一種發(fā)條式動能集放系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種發(fā)條式動能集放系統(tǒng)，涉及動能利用機械【技術(shù)領(lǐng)域】，包括盤形彈簧，在盤形彈簧的內(nèi)端通過中心軸連接單向轉(zhuǎn)動的動能輸入棘輪，在盤形彈簧的外端連接單向轉(zhuǎn)動的勢能輸出齒輪，在所述動能輸入棘輪的中心轉(zhuǎn)動式支撐在一棘輪軸上，在所述勢能輸出齒輪的中心轉(zhuǎn)動式支撐在一齒輪軸上。本實用新型可以使車輛制動時的車身動能，通過變速箱和齒輪組傳入發(fā)條組，擰緊盤形彈簧，使動能轉(zhuǎn)化為發(fā)條勢能，并部分代替剎車功能；當(dāng)車輛重新加速時，發(fā)條組回收積蓄的勢能通過齒輪組傳動釋放，與發(fā)動機形成混合動力，達到輔助驅(qū)動效果，使不斷反復(fù)的制動、加速過程中浪費的能量得到較高程度的暫存、再利用，從而達到顯著的節(jié)能、降耗、減磨損效果。
【專利說明】一種發(fā)條式動能集放系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及動能利用機械【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是將轉(zhuǎn)動的動能收集后，再用于轉(zhuǎn)動的釋放裝置的結(jié)構(gòu)技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界汽車工業(yè)都面臨著產(chǎn)業(yè)發(fā)展與節(jié)能減排的尖銳矛盾，隨著能源和環(huán)境問題的日益加劇，無數(shù)的科學(xué)家都在孜孜以求節(jié)能降耗技術(shù)的進一步突破，以適應(yīng)社會發(fā)展趨勢。目前，隨著材料、結(jié)構(gòu)、技術(shù)各方面的日臻完善，節(jié)能技術(shù)進步的空間似乎越來越小，普通汽車節(jié)油0.1個百分點也不容易。因此，人們把目光聚焦到了車輛行駛中的頑癥上:不斷反復(fù)的制動與加速，造成大量能量被剎車盤和輪胎白白散失，如能實現(xiàn)車身制動能量回收再利用，其意義非同小可。在此背景下，近年出現(xiàn)了動能回收系統(tǒng)(KERS)這項創(chuàng)新技術(shù)，并在Fl賽車和新寶馬I系上得到應(yīng)用，尤其是沃爾沃汽車，聲稱利用動能回收技術(shù)，實現(xiàn)了20%的油耗降幅，獲得了相當(dāng)于一臺1.2L汽油機的額外動力。無論如何，這些都是令人值得稱贊的技術(shù)成果。
[0003]目前正在完善中的KERS系統(tǒng)存在兩種技術(shù)原理，即飛輪式動能回收系統(tǒng)和電池-電機式動能回收系統(tǒng)。飛輪式動能回收系統(tǒng)以飛輪作為能量集放核心，即利用制動時的車身動能帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，當(dāng)車輛加速時，飛輪積蓄的能量通過無級變速箱反向釋放，與引擎動力匯合，輸出至驅(qū)動輪。飛輪式動能回收系統(tǒng)效率較高，結(jié)構(gòu)緊湊，但由于飛輪不能做得太大，只好以提高轉(zhuǎn)速來儲存足夠的能量，6Kg的碳纖維本體鋼制飛輪轉(zhuǎn)速達到恐怖的60000rpm以上，為解決超高速產(chǎn)生的巨大熱量和風(fēng)阻損耗，必須安裝十分精密的軸密封真空盒，所以造成制造困難、價格昂貴，難以向大眾車輛普及推廣。電池-電機式動能回收系統(tǒng)通過電轉(zhuǎn)換實現(xiàn)能量的集放，雖然原理簡單，制造容易，但發(fā)電-蓄電機構(gòu)笨重，能量回收利用效率低下，暫不具有經(jīng)濟性和推廣價值。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型目的是提出一種制作成本低、動能回收率高的發(fā)條式動能集放系統(tǒng)。
[0005]本實用新型包括盤形彈簧，在盤形彈簧的內(nèi)端通過中心軸連接單向轉(zhuǎn)動的動能輸入棘輪，在盤形彈簧的外端連接單向轉(zhuǎn)動的勢能輸出齒輪，在所述動能輸入棘輪的中心轉(zhuǎn)動式支撐在一棘輪軸上，在所述勢能輸出齒輪的中心轉(zhuǎn)動式支撐在一齒輪軸上。
[0006]本實用新型的工作原理:盤形彈簧作為發(fā)條使用，可由高強度、高彈性、變形小的合金材料制成，圍繞中心軸多圈盤繞，可以反復(fù)擰緊和復(fù)原，承擔(dān)動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化并反復(fù)存儲、釋放的功能。單向轉(zhuǎn)動的動能輸入棘輪則在外部控制機構(gòu)的控制下選擇性地通過單向轉(zhuǎn)動擰緊發(fā)條，動能輸入棘輪由車輛控制系統(tǒng)根據(jù)制動傳感器的信號控制其轉(zhuǎn)動和停轉(zhuǎn)。
[0007]將本實用新型的各部件包裹在一殼體內(nèi)，安裝時將棘輪軸和齒輪軸通過支架剛性固定在車輛底盤上，與車輪構(gòu)成相對運動的物體。[0008]動能輸入棘輪由外部的齒輪組帶動，齒輪組由車身動能帶動，動能輸入棘輪的轉(zhuǎn)動和停轉(zhuǎn)由車輛控制系統(tǒng)根據(jù)制動傳感器的信號控制。勢能輸出齒輪通過齒輪組將發(fā)條勢能反向釋放成前行驅(qū)動力，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)車輛起步與否控制勢能輸出齒輪的轉(zhuǎn)或停，以實現(xiàn)勢能的輸出和暫停輸出。
[0009]本實用新型可以使車輛制動時因為慣性而存在的車身動能，通過車輪軸、變速箱、齒輪組、離合器，帶動單向轉(zhuǎn)動的動能輸入棘輪發(fā)生轉(zhuǎn)動，使盤形彈簧擰緊而儲存勢能，還能部分代替剎車的作用；當(dāng)車輛需要重新加速時，盤形彈簧將回收積蓄的勢能變成轉(zhuǎn)動扭矩，使勢能輸出齒輪發(fā)生轉(zhuǎn)動，然后通過離合器使輸出的齒輪組施加于車輪上，與發(fā)動機形成混合動力，達到輔助驅(qū)動效果，從而實現(xiàn)顯著的節(jié)能、降耗、減磨損效果。
[0010]基于同樣原理，可以適用于所有地面行駛和軌道行駛的機動、電動、人力車輛，所以包括汽車、電動車、火車、自行車。
[0011]本實用新型具有構(gòu)造簡單、效果突出、廉價可靠、應(yīng)用范圍廣闊的顯著優(yōu)點，其回收的能量近乎100%得到利用，為動能回收系統(tǒng)的實際應(yīng)用開辟了前景。
[0012]另外，本實用新型所述動能輸入棘輪的外周均勻設(shè)置輪齒，內(nèi)周均勻設(shè)置棘齒，與棘齒配合的棘爪連接在棘輪軸上。該結(jié)構(gòu)簡單，可簡易地實現(xiàn)動能輸入棘輪的單向轉(zhuǎn)動，以利于回收剎車的勢能。
[0013]所述勢能輸出齒輪的外周均勻設(shè)置輪齒，在勢能輸出齒輪上固定連接徑向設(shè)置的導(dǎo)向桿，在所述導(dǎo)向桿上配合連接滑塊，所述滑塊的一端與盤形彈簧的外端連接，在勢能輸出齒輪的一個端面開設(shè)凹槽，在支撐勢能輸出齒輪的所述齒輪軸上連接卡止爪，卡止爪的自由端通過控制機構(gòu)選擇性地卡入或離開凹槽。
[0014]勢能輸出齒輪設(shè)有卡止爪，發(fā)條勢能變成轉(zhuǎn)動扭矩，通過齒輪組反向釋放成前行驅(qū)動力，車輛控制系統(tǒng)根據(jù)車輛起步與否控制卡止爪，實現(xiàn)勢能的輸出和暫停輸出。
[0015]本實用新型還在盤形彈簧的外端固定連接一平行于盤形彈簧的寬度方向的直桿，所述滑塊固定連接在直桿的一端。
[0016]所述棘輪軸通過連接軸和齒輪軸同軸固定連接，所述盤形彈簧內(nèi)端的中心軸間隙式套置在連接軸外。不但利于提高整體剛性，還能使動能輸入棘輪和勢能輸出齒輪平行分列于盤形彈簧的兩側(cè)，實現(xiàn)動能輸入棘輪擰緊發(fā)條和發(fā)條帶動勢能輸出齒輪的同軸、各自轉(zhuǎn)動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為動能輸入棘輪的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3為本實用新型的一種應(yīng)用原理圖。
【具體實施方式】
[0020]如圖1所示，單向動能輸入棘輪1、盤形彈簧2和勢能輸出齒輪3相互平行布置，在盤形彈簧I的內(nèi)端固定連接一只中空的中心軸4，動能輸入棘輪I的中心轉(zhuǎn)動式支撐在棘輪軸5上，勢能輸出齒輪3的中心轉(zhuǎn)動式支撐在齒輪軸6上。
[0021]棘輪軸5通過連接軸7和齒輪軸6同軸固定連接，在制作時可以直接一體制造。中心軸4則間隙式地套置在連接軸7外。
[0022]動能輸入棘輪I的外周均勻設(shè)置輪齒1-1，內(nèi)周均勻設(shè)置棘齒1-2，如圖2所示，與棘齒1-2配合的棘爪1-3連接在棘輪軸5上。
[0023]動能輸入棘輪I的一個端面通過連接件8與中心軸4的一個端頭固定連接。
[0024]勢能輸出齒輪3的外周均勻設(shè)置輪齒，在勢能輸出齒輪3上固定連接徑向設(shè)置的導(dǎo)向桿10，在導(dǎo)向桿10上配合地套置一只滑塊11。在盤形彈簧2的外端固定連接一平行于盤形彈簧2的寬度方向的直桿9。滑塊11的一端與直桿9固定連接。
[0025]在勢能輸出齒輪3的另一個端面開設(shè)凹槽3-1。
[0026]在齒輪軸6上連接一只卡止爪12,卡止爪12的自由端通過控制機構(gòu)選擇性地卡入或離開凹槽3-1。
[0027]實用新型的一種應(yīng)用方式可如圖3所示，汽車引擎A通過車輪軸B、齒輪組C、離合器D、變速箱E帶動本實用新型F的單向動能輸入棘輪I發(fā)生轉(zhuǎn)動，使盤形彈簧擰緊而儲存勢能。當(dāng)車輛需要重新加速時，盤形彈簧將回收積蓄的勢能變成轉(zhuǎn)動扭矩，使勢能輸出齒輪3發(fā)生轉(zhuǎn)動，然后通過離合器G、齒輪組H再施加于車輪軸B上，與發(fā)動機形成混合動力，達到輔助驅(qū)動效果。
[0028]作為改進，本實用新型也可通過增加斜面齒輪組，使發(fā)條組中心軸與車輪軸垂直，有利于增加發(fā)條盒直徑、提高能量儲存容量，又能解決車輛安裝空間的限制。
[0029]另外，除了通過增加盤形彈簧圈數(shù)和寬厚度來提高動能儲量外，也可通過多個盤形彈簧并聯(lián)實現(xiàn)動能梯級儲存，擴大應(yīng)用范圍包括火車。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)條式動能集放系統(tǒng)，其特征在于:包括盤形彈簧，在盤形彈簧的內(nèi)端通過中心軸連接單向轉(zhuǎn)動的動能輸入棘輪，在盤形彈簧的外端連接單向轉(zhuǎn)動的勢能輸出齒輪，在所述動能輸入棘輪的中心轉(zhuǎn)動式支撐在一棘輪軸上，在所述勢能輸出齒輪的中心轉(zhuǎn)動式支撐在一齒輪軸上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)條式動能集放系統(tǒng)，其特征在于所述動能輸入棘輪的外周均勻設(shè)置輪齒，內(nèi)周均勻設(shè)置棘齒，與棘齒配合的棘爪連接在棘輪軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述發(fā)條式動能集放系統(tǒng)，其特征在于所述勢能輸出齒輪的外周均勻設(shè)置輪齒，在勢能輸出齒輪上固定連接徑向設(shè)置的導(dǎo)向桿，在所述導(dǎo)向桿上配合連接滑塊，所述滑塊的一端與盤形彈簧的外端連接，在勢能輸出齒輪的一個端面開設(shè)凹槽，在支撐勢能輸出齒輪的所述齒輪軸上連接卡止爪，卡止爪的自由端通過控制機構(gòu)選擇性地卡入或離開凹槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述發(fā)條式動能集放系統(tǒng)，其特征在于在盤形彈簧的外端固定連接一平行于盤形彈簧的寬度方向的直桿，所述滑塊固定連接在直桿的一端。
【文檔編號】B60K25/10GK203449942SQ201320596561
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】湯燦輝 申請人:湯燦輝