CN110077190A - 一种用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，属于能量回收领域。本发明设计的触头结构及承载板结构，能够巧妙的将阻尼缸活塞的随机往复直线运动转化为同步带的单向旋转运动，带轮的单向低速旋转变为小齿轮的单向高速旋转，小齿轮再将这种高速旋转传递给发电机，实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电。因此，本发明能够实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电，有效提高能量的回收效率。且本发明所用的零部件大多为标准件，可替换性良好。

Description

一种用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置

技术领域

本发明属于能量回收装置设计技术领域，涉及一种用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置。

背景技术

车辆悬架振动会产生大量的能量，如果将这一部分能量进行回收，可大幅度的提高能量的利用率。目前针对车辆悬架振动能量回收装置主要有液电馈能式和电磁馈能式两种。其中，液电馈能式悬架系统主要是通过减振器上阻尼器里的油路与其他外部液压元件组成回路，当悬架振动时带动液压缸活塞来回运动，进而通过液压油驱动液压回路里的液压马达做单向旋转运动，液压马达再驱动发电机发电，达到能量回收的目的。电磁馈能式悬架系统主要是将与悬架相连的减振器上液压缸活塞的随机往复直线运动转换为旋转运动，进而将旋转运动传递给发电机进行发电，实现能量回收。

液电馈能式悬架系统的特点是液压回路复杂，液压器件多，使能量回收的整体效率变低，且推动液压马达旋转需要一定的扭矩。电磁馈能式悬架系统将液压缸的随机往复直线运动转换为旋转运动，主要的转换方式为滚珠丝杠转换、齿轮齿条转换，这两种方式的特点是活塞做随机往复直线运动，丝杠和齿轮相应的做双向随机旋转运动，因此将双向随机旋转运动转换为电能的效率较低。另一种装置是先将液压缸活塞的随机往复直线运动转换为对应的双向随机旋转运动，再通过超越离合器，将双向随机旋转运动转换为单向旋转运动，进而传递给发电机进行发电，实现能量回收，这种装置的特点是结构复杂且庞大，能量回收效率低。

将往复直线运动转换为单向旋转运动的主要机构为曲柄滑块机构，曲柄滑块机构可以将滑块的某一特定往复直线运动转换为曲柄的单向旋转运动，若滑块做随机的直线运动，则曲柄只会做随机往复的不整周运动，因此也不能将随机直线运动转换为单向旋转运动。可见，传统的机械传动机构无法将随机的往复直线运动转换为单向的旋转运动。

因此，有必要设计一种机械机构来实现上述需求，为车辆悬架振动能量回收提供一种单向旋转发电装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，该单向旋转发电装置结构设计合理，能够有效提高车辆悬架振动的能量回收效率。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明公开的一种用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，包括齿轮型同步带，两个带轮、阻尼机构和发电机；

齿轮型同步带套设在两个带轮上，且与两个带轮啮合，在两个带轮之间还设有承载板，承载板的两端分别设有一个与齿轮型同步带啮合的触头，触头能够驱动齿轮型同步带转动；承载板上还设有复位组件，用于使触头在不受力的状态下复位；

在其中一个带轮上啮合有一个小齿轮，小齿轮与发电机相连；

阻尼机构，包括阻尼缸和能够在阻尼缸中上下往复运动的阻尼缸活塞，阻尼缸活塞与承载板一侧的承载杆相连，

当阻尼缸活塞带动承载板向上运动或向下运动时，齿轮型同步带均单向旋转，从而驱动两个带轮单向旋转，将带轮的单向低速旋转转变为小齿轮的单向高速旋转，从而带动发电机旋转。

优选地，触头与承载板通过连杆销轴铰接。

优选地，承载板的侧边能够限制触头的运动位置，使触头无法向承载板外侧摆动。

进一步优选地，所述复位组件包括设置在承载板上的挡板，挡板上开设有孔，触头内侧也开设有孔，在触头内侧的孔与挡板的孔之间安装有弹簧；触头在外力作用下向承载板内侧摆动一定角度，撤去外力后，触头复位。

优选地，当阻尼缸活塞带动承载板向上运动时，第一触头与齿轮型同步带啮合，由于承载板的侧边的限位作用，第一触头会驱动齿轮型同步带一起向上运动，即齿轮型同步带做顺时针旋转运动；此时，第二触头随着承载板向上运动，第二触头与齿轮型同步带做相向运动，齿轮型同步带上的齿使第二触头向承载板内侧摆动一定角度，使与第二触头连接的第二弹簧被压缩，由于第二弹簧的复位作用，使第二触头在向上运动时，不断与齿轮型同步带上不同的齿啮合。

优选地，当阻尼缸活塞带动承载板向下运动时，第二触头与齿轮型同步带啮合，由于承载板的侧边的限位作用，第二触头会驱动齿轮型同步带一起向下运动，即齿轮型同步带做顺时针旋转运动，此时，第一触头随着承载板向下运动，第一触头与齿轮型同步带做相向运动，齿轮型同步带上的齿使第一触头向承载板内侧摆动一定角度，使与第一触头连接的第一弹簧被压缩，由于第一弹簧的复位作用，使第一触头在向下运动时，不断与齿轮型同步带上不同的齿啮合。

优选地，当承载板向上运动时，第一触头驱动齿轮型同步带顺时针转动，第二触头向下摆动一定的角度，不起驱动作用，也不起阻挡作用；齿轮型同步带驱动带轮单向旋转。

优选地，当承载板向下运动时，第二触头驱动齿轮型同步带顺时针转动，第一触头向上摆动一定角度，不起驱动作用，也不起阻挡作用；齿轮型同步带再驱动带轮单向旋转。

优选地，带轮的单向低速旋转变为小齿轮的单向高速旋转，小齿轮再将这种高速旋转传递给发电机，实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，考虑将随机往复直线运动转换为单向旋转运动的创新思路，设计了触头结构及承载板结构，能够巧妙的将阻尼缸活塞的随机往复直线运动转化为同步带的单向旋转运动，带轮的单向低速旋转变为小齿轮的单向高速旋转，小齿轮再将这种高速旋转传递给发电机，实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电。因此，本发明能够实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电，有效提高能量的回收效率。且本发明所用的零部件大多为标准件，可替换性良好。

附图说明

图1为本发明的总体装配图；

图2为本发明的局部结构图；

图3为本发明的将随机往复直线运动转换为单向旋转运动的机构正视图；

图4为本发明的阻尼缸与承载板的连接关系图；

图5为本发明的承载板与触头的位置关系图；

图6为本发明的承载板与触头的连接关系图；

其中，1.1为第一带轮；1.2为第二带轮；2.1为第一弹簧；2.2为第二弹簧；3.1为第一触头；3.2为第二触头；4为承载板；4.1侧边；4.2为承载杆；4.3为挡板；4.4为连杆销轴；5为阻尼缸；5.1为阻尼缸活塞；6为齿轮型同步带；7为发电机；8为小齿轮。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1～6，本发明用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，包括齿轮型同步带6、第一带轮1.1和第二带轮1.2、驱动齿轮型同步带6转动的第一触头3.1和第二触头3.2、承载第一触头3.1和第二触头3.2的承载板4、阻尼机构、发电机7和小齿轮8。

如图5和图6所示，第一触头3.1和第二触头3.2与承载板4是通过连杆销轴4.4铰接。第一触头3.1和第二触头3.2受承载板的侧边4.1的限位作用，使第一触头3.1和第二触头3.2无法向承载板4的外侧摆动。第一触头3.1和第二触头3.2内侧的孔与承载板4上的挡板4.3的孔之间安装了第一弹簧2.1和第二弹簧2.2，使第一触头3.1和第二触头3.2在受外力的作用向承载板4内侧摆动一定角度后，撤去外力第一触头3.1和第二触头3.2仍然可以恢复到原来的位置。

如图4所示，所述阻尼机构，包括阻尼缸5和能够在阻尼缸5中上下往复运动的阻尼缸活塞5.1，阻尼缸活塞5.1与承载板4侧边上的承载杆4.2相连。

如附图3所示，当阻尼缸活塞5.1带动承载板4向上运动时，第一触头3.1与齿轮型同步带6啮合，由于承载板的侧边4.1的限位作用，第一触头3.1无法向外摆动，会驱动齿轮型同步带6一起向上运动，即齿轮型同步带6做顺时针旋转运动，与此同时，第二触头3.2随着承载板4向上运动，因此第二触头3.2与齿轮型同步带6做相向运动，齿轮型同步带6上的齿使第二触头3.2向承载板4内侧摆动一定角度，使与第二触头3.2连接的第二弹簧2.2被压缩，由于第二弹簧2.2的恢复形变作用，使第二触头3.2在向上运动时，会不断的与齿轮型同步带6上不同的齿啮合。当阻尼缸活塞5.1带动承载板4向下运动时，第二触头3.2与同步带6啮合，由于承载板侧边4.1的限位作用，第二触头3.2无法向外摆动，因此会驱动齿轮型同步带6一起向下运动，即齿轮型同步带6做顺时针旋转运动，与此同时，第一触头3.1随着承载板4向下运动，因此左边触头与齿轮型同步带6做相向运动，齿轮型同步带6上的齿使第一触头3.1向承载板4内侧摆动一定角度，使与第一触头3.1连接的第一弹簧2.1被压缩，由于第一弹簧2.1的恢复形变作用，使第一触头3.1在向下运动时，会不断的与齿轮型同步带6上不同的齿啮合。

因此，承载板4向上运动时，第一触头3.1驱动齿轮型同步带6顺时针转动，第二触头3.2向下摆动一定的角度，不起驱动作用，也不起阻挡作用。反之，承载板4向下运动时，第二触头3.2驱动齿轮型同步带6顺时针转动，第一触头3.1向上摆动一定角度，不起驱动作用，也不起阻挡作用。所以无论承载板4向上运动还是向下运动，齿轮型同步带6均顺时针转动，即齿轮型同步带6单向旋转，齿轮型同步带6再驱动第一带轮1.1和第二带轮1.2单向旋转。

如附图1附图2所示，第二带轮1.2与小齿轮8啮合，使第二带轮1.2的单向低速旋转变为小齿轮8的单向高速旋转，小齿轮8再将这种高速旋转传递给发电机7，实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电。

本发明的工作原理如下：

本发明机构参照附图3和附图4所示的位置进行说明。当阻尼缸的活塞5.1向上运动时，带动承载板4向上运动，第一触头3.1和第二触头3.2也一起向上运动，其中第一触头3.1由于与齿轮型同步带6啮合，且受承载板侧边4.1的限位无法向下(逆时针方向)摆动，因此第一触头3.1会驱动齿轮型同步带6一起向上运动，即齿轮型同步带6做顺时针旋转，与此同时，第二触头3.2与齿轮型同步带6啮合，但由于第二触头3.2(向上运动)与齿轮型同步带6(顺时针方向旋转，与右边触头接触的部分向下运动)做方向相反的运动，因此齿轮型同步带6使第二触头3.2向下摆动(顺时针方向)，使与第二触头3.2连接的第二弹簧2.2被压缩，由于第二弹簧2.2的恢复形变作用，使第二触头3.2在向上运动的时候会不断的与齿轮型同步带6上不同的齿进行啮合。

当阻尼缸活塞5.1的活塞向下运动时，带动承载板4一起向下运动，第一触头3.1和第二触头3.2也一起向下运动，此时，由于第二触头3.2与齿轮型同步带6啮合且受承载板侧边4.1的限位作用，第二触头3.2无法向上(逆时针方向)摆动，因此带动齿轮型同步带6一起向下运动，即齿轮型同步带6做顺时针旋转，与此同时，第一触头3.1向下运动，与第一触头3.1啮合的齿轮型同步带6向上运动，因此二者做相对运动，所以第一触头3.1向上(顺时针方向)摆动，使与第一触头3.1连接的第一弹簧2.1被压缩，但由于第一弹簧2.1的恢复形变作用，使第一触头3.1在向下运动时，会不断的与同步带上不同的齿啮合。

因此，承载板4向上运动时，第一触头3.1驱动齿轮型同步带6顺时针转动，第二触头3.2向下摆动一定的角度，不起驱动作用，反之，承载板4向下运动时，第二触头3.2驱动齿轮型同步带6顺时针转动，第一触头3.1向上摆动一定角度，不起驱动作用，所以无论承载板4向上运动还是向下运动，齿轮型同步带6均顺时针转动，齿轮型同步带再驱动第一带轮1.1和第二带轮1.2顺时针旋转，实现将随机往复直线运动转化为单向旋转运动。

第一带轮1.1和第二带轮1.2做单向旋转运动，因此与第二带轮1.2啮合的小齿轮8也做单向旋转运动，小齿轮8起增速作用，将第二带轮1.2的低速旋转变为小齿轮8的高速旋转，小齿轮8再将单向旋转运动传递给发电机7，实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电。

总之，无论承载板4带动第一触头3.1和第二触头3.2向上运动还是向下运动，齿轮型同步带6均做顺时针旋转运动，因此齿轮型同步带6会一直带着第一带轮1.1和第二带轮1.2做顺时针方向的旋转，小齿轮8也做单向旋转运动。此外，只要承载板4的行程大于一个齿距，便可驱动齿轮型同步带6旋转，因此，本发明可以将随机的往复直线运动转换为单向旋转运动，进而实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，包括齿轮型同步带(6)，两个带轮、阻尼机构和发电机(7)；

齿轮型同步带(6)套设在两个带轮上，且与两个带轮啮合，在两个带轮之间还设有承载板(4)，承载板(4)的两端分别设有一个与齿轮型同步带(6)啮合的触头，触头能够驱动齿轮型同步带(6)转动；承载板(4)上还设有复位组件，用于使触头在不受力的状态下复位；

在其中一个带轮上啮合有一个小齿轮(8)，小齿轮(8)与发电机(7)相连；

阻尼机构，包括阻尼缸(5)和能够在阻尼缸(5)中上下往复运动的阻尼缸活塞(5.1)，阻尼缸活塞(5.1)与承载板(4)一侧的承载杆(4.2)相连；

当阻尼缸活塞(5.1)带动承载板(4)向上运动或向下运动时，齿轮型同步带(6)均单向旋转，从而驱动两个带轮单向旋转，将带轮的单向低速旋转转变为小齿轮(8)的单向高速旋转，从而带动发电机(7)旋转。

2.根据权利要求1所述的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，触头与承载板(4)通过连杆销轴(4.4)铰接。

3.根据权利要求1所述的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，承载板(4)的侧边(4.1)能够限制触头的运动位置，使触头无法向承载板(4)外侧摆动。

4.根据权利要求3所述的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，所述复位组件包括设置在承载板(4)上的挡板(4.3)，挡板(4.3)上开设有孔，触头内侧也开设有孔，在触头内侧的孔与挡板(4.3)的孔之间安装有弹簧；触头在外力作用下向承载板(4)内侧摆动一定角度，撤去外力后触头复位。

5.根据权利要求4所述的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，当阻尼缸活塞(5.1)带动承载板(4)向上运动时，第一触头(3.1)与齿轮型同步带(6)啮合，由于承载板的侧边(4.1)的限位作用，第一触头(3.1)会驱动齿轮型同步带(6)一起向上运动，即齿轮型同步带(6)做顺时针旋转运动；此时，第二触头(3.2)随着承载板(4)向上运动，第二触头(3.2)与齿轮型同步带(6)做相向运动，齿轮型同步带(6)上的齿使第二触头(3.2)向承载板(4)内侧摆动一定角度，使与第二触头(3.2)连接的第二弹簧(2.2)被压缩，由于第二弹簧(2.2)的复位作用，使第二触头(3.2)在向上运动时，不断与齿轮型同步带(6)上不同的齿啮合。

6.根据权利要求4所述的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，当阻尼缸活塞(5.1)带动承载板(4)向下运动时，第二触头(3.2)与齿轮型同步带(6)啮合，由于承载板的侧边(4.1)的限位作用，第二触头(3.2)会驱动齿轮型同步带(6)一起向下运动，即齿轮型同步带(6)做顺时针旋转运动，此时，第一触头(3.1)随着承载板(4)向下运动，第一触头(3.1)与齿轮型同步带(6)做相向运动，齿轮型同步带(6)上的齿使第一触头(3.1)向承载板(4)内侧摆动一定角度，使与第一触头(3.1)连接的第一弹簧(2.1)被压缩，由于第一弹簧(2.1)的复位作用，使第一触头(3.1)在向下运动时，不断与齿轮型同步带(6)上不同的齿啮合。

7.根据权利要求5或6所述的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，当承载板(4)向上运动时，第一触头(3.1)驱动齿轮型同步带(6)顺时针转动，第二触头(3.2)向下摆动一定的角度，不起驱动作用，也不起阻挡作用；齿轮型同步带(6)驱动带轮单向旋转。

8.根据权利要求5或6所述的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，当承载板(4)向下运动时，第二触头(3.2)驱动齿轮型同步带(6)顺时针转动，第一触头(3.1)向上摆动一定角度，不起驱动作用，也不起阻挡作用；齿轮型同步带(6)再驱动带轮单向旋转。

9.根据权利要求5或6所述的用于车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电装置，其特征在于，带轮的单向低速旋转变为小齿轮(8)的单向高速旋转，小齿轮(8)再将这种高速旋转传递给发电机(7)，实现车辆悬架振动能量回收的单向旋转发电。