CN103825402B - 用于车辆的悬挂系统的能量再生装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种用于车辆的悬挂系统的能量再生装置，所述装置包括：将轮架连接至车身的悬挂连杆；布置在悬挂连杆的车身连接部分和车身之间的衬套，衬套通过输出齿轮输出悬挂连杆的铰接运动；与衬套的输出齿轮相连的单向动力变送器，其通过输入齿轮接收从输出齿轮传送的铰接运动；发电器，布置车身侧部以便在旋转时产生电力；速度助力器，布置在发电器和单向动力变送器之间，其对单向动力加速并且将速度增加的单向转动动力传送至发电器的旋转轴；与发电器电连接的整流器；以及与整流器电连接且积聚电能的电池。

Description

用于车辆的悬挂系统的能量再生装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年11月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2012-0129745号的优先权益，其全部内容通过引证方式结合于此。

技术领域

本公开涉及一种用于车辆的悬挂系统的能量再生装置。更特别地，本公开涉及这样一种用于车辆的悬挂系统的能量再生装置，其安装在悬挂连杆（suspension link）的车身连接部上并且将从车轮产生的转动动能重新产生为电能。

背景技术

通常，车辆的悬挂系统是布置在车身和车轮之间的装置并且使用一个或多个连杆连接两个刚性体。悬挂系统通过用底盘弹簧和减震器来承载竖直运动而机械地并且适当地控制车身和车轮之间的相对运动并且适当地控制高的刚性和弹性。

悬挂系统是通过有效地阻挡在车辆行进期间产生的来自道路的不规则输入从而给乘客提供高的行驶舒适性，并且通过适当地控制由于道路条件产生的车辆震动从而为驾驶者提供便利。此外，当车辆行进在不平整的道路上时，当通过将与地面接触的轮胎的表面上的竖直负载维持在适当的水平处而转动或者制动车辆时，悬挂系统确保车辆的安全性。

各种悬挂系统已经被开发并且用在车辆上从而满足那些条件，并且根据常用悬挂系统的实例，如图1所示，轮架（wheel carrier）4支撑车轮2以便提供车轮2的旋转。轮架4的上部部分通过前部上臂6和布置在车辆的横向方向上的后部上臂8连接到车身10（副架）并且轮架4的下部部分通过下臂12和布置在车辆横向方向上的辅助臂14以及布置在车辆纵向方向上的从动臂（trailing arm）16连接到车身10。

此外，轮架4的上部部分通过减震器18与车身相连接，并且具有弹性构件的弹簧20布置在下臂12和车身之间，以便削弱来自于道路的震动，并且减小振动，因此改进行驶舒适性。

此外，被固定到车身的稳定杆22的端部通过连接连杆24与下臂12相连，因此防止车身摇晃。

根据相关技术，悬挂系统可以削弱来自于道路的震动，减少振动，并且防止车身摇晃；然而，不能恢复根据车辆的行进条件不断重复地颠簸（bumping，上下摇晃）和回弹（rebounding）的悬挂连杆6、8、12、14、和16所产生的动能。

在背景部分中公开的上述信息只是为了增强对该公开的背景的了解并且因此，可以包含没有形成已经为这个国家的本领域普通技术人员熟知的现有技术的信息。

发明内容

本公开已经致力于提供用于车辆悬挂系统的能量再生装置，该能量再生装置具有能够通过将车辆车轮的根据行驶条件的颠簸和回弹而产生的动能再生为电能来增加能量效率的优点。

本公开的示例性实施例提供了用于车辆悬挂系统的能量再生装置，其可以包括：悬挂连杆，其将轮架连接至车身；衬套，布置在悬挂连杆的车身连接部分和车身之间并且通过输出齿轮输出悬挂连杆的铰接运动；单向动力变送器（transmitter），与衬套的输出齿轮相连，通过输入齿轮接收从输出齿轮传送的铰接运动；发电器（generator），布置在车身的侧部并且当通过所传送的单向旋转动力旋转时产生电力；速度助力器，布置在发电器和单向动力变送器之间，加速从单向动力变送器传送的单向旋转动力，并且将速度增加的单向旋转动力传送至发电器的旋转轴；整流器，与发电器电连接并且对发电器所产生的电力进行整流；以及电池，与整流器电连接并且积聚电能。

衬套可以包括：外管，与悬挂连杆的车身连接部分结合；内管，布置在外管的内部并且固定到车身的侧部；橡胶衬套，布置在外管和内管之间并且与外管结合；输出齿轮，通过在橡胶衬套与内管之间延伸的内延伸部与橡胶衬套相连；轴承支撑环，被固定到输出齿轮的内延伸部的内侧；以及第一轴承，以与轴承支撑环摩擦接触的方式布置在内管的外侧。

第一轴承可以是塑料摩擦轴承。

轴承支撑环可以是注塑塑料制品。

用于车辆悬挂系统的能量再生装置可以进一步包括布置在输出齿轮内侧和内管外侧之间的第二轴承。

第二轴承可以是滚针轴承。

单向动力变送器可以包括：内壳体；外壳体，与内壳体结合并具有螺栓插入其中的螺栓插入管；输入齿轮，与内壳体和外壳体内部的输出齿轮啮合，具有向轴向地向外延伸的外延伸部；第三轴承，布置在输入齿轮的外侧和内壳体的内侧之间，第四轴承，布置在外延伸部的内侧和螺栓插入管的外侧之间；单向离合器，布置在外延伸部的外侧；速度助力器齿轮，布置在单向离合器的外侧；以及一个或多个空转齿轮（idle gear），将单向转动动力传送至与速度助力器齿轮啮合的速度助力器。

在悬挂连杆颠簸中，单向离合器可以将来自输出齿轮的转动动力传送至速度助力器齿轮。

在悬挂连杆回弹中，单向离合器可以将来自输出齿轮的转动动力传递至速度助力器齿轮。

速度助力器可以包括：速度助力器外壳，整体地形成在发电器和单向动力变送器之间；以及布置在速度助力器外壳中的一个或多个行星齿轮组。

一个或多个行星齿轮组可以是单个小齿轮行星齿轮组。

一个或多个行星齿轮组可以是三个单个小齿轮行星齿轮组。

三个行星齿轮组可以被连接以便单个小齿轮齿轮组中的每个的套环被固定到速度助力器外壳并且用作固定元件，行星齿轮架用作输入元件，并且恒星齿轮用作输出元件。

三个行星齿轮组可以由第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组组成，其中，所述第一行星齿轮组为单个小齿轮行星齿轮组，包括第一恒星齿轮、第一齿圈、以及支撑啮合在第一中心齿轮和第一齿圈之间的第一小齿轮的第一行星齿轮架；所述第二行星齿轮组为单个小齿轮行星齿轮组，包括第二恒星齿轮、第二齿圈以及支撑啮合在第二中心齿轮和第二齿圈之间的第二小齿轮的第二行星齿轮架；所述第三行星齿轮组为单个小齿轮行星齿轮组，包括第三中心齿轮、第三齿圈、和支撑啮合在第三中心齿轮和第三齿圈之间的第三小齿轮的第三行星齿轮架。

第一、第二、和第三行星齿轮组的第一、第二、和第三齿圈可以整体地形成并且被固定到速度助力器外壳的内侧，第一中心齿轮可以与第二行星齿轮架连接，第二恒星齿轮可以与第三行星齿轮架连接、并且通过第一行星齿轮架从单向动力变送器输入的转动动力可以增加速度并且通过第三中心齿轮被传送到发电器的旋转轴。

悬挂连杆可以是后轮支柱类型的悬挂装置中的将轮架与车身连接的多个连杆中的一个。

悬挂连杆可以是双连杆类型、叉骨类型、或者双叉骨类型的悬挂装置中的将轮架与车身连接的连杆中的一个。

附图说明

图1是常用悬挂系统的实例的示意图。

图2是一个立体图，该立体图示出了一个根据本公开示例性实施例的能量再生装置。

图3是一个分解立体图，该分解立体图示出了一个根据本公开示例性实施例的能量再生装置。

图4是沿着图1中的线A-A截取的截面视图。

图5是示出了根据本公开示例性实施例的能量再生装置操作状况的视图。

具体实施方式

将参照附图在下文中对本公开的示例性实施例进行详细描述。

此外，为了便于描述，在附图中示出的配置的尺寸和厚度被选择性地提供，因此本公开不限于附图所示并且厚度可以放大以便使部分和区域清晰。

与所述的示例性实施例的描述不相关的部分未示出，以使描述清晰，并且在整个说明书中相同的参考标号表示的相同的元件。

图2是一个立体图，该立体图示出了一个根据本公开示例性实施例的能量再生装置，并且图3是一个分解立体图，该分解立体图示出了一个根据本公开示例性实施例的能量再生装置。

参照图2和图3，根据本公开的示例性实施例的能量再生装置包括悬挂连杆30、衬套40、单向动力变送器50、发电器60、速度助力器70、整流器80、以及电池90。

悬挂连杆30意味着将轮架（参见图1）连接至车身100（后轮构件）并且根据道路情况连续地颠簸和回弹的所有连杆。

例如，能量再生装置被应用于后轮支柱类型的悬挂装置，但不限制于此。

也即，悬挂连杆30可以被应用于所有类型的悬挂装置中的、将轮架连接至车身以便实现连杆操作的所有类型的连杆，悬挂装置的类型包括多连杆类型，双连杆类型、以及（双重）叉骨类型，并且所述悬挂连杆也可以应用于前轮。

衬套40布置在悬挂连杆30的车身连接部分31和车身100之间并且通过输出齿轮41输出由于悬挂连杆30的旋转（枢转）而引起的车身连接部分31的双向转动动力。

单向功率变送器50与衬套40的输出齿轮41相连，通过输入齿轮51接收从输出齿轮41传送的双向转动，并且将单向转动动力传送至速度助力器70。

发电器60产生电能，同时通过从速度助力70传送的单向转动动力而转动。

速度助力器70对从单向动力变送器50传送的单向转动动力进行加速，并且将速度增加的转动动力传送至发电器60的旋转轴61。

此外，整流器80与发电器60电连接并且对发电器60产生的电力进行整流，并且电池90与整流器80电连接并积聚电能。

将更详细地描述能量再生装置的构造。悬挂连杆30（具有预定长度的连杆构件）具有车轮连接部分32以及分别在两端形成的车身连接部分31，车轮连接部分32通过橡胶衬套33与轮架（在图1中以4示出）相连，并且车身连接部分31穿过衬套40通过螺栓B被固定至车身100。

因此，随着车轮连接部分32根据道路条件围绕车身连接部分31旋转（铰接运动），车身连接部分3通过衬套40在一个方向（向前地）产生转动动力并且在另一个方向（向后地）产生转动动力。

如图4所示，衬套40包括，外管42、内管43、橡胶衬套44、输出齿轮41、轴承支撑环45、以及第一轴承46。

外管42被安装并且固定在悬挂连杆30的车身连接部分31中并且内管43布置在外管42的内部并且通过螺栓B紧固至车身100的侧部。

橡胶衬套44布置在外管42和内管43之间并且可以结合至外管42的内侧。

输出齿轮41具有在橡胶衬套44和内管43之间延伸的内延伸部41a并且通过内延伸部41a连接到橡胶衬套44。

轴承支撑环45被固定到输出齿轮41的内延伸部41a的内侧。

第一轴承46可以是塑性摩擦轴承并且布置在内管43的外侧上。

第一轴承46和轴承支撑环45可以是注塑塑料制品并且可以以最小的摩擦系数彼此接触。

第二轴承47可以布置在输出齿轮41的内侧和内管43的外侧之间，其中第二轴承47可以是滚针轴承。

单向动力变送器50包括内壳体52和外壳体53，内壳体52布置在衬套40处，并且外壳体53与内壳体52在外侧上结合。

螺栓插入管53a轴向向内延伸以便穿过外壳体53的螺栓B经过。

此外，单向动力变送器50包括输入齿轮51、第三轴承54、第四轴承55、单向离合器56、速度助力器齿轮57、以及一个或多个空转齿轮58和59，所述空转齿轮布置在内壳体52和外壳体53内部。

输入齿轮51围绕内侧具有齿，并且与内壳体52和外壳体53内部的输出齿轮41啮合，且具有向轴向外延伸的外延伸部51a。

第三轴承54布置在输入齿轮51的外侧与内壳体52的内侧之间并且第四轴承55布置在外延伸部51a的内侧和螺栓插入管53a的外侧之间。

单向离合器56布置在输入齿轮51的外延伸部51a的外侧上，并且速度助力器齿轮57布置在单向离合器56的外侧上。速度助力器齿轮57只接收来自于单向离合器56的单向转动动力并且只在一个方向上转动。

此外，如图3所示，两个空转齿轮58和59与速度助力器齿轮57啮合并且将来自速度助力器齿轮57的单向动力传送至速度助力器70。尽管附图中设置了两个空转齿轮58和59，但是本公开不限于此并且一个或者三个或者更多个空转齿轮可以被提供，这取决于内壳体52和外壳体53的空间内部以及空转齿轮的齿数。

当悬挂连杆30颠簸时，单向离合器56被布置为将输出齿轮41的转动动力连接至速度助力器齿轮57，但是本公开不限于此，并且如果单向离合器56的方向改变，则当悬挂连杆30回弹时，单向离合器56可以将输出齿轮41的转动动力连接至速度助力器齿轮57。

发电器60可以插入形成在车身100侧部的构件的一个侧面处的安装孔101。

发电器60使用从速度增加的速度助力器70传送的转动动力来产生电力。

速度助力器70包括一个或多个行星齿轮组PG1、PG2和PG3，所述行星齿轮组布置在整体地形成在发电器60和单向动力变送器50之间的速度助力器外壳71中，并且尽管在附图中提供了三个行星齿轮组，但是本公开不限于此，并且可以提供适当数量的行星齿轮组，所述行星齿轮组可以在颠簸或回弹中将转动速度增加至用于发电器60的最优速度以产生电力。本文中示出的由三个行星齿轮组PG1、PG2以及PG3组成的构造是示例性的，是用于更好地理解说明以及方便说明。

所有三个行星齿轮组PG1、PG2以及PG3都可以是单个的小齿轮行星齿轮组，并且连接为使得单个行星齿轮组PG1、PG2以及PG3的齿圈R1、R2和R3各自固定到速度助力器外壳71，从而用作固定元件，行星齿轮架PC1、PC2以及PC3用作输入元件，并且中心齿轮S1、S2以及S3用作输出元件。

作为单个小齿轮行星齿轮组的第一行星齿轮组PG1包括第一中心齿轮S1、第一齿圈R1、以及支撑啮合在第一中心齿轮S1和第一齿圈R1之间的第一小齿轮P1的第一行星齿轮架PC1。

作为单个小齿轮行星齿轮组的第二行星齿轮组PG2包括第二中心齿轮S2、第二齿圈R2、以及支撑啮合在第二中心齿轮S2和第二齿圈R2之间的第二小齿轮P2的第二行星齿轮架PC2。

作为单个小齿轮行星齿轮组的第三行星齿轮组PG3包括第三中心齿轮S3、第三齿圈R3、以及支撑啮合在第三中心齿轮S3和第三齿圈R3之间的第三小齿轮P3的第三行星齿轮架PC3。

在第一、第二以及第三行星齿轮组PG1、PG2以及PG3中，第一、第二以及第三齿圈R1、R2以及R3整体地形成并且被固定到速度助力器外壳71的内侧，第一中心齿轮S1与第二行星齿轮架PC2相连接，并且第二中心齿轮S2与第三行星齿轮架PC3连接。

因此，速度助力器70在几个步骤中增加通过第一行星齿轮架PC1从单向动力变送器50的空转齿轮59输入的转动速度，并且所述速度助力器通过第三中心齿轮S3将增加的转动速度传送至发电器60的旋转轴61。

通过支承盘73支撑第一行星齿轮架PC1。

参照图5，在悬挂系统的能量再生装置中，随着车轮W根据道路的表面条件连续地重复颠簸和回弹，悬挂连杆30使衬套40的外管42在车身连接部分31内部反复地在一个方向（向前地）和另一个方向（向后地）上转动。

因此，外管42利用橡胶衬套44减弱旋转力并且将旋转力传送至输出齿轮41，并且输出齿轮41通过输入齿轮51将转动动力传送至单向离合器56。

速度助力器齿轮57通过空转齿轮58和59将单向转动动力传送至速度助力器70，并且速度助力器70通过一个或多个行星齿轮组PG1、PG2以及PG3的操作来加速输入的单向转动动力并且将速度增加的单向转动动力传送至发电器60，从而产生电力。

由发电器60产生的电力通过整流器80整流，如上所述，并且给电池90充电。

也即，来自于车辆运动的动能再生为电能，以便提高能量效率。

此外，能量再生装置可以应用于根据道路条件上/下枢轴转动的所有悬挂连杆的车身连接部分，而不考虑悬挂装置的构造类型，也即，在所有的悬挂连杆中，将轮架与车身连接以构成连杆操作的所有类型的连杆，包括多连杆类型、麦弗逊（Macpherson）类型、双连杆类型以及（加倍）叉骨类型，并且能量再生装置可以再产生能量。

虽然本公开结合目前认为实用的示例性实施例进行描述，可以理解的是，本公开不限于所公开的实施例，而是相反地，本公开旨在覆盖所附权利要求的精神和范围内包含的各种变形和等同布置。

Claims (17)

1.一种用于车辆的悬挂系统的能量再生装置，所述能量再生装置包括：

悬挂连杆，所述悬挂连杆将轮架连接至车身；

衬套，所述衬套布置在所述悬挂连杆的车身连接部分与所述车身之间并且通过输出齿轮输出所述悬挂连杆的铰接运动；

单向动力变送器，所述单向动力变送器与所述衬套的输出齿轮相连，通过输入齿轮接收从所述输出齿轮传送的所述铰接运动，并且只输出单向转动动力；

发电器，所述发电器布置在所述车身的侧部，并且当通过传送的所述单向转动动力旋转时所述发电器产生电力；

速度助力器，所述速度助力器布置在所述发电器与所述单向动力变送器之间，对从所述单向动力变送器传送的单向转动动力进行加速，并且将速度增加的所述单向转动动力传送至所述发电器的旋转轴；

整流器，所述整流器与所述发电器电连接以便对所述发电器产生的电力进行整流；以及

电池，所述电池与所述整流器电连接以便积聚电能。

2.根据权利要求1所述的能量再生装置，其中，所述衬套包括：

外管，所述外管与所述悬挂连杆的车身连接部分结合；

内管，所述内管布置在所述外管内部并且被固定至所述车身的侧部；

橡胶衬套，所述橡胶衬套布置在所述外管和所述内管之间并且与所述外管结合；

输出齿轮，所述输出齿轮通过在所述橡胶衬套与所述内管之间延伸的内延伸部与所述橡胶衬套连接；

轴承支撑环，所述轴承支撑环被固定至所述输出齿轮的内延伸部的内侧；以及

第一轴承，所述第一轴承以与所述轴承支撑环摩擦接触的方式布置在所述内管的外侧上。

3.根据权利要求2所述的能量再生装置，其中，所述第一轴承是塑料摩擦轴承。

4.根据权利要求2所述的能量再生装置，其中，所述轴承支撑环是注塑塑料制品。

5.根据权利要求2所述的能量再生装置，进一步包括布置在所述输出齿轮的内侧与所述内管的外侧之间的第二轴承。

6.根据权利要求5所述的能量再生装置，其中，所述第二轴承是滚针轴承。

7.根据权利要求1所述的能量再生装置，其中，所述单向动力变送器包括：

内壳体；

外壳体，所述外壳体与所述内壳体结合并且具有其中插入有螺栓的螺栓插入管；

输入齿轮，所述输入齿轮与所述内壳体和所述外壳体内部的输出齿轮啮合，且具有轴向地向外延伸的外延伸部；

第三轴承，所述第三轴承布置在所述输入齿轮的外侧与所述内壳体的内侧之间；

第四轴承，所述第四轴承布置在所述外延伸部的内侧与所述螺栓插入管的外侧之间；

单向离合器，所述单向离合器布置在所述外延伸部的外侧上；

速度助力器齿轮，所述速度助力器齿轮布置在所述单向离合器的外侧上；以及

一个或多个空转齿轮，所述一个或多个空转齿轮以与所述速度助力器齿轮啮合的方式将单向转动动力传送至所述速度助力器。

8.根据权利要求7所述的能量再生装置，其中，在所述悬挂连杆的颠簸中，所述单向离合器将转动动力从所述输出齿轮传送至所述速度助力器齿轮。

9.根据权利要求7所述的能量再生装置，其中，在所述悬挂连杆的回弹中，所述单向离合器将转动动力从所述输出齿轮传送至所述速度助力器齿轮。

10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述速度助力器包括：

速度助力器外壳，整体地形成在所述发电器和所述单向动力变送器之间；以及

布置在所述速度助力器外壳中的一个或多个行星齿轮组。

11.根据权利要求10所述的能量再生装置，其中，所述一个或多个行星齿轮组是单个小齿轮行星齿轮组。

12.根据权利要求10所述的能量再生装置，其中，所述一个或多个行星齿轮组是三个单个小齿轮行星齿轮组。

13.根据权利要求12所述的能量再生装置，其中，三个所述单个小齿轮行星齿轮组连接为使得

三个所述单个小齿轮行星齿轮组中的每一个的套环被固定至所述速度助力壳体并且用作固定元件，

行星齿轮架用作输入元件，并且

恒星齿轮用作输出元件。

14.根据权利要求12所述的能量再生装置，其中，三个所述单个小齿轮行星齿轮组包括：

第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组为单个小齿轮行星齿轮组，包括第一中心齿轮、第一齿圈、以及支撑啮合在所述第一中心齿轮与所述第一齿圈之间的第一小齿轮的第一行星齿轮架；

第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组为单个小齿轮行星齿轮组，包括第二中心齿轮、第二齿圈、以及支撑啮合在所述第二中心齿轮与所述第二齿圈之间的第二小齿轮的第二行星齿轮架；以及

第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组为单个小齿轮行星齿轮组，包括第三中心齿轮、第三齿圈、以及支撑啮合在所述第三中心齿轮与所述第三齿圈之间的第三小齿轮的第三行星齿轮架。

15.根据权利要求14所述的能量再生装置，其中，所述第一行星齿轮组的第一齿圈、所述第二行星齿轮组的第二齿圈、以及所述第三行星齿轮组的第三齿圈整体地形成并且被固定至所述速度助力器外壳的内侧，

所述第一中心齿轮与所述第二行星齿轮架连接，并且所述第二中心齿轮与所述第三行星齿轮架连接，并且

通过所述第一行星齿轮架从所述单向动力变送器输入的转动动力在速度上增加并且通过所述第三中心齿轮被传送至所述发电器的旋转轴。

16.根据权利要求1所述的能量再生装置，其中，所述悬挂连杆是后轮支柱类型的悬挂装置中的将所述轮架与所述车身连接的连杆。

17.根据权利要求1所述的能量再生装置，其中，所述悬挂连杆是多连杆类型、双连杆类型、叉骨类型、或者双叉骨类型的悬挂装置中的将所述轮架与所述车身连接的连杆。