CN114001014B - 一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统及方法，设有储气机构、导气机构和气源机构；储气机构的外壁设有储气口，导气机构连接在储气机构的外壁，导气机构通过储气口与储气机构导通，导气机构设有导气口和出气口，导气机构通过出气口连接空压机的输入口；气源机构连接导气机构的外壁，气源机构设有吸气内腔和离合器，导气机构的导气口和气源机构的吸气内腔导通；气源机构的离合器的输入端连接车辆的轮轴。本发明能够在车辆制动时回收制动能量，转化为车载空压机辅助增压系统中的气压能，可以辅助车载空压机工作，实现能量回收利用，及时高效地产生高压空气源。

Description

一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统及方法

技术领域

本发明属于能量回收技术领域，具体涉及一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统及方法。

背景技术

空气压缩机是气源装置的核心，通过将电机的机械能转换成气体压力能，是压缩空气的气压发生装置。车载空压机吸进去的是自然空气，出来的是一定密度的压缩空气，再送到储气罐内，形成高于10公斤以上压力的高压空气，供车上执行机构做功。

随着工程车技术的日益发展，车载空压机用于抗震救灾等很多方面，面对很多突如其来的险情，一方面，工程车需要在抵达现场后及时高效地产生高压空气源；另一方面，很多灾区都处于人烟稀少或者加油站被损毁的地方，工程车的能源需要在高效利用的同时可以回收利用，现阶段缺少这方面技术可以同时解决以上问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统及方法，解决车载空压机无法进行能量回收利用，无法及时高效地产生高压空气源的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统，包括储气机构、导气机构和气源机构；

所述储气机构的外壁设有储气口，所述导气机构连接在所述储气机构的外壁，导气机构通过所述储气口与所述储气机构导通，导气机构设有导气口和出气口，导气机构通过所述出气口连接空压机的输入口；

所述气源机构连接所述导气机构的外壁，气源机构设有吸气内腔和离合器，所述导气机构的导气口和气源机构的吸气内腔导通；所述气源机构的离合器的输入端连接车辆的轮轴。

作为可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统的优选方案，所述储气机构包括储能壳体、储能腔弹簧、活塞和储能腔；所述储气口形成在所述储能壳体的侧壁，所述储能腔弹簧和活塞均设置在所述储能壳体的内部，储能腔弹簧的一端与储能壳体的内壁一端连接，储能腔弹簧的另外一端与活塞一侧连接，所述活塞的另外一侧和储能壳体的内壁另外一端形成所述储能腔；所述储气口连通所述储能腔。

作为可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统的优选方案，所述导气机构还包括导气壳体、气压腔、导流阀弹簧、导流阀体、挡板、永磁体、线圈和滑阀体；

所述导气口设置在所述导气壳体，所述气压腔形成在所述导气壳体的内部；所述导流阀弹簧、导流阀体、挡板、永磁体、线圈和滑阀体均设置在所述导气壳体的内部；

所述导流阀弹簧一端固定在所述储能壳体的外壁上，导流阀弹簧另一端连接所述导流阀体；所述挡板连接所述导气壳体的内壁，挡板处于所述导流阀体和滑阀体之间；所述永磁体连接所述导流阀体，所述线圈连接在所述滑阀体靠近永磁体一侧。

作为可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统的优选方案，所述滑阀体包括左滑阀头、阀杆和右滑阀头；所述左滑阀头连接在所述阀杆的一端，所述右滑阀头连接在所述阀杆的另外一端。

作为可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统的优选方案，所述气源机构还包括吸气泵轮、吸气外腔、传动轴、从动齿轮、主动齿轮和主动轴；所述吸气泵轮设置在所述吸气内腔和吸气外腔之间，所述传动轴连接所述吸气泵轮的中心，所述从动齿轮连接所述传动轴，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述主动轴连接所述主动齿轮，主动轴通过所述离合器的输入端连接车辆的轮轴。

本发明还提供一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法，采用上述的可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统，当车辆制动时，气源机构的离合器接合，导气机构的滑阀体处于气压腔的最右端，滑阀体的左滑阀头挡住出气口，车轴的转动动能通过离合器传递给主动轴，空气依次进入吸气内腔、导气口和气压腔，气压腔内的空气将导流阀体向左推开，空气由储气口进入储能腔，储能腔内的空气将活塞向左推，储能腔变大且气压变高。

作为可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法的优选方案，当车辆不进行制动且车载空压机不工作时，滑阀体处于气压腔的左端，滑阀体的右滑阀头挡住导气口，储能腔的高压空气将导流阀体推向最右侧，储能腔和气压腔不导通。

作为可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法的优选方案，当车辆不进行制动且车载空压机工作时，滑阀体处于气压腔的左端，滑阀体的右滑阀头挡住导气口，线圈通电，永磁体克服导流阀弹簧的弹簧力并带动导流阀体向左侧移动，储能腔、气压腔和出气口导通，储能腔内的高压空气通过出气口排出至空压机的输入端。

作为可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法的优选方案，当储能腔内气压等于大气压时，储能腔弹簧处于自由不受力状态，活塞贴近储能腔的右端；当空气从储气口被压入储能腔时，活塞克服储能腔弹簧力的作用向右移动。

作为可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法的优选方案，主动轴的动力依次传递给主动齿轮、从动齿轮、传动轴和吸气泵轮，吸气外腔和车辆周围的空气相通，在吸气泵轮作用下，空气从吸气外腔导入吸气内腔，空气最终导入导气机构的导气口。

本发明的有益效果是：设有储气机构、导气机构和气源机构；储气机构的外壁设有储气口，导气机构连接在储气机构的外壁，导气机构通过储气口与储气机构导通，导气机构设有导气口和出气口，导气机构通过出气口连接空压机的输入口；气源机构连接导气机构的外壁，气源机构设有吸气内腔和离合器，导气机构的导气口和气源机构的吸气内腔导通；气源机构的离合器的输入端连接车辆的轮轴。本发明能够在车辆制动时回收制动能量，转化为车载空压机辅助增压系统中的气压能，可以辅助车载空压机工作，实现能量回收利用，及时高效地产生高压空气源。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例中提供的可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统局部A-A剖面示意图。

图中，1、储气机构；2、导气机构；3、气源机构；4、储气口；5、导气口；6、出气口；7、吸气内腔；8、离合器；9、轮轴；10、储能壳体；11、储能腔弹簧；12、活塞；13、储能腔；14、导气壳体；15、气压腔；16、导流阀弹簧；17、导流阀体；18、挡板；19、永磁体；20、线圈；21、滑阀体；22、左滑阀头；23、阀杆；24、右滑阀头；25、吸气泵轮；26、吸气外腔；27、传动轴；28、从动齿轮；29、主动齿轮；30、主动轴。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

参见图1和图2，提供一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统，包括储气机构1、导气机构2和气源机构3；

所述储气机构1的外壁设有储气口4，所述导气机构2连接在所述储气机构1的外壁，导气机构2通过所述储气口4与所述储气机构1导通，导气机构2设有导气口5和出气口6，导气机构2通过所述出气口6连接空压机的输入口；

所述气源机构3连接所述导气机构2的外壁，气源机构3设有吸气内腔7和离合器8，所述导气机构2的导气口5和气源机构3的吸气内腔7导通；所述气源机构3的离合器8的输入端连接车辆的轮轴9。

本实施例中，所述储气机构1包括储能壳体10、储能腔弹簧11、活塞12和储能腔13；所述储气口4形成在所述储能壳体10的侧壁，所述储能腔弹簧11和活塞12均设置在所述储能壳体10的内部，储能腔弹簧11的一端与储能壳体10的内壁一端连接，储能腔弹簧11的另外一端与活塞12一侧连接，所述活塞12的另外一侧和储能壳体10的内壁另外一端形成所述储能腔13；所述储气口4连通所述储能腔13。

具体的，当储能腔13内气压等于大气压时，储能腔弹簧11处于自由不受力状态，活塞12贴近储能腔13的右端；当空气从储气口4被压入储能腔13后，活塞12克服储能腔弹簧11作用力向右移动。

本实施例中，所述导气机构2还包括导气壳体14、气压腔15、导流阀弹簧16、导流阀体17、挡板18、永磁体19、线圈20和滑阀体21；所述导气口5设置在所述导气壳体14，所述气压腔15形成在所述导气壳体14的内部；所述导流阀弹簧16、导流阀体17、挡板18、永磁体19、线圈20和滑阀体21均设置在所述导气壳体14的内部；所述导流阀弹簧16一端固定在所述储能壳体10的外壁上，导流阀弹簧16另一端连接所述导流阀体17；所述挡板18连接所述导气壳体14的内壁，挡板18处于所述导流阀体17和滑阀体21之间；所述永磁体19连接所述导流阀体17，所述线圈20连接在所述滑阀体21靠近永磁体19一侧。所述滑阀体21包括左滑阀头22、阀杆23和右滑阀头24；所述左滑阀头22连接在所述阀杆23的一端，所述右滑阀头24连接在所述阀杆23的另外一端。

具体的，导气壳体14的内壁上固定有挡板18，通过挡板18能够限制导流阀体17向右侧的位移，以及限制滑阀体21向左侧的位移；导流阀体17的右端固定有永磁体19，滑阀体21的左端固定有线圈20，滑阀体21的常态位置位于气压腔15的最右端，当滑阀体21的左滑阀头22在B位时，右滑阀头24挡住导气口5，当滑阀体21的左滑阀头22在C位时，左滑阀头22挡住出气口6，右滑阀头24移动至气压腔15的最右端。

具体的，线圈20通电，永磁体19克服导流阀弹簧16的弹簧力并带动导流阀体17向左侧移动，储能腔13、气压腔15和出气口6导通，储能腔13内的高压空气通过出气口6排出至空压机的输入端。

本实施例中，所述气源机构3还包括吸气泵轮25、吸气外腔26、传动轴27、从动齿轮28、主动齿轮29和主动轴30；所述吸气泵轮25设置在所述吸气内腔7和吸气外腔26之间，所述传动轴27连接所述吸气泵轮25的中心，所述从动齿轮28连接所述传动轴27，所述主动齿轮29与所述从动齿轮28啮合，所述主动轴30连接所述主动齿轮29，主动轴30通过所述离合器8的输入端连接车辆的轮轴9。

具体的，主动轴30和离合器8的输出端相连，主动轴30的动力依次传递给主动齿轮29、从动齿轮28、传动轴27和吸气泵轮25，吸气外腔26和车辆周围的空气相通，在吸气泵轮25作用下，空气从吸气外腔26导入吸气内腔7，空气最终导入导气机构2的导气口5。

本发明还提供一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法，采用上述的可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统，当车辆制动时，气源机构3的离合器8接合，导气机构2的滑阀体21处于气压腔15的最右端，滑阀体21的左滑阀头22挡住出气口6，车轴的转动动能通过离合器8传递给主动轴30，空气依次进入吸气内腔7、导气口5和气压腔15，气压腔15内的空气将导流阀体17向左推开，空气由储气口4进入储能腔13，储能腔13内的空气将活塞12向左推，储能腔13变大且气压变高。

具体的，当车辆不进行制动且车载空压机不工作时，滑阀体21处于气压腔15的左端，滑阀体21的右滑阀头24挡住导气口5，储能腔13的高压空气将导流阀体17推向最右侧，储能腔13和气压腔15不导通。

具体的，当车辆不进行制动且车载空压机工作时，滑阀体21处于气压腔15的左端，滑阀体21的右滑阀头24挡住导气口5，线圈20通电，永磁体19克服导流阀弹簧16的弹簧力并带动导流阀体17向左侧移动，储能腔13、气压腔15和出气口6导通，储能腔13内的高压空气通过出气口6排出至空压机的输入端。

具体的，当储能腔13内气压等于大气压时，储能腔弹簧11处于自由不受力状态，活塞12贴近储能腔13的右端；当空气从储气口4被压入储能腔13时，活塞12克服储能腔弹簧11力的作用向右移动。

具体的，主动轴30的动力依次传递给主动齿轮29、从动齿轮28、传动轴27和吸气泵轮25，吸气外腔26和车辆周围的空气相通，在吸气泵轮25作用下，空气从吸气外腔26导入吸气内腔7，空气最终导入导气机构2的导气口5。

综上所述，本发明设有储气机构1、导气机构2和气源机构3；储气机构1的外壁设有储气口4，导气机构2连接在储气机构1的外壁，导气机构2通过储气口4与储气机构1导通，导气机构2设有导气口5和出气口6，导气机构2通过出气口6连接空压机的输入口；气源机构3连接导气机构2的外壁，气源机构3设有吸气内腔7和离合器8，导气机构2的导气口5和气源机构3的吸气内腔7导通；气源机构3的离合器8的输入端连接车辆的轮轴9。通过本发明，当车辆制动时，气源机构3的离合器8接合，导气机构2的滑阀体21处于气压腔15的最右端，滑阀体21的左滑阀头22挡住出气口6，车轴的转动动能通过离合器8传递给主动轴30，空气依次进入吸气内腔7、导气口5和气压腔15，气压腔15内的空气将导流阀体17向左推开，空气由储气口4进入储能腔13，储能腔13内的空气将活塞12向左推，储能腔13变大且气压变高。当车辆不进行制动且车载空压机不工作时，滑阀体21处于气压腔15的左端，滑阀体21的右滑阀头24挡住导气口5，储能腔13的高压空气将导流阀体17推向最右侧，储能腔13和气压腔15不导通。当车辆不进行制动且车载空压机工作时，滑阀体21处于气压腔15的左端，滑阀体21的右滑阀头24挡住导气口5，线圈20通电，永磁体19克服导流阀弹簧16的弹簧力并带动导流阀体17向左侧移动，储能腔13、气压腔15和出气口6导通，储能腔13内的高压空气通过出气口6排出至空压机的输入端。当储能腔13内气压等于大气压时，储能腔弹簧11处于自由不受力状态，活塞12贴近储能腔13的右端；当空气从储气口4被压入储能腔13时，活塞12克服储能腔弹簧11力的作用向右移动。主动轴30的动力依次传递给主动齿轮29、从动齿轮28、传动轴27和吸气泵轮25，吸气外腔26和车辆周围的空气相通，在吸气泵轮25作用下，空气从吸气外腔26导入吸气内腔7，空气最终导入导气机构2的导气口5。本发明能够在车辆制动时回收制动能量，转化为车载空压机辅助增压系统中的气压能，可以辅助车载空压机工作，实现能量回收利用，及时高效地产生高压空气源。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统，其特征在于，包括储气机构（1）、导气机构（2）和气源机构（3）；

所述储气机构（1）的外壁设有储气口（4），所述导气机构（2）连接在所述储气机构（1）的外壁，导气机构（2）通过所述储气口（4）与所述储气机构（1）导通，导气机构（2）设有导气口（5）和出气口（6），导气机构（2）通过所述出气口（6）连接空压机的输入口；

所述气源机构（3）连接所述导气机构（2）的外壁，气源机构（3）设有吸气内腔（7）和离合器（8），所述导气机构（2）的导气口（5）和气源机构（3）的吸气内腔（7）导通；所述气源机构（3）的离合器（8）的输入端连接车辆的轮轴（9）；

所述储气机构（1）包括储能壳体（10）、储能腔弹簧（11）、活塞（12）和储能腔（13）；所述储气口（4）形成在所述储能壳体（10）的侧壁，所述储能腔弹簧（11）和活塞（12）均设置在所述储能壳体（10）的内部，储能腔弹簧（11）的一端与储能壳体（10）的内壁一端连接，储能腔弹簧（11）的另外一端与活塞（12）一侧连接，所述活塞（12）的另外一侧和储能壳体（10）的内壁另外一端形成所述储能腔（13）；所述储气口（4）连通所述储能腔（13）；

所述导气机构（2）还包括导气壳体（14）、气压腔（15）、导流阀弹簧（16）、导流阀体（17）、挡板（18）、永磁体（19）、线圈（20）和滑阀体（21）；

所述导气口（5）设置在所述导气壳体（14），所述气压腔（15）形成在所述导气壳体（14）的内部；所述导流阀弹簧（16）、导流阀体（17）、挡板（18）、永磁体（19）、线圈（20）和滑阀体（21）均设置在所述导气壳体（14）的内部；

所述导流阀弹簧（16）一端固定在所述储能壳体（10）的外壁上，导流阀弹簧（16）另一端连接所述导流阀体（17）；所述挡板（18）连接所述导气壳体（14）的内壁，挡板（18）处于所述导流阀体（17）和滑阀体（21）之间；所述永磁体（19）连接所述导流阀体（17），所述线圈（20）连接在所述滑阀体（21）靠近永磁体（19）一侧；

所述滑阀体（21）包括左滑阀头（22）、阀杆（23）和右滑阀头（24）；所述左滑阀头（22）连接在所述阀杆（23）的一端，所述右滑阀头（24）连接在所述阀杆（23）的另外一端。

2.根据权利要求1所述的一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统，其特征在于，所述气源机构（3）还包括吸气泵轮（25）、吸气外腔（26）、传动轴（27）、从动齿轮（28）、主动齿轮（29）和主动轴（30）；所述吸气泵轮（25）设置在所述吸气内腔（7）和吸气外腔（26）之间，所述传动轴（27）连接所述吸气泵轮（25）的中心，所述从动齿轮（28）连接所述传动轴（27），所述主动齿轮（29）与所述从动齿轮（28）啮合，所述主动轴（30）连接所述主动齿轮（29），主动轴（30）通过所述离合器（8）的输入端连接车辆的轮轴（9）。

3.一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法，采用权利要求2所述的可回收制动能量的车载空压机辅助增压系统，其特征在于，当车辆制动时，气源机构（3）的离合器（8）接合，导气机构（2）的滑阀体（21）处于气压腔（15）的最右端，滑阀体（21）的左滑阀头（22）挡住出气口（6），车轴的转动动能通过离合器（8）传递给主动轴（30），空气依次进入吸气内腔（7）、导气口（5）和气压腔（15），气压腔（15）内的空气将导流阀体（17）向左推开，空气由储气口（4）进入储能腔（13），储能腔（13）内的空气将活塞（12）向左推，储能腔（13）变大且气压变高。

4.根据权利要求3所述的一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法，其特征在于，当车辆不进行制动且车载空压机不工作时，滑阀体（21）处于气压腔（15）的左端，滑阀体（21）的右滑阀头（24）挡住导气口（5），储能腔（13）的高压空气将导流阀体（17）推向最右侧，储能腔（13）和气压腔（15）不导通。

5.根据权利要求4所述的一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法，其特征在于，当车辆不进行制动且车载空压机工作时，滑阀体（21）处于气压腔（15）的左端，滑阀体（21）的右滑阀头（24）挡住导气口（5），线圈（20）通电，永磁体（19）克服导流阀弹簧（16）的弹簧力并带动导流阀体（17）向左侧移动，储能腔（13）、气压腔（15）和出气口（6）导通，储能腔（13）内的高压空气通过出气口（6）排出至空压机的输入端。

6.根据权利要求5所述的一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法，其特征在于，当储能腔（13）内气压等于大气压时，储能腔弹簧（11）处于自由不受力状态，活塞（12）贴近储能腔（13）的右端；当空气从储气口（4）被压入储能腔（13）时，活塞（12）克服储能腔弹簧（11）力的作用向左移动。

7.根据权利要求6所述的一种可回收制动能量的车载空压机辅助增压方法，其特征在于，主动轴（30）的动力依次传递给主动齿轮（29）、从动齿轮（28）、传动轴（27）和吸气泵轮（25），吸气外腔（26）和车辆周围的空气相通，在吸气泵轮（25）作用下，空气从吸气外腔（26）导入吸气内腔（7），空气最终导入导气机构（2）的导气口（5）。