CN109356807A - 直齿式等阻能量回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及能量回收领域，具体涉及了一种直齿式等阻能量回收装置，当其第一部件和第二部件产生相对直线运动时，传动齿轮和齿条将直线运动转化为旋转运动，变速装置根据路况改变传动比，使发电机的转速保持在预设的转速范围内，防止发电机的转速超过其额定转速；由于发电机在不同的输出功率下的转动阻力并非恒定，弹力补偿组件的调节阀适时调节其开度，进而改变活塞缸机构的压缩阻力，以补偿能量回收组件的压缩阻力的变化，使该能量回收装置的总压缩阻力处于某一预设的阻力值范围。

Description

直齿式等阻能量回收装置
技术领域
本发明涉及能量回收领域，特别是涉及一种直齿式等阻能量回收装置。
背景技术
车辆的悬架系统中由于弹性元件受冲击产生震动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减震器，以衰减震动。其中，较为常见的是液力减震器，其工作原理是当车架(或车身)和车桥间震动而出现相对运动时，减震器内的活塞上下移动，减震器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对震动形成阻尼力，使汽车震动能量转化为油液热能，再由减震器吸收散发到大气中。然而，该类减震器的将汽车震动能量转化为油液热能的效率有限，导致其滤震效率难以再提升。而且，即便车辆在城市的铺装道路上行驶，也仍然会产生大量的颠簸，减震器吸收并转化的汽车震动能量较多，如果能够将汽车震动能力进行回收，那么车辆的能源利用率将会大幅提高。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种直齿式等阻能量回收装置，以解决传统减震器滤震效率不足且无法回收汽车震动能量的问题。
基于此，本发明提供了一种直齿式等阻能量回收装置，包括第一部件、第二部件、能量回收组件、弹力补偿组件和蓄电装置；
所述能量回收组件包括发电机、转动连接于所述第一部件的传动齿轮以及固定连接于所述第二部件的齿条，所述齿条和传动齿轮相啮合，所述传动齿轮通过能够调节传动比且用于将所述发电机的转速保持在预设的转速范围内的变速装置传动连接于所述发电机，所述发电机和蓄电装置电性连接；
所述弹力补偿组件包括油箱以及两端分别连接于所述第一部件和第二部件的活塞缸机构，所述活塞缸机构上具有连通于所述油箱的单向进油油路和单向排油油路，所述单向排油油路上设有通过一作动器调节阀口开启面积的调节阀。
作为优选的，所述变速装置包括驱动带轮、从动带轮、调距机构以及卷绕于所述驱动带轮和从动带轮上的第一传动带；所述传动齿轮连接于所述驱动带轮，所述从动带轮连接于所述发电机，或者，所述传动齿轮连接于所述从动带轮，所述驱动带轮连接于所述发电机；
所述驱动带轮包括传动轴、固接在所述传动轴上的固定轮以及不可相对转动地套接在所述传动轴上且能够沿所述传动轴的轴向滑动的滑动轮，所述第一传动带位于所述固定轮和滑动轮之间，所述调距机构能够调节所述固定轮和滑动轮的间距。
作为优选的，所述活塞缸机构包括固接于所述第一部件的油缸以及固接于所述第二部件的活塞，所述单向进油油路和单向排油油路均连通于所述油缸。
作为优选的，所述能量回收组件还包括行星齿轮组，所述行星齿轮组包括齿圈、太阳轮、行星架以及转动连接于所述行星架的行星轮，所述传动齿轮传动连接于所述齿圈，所述变速装置的输入端连接于所述太阳轮，所述行星架固接于所述第一部件。
作为优选的，还包括弹性件，所述弹性件的两端分别连接于所述第一部件和第二部件。
作为优选的，所述能量回收组件还包括两个传动带轮以及卷绕于两个所述传动带轮上的第二传动带，两个所述传动带轮分别连接于发电机和变速装置的输出端。
作为优选的，所述能量回收组件还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括与所述传动齿轮相连接的缓冲轴以及直接或间接地传动连接于所述变速装置的输入端的传动件，所述缓冲轴和传动件通过扭簧相连。
作为优选的，所述缓冲装置还包括第一单向轴承和第二单向轴承，所述传动齿轮通过所述第一单向轴承连接于所述缓冲轴，所述缓冲轴通过所述第二单向轴承连接于所述第一部件，所述第一单向轴承和第二单向轴承的锁止旋向相反。
作为优选的，所述调距机构包括固接于所述第一部件的螺母以及活动地配合连接于所述螺母的螺杆，所述螺杆的一端转动连接于所述滑动轮。
作为优选的，所述第一部件上设有中空的插接筒，所述第二部件上设有插接舌，所述插接舌能相对滑移地插入所述插接筒中。
本发明的直齿式等阻能量回收装置，当其第一部件和第二部件产生相对直线运动时，传动齿轮和齿条将直线运动转化为旋转运动，变速装置根据路况改变传动比，使发电机的转速保持在预设的转速范围内，防止发电机的转速超过其额定转速；由于发电机在不同的输出功率下的转动阻力并非恒定，弹力补偿组件的调节阀适时调节其开度，进而改变活塞缸机构的压缩阻力，以补偿能量回收组件的压缩阻力的变化，使该能量回收装置的总压缩阻力处于某一预设的阻力值范围。
附图说明
图1是本发明实施例的直齿式等阻能量回收装置的正视示意图；
图2是本发明实施例的直齿式等阻能量回收装置的侧视剖面示意图；
图3是本发明实施例的直齿式等阻能量回收装置的正视剖面示意图；
图4是本发明实施例的直齿式等阻能量回收装置的俯视剖面示意图；
图5是本发明实施例的直齿式等阻能量回收装置的局部剖视示意图；
图6是本发明实施例的直齿式等阻能量回收装置的缓冲装置示意图。
其中，1、第一部件；2、第二部件；3、能量回收组件；31、发电机；32、传动齿轮；33、齿条；34、变速装置；341、从动带轮；342、调距机构；343、第一传动带；344、传动轴；345、固定轮；346、滑动轮；35、行星齿轮组；351、齿圈；352、太阳轮；353、行星架；354、行星轮；36、传动带轮；37、第二传动带；38、缓冲装置；381、缓冲轴；382、传动件；383、扭簧；384、第一单向轴承；385、第二单向轴承；4、弹力补偿组件；41、油箱；42、活塞缸机构；421、油缸；422、活塞；43、单向排油油路；431、调节阀；432、作动器；5、弹性件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
结合图1至5所示，示意性地显示了本发明的直齿式等阻能量回收装置，包括第一部件1、第二部件2、能量回收组件3、弹力补偿组件4和蓄电装置(未图示)。第一部件1上设有中空的插接筒，第二部件2上设有插接舌，插接舌能相对滑移地插入插接筒中，第一部件1和第二部件2之间还设有弹性件5，弹性件5的两端分别连接于第一部件1和第二部件2，第一部件1和第二部件2构成了车辆的减震装置。
如图2至图3所示，能量回收组件3包括发电机31、转动连接于第一部件1的传动齿轮32以及固定连接于第二部件2的齿条33，齿条33和传动齿轮32相啮合，传动齿轮32通过能够调节传动比且用于将发电机31的转速保持在预设的转速范围内的变速装置34传动连接于发电机31，发电机31和蓄电装置电性连接。其中，传动齿轮32和变速装置34之间设有单向离合器，以实现发电机31的主轴始终处于同一旋向，以稳定地回收电能。
如图3，弹力补偿组件4包括油箱41以及两端分别连接于第一部件1和第二部件2的活塞缸机构42，活塞缸机构42上具有连通于油箱41的单向进油油路和单向排油油路43，单向排油油路43上设有通过一作动器432调节阀431口开启面积的调节阀431。当第一部件1和第二部件2背向运动时，油箱41内的油液从单向进油油路进入活塞缸机构42，当第一部件1和第二部件2相向运动时，活塞缸机构42中的油液从单向排油油路43进入油箱41。由于蓄电装置在不同的充电阶段的充电电流并不相同，如蓄电装置电量较少时(电量为0～80％)，其需要的充电电流较大，因此发电机31的内阻会随着蓄电装置的充电电流增大而增大，此时，发电机31内阻增大导致需要更大的外力才能够推动齿条33与传动齿轮32啮合传动，即能量回收组件3的压缩阻力增大，乘客能够感受到车辆的颠簸感增强。为此，作动器432对调节阀431进行调节以使其阀口开启面积增大，即弹力补偿组件4的压缩阻力降低，以补偿能量回收组件3的压缩阻力变化，确保能量回收组件3和弹力补偿组件4的总压缩阻力处于一预设的恒定值或某一阻力值范围内，避免该能量回收装置的压缩阻力随着蓄电装置的充电电流变化而变化。在弹力补偿的过程中，该能量回收装置的压缩阻力＝能量回收组件3的压缩阻力+弹力补偿组件4的压缩阻力。
优选的，如图4和图5，变速装置34包括驱动带轮、从动带轮341、调距机构342以及卷绕于驱动带轮和从动带轮341上的第一传动带343。传动齿轮32连接于驱动带轮，从动带轮341连接于发电机31，或者，为了达到同样的技术效果，传动齿轮32连接于从动带轮341，驱动带轮连接于发电机31。其中，驱动带轮包括传动轴344、固接在传动轴344上的固定轮345以及不可相对转动地套接在传动轴344上且能够沿传动轴344的轴向滑动的滑动轮346，第一传动带343位于固定轮345和滑动轮346之间，调距机构342能够调节固定轮345和滑动轮346的间距，进而无级地调节变速装置34的传动比。具体地，调距机构342包括固接于第一部件1的螺母(未标示)以及活动地配合连接于螺母的螺杆(未标示)，螺杆的一端转动连接于滑动轮346，旋动螺杆即可使螺杆朝其轴向方向运动，以顶推或拉扯滑动轮346在传动轴344上滑移。当车辆在凹凸不平的路面上行进时，第一部件1和第二部件2的相对运动频率以及行程较大，此时传动齿轮32的转速提升，为了让发电机31保持在发电效率较高的转速并防止发电机31超速运行，变速装置34适时调节传动比，而当变速装置34改变传动比后，变速装置34的输入端的旋转阻力也会发生变化，最终结果是能量回收组件3的压缩阻力随变速装置34的传动比变化而变化，因此，弹力补偿组件4的调节阀431的开启面积不仅要根据蓄电装置的充电电流的变化而变化，还需要根据变速装置34的传动比的变化而变化。
进一步的，活塞缸机构42包括固接于第一部件1的油缸421以及固接于第二部件2的活塞422，所述单向进油油路和单向排油油路43均连通于油缸421。能量回收组件3还包括行星齿轮组35，行星齿轮组35包括齿圈351、太阳轮352、行星架353以及转动连接于行星架353的行星轮354，传动齿轮32传动连接于齿圈351，变速装置34的输入端连接于太阳轮352，行星架353固接于第一部件1，行星齿轮组35能够将传动齿轮32的转速提升为更高的转速，使得行星齿轮组35的输出转速更接近于发电机31的最大发电效率转速。能量回收组件3还包括两个传动带轮36以及卷绕于两个传动带轮36上的第二传动带37，两个传动带轮36分别连接于发电机31和变速装置34的输出端，第二传动带37还可以由橡胶材质制成，以使其具有一定的弹性，为发电机31提供缓冲保护。
如图6，能量回收组件3还包括缓冲装置38，缓冲装置38包括与传动齿轮32相连接的缓冲轴381以及直接或间接地传动连接于变速装置34的输入端的传动件382，缓冲轴381和传动件382通过扭簧383相连，在外力刚施加在第一部件1和第二部件2上以使二者相向运动时，发电机31的主轴转速从零开始逐渐增加，扭簧383可缓解剧增的外力对发电机31的冲击，而且扭簧383能够对传动齿轮32的动能进行暂存，待发电机31的主轴转速较快时，扭簧383可将暂存的动能重新释放。具体地，缓冲装置38还包括第一单向轴承384和第二单向轴承385，传动齿轮32通过第一单向轴承384连接于缓冲轴381，缓冲轴381通过第二单向轴承385连接于第一部件1，第一单向轴承384和第二单向轴承385的锁止旋向相反，当第一部件1和第二部件2相向运动时，齿条33带动传动齿轮32转动，此时第一单向轴承384锁止，第二单向轴承385允许缓冲轴381与第一部件1产生相对旋转，动力从传动齿轮32输出至缓冲轴381；而当第一部件1和第二部件2相背运动时，第一单向轴承384允许传动齿轮32与缓冲轴381产生相对旋转，而第二单向轴承385锁止，动力将无法从传动齿轮32输出至缓冲轴381，以此确保扭簧383暂存的动能不会从缓冲轴381反向输出至传动齿轮32。
综上所述，本发明的直齿式等阻能量回收装置，当其第一部件1和第二部件2产生相对直线运动时，传动齿轮32和齿条33将直线运动转化为旋转运动，变速装置34根据路况改变传动比，使发电机31的转速保持在预设的转速范围内，防止发电机31的转速超过其额定转速；由于发电机31在不同的输出功率下的转动阻力并非恒定，弹力补偿组件4的调节阀431适时调节其开度，进而改变活塞缸机构42的压缩阻力，以补偿能量回收组件3的压缩阻力的变化，使该能量回收装置的总压缩阻力处于某一预设的阻力值范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，包括第一部件、第二部件、能量回收组件、弹力补偿组件和蓄电装置；
所述能量回收组件包括发电机、转动连接于所述第一部件的传动齿轮以及固定连接于所述第二部件的齿条，所述齿条和传动齿轮相啮合，所述传动齿轮通过能够调节传动比且用于将所述发电机的转速保持在预设的转速范围内的变速装置传动连接于所述发电机，所述发电机和蓄电装置电性连接；
所述弹力补偿组件包括油箱以及两端分别连接于所述第一部件和第二部件的活塞缸机构，所述活塞缸机构上具有连通于所述油箱的单向进油油路和单向排油油路，所述单向排油油路上设有通过一作动器调节阀口开启面积的调节阀。
2.根据权利要求1所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，所述变速装置包括驱动带轮、从动带轮、调距机构以及卷绕于所述驱动带轮和从动带轮上的第一传动带；所述传动齿轮连接于所述驱动带轮，所述从动带轮连接于所述发电机，或者，所述传动齿轮连接于所述从动带轮，所述驱动带轮连接于所述发电机；
所述驱动带轮包括传动轴、固接在所述传动轴上的固定轮以及不可相对转动地套接在所述传动轴上且能够沿所述传动轴的轴向滑动的滑动轮，所述第一传动带位于所述固定轮和滑动轮之间，所述调距机构能够调节所述固定轮和滑动轮的间距。
3.根据权利要求1所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，所述活塞缸机构包括固接于所述第一部件的油缸以及固接于所述第二部件的活塞，所述单向进油油路和单向排油油路均连通于所述油缸。
4.根据权利要求1所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，所述能量回收组件还包括行星齿轮组，所述行星齿轮组包括齿圈、太阳轮、行星架以及转动连接于所述行星架的行星轮，所述传动齿轮传动连接于所述齿圈，所述变速装置的输入端连接于所述太阳轮，所述行星架固接于所述第一部件。
5.根据权利要求1所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，还包括弹性件，所述弹性件的两端分别连接于所述第一部件和第二部件。
6.根据权利要求1所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，所述能量回收组件还包括两个传动带轮以及卷绕于两个所述传动带轮上的第二传动带，两个所述传动带轮分别连接于发电机和变速装置的输出端。
7.根据权利要求1所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，所述能量回收组件还包括缓冲装置，所述缓冲装置包括与所述传动齿轮相连接的缓冲轴以及直接或间接地传动连接于所述变速装置的输入端的传动件，所述缓冲轴和传动件通过扭簧相连。
8.根据权利要求7所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，所述缓冲装置还包括第一单向轴承和第二单向轴承，所述传动齿轮通过所述第一单向轴承连接于所述缓冲轴，所述缓冲轴通过所述第二单向轴承连接于所述第一部件，所述第一单向轴承和第二单向轴承的锁止旋向相反。
9.根据权利要求2所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，所述调距机构包括固接于所述第一部件的螺母以及活动地配合连接于所述螺母的螺杆，所述螺杆的一端转动连接于所述滑动轮。
10.根据权利要求1所述的直齿式等阻能量回收装置，其特征在于，所述第一部件上设有中空的插接筒，所述第二部件上设有插接舌，所述插接舌能相对滑移地插入所述插接筒中。
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