CN104819241A - 内置叶片马达式能量回收减振器 - Google Patents

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胡晓明
宋能学
李蒙
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Abstract

本发明涉及一种内置叶片马达式能量回收减振器。主要包括减振缸、活塞、运动转换机构和发电机组成。其中减振缸包括缸体和中空活塞杆；活塞由叶片马达和上、下密封板组成，活塞内置于缸体中，将缸体分为上油腔和下油腔。车辆在行驶过程中，不平路面使汽车振动时，上、下两油腔压力不相等，存在压力差，高压腔的油通过活塞流向低压腔时，推动活塞内的叶片马达旋转，运动转换机构将叶片马达的双向旋转转化为单向旋转运动，带动发电机发电，将振动能量以电能的形式回收。本发明结构简单，可有效回收汽车的振动能量，降低汽车的燃油消耗。

Description

内置叶片马达式能量回收减振器
技术领域
本发明涉及一种内置叶片马达式能量回收减振器，特别是应用于汽车上可以回收汽车在行驶过程中因振动产生的能量。
背景技术
目前汽车上普遍使用的减振器是使筒内的液压油被迫通过活塞上的单向阀，这些单向阀对油液的节流作用形成阻尼力，将汽车振动产生的能量转化为油液的热能耗散到大气中，达到衰减振动的目的。这部分能量若能被有效回收利用，则可以降低汽车能耗，实现节约能源的目的。现有的能量回收式减振器形式多样，但也都存在一定的不足。
如公开号CN101985965A的中国专利申请了一种汽车能量再生减振器，该再生减振器包括上、下两个工作缸，在上工作缸中设有一个发电机和一套行星齿轮、单向离合器组成的传动机构，在下工作缸设有一个运动转换机构，运动转换机构为一个滚珠丝杆副，它将汽车悬架振动引起的直线运动转换成旋转运动，并通过传动机构中的离合方向互为相反的单向离合器将上下运动转换成同一方向的旋转运动，通过发电机将能量转化成电能加以利用。但这种能量回收系统的缺点是系统对高频振动的响应较慢、寿命较低。
如中国专利CN203784182U描述的是将直线电机运用到减振器中，利用活塞杆与减振器缸筒之间相对直线运动的原理，在双筒减振器外壳上集成一个直线电机。通过传统减振器减振的同时，能够通过直线电机提供作动力或者回收悬架的振动能量，达到能量回收的目的。但这种直线电机式能量回收系统的漏磁通大，馈能效率低。
 如公开号为CN101749353A专利申请的液电馈能式减振器，此发明包括液压回路、工作室和活塞，工作室由隔板分为活塞工作腔和蓄能发电腔两部分，液压马达位于蓄能发电腔，通过传动轴于外部的发电机相连，蓄能器位于蓄能发电腔中，液压回路有多个单向阀构成液压整流桥。压力升高侧油室的油液流经液压整流桥和液压马达，进入另一侧油室，油液驱动马达总是沿同一方向转动，将振动机械能转化为电能进行存储，实现节能。但此发明结构由于采用多个单向阀构成液压整流桥，能量利用率低。此外，采用的活塞弹簧式蓄能器当内部渗满液压油时，作用将会失效。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为了克服上述现有技术的不足，本发明提出了内置叶片马达式的能量回收减振器，以一种简单的机电手段将振动机械能回收转换为电能，以达到使能量回收减振器更接近实际应用的目的。
本发明采用技术方案是：
一种内置叶片马达式能量回收减振器，包括减振缸、活塞、运动转换机构和发电机组成；所述的减振缸包括缸体和中空活塞杆；活塞位于缸体中，将缸体分为上油腔和下油腔；活塞内的叶片马达的输出轴两端利用轴承安装在中空活塞杆上，通过联轴器与运动转换机构相连；运动转换机构与发电机相连。
所述的活塞由叶片马达、上密封板和下密封板组成。
所述的叶片马达采用双作用叶片马达。
所述的上密封板和下密封板在对应叶片马达的工作区各有两个腰形窗口。
车辆在不平路面行驶过程中，车轮通过悬架使缸体沿着中空活塞杆轴线相对车身上下振动，缸体内上油腔和下油腔压力不相等，高压腔的油通过活塞流向低压腔时，推动活塞内的叶片马达旋转，叶片马达输出轴用轴承安装在中空活塞杆上，经过运动转换机构把叶片马达双向旋转转换成单向旋转，带动发电机发电，可以高效的把振动能量转换成电能储存。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为活塞截面结构示意图。
图3为上密封板俯视图。
图4为下密封板俯视图。
图中：1.缸体；2.下密封板；3.叶片马达；4.上密封板；5.中空活塞杆；6.输出轴；7.导向座；8.联轴器；9.运动转换机构；10.发电机；11.上安装环；12.轴承；13.浮动活塞；14.气囊；15.下安装环；16.上密封板腰形窗口；17.下密封板腰形窗口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。
如说明书附图1所示，一种内置叶片马达式能量回收减振器，主要包括减振缸、活塞、传动机构、运动转换机构和发电机组成。其中减振缸包括缸体（1）和中空活塞杆（5）；活塞由内置的双作用式叶片马达（3）和上密封板（2）、下密封板（4）组成，上密封板（4）在对应叶片马达的工作区加工有两个上密封板腰形窗口（16），下密封板（2）在对应叶片马达的工作区加工有两个下密封板腰形窗口（17）；传动机构包括输出轴（6）、轴承（12）和联轴器（8）组成。
 活塞位于缸体（1）中，将缸体（1）分为上油腔和下油腔，活塞内叶片马达（3）的输出轴（6）两端利用轴承（12）安装在中空活塞杆（5）上，通过联轴器（8）与运动转换机构（9）相连，运动转换机构（9）与发电机（10）相连。
压缩行程时，车轮移近车身，缸体（1）在导向座（7）的导向作用下，沿中空活塞杆（5）轴线向上运动，减振器被压缩，缸体（1）的上油腔压力降低，下油腔压力升高，上、下油腔形成压力差；液压油通过下密封板腰形窗口（17）进入活塞内的叶片马达（3），从上密封板腰形窗口（16）流出，由于液压油作用在叶片马达（3）上的叶片两端有压力差，所以液压油推动叶片马达（3）按俯视顺时针转动，输出轴（6）随叶片马达（3）转动，通过联轴器（8）带动运动转换机构（9）转动，运动转换机构（9）带动发电机（10）转动发电，将振动能量以电能形式回收。
由于中空活塞杆（5）的进出会产生容积的变化，在压缩行程时，中空活塞杆（5）挤占上油腔体积，上油腔增加的容积小于下油腔减少的容积，液压油推动浮动活塞（13）下移，压缩气囊（14），自动补偿中空活塞杆（5）挤占的容积。
伸张行程时，车轮远离车身，缸体（1）沿中空活塞杆（5）轴线向下运动，减振器被拉伸，缸体（1）的上油腔压力升高，下油腔压力降低，上、下油腔形成压力差；液压油通过上密封板腰形窗口（16）进入活塞内的叶片马达（3），从下密封板腰形窗口（17）流出，液压油推动叶片马达（3）按俯视逆时针转动，输出轴（6）随叶片马达（3）转动，通过联轴器（8）和运动转换机构（9）带动发电机（10）转动发电，将振动能量回收。
同样，由于中空活塞杆（5）的存在，伸张行程时上油腔流过来的液压油不足以充满下油腔所增加的容积，气囊（14）推动浮动活塞（13）上移自动进行补充。
运动转换机构（9）通过装有方向互为相反的单向轴承和齿轮系统，将叶片马达（3）的双向转动都转换成同一方向的旋转运动，并将转速提高到发电机发电效率高的转速区，提高振动能量的回收利用率。

Claims (4)

1.一种内置叶片马达式能量回收减振器，其特征在于：包括减振缸、活塞、运动转换机构和发电机组成；减振缸包括缸体（1）和中空活塞杆（5）；活塞位于缸体（1）中，将缸体（1）分为上油腔和下油腔；活塞内的叶片马达（3）的输出轴（6）两端利用轴承（12）安装在中空活塞杆（5）上，通过联轴器（8）与运动转换机构（9）相连；运动转换机构（9）与发电机（10）相连。
2.根据权利要求1所述的内置叶片马达式能量回收减振器，其特征在于：所述的活塞由叶片马达（3）、上密封板（4）和下密封板（2）组成。
3.根据权利要求2所述的内置叶片马达式能量回收减振器，其特征在于：所述叶片马达（3）采用双作用叶片马达。
4.根据权利要求2所述的内置叶片马达式能量回收减振器，其特征在于：上密封板（4）和下密封板（2）在对应叶片马达的工作区各有两个腰形窗口。
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