CN201276105Y - 一种圆柱行星轮车辆减速储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能有效地吸收车辆减速或制动时车体的惯性动能、并在车辆启动或加速时再释放利用的装置。一种圆柱行星轮车辆减速储能装置，包括车架(4)和车辆主轴(6)，与主轴(6)同轴的静盘(3)固定在车架(4)上、并与盘簧(2)的一端联接，盘簧(2)的另一端联接经棘轮(7)与主轴(6)联接的动盘(5)，多个行星轮(1)的轴与行星架(8)的轴平行，行星轮(1)的外侧与动盘(5)的内齿啮合，行星轮(1)的内侧与主轴(6)上的齿轮(10)啮合，行星架(8)以主轴(6)为轴，由支撑轴承(11)与之联接，行星架(8)的外周兼作被刹件，由制刹件(9)对其制动或释放。本技术方案结构简单紧凑，制作使用方便，充分利用了车辆自身的动能，几无损耗地返回给动力系统。

Description

一种圆柱行星轮车辆减速储能装置

(一)技术领域

本实用新型涉及一种能对废弃、甚至负面的机械能进行储吸并能再释放利用的装置。具体是指一种能有效地吸收车辆减速或制动时车体的惯性动能、并在车辆启动或加速时再释放利用的装置。

(二)背景技术

将废弃、负面、消极的能量转化为积极、可再利用的能量历来是人们追求的目标。

车辆在现代社会的作用是越来越重要了。从某种意义上说，人们的生产、生活以及各种领域的活动，须臾离不开各种车辆，有人将美国比之为车轮上的国家确是很形象的。放眼望去，到处都是大大小小的机动车和形形色色的非机动车，生活因此而增色，城市也因车辆的增多而日显拥挤。

车辆在使用中，不可避免的事实是必须经常启动制动、加速减速，尤其城市中道路拥堵，交通路况复杂，启停更是频繁，往往三步一启动、四步一减速，从而将大量的宝贵能源消耗在这方面，同时也增加了大气的污染和激化了能源供求的矛盾。

现代汽车科技，无论从能源、发动机、传动、控制和材料加工等方面而言，都已发展到了几近极致的地步，但对于车辆减速或制动时车体的惯性动能，如何有效地吸收并加以利用，却至今没有良好而令人信服的措施甚至报道。

行驶在城市、乡村大街小巷的自行车也如此，在骑行过程中随时随地会需要和出现减速、刹车状况，如何有效地将车辆惯性向前的消极动能转化为启动加速时的积极能量，对于我们中国这样一个自行车大国而言，具有重大的意义；对于全球，强调健身节能、提倡多使用自行车的今天，如有转化储能的良策、并能提供相应的装置结构，其意义也非同一般。

如此课题吸引了国内外大量的科技爱好者动脑筋、想办法，且提出了各种各样的结构方案企图来解决和实现本课题。遗憾的是，无论从：结构的简单合理、操控的安全方便、加工的难易和实施的可行性、及使用时对装置的影响和状态切换时对机械的冲击磨损等诸方面来考量，至今尚未有合适、便捷、简单、经济而较理想的技术方案被产业化、商品化，被人们所采用。

(三)实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、操控方便、加工容易和实施的可行性大、及使用安全、可靠有效的一种减速储能装置。

本实用新型的目的由以下技术方案来实现。

一种圆柱行星轮车辆减速储能装置，包括车架和车辆主轴，其特征在于：与主轴同轴的静盘固定在车架上、并与盘簧的一端联接，盘簧的另一端联接经棘轮与主轴联接的动盘，多个行星轮1的轴与行星架8的轴平行，行星轮1的外侧与动盘5的内齿啮合，行星轮1的内侧与主轴6上的齿轮10啮合，行星架8以主轴6为轴，由支撑轴承11与之联接，行星架8的外周兼作被刹件，由制刹件9对其制动或释放。

其中：

静盘-与车架固定，盘内为储能仓，盘外可作为制动件的一部分；

盘簧-为储能元件，联接静盘和动盘；

动盘-经棘轮与主轴联接，由内齿与行星轮啮合；

行星轮-与主轴齿轮啮合，且与动盘齿轮啮合；

行星架-以主轴为轴，由支撑轴承与主轴联接，配数个行星轮，一般为三个以上，既能保证行星架运行位置正确，又能保持推动运行平稳；外圈为抱刹箍鼓或刹车片，可制动；行星轮轴与行星架的轴平行。

当车辆正常行驶时：制刹件松开，储能仓中盘簧呈松弛平衡态，无弹性内力，静盘和动盘均不动。主轴的转动，使行星轮在与轴齿轮和动盘内齿的啮合中，既有自身的自转，又有绕主轴的公转，且带动行星架箍鼓一起转动。棘轮此时处于“顺齿”状态，动盘对主轴无阻力，车辆可正常行驶，可正常加速。

当车辆处于减速或制动时：抱箍将行星架箍鼓锁定，迫使行星轮只有自转而无公转，从而将车辆的惯性动能，由主轴经行星轮传递到动盘，使后者以与主轴反向的力矩将盘仓中的盘簧逐渐旋紧，完成车辆的惯性动能到弹簧的弹性势能的转换。

当车辆启动或加速时：一旦制刹件松开，储能仓中盘簧即呈释放态，通过和动盘相联的止逆棘轮，作用于主轴，为启动或加速助一臂之力，直至将储能仓中的弹性势能完全释放，使整个装置再呈松弛平衡态，以待下一次再行储能。

本技术方案的有益效果在于：结构简单而紧凑，充分利用了车辆自身的动能，几无损耗地返回给动力系统。

本装置的储能过程阻力矩是由小到大，直至制动刹车；释放助动过程助力矩是由大到小，直至全部内能释放完毕。车辆不动时，所储弹性能不消耗。符合任何车辆对启动和制动的动力要求。

操控极其简单，只是通过对行星架制刹的单一操控来完成。

储放能的过程及三态(储能态，放能态，平常态)，对机械不产生冲击影响，因此对机械的磨损也很小。

现代机车在制动时并非一步刹定，对于高速行驶的车辆来说，这样一来轮子容易打滑不安全，而往往是采取自动点刹技术。本装置储能过程也接近此理念，当然，还不能取代紧急制动。

如与自控系统相结合，且不限于车辆范畴，在动力输出有余时适当给予储存，在需要动力补偿时及时予以反馈，做到“削峰垫谷”，对改善机车(或其他动力系统)整体性能也不无意义。

(四)附图说明

图1为本实用新型一种圆柱行星轮车辆减速储能装置其中一种实施方式的主视图；

图2为图1的左视图。

图中：1-行星轮，2-盘簧，3-静盘，4-车架，5-动盘，6-主轴，7-棘轮，8-行星架，9-制刹件，10-主轴齿轮，11-行星架轴承。

(五)具体实施方法

下面结合附图进一步说明本实用新型。

实施例1，参阅图1、2，一种圆柱行星轮车辆减速储能装置，包括车架4和车辆主轴6，与主轴6同轴的静盘3固定在车架4上、并与盘簧2的一端联接，盘簧2的另一端联接经棘轮7与主轴6联接的动盘5，四个圆柱行星轮1的轴与行星架8的轴平行，行星轮1既与动盘5的内齿啮合，也与主轴齿轮10啮合，行星架8以主轴6为轴，由支撑轴承11与之联接，行星架8的外周为边缘翻边的圆环，由作为制刹件9的环形抱刹套置在圆环外周，制动或释放对本装置进行储能或释放能量。

实施例2：在自行车上的应用

将本装置安装在作为车架4的自行车后轮轴上，位于链齿轮的另一侧，不需改变原来的动力结构。将静盘3与车架4固定。

现有自行车上都有左右手刹车，分别控制后刹和前刹。

可将左右手刹重新定义为：储能减速刹和常规刹。

常规刹不需改变原来的刹车控制方式，只是将前后轮刹车归并于单一手控，即同时能对前后轮起作用，这样一来可应付紧急制动，而不影响原车的安全性。

储能减速刹仅操控行星架8制刹，则可起储放能的作用。

如果需要，也可将储能减速刹做成“开关”形式，即每次动作仅在“开(放)”或“关(刹)”两种状态间切换，以免停车时双手始终捏把。

甚至更保守考虑，无须改变原来的左右手刹，仅需给减速储能装置安排一个板键或按键，使能控制行星架8制刹“开(放)”或“关(刹)”就行了。

在实施中，更可考虑将减速制动和手刹结合起来，制刹器为一离合器。手刹的起始动作就是先将离合器“合”上(好比照相机的半快门)，使减速储能起作用，手刹的继续则是通常的刹车了；而离合器的“释放”则由脚蹬的驱动来完成。自行车的使用与通常无异。

本装置虽不能完全取代常规刹车，但辅之以储能和减速，亦不失为锦上添花。

本技术方案结构简单合理，操控安全方便，加工实施较容易，以及使用时和三态切换时对装置的影响和对机械的冲击磨损等诸方面，相对于现有技术和方案均有较强的优越性。

实施例3：在机动车上的应用

将本装置安装在机动车的驱动轴上，在静盘3与车架4间设置一离合器，离合器的状态可由驱动状态来控制：当正常行驶时，离合器处于“离”状态，整个装置可绕驱动轴旋转，车辆使用与平常无异。当油门/电门断开时自动将离合器“合”上，使减速储能起作用，同时也不影响原刹车的使用。当车辆启动或加速时，待储能仓中的弹性势能完全释放后，可让离合器“自然”回复到“离”状态。

行驶中当发现与前车距离太近或类似需要减速通过的状况时，通常的操作是采取点刹减速，使之拉开距离后再驱动跟上；现在采用本装置储能时同样可达到减速的目的，且不待车辆停止即可放能加速，无须另加驱动而几达原来之车速。整个操控过程柔和而平滑，对机械无冲击影响。

实施例4：在列车或地铁车辆上的应用

列车由多节车厢组成，启动时需巨大的牵引力，制动时又有巨大的惯性能。可将本装置安装在每节车箱的主轴上，由控制系统操控。当列车进站停靠时，各节车厢同时启用本装置减速制动；当列车在启动时即予放能加速，为启动助一臂之力。

Claims (1)

1.一种圆柱行星轮车辆减速储能装置，包括车架(4)和车辆主轴(6)，其特征在于：与主轴(6)同轴的静盘(3)固定在车架(4)上、并与盘簧(2)的一端联接，盘簧(2)的另一端联接经棘轮(7)与主轴(6)联接的动盘(5)，多个行星轮(1)的轴与行星架(8)的轴平行，行星轮(1)的外侧与动盘(5)的内齿啮合，行星轮(1)的内侧与主轴(6)上的齿轮(10)啮合，行星架(8)以主轴(6)为轴，由支撑轴承(11)与之联接，行星架(8)的外周兼作被刹件，由制刹件(9)对其制动或释放。