CN107202088A - 一种新型能量回收式汽车减震器 - Google Patents

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    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines

Abstract

本发明涉及一种新型能量回收式汽车减震器，包括上吊环、馈能电机、啮合齿轮、超越离合器、超越离合器、行星齿轮、大齿圈、推力轴承、螺杆、滚珠丝杠螺帽、上箱体、下箱体和下吊环。本发明能够在不增加能源消耗的基础上，将车辆行驶过程的闲置机械能转化为电能，使新能源汽车在行车过程中能够随时持续充电，延长新能源汽车到站充电的行驶里程，实现高效节能，同时为新能源汽车的进一步普及创造了条件。

Description

一种新型能量回收式汽车减震器
技术领域
本发明属于汽车能量回收再利用技术领域，具体涉及一种用于回收汽车行驶过程中产生的震动能量的汽车减震器。
背景技术
减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。在关于悬挂系统的改装过程中，硬的减震器要与硬的弹簧相搭配，而弹簧的硬度又与车重息息相关，因此较重的车一般采用较硬的减震器。与引震曲轴相接的装置，用来抗衡曲轴的扭转震动。
减震器是汽车悬架系统中的重要部件，而传统减震器只有减弱车身路面震动的效果，没有对能量回收的用途。因此现需有一款新型的设备，将减震器伸缩运动产生的机械能转化储存。
现今能源短缺和环境污染正成为各个多家面临的问题，因此研发新的技术使汽车能够节省能源及环保的效果是将要面临的挑战。目前，大多数的车在设计上都会存在制动器能量回收装置，而没有减震器的能量回收装置。
对于减震器的能量回收，国内外很多学者都提出过很多方法，很多只是提出概念，很难达到实际要求。
发明内容
本发明为克服上述存在的问题而提出，对滚珠丝杠式馈能减震器进行设计，设计出一种新型的能量回收车辆减震器，能够在不增加能源消耗的基础上，将车辆行驶过程的闲置机械能转化为电能，使新能源汽车在行车过程中能够随时持续充电，延长新能源汽车到站充电的行驶里程，实现高效节能，同时为新能源汽车的进一步普及创造了条件。同时，即使不应用于新能源汽车，回收的电能也能为通常的汽车电瓶充电，实现节能环保的目的。
一种新型能量回收式汽车减震器，包括上吊环、馈能电机、啮合
齿轮、超越离合器、超越离合器、行星齿轮、大齿圈、推力轴承、螺杆、滚珠丝杠螺帽、上箱体、下箱体和下吊环；所述上吊环刚接在上箱体的上部外侧，馈能电机设置在上箱体上部内侧，馈能电机的主动轴与滚珠丝杠螺帽的减震器主轴重合设置，馈能电机主动轴外装有啮合齿轮，啮合齿轮与大齿圈内侧上部啮合连接，超越离合器的飞轮与大齿圈的大齿轮内侧中部啮合连接，超越离合器的飞轮与行星齿轮在靠近滚珠丝杠螺帽的减震器主轴侧啮合设置，行星齿轮的外侧与大齿圈内侧下部啮合设置，大齿圈下轴穿过推力轴承与螺杆同轴刚接，滚珠丝杠螺帽设置在下箱体的上部，下吊环设置在下箱体的下部外侧，螺杆与滚珠丝杠螺帽螺纹连接并穿过滚珠丝杠螺帽进入下箱体中。
上述方案中，优选的是滚珠丝杠螺帽和螺杆中的滚珠丝杠选用TBI型滚珠丝杠副型号为SFE2525-6。
上述方案中，优选的是超越离合器选用CKA型超越离合器。
上述方案中，优选的是超越离合器、外圈齿轮、行星齿轮、大齿圈的上部、大齿圈中部和大齿圈7的下部的齿数比为23：9：41：23：20：20，分度圆直径比为69：69：27：123：69：60：60，齿宽比为25：20：25：22：21：24。
本发明优点与效果是：本发明的机构在压缩行程和伸张行程中切割磁感线，将机械能转化为电能；能够在不增加能源消耗的基础上，将车辆行驶过程的闲置机械能转化为电能，使新能源汽车在行车过程中能够随时持续充电，延长新能源汽车到站充电的行驶里程，实现高效节能，同时为新能源汽车的进一步普及创造了条件。同时，即使不应用于新能源汽车，回收的电能也能为通常的汽车电瓶充电，实现节能环保的目的。
说明书附图
图1是本发明馈能减震器的结构示意图；
图2是本发明SFE23525-6型丝杠副轴端型式示意图；
图3是本发明外形示意图；
图4是本发明CKA型超越离合器示意图；
图5使本发明齿轮系统装配图；
图6是本发明减震器压缩行程图；
图7是本发明减震器伸张行程图。
图中标号：1-上吊环，2-馈能电机，3-啮合齿轮，4-超越离合器，5-超越离合器，6-行星齿轮，7-大齿圈，8-推力轴承，9-螺杆，10-滚珠丝杠螺帽，11-上箱体，12-下箱体，13-下吊环
具体实施方式
本发明的馈能减震器是由馈能装置和机械转换装置两大部分构成。本发明使用了旋转型馈能电机2和滚珠螺杠9，将两者的直线往复运动变成了转子的圆周运动，在这过程中转矩所产生的阻尼力达到减震效果，再通过电机让机械能转化为电能并存储起来。
箱体12和上箱体11在相对的往复运动中，经过啮合齿轮3，超越离合器4，超越离合器5，行星齿轮6，大齿圈7，推力轴承8，螺杆9，滚珠丝杠螺帽10对往复运动传导和转换，使馈能电机2中的转子向同一方向转动，使其切割磁感线，将减震器往复运动产生的机械能转换为电能贮存在馈能电机2中，实现能量回收功能。
能量回收式减震器在汽车运行主要有压缩行程和伸张行程两个循环往复的行程，并在这两个行程中回收能量。如下述：压缩行程中，减震器处于压缩的行程中，由于螺杆9是固定在螺帽10上做直线往复运动，同时也是做旋转运动。在压缩过程中，螺杆9向上运动，同时顺时针转动。带动了丝杠也顺时针转动，丝杠和离合器5在偏心楔块的作用下接合，与离合器4断开。这样带动了行星离合器5与外圈大齿圈7通过行星齿轮6作用，离合器4和5在丝杠作用下顺时针转动，代用行星齿轮6逆时针转动。行星齿轮6与外大齿圈7大齿轮内啮合，所以外大齿圈7大齿轮也做逆时针转动，带动馈能电机2里的转子做就逆时针转动，切割垫激励的磁感线。
当减震器处于伸张行程中的时候，螺杆9依旧固定在螺帽10中做直线往复运动。此时螺杆9向下做直线运动，同时在螺帽10的作用下做逆时针转动，由于离合器4和5是反方向安装的，所以此刻在偏心砌块的作用下，离合器4接合，离合器5脱离。离合器4跟着丝杠做逆时针转动，带动外圈齿轮也做逆时针转动，而外圈齿轮带动电机里的转子做逆时针转动，切割磁感线。
本发明根据滚珠螺杠9的手册和工业试验，最终确定选用TBI型滚珠丝杠副：SFE2525-6，并根据标准JB/T6162.4-1993制造，该丝杠副的轴端形式如图2所示。
旋转切割磁场，需要选用直流无刷电机，本发明采用滚珠馈能减震器采用AM-100L/M/H型，该电机能很好的满足馈能减震器的需要，外形如图3所示。
本发明为使馈能减震器实现转矩的传递，本发明选用了CKA型（基本型）超越离合器4，该离合器外圈与内圈之间存在一些偏心楔块，当他沿着某固定方向回转时，能传递转矩，沿着另一方向回转时，具有空转的功能，其结构外形如图4所示。
本发明为实现螺杆和转子力矩和转速传递的关键部位使齿轮系统。各个齿轮之间时彼此啮合的，因此他们的模数一致。本发明在设计齿轮系统时，通过一系列机械设计、强度校核和计算得出参数如下表：
本发明的辅助零件，包括上箱体12、下箱体13、联轴器及压板等。这些辅助零件的尺寸主要是有零件的大小来确定，在完成辅助零件的装配之后才能实现减震器的整体装配。
本发明中，选用的上箱体12外部长度为405mm，内部空间长度为356mm。啮合齿轮3的最大径向直径大于馈能电机2的直径，齿轮系统的最大直径R=180mm，因此上箱体12的内部直径为220mm，区壁厚为5mm，因此上箱体12的外径为230mm，如图7所示。
本发明的下箱体13仅需要满足足够长度，避免丝杠顶住下箱体13下部。下箱体13上端需要开孔并攻螺纹，方便与螺母连接。
如图6和图7所示压缩行程和伸张行程的运转步骤如下：压缩行程中，减震器处于压缩的行程中，由于螺杆9是固定在螺帽10上做直线往复运动，同时也是做旋转运动。在压缩过程中，螺杆9向上运动，同时顺时针转动。带动了丝杠也顺时针转动，丝杠和离合器5在偏心楔块的作用下接合，与离合器4断开。这样带动了行星离合器5与外圈大齿圈7通过行星齿轮6作用，离合器4和5在丝杠作用下顺时针转动，代用行星齿轮6逆时针转动。行星齿轮6与外大齿圈7大齿轮内啮合，所以外大齿圈7大齿轮也做逆时针转动，带动馈能电机2里的转子做就逆时针转动，切割垫激励的磁感线。
当减震器处于伸张行程中的时候，螺杆9依旧固定在螺帽10中做直线往复运动。此时螺杆9向下做直线运动，同时在螺帽10的作用下做逆时针转动，由于离合器4和5是反方向安装的，所以此刻在偏心砌块的作用下，离合器A4接合，离合器5脱离。离合器4跟着丝杠做逆时针转动，带动外圈齿轮也做逆时针转动，而外圈齿轮带动电机里的转子做逆时针转动，切割磁感线。
本发明的机构在压缩行程和伸张行程中切割磁感线，将机械能转化为电能，并且将电能储存在馈能电机2中，以实现高效节能环保的效果。
上面结合附图对本发明的实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的只是范围内，还可以不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (4)

1.一种新型能量回收式汽车减震器，其特征在于：包括上吊环（1）、馈能电机（2）、啮合齿轮（3）、超越离合器（4）、超越离合器（5）、行星齿轮（6）、大齿圈（7）、推力轴承（8）、螺杆（9）、滚珠丝杠螺帽（10）、上箱体（11）、下箱体（12）和下吊环（13）；所述上吊环（1）刚接在上箱体（11）的上部外侧，馈能电机（2）设置在上箱体（11）上部内侧，馈能电机（2）的主动轴与滚珠丝杠螺帽（10）的减震器主轴重合设置，馈能电机（2）主动轴外装有啮合齿轮（3），啮合齿轮（3）与大齿圈（7）内侧上部啮合连接，超越离合器（4）的飞轮与大齿圈（7）的大齿轮内侧中部啮合连接，超越离合器（5）的飞轮与行星齿轮（6）在靠近滚珠丝杠螺帽（10）的减震器主轴侧啮合设置，行星齿轮（6）的外侧与大齿圈（7）内侧下部啮合设置，大齿圈（7）下轴穿过推力轴承（8）与螺杆（9）同轴刚接，滚珠丝杠螺帽（10）设置在下箱体（12）的上部，下吊环（13）设置在下箱体（12）的下部外侧，螺杆（9）与滚珠丝杠螺帽（10）螺纹连接并穿过滚珠丝杠螺帽（10）进入下箱体（12）中。
2.根据权利要求1中所述的一种新型能量回收式汽车减震器，其特征在于：所述滚珠丝杠螺帽（10）和螺杆（9）中的滚珠丝杠选用TBI型滚珠丝杠副型号为SFE2525-6。
3.根据权利要求1中所述的一种新型能量回收式汽车减震器，其特征在于：所述超越离合器（4）选用CKA型超越离合器。
4.根据权利要求1或2中所述的一种新型能量回收式汽车减震器，其特征在于：超越离合器（4）、外圈齿轮（5）、行星齿轮（6）、大齿圈（7）的上部、大齿圈（7）中部和大齿圈7的下部齿数比为223：9：41：23：20：20，分度圆直径比为69：69：27：123：69：60：60，齿宽比为25：20：25：22：21：24。
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