CN209414054U - 摆臂式悬架震动能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及能量回收领域，具体涉及了一种摆臂式悬架震动能量回收装置，在车辆遇到颠簸时，摆臂绕转轴相对架体正向摆动，第一单向离合装置锁止并允许转轴驱动第一传动轴转动，第一传动轴的动力由第一增速装置传递至第一发电机并由第一发电机将动能转化为电能；当摆臂绕转轴相对架体反向摆动，第一单向离合装置解锁并禁止转轴驱动第一传动轴转动，以确保第一发电机的主轴始终朝着同一旋向稳定地运行；由于第一发电机在不同的输出功率下的转动阻力并非恒定，弹力补偿组件的作动器压缩或拉伸第一气囊以改变第二气囊对摆臂的顶推力，进而补偿第一能量回收组件的压缩阻力的变化，使该能量回收装置的总压缩阻力处于某一预设的阻力值范围。

Description

摆臂式悬架震动能量回收装置

技术领域

本实用新型涉及能量回收领域，特别是涉及一种摆臂式悬架震动能量回收装置。

背景技术

车辆的悬架系统中由于弹性元件受冲击产生震动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减震器，以衰减震动。其中，较为常见的是液力减震器，其工作原理是当车架(或车身)和车桥间震动而出现相对运动时，减震器内的活塞上下移动，减震器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对震动形成阻尼力，使汽车震动能量转化为油液热能，再由减震器吸收散发到大气中。然而，该类减震器的将汽车震动能量转化为油液热能的效率有限，导致其滤震效率难以再提升。而且，即便车辆在城市的铺装道路上行驶，也仍然会产生大量的颠簸，减震器吸收并转化的汽车震动能量较多，如果能够将汽车震动能力进行回收，那么车辆的能源利用率将会大幅提高。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种摆臂式悬架震动能量回收装置，以解决传统减震器滤震效率不足且无法回收汽车震动能量的问题。

基于此，本实用新型提供了一种摆臂式悬架震动能量回收装置，包括第一能量回收组件、弹力补偿组件、架体、摆臂和蓄电装置，所述摆臂通过转轴转动连接于所述架体；

所述第一能量回收组件包括第一传动轴、第一增速装置和第一发电机，所述蓄电装置电性连接于所述第一发电机；所述第一增速装置的输出端连接于所述第一发电机的主轴，输入端连接于所述第一传动轴，所述第一传动轴通过第一单向离合装置连接于所述转轴；当所述摆臂绕所述转轴相对所述架体正向摆动，所述第一单向离合装置锁止并允许所述转轴驱动所述第一传动轴转动；

所述弹力补偿组件位于所述架体上，所述弹力补偿组件包括作动器以及相连通的第一气囊和第二气囊，所述第二气囊的末端抵接于所述摆臂，所述作动器能够压缩或拉伸所述第一气囊。

作为优选的，还包括第二能量回收组件；

所述第二能量回收组件包括第二传动轴、第二增速装置和第二发电机，所述蓄电装置电性连接于所述第二发电机；所述第二增速装置的输出端连接于所述第二发电机的主轴，输入端连接于所述第二传动轴，所述第二传动轴和第一传动轴分别位于所述转轴的两端，所述第二传动轴通过第二单向离合装置连接于所述转轴；当所述摆臂绕所述转轴相对所述架体反向摆动，所述第二单向离合装置锁止并允许所述转轴驱动所述第二传动轴转动。

作为优选的，所述第一能量回收组件还包括第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别连接于所述第一传动轴和第一增速装置的输入端，所述第一传动轴上设有锁止旋向与所述第一单向离合装置相反的第三单向离合装置。

作为优选的，所述第二能量回收组件还包括第二弹性件，所述第二弹性件的两端分别连接于所述第二传动轴和第二增速装置的输入端，所述第二传动轴上设有锁止旋向与所述第二单向离合装置相反的第四单向离合装置。

作为优选的，所述作动器包括驱动电机、螺杆以及连接于所述驱动电机的螺母，所述螺母活动地配合连接于所述螺杆，所述螺杆的一端抵接于所述第一气囊。

作为优选的，所述第一增速装置包括与所述第一发电机相对固定的第一齿圈、连接于所述第一增速装置的输出端的第一太阳轮、连接于所述第一传动轴的第一行星架以及转动连接于所述第一行星架的第一行星轮。

作为优选的，所述第二增速装置包括与所述第二发电机相对固定的第二齿圈、连接于所述第二增速装置的输出端的第二太阳轮、连接于所述第二传动轴的第二行星架以及转动连接于所述第二行星架的第二行星轮。

作为优选的，所述第一传动轴、第二传动轴和转轴同轴设置。

本实用新型的摆臂式悬架震动能量回收装置，其架体和摆臂转动连接，在车辆遇到颠簸时，摆臂绕转轴相对架体正向摆动，第一单向离合装置锁止并允许转轴驱动第一传动轴转动，第一传动轴的动力由第一增速装置传递至第一发电机并由第一发电机将动能转化为电能；当摆臂绕转轴相对架体反向摆动，第一单向离合装置解锁并禁止转轴驱动第一传动轴转动，以确保第一发电机的主轴始终朝着同一旋向稳定地运行；由于第一发电机在不同的输出功率下的转动阻力并非恒定，弹力补偿组件的作动器压缩或拉伸第一气囊以改变第二气囊对摆臂的顶推力，进而补偿第一能量回收组件的压缩阻力的变化，使该能量回收装置的总压缩阻力处于某一预设的阻力值范围。

附图说明

图1是本实用新型实施例的摆臂式悬架震动能量回收装置的正视示意图；

图2是本实用新型实施例的摆臂式悬架震动能量回收装置的俯视示意图；

图3是本实用新型实施例的摆臂式悬架震动能量回收装置的侧剖面示意图；

图4是本实用新型实施例的摆臂式悬架震动能量回收装置的转轴、第一能量回收组件和第二能量回收组件的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的摆臂式悬架震动能量回收装置的弹力补偿组件的结构示意图。

其中，1、第一能量回收组件；11、第一传动轴；111、第一单向离合装置；112、第三单向离合装置；12、第一增速装置；121、第一齿圈；122、第一太阳轮；123、第一行星架；124、第一行星轮；13、第一发电机；14、第一弹性件；2、第二能量回收组件；21、第二传动轴；211、第二单向离合装置；212、第四单向离合装置；22、第二增速装置；221、第二齿圈；222、第二太阳轮；223、第二行星架；224、第二行星轮；23、第二发电机；24、第二弹性件；3、弹力补偿组件；31、作动器；311、驱动电机；312、螺杆；32、第一气囊；33、第二气囊；4、架体；5、摆臂；6、转轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

结合图1至图5所示，示意性地显示了本实用新型的摆臂式悬架震动能量回收装置，包括第一能量回收组件1、弹力补偿组件3、架体4、摆臂5和蓄电装置(未图示)，如图1、图2和图5所示，摆臂5通过转轴6转动连接于架体4，架体4优选为车辆的底盘或车架，摆臂5的摆动端可安装车轮。当车辆行进至崎岖不平的路面时，摆臂5绕转轴6相对架体4摆动。

如图4所示，第一能量回收组件1包括第一传动轴11、第一增速装置12、第一弹性件14和第一发电机13，蓄电装置电性连接于第一发电机13。第一增速装置12的输出端连接于第一发电机13的主轴，输入端连接于第一传动轴11，第一增速装置12能够将第一传动轴11的转速提升至第一发电机13的额定发电转速。第一传动轴11通过第一单向离合装置111连接于转轴6，当摆臂5绕转轴6相对架体4正向摆动，第一单向离合装置111锁止并允许转轴6驱动第一传动轴11转动，相反地，当摆臂5绕转轴6相对架体4反向摆动，第一单向离合装置111解锁并禁止转轴6驱动第一传动轴11转动(即转轴6与第一传动轴11相对转动，动力无法由转轴6传递至第一传动轴11)，以确保第一发电机13的主轴始终朝着同一旋向稳定地运行。

进一步的，第一弹性件14的两端分别连接于第一传动轴11和第一增速装置12的输入端，第一传动轴11上设有锁止旋向与第一单向离合装置111相反的第三单向离合装置112。在摆臂5刚开始绕转轴6相对架体4摆动时，第一发电机13的主轴转速从零开始逐渐增加，第一弹性件14可缓解摆臂5的剧烈摆动对第一发电机13的冲击，同时，第一弹性件14可对第一传动轴11的动能进行暂存，待第一发电机13的主轴转速较快时，第一弹性件14可将暂存的动能释放至第一发电机13的主轴上。而第三单向离合装置112则是用于防止第一传动轴11在第一弹性件14的弹力作用下反向旋转而导致第一弹性件14暂存的动能由第一传动轴11释放，造成动能损失。

优选的，第一增速装置12包括与第一发电机13相对固定的第一齿圈121、连接于第一增速装置12的输出端的第一太阳轮122、连接于第一传动轴11的第一行星架123以及转动连接于第一行星架123的第一行星轮124。

如图5所示，弹力补偿组件3位于架体4上，弹力补偿组件3包括作动器31以及相连通的第一气囊32和第二气囊33，第二气囊33的末端抵接于摆臂5，作动器31能够压缩或拉伸第一气囊32。在本实施例中，作动器31压缩第一气囊32时，气体由第一气囊32流动至第二气囊33并使得第二气囊33膨胀，膨胀的第二气囊33推动摆臂5，使摆臂5绕转轴6相对架体4正向摆动的阻力增大(即膨胀的第二气囊33阻止摆臂5相对架体4正向摆动)；相反地，作动器31拉伸第一气囊32时，气体由第二气囊33流动至第一气囊32并使得第二气囊33收缩，进而使摆臂5绕转轴6相对架体4正向摆动的阻力减小。由于蓄电装置在不同的充电阶段的充电电流并不相同，如蓄电装置电量较少时(电量为0～80％)，其需要的充电电流较大，因此第一发电机13的内阻会随着蓄电装置的充电电流增大而增大，此时，第一发电机13内阻增大导致需要更大的外力才能够使摆臂5绕转轴6相对架体4正向摆动，乘客能够感受到车辆的颠簸感增强。为此，通过作动器31调节第一气囊32并使第二气囊33让位于摆臂5相对架体4的正向摆动，以补偿第一能量回收组件1的压缩阻力变化，确保第一能量回收组件1和弹力补偿组件3的总压缩阻力处于一预设的恒定值或某一阻力值范围内，避免该能量回收装置的压缩阻力随着蓄电装置的充电电流变化而变化。在弹力补偿的过程中，该装置的压缩阻力＝第一能量回收组件1的压缩阻力+弹力补偿组件3的压缩阻力。

此外，作动器31包括驱动电机311、螺杆312以及连接于驱动电机311的螺母(未图示)，螺母活动地配合连接于螺杆312，螺杆312的一端抵接于第一气囊32，驱动电机311带动螺母旋转，迫使螺杆312沿其轴向运动，以拉伸或压缩第一气囊32。

结合图2至图4所示，为了回收摆臂5绕转轴6相对架体4反向摆动的动能，本装置还包括第二能量回收组件2。

第二能量回收组件2包括第二传动轴21、第二增速装置22、第二弹性件24和第二发电机23，蓄电装置电性连接于第二发电机23。第二增速装置22的输出端连接于第二发电机23的主轴，输入端连接于第二传动轴21，与第一增速装置12相类似的，第二增速装置22能够将第二传动轴21的转速提升至第二发电机23的额定发电转速。第二传动轴21通过第二单向离合装置211连接于转轴6，第二传动轴21和第一传动轴11分别位于转轴6的两端，当摆臂5绕转轴6相对架体4反向摆动，第二单向离合装置211锁止并允许转轴6驱动第二传动轴21转动，相反地，当摆臂5绕转轴6相对架体4正向摆动，第二单向离合装置211解锁并禁止转轴6驱动第二传动轴21转动(即转轴6与第二传动轴21相对转动，动力无法由转轴6传递至第二传动轴21)，以确保第二发电机23的主轴始终朝着同一旋向稳定地运行。其中，第二发电机23的发电功率小于第一发电机13的发电功率。优选的，第一传动轴11、第二传动轴21和转轴6同轴设置。

蓄电装置电量较少时(电量为0～80％)，其需要的充电电流较大，因此第二发电机23的内阻会随着蓄电装置的充电电流增大而增大，此时，第二发电机23内阻增大导致需要更大的外力才能够使摆臂5绕转轴6相对架体4反向摆动，即摆臂5回弹力度不足、回弹速度慢，同样会增加乘客的颠簸感。为此，通过作动器31调节第一气囊32并使第二气囊33顶推摆臂5相对架体4的反向摆动，以补偿第二能量回收组件2的压缩阻力变化，确保第二能量回收组件2和弹力补偿组件3的总压缩阻力处于一预设的恒定值或某一阻力值范围内，避免该能量回收装置的压缩阻力随着蓄电装置的充电电流变化而变化。

与第一弹性件14的结构相类似的，第二弹性件24的两端分别连接于第二传动轴21和第二增速装置22的输入端，第二传动轴21上设有锁止旋向与第二单向离合装置211相反的第四单向离合装置212。在摆臂5刚开始绕转轴6相对架体4摆动时，第二发电机23的主轴转速从零开始逐渐增加，第二弹性件24可缓解摆臂5的剧烈摆动对第二发电机23的冲击，同时，第二弹性件24可对第二传动轴21的动能进行暂存，待第二发电机23的主轴转速较快时，第二弹性件24可将暂存的动能释放至第二发电机23的主轴上。而第四单向离合装置212则是用于防止第二传动轴21在第二弹性件24的弹力作用下反向旋转而导致第二弹性件24暂存的动能由第二传动轴21释放，造成动能损失。

优选的，第二增速装置22包括与第二发电机23相对固定的第二齿圈221、连接于第二增速装置22的输出端的第二太阳轮222、连接于第二传动轴21的第二行星架223以及转动连接于第二行星架223的第二行星轮224。

综上所述，本实用新型的摆臂5式悬架震动能量回收装置，其架体4和摆臂5转动连接，在车辆遇到颠簸时，摆臂5绕转轴6相对架体4正向摆动，第一单向离合装置111锁止并允许转轴6驱动第一传动轴11转动，第一传动轴11的动力由第一增速装置12传递至第一发电机13并由第一发电机13将动能转化为电能；当摆臂5绕转轴6相对架体4反向摆动，第一单向离合装置111解锁并禁止转轴6驱动第一传动轴11转动，以确保第一发电机13的主轴始终朝着同一旋向稳定地运行；由于第一发电机13在不同的输出功率下的转动阻力并非恒定，弹力补偿组件3的作动器31压缩或拉伸第一气囊32以改变第二气囊33对摆臂5的顶推力，进而补偿第一能量回收组件1的压缩阻力的变化，使该能量回收装置的总压缩阻力处于某一预设的阻力值范围。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种摆臂式悬架震动能量回收装置，其特征在于，包括第一能量回收组件、弹力补偿组件、架体、摆臂和蓄电装置，所述摆臂通过转轴转动连接于所述架体；

所述第一能量回收组件包括第一传动轴、第一增速装置和第一发电机，所述蓄电装置电性连接于所述第一发电机；所述第一增速装置的输出端连接于所述第一发电机的主轴，输入端连接于所述第一传动轴，所述第一传动轴通过第一单向离合装置连接于所述转轴；当所述摆臂绕所述转轴相对所述架体正向摆动，所述第一单向离合装置锁止并允许所述转轴驱动所述第一传动轴转动；

所述弹力补偿组件位于所述架体上，所述弹力补偿组件包括作动器以及相连通的第一气囊和第二气囊，所述第二气囊的末端抵接于所述摆臂，所述作动器能够压缩或拉伸所述第一气囊。

2.根据权利要求1所述的摆臂式悬架震动能量回收装置，其特征在于，还包括第二能量回收组件；

所述第二能量回收组件包括第二传动轴、第二增速装置和第二发电机，所述蓄电装置电性连接于所述第二发电机；所述第二增速装置的输出端连接于所述第二发电机的主轴，输入端连接于所述第二传动轴，所述第二传动轴和第一传动轴分别位于所述转轴的两端，所述第二传动轴通过第二单向离合装置连接于所述转轴；当所述摆臂绕所述转轴相对所述架体反向摆动，所述第二单向离合装置锁止并允许所述转轴驱动所述第二传动轴转动。

3.根据权利要求1所述的摆臂式悬架震动能量回收装置，其特征在于，所述第一能量回收组件还包括第一弹性件，所述第一弹性件的两端分别连接于所述第一传动轴和第一增速装置的输入端，所述第一传动轴上设有锁止旋向与所述第一单向离合装置相反的第三单向离合装置。

4.根据权利要求2所述的摆臂式悬架震动能量回收装置，其特征在于，所述第二能量回收组件还包括第二弹性件，所述第二弹性件的两端分别连接于所述第二传动轴和第二增速装置的输入端，所述第二传动轴上设有锁止旋向与所述第二单向离合装置相反的第四单向离合装置。

5.根据权利要求1所述的摆臂式悬架震动能量回收装置，其特征在于，所述作动器包括驱动电机、螺杆以及连接于所述驱动电机的螺母，所述螺母活动地配合连接于所述螺杆，所述螺杆的一端抵接于所述第一气囊。

6.根据权利要求1所述的摆臂式悬架震动能量回收装置，其特征在于，所述第一增速装置包括与所述第一发电机相对固定的第一齿圈、连接于所述第一增速装置的输出端的第一太阳轮、连接于所述第一传动轴的第一行星架以及转动连接于所述第一行星架的第一行星轮。

7.根据权利要求2所述的摆臂式悬架震动能量回收装置，其特征在于，所述第二增速装置包括与所述第二发电机相对固定的第二齿圈、连接于所述第二增速装置的输出端的第二太阳轮、连接于所述第二传动轴的第二行星架以及转动连接于所述第二行星架的第二行星轮。

8.根据权利要求2所述的摆臂式悬架震动能量回收装置，其特征在于，所述第一传动轴、第二传动轴和转轴同轴设置。