CN211766083U - 一种机械式储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于车辆储能装置技术领域，公开了一种机械式储能装置，包括车轴和转动套接于车轴外侧的轮毂，所述轮毂的一侧固定连接有驱动齿轮；所述轮毂内设有空腔，所述空腔内设有储能装置；所述储能装置包括转动套接于车轴外侧的发条仓，所述发条仓内设有发条，所述发条的内端与车轴固定连接，所述发条的外端与发条仓的内壁固定连接；所述发条仓一外端面的中心固定设有单向飞轮，所述单向飞轮的周侧至少啮合有两个行星齿轮；每个行星齿轮均转动连接在一个行星齿轮架上，所述行星齿轮架与车轴同轴固定连接。本实用新型结构较为简单，具有重量轻、性能可靠、制造成本较低等优点。

Description

一种机械式储能装置

技术领域

本实用新型属于车辆储能装置技术领域，具体涉及一种机械式储能装置。

背景技术

现有轮式车辆储能方案只有机电式较为成熟，其通过发电机发电为电瓶充电，需要时再通过电动机将电能转化动能驱动车轮。这种储能装置制造成本高，结构和生产工艺复杂，能量转化率低，只能用在中高档电动或双燃料汽车，无法大规模广泛运用。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种机械式储能装置，解决现有轮式车辆的储能装置较为复杂的问题。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种机械式储能装置，包括车轴和转动套接于车轴外侧的轮毂，所述轮毂的一侧固定连接有驱动齿轮；所述轮毂内设有空腔，所述空腔内设有储能装置；

所述储能装置包括转动套接于车轴外侧的发条仓，所述发条仓内设有发条，所述发条的内端与车轴固定连接，所述发条的外端与发条仓的内壁固定连接；所述发条仓一外端面的中心固定设有单向飞轮，所述单向飞轮的周侧至少啮合有两个行星齿轮；每个行星齿轮均转动连接在一个行星齿轮架上，所述行星齿轮架与车轴同轴固定连接；所述轮毂靠近行星齿轮架的一端内端面固定有第一内齿圈，所述第一内齿圈内侧的齿面同时与每个行星齿轮相啮合；

所述发条仓设有第一限位机构和第二限位机构；所述第一限位机构用于使发条仓随轮毂同时转动，并使发条完成收紧动作；所述第二限位机构用于在发条仓完成收紧动作后，使发条仓停止转动。

在优选的技术方案中，所述第一限位机构包括第二内齿圈和第一限位器；所述第二内齿圈固定于轮毂远离单向飞轮的一端内侧，所述第一限位器固定于发条仓靠近第二内齿圈的一端端面，所述第一限位器的限位端与第二内齿圈齿槽相匹配。

在优选的技术方案中，所述第二内齿圈为齿面位于内侧且呈环形结构的正向棘轮。

在优选的技术方案中，所述第二限位机构包括限位齿轮和第二限位器；所述限位齿轮固定连接于发条仓与第二内齿圈之间的车轴上，所述第二限位器固定于发条仓靠近限位齿轮的一端端面，所述第二限位器的限位端与限位齿轮的齿槽相匹配。

在优选的技术方案中，所述限位齿轮为齿面位于其外缘的反向棘轮。

在优选的技术方案中，所述第一限位器设有力度开关。

在优选的技术方案中，所述发条仓远离单向飞轮的一端端面设置有电路板，所述电路板设有控制单元以及与控制单元电性连接的供电单元；所述控制单元分别与第一限位机构和第二限位机构电性连接。

在优选的技术方案中，还包括与控制单元连接的发电单元，所述发电单元包括发电磁铁、发电线圈和电容；所述发电磁铁设有多个，并呈环形矩阵固定于轮毂远离单向飞轮的一端内端面上；所述发电线圈设有多个，并与发电磁铁相对的设置在发条仓靠近电磁铁的一端周向端面上；所述发电线圈的电流输出端与电容的输入端电性连接，所述电容的输出端与控制单元电性连接。

在优选的技术方案中，所述电路板还设有蓝牙收发单元和GPS信号单元，所述蓝牙收发单元和GPS信号单元分别与控制单元电性连接。

在优选的技术方案中，所述驱动齿轮为飞轮。

本实用新型的有益效果为：

(1)储能装置能够将轮式车辆在行进过程中的动能通过第一限位机构的作用，使得能够将该动能传递至发条并使之收紧储能，在发条收紧后第一限位机构断开动能传递，并通过第二限位机构使得发条仓停止转动以阻止释放，而在需要加速或起步时通过第二限位机构的断开能够使得发条的储能被释放，进而通过单向飞轮、行星齿轮组机构的传动使得轮毂转动加速，以此完成对车辆产生动能的储存和释放，结构更为简单、实用，具有较高的能量转化率，而且成本较低，便于推广使用。

(2)通过采用正向棘轮并且第一限位器的限位端和正向棘轮的齿槽相匹配，这样能够使得在第一限位器与正向棘轮限位连接时，发条仓能够有效的被轮毂带动而实现发条更好的收集储能，也能够避免在特殊情况轮毂反向转动时第一限位器不能缩回而导致的轮毂完全不能转动的问题。

(3)通过采用反向棘轮并且第二限位器的限位端和反向棘轮的齿槽相匹配，这样能够使得第二限位器与反向棘轮限位连接时，发条仓能够有效的被轮毂带动而实现更好的阻止发条的能量释放。

(4)通过设置在电路板上的控制单元，控制单元分别对第一限位器和第二限位器进行控制，进而完成发条的储能、释放阻止和释放的过程，实现电动控制，更加方便、实用。

(5)发电单元能够在发条仓与轮毂相对运动时，通过发电单元的发电线圈切割发电磁铁磁场产生电流，并将产生的电流储存于电容内，由电容放电并通过控制单元对力度开关的卡隼退出或缩回，有效的利用了能量资源，减少了供电单元的电能消耗，更加实用、方便。

(6)使用人员可通过手机蓝牙与蓝牙收发单元的蓝牙连接，控制第一限位器进行解锁，即在车辆停车时，在收到锁车信号或者一定时间内收不到，控制单元向第一限位器的限位端卡住正向棘轮并关闭力度开关，使得轮毂在发条被阻止释放后无法进行转动，达到锁车的目的，而在需要用车时通过手机蓝牙控制第一限位器缩回实现解锁，更加实用且操作方便。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型的俯视结构示意图；

图3是本实用新型的发条仓一端端面部件设置示意图；

图4是本实用新型的发条仓另一端端面部件设置示意图；

图5是本实用新型的电路板设置位置示意图；

图6是本实用新型的轮毂内视结构示意图；

图7是本实用新型的发条仓内部结构示意图。

图中：1-轮毂；2-车轴；3-驱动齿轮；4-发条仓；5-发电线圈；6-反向棘轮；7-第一限位器；8-第二限位器；9-第一内齿圈；10-行星齿轮架；11-单向飞轮；12-行星齿轮；13-电容；14-电路板；15-电磁铁；16-正向棘轮；17-发条。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步阐述。

结合图1-7所示，一种机械式储能装置，包括车轴2和转动套接于车轴2外侧的轮毂1，所述轮毂1的一侧固定连接有驱动齿轮3；所述轮毂1内设有空腔，所述空腔内设有储能装置；

驱动齿轮3由轮式车辆的主驱动源进行传动，并通过驱动齿轮3的转动使得轮毂1能够转动。储能装置用于将车辆在行进时产生的动能量转化为势能进行储存并在需要时进行释放，以促使车辆的车轮能够进一步被驱动。

所述储能装置包括转动套接于车轴2外侧的发条仓4，所述发条仓4内设有发条17，所述发条17的内端与车轴2固定连接，所述发条17的外端与发条仓4的内壁固定连接；所述发条仓4一外端面的中心固定设有单向飞轮11，所述单向飞轮11的周侧至少啮合有两个行星齿轮12；每个行星齿轮12均转动连接在一个行星齿轮架10上，所述行星齿轮架10与车轴2同轴固定连接，行星齿轮架10为；所述轮毂1靠近行星齿轮架10的一端内端面固定有第一内齿圈9，所述第一内齿圈9内侧的齿面同时与每个行星齿轮12相啮合；

行星齿轮12优选设有三个，并通过三角结构的行星齿轮12件安装在发条仓4的端面上。如图3所示，最外侧是第一内齿圈9，其内侧并与之相啮合的是三个行星齿轮12，而三个新型齿轮的内侧则同时啮合的是一个单项飞轮，单向飞轮11能够在一个方向自由转动，而在另一个方向上则不能转动，因此在发条仓4通过第一限位机构随轮毂1一同转动时，单向飞轮11的外齿则会第一内齿圈9的转动而转动，而单向飞轮11的内圈则不会转动，即在发条17收紧时不会使得第一内齿圈9的转动方向与发条仓4转动的方向发生冲突，从而能够很好的便于发条17的收紧；而在发条17的势能释放时，由于发条仓4在收紧时的转动方向与发条17释放时的转动方向相反，单向飞轮11的外齿此时相对其内圈不能够转动，因而在通过发条17势能使得反向转动的发条仓4能够使其上的单向飞轮11同时反向转动，单向飞轮11的反向转动能够使得三个行星齿轮12正向转动，从而使得与轮毂1固定连接的第一内齿圈9能够正向转动，实现进一步的对轮毂1驱动，完成发条17储存的势能释放。在实际生产时，可通过改变行星齿轮传动比，改变动力输出的扭力，以适应不同设备需求。

所述发条仓4设有第一限位机构和第二限位机构；所述第一限位机构用于使发条仓4随轮毂1同时转动，并使发条17完成收紧动作；所述第二限位机构用于在发条仓4完成收紧动作后，使发条仓4停止转动。

固定在发条仓4上的第一限位机构在使得发条仓4随轮毂1转动时，能够使得发条仓4随轮毂1同时在同时转动，进而发条17能够进行收紧动作，实现将动能转化为势能；固定在发条仓4上的第二限位机构在使发条17收紧动作完成后使发条仓4停止转动，实现阻止发条17中势能的释放，以便于在需要时进行释放。本实用新型优选为在车辆行进制动时进行储能。

为了更好的使得发条17完成收紧动作，如图3和图6所示，在优选的一个实施例中，所述第一限位机构包括第二内齿圈和第一限位器7；所述第二内齿圈固定于轮毂1远离单向飞轮11的一端内侧，所述第一限位器7固定于发条仓4靠近第二内齿圈的一端端面，所述第一限位器7的限位端与第二内齿圈齿槽相匹配。

第一限位器7的限位端可以伸出和缩回，并且与第二内齿圈齿槽相匹配，这样在进行储能时，第一限位器7的限位端伸出使得其卡住第二内齿圈，由于第二内齿圈与轮毂1固定连接，因此在轮毂1与发条仓4通过第一限位器7连接后，发条仓4能够被轮毂1带动并同时转动，进而使得发条仓4内的发条17进行收紧动作。具体的，第一限位器7设有两个，且相对的设置在发条仓4端面的边缘上。

为了增强第一限位器7的限位端与第二内齿圈的卡合阻力，如图6所示，在优选的一个实施例中，所述第二内齿圈为齿面位于内侧且呈环形结构的正向棘轮16。

为了更好的阻止发条17储存势能的释放，如图3所示，在优选的一个实施例中，所述第二限位机构包括限位齿轮和第二限位器8；所述限位齿轮固定连接于发条仓4与第二内齿圈之间的车轴2上，所述第二限位器8固定于发条仓4靠近限位齿轮的一端端面，所述第二限位器8的限位端与限位齿轮的齿槽相匹配。

第二限位器8的限位端可以伸出和缩回，并且与第二内齿圈齿槽相匹配，这样在阻止发条仓4转动时，第二限位器8的限位端伸出使得其卡住限位齿轮，因而在发条仓4通过第一限位器7断开与轮毂1的动能传递后，第二限位器8通过其限位端与限位齿轮的限位配合，能够使得发条仓4停止转动，从而实现阻止发条17势能的释放。具体的，第二限位器8设置有两个，且相对的分别设置在限位齿轮的两侧。

为了增强第二限位器8的限位端与限位齿轮的卡合阻力，如图3所示，在优选的一个实施例中，所述限位齿轮为齿面位于其外缘的反向棘轮6。

为了更好的实现发条17的收紧和释放，在优选的一个实施例中，所述第一限位器7设有力度开关。具体的，第一限位器7在其限位端伸出使得发条仓4与轮毂1同时转动，发条17收紧完成时会增大扭力而触发第一限位器7上的力度开关，使得第一限位器7的限位端收回，断开发条仓4与轮毂1的连接。

为了更好的便于对第一限位器7和第二限位器8进行控制，如图5所示，在优选的一个实施例中，所述发条仓4远离单向飞轮11的一端端面设置有电路板14，所述电路板14设有控制单元以及与控制单元电性连接的供电单元；所述控制单元分别与第一限位机构和第二限位机构电性连接。在本储能装置用于汽车等机动车辆时，控制单元分别与车辆的刹车器和启动器信号连接，在制动时由控制单元接收到制动信号时控制相关储能部件进行储能，在起步时由控制单元接收启动信号控制相关储能部件释放所储存的势能。

为了更好的利用车辆在行进过程中产生的动能，如图3和图5所示，在优选的一个实施例中，还包括与控制单元连接的发电单元，所述发电单元包括发电磁铁15、发电线圈5和电容13；所述发电磁铁15设有多个，并呈环形矩阵固定于轮毂1远离单向飞轮11的一端内端面上；所述发电线圈5设有多个，并与发电磁铁15相对的设置在发条仓4靠近电磁铁15的一端周向端面上；所述发电线圈5的电流输出端与电容13的输入端电性连接，所述电容13的输出端与控制单元电性连接。

发电单元能够在发条仓4与轮毂1相对运动时，通过发电单元的发电线圈5切割发电磁铁15产生电流，并将产生的电流储存于电容13内，由电容13输出电流并通过控制单元对力度开关的卡隼退出或缩回，发电单元产生的电能优选主要用于第一限位器7和第二限位器8的供电，有效的利用了能量资源，减少了供电单元的电能消耗，更加实用、方便。

为了实现对车辆的上锁和解锁以及车辆所在位置的定位，在优选的一个实施例中，所述电路板14还设有蓝牙收发单元和GPS信号单元，所述蓝牙收发单元和GPS信号单元分别与控制单元电性连接。

使用人员可通过收集蓝牙与蓝牙收发单元的蓝牙连接，控制第一限位器7进行解锁，即在车辆停车时，在收到锁车信号或者一定时间内收不到，控制单元向第一限位器7的限位端卡住正向棘轮16并关闭力度开关，使得轮毂1在发条17被阻止释放后无法进行转动，达到锁车的目的，而在需要用车时通过手机蓝牙控制第一限位器7缩回实现解锁，更加实用且操作方便。通过GPS信号单元，能够方便使用者进行定位以及车辆找回。考虑到电容自行放电的特征，电路集成一枚微型充电电池便于长期不使用时为蓝牙收发单元和GPS信号单元供电。

为了更好的便于对车辆驱动，如图1所示，在优选的一个实施例中，所述驱动齿轮3为飞轮。

本实用新型的工作原理：

车辆在前进状态时，在飞轮的带动下使得轮毂1、第一内齿圈9、正向棘轮16正向转动；当控制单元接收到制动信号，控制单元向控制第一限位器7的限位端推出以锁住正向棘轮16，使得发条仓4和发条17正向转动，发条17因此能够进行收紧动作；

当发条17完全收紧后，突然增加扭力触发第一限位器7上的力度开关，使其第一限位器7的限位端收回，断开发条仓4与轮毂1的连接，然后控制单元控制控制第二限位器8的限位端推出并锁住发条仓4和反向棘轮6，阻止发条17的势能释放，此时车辆制动依靠自带的制动器制动；

当车辆需要起步时，控制单元收到起步信号，控制单元向第二限位器8发出信号使得其限位端收回，断开发条仓4与反向棘轮6的连接，此时发条17释放并带动发条仓4反向转动，发条仓4右侧的单向飞轮11反向卡行星齿轮12，带动行星齿轮12正向转动，从而使得轮毂1正向转动，驱动车轮前进；

车辆停止时，控制单元在接收到锁车信号或一定时间内接收不到锁车信号时，控制单元向第二限位器8发出信号，使得第二限位器8推出限位端锁住正向棘轮16，并关闭第二限位器8，使轮毂1在发条17收紧后无法转动，达到锁车的效果，解锁则通过手机蓝牙进行解锁。

值得说明的是，本实用新型中控制单元、发电单元、供电单元GPS信号单元、蓝牙收发单元等用电部件在现有技术中均早已成熟，并且不属于本实用新型的创新点，故不再详述。

本实用新型结构较为简单，具有重量轻、性能可靠、制造成本较低等优点

本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械式储能装置，其特征在于：包括车轴(2)和转动套接于车轴(2)外侧的轮毂(1)，所述轮毂(1)的一侧固定连接有驱动齿轮(3)；所述轮毂(1)内设有空腔，所述空腔内设有储能装置；

所述储能装置包括转动套接于车轴(2)外侧的发条仓(4)，所述发条仓(4)内设有发条(17)，所述发条(17)的内端与车轴(2)固定连接，所述发条(17)的外端与发条仓(4)的内壁固定连接；所述发条仓(4)一外端面的中心固定设有单向飞轮(11)，所述单向飞轮(11)的周侧至少啮合有两个行星齿轮(12)；每个行星齿轮(12)均转动连接在一个行星齿轮架(10)上，所述行星齿轮架(10)与车轴(2)同轴固定连接；所述轮毂(1)靠近行星齿轮架(10)的一端内端面固定有第一内齿圈(9)，所述第一内齿圈(9)内侧的齿面同时与每个行星齿轮(12)相啮合；

所述发条仓(4)设有第一限位机构和第二限位机构；所述第一限位机构用于使发条仓(4)随轮毂(1)同时转动，并使发条(17)完成收紧动作；所述第二限位机构用于在发条仓(4)完成收紧动作后，使发条仓(4)停止转动。

2.根据权利要求1所述的一种机械式储能装置，其特征在于：所述第一限位机构包括第二内齿圈和第一限位器(7)；所述第二内齿圈固定于轮毂(1)远离单向飞轮(11)的一端内侧，所述第一限位器(7)固定于发条仓(4)靠近第二内齿圈的一端端面，所述第一限位器(7)的限位端与第二内齿圈齿槽相匹配。

3.根据权利要求2所述的一种机械式储能装置，其特征在于：所述第二内齿圈为齿面位于内侧且呈环形结构的正向棘轮(16)。

4.根据权利要求2所述的一种机械式储能装置，其特征在于：所述第二限位机构包括限位齿轮和第二限位器(8)；所述限位齿轮固定连接于发条仓(4)与第二内齿圈之间的车轴(2)上，所述第二限位器(8)固定于发条仓(4)靠近限位齿轮的一端端面，所述第二限位器(8)的限位端与限位齿轮的齿槽相匹配。

5.根据权利要求4所述的一种机械式储能装置，其特征在于：所述限位齿轮为齿面位于其外缘的反向棘轮(6)。

6.根据权利要求4所述的一种机械式储能装置，其特征在于：所述第一限位器(7)设有力度开关。

7.根据权利要求1所述的一种机械式储能装置，其特征在于：所述发条仓(4)远离单向飞轮(11)的一端端面设置有电路板(14)，所述电路板(14)设有控制单元以及与控制单元电性连接的供电单元；所述控制单元分别与第一限位机构和第二限位机构电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种机械式储能装置，其特征在于：还包括与控制单元连接的发电单元，所述发电单元包括发电磁铁(15)、发电线圈(5)和电容(13)；所述发电磁铁(15)设有多个，并呈环形矩阵固定于轮毂(1)远离单向飞轮(11)的一端内端面上；所述发电线圈(5)设有多个，并与发电磁铁(15)相对的设置在发条仓(4)靠近电磁铁(15)的一端周向端面上；所述发电线圈(5)的电流输出端与电容(13)的输入端电性连接，所述电容(13)的输出端与控制单元电性连接。

9.根据权利要求8所述的一种机械式储能装置，其特征在于：所述电路板(14)还设有蓝牙收发单元和GPS信号单元，所述蓝牙收发单元和GPS信号单元分别与控制单元电性连接。

10.根据权利要求1所述的一种机械式储能装置，其特征在于：所述驱动齿轮(3)为飞轮。

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