CN106335479A - 车用弹性储能释能装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车用弹性储能释能装置及方法，属于弹性储能释放领域，要解决现有弹性储能释能装置结构复杂、操作不便以及应用范围受限的问题；其结构包括套筒、传动轴、传动齿轮、卷黄、锁止机构和控制单元，套筒的外周设置有锯齿，传动轴穿设在套筒内，套筒内固定有环绕在传动轴外周的电磁线圈Ⅰ；传动齿轮固定在套筒的边缘处，传动齿轮与套筒啮合，传动齿轮内穿设有与其转动配合的齿轮轴，卷簧套接在齿轮轴的外周；锁止机构固定在传动齿轮的边缘处，锁止机构和电磁线圈Ⅰ均与控制单元连接。车用弹性储能释能方法，将传动轴与车轮轴联动连接，刹车时车轮轴的动能转化为弹性能存储在卷簧中，启动时卷簧中的弹性能释放并为车轮轴提供动能。

Description

车用弹性储能释能装置及方法

技术领域

发明涉及车用储能装置，具体地说是一种车用弹性储能释能装置及方法。

背景技术

在汽车或自行车刹车过程中，为使其停下来，就会利用刹车片的摩擦做功，将动能转变为热能消耗掉。如果能将这部分动能加以合理储存并利用，将会取得良好的节能效果和经济价值。

2013年11月6日公开的公开号为CN203268280U的中国专利，提出一种涡卷弹簧蓄能自行车，包括车架、车把、车座、脚蹬、前车轮、后车轮、左支撑轮辐、右支撑轮辐、刹车闸、释放闸、大链轮、蓄能部分、传动部分及控制部分；涡卷弹簧安装于左支撑轮辐与右支撑轮辐之间的后车轮的内部，涡卷弹簧的外端固定于后车轮上，内端固接于第二传动轴上；超越链轮包括内圈和外圈，内圈固定于右支撑轮辐外侧端面；大链轮通过链条与超越链轮的外圈相连接；所述刹车闸通过闸线与制动摩擦片相连接；所述释放闸通过闸线与拨叉相连接。该技术方案结构复杂，涡卷弹簧的储能以及释能均人为控制、使用不便，且该装置仅限于自行车使用，不能应用于汽车等其他类型的车。

如何提供一种结构简单、操作智能以及应用范围广泛的车用弹性储能释放装置是需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上不足，提供一种车用弹性储能释能装置及方法，来解决现有弹性储能释能装置结构复杂、操作不便以及应用范围受限的问题。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：

车用弹性储能释能装置，包括套筒、传动轴、传动齿轮、卷黄、锁止机构和控制单元，套筒的外周设置有用于与传动齿轮啮合的锯齿，传动轴穿设在套筒内，且传动轴为铁芯轴，套筒内固定有环绕在传动轴外周的电磁线圈Ⅰ，通电后的电磁线圈Ⅰ能够带动套筒的转动；传动齿轮固定在套筒的边缘处，传动齿轮与套筒啮合，传动齿轮内穿设有与其转动配合的齿轮轴，卷簧套接在齿轮轴的外周，且卷簧的内端固定在齿轮轴上；锁止机构固定在传动齿轮的边缘处，锁止机构能够卡定锁止传动齿轮，锁止机构和电磁线圈Ⅰ均与控制单元连接。其中卷簧的外端固定在车身上，传动轴与车轮轴联动连接，车辆正常行驶时，车轮轴转动带动传动轴转动，此时电磁线圈Ⅰ内无电流通过，套筒、传动齿轮以及卷簧均不转动；当车辆刹车时，电磁线圈Ⅰ内通入一定强度的电流，电磁线圈Ⅰ为传动轴提供阻力扭矩、带动套筒与传动轴同步转动，套筒带动传动齿轮转动，从而卷簧向内侧卷紧，车轮轴中的动能转化为卷簧中的弹性能，并通通锁止机构将卷簧锁止卡定，防止卷簧向外侧转动释放能量；当车辆启动时，关闭锁止机构，卷簧向外侧转动，释放弹性能为车轮轴提供助力。

进一步的，锁止机构包括锁止齿轮、驱动件和两个铰接的锁止栓，锁止齿轮的端面上开有至少一个锁止通孔，每个锁止栓的内端面固定有一个锁止柱，两个锁止栓上的锁止柱相对位于锁止齿轮的端面的两侧，上述两个锁止柱能够相对伸入同一锁止通孔内，驱动件连接在两个锁止栓之间，驱动件能够带动两个锁止栓上的锁止柱的离合，驱动件与控制单元连接。

进一步的，两个锁止栓均为弯折杆，两个锁止栓的中部铰接组成X型结构，每个锁止柱固定在与其对应的锁止栓的上部，驱动件连接在两个锁止栓的下部之间，驱动件能够带动两个锁止栓的下部的离合。

进一步的，两个锁止栓均为铁芯栓，一个锁止栓的下部为S极、另一个锁止栓的下部为N极，驱动件为电磁线圈Ⅱ，电磁线圈Ⅱ围绕在其中一个锁止栓的下部的外周。

进一步的，还包括电源单元，控制单元包括开关电路、电流调节电路和控制器，电源单元、开关电路、电流调节电路和电磁线圈Ⅰ依次连接，电源单元、开关单元和电磁线圈Ⅱ依次连接，开关电路和电流调节电路均与控制器连接。

车用弹性储能释能方法，采用如上述任一项所述的车用弹性储能释能装置，将传动轴与车轮轴联动连接，刹车时车轮轴的动能转化为弹性能存储在卷簧中，启动时卷簧中的弹性能释放并为车轮轴提供动能，步骤为：

（1）、刹车时，套筒内的电磁线圈Ⅰ通电，电磁线圈Ⅰ为传动轴提供阻力扭矩，车轮轴通过套筒和传动齿轮带动卷簧沿齿轮轴的内侧卷紧，车轮轴的动能转化为存储在卷簧内的弹性能；

（2）、卷簧储能后，开启锁止机构，通过锁止机构将传动齿轮锁止卡定；

（3）、驱动车轮轴时，关闭锁止机构，将传动齿轮解锁启动；

（4）、传动齿轮解锁后能够自由转动，卷簧释放能量并沿齿轮轴向外侧卷绕，卷簧通过传动齿轮和套筒为车轮轴提供动力。

进一步的，通过调节套筒内电磁线圈Ⅰ中电流强度调整所述电磁线圈对传动轴的阻力扭矩。

进一步的，通过调节电磁线圈Ⅱ的通断电调节锁止机构的开启和关闭。

本发明的车用弹性储能释能装置及方法具有以下优点：

1、本发明中卷簧能够将刹车时的动能存储为弹性能，并将存储的弹性能释放为车辆的启动提供助力，避免了能量的浪费，且便于车辆启动；

2、本发明中与车轮轴连接的传动轴为铁芯，传动轴外周的套筒内设置有电磁线圈，电磁线圈中电流的强度可调节，则电磁线圈为传动轴提供大小可调节的阻力扭矩并带动套筒与传动轴同步转动，利于快速稳定的刹车，并利于刹车时卷簧及时发生弹性形变进行储能；

3、本发明中锁止机构用于刹车时限定传动齿轮的转动方向，进而限定卷簧的转动方向、保存卷簧内存储的弹性能，在启动时，关闭锁止机构则卷簧释放弹性能为车轮轴提供助力；

4、本发明锁止机构中锁止栓为铁芯，驱动件为电磁线圈，通过控制电磁线圈中电流实现锁止机构的开启和关闭，同时，通过调节套筒内电磁线圈中电流的强度控制电磁线圈对传动轴的阻力扭矩，具有控制简单、及时调控的优点。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

附图1为实施例1车用弹性储能释能装置的结构示意图；

附图2为实施例1中锁止机构的结构示意图；

图中：1、车轮轴，2、联轴器，3、套筒，4、传动轴，5、锁止齿轮，6、锁止通孔，7、传动齿轮，8、齿轮轴，9、卷簧，10、锁止栓，11、锁止柱，12、电磁线圈Ⅱ。

具体实施方式

参照说明书附图和具体实施例对本发明的车用弹性储能释能装置及方法作以下详细地说明。

实施例1：

附图1和附图2所示，本发明的车用弹性储能释能装置, 包括套筒3、传动轴4、传动齿轮7、卷黄、锁止机构和、电源单元和控制单元，套筒3的外周设置有用于与传动齿轮7啮合的锯齿，传动轴4穿设在套筒3内，传动轴4的一端通过联轴器2与车轮轴1联动连接，该传动轴4为铁芯轴，套筒3内固定有环绕在传动轴4外周的电磁线圈Ⅰ，电源单元、控制单元和电磁线圈Ⅰ依次连接，通电后的电磁线圈Ⅰ能够带动套筒3的转动；传动齿轮7固定在套筒3的边缘处，传动齿轮7与套筒3啮合，传动齿轮7内穿设有与其转动配合的齿轮轴8，卷簧9套接在齿轮轴8的外周，且卷簧9的内端固定在齿轮轴8上，卷簧9的外端规定在车身上；锁止机构固定在传动齿轮7的边缘处，电源单元、控制单元和锁止机构依次连接，锁止机构能够卡定锁止传动齿轮7。

其中，锁止机构包括锁止齿轮5、驱动件和两个铰接的锁止栓10，两个锁止栓10均为弯折杆，两个锁止栓10的中部铰接组成X型结构，两个锁止栓10的底端均固定在车身上靠近锁止齿轮5处，且两个锁止栓10的相对位于锁止齿轮5的端面的左右两侧，每个锁止栓10上部的内端面固定有一个锁止柱11，两个锁止栓10上的锁止柱11相对位于锁止齿轮5的端面的两侧，锁止齿轮5的端面上开有三个锁止通孔6，上述两个锁止柱11能够相对伸入同一锁止通孔6内，驱动件连接在两个锁止栓10的下端部之间，驱动件能够带动两个锁止栓10上的锁止柱11的离合，驱动件与控制单元连接。两个锁止栓10固定在锁止齿轮5处的车身上，安装两个锁止栓10时需满足两个锁止栓10上的锁止柱11能够相对伸入同一个锁止通孔6内。

两个锁止栓10均为铁芯栓，一个锁止栓10的下部为S极、另一个锁止栓10的下部为N极，驱动件为电磁线圈Ⅱ12，电磁线圈Ⅱ12围绕在其中一个锁止栓10的下部的外周。电磁线圈Ⅱ12中通电，电磁线圈Ⅱ12内的锁止栓10带有具有磁性，能够与另一个锁止栓10吸合，从而两个锁止柱11同时插入到同一个锁止通孔6内，限制锁止齿轮5的转动，进而限制传动齿轮7的转动，实现对卷簧9的卡定锁止，防止卷簧9内存储的弹性能释放。

控制单元包括开关电路、电流调节电路和控制器，电源单元、开关电路、电流调节电路和电磁线圈Ⅰ依次连接，电源单元为可充电蓄电池，放置在车辆上，电源单元、开关电路和电磁线圈Ⅱ12依次连接，开关电路和电流调节电路均与控制器连接。通过电流调节电路可调节电磁线圈Ⅰ内电流强度，从而控制套筒3的转速，通过开关电路控制电磁线圈Ⅱ12内电流的通断，从而控制锁止机构的开启和关闭。

本实施例车用弹性储能释能的工作过程为：

（1）、刹车时，通过电磁线圈Ⅰ带动套筒3的转动，从而带动卷簧9向内侧卷紧，将车轮轴1的动能转换为卷簧9的弹性能存储起来；

（2）、通过锁止机构，将卷簧9锁止，防止卷簧9向外侧转动而释放弹性能；

（3）、车启动时，关闭锁止机构，卷簧9向外侧转动而释放弹性能，从而为车轮轴1的转动提供助力。

实施例2：

本发明的车用弹性储能释能方法，采用实施例1车用弹性储能释能装置，将传动轴4与车轮轴1联动连接，刹车时车轮轴1的动能转化为弹性能存储在卷簧9中，启动时卷簧9中的弹性能释放并为车轮轴1提供动能，步骤为：

（1）、刹车时，套筒3内的电磁线圈Ⅰ通电，电磁线圈Ⅰ为传动轴4提供阻力扭矩，车轮轴1通过套筒3和传动齿轮7带动卷簧9沿齿轮轴8的内侧卷紧，车轮轴1的动能转化为存储在卷簧9内的弹性能；

（2）、卷簧9储能后，开启锁止机构，通过锁止机构将传动齿轮7锁止卡定；

（3）、驱动车轮轴1时，关闭锁止机构，将传动齿轮7解锁启动；

（4）、传动齿轮7解锁后能够自由转动，卷簧9释放能量并沿齿轮轴8向外侧卷绕，卷簧9通过传动齿轮7和套筒3为车轮轴1提供动力。

通过调节套筒3内电磁线圈Ⅰ中电流强度调整所述电磁线圈对传动轴4的阻力扭矩，从而实现套筒3与传动轴4的同步转动。

通过调节电磁线圈Ⅱ12的通断电调节锁止机构的开启和关闭。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本发明。但是应当理解，本发明并不限于上述的具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (8)

1.车用弹性储能释能装置，其特征在于包括套筒、传动轴、传动齿轮、卷黄、锁止机构和控制单元，套筒的外周设置有用于与传动齿轮啮合的锯齿，传动轴穿设在套筒内，且传动轴为铁芯轴，套筒内固定有环绕在传动轴外周的电磁线圈Ⅰ，通电后的电磁线圈Ⅰ能够带动套筒的转动；

传动齿轮固定在套筒的边缘处，传动齿轮与套筒啮合，传动齿轮内穿设有与其转动配合的齿轮轴，卷簧套接在齿轮轴的外周，且卷簧的内端固定在齿轮轴上；

锁止机构固定在传动齿轮的边缘处，锁止机构能够锁止卡定传动齿轮，锁止机构和电磁线圈Ⅰ均与控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的车用弹性储能释能装置，其特征在于锁止机构包括锁止齿轮、驱动件和两个铰接的锁止栓，锁止齿轮的端面上开有至少一个锁止通孔，每个锁止栓的内端面固定有一个锁止柱，两个锁止栓上的锁止柱相对位于锁止齿轮的端面的两侧，且两个锁止栓上的锁止柱能够对接于同一锁止通孔内，驱动件连接在两个锁止栓之间，驱动件能够带动两个锁止栓上的锁止柱的离合，驱动件与控制单元连接。

3.根据权利要求2所述的车用弹性储能释能装置，其特征在于两个锁止栓均为弯折杆，两个锁止栓的中部铰接组成X型结构，每个锁止柱固定在与其对应的锁止栓的上部，驱动件连接在两个锁止栓的下部之间，驱动件能够带动两个锁止栓的下部的离合。

4.根据权利要求3所述的车用弹性储能释能装置，其特征在于两个锁止栓均为铁芯栓，一个锁止栓的下部为S极、另一个锁止栓的下部为N极，驱动件为电磁线圈Ⅱ，电磁线圈Ⅱ围绕在其中一个锁止栓的下部的外周。

5.根据权利要求4所述的车用弹性储能释能装置，其特征在于还包括电源单元，控制单元包括开关电路、电流调节电路和控制器，电源单元、开关电路、电流调节电路和电磁线圈Ⅰ依次连接，电源单元、开关电路和电磁线圈Ⅱ依次连接，开关电路和电流调节电路均与控制器连接。

6.车用弹性储能释能方法，其特征在于采用如权利要求1-5任一项所述的车用弹性储能释能装置，将传动轴与车轮轴联动连接，刹车时车轮轴的动能转化为弹性能存储在卷簧中，启动时卷簧中的弹性能释放并为车轮轴提供动能，步骤为：

（1）、刹车时，套筒内的电磁线圈Ⅰ通电，电磁线圈Ⅰ为传动轴提供阻力扭矩，车轮轴通过套筒和传动齿轮带动卷簧沿齿轮轴的内侧卷紧，车轮轴的动能转化为存储在卷簧内的弹性能；

（2）、卷簧储能后，开启锁止机构，通过锁止机构将传动齿轮锁止卡定；

（3）、驱动车轮轴时，关闭锁止机构，将传动齿轮解锁启动；

（4）、传动齿轮解锁后能够自由转动，卷簧释放能量并沿齿轮轴向外侧卷绕，卷簧通过传动齿轮和套筒为车轮轴提供动力。

7.根据权利要求6所述的车用弹性储能释能方法，其特征在于通过调节套筒内电磁线圈Ⅰ中电流强度调整所述电磁线圈对传动轴的阻力扭矩。

8.根据权利要求6所述的车用弹性储能释能方法，其特征在于通过调节电磁线圈Ⅱ的通断电调节锁止机构的开启和关闭。