專(zhuān)利名稱(chēng)：一種車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械能與電能換成裝置，特別是一種將機(jī)動(dòng)車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，機(jī)動(dòng)車(chē)輛在行駛過(guò)程中，遇到路面不平時(shí)車(chē)身會(huì)受到?jīng)_擊，影響車(chē)輛乘坐的舒適性。為此，目前在車(chē)輛的懸架上普遍采用彈簧和減振器對(duì)這種沖擊進(jìn)行緩沖和衰減，懸架振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能由減振器轉(zhuǎn)化成熱能耗散在大氣中。隨著不可再生能源的日益緊張以及新能源的應(yīng)用尚未普及，如何提高現(xiàn)有車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性一直受到人們的關(guān)注。如果能利用特定的裝置將車(chē)輛因路面沖擊產(chǎn)生的懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換成電能，用其補(bǔ)充車(chē)載電器電能的消耗，對(duì)提高車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性將是有利的。正是基于這一考慮，目前出現(xiàn)了多種車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置。申請(qǐng)?zhí)枮?8100094.9的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種采用杠桿、齒條和棘輪將懸架上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)蓄能器和增速齒輪組帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，該裝置只能在懸架被壓縮行程有動(dòng)力輸出，即只能將懸架單方向運(yùn)動(dòng)的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換，能量轉(zhuǎn)換率低；另外，該裝置沒(méi)有考慮對(duì)車(chē)輛乘坐舒適性的影響。申請(qǐng)?zhí)枮?01110335346.3的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種采用懸架連桿臂將懸架的上下運(yùn)動(dòng)通過(guò)單向離合器轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換裝置。該裝置同樣只能轉(zhuǎn)換懸架向上或向下單方向運(yùn)動(dòng)的能量。

申請(qǐng)?zhí)枮?01010142657.3的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種汽車(chē)能量再生減振裝置，該裝置由上、下工作缸和滾珠絲杠副將懸架的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)雙離合器和齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)將其輸出為單一方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)回能電機(jī)發(fā)電。該裝置的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，且未考慮懸架高頻振動(dòng)時(shí)的乘坐舒適性。申請(qǐng)?zhí)枮?00410013577.2的中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種采用直線(xiàn)發(fā)電機(jī)將車(chē)輛懸架振動(dòng)機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。該裝置同樣存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高的問(wèn)題?？v觀(guān)現(xiàn)有的多種懸架能量轉(zhuǎn)換裝置，或因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，或因其制造成本高，或因其降低了乘坐的舒適性，使其多數(shù)未能得到實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)、成本低，能量轉(zhuǎn)換率高、且不降低乘坐舒適性的車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，為回收利用車(chē)輛懸架振動(dòng)能量創(chuàng)造條件。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，包括運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)、與運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)相接的行星齒輪增速器、與行星齒輪增速器相接的交流發(fā)電機(jī)、與交流發(fā)電機(jī)相接的整流器和與整流器相接的蓄電池；所述運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)包括安裝在殼體中的兩組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中一組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條A驅(qū)動(dòng)與其嚙合的小齒輪A，另一組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條B通過(guò)與其嚙合的惰輪驅(qū)動(dòng)小齒輪B,小齒輪A和小齒輪B分別通過(guò)結(jié)構(gòu)相同的單向離合器A和單向離合器B驅(qū)動(dòng)輸出軸；輸出軸與所述行星齒輪增速器相接；齒條A和齒條B參數(shù)相同，其下端與推桿相接，推桿與非簧載質(zhì)量相接。所述齒條A和齒條B采取中間疏，兩頭密的變齒距設(shè)計(jì)。所述小齒輪A的齒數(shù)大于小齒輪B的齒數(shù)。所述推桿通過(guò)緩沖彈簧與所述非簧載質(zhì)量相接。所述輸出軸的后端安裝有飛輪蓄能器。所述單向離合器A和單向離合器B為滾柱式單向離合器。用本發(fā)明車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置取代車(chē)輛原有的減振器，其有益效果是1、通過(guò)裝置運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)中的兩組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可將懸架向上和向下兩個(gè)方向的振動(dòng)變?yōu)檩敵鲚S的同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，利用行星齒輪增速器和交流發(fā)電機(jī)將懸架的上下振動(dòng)能量全部轉(zhuǎn)化成電能，能量轉(zhuǎn)化率高。2、通過(guò)齒條中間疏兩頭密的變齒距設(shè)計(jì)、推桿與非簧載質(zhì)量之間加緩沖彈簧和小齒輪A的齒數(shù)大于小齒輪B的齒數(shù)等技術(shù)措施使安裝本發(fā)明裝置的車(chē)輛的乘坐舒適性得以提聞。3、本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，除齒條齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)外所有其它部件均可采用市售標(biāo)準(zhǔn)件，制造成本低，適合各種車(chē)輛使用。


圖1是本發(fā)明車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是圖1中運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中左部齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖；圖4是圖2中右部齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及單向離合器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中1-路面，2-車(chē)輪，3-非簧載質(zhì)量，4-懸架彈簧，5-運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)，6_車(chē)身，7-行星齒輪增速器，8-交流發(fā)電機(jī)，9-整流器，10-蓄電池，21-殼體，22-輸出軸。23-推桿，24-齒條A，25-小齒輪A，26-齒條B，27-小齒輪B，28-惰輪，29-飛輪蓄能器，30-單向離合器B，31-單向離合器A，32-緩沖彈簧，41-外座圈，42-滾子，43-彈簧，44-十字塊。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。結(jié)合圖1和圖2，本實(shí)施例車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，其運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)5通過(guò)殼體21外部上下兩個(gè)安裝孔安裝在現(xiàn)有被動(dòng)懸架車(chē)輛減振器的位置(安裝本發(fā)明裝置后車(chē)輛將不再需要減振器)。運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)5的下部通過(guò)推桿23和緩沖彈簧32與非簧載質(zhì)量3相接，側(cè)部通過(guò)輸出軸22與行星齒輪增速器7相接，行星齒輪增速器7與交流發(fā)電機(jī)8相接，交流發(fā)電機(jī)8通過(guò)整流器9與蓄電池10相接。結(jié)合圖2、圖3和圖4，在所述運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)5的殼體21中安裝有兩組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中位于圖2中右邊一組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條A24驅(qū)動(dòng)與其嚙合的小齒輪A25，左邊一組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條B26通過(guò)與其嚙合的惰輪28驅(qū)動(dòng)小齒輪B27 ;齒條A24和齒條B26參數(shù)相同，并采取中間疏，兩頭密變齒距設(shè)計(jì)(齒輪和齒條采用螺旋齒)，實(shí)現(xiàn)變傳動(dòng)比；小齒輪A25的齒數(shù)大于小齒輪B27的齒數(shù)；小齒輪A25和小齒輪B27分別通過(guò)結(jié)構(gòu)相同的滾柱式單向離合器A31和單向離合器B30驅(qū)動(dòng)輸出軸22 (如圖4所示);輸出軸22前端與所述行星齒輪增速器7相接，后端安裝有飛輪蓄能器29 ;齒條A24和齒條B26的下端與推桿23剛性連接；推桿23通過(guò)緩沖彈簧32與非簧載質(zhì)量3相接。本實(shí)施例能量轉(zhuǎn)換裝置的工作原理是車(chē)輛行駛過(guò)程中，不平路面I產(chǎn)生對(duì)車(chē)輪2的沖擊經(jīng)非簧載質(zhì)量3傳遞到懸架彈簧4和運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)5，然后傳遞到車(chē)身6。運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)5中的齒條A24和齒條B26在上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推桿23驅(qū)動(dòng)下作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)懸架被壓縮時(shí)，首先壓縮緩沖彈簧32，然后推動(dòng)與其連接的推桿23，推桿23推動(dòng)齒條A24和齒條B26向上運(yùn)動(dòng)。向上運(yùn)行的齒條A24帶動(dòng)小齒輪A25作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與小齒輪A25剛性連接的單向離合器A31的外座圈41也作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在彈簧43的作用下，滾子42被推向外座圈41和十字塊44組成的楔形槽的窄邊，帶動(dòng)十字塊44作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。十字塊44將動(dòng)力傳給輸出軸22作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)懸架被拉伸時(shí)，推桿23拖動(dòng)齒條向下運(yùn)動(dòng)，向下運(yùn)行的齒條A24帶動(dòng)小齒輪A25作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與小齒輪A25剛性連接的單向離合器A31的外座圈41也作逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，在外座圈41的作用下，滾子42被推向外座圈41和十字塊44組成的楔形槽的寬邊，從而使單向離合器分離，不傳遞動(dòng)力。同理，當(dāng)懸架被壓縮時(shí)，向上運(yùn)行的齒條B26通過(guò)惰輪28驅(qū)動(dòng)小齒輪B27逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)單向離合器B30分離；當(dāng)懸架被拉伸時(shí)，向下運(yùn)行的齒條B26通過(guò)惰輪28驅(qū)動(dòng)小齒輪B27順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)單向離合器B30嚙合，帶動(dòng)輸出軸22作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，無(wú)論懸架處于壓縮或拉伸行程，輸出軸22始終作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出軸22的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)行星齒輪增速器7將轉(zhuǎn)速提高，帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)8發(fā)電，經(jīng)整流器9整流后向蓄電池10充電。齒條A24和齒條B26采用中間疏、兩頭密的變齒距設(shè)計(jì)，可以改善乘坐的舒適性。小齒輪A25的齒數(shù)大于小齒輪B27的齒數(shù)，可以使拉伸行程的阻尼系數(shù)大于壓縮行程的阻尼系數(shù)，以提供較好的乘坐舒適性和操控穩(wěn)定性。運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)5的下方通過(guò)緩沖彈簧32與非簧載質(zhì)量3相接，是基于與傳統(tǒng)的減振器相比，本能量轉(zhuǎn)換裝置中傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量將使得懸架的阻尼變硬，降低了車(chē)輛的乘坐舒適性，通過(guò)在運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)的下方安裝緩沖彈簧32可把這種不利影響盡可能降低。在輸出軸22后端安裝飛輪蓄能器29，可起到在懸架運(yùn)行方向改變過(guò)程中降低發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)的作用。單向離合器A31和單向離合器B30采用體積較小的滾柱式單向離合器可縮小運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)5的體積。
權(quán)利要求
1.一種車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，包括運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)(5)、與運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)(5)相接的行星齒輪增速器(7)、與行星齒輪增速器(7)相接的交流發(fā)電機(jī)(8)、與交流發(fā)電機(jī)(8)相接的整流器(9)和與整流器(9)相接的蓄電池(10);其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)(5)包括安裝在殼體(21)中的兩組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中一組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條A (24)驅(qū)動(dòng)與其嚙合的小齒輪A (25)，另一組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒條B (26)通過(guò)與其嚙合的惰輪(28)驅(qū)動(dòng)小齒輪B (27)，小齒輪A (25)和小齒輪B (27)分別通過(guò)結(jié)構(gòu)相同的單向離合器A (31)和單向離合器B (30)驅(qū)動(dòng)輸出軸(22);輸出軸(22)與所述行星齒輪增速器(7)相接；齒條A (24)和齒條B (26)參數(shù)相同，其下端與推桿(23)相接，推桿(23)與非簧載質(zhì)量(3)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述齒條A(24)和齒條B (26)采取中間疏，兩頭密的變齒距設(shè)計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述小齒輪A(25)的齒數(shù)大于小齒輪B (27)的齒數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述推桿(23)通過(guò)緩沖彈簧(32)與所述非簧載質(zhì)量(3)相接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述輸出軸(22)的后端安裝有飛輪蓄能器(29)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于:所述單向離合器A(31)和單向離合器B (30)為滾柱式單向離合器。
全文摘要
一種車(chē)輛懸架振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換裝置，包括運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)、行星齒輪增速器、交流發(fā)電機(jī)、整流器和蓄電池。運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)包括安裝在殼體中的兩組齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。車(chē)輛行駛過(guò)程中，懸架受到路面沖擊發(fā)生上下振動(dòng)變形，使與懸架相連的運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)中的兩根齒條作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中一根齒條直接驅(qū)動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，另一根齒條通過(guò)惰輪驅(qū)動(dòng)小齒輪，兩個(gè)小齒輪通過(guò)單向離合器驅(qū)動(dòng)輸出軸始終以同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸通過(guò)行星齒輪增速器提升轉(zhuǎn)速，然后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)整流后給蓄電池充電，完成振動(dòng)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。本裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低、能量轉(zhuǎn)化率高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03G7/08GK103075314SQ20131001439
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者周淑文, 張思奇, 王永富 申請(qǐng)人:東北大學(xué), 沈陽(yáng)建筑大學(xué)