、液压马达、发电机、整流、蓄电装置其特征在于：在活塞式双腔排油液压泵中设有活塞杆⑤、塞环

、排油单向阀

、(上下腔各设置1只)、吸油单向阀(上、下腔各设置1只)和在活塞式扩幅液压泵中设置有：活塞杆⑤、活塞环(c)⑨、活塞环(b)⑩活塞环(a)排油单向阀(a腔设置1只)、吸油单向阀(a腔设置1只)、活塞环连杆、位弹簧

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