CN209838608U - 弧齿式能量回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及能量回收领域，具体涉及了一种弧齿式能量回收装置，其架体和摆臂转动连接，在车辆遇到颠簸时，摆臂绕其转动轴线相对架体转动，进而带动齿条运动；齿条呈圆弧形结构且齿条的圆心和摆臂的转动轴线重合，再者，齿条直接或间接地啮合传动于第一齿轮，因此运动的齿条可驱动第一齿轮转动，以将摆臂的摆动能量传递至发电机并转化为电能，完成车辆悬挂的震动能量的回收。

Description

弧齿式能量回收装置

技术领域

本实用新型涉及能量回收领域，特别是涉及一种弧齿式能量回收装置。

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弧齿式能量回收装置，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弧齿式能量回收装置，包括能量回收组件、架体以及与所述架体转动连接的摆臂，所述能量回收组件包括设于所述摆臂的齿条以及设于所述架体的发电机和第一齿轮，所述齿条呈圆弧形结构且其传动齿位于所述齿条的凹面上，所述齿条的圆心和所述摆臂的转动轴线重合，所述第一齿轮直接或间接地啮合传动于所述齿条，所述第一齿轮连接于所述发电机。

作为优选的，所述能量回收组件还包括固接于所述架体且呈圆弧形的导轨，所述导轨的圆心和所述摆臂的转动轴线重合，所述齿条可滑动地连接于所述导轨。

作为优选的，所述能量回收组件还包括连接于所述发电机的传动轴，所述第一齿轮通过第一单向离合装置连接于所述传动轴。

作为优选的，所述能量回收组件还包括第一弹性件，所述第一弹性件的一端连接于所述传动轴，另一端直接或间接地连接于所述发电机的主轴，所述传动轴通过第二单向离合装置连接于所述架体，所述第一单向离合装置和第二单向离合装置的锁止方向相反。

作为优选的，所述能量回收组件还包括位于所述齿条和第一齿轮之间的第二齿轮，所述第二齿轮分别啮合于所述齿条和第一齿轮。

作为优选的，还包括弹力补偿组件，所述弹力补偿组件包括第二弹性件以及设于所述架体的螺母、螺杆和驱动电机，所述螺母活动地配合连接于所述螺杆，所述第二弹性件的一端抵接于所述螺杆的一端，所述第二弹性件的另一端抵接于所述摆臂，所述驱动电机驱动所述螺母转动以使所述螺杆朝其轴向运动。

作为优选的，所述螺母的外周面上设有一圈轮齿，所述驱动电机上设有与所述轮齿相啮合的第三齿轮。

作为优选的，所述齿条的一端固接于所述摆臂的摆动端。

作为优选的，还包括行星齿轮组，所述行星齿轮组包括固接于所述架体的齿圈、连接于所述发电机的太阳轮、连接于所述第一齿轮的行星架以及转动连接于所述行星架的行星轮

本实用新型的弧齿式能量回收装置，其架体和摆臂转动连接，在车辆遇到颠簸时，摆臂绕其转动轴线相对架体转动，进而带动齿条运动；齿条呈圆弧形结构且齿条的圆心和摆臂的转动轴线重合，再者，齿条直接或间接地啮合传动于第一齿轮，因此运动的齿条可驱动第一齿轮转动，以将摆臂的摆动能量传递至发电机并转化为电能，完成车辆悬挂的震动能量的回收。

附图说明

图1是本实用新型实施例的弧齿式能量回收装置的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例的弧齿式能量回收装置的能量回收组件结构示意图；

图3是本实用新型实施例的弧齿式能量回收装置的能量回收组件和弹力补偿组件的结构示意图；

图4是本实用新型实施例的弧齿式能量回收装置的能量回收组件的剖面结构示意图。

其中，1、摆臂；2、架体；3、能量回收组件；31、发电机；32、齿条；321、传动齿；322、滑块；33、第一齿轮；34、第二齿轮；35、导轨；36、传动轴；361、第一单向离合装置；362、第二单向离合装置；37、第一弹性件；4、弹力补偿组件；41、第二弹性件；42、螺母；421、轮齿；43、螺杆；44、驱动电机；45、第三齿轮；5、行星齿轮组；51、齿圈；52、太阳轮；53、行星轮；54、行星架。

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4所示，示意性地显示了本实用新型的弧齿式能量回收装置，包括能量回收组件3、架体2以及与架体2转动连接的摆臂1，架体2优选为车辆的底盘或车架，摆臂1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1绕其转动轴线相对架体2摆动。如图2和图3，能量回收组件3包括齿条32以及设于架体2的发电机31和第一齿轮33，齿条32呈圆弧形结构且其传动齿321位于齿条32的凹面上，齿条32的一端固定连接在摆臂1的摆动端上，且齿条32的圆心和摆臂1的转动轴线重合；第一齿轮33直接或间接地啮合传动于齿条32，第一齿轮33连接于发电机31，在摆臂1绕其转动轴线相对架体2摆动时，齿条32跟随摆臂1运动，而且齿条32上的各个传动齿321在齿条32运动时始终处在摆臂1摆动并扫过的平面上，第一齿轮33在齿条32的驱动下带动发电机31的主轴转动并产生电能，以将摆臂1摆动的能量转化为电能。优选的，第一齿轮33通过设于第一齿轮33和齿条32之间的第二齿轮34间接地啮合于齿条32，具体地，第二齿轮34分别啮合于第一齿轮33和齿条32。

如图4，为了使发电机31的主轴处于额定发电转速，该装置还包括行星齿轮组5，行星齿轮组5包括固接于架体2的齿圈51、连接于发电机31的太阳轮52、连接于第一齿轮33的行星架54以及转动连接于行星架54的行星轮53，通过行星齿轮组5将第一齿轮33的转速提升至发电机31的额定发电转速。当然，行星齿轮组5可设置多个，多个行星齿轮组5串联连接。

在本实施例中，能量回收组件3还包括固定连接于架体2且呈圆弧形的导轨35，其中，导轨35的圆心和摆臂1的转动轴线重合，齿条32可滑动地连接于导轨35。具体地，齿条32的正面设有上述传动齿321，且齿条32的正面正对着齿条32的圆心，齿条32的背面具有与导轨35配合连接的滑块322(或滑条)，滑块322(或滑条)可扣合在导轨35上，且二者能够相对滑移，导轨35能够对齿条32进行限位，防止齿条32在车辆颠簸时产生不必要的振动。

为了使能量回收组件3的运行更加平稳，尤其是让发电机31的主轴始终朝着同一旋向旋转，以提升能量回收的效率，如图4，能量回收组件3还包括连接于发电机31的传动轴36，第一齿轮33通过第一单向离合装置361连接于传动轴36，第一单向离合装置361优选为单向轴承。进一步的，能量回收组件3还包括第一弹性件37，第一弹性件37的一端连接于传动轴36，另一端直接或间接地连接于发电机31的主轴，在摆臂1刚开始绕其轴线相对架体2摆动时，发电机31的主轴转速从零开始逐渐增加，第一弹性件37可缓解摆臂1的剧烈摆动对发电机31的冲击，同时，第一弹性件37可对传动轴36的动能进行暂存，待发电机31的主轴转速较快时，第一弹性件37可将暂存的动能释放至发电机31的主轴上。为了防止传动轴36在第一弹性件37的弹力作用下反向旋转而导致第一弹性件37暂存的动能由传动轴36释放，造成动能损失，传动轴36通过第二单向离合装置362连接于架体2，第一单向离合装置361和第二单向离合装置362的锁止方向相反，第二单向离合装置362只允许传动轴36正向旋转以带动发电机31的主轴转动，而禁止传动轴36反向旋转而浪费第一弹性件37暂存的动能，其中，第二单向离合装置362优选为单向轴承。

如图3所示，该装置还包括弹力补偿组件4，弹力补偿组件4包括第二弹性件41以及设于架体2的螺母42、螺杆43和驱动电机44。螺母42活动地配合连接于螺杆43，第二弹性件41的一端抵接于螺杆43的一端，第二弹性件41的另一端抵接于摆臂1，驱动电机44驱动螺母42转动以使螺杆43朝其轴向运动，进而使螺杆43压缩或让位于第二弹性件41，以改变第二弹性件41的弹力。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，因此发电机31的内阻会随着蓄电装置的充电电流增大而增大，此时，发电机31内阻增大导致需要更大的外力才能够使摆臂1绕其轴线相对架体2摆动，即能量回收组件3的压缩阻力增大，乘客能够感受到车辆的颠簸感增强。为此，驱动电机44通过螺母42和螺杆43对第二弹性件41的弹力进行调节并使第二弹性件41的弹力降低，即弹力补偿组件4的压缩阻力降低，以补偿能量回收组件3的压缩阻力变化，确保能量回收组件3和弹力补偿组件4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＝能量回收组件3的压缩阻力+弹力补偿组件4的压缩阻力。优选的，螺母42的外周面上设有一圈轮齿421，驱动电机44上设有与轮齿421相啮合的第三齿轮45。

综上所述，本实用新型的弧齿式能量回收装置，其架体2和摆臂1转动连接，在车辆遇到颠簸时，摆臂1绕其转动轴线相对架体2转动，进而带动齿条32运动；齿条32呈圆弧形结构且齿条32的圆心和摆臂1的转动轴线重合，再者，齿条32直接或间接地啮合传动于第一齿轮33，因此运动的齿条32可驱动第一齿轮33转动，以将摆臂1的摆动能量传递至发电机31并转化为电能，完成车辆悬挂的震动能量的回收。

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 (9)

1.一种弧齿式能量回收装置，其特征在于，包括能量回收组件、架体以及与所述架体转动连接的摆臂，所述能量回收组件包括设于所述摆臂的齿条以及设于所述架体的发电机和第一齿轮，所述齿条呈圆弧形结构且其传动齿位于所述齿条的凹面上，所述齿条的圆心和所述摆臂的转动轴线重合，所述第一齿轮直接或间接地啮合传动于所述齿条，所述第一齿轮连接于所述发电机。

2.根据权利要求1所述的弧齿式能量回收装置，其特征在于，所述能量回收组件还包括固接于所述架体且呈圆弧形的导轨，所述导轨的圆心和所述摆臂的转动轴线重合，所述齿条可滑动地连接于所述导轨。

3.根据权利要求1所述的弧齿式能量回收装置，其特征在于，所述能量回收组件还包括连接于所述发电机的传动轴，所述第一齿轮通过第一单向离合装置连接于所述传动轴。

4.根据权利要求3所述的弧齿式能量回收装置，其特征在于，所述能量回收组件还包括第一弹性件，所述第一弹性件的一端连接于所述传动轴，另一端直接或间接地连接于所述发电机的主轴，所述传动轴通过第二单向离合装置连接于所述架体，所述第一单向离合装置和第二单向离合装置的锁止方向相反。

5.根据权利要求1所述的弧齿式能量回收装置，其特征在于，所述能量回收组件还包括位于所述齿条和第一齿轮之间的第二齿轮，所述第二齿轮分别啮合于所述齿条和第一齿轮。

6.根据权利要求1所述的弧齿式能量回收装置，其特征在于，还包括弹力补偿组件，所述弹力补偿组件包括第二弹性件以及设于所述架体的螺母、螺杆和驱动电机，所述螺母活动地配合连接于所述螺杆，所述第二弹性件的一端抵接于所述螺杆的一端，所述第二弹性件的另一端抵接于所述摆臂，所述驱动电机驱动所述螺母转动以使所述螺杆朝其轴向运动。

7.根据权利要求6所述的弧齿式能量回收装置，其特征在于，所述螺母的外周面上设有一圈轮齿，所述驱动电机上设有与所述轮齿相啮合的第三齿轮。

8.根据权利要求1所述的弧齿式能量回收装置，其特征在于，所述齿条的一端固接于所述摆臂的摆动端。

9.根据权利要求1所述的弧齿式能量回收装置，其特征在于，还包括行星齿轮组，所述行星齿轮组包括固接于所述架体的齿圈、连接于所述发电机的太阳轮、连接于所述第一齿轮的行星架以及转动连接于所述行星架的行星轮。