CN202243442U - 涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置，实现了利用平面接触式涡卷弹簧将货车制动能量转化为弹性势能进行储存并利用，由壳体、传动控制机构和弹簧储能机构组成，传动控制机构和弹簧储能机构安装于壳体内；其中传动控制机构由输入输出轴、离合器I、带轮I、带轮II、轴I、齿轮I、齿轮II、轴II、单向离合器、带轮III、轴IV、带轮IV、离合器II构成；弹簧储能机构由联轴器、空心轴、限位挡圈和弹簧单元构成；传动控制机构与弹簧储能机构通过空心轴连接联轴器，簧盒连接单向离合器外座圈连为一体。本实用新型的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置实现了货车制动能量的回收利用，具有结构简单、易于实现、操作方便的优点。

Description

涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置

技术领域

本实用新型涉及货车储能助力装置，尤其是利用平面涡卷弹簧来回收货车的制动能量并将能量用于货车助力的装置。 

背景技术

目前货车上普遍没有安装制动能量回收利用装置。货车的制动能量几乎全部是以热能的形式耗散掉的，这种现象首先是浪费了燃油，其次是会使货车的制动系统产生热衰退，影响了货车的安全性。资料显示，目前实现回收制动能量的方法有飞轮储能、液压储能、蓄电池储能等，但以上方式均具有效率低、不易实现等问题。为了回收利用制动能量，出现了利用机械装置将动能转化为势能储存继而将势能转化为动能利用的装置，大多采用弹簧作为储能部件，通过传动系统进行储能和助力。如2010年1月13日公告的中国实用新型专利说明书(公告号为CN201380760)提供了一种电动车制动能量回收利用装置，该装置实现了回收利用电动车的制动能量，但其使用对象局限于电动车，对货车等大型机动车辆不具有适用性。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对目前货车制动能量没有得到有效利用的现象，提供一种采用弹簧储能结构，将货车减速制动时产生的惯性动能，直接转换为储能机构中的弹性势能的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置。 

本实用新型的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置由壳体、传动控制机构和弹簧储能机构组成，传动控制机构和弹簧储能机构安装于壳体内；其中传 动控制机构由输入输出轴、离合器I、带轮I、带轮II、轴I、齿轮I、齿轮II、棘轮、轴II、单向离合器、带轮III、轴IV、带轮IV、离合器II构成，输入输出轴上空套着位于壳体内的带轮II和带轮IV并伸出壳体与货车的传动系统连接，带轮I和带轮II组成带传动、齿轮I和齿轮II组成齿轮传动，带轮II与齿轮I通过轴I连接，轴I安装在壳体上，轴II与齿轮II连接再连接棘轮至弹簧储能机构的联轴器，单向离合器与簧盒相连，轴IV与单向离合器的内座圈相连再连接带轮III安装在壳体上，带轮IV与离合器II相连。传动控制机构中的单向离合器由外座圈、内座圈、柱塞及柱塞弹簧、滚柱构成，其外座圈和弹簧储能机构的簧盒制造为一体，外座圈通过单向离合器控制单元与货车的驱动操作机构连接，实现同加速踏板联动。内座圈安装在轴IV上，内座圈与外座圈之间依靠滚柱、柱塞和柱塞弹簧实现单向传动。另外，在传动控制机构中采用了输入端离合器控制单元和输出端离合器控制单元，输入端离合器控制单元由离合器I、带轮I构成，离合器I的一块摩擦片与带轮I连为一体，离合器I的另一块摩擦片通过花键槽固定在输入输出轴上，与货车的制动操作机构连接实现同制动踏板联动，输出端离合器控制单元由离合器II、带轮IV构成，离合器II的一块摩擦片与带轮IV连为一体，且离合器II的另一块摩擦片通过花键槽固定在输入输出轴上，与货车的驱动操作机构连接实现同加速踏板联动。弹簧储能机构由联轴器、空心轴、轴III、限位挡圈、弹簧单元、簧盒构成，空心轴的前端安装联轴器，空心轴套装在轴III上，4个弹簧单元的最内圈一同缠绕到空心轴的中部并且可以绕其卷曲，4个弹簧单元的最外圈都连接到簧盒内部，各个弹簧单元之间用限位挡圈相互隔开。 

本实用新型的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置根据涡卷弹簧卷紧进行能量储存、弹簧弹开进行能量释放的原理完成能量的回收利用工作。涡卷弹 簧式货车制动能量回收利用装置的工作过程如下：当货车进行减速、制动操作时，输入端离合器控制单元与车辆的制动操作机构联动，输入端离合器控制单元使离合器I闭合，由于惯性力的作用，车辆的传动系统继续带动输入输出轴同向旋转，经带传动和齿轮传动，通过联轴器将扭矩传给弹簧储能机构，此扭矩带动与空心轴连接的四个涡卷弹簧的内端卷曲，由于簧盒与单向离合器的外座圈连为一体，外座圈被锁死，故簧盒不转动，经过持续或间断输入扭矩将较大的弹性势能存储于弹簧储能机构中，当货车取消制动操作时，输入端离合器控制单元使离合器I恢复到开离状态，带轮I停止转动，棘轮使空心轴不能回转，实现了货车制动能量的回收和储存功能。当货车进行起动、加速操作时，单向离合器控制单元使单向离合器的外座圈脱开，外座圈自由转动，弹簧储能机构释放势能，通过单向离合器使轴IV转动带动带传动到达离合器II，输出端离合器控制单元使离合器II结合，将扭矩传递到货车的传动系统实现了回收能量的助力功能；当货车取消加速操作时，单向离合器外座圈锁死，轴IV停止转动，此时输入输出轴处于无负荷传动连接状态，不传递扭矩。 

本实用新型的优点在于货车制动能量回收利用装置采用了弹簧储能结构，避免了能量利用使用中的多次转换，提高了能量回收利用的效率，可最大限度地回收利用货车减速制动时的惯性功能。并且本实用新型的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置结构简单，成本低廉，所使用的涡卷弹簧现已有成熟的制造技术，采用传统制造方式即可获得，此外无需改变汽车原有结构即可实现回收利用制动能量的功能，易于实现，并且操作简单，无需增加操作步骤，驾驶员正常操作即可实现制动能量的回收和利用。因此本实用新型的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置具有广阔的应用推广前景。 

附图说明

以下结合附图对本实用新型做进一步的说明： 

图1是本实用新型涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置处于能量储存状态的结构示意图； 

图2是本实用新型涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置处于能量释放状态的结构示意图； 

图3是本实用新型涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置弹簧储能机构的结构分解图； 

图4是本实用新型涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置弹簧储能机构的结构示意图； 

图5是本实用新型涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置单向离合器的结构示意图； 

参照图1和图2，本实用新型的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置由壳体(1)、传动控制机构和弹簧储能机构组成，传动控制机构和弹簧储能机构安装于壳体(1)内；其中传动控制机构由轴I(2)、带轮II(3)、齿轮I(4)、齿轮II(5)、轴II(6)、单向离合器(11)、带轮III(12)、轴IV(13)、离合器II(14)、带轮IV(15)、棘轮(18)、带轮I(19)、离合器I(20)、输入输出轴(21)构成；弹簧储能机构由联轴器(7)、弹簧单元(9)、限位挡圈(16)和空心轴(17)构成；传动控制机构与弹簧储能机构通过空心轴(17)连接联轴器(7)与簧盒(10)。字母X表示输入端离合器控制单元，字母Y表示单向离合器控制单元，字母Z表示输出端离合器控制单元。 

参照图3和图4，弹簧储能机构由联轴器(7)、轴III(8)、弹簧单元(9)、限位挡圈(16)、空心轴(17)等构成。图中字母A和A’、B和B’分别表示弹 簧单元(9)与簧盒(10)连接位置的对应点。 

参照图5，单向离合器(11)由柱塞及柱塞弹簧(11-a)、内座圈(11-b)、滚柱(11-c)及外座圈(10-b)组成，外座圈(10-b)与弹簧储能机构的簧盒(10)连接为一个整体。 

具体实施方式

以下是本实用新型的实施例，本实用新型的实际使用并不局限于实施例。实施例1，采用本实用新型结构的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置。参阅附图，涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置由壳体、传动控制机构、弹簧储能机构组成，传动控制机构和弹簧储能机构安装于壳体内；其中传动控制机构由输入输出轴、离合器I、带轮I、带轮II、轴I、齿轮I、齿轮II、轴II、轴III、单向离合器、带轮III、轴IV、带轮IV、离合器II构成，输入输出轴安装于位于壳体内的带轮I和带轮IV上并伸出壳体与车辆的传动系统连接，带轮I和带轮II组成带传动、齿轮I和齿轮II组成齿轮传动，带轮II与齿轮I通过轴I连接，轴I安装在壳体上，轴II与齿轮II连接再连接棘轮至弹簧储能机构的联轴器，单向离合器与簧盒相连，轴IV与单向离合器内座圈相连再连接带轮III安装在壳体上，带轮IV与离合器II相连。弹簧储能机构由联轴器、空心轴、限位挡圈和弹簧单元组成，空心轴的前端安装联轴器，中段部位安装弹簧单元，涡卷弹簧的内端均连接到空心轴上，并且可以绕轴卷曲，外端连接到簧盒上，传动控制机构与弹簧储能机构通过空心轴连接联轴器、簧盒连接单向离合器外座圈连为一体。输入输出轴通过连接机构与货车的传动系统始终处于连接状态。输入端离合器控制单元通过连接机构与货车的制动操作机构连接实现联动操作。输出端离合器控制单元及单向离合器与货车的驱动操作机构连接实现联动操作。 

货车正常工作时，离合器I和离合器II均处于开离状态，带轮I和带轮IV均不转动，此时该装置不工作； 

货车减速、制动时，驾驶员踩踏制动踏板，与货车制动操作机构联动的离合器I结合，由于惯性力的作用，车辆的传动系统继续带动输入输出轴同向旋转，经带传动和齿轮传动，通过联轴器将扭矩传给弹簧储能机构，此扭矩带动与空心轴连接的四个涡卷弹簧的内端卷曲，由于簧盒与单向离合器的外座圈连为一体，外座圈被锁死，故簧盒不转动，经过持续或间断输入扭矩将较大的弹性势能存储于弹簧储能机构中，当货车取消制动操作时，输入端离合器控制单元使离合器I恢复到开离状态，带轮I停止转动，棘轮使空心轴不能回转，实现了货车制动能量的回收和储存功能。 

货车起动、加速时，驾驶员踩踏加速踏板，与货车驱动操作机构联动的单向离合器控制单元Y使单向离合器外座圈脱开，离合器II结合，单向离合器外座圈自由转动，弹簧储能机构释放势能，通过单向离合器使轴IV转动带动带传动到达输出端，将扭矩传递到货车的传动系统实现了回收能量的助力功能； 

当货车取消加速操作时，单向离合器外座圈锁死，轴IV停止转动，此时输入输出轴处于无负荷传动连接状态，不传递扭矩。 

本实施例涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置使用效果明显，能实现货车制动能量的回收储存，通过货车驾驶员踩踏加速踏板的动作，实现货车制动能量的利用，其结构简单，成本低廉，效果显著，易于操作。 

Claims (4)

1.一种涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置，其主要特征在于：由传动控制机构和弹簧储能机构等构成，传动控制机构和弹簧储能机构置于该装置的壳体(1)中；其中传动控制机构由输入输出轴(21)、离合器I(20)、带轮I(19)、轴I(2)、带轮II(3)、齿轮I(4)、齿轮II(5)、棘轮(18)、轴II(6)、单向离合器(11)、带轮III(12)、轴IV(13)、带轮IV(15)、离合器II(14)构成，输入输出轴(21)安装在壳体(1)内的带轮I(19)和带轮IV(15)上并从两端伸出与汽车传动系统连接，带轮I(19)和离合器I(20)制造为一体，同时带轮I(19)和带轮II(3)用V带连接，带轮II(3)和齿轮I(4)又通过轴I(2)相连接，齿轮I(4)和齿轮II(5)常啮合，齿轮II(5)和棘轮(18)安装在轴II(6)上，轴II(6)通过联轴器(7)连接至弹簧储能机构的空心轴(17)前端。弹簧储能机构的簧盒(10)又与单向离合器(11)的外座圈相连，单向离合器(11)的内座圈和带轮III(12)安装在轴IV(13)上，带轮III(12)通过V带连接带轮IV(15)，同时带轮IV(15)和离合器II(14)也制造为一体。

2.根据权利要求1所述的涡卷弹簧式货车制动能力回收利用装置，其特征在于：传动控制机构中的单向离合器(11)由外座圈、内座圈、柱塞、柱塞弹簧、滚柱构成，其外座圈和弹簧储能机构的簧盒(10)连为一体，内座圈安装在轴IV(13)上，内座圈与外座圈之间依靠滚柱、柱塞和柱塞弹簧实现单向传动。

3.根据权利要求书1所述的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置，其特征在于：传动控制机构中采用了输入端离合器控制单元和输出端离合器控制单元，输入端离合器控制单元由离合器I(20)、带轮I(19)构成，离合器I(20)的一块摩擦片与带轮I(19)连为一体，且离合器I(20)的另一块摩擦片同制动踏板联动，输出端离合器控制单元由离合器II(14)、带轮IV(15)构成，离 合器II(14)的一块摩擦片与带轮IV(15)连为一体，且离合器II(14)的另一块摩擦片同加速踏板联动。

4.根据权利要求书1所述的涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置，其特征在于：弹簧储能机构由联轴器(7)、空心轴(17)、轴III(8)、弹簧单元(9)、簧盒(10)构成，联轴器(7)同空心轴(17)相连，空心轴(17)套装在轴III(8)上，4个弹簧单元(9)的最内圈一同缠绕到空心轴(17)的中部且4个弹簧单元(9)的最外圈都连接到簧盒(10)内部，各级弹簧单元(9)之间用限位挡圈(16)相互隔开。 

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