CN106150942A - 应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，该震动式发电装置是利用一车辆上的一第一悬吊件(如：避震器的上枢接座)及一第二悬吊件(如：避震器的下枢接座)间因该车辆的震动所产生的相对位移，推动一液压系统，进而使二单向轴承能分别朝同一方向旋转，以接续转动一发电机内的转子，使转子能在该发电机内的定子上稳定地产生感应电能。如此，无论该车辆行驶在任何速度，该震动式发电装置均能因该车辆源源不断传来的震动，而持续发电，产生稳定的电能，且将电能储存至一电力模块，供该车辆的内部设备使用。

Description

应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置

技术领域

本发明是一种应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，尤指一种利用车辆上的第一悬吊件(如：避震器的上枢接座)及第二悬吊件(如：避震器的下枢接座)间因该车辆的震动所产生的相对位移，推动一液压系统，进而使二单向轴承能分别朝同一方向旋转，以接续带动一发电机内的转子，使转子能在该发电机内的定子上产生稳定的感应电能。

背景技术

近年来，随着车辆内部电气设备的功能越来越多样化，其所需的电力也越来越高，20年前，一般中型汽车的发电机功率约为500瓦，如今却提升至约为1000瓦，显见汽车的耗电量确实有递增的趋势，此一趋势，也代表着汽车必须耗费更多燃料，以带动发电机，并排放出更多的温室气体，而对环境及生态造成不可忽视的伤害。虽然，目前已有业者设计出油电混合车及电动车，但始终因生产成本及充电设备的配置问题，而难能普及。

有鉴于此，发明人曾针对现有各式车辆，请参阅图1所示，发明了一种能主动产生电能的离合式发电装置3，期能在提升汽车利用能源的效率外，尚能主动利用汽车行驶时的动能，产生电能，进而达成“节能”及“发电”的两大功效，该离合式发电装置3是装设于汽车上，包括一壳体31、一定子座32、一转子座33及一离合机构4；该壳体31的外缘是固定至该汽车的悬吊装置23上，其内部设有一容置空间，该汽车的轮轴21是贯穿该壳体31，且能相对于该壳体31旋转；该容置空间是供容置该定子座32、转子座33及离合机构4，其中，该定子座32是固定至该壳体31的内缘，该定子座32包括多个定子321(stator，如：线圈)，所述定子321是沿该轮轴21的圆周向排列，且电气连接至汽车内的电力模块；该转子座33是通过培林24，活动地套设至该轮轴21的外缘，以定位于该定子座32及轮轴21之间，该转子座33包括多个转子331(rotor，如：场磁铁fieldmagnet)，所述转子331亦是沿该轮轴21的圆周向排列，分别对应于所述定子321，且与所述定子321保持一预定间隙。

请参阅图1及图2所示，该离合机构4是设于该壳体31中邻近该汽车的车轮22位置，包括一被动环41、一转动盘42、复数支连杆43、多个驱动块44及多个弹性组件45；其中，该被动环41的一侧是同轴心地固定至该转子座33的一侧，使该被动环41及该转子座33能皆以该轮轴21为轴心，同时相对于该轮轴21旋转，该被动环41的内缘沿圆周向环设有多个第一嵌卡部411；该转动盘42是定位于该被动环41的一中空部位内，其中心开设有一贯穿孔421，且该贯穿孔421上设有一嵌卡槽422，使该轮轴21能穿过该贯穿孔421，与该嵌卡槽422相嵌卡，以带动该转动盘42同步旋转；各该连杆43的一端是枢接至该转动盘42；各该驱动块44的中段部是枢接于对应的各该连杆43的另一端，以能在该转动盘42的外缘及该被动环41的内缘间移动，且各该驱动块44上对应于所述第一嵌卡部411的位置设有一第二嵌卡部441；各该弹性组件45的一端是连接至该转动盘42，其另一端则是连接至对应的各该驱动块44，以对各该驱动块44施加一弹力，该弹力会使各该驱动块44上背对于该第二嵌卡部441的一侧，朝该转动盘42的外缘抵靠，以使各该第一嵌卡部411与各该第二嵌卡部441间保持一预定距离。

如此，在该转动盘42被该轮轴21带动而同步旋转，但其旋转速度(如：汽车时速在20公里以下时的轮轴21转速)尚不足以对各该驱动块44产生一足够的离心力，以克服该弹力的情况下，由于各该第一嵌卡部411并不会与对应的各该第二嵌卡部441相嵌卡啮接，故该被动环41连同该转子座33将无法随该轮轴21旋转(如图2所示的状态)，意即，此时该汽车所产生的驱动动能并无需同时推动该转子座33。反之，当该转动盘42的旋转速度(如：汽车时速在20公里以上时的轮轴21转速)足以对各该驱动块44产生足够的离心力，以克服该弹力时，各该驱动块44的外缘将因该离心力而朝外抵靠至该被动环41的内缘，进而使各该第二嵌卡部441分别与对应的各该第一嵌卡部411相嵌卡囓接，使得该被动环41连同该转子座33能随该轮轴21旋转，此时，使该转子座33上的各该转子331将以该轮轴21为中心旋转，且产生一时变磁场，进而在所述定子321上产生一感应电能，并使该感应电能被储存至该电力模块中。

虽然，该离合式发电装置3能轻易地被安装至现有各式车辆上，而无须大幅更动车辆的既有架构，但是，由于该离合式发电装置3是利用该轮轴21高速转动时所产生的动能进行发电，故，在车辆处于低速状态(如：汽车时速在20公里以下)时，并无法启动该离合式发电装置3的发电效能。据此，发明人乃思及，如何使车辆在任何速度的行驶状态下，均能有效回收其悬吊系统所吸收的震动能量，并持续地将该震动能量转换成可资利用的电能，即成为本发明在此欲探讨的重要议题。

发明内容

有鉴于车辆在任何速度的行驶状态下，必然会因路面的不平整，而发生无法避免的震动，发明人凭借着多年的实务经验，并经过多次的研究及测试后，终于设计出本发明的一种应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，期能将车辆于任何速度的行驶期间源源不断产生的震动能量，主动地转换成电能，以使能源的利用发挥至极致。

本发明的一目的，是提供一种应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，包括一发电机、二单向轴承(one way bearing)及一液压系统(hydraulic system)；其中，该发电机包括一壳体、至少一定子座及至少一转子座，该壳体的外缘是固定至该车辆上，该定子座是固定于该壳体的内缘，且沿该壳体内缘的圆周向设有多个定子，该转子座是可转动地装设于该壳体内，且沿圆周向设有多个转子，各该转子是对应于各该定子，以在该转子座被转动的情形下，所述转子能产生一时变磁场，进而在所述定子上感应出电能；所述单向轴承的轴杆是分别固接至该转子座的轴杆，以在所述单向轴承分别被带动而朝同一方向旋转时，能接续带动该转子座朝同一方向旋转，进而带动所述转子在所述定子上产生感应电能；该液压系统是分别枢接至一车辆上的一第一悬吊件(如：避震器的上枢接座)及一第二悬吊件(如：避震器的下枢接座)上，该第一悬吊件及第二悬吊件能因该车辆的震动而产生相对位移，进而接续产生二作用力，分别带动各所述单向轴承及其轴杆朝同一方向旋转。如此，无论该车辆行驶在任何速度时，该震动式发电装置均能因其悬吊系统源源不断传来的震动，而持续发电，且将电能储存至一电力模块，供车辆的内部设备使用。

本发明的另一目的，是该液压系统包括一第一液压缸，该第一液压缸是由一第一缸体、一第一活塞及一第一连杆所组成，该第一缸体的一端是枢接至该第一悬吊件上，该第一缸体内能填装液体，该第一缸体上邻近两端的位置分别开设有一第一引流孔，各该第一引流孔是用以将液体导入至该第一缸体内，或用以将液体导出至该第一缸体外，该第一活塞是可移动地安装在该第一缸体内，该第一连杆的一端是与该第一活塞相连接，该第一连杆的另一端则是外露在该第一缸体外，且枢接至该第二悬吊件上，该第一悬吊件及第二悬吊件能因该车辆的震动而产生相对位移，进而带动该第一连杆及其一端的该第一活塞，使该第一活塞的一侧能推挤该第一缸体内对应的液体，令液体能经由其中的一个第一引流孔，导出至该第一缸体外，同时，使该第一活塞的另一侧能将液体经由另一个第一引流孔，导入至该第一缸体内。

本发明的又一目的，是该液压系统尚包括二第二液压缸，各该第二液压缸是由一第二缸体、一第二活塞、一第二活塞及一第二连杆所组成，该第二缸体的一端是枢接至该壳体，该第二缸体内能填装液体，该第二缸体上邻近一端的位置设有一第二引流孔，所述第二引流孔是分别与所述第一引流孔相连通，用以将液体自该第一缸体导入至该第二缸体，或用以将液体自该第二缸体导入至该第一缸体，该第二活塞是可移动地安装在该第二缸体内，该第二连杆的一端是与该第二活塞相连接，该第二连杆的另一端则是外露在该第二缸体外，且枢接至该单向轴承的外缘，以在该第一悬吊件及第二悬吊件因该车辆的震动而产生相对位移时，该第一活塞能令该第一缸体内的液体，依序经由对应的该第一引流孔及该第二引流孔，导入至该第二缸体，或自该第二缸体流回至该第一缸体，接续带动所述单向轴承及其轴杆朝同一方向旋转，进而令所述转子持续转动，使所述定子产生稳定的感应电能。

附图说明

为使审查员能对本发明的技术原理、结构特征及其目的有更进一步的认识与理解，以下列举实施例配合附图，详细说明如下，其中：

图1是发明人先前创作的离合式发电装置的示意图；

图2是图1所示离合式发电装置的离合机构示意图；

图3是本发明的震动式发电装置的示意图；

图4是本发明的震动式发电装置中发电机及单向轴承的剖面示意图A-A；

图5是本发明的震动式发电装置中单向轴承及第二液压缸的剖面示意图B-B；

图6是本发明的震动式发电装置中第一液压缸与车辆悬吊系统的组装及局部剖面示意图；及

图7是本发明的震动式发电装置中第二液压缸的另一剖面示意图C-C；

图8是本发明的第二液压缸的另一实施例的剖面示意图C-C。

具体实施方式

本发明是一种应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，请参阅图3所示的本发明第一较佳实施例，该震动式发电装置包括一发电机5、二单向轴承(one way bearing)6及一液压系统(hydraulic system)7；其中，请参阅图4所示该发电机5及所述单向轴承6的剖面示意图A-A，该发电机5包括一壳体50、至少一定子座51及至少一转子座52，复请参阅图3所示，该壳体50的外缘是固定至一车辆1上，该定子座51是固定于该壳体50的内缘，且沿该壳体50内缘的圆周向设有多个定子510，该转子座52是可转动地装设于该壳体50内，且沿圆周向设有多个转子520，各该转子520是对应于各该定子510，以在该转子座52被转动的情形下，所述转子520能产生一时变磁场，进而在所述定子510上感应出电能；请参阅图4及图5所示该单向轴承6的剖面示意图A-A及B-B，所述单向轴承6的轴杆S是分别固接至该转子座52的轴杆S，在本发明的该实施例中，所述单向轴承6与该转子座52是共享同一支轴杆S，但本发明在实际施作时，并不局限于此，只要是在所述单向轴承6分别被带动，而朝同一方向旋转时，能接续带动该轴杆S，令该转子座52朝同一方向旋转，进而带动所述转子520在所述定子510上产生感应电能者，无论是否共享同一支轴杆S，均是本发明在此所称的轴杆S。

复请参阅图3-图4所示，该液压系统7是分别枢接至该车辆1上的一第一悬吊件11(如：避震器的上枢接座)及一第二悬吊件12(如：避震器的下枢接座)上，该第一悬吊件11及第二悬吊件12能因该车辆1的震动而产生相对位移，进而令该液压系统7接续地产生二作用力，分别带动各所述单向轴承6及其轴杆S朝同一方向旋转。如此，无论当该车辆1行驶在任何速度时，该震动式发电装置均能因其悬吊系统(即，该第一悬吊件11及第二悬吊件12)源源不断传来的震动，而持续发电，且将电能储存至一电力模块(图中未示)，供该车辆1的内部设备使用。在此需特别声明者，在第3图所示的实施例中，该液压系统7虽是分别枢接至该车辆1的一避震器的上枢接座(即，该第一悬吊件11)及下枢接座(即，该第二悬吊件12)上，但本发明在实际施作时，并不局限于此，只要是该液压系统7被分别枢接至该车辆1的其它悬吊件上，且所述其它悬吊件能因该车辆1的震动而产生相对位移，进而接续产生二作用力，分别带动各所述单向轴承6及其轴杆S朝同一方向旋转者，均是本发明在此所称的悬吊件。

请参阅图3、图6所示，在本发明的第二较佳实施例中，该液压系统7包括一第一液压缸71，该第一液压缸71是一双动液压缸(double actingcylinder)，且是由一第一缸体711、一第一活塞712及一第一连杆713所组成，该第一缸体711的一端是枢接至该第一悬吊件11上，该第一缸体711内能填装液体，该第一缸体711上邻近两端的位置分别开设有一第一引流孔7110、7111，各该第一引流孔7110、7111是用以将液体导入至该第一缸体711内，或用以将液体导出至该第一缸体711外，该第一活塞712是可移动地安装在该第一缸体711内，该第一连杆713的一端是与该第一活塞712相连接，该第一连杆713的另一端则是外露在该第一缸体711外，且枢接至该第二悬吊件12上，该第一悬吊件11及第二悬吊件12能因该车辆1的震动而产生相对位移，进而带动该第一连杆713及其一端的该第一活塞712，使该第一活塞712的一侧能推挤该第一缸体711内对应的液体，令液体能经由其中的一个第一引流孔7110，导出至该第一缸体711外，同时，使该第一活塞712的另一侧能将液体经由另一个第一引流孔7111，导入至该第一缸体711内，反的亦然。

请参阅图4-图7所示，在该第二较佳实施例中，该液压系统7尚包括二第二液压缸72，各该第二液压缸72是一单动液压缸(single actingcylinder)，且是由一第二缸体721、一第二活塞722及一第二连杆723所组成，该第二缸体721的一端是枢接至该壳体50，该第二缸体721内能填装液体，该第二缸体721上邻近一端的位置设有一第二引流孔7210，复请参阅图3所示，所述第二引流孔7210是通过二液压管T1、T2，分别与所述第一引流孔7110、7111相连通，用以将液体自该第一缸体711导入至该第二缸体721，或用以将液体自该第二缸体721导入至该第一缸体711，该第二活塞722是可移动地安装在该第二缸体721内，该第二连杆723的一端是与该第二活塞722相连接，复请参阅图5所示，该第二连杆723的另一端则是外露在该第二缸体721外，且枢接至该单向轴承6的外缘，复请参阅图5及图6所示，以在该第一悬吊件11及第二悬吊件12因该车辆1的震动而产生相对位移时，该第一活塞712能令该第一缸体711内的液体，依序经由对应的该第一引流孔7110及该第二引流孔7210，导入至该第二缸体721，或自该第二缸体721流回至该第一缸体711，接续带动所述单向轴承6及其轴杆S朝同一方向旋转，进而令所述转子520持续转动，使所述定子510产生稳定的感应电能。在此尚需特别声明者，在图4及图7所示的实施例中，所述第二液压缸72虽是分别安装在该发电机5的壳体50的同一侧，但本发明在实际施作时，并不局限于此，所述第二液压缸72亦能视实际的设计需求分别被安装在该发电机5的壳体50的两对应侧。

复请参阅图4-图7所示，在该第二较佳实施例中，该第二液压缸72尚包括一复位弹簧724，该复位弹簧724是装设在该第二缸体721内远离该第二引流孔7210的一端，且套设在第二连杆723上，使该复位弹簧724的两端能分别抵靠至该第二缸体721内壁及该第二活塞722，以对该第二活塞722施加一回复原状的反作用力。此时，该第二液压缸72亦被称的为“单动复位弹簧复位式液压缸”(single acting spring returncylinder)。如此，当该第一活塞712令该第一缸体711内的液体，依序经由对应的该第一引流孔7110及该第二引流孔7210，导入至该第二缸体721时，该第二缸体721内的该第二活塞722即会带动该第二连杆723，对所述单向轴承6的外缘施加一作用力，令该单向轴承6及其轴杆S朝同一方向旋转；反之，当该第一活塞712令液体依序经由对应的该第二引流孔7210及该第一引流孔7110，自该第二缸体721流回至该第一缸体711时，该第二缸体721内的该第二活塞722会因该复位弹簧724的反作用力，使该单向轴承6反向回复旋转至初始位置，但其轴杆S则不会反向旋转。据此，在所述单向轴承6周而复始地不断带动该轴杆S朝同一方向旋转的情形下，所述转子520即能持续转动，而使所述定子510产生稳定的感应电能。

请参阅图6-图8所示，在本发明的第三较佳实施例中，各该第二液压缸72亦能以一双动液压缸(double acting cylinder)予以取代，而成为图8所示的第二液压缸82，该第二液压缸82间开设有一回流通道C，该回流通道C是开设在所述第二缸体821内远离所述第二引流孔8210的一端间，使得所述第二缸体821内位于所述第二活塞822的另一侧(即，远离所述第二引流孔8210的一侧)的液体能相互连通回流，此时，所述第二液压缸82亦被称之为“连动式双动液压缸”。如此，当该第一活塞712令该第一缸体711内的液体，依序经由对应的该第一引流孔7110及该第二引流孔8210，导入至该第二缸体821内的该第二活塞822的一侧时，该第二活塞822即会带动该第二连杆823，对所述单向轴承6的外缘施加一作用力，令该单向轴承6及其轴杆S朝同一方向旋转，且该第二活塞822尚会令其另一侧的液体，经由该回流通道C，流入至相邻的另一第二缸体821；反的，当该第一活塞712令液体依序经由对应的该第二引流孔8210及该第一引流孔7110，自该第二缸体821流回至该第一缸体711时，该第二缸体821内的该第二活塞822会因相邻的该另一第二缸体821经由该回流通道C流回的液体，而使该第二活塞822回复至初始位置，进而使该单向轴承6反向回复旋转至初始位置，但其轴杆S则不会反向旋转。据此，在所述单向轴承6周而复始地不断带动该轴杆S朝同一方向旋转的情形下，所述转子520即能持续转动，而使所述定子510产生稳定的感应电能。

据上所述，无论该车辆1行驶在任何速度时，该车辆1必然会因路面的不平整，而持续发生无法避免的震动，此时，由于该车辆1的悬吊系统(即，该第一悬吊件11及第二悬吊件12)会持续不断地吸收所述震动，而令该第一悬吊件11及第二悬吊件12间持续产生往复式的相对位移，进而迫使该第一缸体711内的液体导入至该第二缸体721、821，或迫使该第二缸体721、821内的液体导入至该第一缸体711，如此反复运作，即能令所述第二液压缸72、82上的所述第二连杆723、823接续产生二作用力，分别带动各所述单向轴承6及其轴杆S朝同一方向持续旋转，而令该发电机5源源不断地产生电能，供该车辆1的内部设备使用。

以上所述，仅为本发明的若干较佳实施例，惟，本发明的技术特征并不局限于此，凡相关技术领域的人士，在参酌本发明的技术内容后，所能轻易思及的等效变化，均应不脱离本发明的权利要求保护范畴。

Claims (9)

1.一种应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，包括：

一发电机，包括一壳体、至少一定子座及至少一转子座，该壳体的外缘固定至该车辆上，该定子座固定于该壳体的内缘，且沿该壳体内缘的圆周向设有多个定子，该转子座可转动地装设于该壳体内，且沿圆周向设有多个转子，各该转子对应于各该定子，以在该转子座被转动的情形下，能产生一时变磁场，进而在所述定子上产生一感应电能；

二单向轴承，所述单向轴承的轴杆分别固接至该转子座的轴杆，以在所述单向轴承及其轴杆分别被带动而朝同一方向旋转时，能接续带动该转子座朝同一方向旋转，进而带动所述转子在所述定子上产生感应电能；及

一液压系统，枢接至一车辆上的一第一悬吊件及一第二悬吊件上，该第一悬吊件及第二悬吊件能因该车辆的震动而产生相对位移，进而接续产生二作用力分别带动各所述单向轴承及其轴杆朝同一方向旋转。

2.如权利要求1所述的应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，其中该液压系统包括一第一液压缸，该第一液压缸是一双动液压缸，且是由一第一缸体、一第一活塞及一第一连杆所组成，该第一缸体的一端枢接至该第一悬吊件上，该第一缸体内能填装液体，该第一缸体上邻近两端的位置分别开设有一第一引流孔，各该第一引流孔用以将液体导入至该第一缸体内，或用以将液体导出至该第一缸体外，该第一活塞可移动地安装在该第一缸体内，该第一连杆的一端与该第一活塞相连接，该第一连杆的另一端则外露在该第一缸体外，且枢接至该第二悬吊件上，该第一悬吊件及第二悬吊件能因该车辆的震动而产生相对位移，进而带动该第一连杆及其一端的该第一活塞，使该第一活塞的一侧能推挤该第一缸体内对应的液体，使液体能经由其中的一个第一引流孔，导出至该第一缸体外，同时，使该第一活塞的另一侧能将液体经由另一个第一引流孔，导入至该第一缸体内。

3.如权利要求2所述的应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，其中该液压系统尚包括二第二液压缸，各该第二液压缸是由一第二缸体、一第二活塞及一第二连杆所组成，该第二缸体的一端是枢接至该壳体，该第二缸体内能填装液体，该第二缸体上邻近一端的位置设有一第二引流孔，所述第二引流孔分别与所述第一引流孔相连通，用以将液体自对应的该第一引流孔，导入至该第二缸体内，或用以将液体自该第二缸体内，导出至对应的该第一引流孔，该第二活塞可移动地安装在该第二缸体内，该第二连杆的一端与该第二活塞相连接，该第二连杆的另一端则外露在该第二缸体外，且枢接至该单向轴承的外缘，以在该第一悬吊件及第二悬吊件因该车辆的震动而产生相对位移时，该第一活塞能令该第一缸体内的液体，依序经由对应的该第一引流孔及该第二引流孔，导入至该第二缸体，或自该第二缸体流回至该第一缸体，进而接续带动所述单向轴承及其轴杆朝同一方向旋转，令所述转子持续转动，使所述定子产生稳定的感应电能。

4.如权利要求3所述的应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，其中，该第二液压缸是一单动液压缸，且包括一复位弹簧，该复位弹簧装设在该第二缸体内远离该第二引流孔的一端，且套设在第二连杆上，以使该复位弹簧的两端能分别抵靠至该第二缸体内壁及该第二活塞，且对该第二活塞施加一回复原状的反作用力。

5.如权利要求3所述的应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，其中，各该第二液压缸是一双动液压缸，所述第二液压缸间开设有一回流通道，该回流通道是开设在所述第二缸体内远离所述第二引流孔的一端间，使得所述第二缸体内位于所述第二活塞远离所述第二引流孔的一侧的液体能相互连通回流。

6.如权利要求4或5所述的应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，其中所述第二液压缸分别安装在该壳体的两对应侧。

7.如权利要求4或5所述的应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，其中所述第二液压缸安装在该壳体的同一侧。

8.如权利要求6所述的应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，其中各该定子为一线圈，各该转子则为一场磁铁。

9.如权利要求7所述的应用于车辆悬吊系统的震动式发电装置，其中各该定子为一线圈，各该转子则为一场磁铁。