CN207884432U - 用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，属于汽车节能技术领域，目的在于将汽车悬架振动的机械能转化为电能输出，并起到减震的作用。该装置包括将汽车簧载质量和非簧载质量间的直线往复运动转变成转动的滚珠丝杠螺母副、将丝杠的双向转动转化为发电机转子单向转动的装置、发电机，及其内部的定位件。本实用新型可有效地解决普通电动缸回收直线往复式运动动能时发电机转子频繁换向转动造成的回收效率低下的问题，能量回收过程中可改善车辆的行驶平顺性，结构紧凑、完整、简单，实用性强。

Description

用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置

技术领域

本实用新型属于汽车节能技术领域，涉及一种能够将汽车悬架振动的机械能转化为电能的装置，具体涉及一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置。

背景技术

汽车悬架根据控制方式分为被动悬架，半主动悬架和主动悬架。目前车辆大部分采用弹簧和减震器的被动悬架，而其阻尼系数无法随路况调整，减震性能有限。主动悬架减振性能好，但耗能过大、经济性差。

在汽车节能化发展的趋势下，进一步提高车辆的能量利用效率至关重要，其中包括回收利用汽车悬架振动能量。此外，回收悬架系统振动能量也可以改善悬架阻尼特性，增强车辆行驶平顺性。

根据能量转化装置结构的不同，振动能量回收悬架分为直线电机式和旋转电机式，其中直线电机由于其磁场强度不足，并且车辆振动频率不高，导致发电效率很低。中国专利 201310598618.8提出了一种相对可行的滚珠丝杠式旋转发电汽车减振器，但发电机转子频繁地换向会使发电效率降低。中国专利201310719688.4提出的一种齿轮齿条式车辆悬架振动能量回收装置，可以实现电机转向不变，但结构相对复杂，能量回收效率低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，提出一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，可以实现发电机转子单向转动，使得能量回收效率提高，并能通过控制发电机输出的感应电流来调整悬架阻尼力，增强车辆行驶平顺性，结构紧凑、完整、简单，实用性强。

本发明为解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，包括发电机1、转向变换装置A和缸体B；

所述转向变换装置A包括从动锥齿轮3、第一中间锥齿轮5、第二中间锥齿轮27、中间锥齿轮轴6、主动锥齿轮10、单向离合器7、第一单向轴承4和第二单向轴承9；

所述缸体B包括滚珠丝杠15；

所述从动锥齿轮3与第一单向轴承4的外圈连接，第一单向轴承4的内圈与发电机1轴连接；

所述主动锥齿轮10与第二单向轴承9的外圈连接，第二单向轴承9的内圈与滚珠丝杠 15连接；

所述单向离合器7的输出端与发电机1轴连接，输入端与滚珠丝杠15连接；

所述第一中间锥齿轮5和第二中间锥齿轮27安装于中间锥齿轮轴6上，且第一中间锥齿轮5和第二中间锥齿轮27均绕中间锥齿轮轴6转动；

所述第一中间锥齿轮5和第二中间锥齿轮27均与主动锥齿轮10啮合，且第一中间锥齿轮5和第二中间锥齿轮27也均与从动锥齿轮3啮合。

技术方案中所述从动锥齿轮3与第一单向轴承4的外圈通过键连接，并有第一止推轴承 2用于从动锥齿轮3的轴向定位，第一单向轴承4的内圈与发电机1轴通过第一A型平键26 连接；

所述主动锥齿轮10与单向轴承9的外圈通过键连接，并有第二止推轴承11用于主动锥齿轮10的轴向定位，第二单向轴承9的内圈与滚珠丝杠15通过第二A型平键25连接；

所述单向离合器7的输出端与发电机1轴之间通过第一A型平键26连接，输入端与滚珠丝杠15通过第二A型平键25连接。

技术方案中所述缸体B还包括圆螺母12、上缸盖13、圆锥滚子轴承14、螺母16、伸出杆17、缸筒18、下缸盖19、下吊环20；

所述上缸盖13内安装有圆锥滚子轴承14，圆锥滚子轴承14与圆螺母12一起用于滚珠丝杠15轴的径向和轴向定位；

所述滚珠丝杠15与螺母16结合构成滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母副使得滚珠丝杠15 随螺母16的上下运动而转动；

所述螺母16与伸出杆17之间通过第三内六角螺钉23连接，下缸盖19与缸筒18之间通过第二内六角螺钉22连接；

下吊环20与伸出杆17之间通过第一内六角螺钉21连接。

技术方案中所述转向变换装置A还包括连接筒8；

所述连接筒8与上缸盖13和缸筒18之间通过第四内六角螺钉24连接；

技术方案中所述发电机1固定安装在电机筒29内，电机筒29与连接筒8之间通过第五内六角螺钉30连接。

技术方案中所述中间锥齿轮轴6两端部的轴段有定位平面，将其放置在电机筒29和连接筒8端面的凹槽中，防止中间锥齿轮轴6转动。

技术方案中所述电机筒29与车辆簧载质量通过销轴连接，下吊环20与车辆非簧载质量通过销轴连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型有效地解决普通电动缸回收直线往复式动能时发电机转子频繁换向转动造成的回收效率低下的问题，能量回收过程中可提高车辆的行驶平顺性，结构紧凑、完整、简单，实用性强。

附图说明

图1是本实用新型所述的一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置示意图。

图2是本实用新型所述的一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置俯视图。

图3为中间锥齿轮轴的轴测图。

图中：

A-转向变换装置；B-缸体；

1-发电机；2-第一止推轴承；3-从动锥齿轮；4-第一单向轴承；5-第一中间锥齿轮；6- 中间锥齿轮轴；7-单向离合器；8-连接筒；9-第二单向轴承；10-主动锥齿轮；11-第二止推轴承；12-圆螺母；13-上缸盖；14-圆锥滚子轴承；15-滚珠丝杠；16-螺母；17-伸出杆；18-缸筒；19-下缸盖；20-下吊环；21-第一内六角螺钉；22-第二内六角螺钉；23-第三内六角螺钉；24-第四内六角螺钉；25-第二A型平键；26-第一A型平键；27-第二中间锥齿轮；28- 垫圈；29-电机筒；30-第五内六角螺钉。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型进行详细描述。

一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，属于汽车节能技术领域，目的在于将汽车悬架振动的机械能转化为电能输出，并起到减震的作用。该装置包括将汽车簧载质量和非簧载质量间的直线往复运动转变成转动的滚珠丝杠螺母副、将丝杠的双向转动转化为发电机转子单向转动的装置、发电机，及其内部的定位件。

如图1所示，一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，包括发电机 1、转向变换装置A和缸体B；所述转向变换装置A包括从动锥齿轮3、第一中间锥齿轮5、第二中间锥齿轮27、中间锥齿轮轴6、主动锥齿轮10、单向离合器7、第一单向轴承4、第二单向轴承9和连接筒8；所述缸体B由圆螺母12、上缸盖13、圆锥滚子轴承14、滚珠丝杠 15、螺母16、伸出杆17、缸筒18、下缸盖19、下吊环20。

如图1所示，所述从动锥齿轮3与第一单向轴承4的外圈通过键连接，并有第一止推轴承2用于从动锥齿轮3的轴向定位，第一单向轴承4的内圈与发电机1轴通过第一A型平键26连接；所述主动锥齿轮10与单向轴承9的外圈通过键连接，并有第二止推轴承11用于主动锥齿轮10的轴向定位，第二单向轴承9的内圈与滚珠丝杠15通过第二A型平键25连接；所述单向离合器7的输出端与发电机1轴之间通过第一A型平键26连接，输入端与滚珠丝杠 15通过第二A型平键25连接；所述第一中间锥齿轮5和第二中间锥齿轮27安装于中间锥齿轮轴6上，且第一中间锥齿轮5和第二中间锥齿轮27均绕中间锥齿轮轴6转动；所述第一中间锥齿轮5和第二中间锥齿轮27均与主动锥齿轮10啮合，且第一中间锥齿轮5和第二中间锥齿轮27也均与从动锥齿轮3啮合。

如图1所示，所述上缸盖13内安装有圆锥滚子轴承14，圆锥滚子轴承14与圆螺母12一起用于滚珠丝杠轴15的径向和轴向定位；所述螺母16与伸出杆17之间通过第三内六角螺钉23连接，下缸盖19与缸筒18之间通过第二内六角螺钉22连接；下吊环20与伸出杆17 之间通过第一内六角螺钉21连接。

如图1、2所示，所述连接筒8与上缸盖13和缸筒18之间通过第四内六角螺钉24连接；电机筒29与发电机1通过焊接固连在一起；电机筒29与连接筒8之间通过第五内六角螺钉 30连接。

如图1、3所示，所述中间锥齿轮轴6两端部的轴段有定位平面，将其放置在电机筒29 和连接筒8端面的凹槽中，防止中间锥齿轮轴6转动。

所述电机筒29与车辆簧载质量连通过销轴连接在一起，下吊环20通过销轴与车辆非簧载质量连接在一起。

所述车辆簧载质量与非簧载质量之间安装有悬架弹簧。

接下来，说明本实用新型的一次动用过程，有关转动方向的描述均基于对装置俯视的观察方向。

在路面凸起作用下，路面对轮胎产生冲击，使得非簧载质量带动伸出杆17相对于缸筒 18向上运动，滚珠丝杠15产生顺时针转动，会带动单向离合器7的输入端顺时针转动，同时带动第二单向轴承9的内圈顺时针转动；

单向离合器7的输入端顺时针转动时，单向离合器7处于啮合状态，则单向离合器7的输出端为顺时针转动，进而带动发电机1轴顺时针转动；发电机1轴顺时针转动时，会带动第一单向轴承4的内圈顺时针转动，此时第一单向轴承4处于分离状态，则第一单向轴承4的内圈与外圈互不干涉；

第二单向轴承9的内圈顺时针转动时，第二单向轴承9处于分离状态，则第二单向轴承 9的内圈与外圈互不干涉；因而此时，第二单向轴承9外圈、从动锥齿轮3、第一中间锥齿轮5、第二中间锥齿轮27均没有动力输入。

与之相反，当在悬架弹簧力的作用下簧载质量与非簧载质量距离增大时，非簧载质量带动伸出杆20相对于缸筒18向下运动，滚珠丝杠15产生逆时针转动，会带动单向离合器7的输入端逆时针转动，同时带动第二单向轴承9的内圈逆时针转动；

单向离合器7的输入端逆时针转动时，单向离合器7处于分离状态，则单向离合器7的输入端与输出端互不干涉；

第二单向轴承9的内圈逆时针转动时，第二单向轴承9处于啮合状态，则第二单向轴承 9的外圈为逆时针转动，进而带动主动锥齿轮10逆时针转动，经过第一中间锥齿轮5与第二中间锥齿轮27的换向作用后，从动锥齿轮3产生顺时针转动；从动锥齿轮3顺时针转动时，会带动第一单向轴承4的外圈顺时针转动，此时第一单向轴承4处于啮合状态，则第一单向轴承4的内圈为顺时针转动，进而带动发电机1轴继续顺时针转动。

通过上述简单的结构即可实现将悬架振动能量转化为电能，达到车辆节能的目的，并且工作过程中发电机不会频繁换向，回收效率高。此装置与悬架弹簧配合作用下，通过控制发电机输出的感应电流可提高车辆的行驶平顺性。

Claims (7)

1.一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，其特征在于：

包括发电机(1)、转向变换装置(A)和缸体(B)；

所述转向变换装置(A)包括从动锥齿轮(3)、第一中间锥齿轮(5)、第二中间锥齿轮(27)、中间锥齿轮轴(6)、主动锥齿轮(10)、单向离合器(7)、第一单向轴承(4)和第二单向轴承(9)；

所述缸体(B)包括滚珠丝杠(15)；

所述从动锥齿轮(3)与第一单向轴承(4)的外圈连接，第一单向轴承(4)的内圈与发电机(1)轴连接；

所述主动锥齿轮(10)与第二单向轴承(9)的外圈连接，第二单向轴承(9)的内圈与滚珠丝杠(15)连接；

所述单向离合器(7)的输出端与发电机(1)轴连接，输入端与滚珠丝杠(15)连接；

所述第一中间锥齿轮(5)和第二中间锥齿轮(27)安装于中间锥齿轮轴(6)上，且第一中间锥齿轮(5)和第二中间锥齿轮(27)均绕中间锥齿轮轴(6)转动；

所述第一中间锥齿轮(5)和第二中间锥齿轮(27)均与主动锥齿轮(10)啮合，且第一中间锥齿轮(5)和第二中间锥齿轮(27)也均与从动锥齿轮(3)啮合。

2.根据权利要求1所述的一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，其特征在于：

所述从动锥齿轮(3)与第一单向轴承(4)的外圈通过键连接，并有第一止推轴承(2)用于从动锥齿轮(3)的轴向定位，第一单向轴承(4)的内圈与发电机(1)轴通过第一A型平键(26)连接；

所述主动锥齿轮(10)与单向轴承(9)的外圈通过键连接，并有第二止推轴承(11)用于主动锥齿轮(10)的轴向定位，第二单向轴承(9)的内圈与滚珠丝杠(15)通过第二A型平键(25)连接；

所述单向离合器(7)的输出端与发电机(1)轴之间通过第一A型平键(26)连接，输入端与滚珠丝杠(15)通过第二A型平键(25)连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，其特征在于：

所述缸体(B)还包括圆螺母(12)、上缸盖(13)、圆锥滚子轴承(14)、螺母(16)、伸出杆(17)、缸筒(18)、下缸盖(19)、下吊环(20)；

所述上缸盖(13)内安装有圆锥滚子轴承(14)，圆锥滚子轴承(14)与圆螺母(12)一起用于滚珠丝杠(15)轴的径向和轴向定位；

所述滚珠丝杠(15)与螺母(16)结合构成滚珠丝杠螺母副，滚珠丝杠螺母副使得滚珠丝杠(15)随螺母(16)的上下运动而转动；

所述螺母(16)与伸出杆(17)之间通过第三内六角螺钉(23)连接，下缸盖(19)与缸筒(18)之间通过第二内六角螺钉(22)连接；

下吊环(20)与伸出杆(17)之间通过第一内六角螺钉(21)连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，其特征在于：

所述转向变换装置(A)还包括连接筒(8)；

所述连接筒(8)与上缸盖(13)和缸筒(18)之间通过第四内六角螺钉(24)连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，其特征在于：

所述发电机(1)固定安装在电机筒(29)内，电机筒(29)与连接筒(8)之间通过第五内六角螺钉(30)连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，其特征在于：

所述中间锥齿轮轴(6)两端部的轴段有定位平面，将其放置在电机筒(29)和连接筒(8)端面的凹槽中，防止中间锥齿轮轴(6)转动。

7.根据权利要求5所述的一种用于车辆悬架振动能量回收的滚珠丝杠式旋转发电装置，其特征在于：

所述电机筒(29)与车辆簧载质量通过销轴连接，下吊环(20)与车辆非簧载质量通过销轴连接。