CN112901700A - 具有震动能量回收效果的汽车减震器及新能源汽车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有震动能量回收效果的汽车减震器及新能源汽车，属于减震器领域，汽车减震器包括：动力转换单元，用于将车轮颠簸震动引起的往复直线运动转换成旋转运动；增速单元，与所述动力转换单元连接，以对转换后的旋转运动进行增速；动力储能单元，与所述增速单元连接并连接发电机，用于存储动力并将存储的动力输出。本发明的汽车减震器结构简单可靠，能量回收再利用方便。新能源汽车包括：蓄电池、发电机、以及上述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，汽车减震器的动力储能单元与发电机连接，发电机与蓄电池连接，以在汽车行驶过程中为所述蓄电池充电，进而增加汽车的续航里程。

Description

具有震动能量回收效果的汽车减震器及新能源汽车

技术领域

本发明属于减震器领域，具体涉及一种具有震动能量回收效果的汽车减震器，另外，本发明还涉及一种包括上述具有震动能量回收效果的汽车减震器的新能源汽车。

背景技术

为了使车架与车身的震动迅速衰减，汽车悬架系统上一般都装有减震器，以改善汽车行驶的平顺性和舒适性。虽然现有的减震器能够对震动进行缓冲，但是也使得这部分震动能量被耗散，进而导致汽车对能量的利用率降低。

为此，现有技术中也出现了一些用于汽车上的震动能量回收装置，如公开号为CN1562652A中国专利公开了一种车用馈能型悬架，该悬架由弹簧，馈能油缸，馈能功率调节器，单向阀，储能器，液压耗能组件，液压油箱，油管组成，可将悬架系统阻尼元件所消耗的能量转化成液压能存储在储能器中，反馈所获得的液压能可以供应车辆上的液压耗能组件使用，使车辆获得良好的经济性。但是这种液压储能形式的能量回收存在能量利用不方便的缺陷。

公开号为CN2811056Y的中国专利公开了一种永磁式馈能型悬架，由弹簧，能量转换磁路和馈能电路组成，能量转换磁路由公用铁芯的励磁永磁体与馈能线圈组成，馈能电路由馈能线圈与整流器总成和蓄电池由电磁导线依次链接成回路，弹簧与励磁永磁体和馈能线圈组成馈能装置机械并联于簧载质量与车轴之间；该现有视乎可以将传统被动悬架系统中的阻尼元件所消耗的能量转化成电能并存储在蓄电池中，反馈所获得的电能可以供应汽车上其他用电器使用。但是这种电磁感应线圈式回收装置存在体积大、效率低的缺陷。

另一公开号为CN101550979A的中国专利公开了一种回收震动能量的汽车减震器，它包括减震体和安装衬套，其特征在于包括外套筒，减震器芯，连接杆和复位弹簧，复位弹簧设置在外套筒内，复位弹簧的两端分别与外套筒和减震器体上端相连，所述减震器体内设有空腔，所述减震器芯可相对减震器体上下运动的设置在减震器体的空腔内，减震器芯的上端通过连接杆与外套筒相连，所述减震器芯上设有磁极，所述减震器体为其上设有绕组的导磁体，该现有技术中以直线电机来吸收车辆上下震动产生的能量，直接输出电能加以利用，但是直线电机能量回收方式存在成本高、控制复杂等缺点。

发明内容

基于上述背景问题，本发明旨在提供一种具有震动能量回收效果的汽车减震器，通过动力转换单元将车轮颠簸震动引起的往复直线运动转换成旋转运动，通过增速单元对转换后的旋转运动进行增速，然后在通过动力储能单元进行动力存储及输出，结构简单可靠，能量回收再利用方便。

本发明的另一目的是提供一种新能源汽车，包括上述具有震动能量回收效果的汽车减震器，可以实现汽车行驶过程中的充电，增加续航里程。

为达到上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：

具有震动能量回收效果的汽车减震器，包括：

动力转换单元，用于将车轮颠簸震动引起的往复直线运动转换成旋转运动；

增速单元，与所述动力转换单元连接，以对转换后的旋转运动进行增速；

动力储能单元，与所述增速单元连接并连接发电机，用于存储动力并将存储的动力输出。

在一个实施例中，所述动力转换单元包括：

上腔；

丝杠，沿所述上腔的轴向设置；

螺母，套设在所述丝杠上，且沿所述上腔的轴向可移动设置，以在所述螺母沿上腔的轴向移动时，带动所述丝杠转动；

下腔，沿所述上腔的轴向可移动设置，所述下腔伸入上腔内的端部为开口端，以供所述丝杠伸入，所述下腔的开口端插设有所述螺母，以在所述下腔移动时，带动所述螺母移动。

优选地，所述下腔伸入上腔内的一侧套设有滑块，所述滑块滑动连接在所述上腔的内壁上，所述滑块与所述螺母固定。

优选地，所述丝杠伸入下腔内的端部设有导向块，所述导向块套设在所述丝杠的端部，且与所述下腔滑动连接，以使丝杠平稳旋转。

在一个实施例中，所述增速单元包括一级增速组件、以及与所述一级增速组件连接的二级增速组件。

优选地，所述一级增速组件包括：

增速器，设置在所述上腔内，所述增速器设有输入轴、输出轴、以及外齿圈；

A单向轴承，套设在所述丝杠上，且通过A联轴器与所述增速器的外齿圈连接；

B单向轴承，套设在所述丝杠上，且通过B联轴器与所述增速器的输入轴连接；

C单向轴承，设置在所述增速器的输出侧，且与所述外齿圈连接；

所述A单向轴承和B单向轴承的转动方向相反，所述C单向轴承与A单向轴承的转动方向相同，以使动力输出单元始终向一个方向转动。

优选地，所述二级增速组件包括：

大齿轮，设置在所述增速器的输出轴上；

小齿轮，与所述大齿轮啮合。

在一个实施例中，所述动力存储单元包括：

传动轴，与所述二级增速组件连接；

D单向轴承，套设在所述传动轴上，且所述D单向轴承的转动方向与所述C单向轴承的转动方向相反；

涡卷弹簧，与所述传动轴连接，用于存储动力；

动力输出轴，一端与所述涡卷弹簧连接，另一端用于连接发电机，以将存储的动力输出。

在一个实施例中，所述下腔的端部还设有下吊耳，用于连接车轮；

所述上腔远离下腔的端部还设有外壳，所述外壳上设有上吊耳，用于连接车架；

所述上腔用于供下腔伸入的端部还设有堵头，所述堵头与所述上腔通过螺栓连接。

另一方面，本发明实施例还提供一种新能源汽车，包括：蓄电池、发电机、以及上述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，所述具有震动能量回收的汽车减震器的动力储能单元与所述发电机连接，所述发电机与所述蓄电池连接，以在汽车行驶过程中为所述蓄电池充电。

与现有技术相比，本发明具有以下效果：

1、本发明的汽车减震器通过动力转换单元将车轮颠簸震动引起的往复直线运动转换成旋转运动，通过增速单元对转换后的旋转运动进行增速，然后在通过动力储能单元进行动力存储及输出，结构简单可靠，能量回收再利用方便。

2、本发明的动力转换单元包括上腔、下腔、丝杠以及螺母，当车轮颠簸震动时，下腔沿上腔的轴向移动，带动螺母移动，从而带动丝杠转动，从而将直线往复运动转换为旋转运动，使得减震器的减震效果更加平顺，不堵转。

3、本发明的增速单元包括一级增速组件和二级增速组件，还可以在动力存储单元的动力输出轴上连接三级增速组件，进而可以满足不同瓦数的发动机的配置，方便灵活；例如，对于较低功率的发电机，因为其所需的转动扭矩低，故采用三级增速，对于较高功率的发电机，因其所需转动扭矩高，故采用两级增速即可。

4、本发明的一级增速组件包括增速器、A单向轴承、B单向轴承、C单向轴承，A单向轴承和B单向轴承的转动方向相反，C单向轴承与A单向轴承的转动方向相同，以使动力输出单元始终向一个方向转动。

5、本发明的动力存储单元包括涡卷弹簧，通过涡卷弹簧储能，结构简单，不仅能提高转换效率，而且能够降低成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例1中具有震动能量回收效果的汽车减震器的主视剖视图；

图2为图1中动力转换单元的结构示意图；

图3为图1中A处的局部放大图；

图4为图1中增速单元和动力存储单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于产品使用状态所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

本实施例提供一种具有震动能量回收效果的汽车减震器，如图1所示，包括动力转换单元1、增速单元2、以及动力储能单元3。

在本实施例中，所述动力转换单元1用于将车轮颠簸震动引起的往复直线运动转换成旋转运动；具体的，如图1和2所示，所述动力转换单元包括：上腔101、下腔102、丝杠103、滑块104以及螺母105。

所述下腔102沿所述上腔101的轴向可移动设置，在本实施例中，如图2所示，所述下腔102的顶部伸入上腔101内，且所述下腔102的顶部套设有滑块104，所述滑块104滑动连接在所述上腔101的内壁上，从而实现下腔102沿上腔101轴向移动。

下腔102可移动设置的具体结构并不局限于此，在其他实施例中，也可在下腔102的外壁上设置滑轮，滑轮与上腔101的内壁滑配连接。

所述上腔101内沿轴向还设有丝杠103，所述丝杠103为来复线丝杠(多头丝杠)，所述丝杠103上套设有螺母105，所述螺母105为来复线螺母，通过丝杠103和螺母105可以将下腔102的直线往复运动转换为旋转运动。

具体的，所述下腔102伸入上腔101内的端部为开口端，即下腔102的顶端为开口端，所述丝杠103的底端通过所述开口端伸入下腔102内，所述螺母105插设在所述下腔102的开口端，且与所述滑块103固定，这样当下腔102移动时，会带动螺母105移动，进而带动丝杠103旋转。

如图1所示，所述丝杠103上还套设有压力轴承106和定位轴承107，压力轴承106和定位轴承107配套使用，压力轴承106用于承受螺母105左右运动时给丝杠103带来的轴向方向的压力，定位轴承107的作用是防止下腔102和上腔101相对运动时产生巨大冲击力，进而避免下腔102发生弯曲。

为了保证丝杠103能够平稳地旋转，如图2所示，所述丝杠103伸入下腔102的端部设有导向块108，即丝杠103的底部还套设有导向块108，所述导向块108套设在丝杠103的端部，其与下腔102的内壁滑动连接；具体的，丝杠103的端头设有轴卡圈，卡住导向块108，导向块108上设有油槽，便于与下腔102的内壁润滑。当丝杠103高速旋转时，导向块108可以起到抑制丝杠103端头产生挠性过大的作用，从而能够使丝杠103平稳转动。

在本实施例中，由于上腔101为两端开口结构，因此，如图1所示，所述上腔101的底端还设有堵头109，所述堵头109通过螺栓或螺丝与所述上腔101固定，所述堵头109上还开设有供所述下腔102穿过的通孔。

为了将汽车减震器与车轮连接，所述下腔102的底端还设有下吊耳110，具体如图3所示，所述下吊耳110插入下腔102的底端，且通过螺栓或螺丝与所述下腔102固定；为了保证下吊耳110的连接稳固性，所述下腔102的内壁上还设有凸台111，所述下吊耳110的外壁上开设有与所述凸台111相匹配的环形槽。

在本实施例中，如图1所示，所述增速单元2与所述动力转换单元1连接，以对转换后的旋转运动进行增速；具体的，所述增速单元2包括一级增速组件、以及与所述一级增速组件连接的二级增速组件。

具体如图4所示，所述一级增速组件包括：增速器201、A单向轴承202、B单向轴承203、以及C单向轴承204。

在本实施例中，所述增速器201设置在上腔101内，且位于所述上腔101的顶部，所述增速器设有输入轴205、输出轴206、以及外齿圈207，所述输入轴205位于增速器201的下方，输出轴206位于增速器201的上方，外齿圈207即为增速器201的外壳，因为其外壳上设有齿圈，因此将其简化为外齿圈207。

本实施例的增速器201是由现有的行星齿轮减速器演变而来，即将原行星齿轮减速器的输出轴改为本实施例的输入轴205，将原行星齿轮减速器的输入轴改为本实施例的输出轴206，从而实现增速的目的，利用输入轴205转速慢、扭矩大，输出轴206转速快、扭矩小的特点在满足减震器阻尼力的同时由输出轴206提高旋转速度。

如图4所示，所述A单向轴承202套设在所述丝杠103上，且邻近所述增速器201设置，所述A单向轴承202通过A联轴器208与所述增速器201的外齿圈207连接。

所述B单向轴承203套设在所述丝杠103上，且位于所述A单向轴承202的上方，所述B单向轴承203通过B联轴器209与所述增速器201的输入轴205连接。

所述C单向轴承204设置在所述增速器201的输出轴侧，且与所述外齿圈207连接。

具体的，所述A单向轴承202和B单向轴承203的转动方向相反，所述C单向轴承与A单向轴承202的转动方向相同，在本实施例中，所述A单向轴承202的转动方向为逆时针，即丝杠103逆时针转动时，会和A单向轴承202锁死，以带动A单向轴承202同步逆时针转动；所述B单向轴承203的转动方向为顺时针，即丝杠103顺时针转动时，会和B单向轴承203锁死，以带动B单向轴承203顺时针转动；所述C单向轴承204的转动方向为逆时针(同理)，通过A单向轴承202、B单向轴承203以及C单向轴承204可以使动力输出单元3始终向一个方向转动。

如图2和4所示，当下腔102沿上腔101向上运动时，带动滑块104、螺母105向上移动，进而推动丝杠103顺时针转动，丝杠103转动，带动B单向轴承203、B联轴器209以及输入轴205顺时针转动，从而带动后述的大齿轮210顺时针转动，此时外齿圈207不转动。

当下腔102沿上腔101向下运动时，带动滑块104、螺母105向下移动，进而推动丝杠103逆时针转动，丝杠103转动，带动A单向轴承202、A联轴器208以及外齿圈207逆时针转动，从而带动后述的大齿轮210顺时针转动，此时输入轴205不转动；即无论下腔102沿上腔101向上还是向下运动，后述的大齿轮210始终向一个方向转动。

在本实施例中，所述二级增速组件包括：大齿轮210和小齿轮211，如图4所示，所述大齿轮210连接在所述增速器201的输出轴206上，所述小齿轮211与所述大齿轮210啮合，通过相互啮合的大齿轮210和小齿轮211实现二级增速。

由于本实施例的大齿轮210和小齿轮211位于上腔101的外部，为了对所述大齿轮210和小齿轮211进行防护，本实施例在所述上腔101的顶端还连接有外壳4，所述上腔101的顶端伸入外壳4内，并通过螺栓或螺丝与外壳4固定。

为了将汽车减震器与车架连接，所述外壳4上设有上吊耳401，上吊耳401呈T型结构，且穿设在外壳4上。

在本实施例中，所述动力储能单元3与所述增速单元2连接并连接发电机，用于存储动力并将存储的动力输出。具体的，如图4所示，所述动力储能单元3设置在所述外壳4内，所述动力储能单元3包括传动轴301、D单向轴承302、涡卷弹簧303以及动力输出轴304。

所述传动轴301与所述二级增速组件连接，具体是与所述小齿轮211连接，即传动轴301的左端插设在所述小齿轮211的轴心处，以通过小齿轮211带动传动轴301转动。

所述D单向轴承302套设在所述传动轴301上，且所述D单向轴承302的转动方向与所述C单向轴承204的转动方向相反，即本实施例中的D单向轴承302的转动方向为顺时针。

所述涡卷弹簧303连接在所述传动轴301的右端，当传动轴301转动时，涡卷弹簧303被挤压，用于存储动力。

所述动力输出轴304一端与所述涡卷弹簧303连接，另一端伸出所述外壳4用于连接发电机，当存储的动力满足发电机所需的启动扭矩和转速后，通过动力输出轴304将动力输出。为了保证动力输出轴304的平稳运行，所述动力输出轴304上还是设有输出端轴承305。

需要说明的是，本实施例还可以在动力输出轴304上连接三级增速齿轮，具体通过软轴连接到三级增速齿轮上，进行三级增速，三级增速后再连接发电机；通过软轴连接，既节省安装空间又方便维修。

本实施例的工作原理是：

汽车在行驶中，车轮颠簸震动引起下腔102沿上腔101向上移动时，带动滑块104、螺母105向上移动，进而推动丝杠103顺时针转动，丝杠103转动，带动B单向轴承203、B联轴器209以及输入轴205顺时针转动，从而带动后述的大齿轮210顺时针转动，此时外齿圈207不转动；大齿轮210顺时针转动，带动小齿轮211逆时针转动，从而带动传动轴301、动力输出轴304转动。

当下腔102沿上腔101向下运动时，带动滑块104、螺母105向下移动，进而推动丝杠103逆时针转动，丝杠103转动，带动A单向轴承202、A联轴器208以及外齿圈207逆时针转动，从而带动后述的大齿轮210顺时针转动，此时输入轴205不转动；大齿轮210顺时针转动，带动小齿轮211逆时针转动，从而带动传动轴301、动力输出轴304转动。

需要说明的是，本发明的上腔101为单腔结构，但是并不局限于此，在其他实施例中，也可以设置为两腔或多腔结构，本发明不做具体限制。

另需说明的是，在实际应用中，可以通过调节增速器201、大齿轮210、小齿轮211的齿轮比，以实现减震器阻尼力的调整。

实施例2

新能源汽车，包括蓄电池、发电机、以及实施例1中的汽车减震器，所述汽车减震器的动力储能单元与发电机连接，所述发电机与所述蓄电池连接，以在汽车行驶过程中为所述蓄电池充电，进而增加汽车的续航里程。

应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，包括：

动力转换单元，用于将车轮颠簸震动引起的往复直线运动转换成旋转运动；

增速单元，与所述动力转换单元连接，以对转换后的旋转运动进行增速；

动力储能单元，与所述增速单元连接并连接发电机，用于存储动力并将存储的动力输出。

2.根据权利要求1所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，所述动力转换单元包括：

上腔；

丝杠，沿所述上腔的轴向设置；

螺母，套设在所述丝杠上，且沿所述上腔的轴向可移动设置，以在所述螺母沿上腔的轴向移动时，带动所述丝杠转动；

下腔，沿所述上腔的轴向可移动设置，所述下腔伸入上腔内的端部为开口端，以供所述丝杠伸入，所述下腔的开口端插设有所述螺母，以在所述下腔移动时，带动所述螺母移动。

3.根据权利要求2所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，所述下腔伸入上腔内的一侧套设有滑块，所述滑块滑动连接在所述上腔的内壁上，所述滑块与所述螺母固定。

4.根据权利要求2所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，所述丝杠伸入下腔内的端部设有导向块，所述导向块套设在所述丝杠的端部，且与所述下腔滑动连接，以使丝杠平稳旋转。

5.根据权利要求2所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，所述增速单元包括一级增速组件、以及与所述一级增速组件连接的二级增速组件。

6.根据权利要求5所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，所述一级增速组件包括：

增速器，设置在所述上腔内，所述增速器设有输入轴、输出轴、以及外齿圈；

A单向轴承，套设在所述丝杠上，且通过A联轴器与所述增速器的外齿圈连接；

B单向轴承，套设在所述丝杠上，且通过B联轴器与所述增速器的输入轴连接；

C单向轴承，设置在所述增速器的输出轴侧，且与所述外齿圈连接；

所述A单向轴承和B单向轴承的转动方向相反，所述C单向轴承与A单向轴承的转动方向相同，以使动力输出单元始终向一个方向转动。

7.根据权利要求6所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，所述二级增速组件包括：

大齿轮，设置在所述增速器的输出轴上；

小齿轮，与所述大齿轮啮合。

8.根据权利要求6所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，所述动力存储单元包括：

传动轴，与二级增速组件连接；

D单向轴承，套设在所述传动轴上，且所述D单向轴承的转动方向与所述C单向轴承的转动方向相反；

涡卷弹簧，与所述传动轴连接，用于存储动力；

动力输出轴，一端与所述涡卷弹簧连接，另一端用于连接发电机，以将存储的动力输出。

9.根据权利要求2所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，其特征在于，所述下腔的端部还设有下吊耳，用于连接车轮；

所述上腔远离下腔的端部还设有外壳，所述外壳上设有上吊耳，用于连接车架；

所述上腔用于供下腔伸入的端部还设有堵头，所述堵头与所述上腔通过螺栓连接。

10.新能源汽车，其特征在于，包括：蓄电池、发电机、以及权利要求1-9任一所述的具有震动能量回收效果的汽车减震器，所述具有震动能量回收效果的汽车减震器的动力储能单元与所述发电机连接，所述发电机与所述蓄电池连接，以在汽车行驶过程中为所述蓄电池充电。

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