CN1676363A - 汽车能量再次利用的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
汽车能量再次利用的装置及其方法，属于节能装置领域，主要包括电控单元，蓄能器、贮液箱、减振器以及受电控单元控制的溢流阀，属于电控单元中的一个电控双向滚针离合器，其输入轴与汽车变速箱的输出轴相连，另一个离合器的输入轴与柱塞马达的轴相连，接通排油阀盖板上二位三通方向阀的电磁铁电路，使双向滚针离合器的电磁铁通电，控制步进电机的矩形波数字电路。本装置将车体制动及振动能量转换成液压能贮存在贮能器中，达到可利用的目的。
Description
技术领域
本发明属于节能装置领域，特别涉及到汽车运动中的节能技术，具体是将汽车制动的能量和在行驶中因车轮车身振动的能量、发动机牵阻汽车的能量进行贮存并在汽车行驶时再将其利用的装置。
背景技术
关于在汽车行驶中其制动能量的回收利用以及车轮车身振动的能量回收利用，已分别在本发明人于2001年(专利号ZL01231816.7)以及2003年申报的发明专利中有所披露，而且在中国专利00268022.X也已描述了刹车能量的再次利用，节油率超过15％，在本人的中国发明专利(0246800.1)公开过该装置总的工作原理，该说明书内容除了对换向阀的工作原理阐述得较为具体而外，对其余元件的工作过程描述较为抽象、不具体，未能充分公开。经多年来本人的不断实践，开发和创新性研究，现已成功的开发出对汽车运行中多项能量的再次贮存，利用的新装置，比前两项专利产品更具有进步性和实质性特点。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，针对汽车能量再利用的已有技术中，仅能起到将汽车刹车制动能及发动机牵阻汽车能进行贮存及再次利用，而且即使对制动能的贮存利用，其结构也是过于复杂，实现起来并不容易，针对上述不足之处，本发明的目的是提供一种总括的汽车多项能量再次利用的装置及其方法，为实现这一目的，本发明采取以下技术方案：一种汽车能量再次利用装置，主要包括电控单元，蓄能器、贮液箱、减振器以及受电控单元控制的溢流阀，其特征在于，属于电控单元中的一个电控双向滚针离合器，其啮合齿轮连接汽车传动轴，其输入轴与汽车变速箱的输出轴相连，另一个离合器的输入轴与属于电控单元的电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达的轴相连，该柱塞马达的进、出油口与另一个也属于电控单元并位于滚针离合器之后的多向多通多位电液阀的两个油口相连，该电液阀的另两个油口分别与蓄能器与贮液箱的出油口相连；蓄能器油口与贮液箱油口之间并联一个高压减振器和一个用以释压的溢流阀，蓄能器的端部还接有一个电接点压力表。
所述离合器，由其输入轴通过两盘轴承套装在啮合齿轮中，连接着啮合齿轮，含有滚针的离合器外圈镶嵌在啮合齿轮内，档环、衔铁和给滚针定位的插圈以及电磁铁设在所述离合器的芯部，档圈及起隔开作用的缓冲块旋转在箱体中。
所述属于电控单元的电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达，主要包括双斜盘底座蜗轮、蜗杆及置于端头的配流盘，蜗杆上方两侧分别设有斜盘，中部设有支撑轴及端头的配流盘，支撑轴杆的上侧有压盘、球铰及柱塞，柱塞外侧有柱塞套筒，套筒端部有三通螺栓，其外围设有一个缸体，缸体通过中部的轴承连接到外箱体。
所述另一个属于电控单元的多向多通多位电液阀，主要包括阀板，位于阀板前方的进油阀与回油阀，及位于阀板后方的出油阀与排油阀，阀板的后方及顶部设有盖板及二位三通方向阀。
所述高压减振器，主要包括位于两侧面的连接件，中部有缸桶，缸桶一侧端部有端盖，缸桶内部有活塞和活塞杆，缸桶另一侧设有缸盖，活塞杆通过密封圈使活塞与缸桶密封。
一种汽车能量再次利用的方法，其特征在于，按如下步骤操作：1.接通排油阀盖板上二位三通方向阀的电磁铁电路；2.使双向滚针离合器的电磁铁通电，推动衔铁，致使离合器外圈、滚针、输入轴相结合；3.接通盖住回油阀的盖板上的二位三通方向阀的电磁铁电路；4.控制电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达变量的步进电机的矩形波数字电路；5.无发动机“牵阻”行驶过程。
本发明的具体工作过程如下：
一、制动蓄能过程：当踏下汽车制动踏板后，控制本发明的电控单元接到制动踏板位置传感器的信号后，接通三条电路：
第一条电路接通，使与电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2连接的电控双向滚针离合器1的电磁铁1.8通电，拉动衔铁1.6、插圈1.7，使插圈1.7的锥面与档圈1.9的锥面贴合(此前档圈1.9静止不动，插圈1.7被啮合齿轮1.2内部的离合器外圈1.3上的卷簧钩着转动)，贴合后的摩擦力克服卷簧的弹力插圈1.7拨动22个滚针1.4向卷簧弹力相反方向转动，致使离合器外圈1.3、滚针1.4、输入轴1.1相结合。同时，汽车的动力传递给电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2，使支撑轴2.5、缸体2.11、柱塞2.8、球铰2.7、压盘2.6、斜盘2.3、一同在斜盘底座蜗轮2.1内部转动，由于斜盘底座蜗轮2.1与蜗杆2.2啮合并与轴线有一定的摆角，所以柱塞2.8在斜盘底座蜗轮2.1内绕轴线转动的同时还做轴向往复运动，使柱塞套桶2.9内的容积不断变化。当柱塞2.8向下转动时柱塞套桶2.9内的容积增大将液压油经过配流盘2.4的进油腔吸入，当柱塞2.8向上转动时柱塞套桶2.9内的容积减小将液压油经过配流盘2.4的出油腔排出。
第二条电路接通，接通盖住回油阀3.3的盖板3.6上的二位三通方向阀3.7的电磁铁电路。使回油阀3.3弹簧处的油腔与B处油腔相通，由于B处油腔来自电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2出油口的液压油的压力高于回油阀3.3背面T处油腔来自贮液箱8出油口的液压油的压力，所以回油阀3.3向上紧贴阀板3.1的回油阀，阀座处于关闭状态。此时B处油腔的液压油推开出油阀3.4进入连接蓄能器4油口的P处油腔。同时与电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2进油口连通的A处油腔的液压油被电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2吸走，A处油腔的压力低于T处油腔的压力，所以与贮液箱8出油口连通的T处油腔的液压油推开进油阀进入A处油腔补给电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2的进油口(原因是盖住进油阀3.2的盖板3.6上的二位三通方向阀3.7处于接通A处油腔和进油阀弹簧处油腔的状态)。
第3条电路接通，则是控制电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2变量的步进电机的矩形波数字电路。如图3所示，步进电机转动使蜗杆2.2驱动斜盘底座蜗轮2.1摆动，其摆角的大小与汽车制动踏板踩下去的深浅程度成正比，制动踏板踩下去深一些，斜盘底座蜗轮2.1的摆角就大一些，使柱塞2.8的轴向行程增大，电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2的排油量跟着增大，其功率、扭矩也同步增大，致使汽车的制动力加大，即利用能量，帮助了刹车。反之，减低刹车时，汽车的制动力减小，汽车制动力随电控双盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2排油量的增、减而增减。
二、振动能量收集过程：汽车在行驶过程中，由于路面起伏使车身不断颠簸车轮不停振动，汽车在转弯、制动、加速时车身姿势改变，这些情况都会不停的拉压高压减振器5，如图6所示，使活塞5.4在缸桶5.2内沿轴向运动，因此改变缸桶5.2内活塞5.4两侧的容积，活塞5.4左侧的容积加大时，通过高压减振器5的单向进油口补充液压油，同时活塞5.4右侧的容积减小，将液压油经过高压减振器5的单向出油口压入蓄能器4，从而将这些动能转化为弹性势能，同时使汽车减振。当活塞5.4左侧的容积减小时活塞5.4右侧的容积随之加大，液压油经过如图6所示的通油路线进入活塞5.4右侧。
三、释放能量过程：在汽车解除制动后(非制动状态)，司机踏下加速踏板。控制本发明的电控单元接到加速踏板位置传感器的信号和电接点压力表6发出的蓄能器4内的压力信号后接通两条电路：如图5所示，第1条电路，接通盖住排油阀3.5的盖板3.6上的二位三通方向阀3.7的电磁铁电路。使排油阀3.5弹簧侧的油腔与电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2进油口连通的A处油腔相通。由于此时A处油腔的压强低于与蓄能器4油口相同的P处油腔的压强，排油阀3.5左端台阶面受到的压力大于排油阀3.5右端弹簧的弹力，排油阀3.5打开。蓄能器4内的液压油进入电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2的进油口。如图4、图3所示液压油经过配流盘2.4的进油腔和轴2.5的油道进入和配流盘2.4的进油腔相对应的柱塞2.8底部，使柱塞2.8利用球铰2.7、斜盘2.3、和轴承轴向推压斜盘底座蜗轮2.1。由于斜盘底座蜗轮2.1具有一定的摆角，柱塞2.8在受到轴向反作用力的同时产生切向分力拨动缸体2.11和轴2.5旋转，带动电控双向滚针离合器1的输入轴1.1。如图2a所示此时两个电控双向滚针离合器1起单向离合器作用，利用啮合齿轮2.2将动力传递给汽车传动轴驱动汽车行驶，使能量得到了再利用。电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2的出油口连通多向多通多位电液阀3的B处油腔，如图5所示，此时此处的液压油压强高于与T处油腔连通的回油阀3.3弹簧侧的油腔的压强，回油阀3.3上端台阶面受到的压力大于回油阀3.3下端弹簧的弹力，回油阀3.3打开，液压油流回贮液箱8。
第2条电路，则是控制电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2变量的步进电机的矩形波数字电路。如图3所示，步进电机转动使蜗杆2.2驱动斜盘底座蜗轮2.1摆动，其摆角的大小与汽车加速踏板踩下去的深浅程度成正比，加速踏板踩下去深一些，斜盘底座蜗轮2.1的摆角就大一些使柱塞2.8产生的切向力增大，电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2的扭矩也同步增大，和致使汽车制动加大的道理一样，致使汽车的牵引力加大。反之，汽车的牵引力减小，使牵引力得到利用。
四、实现无发动机‘牵阻’行驶过程：汽车在行驶过程中，司机抬起加速踏板使发动机降低转速时如图2b所示，电控双向滚针离合器1此时起单向离合器作用，啮合齿轮1.2、离合器外圈1.3、滚针1.4、插圈1.7、绕输入轴1.1空转，所以传动轴传递来的汽车动能不能通过变速箱传给发动机，从而发动机不能牵阻汽车行驶，减小了汽车的行驶阻力，实现了无发动机牵阻，也即实现了能量的再利用。
本发明有益效果是，本装置将车体制动及振动能量转换成液压能贮存在贮能器中，达到可利用的目的，其效果明显，同时发动机不能牵阻汽车的行驶，也减少了汽车行驶阻力。
附图说明：
图1为本装置总体构成示意图；
图2a-图2b为电控双向滚针离合器的结构图；
图3为电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达结构示意图；
图4为油路口道布置图
图5为多向多通多位电液阀结构示意图；
图6a为高压减振器结构示意图；
图6b为上述结构中活塞处油路状态。
具体实施方式
参照图1，表示本装置总体结构示意图，图中1为电控双向滚针离合器，其中一个与电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达2相连，电控双斜盘轴向蜗轮变量柱塞马达2再连接多向多通多位电液阀3，该阀的出油口通过溢流阀7连接到蓄能器4以及高压减振器5的输出端，蓄能器4的端部设有电接点压力表6，高压减振器5的输入端连接有油箱8。
参照图2a、2b所示表示双向滚针离合器截面图，所述的输入轴1.1通过两盘轴承套装在啮合齿轮1.2中，同时由两盘轴承分别支撑其两端轴径装配在箱体1.10内。离合器外圈1.3镶嵌在啮合齿轮1.2内由缓冲块1.11隔开。滚针1.4被插圈1.7定位，插装在离合器外圈1.3和输入轴1.1之间，由档环1.5定位在啮合齿轮1.2内。衔铁1.6压套在插圈1.7的另一端被卷簧的一端钩住，卷簧的另一端钩住离合器外圈1.3。由于卷簧的弹力——插圈1.7拨动22个滚针1.4与内圈为22方边的离合器外圈1.3作相对转动同时结合输入轴1.1。离合器此时的状态同单向离合器的工作原理。档圈1.9压套在输入轴1.1上，外缘与插圈1.7内锥面间隙配合。电磁铁1.8镶嵌在箱体1.10内侧。
参照图3，表示电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达结构示意图，所述的缸体2.11被两个固定螺母2.12固定在支撑轴2.5中间，同时通过两盘轴承支撑轴2.5两端轴径装配在箱体2.13内。柱塞套桶2.9滑套在柱塞2.8的外面，并一同插入缸体2.11的对应的孔内同时被固定螺母2.12压住。球铰2.7的底边被压盘2.6压在斜盘2.3的平面上，另一端与柱塞2.8的球体铰链。斜盘2.3通过轴承支撑在斜盘底座蜗轮2.1的内侧。两侧螺旋角相对的蜗杆2.2被两端轴承支撑，与支撑轴2.5平行装配在箱体2.13内，并与两侧的斜盘底座蜗轮2.1啮合，其一端与步进电机的轴连接。与支撑轴2.5、蜗杆2.2的平面垂直的斜盘底座蜗轮2.1的两个轴径被四盘轴承支撑装配在箱体2.13内。配流盘2.4的端面紧贴支撑轴2.5的油道端面。
参照图4表示进行逻辑配流图。表明油路进出口布局，支撑轴2.5的油道通过三通螺栓2.10连接缸体的油道。
参照图5，表示多向多通多位电流阀结构图，所述的进油阀3.2、回油阀3.3、出油阀3.4、排油阀3.5、分别插装在阀板3.1对应的孔内被盖板盖住孔口，同时利用弹簧贴实阀板3.1的阀座面。二位三通方向阀3.6压装在盖板上。
参照图6，表示高压减振器结构示意图，所述的活塞滑套5.3在活塞杆5.2的左端，被孔用弹性挡圈保持一定间隙定位，并装入缸桶5.4中，活塞杆5.2的右端穿过端盖5.7与连接件5.1相连并被螺母锁住。活塞6.4右端外侧和端盖5.7内部都装有密封圈5.8。缸盖5.5与连接件5.6连接被螺母锁住并盖住缸桶5.4的左端。
本发明在应用时高压减振器5的连接件5.6与汽车的车架连接，连接件5.1与汽车车轮轴的悬挂端连接。
Claims (6)
1、一种汽车能量再次利用的装置，主要包括电控单元，蓄能器、贮液箱、减振器以及受电控单元控制的溢流阀、传感器，其特征在于，属于电控单元中的一个电控双向滚针离合器，其啮合齿轮连接汽车传动轴，其输入轴与汽车变速箱的输出轴相连，另一个离合器的输入轴与属于电控单元的电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达的轴相连，该柱塞马达的进、出油口与另一个也属于电控单元并位于滚针离合器之后的多向多通多位电液阀的两个油口相连，该电液阀的另两个油口分别与蓄能器与贮液箱的出油口相连；蓄能器油口与贮液箱油口之间并联一个高压减振器和一个用以释压的溢流阀，蓄能器的端头还连有一个电接点压力表。
2、根据权利要求1所述的汽车能量再次利用装置，其特征在于，所述离合器，由其输入轴通过两盘轴承套装在啮合齿轮中，连接着啮合齿轮，含有滚针的离合器外圈镶嵌在啮合齿轮内，档环、衔铁和给滚针定位的插圈以及电磁铁设在所述离合器的芯部，档圈及起隔开作用的缓冲块旋转在箱体中。
3、根据权利要求1所述的汽车能量再次利用装置，其特征在于，所述属于电控单元的电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达，主要包括双斜盘底座蜗轮、蜗杆；端头的配流盘，蜗杆上方两侧分别设有斜盘，中部设有支撑轴及置于端头的配流盘，支撑轴杆的上侧有压盘、球铰及柱塞，柱塞外侧有柱塞套筒，套筒端部有三通螺栓，其外围设有一个缸体，缸体通过中部的轴承连接到外箱体。
4、根据权利要求1所述的汽车能量再次利用装置，其特征在于，所述属于电控单元的多向多通多位电液阀，主要包括阀板，位于阀板前方的进油阀与回油阀，及位于阀板后方的出油阀与排油阀，阀板的后方及顶部设有盖板及二位三通方向阀。
5、根据权利要求1所述的汽车能量再次利用装置，其特征在于，所述高压减振器，主要包括位于两侧面的连接件，中部有缸桶，缸桶一侧端部有端盖，缸桶内部有活塞和活塞杆，缸桶另一侧设有缸盖，活塞杆通过密封圈使活塞与缸桶密封。
6、一种汽车能量再次利用的方法，其特征在于，按如下步骤操作：①接通排油阀盖板上二位三通方向阀的电磁铁电路；②使双向滚针离合器的电磁铁通电，拉动衔铁，致使离合器外圈、滚针、输入轴相结合；③接通回油阀盖板上二位三通方向阀的电磁铁电路；④是控制电控双斜盘轴向蜗轮副变量柱塞马达变量的步进电机的矩形波数字电路；⑤使电控双向滚针离合器起单向离合器作用，绕离合器输入轴空转，发动机不能牵阻汽车行驶，减小了汽车行驶阻力，实现无发动机“牵阻”行驶过程。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20081226 Address after: Number 1, building 34, 100081 South Main Street, Beijing, Haidian District, 207: zip code: Co-patentee after: Wang Jingran Patentee after: Liu Yanyang Co-patentee after: Chen Yue Address before: Number 1, building 34, 100081 South Main Street, Beijing, Haidian District, 207: zip code: Co-patentee before: Liu Yanyang Patentee before: He Junfeng |
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| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: LIU YANYANG Free format text: FORMER OWNER: HE JUNFENG Effective date: 20081226 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20081126 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |