CN107061589B - 一种基于车辆振动的馈能减震器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于车辆振动的馈能减震器，属于汽车工程技术领域。它能有效地解决汽车振动的垂直运动转换成圆周运动的问题。四个球轴承分别固定于两根横轴两端，横轴中部与方轴连接；方轴下端与阶梯主轴上端固定；卸力箱体通过端盖和上下两个端面轴承将阶梯主轴限制于中心孔中；阶梯主轴下端靠近卸力箱体一侧设有单向轴承一与锥齿轮一配合，阶梯主轴尾端设有单向轴承二与轴套配合；轴套与锥齿轮二间设有单向轴承三；卸力箱体下端两侧设有两个相对的止推支座；一组齿面相对的锥齿轮三与阶梯轴间设有轴承；轴套下端外壁与联轴器上端连接发电机输入轴；发电机与电机固定座上部固定。主要用于车辆减振部件的机械能转换为电能的装置。

Description

一种基于车辆振动的馈能减震器

技术领域

本发明涉及汽车工程技术领域，特别涉及一种减震器的馈能技术。

背景技术

在节能环保的大时代条件下，为了推动我国汽车行业的可持续发展，一方面要大力发展新能源汽车产业，另一个重要措施便是提高对汽车能量的利用效率。为了尽可能发挥燃油产生的“正能量”，让燃油获得更为充分利用，科学家们先后开发出了燃油添加剂、将废热转化为电能的热电材料等，但效果都不理想。而汽车振动的能量十分可观，可以回收利用汽车振动的能量，提高能量的利用率。目前振动能量采集发电主要有压电式、电磁式和静电式。相比另外两种方式，电磁式具有低成本和高性能的特点，是振动能量采集方式中比较理想的。而电磁式振动能量采集装置又可分为直接切割磁感线和转换成电机的转动切割磁感线。不同的使用环境选择不同的方式，对于汽车的振动能量，因其能量较大，因此采用电机作为发电装置所得到的能量更佳。

据检索，目前已有的汽车震动能量发电装置，如专利号为201420183563.4名称为“一种汽车馈能减振器结构”的中国专利，该专利包括上工作缸和下工作缸，上工作缸内顶部设有电机，电机底部通过啮合齿轮连接有两个超越离合器，超越离合器下方连接有推力轴承和螺杆，螺杆下端插入下工作缸顶部的螺母内且可在螺母中作自由旋转和直线运动，通过螺杆和超越离合器的传动将悬架系统的往复运动转化为电机主轴的单向旋转运动发电。

又如专利号为201720176890.0名称为“一种基于车辆振动的运动转换装置”的中国专利，该专利包括上套筒、下套筒、运动转换机构以及电机，利用钢丝索和涡卷弹簧实现锥齿轮在惯性力的作用下往复旋转运动，通过四个锥齿轮之间的配合将电机上一个方向的旋转运动分解成两个相反方向的旋转运动，并利用单向轴承在一个方向上的自由转动，一个方向是上的锁死将锥齿轮的两个相反方向的旋转运动转换为电机轴的单向旋转运动，带动电机发电。

上述两种对汽车减震式发电装置的技术方案中，第一种技术方案螺杆螺母的持续反复配合旋转容易造成表面螺纹的滑丝，相对运动表面容易损坏，传动效率低，不适合大量推广应用；对于第二种技术方案，其利用钢丝索和涡卷弹簧结构复杂，同时不论上下套筒的反向运动还是相向运动，锥齿轮组都会旋转，增加了振动能量的无效损耗，降低了能量的回收效率。鉴于上述状况，有必要研发一种结构简单、使用安装方便、成本低廉、适合批量生产的汽车振动能量回收装置。

发明内容

本发明的目的就是提供一种基于汽车振动的馈能减震器。它能有效的解决汽车悬架系统往复运动转化为电机主轴单一方向的旋转运动，将汽车振动的能量转化为电能的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于车辆振动的馈能减震器，包括上缸体、下缸体、传动机构及发电机，上缸体与下缸体之间为间隙配合；上缸体内壁设有与四个球轴承接触的双螺旋圆弧轨道凹槽；四个球轴承分别固定于两根横轴的两端，横轴中部与方轴连接；方轴下端与阶梯主轴上端固定；阶梯主轴中部设有凸台，其两侧分别布置端面轴承，阶梯主轴的下端穿过卸力箱体中心且与端面轴承配合的阶梯通孔，阶梯主轴上端穿过与卸力箱体螺钉连接的端盖；靠近卸力箱体下方的阶梯主轴上设有锥齿轮一，通过单向轴承一固定，轴套通过单向轴承二与阶梯主轴尾端固定；轴套与锥齿轮二之间设有单向轴承三；卸力箱体下部端面的两侧对称设有悬挂的止推支座，止推支座内侧与阶梯轴外端固定；一组齿面相对的锥齿轮三通过轴承与阶梯轴固定；轴套下端外壁与联轴器上端连接，联轴器下端与发电机输入轴连接；发电机与电机固定座上部固定，电机固定座下端通过螺钉固定于下缸体的底部。

所述两根横轴空间垂直。

所述两根横轴中部与方轴垂直90°，交叉间隔连接。

所述单向轴承一与单向轴承二方向相反，单向轴承一与单向轴承三方向相同。

所述锥齿轮一与锥齿轮二齿面相对，并与两个对称的锥齿轮三啮合。

本发明通过双螺旋轨道圆弧与球轴承十字空间结构的使用，实现了方轴在惯性力的作用下往复旋转运动的功能；通过四个锥齿轮之间的配合，及单向轴承在一个方向上可以自由转动，在另一个方向上锁死的特点，将方轴的两个相反方向的旋转运动转换为电机轴的单向旋转运动，保证电机轴始终往一个方向旋转，避免由于转换旋转方向带来的能量损失，延长电机的使用寿命；通过两个方向相反的单向轴承与轴套的配合，避免了在方轴反向旋转时，轴承运动反带起的锥齿轮组的转动所造成的能量损失，提高了能量的回收利用效率。

本发明的工作过程和原理是：汽车行驶过程中由于路面颠簸造成悬架上下震动，因为本发明的使用状态是上缸体顶端的吊环跟汽车车身销轴连接，下缸体底端的吊环与车轮销轴连接，所以悬架震动时上缸体相对于下缸体上下运动。

上、下缸体相向运动过程：

在上、下缸体相向运动时，上缸体和下缸体之间的距离减小，四个球轴承在螺旋轨道中沿圆弧形凹槽运动，带动与之相连的方轴往一个方向转动，锥齿轮一与主轴转动方向相同。通过锥齿轮组之间的配合，下方的锥齿轮二往相反的方向旋转，带动轴套反向转动。锥齿轮一和锥齿轮二的旋转方向相反，而此时正向单向轴承一和单向轴承三正向锁死，反向单向轴承二自由转动，电机轴往一个方向旋转，输出电量。

上、下缸体反向运动过程：

在上、下缸体反向运动时，上缸体和下缸体之间的距离增大，四个球轴承在螺旋轨道中沿圆弧形凹槽运动，带动与之相连的方轴往相反方向转动，此时正向单向轴承一和单向轴承三自由转动，锥齿轮组不起作用，而反向单向轴承二锁死，带动轴套反向转动，电机轴仍然往相同的方向旋转，输出电量。

附图说明

图1是本发明整体剖视图

图2是本发明传动机构剖视图

图3是本发明卸力机构剖视图

图4是本发明外观结构图

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

一种基于车辆振动的馈能减震器，包括上缸体1、下缸体21、传动机构及发电机，上缸体1与下缸体21之间为间隙配合；上缸体1内壁设有与四个球轴承4接触的双螺旋圆弧轨道凹槽；四个球轴承4分别固定于两根横轴3的两端，横轴3中部与方轴2连接；方轴2下端与阶梯主轴7上端固定；阶梯主轴7中部设有凸台，其两侧分别布置端面轴承8，阶梯主轴7的下端穿过卸力箱体6中心且与端面轴承8配合的阶梯通孔，阶梯主轴7上端穿过与卸力箱体6通过螺钉连接的端盖5；靠近卸力箱体6下方的阶梯主轴7上设有锥齿轮一10，通过单向轴承一9固定，轴套16通过单向轴承二15与阶梯主轴7尾端固定；轴套16与锥齿轮二18之间设有单向轴承三17；卸力箱体6下部端面的两侧对称设有悬挂的止推支座11，止推支座11内侧与阶梯轴13外端固定；一组齿面相对的锥齿轮三12通过轴承14与阶梯轴13固定；轴套16下端外壁与联轴器19上端连接，联轴器19下端与发电机22输入轴连接；发电机22与电机固定座20上部固定，电机固定座20下端通过螺钉固定于下缸体21的底部。

所述两根横轴3空间垂直。

所述两根横轴3中部与方轴2垂直90°，交叉间隔连接。

所述单向轴承一9与单向轴承二15方向相反，单向轴承一9与单向轴承三17方向相同。

所述锥齿轮一10与锥齿轮二18齿面相对，并与两个对称的锥齿轮三12啮合。

上、下缸体相向运动过程：

在上、下缸体相向运动时，上缸体1和下缸体21之间的距离减小，四个球轴承4在螺旋轨道中沿圆弧形凹槽运动，带动与之相连的方轴往一个方向转动，锥齿轮一10与主轴转动方向相同。通过锥齿轮组之间的配合，下方的锥齿轮二18往相反的方向旋转，带动轴套16反向转动。锥齿轮一10和锥齿轮二18的旋转方向相反，而此时正向单向轴承一9和单向轴承三17正向锁死，反向单向轴承二15自由转动，电机轴往一个方向旋转，输出电量。

上、下缸体反向运动过程：

在上、下缸体反向运动时，上缸体1和下缸体21之间的距离增大，四个球轴承4在螺旋轨道中沿圆弧形凹槽运动，带动与之相连的方轴往相反方向转动，此时正向单向轴承一9和单向轴承三17自由转动，锥齿轮组不起作用，而反向单向轴承二15锁死，带动轴套16反向转动，电机轴仍然往相同的方向旋转，输出电量。

Claims (2)

1.一种基于车辆振动的馈能减震器，包括上缸体（1）、下缸体（21）、传动机构及发电机，上缸体（1）与下缸体（21）之间为间隙配合；其特征在于：上缸体（1）内壁设有与四个球轴承（4）接触的双螺旋圆弧轨道凹槽；四个球轴承（4）分别固定于两根横轴（3）的两端，横轴（3）的中部与垂直设置的方轴（2）连接，两根横轴（3）呈上、下设置，空间垂直90°；方轴（2）下端与阶梯主轴（7）上端固定；阶梯主轴（7）中部设有凸台，其两侧分别布置端面轴承（8），阶梯主轴（7）的下端穿过卸力箱体（6）中心且与端面轴承（8）配合的阶梯通孔，阶梯主轴（7）上端穿过与卸力箱体（6）螺钉连接的端盖（5）；靠近卸力箱体（6）下方的阶梯主轴（7）上设有锥齿轮一（10），通过单向轴承一（9）固定，轴套（16）通过单向轴承二（15）与阶梯主轴（7）尾端固定；轴套（16）与锥齿轮二（18）之间设有单向轴承三（17）；所述单向轴承一（9）与单向轴承二（15）方向相反，单向轴承一（9）与单向轴承三（17）方向相同；卸力箱体（6）下部端面的两侧对称设有悬挂的止推支座（11），止推支座（11）内侧与阶梯轴（13）外端固定；一组齿面相对的锥齿轮三（12）通过轴承（14）与阶梯轴（13）固定；轴套（16）下端外壁与联轴器（19）上端连接，联轴器（19）下端与发电机 (22) 输入轴连接；发电机 (22)与电机固定座（20）上部固定，电机固定座（20）下端通过螺钉固定于下缸体（21）的底部。

2.根据权利要求1所述的一种基于车辆振动的馈能减震器，其特征在于：所述锥齿轮一（10）与锥齿轮二（18）齿面相对，并与两个对称的锥齿轮三（12）啮合。

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