CN108087520B - 一种馈能式减震器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种馈能式减震器，属于汽车工程技术领域。它能有效地解决汽车行驶时产生的震动机械能转化为电能的问题。包括套筒、运动转换机构和发电机，上套筒内侧壁与下套筒外侧壁之间为间隙配合，上套筒上部与套筒盖固定，下套筒与套筒座固定。左旋丝杠和右旋丝杠分别被固定在套筒盖上，左旋丝杠和右旋丝杠分别套有左旋螺母和右旋螺母，螺母分别套有单向轴承，单向轴承外套有右旋斜齿轮。螺母和右旋斜齿轮的上下侧面均被推力球轴承固定在上圆板和下圆板中间，上圆板、下圆板与下套筒通过螺纹连接。两个右旋齿轮与一个左旋齿轮啮合，左旋齿轮与发电机通过键连接，发电机与下圆板通过螺纹连接。主要用于为电动汽车提供电能补充。

Description

一种馈能式减震器
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
如今汽车的应用越来越广泛，但是汽车对化石能源的利用效率较低，随着能源的短缺，如何高效利用能量成为了一种发展趋势。典型的汽车悬架是由弹性元件、导向机构以及减震器等组成的振动非线性系统，它会过滤车身的不规律振动，并将它转化为热能耗散掉。如果对这部分能量加以回收利用，可以降低汽车能耗，提高汽车对能源的利用效率，实现节能减排的目的。
据检索，目前已有将汽车振动能量回收的馈能式减震器，如申请号为201210558518.8的中国专利申请公开了一种电磁式馈能减震器，包括永磁阵列、线圈绕组、弹簧等，内筒与外筒密封同轴设置且可相对移动，永磁阵列套设固定在内筒上，外筒包括内部的线圈安装槽和外筒轴肩，线圈绕组设置在线圈安装槽内；弹簧串在內筒外，位于内筒端盖与外筒轴肩之间，当该减震器安装于行驶中的汽车悬架上时，受车桥或车轮传递的路面振动激励作用，内筒和外筒间产生轴向的相对位移，外筒中的线圈绕组磁链产生变化，产生感应电动势。
中国专利201510233409.2公开了一种机械能转化为电能的能量回收减震器，包括上箱体和下箱体，下箱体顶部中间设置有滚珠丝杆副，滚珠丝杆副包括固设在下箱体顶部的螺母、设置螺母内的丝杆和滚珠，丝杆的顶部设置有两个反向安装的超越离合器，两个超越离合器外侧壁上均套设有中心齿轮，上箱体内上部设置有发电机，发电机的输入端设置有输入齿轮，上箱体内下部设置有外圈齿轮，外圈齿轮内间隔设置有三个内齿圈，位于顶部的内齿圈与输入齿轮相咬合，位于中部的内齿圈与位于顶部的中心齿轮相咬合。该减震器能使发电机一直沿一个方向转动发电。
上述两种对汽车减震式发电装置的技术方案中，第一种技术方案的磁铁和线圈绕组之间的阻尼力比较小，该减震器难以满足汽车所需的减震性能；第二种技术方案为将双向转动转变为单向而使用了较为复杂的轮系结构，整体尺寸过大，安装性较差。
鉴于上述馈能式减震器的情况，研发一种减震性能良好，结构简单，体积相对较小，发电效率高的汽车馈能式减震器是必要的。该减震器可以将汽车悬架的振动的机械能转化为电能，为汽车电池充电，提高电动汽车的续航能力，提高了能量利用效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种馈能式减震器，它能有效的解决运动转换机构的布局和提高转换效率的技术问题。
本发明的目的是通过以下的技术方案来实现的：一种馈能式减震器，包括套筒、运动转换机构和发电机，上套筒内侧壁与下套筒外侧壁之间为间隙配合，上套筒上部与套筒盖固定，下套筒与套筒座固定，上套筒的顶端设有上吊环，下套筒的底端设有下吊环，左旋丝杠和右旋丝杠的上端分别与套筒盖的下表面固定，左旋丝杠和右旋丝杠的中部分别与左旋螺母和右旋螺母的螺纹间隙配合，左旋螺母和右旋螺母的外形为中段凸起的阶梯轴结构。
所述中段凸起的外径分别与两个单向轴承的内圈过盈配合，两端的外径分别与推力球轴承的内圈过盈配合；两个单向轴承的外圈分别与两个右旋斜齿轮过盈配合；左旋螺母、右旋螺母的阶梯轴肩部的上、下端面和右旋斜齿轮的上、下端面通过推力球轴承的端面与上圆板下表面和下圆板上表面之间固定；所述下圆板中心设有轴向通孔一，该通孔一两侧与左旋丝杠和右旋丝杠同心位置设有轴向通孔二；位于左旋螺母和右旋螺母中部的两个右旋斜齿轮的连线之间设有与它们啮合的左旋斜齿轮，左旋斜齿轮与发电机的轴通过键连接，发电机与下圆板通过螺栓连接。
所述发电机带有增速器,发电机的输出线与汽车的充电电路连接。
所述两个单向轴承之间的方向相同。
所述上圆板设有两个轴向通孔二，其圆心与左旋丝杠和右旋丝杠同心。
所述上圆板、下圆板与下套筒的上端通过螺栓连接。
本发明通过左旋丝杠和右旋丝杠的使用，实现了将竖直方向的上下运动分解为两个相反方向的旋转运动，再利用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，以及斜齿轮之间的啮合，将两个丝杠的旋转运动转换为电机轴的单向旋转运动，从而带动电机轴朝一个方向旋转进行发电，避免由于转换旋转方向带来的能量损失，同时延长电机的使用寿命。
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，因为吊环与汽车车身销轴连接，下吊环与车轮销轴连接，所以悬架震动时上套筒相对于下套筒上下运动。
上套筒与下套筒反向运动过程：
上套筒与下套筒反向运动时，左旋丝杠和右旋丝杠向上运动，左旋螺母和右旋螺母朝不同的方向旋转，此时一个单向轴承锁死，另一个单向轴承自由转动，带动右旋斜齿轮往一个方向旋转，从而带动左旋斜齿轮往一个方向旋转，再带动电机轴旋转，发电机输出电量。
上套筒与下套筒相向运动过程：
上套筒与下套筒相向运动时，左旋丝杠和右旋丝杠向下运动，左旋螺母和右旋螺母朝不同的且与左旋丝杠和右旋丝杠向上运动时相反的方向旋转，此时在左旋丝杠和右旋丝杠向上运动时锁死的单向轴承自由转动，而自由转动的单向轴承锁死，从而带动左旋斜齿轮仍往一个方向旋转，再带动电机轴旋转，发电机输出电量。
与现有技术比较，本发明的有益效果是：
一、本发明通过双滚珠丝杠与斜齿轮的组合，巧妙地实现整个传动机构简化，使其结构简单、零件大大减少、制造成本降低且传动连续不间断、传动效率高。
二、本发明对传动机构进行了优化，缩小了传动机构的体积，使得减震器纵向尺寸大大减少。
三、本发明安装方便，不用改变汽车原有的悬架结构，可直接代替原有的汽车减震
器，具有较高的应用前景。
附图说明
图1是本发明的正视局部剖视图
图2是本发明上下圆板之间的局部剖视图
图3是本发明上圆板结构示意图
图4是本发明下圆板结构示意图
实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步的详细说明。
一种馈能式减震器，包括套筒、运动转换机构和发电机，上套筒2内侧壁与下套筒5外侧壁之间为间隙配合，上套筒2上部与套筒盖1固定，下套筒5与套筒座7固定，上套筒的顶端设有上吊环13，下套筒的底端设有下吊环8，左旋丝杠6和右旋丝杠12的上端分别与套筒盖1的下表面固定，左旋丝杠6和右旋丝杠12的中部分别与左旋螺母15和右旋螺母17的螺纹间隙配合，左旋螺母15和右旋螺母17的外形为中段凸起的阶梯轴结构，其中段的外径与单向轴承14的内圈过盈配合，两端的外径分别与推力球轴承10的内圈过盈配合；单向轴承14的外圈与右旋斜齿轮11过盈配合；左旋螺母15、右旋螺母17的阶梯轴肩部的上、下端面和右旋斜齿轮11的上、下端面通过推力球轴承10的端面与上圆板3下表面和下圆板16上表面之间固定；上圆板3、下圆板16与下套筒5的上端通过螺栓连接；位于左旋螺母15和右旋螺母17中部的两个右旋斜齿轮11的连线之间设有与它们啮合的左旋斜齿轮4，左旋齿轮4与发电机9的轴通过键连接，发电机9与下圆板16通过螺栓连接。所述右旋斜齿轮11与左旋螺母15、右旋螺母17通过单向轴承连接，这种创新的方式使双向转单向机构大大简化，且传动连续不间断、传动效率高。
所述两个单向轴承14之间的方向相同。
所述上套筒的顶端设有上吊环13，下套筒的底端设有下吊环8，上吊环13与汽车车身销轴连接，下吊环8与车轮销轴连接。
所述发电机9带有增速器,发电机的输出线与汽车的充电电路连接。
所述上圆板设有两个轴向通孔二19，其圆心与左旋丝杠6和右旋丝杠12同心。
所述下圆板中心设有轴向通孔一18，该通孔两侧与左旋丝杠6和右旋丝杠12同心位置设有轴向通孔二19。
上套筒2与下套筒5反向运动过程：
上套筒2与下套筒5反向运动时，左旋丝杠6和右旋丝杠12向上运动，左旋螺母15和右旋螺母17朝不同的方向旋转，此时两个单向轴承14一个锁死，另一个自由转动，带动右旋斜齿轮11往一个方向旋转，从而带动左旋斜齿轮4往一个方向旋转，再带动电机轴旋转，发电机9输出电量。
上套筒2与下套筒5相向运动过程：
上套筒2与下套筒5相向运动时，左旋丝杠6和右旋丝杠12向下运动，左旋螺母15和右旋螺母17朝不同的且与左旋丝杠6和右旋丝杠12向上运动时相反的方向旋转，此时两个单向轴承14，在左旋丝杠6和右旋丝杠12向上运动时锁死的单向轴承自由转动，而自由转动的单向轴承锁死，从而带动左旋斜齿轮4仍往一个方向旋转，再带动电机轴旋转，发电机9输出电量。

Claims (4)

1.一种馈能式减震器，包括套筒、运动转换机构和发电机，上套筒(2)内侧壁与下套筒(5)外侧壁之间为间隙配合，上套筒(2)上部与套筒盖(1)固定，下套筒(5)与套筒座(7)固定，上套筒的顶端设有上吊环(13)，下套筒的底端设有下吊环(8)，其特征在于：左旋丝杠(6)和右旋丝杠(12)的上端分别与套筒盖(1)的下表面固定，左旋丝杠(6)和右旋丝杠(12)的中部分别与左旋螺母(15)和右旋螺母(17)的螺纹间隙配合，左旋螺母(15)和右旋螺母(17)的外形为中段凸起的阶梯轴结构，中段凸起的外径分别与两个单向轴承(14)的内圈过盈配合，两端的外径分别与推力球轴承(10) 的内圈过盈配合；两个单向轴承(14)的外圈分别与两个右旋斜齿轮(11)过盈配合；左旋螺母(15)、右旋螺母(17)的阶梯轴肩部的上、下端面和右旋斜齿轮(11)的上、下端面通过推力球轴承(10)的端面与上圆板(3)下表面和下圆板(16)上表面之间固定，上圆板(3)设有两个轴向通孔二（19），其圆心与左旋丝杠(6)和右旋丝杠(12)同心；所述下圆板(16)中心设有轴向通孔一（18），该通孔一（18）两侧与左旋丝杠(6)和右旋丝杠(12)同心位置设有轴向通孔二（19）；位于左旋螺母(15)和右旋螺母(17)中部的两个右旋斜齿轮(11)的连线之间设有与它们啮合的左旋斜齿轮(4)，左旋斜齿轮(4)与发电机(9)的轴通过键连接，发电机(9)与下圆板(16)通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种馈能式减震器，其特征在于:所述发电机(9)带有增速器,发电机的输出线与汽车的充电电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种馈能式减震器，其特征在于: 所述两个单向轴承(14)之间的方向相同。
4.根据权利要求1所述的一种馈能式减震器，其特征在于: 所述上圆板(3)、下圆板(16)与下套筒(5)的上端通过螺栓连接。
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