CN107165792A - 车辆重力振动能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种车辆重力振动能量回收系统，包括多个能量回收单元和一个发电单元；能量回收单元的减振取力器上设置有进出油口，进出油口与第一三通的第一端口连接，第一三通的第二端口和第一单向阀的进油口连接；每个能量回收单元的第一单向阀出油口与第二三通的第一端口连接，第二三通的第二端口和储能器连接，第三端口和液压马达的进油口连接；液压马达的输出轴和发电机的输入轴连接；液压马达的出油口与第二单向阀进油口连接，第二单向阀的出油口与第一三通的第三端口连接。本发明利用减振器取力器的油缸上下往复运动，使液压马达中的油液流进流出，液压马达内产生压力差使得液压马达转动，从而带动发电机发电将汽车振动机械能转化电能。

Description

车辆重力振动能量回收系统

技术领域

本发明属于车辆减震器技术领域，尤其是涉及一种车辆重力振动能量回收系统。

背景技术

车辆悬架系统是汽车车架与车桥之间的连接纽带，是车身质量的承载者，也是车辆的振动衰减环节。在汽车行驶过程中，遇到路面不平、猛打方向盘或紧急刹车时，汽车悬架系统中的弹性元件受到冲击产生振动；此时，汽车悬架系统中的液压减振器中的活塞开始上下运动，使液压减振器腔内的油液反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。在这个过程中，孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，最后再由液压减振器吸收散发到大气中，从而完成对振动能量的衰减。但是散发到大气中的油液热能最初都是由动力装置产生，在无形中造成了能量的浪费。因此，如何方便快捷的对散发到大气中的油液热能进行回收再利用，就具有了非常重要的实际意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种车辆重力振动能量回收系统，解决了现有技术中车辆重力振动能量没有被利用，被转化为油液热能，油液热能最终散发到大气中，造成能量浪费、污染大气的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

车辆重力振动能量回收系统，包括多个能量回收单元和一个发电单元；

每个能量回收单元包括减振取力器、第一三通、第一单向阀和第二单向阀；发电单元包括储能器、第二三通、液压马达和发电机；

每个能量回收单元的减振取力器上设置有进出油口，进出油口通过高油压管与第一三通的第一端口连接，第一三通的第二端口通过高油压管和第一单向阀的进油口连接，第一三通的第三端口通过低油压管和第二单向阀的出油口连接；每个能量回收单元的第一单向阀出油口分别通过高油压管与第二三通的第一端口连接，第二三通的第二端口通过高油压管和储能器连接，第二三通的第三端口通过高油压管和液压马达的进油口连接；液压马达的输出轴和发电机的输入轴连接；液压马达的出油口通过低油压管分别和每个能量回收单元的第二单向阀进油口连接，第二单向阀的出油口通过低油压管与对应的第一三通的第三端口连接。

其中，减振取力器包括油缸、外壳和空心连杆；油缸位于外壳内部，进出油口设置在油缸底部为第一进出油口；空心连杆下部位于油缸内，油缸内壁与空心连杆之间设置有密封圈，密封圈固定在油缸的内壁上；空心连杆上还套有油封，油封上套有活塞，油封和活塞都位于油缸内部，活塞将油缸的内腔分隔成上腔和下腔，活塞位于密封圈的下方；油缸上部内壁、密封圈和活塞构成上腔，油缸下部内壁、油缸底部和活塞构成下腔；活塞上设置有伸张阀和流通阀。

或者，减振取力器包括油缸、外壳和空心连杆；油缸位于外壳内部，进出油口设置在空心连杆上部为第二进出油口；空心连杆下部位于油缸内，油缸内壁与空心连杆之间设置有密封圈，密封圈固定在油缸的内壁上；空心连杆上还套有油封，油封上套有活塞，油封和活塞都位于油缸内部，活塞将油缸的内腔分隔成上腔和下腔，活塞位于密封圈的下方；油缸上部内壁、密封圈和活塞构成上腔，油缸下部内壁、油缸底部和活塞构成下腔；活塞上设置有伸张阀和流通阀。

另外，空心连杆上部设置有排气孔，排气孔位于油缸外部。

再者，空心连杆上端设置有上连接头，上连接头和汽车车厢固定连接；外壳上部通过弹簧和汽车车厢连接，外壳下部通过下连接头和汽车的轮胎托架固定连接。

上述第二三通的第三端口和液压马达进油口之间的高油压管上设置有过滤器。

上述液压马达与第二单向阀之间的低油压管上设置有加液阀。

本发明的有益效果是，利用减振器取力器的油缸上下往复运动，使液压马达中的油液流进流出，因为从液压马达的进油口进入的是高压油液，从液压马达的出油口流出的是低压油液，所以液压马达内产生压力差使得液压马达转动，液压马达带动发电机发电，就将汽车振动机械能转化电能，并且本发明结构简单、成本低、安装方便，适合广泛推广。

附图说明

图1为本发明的车辆重力振动能量回收系统的结构示意图。

图2为本发明减振取力器的一种结构示意图；

图3为本发明减振取力器的另一种结构示意图。

图中，1.减振取力器，101.外壳，102.上腔，103.下腔，104.活塞，105.密封圈，106.伸张阀，107.流通阀，108.油缸，109.油封，110.螺帽，111.第一进出油口，112.空心连杆，113.第二进出油口，114.排气孔，2.第二三通，3.第一三通，4.第一单向阀，5.第二单向阀，6.储能器，7.过滤器，8.发电机，9.液压马达，10.加液阀。

具体实施方式

参照图1，本发明提供一种车辆重力振动能量回收系统，包括多个能量回收单元和一个发电单元；其中，每个能量回收单元包括减振取力器1、第一三通3、第一单向阀4和第二单向阀5；发电单元包括储能器6、第二三通2、过滤器7、液压马达9和发电机8。

本发明的减振取力器1可以是两种结构：

结构1，如图2所示，减振取力器1包括油缸108、外壳101和空心连杆112；油缸108位于外壳101内部，油缸108底部设置有第一进出油口111；空心连杆112上部设置有排气孔114，便于在注油时排出油缸108内的空气；空心连杆112下部位于油缸108内，油缸108内壁与空心连杆112之间设置有密封圈105，密封圈105固定在油缸108的内壁上；空心连杆112上还套有油封109，油封109上套有活塞104，油封109和活塞104都位于油缸108内部，活塞104将油缸108的内腔分隔成上腔102和下腔103，活塞104位于密封圈105的下方；油缸108上部内壁、密封圈105和活塞104构成上腔102，油缸108下部内壁、油缸108底部和活塞104构成下腔103；活塞104上设置有伸张阀106和流通阀107。具体地，油封109是套在空心连杆112上的，而油封109是卡在活塞104的卡槽上的，油封109下部的空心连杆112上还旋有螺帽110，通过拧紧螺帽110将油封109及活塞104固定在空心连杆112上。空心连杆112上端设置有上连接头，上连接头和汽车车厢固定连接；外壳101上部通过弹簧和汽车车厢连接，外壳101下部通过下连接头和汽车的轮胎托架固定连接。

在结构1描述的减振取力器1中，当汽车在路面不平的路上行驶、左右打方向或紧急刹车时，车辆就会上下振动。当汽车车轮移近车身时，外壳101上部的弹簧受到压缩，轮胎托架带动着外壳101及油缸108沿着空心连杆112方向向上运动，由于空心连杆112是与汽车车厢固定连接的，则空心连杆112、油封109和活塞104是不动的。此时，上腔102的容积变大，下腔103的容积变小，下腔103中的压力增大，压力迫使活塞104上的伸张阀106关闭，流通阀107打开，一部分油液从流通阀107进入上腔102，流通阀107对油液的节流作用形成一个阻尼力在压缩运动中为车辆悬架系统减振；同时，下腔103中的高油压也会将油液从油缸108底部的第一进出油口111压出，压出的油液流入发电单元中。当汽车车轮远离车身时，外壳101上部的弹簧受到拉伸，轮胎托架带动着外壳101及油缸108在弹簧的作用下沿着空心连杆112方向向下运动，空心连杆112、油封109和活塞104不动。此时，上腔102的容积变小，下腔103的容积变大，上腔102中的压力大于下腔103中的压力，导致流通阀107关闭，伸张阀106打开，上腔102的油液在压力的作用下流入下腔103，由于伸张阀106的节流作用在伸张运动时起到阻尼作用来对车辆悬架系统减振；由于下腔103中的压力变小，发电单元中的油液通过第一进出油口111流回下腔103中。

结构2，如图3所示，减振取力器1包括油缸108、外壳101和空心连杆112；油缸108位于外壳101内部，空心连杆112上部设置有第二进出油口113和排气孔114，排气孔114的作用是便于在注油时排出油缸108内的空气；空心连杆112的下部位于油缸108内，油缸108内壁与空心连杆112之间设置有密封圈105，密封圈105固定在油缸108的内壁上；空心连杆112上还套有油封109，油封109上套有活塞104，油封109和活塞104都位于油缸108内部，活塞104将油缸108的内腔分隔成上腔102和下腔103，活塞104位于密封圈105的下方；油缸108上部内壁、密封圈105和活塞104构成上腔102，油缸108下部内壁、油缸108底部和活塞104构成下腔103；活塞头104上设置有伸张阀106和流通阀107。具体地，油封109是套在空心连杆112上的，而油封109是卡在活塞104的卡槽上的，油封109下部的空心连杆112上还旋有螺帽110，通过拧紧螺帽110将油封109及活塞104固定在空心连杆112上。空心连杆112上端设置有上连接头，上连接头和汽车车厢固定连接；外壳101上部通过弹簧和汽车车厢连接，外壳101下部通过下连接头和汽车的轮胎托架固定连接。

在结构2描述的减振取力器1中，当汽车在路面不平的路上行驶、左右打方向或紧急刹车时，车辆就会上下振动。当汽车车轮移近车身时，外壳101上部的弹簧受到压缩，轮胎托架带动着外壳101及油缸108沿着空心连杆112方向向上运动，由于空心连杆112是与汽车车厢固定连接的，则空心连杆112、油封109和活塞104是不动的。此时，上腔102的容积变大，下腔103的容积变小，下腔103中的压力增大，压力迫使活塞头104上的伸张阀106关闭，流通阀107打开，一部分油液从流通阀107进入上腔102，流通阀107对油液的节流作用形成一个阻尼力在压缩运动中为车辆悬架系统减振；同时，下腔103中的高油压也会将油液压入空心连杆112内部，油液从第二进出油口113流出并流入发电单元中。当汽车车轮远离车身时，外壳101上部的弹簧受到拉伸，轮胎托架带动着外壳101及油缸108在弹簧的作用下沿着空心连杆112方向向下运动，空心连杆112、油封109和活塞104不动。此时，上腔102的容积变小，下腔103的容积变大，上腔102中的压力大于下腔103中的压力，导致流通阀107关闭，伸张阀106打开，上腔102的油液在压力的作用下流入下腔103，由于伸张阀106的节流作用在伸张运动时起到阻尼作用来对车辆悬架系统减振；由于下腔103中的压力变小，发电单元中的油液通过第二进出油口113流入空心连杆112内，最后流回下腔103中。

参照图1，本发明车辆重力振动能量回收系统，减振取力器1的第一进出油口111或第二进出油口113通过高油压管与第一三通3的第一端口连接；第一三通3的第二端口通过高油压管和第一单向阀4的进油口连接，第一三通3的第三端口通过低油压管和第二单向阀5的出油口连接。每个能量回收单元的第一单向阀4出油口分别通过高油压管与第二三通2的第一端口连接，第二三通2的第二端口通过高油压管和储能器6连接，第二三通2的第三端口通过高油压管和液压马达9的进油口连接；液压马达9的输出轴和发电机8的输入轴连接；液压马达9的出油口通过低油压管分别和每个能量回收单元的第二单向阀5进油口连接，第二单向阀5的出油口通过低油压管与对应的第一三通3的第三端口连接。

另外，第二三通2的第三端口和液压马达9进油口之间的高油压管上还设置有过滤器7，过滤器7能够对油液进行过滤，防止油液中的杂质影响液压马达9工作。液压马达9与第二单向阀5之间的低油压管上设有加液阀10，油液不足时，方便补充油液。

储能器6是一种能把压力油的液压储存起来的容器，如果整个车辆重力振动能量回收系统的压力过低，储能器6能及时将压力释放出，它在液压系统中起到调节能量、均衡压力、减少设备容积、降低系统温度的作用。本发明储能器6优选皮囊型储能器，例如皮囊型储能器NXQ系列。

本发明车辆重力振动能量回收系统的工作原理为：当汽车在路面不平的路上行驶、左右打方向或紧急刹车时，车辆就会上下振动；当汽车车轮移近车身时，外壳101上部的弹簧受到压缩，轮胎托架带动外壳101及油缸108沿着空心连杆112方向向上运动，空心连杆112不动，下腔103的容积变小压力增大，下腔103中的油液通过第一进出油口111或第二进出油口113压出，油液依次经过第一三通3、第一单向阀4、第二三通2和过滤器7统一流入液压马达9中。当汽车车轮远离车身时，外壳101上部的弹簧受到拉伸，轮胎托架带动外壳101及油缸108在弹簧的作用下沿着连杆2方向向下运动，下腔103的容积变大压力变小，从而将液压马达9中的油液依次经过第二单向阀5、第一三通3吸入下腔103中。重复循环以上过程，油液不停的从液压马达9的进油口进入，从液压马达9的出油口流出，在此过程中，由于从液压马达9的进油口进入的是高压油液，从液压马达9的出油口流出的是低压油液，液压马达9的进、出油口之间存在一个压力差，从而带动液压马达9高速旋转，液压马达9带动发电机8发电，将汽车振动时产生的机械能转化成电能。

汽车停驶后，多个减振取力器1内的压力与高油压管、低油压管内的压力是相等的。

本发明的车辆重力振动能量回收系统，可以应用在两轮、三轮、四轮、六轮及以上的电动车、油电混合车或氢燃料电动车上，一个轮胎托架与一个能量回收单元对应，将车辆行驶时的振动机械能在车辆行驶过程中转换成电能，即可以在车辆行驶的同时对本车进行充电，节约了能源，结构简单、成本低且安装方便。

Claims (7)

1.车辆重力振动能量回收系统，其特征在于：包括多个能量回收单元和一个发电单元；

所述每个能量回收单元包括减振取力器(1)、第一三通(3)、第一单向阀(4)和第二单向阀(5)；

所述发电单元包括储能器(6)、第二三通(2)、液压马达(9)和发电机(8)；

所述每个能量回收单元的减振取力器(1)上设置有进出油口，进出油口通过高油压管与第一三通(3)的第一端口连接，第一三通(3)的第二端口通过高油压管和第一单向阀(4)的进油口连接，第一三通(3)的第三端口通过低油压管和第二单向阀(5)的出油口连接；每个能量回收单元的第一单向阀(4)出油口分别通过高油压管与第二三通(2)的第一端口连接，第二三通(2)的第二端口通过高油压管和储能器(6)连接，第二三通(2)的第三端口通过高油压管和液压马达(9)的进油口连接；液压马达(9)的输出轴和发电机(8)的输入轴连接；液压马达(9)的出油口通过低油压管分别和每个能量回收单元的第二单向阀(5)进油口连接，第二单向阀(5)的出油口通过低油压管与对应的第一三通(3)的第三端口连接。

2.根据权利要求1所述的车辆重力振动能量回收系统，其特征在于：所述减振取力器(1)包括油缸(108)、外壳(101)和空心连杆(112)；油缸(108)位于外壳(101)内部，所述进出油口设置在油缸(108)底部为第一进出油口(111)；空心连杆(112)下部位于油缸(108)内，油缸(108)内壁与空心连杆(112)之间设置有密封圈(105)，密封圈(105)固定在油缸(108)的内壁上；空心连杆(112)上还套有油封(109)，油封(109)上套有活塞(104)，油封(109)和活塞(104)都位于油缸(108)内部，活塞(104)将油缸(108)的内腔分隔成上腔(102)和下腔(103)，活塞(104)位于密封圈(105)的下方；油缸(108)上部内壁、密封圈(105)和活塞(104)构成上腔(102)，油缸(108)下部内壁、油缸(108)底部和活塞(104)构成下腔(103)；活塞(104)上设置有伸张阀(106)和流通阀(107)。

3.根据权利要求1所述的车辆重力振动能量回收系统，其特征在于：所述减振取力器(1)包括油缸(108)、外壳(101)和空心连杆(112)；油缸(108)位于外壳(101)内部，所述进出油口设置在空心连杆(112)上部为第二进出油口(113)；空心连杆(112)下部位于油缸(108)内，油缸(108)内壁与空心连杆(112)之间设置有密封圈(105)，密封圈(105)固定在油缸(108)的内壁上；空心连杆(112)上还套有油封(109)，油封(109)上套有活塞(104)，油封(109)和活塞(104)都位于油缸(108)内部，活塞(104)将油缸(108)的内腔分隔成上腔(102)和下腔(103)，活塞(104)位于密封圈(105)的下方；油缸(108)上部内壁、密封圈(105)和活塞(104)构成上腔(102)，油缸(108)下部内壁、油缸(108)底部和活塞(104)构成下腔(103)；活塞(104)上设置有伸张阀(106)和流通阀(107)。

4.根据权利要求2或3所述的车辆重力振动能量回收系统，其特征在于：所述空心连杆(112)上部设置有排气孔(114)，排气孔(114)位于油缸(108)外部。

5.根据权利要求2或3所述的车辆重力振动能量回收系统，其特征在于：所述空心连杆(112)上端设置有上连接头，上连接头和汽车车厢固定连接；外壳(101)上部通过弹簧和汽车车厢连接，外壳(101)下部通过下连接头和汽车的轮胎托架固定连接。

6.根据权利要求1所述的车辆重力振动能量回收系统，其特征在于：所述第二三通(2)的第三端口和液压马达(9)进油口之间的高油压管上设置有过滤器(7)。

7.根据权利要求1所述的车辆重力振动能量回收系统，其特征在于：所述液压马达(9)与第二单向阀(5)之间的低油压管上设置有加液阀(10)。