CN108644081A - 基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动汽车共振发电的驱动方法和结构，属于汽车领域。基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法，包括设置在中空重物托板上的发电机，发电机中心轴上设置有齿轮，齿轮单侧啮合有直齿条，直齿条由具有杠杆效应的由不同活塞直径构成的液压系统组的从动液压缸的活塞杆带动，驱动发电机中心轴转动，所述液压系统组还包括设置在车轴上的主动液压缸和连接一个或多个液压缸的无节流压差液压回路，主动液压缸的活塞杆连接车身底板，将簧上车身的振动力通过液压回路和液压缸进行传导，转变为发电机旋转的驱动力。本发明利用液压传导振动力，驱动电动汽车的共振发电，在共振发电装置与汽车底盘结构的匹配性及缓冲性方面得到了优化。

Description

基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法和装置
技术领域
本发明涉及汽车动能发电的方法，尤其涉及基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法和装置。
背景技术
关于利用汽车动能发电的方法，尤其对于汽车行驶时振动的垂直方向所产生的动能的回收利用，中国专利申请号为201610496171.7的《基于杠杆原理的电动汽车共振发电优化方法和结构》，提出了振动导向装置和设置于簧上车身处具有垂直弹性系统的中空重物托板上的动能发电装置，动能发电装置包括发电机和增速器，以及在发电机中心轴上设置的内套有单向轴承的齿轮，所述齿轮单侧啮合有直齿条，所述中空重物托板与簧上车身具有相同的固有频率，所述直齿条被杠杆带动，杠杆的支点设置在车轴上，杠杆动力端固定连接簧上车身，承接簧上车身的振动力，杠杆阻力端带动直齿条沿垂直固定在振动导向框架上的滑轨上下移动，克服发电机转矩阻力；在簧上车身的压缩及反弹行程中，杠杆通过直齿条，驱动直齿条所啮合的齿轮，使发电机中心轴转动，并与中空重物托板在车身振动时的共振的作用力进行叠加，使发电机发电，且杠杆通过分别带动不同的直齿条，驱动直齿条所啮合的不同的齿轮，使发电机中心轴同向连续转动。
虽然上述发明申请通过杠杆的设置，将簧上车身的振动通过杠杆传导作用在中空重物托板，以及发电机中心轴上，同时还与设置了弹性系统的中空重物托板的与簧上车身振动的共振结合，能够在车身振动很小时放大了振幅的作用距离，提高了振动能量的捕捉效率，也能起到对车身的抑振；简化了原来多组复合弹性系统的设置，提高了振动能量的转化效率。
但是，杠杆的刚性驱动存在着共振发电装置与汽车的底盘结构空间兼容性较差的问题，和对汽车车身的安全性和缓冲舒适性会有一定影响的问题，且对振动传导的共振振幅没有有效的控制手段。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于电动汽车共振发电的振动控制方法和结构，不仅改善了共振发电装置与底盘结构空间之间的兼容性，而且避免了车身振动中缓冲性劣化的问题。
技术方案
一种基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法，包括包括共振发电装置和振动导向装置，共振发电装置包括发电机和增速器，以及在发电机中心轴上设置的内套有单向轴承的齿轮，所述齿轮单侧啮合有直齿条，其特征在于：所述直齿条由具有杠杆效应的由不同活塞直径构成的液压系统组的其中一个液压缸的活塞杆带动，驱动发电机中心轴转动，所述液压系统组还包括设置在车轴上的液压缸和连接一个或多个液压缸的无节流压差的液压回路，车轴上的液压缸的活塞杆连接车身底板，将簧上车身的振动力通过液压系统组的液压回路和由液压回路连接的一个或多个液压缸进行传导，转变为发电机旋转的驱动力。
进一步，采用三组液压系统组，分别连接和驱动三根直齿条，设置在发电机中心轴两侧，分别起到放大振幅的同向费力杠杆效应，抑振的反向费力杠杆效应和克服启动扭矩的省力杠杆效应。
一种应用上述方法的电动汽车共振发电液压驱动装置，包括共振发电装置和振动导向装置，共振发电装置包括发电机和增速器，以及在发电机中心轴上设置的内套有单向轴承的齿轮，所述齿轮单侧啮合有直齿条，其特征在于：所述直齿条由液压系统组的从动液压缸的活塞杆带动，所述液压系统组还包括设置在车轴上的液压缸，车轴上的液压缸的活塞杆连接车身底板，承接簧上车身的振动，为主动液压缸，通过液压系统组的无节流压差的液压回路和由液压回路连接的一个或多个从动液压缸进行振动传导，将振动力传导至被从动液压缸的活塞杆带动的直齿条，驱动发电机中心轴转动，并且每组液压系统组通过设置不同活塞直径大小的液压缸使液压系统组具有杠杆效应，与车身振动时的共振的作用力进行叠加，使发电机发电。
进一步，所述液压系统组包括三组，分别连接和驱动三根直齿条，直齿条设置在发电机中心轴两侧，三组液压系统组分别为用于放大振幅的具有同向费力杠杆效应的液压系统组，用于抑振的具有反向费力杠杆效应的液压系统组，和用于克服共振发电装置启动扭矩的具有省力杠杆效应的液压系统组。
进一步，所述用于放大振幅的液压系统组包括设置在车轴上的第一主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第一从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第一主动液压缸的活塞直径大于所述第一从动液压缸的活塞直径；连接所述第一主动液压缸和第一从动液压缸的液压油路，将第一主动液压缸的下油腔与第一从动液压缸的上油腔相连，同时将第一主动液压缸的上油腔与第一从动液压缸的下油腔相连。
进一步，所述用于抑振的液压系统组包括设置在车轴上的第二主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第二从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第二主动液压缸的活塞直径大于所述第二从动液压缸的活塞直径；连接所述第二主动液压缸和第二从动液压缸的液压油路，将第二主动液压缸的下油腔与第二从动液压缸的下油腔相连，同时将第二主动液压缸的上油腔与第二从动液压缸的上油腔相连。
进一步，所述用于克服共振发电装置启动扭矩的液压系统组包括设置在车轴上的第三主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第三从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第三主动液压缸的活塞直径小于所述第三从动液压缸的活塞直径；连接所述第三主动液压缸和第三从动液压缸的液压油路，将第三主动液压缸的下油腔与第三从动液压缸的下油腔相连，同时将第三主动液压缸的上油腔与第三从动液压缸的上油腔相连。
进一步，活塞杆驱动直齿条的从动液压缸，中间通过液压缸固定箍和从动液压缸支撑架垂直固定在振动导向装置的振动导向框架上，采用顶部和底部均具有活塞杆的双活塞杆结构，顶部的上活塞杆和底部的下活塞杆均与直齿条以从动液压缸滑块相连接，从动液压缸滑块沿固定在振动导向框架上的导轨上下运动。
进一步，所述主动液压缸顶部的单活塞杆通过采用相互垂直、彼此间固定连接的两个用于抗扭力的转轴套筒与车身底板相连，转轴套筒与单活塞杆之间通过十字联结件固定，十字联结件通过主动液压缸滑块沿轴向固定在液压缸固定框架上的框架固定滑轨上下移动；主动液压缸底部也通过相互垂直、彼此间固定连接的两个用于抗扭力的转轴套筒固定在车轴上，转轴套筒通过转轴套筒固定件固定。
进一步，将液压回路的油管内径及液压缸活塞的上油腔和下油腔的进出油孔的直径，与液压系统组中活塞直径为小尺寸的液压缸的活塞直径设置为相同的直径，构成无节流压差的液压回路，避免液压回路中节流压差所致压力对车身振动的缓冲性劣化。
有益效果
本发明的基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法通过采用液压装置，且具有杠杆效应的主动液压缸和从动液压缸的配合，将车身底板的振动力传导到共振发电装置的发电机转轴，利用液压传导振动力以杠杆效应驱动电动汽车的共振发电，不仅能实现振动传导，而且能够具有多种效果和作用，完美的解决了杠杆的刚性传动对车身安全性和缓冲舒适性影响的问题，而且安装方便，易于控制，在汽车底盘结构的匹配性方面得到了优化。
本发明采用无节流压差的液压回路，能够避免节流压差所致压力对车身振动缓冲性的劣化。
附图说明
图1为本发明的整体结构位于车底板下方的示意图；
图2为本发明实施例1中用于放大振幅的液压系统组放大示意图；
图3为本发明实施例1中用于抑振的液压系统组放大示意图；
图4为本发明实施例1中用于克服共振发电装置启动扭矩的液压系统组示意图；
图5为本发明中主动液压缸的放大示意图；
图6为本发明中从动液压缸的放大示意图；
图7为本发明的一组液压系统组的装配示意图；
图8为本发明实施例2中用于放大振幅的液压系统组放大示意图；
图9为本发明实施例2中用于抑振的液压系统组放大示意图；
图10为本发明实施例2中用于克服共振发电装置启动扭矩的液压系统组示意图；
其中：1-车身底板，2-车轮，3-空气弹簧，4-振动导向框架，5-中空重物托板，6-发电机中心轴，7-齿轮，8-直齿条，9-第一从动液压缸，10-第一主动液压缸，11-第二从动液压缸，12-第二主动液压缸，13-第三从动液压缸，14-第三主动液压缸，15-从动液压缸油路，16-泄流泄压油路，17-单活塞杆，18-双活塞杆，19-分流节流控制阀，20-电子控制器，21-液压缸油孔，22-液压缸固定框架，23-液压缸固定箍，24-车轴，25-十字联结件，26-主动液压缸滑块，27-框架固定滑轨，28-转轴套筒，29-转轴套筒固定件，30-从动液压缸滑块，31-导轨，32-从动液压缸支撑架。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图，进一步阐述本发明。
申请人之前申请的利用杠杆放大振幅和优化复合弹性系统的专利申请，因为杠杆的刚性驱动，会引发对车身底盘装置共振发电装置兼容性困难的忧虑，以及车身安全性和缓冲舒适性影响的忧虑。
本申请提出了一种基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法，包括共振发电装置和振动导向装置，共振发电装置包括设置在中空重物托板上的动能发电装置，动能发电装置包括发电机和增速器，以及在发电机中心轴上设置的内套有单向轴承的齿轮，所述齿轮单侧啮合有直齿条，所述中空重物托板与簧上车身具有相同的固有频率，所述直齿条由具有杠杆效应的由不同活塞直径构成的液压系统组的其中一个液压缸的活塞杆带动，驱动发电机中心轴转动，所述液压系统组还包括设置在车轴上的液压缸和连接一个或多个液压缸的无节流压差的液压回路，车轴上的液压缸的活塞杆连接车身底板，将簧上车身的振动力通过液压系统组的液压回路和由液压回路连接的一个或多个液压缸进行传导，转变为发电机旋转的驱动力。
所述液压系统组采用三组，分别连接和驱动三根直齿条，直齿条设置在发电机中心轴两侧，分别起到放大振幅的同向费力杠杆效应，抑振的反向费力杠杆效应和克服启动扭矩的省力杠杆效应。从而实现多种功能和效果。
应用上述方法的电动汽车共振发电液压驱动装置，可以有多种实施情况。
实施例1
电动汽车共振发电液压驱动装置，直齿条由上述液压系统组的从动液压缸的活塞杆带动，液压系统组还包括设置在车轴上的液压缸，车轴上的液压缸的活塞杆连接车身底板，承接簧上车身的振动，为主动液压缸，通过液压系统组的液压回路和由液压回路连接的一个或多个从动液压缸进行振动传导，将振动传导至被液压缸的活塞杆带动的直齿条，驱动发电机中心轴转动，并且每组液压系统组通过设置不同活塞直径大小的液压缸使液压系统组具有杠杆效应，与中空重物托板在车身振动时的共振的作用力进行叠加，使发电机发电。如附图1所示意。
液压系统组包括三组，分别连接三根直齿条，直齿条设置在发电机中心轴两侧，三组液压系统组分别为用于放大振幅的具有同向费力杠杆效应的液压系统组，用于抑振的具有反向费力杠杆效应的液压系统组，和用于克服共振发电装置启动扭矩的具有反向省力杠杆效应的液压系统组。所述同向或反向是指车身振动方向与直齿条被驱动的方向是相同的或相反的。
所述用于放大振幅的液压系统组包括设置在车轴上的第一主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第一从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第一主动液压缸的活塞直径大于所述第一从动液压缸的活塞直径；连接所述第一主动液压缸和第一从动液压缸的液压油路，将第一主动液压缸的下油腔与第一从动液压缸的上油腔相连，同时将第一主动液压缸的上油腔与第一从动液压缸的下油腔相连。如附图2所示意。
所述用于抑振的液压系统组包括设置在车轴上的第二主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第二从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第二主动液压缸的活塞直径大于所述第二从动液压缸的活塞直径；连接所述第二主动液压缸和第二从动液压缸的液压油路，将第二主动液压缸的下油腔与第二从动液压缸的下油腔相连，同时将第二主动液压缸的上油腔与第二从动液压缸的上油腔相连。如附图3所示意。
所述用于克服共振发电装置启动扭矩的液压系统组包括设置在车轴上的第三主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第三从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第三主动液压缸的活塞直径小于所述第三从动液压缸的活塞直径；连接所述第三主动液压缸和第三从动液压缸的液压油路，将第三主动液压缸的下油腔与第三从动液压缸的下油腔相连，同时将第三主动液压缸的上油腔与第三从动液压缸的上油腔相连。如附图4所示意。
底部设置在车轴上的主动液压缸，采用顶部活塞杆的单活塞杆结构，顶部的活塞杆连接车身底板。活塞杆驱动直齿条的从动液压缸，中间通过液压缸固定箍和从动液压缸支撑架垂直固定在振动导向装置的振动导向框架上，采用顶部和底部均具有活塞杆的双活塞杆结构，顶部的上活塞杆和底部的下活塞杆均与直齿条以从动液压缸滑块相连接，从动液压缸滑块沿固定在振动导向框架上的导轨上下运动。如附图7示意为其中一组液压系统组的装配示意图。
所述主动液压缸顶部的单活塞杆通过采用相互垂直、彼此间固定连接的两个用于抗扭力的转轴套筒与车身底板相连，转轴套筒与单活塞杆之间通过十字联结件固定，十字联结件通过主动液压缸滑块沿轴向固定在液压缸固定框架上的框架固定滑轨上下移动。主动液压缸底部也通过相互垂直、彼此间固定连接的两个用于抗扭力的转轴套筒固定在车轴上，转轴套筒通过转轴套筒固定件固定。转轴套筒和滑块滑轨的设置化解了车身与车轴之间的扭力。主动液压缸和从动液压缸的固定形式分别如附图5和附图6示意。
将两个活塞直径不同的主动液压缸和从动液压缸，分别垂直设置于车轴和振动导向装置上，主动液压缸是以车轴为支撑的抗扭力设置，其单活塞杆联结车身底板，承接车身的振动力。从动液压缸被振动导向装置定位，其双活塞杆固定联结直齿条，承接共振发电的阻尼。
将液压回路的油管内径及液压缸活塞的上油腔和下油腔的进出油孔的直径，与相对来说，活塞直径为小尺寸的液压缸的活塞直径设置为相同的直径，构成无节流压差的液压回路。
实施例2
三组液压系统组除了包括上述每组的主动液压缸和从动液压缸，以及连接主动液压缸和从动液压缸的液压油路之外，还包括将每组的主动液压缸的上油腔和下油腔连接的主动液压缸的泄流泄压油路。
在每组的两路油路上使用分流节流控制阀来控制两路油路的分别的流量，从而能够主动控制连接主动液压缸和从动液压缸的液压油路的流量大小。然后通过从动液压缸流量的控制驱动直齿条的移动速度，即发电机的转速，达到主动控制发电量的大小。
此时，每组的泄流泄压油路除能用于分流之外，还能够化解连接主动液压缸和从动液压缸的从动液压缸油路中节流压差所致压力对车身振动的缓冲劣化。
本发明采用具有杠杆效应及无节流压差油路的液压驱动设置，较刚性杠杆传导，在汽车底盘结构的匹配性方面得到了优化，并且完美的解决了杠杆的刚性传动对车身安全性和缓冲舒适性影响的问题。

Claims (10)

1.一种基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法，包括共振发电装置和振动导向装置，共振发电装置包括发电机和增速器，以及在发电机中心轴上设置的内套有单向轴承的齿轮，所述齿轮单侧啮合有直齿条，其特征在于：所述直齿条由具有杠杆效应的由不同活塞直径构成的液压系统组的其中一个液压缸的活塞杆带动，驱动发电机中心轴转动，所述液压系统组还包括设置在车轴上的液压缸和连接一个或多个液压缸的无节流压差的液压回路，车轴上的液压缸的活塞杆连接车身底板，将簧上车身的振动力通过液压系统组的液压回路和由液压回路连接的一个或多个液压缸进行传导，转变为发电机旋转的驱动力。
2.如权利要求1所述的基于杠杆效应的电动汽车共振发电液压驱动方法，其特征在于：采用三组液压系统组，分别连接和驱动三根直齿条，设置在发电机中心轴两侧，分别起到放大振幅的同向费力杠杆效应，抑振的反向费力杠杆效应和克服启动扭矩的省力杠杆效应。
3.一种应用如权利要求1所述方法的电动汽车共振发电液压驱动装置，包括共振发电装置和振动导向装置，共振发电装置包括发电机和增速器，以及在发电机中心轴上设置的内套有单向轴承的齿轮，所述齿轮单侧啮合有直齿条，其特征在于：所述直齿条由液压系统组的从动液压缸的活塞杆带动，所述液压系统组还包括设置在车轴上的液压缸，车轴上的液压缸的活塞杆连接车身底板，承接簧上车身的振动，为主动液压缸，通过液压系统组的无节流压差的液压回路和由液压回路连接的一个或多个从动液压缸进行振动传导，将振动力传导至被从动液压缸的活塞杆带动的直齿条，驱动发电机中心轴转动，并且每组液压系统组通过设置不同活塞直径大小的液压缸使液压系统组具有杠杆效应，与车身振动时的共振的作用力进行叠加，使发电机发电。
4.如权利要求3所述的电动汽车共振发电液压驱动装置，其特征在于：所述液压系统组包括三组，分别连接和驱动三根直齿条，直齿条设置在发电机中心轴两侧，三组液压系统组分别为用于放大振幅的具有同向费力杠杆效应的液压系统组，用于抑振的具有反向费力杠杆效应的液压系统组，和用于克服共振发电装置启动扭矩的具有省力杠杆效应的液压系统组。
5.如权利要求4所述的电动汽车共振发电液压驱动装置，其特征在于：所述用于放大振幅的液压系统组包括设置在车轴上的第一主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第一从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第一主动液压缸的活塞直径大于所述第一从动液压缸的活塞直径；连接所述第一主动液压缸和第一从动液压缸的液压油路，将第一主动液压缸的下油腔与第一从动液压缸的上油腔相连，同时将第一主动液压缸的上油腔与第一从动液压缸的下油腔相连。
6.如权利要求4所述的电动汽车共振发电液压驱动装置，其特征在于：所述用于抑振的液压系统组包括设置在车轴上的第二主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第二从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第二主动液压缸的活塞直径大于所述第二从动液压缸的活塞直径；连接所述第二主动液压缸和第二从动液压缸的液压油路，将第二主动液压缸的下油腔与第二从动液压缸的下油腔相连，同时将第二主动液压缸的上油腔与第二从动液压缸的上油腔相连。
7.如权利要求4所述的电动汽车共振发电液压驱动装置，其特征在于：所述用于克服共振发电装置启动扭矩的液压系统组包括设置在车轴上的第三主动液压缸和活塞杆驱动直齿条的第三从动液压缸及连接两个液压缸的液压油路，所述第三主动液压缸的活塞直径小于所述第三从动液压缸的活塞直径；连接所述第三主动液压缸和第三从动液压缸的液压油路，将第三主动液压缸的下油腔与第三从动液压缸的下油腔相连，同时将第三主动液压缸的上油腔与第三从动液压缸的上油腔相连。
8.如权利要求3所述的电动汽车共振发电液压驱动装置，其特征在于：活塞杆驱动直齿条的从动液压缸，中间通过液压缸固定箍和从动液压缸支撑架垂直固定在振动导向装置的振动导向框架上，采用顶部和底部均具有活塞杆的双活塞杆结构，顶部的上活塞杆和底部的下活塞杆均与直齿条以从动液压缸滑块相连接，从动液压缸滑块沿固定在振动导向框架上的导轨上下运动。
9.如权利要求8所述的电动汽车共振发电液压驱动装置，其特征在于：所述主动液压缸顶部的单活塞杆通过采用相互垂直、彼此间固定连接的两个用于抗扭力的转轴套筒与车身底板相连，转轴套筒与单活塞杆之间通过十字联结件固定，十字联结件通过主动液压缸滑块沿轴向固定在液压缸固定框架上的框架固定滑轨上下移动；主动液压缸底部也通过相互垂直、彼此间固定连接的两个用于抗扭力的转轴套筒固定在车轴上，转轴套筒通过转轴套筒固定件固定。
10.如权利要求3所述的电动汽车共振发电液压驱动装置，其特征在于：将液压回路的油管内径及液压缸活塞的上油腔和下油腔的进出油孔的直径，与液压系统组中活塞直径为小尺寸的液压缸的活塞直径设置为相同的直径，构成无节流压差的液压回路，避免液压回路中节流压差所致压力对车身振动的缓冲性劣化。
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WO2002095915A2 (en) * 2001-05-22 2002-11-28 Mazza Gerald P Power conversion system
CN203067200U (zh) * 2013-02-04 2013-07-17 李光能 一种车辆行驶中液压能的利用装置
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