一種綠色剎車蓄能利用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種用于需主動(dòng)剎車的軸類驅(qū)動(dòng)機(jī)械(如汽車，工程機(jī)械，及電梯等)的制動(dòng)蓄能裝置，可以實(shí)現(xiàn)剎車過程中能量的自動(dòng)存儲(chǔ)，并在啟動(dòng)過程中釋放加以利用。其與航母艦載機(jī)阻攔索有類似的作用，而這里則將剎車能在車啟動(dòng)或加速時(shí)再加以利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。本發(fā)明以車輛中的應(yīng)用進(jìn)行說明，其它應(yīng)用對(duì)象類似。
【背景技術(shù)】
[0002]如今，汽車的廣泛普及在為人們的生活帶來便利的同時(shí)，也引發(fā)了十分嚴(yán)峻的能源危機(jī)和環(huán)境污染。尤其是車輛在剎車時(shí)，由于車身質(zhì)量大，使其自身具有的大量動(dòng)能白白浪費(fèi)，而起步時(shí)，又需要更多的能量來提速，且起步過程中由于加速度大，燃料的不充分燃燒也會(huì)引起大量額外污染氣體的生成和能源的浪費(fèi)。霧霾的主要來源正是這種不完全燃燒產(chǎn)生的大量煙黑顆粒，同時(shí)也產(chǎn)生更多N0x、C0等有毒有害氣體。這種情形在擁堵的市區(qū)尤為明顯，頻繁的剎車起步不僅浪費(fèi)能源，而且會(huì)加速零部件的磨損，縮短發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。而電梯是經(jīng)常升降和停啟的設(shè)備，其啟動(dòng)電流大相應(yīng)明顯大于額定工作電流，如通過本發(fā)明回收其剎車能量并在啟動(dòng)時(shí)利用同樣可以實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能減排。
[0003]目前的剎車蓄能裝置，可分為兩類:一類是將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能[1—4]，但這種方式可提供的制動(dòng)力有限，且轉(zhuǎn)換率不高；另一類是將動(dòng)能直接轉(zhuǎn)化為發(fā)條式彈簧的彈性勢(shì)能[5—7]，這種方式能量轉(zhuǎn)換率高，但發(fā)條式彈簧可提供彈性力有限，不適合用于大質(zhì)量設(shè)備的制動(dòng)和起步。本裝置利用特定傳動(dòng)部件將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為柱形彈簧的彈性勢(shì)能，由于柱形彈簧易實(shí)現(xiàn)較大的剛度，提供足夠的力矩，從而可以克服上述缺點(diǎn)，以用于車輛、電梯等較大質(zhì)量設(shè)備的剎車能回收和利用。另外，本發(fā)明采用一中轉(zhuǎn)齒輪實(shí)現(xiàn)彈簧蓄能與釋能過程間的轉(zhuǎn)換，而上述相關(guān)文獻(xiàn)[5，6]中采用的是離合器，[7]中通過變換發(fā)條彈簧內(nèi)外端固定點(diǎn)實(shí)現(xiàn)蓄能與放能過程的轉(zhuǎn)換，相比之下本發(fā)明采用的方式在可靠的前提下結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，且彈簧可提供的彈力大，同時(shí)，不經(jīng)過不同能量形式的轉(zhuǎn)換，損失減少，可靠性較高。
[0004]參考文獻(xiàn):
[1]榮鈺.剎車發(fā)電機(jī)[P].中國(guó):CN201726237 U.2011-01-26.[2]孫長(zhǎng)敬.車輛剎車能量回收裝置[P].中國(guó):CN102913401 B.2015-01-14.[3]王文暉.新型剎車發(fā)電裝置主體結(jié)構(gòu)[P].中國(guó):CN102257705 B.2014-08-20.[4]段得秀.一種汽車剎車發(fā)電與用電裝備[P].中國(guó):CN 203543680 U.2014-04-
16.[5]曹國(guó)杰.剎車蓄能節(jié)油加速器[P].中國(guó):CN201900998 U, 2011-07-20.[6]雷新國(guó).剎車能量回收彈射裝置[P].中國(guó):CN201670215 U, 2010-12-15.[7]高洪光.車輪儲(chǔ)能助力器[P].中國(guó):CN101885367 B.2013-11-06。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于剎車制動(dòng)時(shí)可以將機(jī)械的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能儲(chǔ)存起來，而在起步時(shí)，又可以將勢(shì)能釋放，為起步助力。
[0006]本發(fā)明的具體構(gòu)造及各部件的運(yùn)作方式如下所述:
蓄能座由彈簧和座板(1)、支撐桿(23)組成，其中支撐桿用于保持系統(tǒng)的剛度并為彈簧的縮放提供軌道。彈簧座的一端固定于車體，另一端隨彈簧自由伸縮。這里蓄能座自由端朝向或背向車輛前進(jìn)的方向均可。
[0007]傳動(dòng)和鎖死機(jī)構(gòu)由左右卡環(huán)(7、19)、傳動(dòng)輪(8、17)及中間傳動(dòng)環(huán)(15)和繩索(2)組成。左右兩側(cè)各一軸套(4、21)套于軸上并固定于車體，且不影響軸的自由轉(zhuǎn)動(dòng)。左右卡環(huán)及左右傳動(dòng)輪分別安裝于左右軸套上，卡環(huán)與軸套采用鍵連接，以保證其可以左右平移而不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)輪可繞軸套自由轉(zhuǎn)動(dòng)，卡環(huán)向中間移動(dòng)即與相應(yīng)側(cè)傳動(dòng)輪咬合，此時(shí)傳動(dòng)輪便被固定，不可再轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)卷筒用來卷繞繩索，可通過其對(duì)繩索的收放拉動(dòng)彈簧蓄能座。兩側(cè)繩索分別固定卡死于彈簧座自由端座板，見圖3。車軸(20)的中央設(shè)置一加粗部分，中間傳動(dòng)環(huán)(15)套于該部分，并與其采取鍵連接，可隨軸做同步轉(zhuǎn)動(dòng)并可沿軸向在鍵長(zhǎng)范圍內(nèi)平移，左移與左傳動(dòng)輪(17)咬合，右移與傳動(dòng)輪(8)咬合，位于中間位置時(shí)與二者均脫開。齒輪組主要由加工在兩側(cè)傳動(dòng)輪(8、17)上的輪齒和同軸傳動(dòng)的齒輪組(3、22)及換向齒輪(6)組成，通過選擇合適的傳動(dòng)比而使左右傳動(dòng)輪(8、17)反向等轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使裝置在蓄、放能階段均能提供兩個(gè)相反的轉(zhuǎn)向。
[0008]控制系統(tǒng)由兩套獨(dú)立運(yùn)作的液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。分別為液壓套管(11、13)、液壓驅(qū)動(dòng)桿(10、12、16)和液壓連桿(9、14、18)組成。液壓驅(qū)動(dòng)桿的伸縮通過液壓連桿的杠桿作用傳遞給對(duì)應(yīng)的卡環(huán)及中間傳動(dòng)環(huán)，控制其沿軸向移動(dòng)，以在規(guī)定過程中與相應(yīng)傳動(dòng)輪咬合或分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制。
[0009]與現(xiàn)有剎車蓄能設(shè)計(jì)相比，本發(fā)明整體上具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、能量轉(zhuǎn)化率高，本發(fā)明中，只有車輛動(dòng)能與彈簧勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化，僅存在有限的摩擦消耗，故效率較高；
2、啟動(dòng)力矩大，由于彈簧彈力在蓄能的過程中隨壓縮量的增大而逐漸增大，在蓄能結(jié)束時(shí)彈力達(dá)到最大值，因此起步時(shí)車輛可以以最大力矩啟動(dòng)；
3、倒車起步過程簡(jiǎn)單。本發(fā)明若需倒車起步時(shí)利用彈簧蓄能，僅需改變中間傳動(dòng)環(huán)的移動(dòng)方向，其余各動(dòng)作均不變。
【附圖說明】
[0010]
圖1系統(tǒng)總裝配圖，(a)系統(tǒng)全視圖，(b)系統(tǒng)左視圖(沿軸方向，不含(a)中右側(cè)軸套及擋板)；
圖2系統(tǒng)內(nèi)部視圖，其略去了蓄能座和繩索以便于顯示系統(tǒng)內(nèi)部零件架構(gòu)；
圖3蓄能彈簧座，圖中標(biāo)出了圖1未標(biāo)明的兩側(cè)繩索在蓄能座板上的固定位置(24);
圖4繩索的繞線方式，左右側(cè)繩索均一端固定于蓄能座自由端座板，另一端分別固定于相應(yīng)側(cè)傳動(dòng)輪，不同的是繩索在兩側(cè)傳動(dòng)輪卷筒上繞向不同，使得剎車時(shí)彈簧壓縮繩索相應(yīng)卷繞于卷筒上，車輛起步或加速時(shí)彈簧復(fù)原伸長(zhǎng)并伴隨繩索從卷筒解繞，參見圖1;
圖5剎車制動(dòng)蓄能過程；
圖6制動(dòng)蓄能完成后保持彈簧勢(shì)能不釋放的狀態(tài)； 圖7起步并釋放剎車蓄能過程；
圖8倒車起步狀態(tài)；
圖9車軸及軸套等部件的布置圖，(a)車軸及軸套；(b)車軸中央橫截面;其中車軸中央加粗部分與軸套外表面齊平，以便于實(shí)現(xiàn)中間傳動(dòng)環(huán)分別與兩側(cè)傳動(dòng)輪的順利咬合與分離。
【具體實(shí)施方式】
[0011]
1.車輛采取剎車制動(dòng)時(shí)(假設(shè)此時(shí)軸從右側(cè)觀察做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng))，左右卡環(huán)(7和19)同時(shí)脫開，然后中間傳動(dòng)環(huán)右移咬合右傳動(dòng)輪，右傳動(dòng)輪在軸的帶動(dòng)下與軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)并卷繞該側(cè)繩索，回拉蓄能彈簧壓縮蓄能，同時(shí)，經(jīng)過齒輪組傳遞，帶動(dòng)左傳動(dòng)輪做反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并相應(yīng)卷繞左邊繩索；
2.當(dāng)裝置完成蓄能而又不需要立刻啟動(dòng)或加速釋放所蓄能量時(shí)，需保持兩邊傳動(dòng)輪均為鎖死狀態(tài)，這時(shí)，將左右卡環(huán)向中間移動(dòng)，分別與兩傳動(dòng)輪咬合，使其鎖死;同時(shí)中間傳動(dòng)環(huán)脫離右傳動(dòng)輪移至中間位置，使得車軸處于自由狀態(tài)，此時(shí)汽車可以處于停止或正常行駛狀態(tài)，而能量被儲(chǔ)存于彈簧中；
3.當(dāng)車輛開始起步或非起步加速需蓄能裝置助力時(shí)，在2的終狀態(tài)下，中間傳動(dòng)環(huán)左移咬合左傳動(dòng)輪，然后兩個(gè)卡環(huán)同時(shí)脫離傳動(dòng)輪，蓄能座在彈力作用下復(fù)原張開而拉動(dòng)左側(cè)繩索，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩，助力車軸的啟步或加速轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，右傳動(dòng)輪在彈簧拉動(dòng)和齒輪組帶動(dòng)的共同作用下反向轉(zhuǎn)動(dòng)；
4.特殊情況下，如車輛進(jìn)入車庫而又需要倒車出庫時(shí)，需倒車起步，若彈簧蓄能座存有壓縮勢(shì)能，可以在2的狀態(tài)下，使中間傳動(dòng)環(huán)右移咬合右傳動(dòng)輪，兩卡環(huán)同時(shí)脫離傳動(dòng)輪，此時(shí)車軸在右傳動(dòng)輪的帶動(dòng)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)倒車。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種綠色剎車蓄能利用裝置，由蓄能彈簧座、傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，蓄能彈簧座通過繩索與傳動(dòng)系統(tǒng)相連;傳動(dòng)系統(tǒng)由套于軸套(4、21)上的卡環(huán)(7和19，可左右平移)及傳動(dòng)輪(8和17，分別布置于兩側(cè)軸套，并可繞軸套自由轉(zhuǎn)動(dòng))，和附于軸中央的傳動(dòng)環(huán)(15，隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，可沿鍵軌道左右平移)組成;控制系統(tǒng)由兩套液壓連桿裝置組成，控制上述卡環(huán)和傳動(dòng)環(huán)的左右平移。2.如權(quán)利要求1所述的綠色剎車蓄能利用裝置，其特征是:彈簧蓄能座由柱形彈簧及支撐桿組成，彈簧座一端為自由端，另一端固定于車體;左右側(cè)繩索分別固定于自由端座板的中央。3.如權(quán)利要求1所述的綠色剎車蓄能利用裝置，其特征是:左右各一軸套套于車軸，固定于車體，其內(nèi)徑稍大于車軸直徑，不影響車軸自由轉(zhuǎn)動(dòng);左右傳動(dòng)輪對(duì)應(yīng)安裝于左右軸套且可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；左右傳動(dòng)輪分別在內(nèi)側(cè)固定有卷筒，用來卷繞繩索；左右卡環(huán)沿軸套上的鍵軌道可在液壓桿控制下沿軸向自由滑動(dòng)，以與相應(yīng)左右傳動(dòng)輪相咬合或分離;車軸沿軸向中央處有一段加粗部分并設(shè)有鍵軌道，中間傳動(dòng)環(huán)可由液壓桿控制在其上沿軸向自由滑動(dòng)，以根據(jù)需要與左傳動(dòng)輪或右傳動(dòng)輪相咬合;其中車軸中央加粗部分厚度與軸套厚度相同。4.如權(quán)利要求1所述的綠色剎車蓄能利用裝置，其特征是:左右卡環(huán)和中間傳動(dòng)環(huán)與左右傳動(dòng)輪上的齒設(shè)計(jì)為圓角切角或直角三角形切角，易于實(shí)現(xiàn)咬合。5.如權(quán)利要求1所述的綠色剎車蓄能利用裝置，其特征是:剎車時(shí)中間傳動(dòng)環(huán)(15)右移與右傳動(dòng)輪(8)咬合，使其與軸同向轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)該側(cè)繩索卷繞于右傳動(dòng)輪卷筒，回拉彈簧座板(I)使彈簧被壓縮而蓄能，從而將機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為柱形彈簧的彈性勢(shì)能；同步地，通過齒輪組(6)、(5)、(3)、(22)使左傳動(dòng)輪(17)逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，將左側(cè)繩索卷繞于左傳動(dòng)輪的卷筒;蓄能結(jié)束后，左右卡環(huán)(7)和(19)移至與相應(yīng)左右傳動(dòng)輪咬合，將其固定，從而把彈簧勢(shì)能存儲(chǔ)起來，等待啟動(dòng)時(shí)使用。6.如權(quán)利要求1所述的綠色剎車蓄能利用裝置，其特征是:起步前進(jìn)時(shí)，中間傳動(dòng)環(huán)(15)左移與左傳動(dòng)輪(17)咬合，左右卡環(huán)(7)和(19)同時(shí)外移脫離相應(yīng)傳動(dòng)輪，彈簧的張力通過左側(cè)繩索傳遞給左傳動(dòng)輪(17)，帶動(dòng)中間傳動(dòng)環(huán)(15)進(jìn)而助力主軸(20)轉(zhuǎn)動(dòng)起步;倒車起步時(shí)，可將中間傳動(dòng)環(huán)(15)右移與右傳動(dòng)輪(8)咬合，彈簧的張力通過右側(cè)繩索傳遞給右傳動(dòng)輪(8)，進(jìn)而帶動(dòng)中間傳動(dòng)環(huán)(15)和主軸(20)轉(zhuǎn)動(dòng)倒車起步。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于剎車蓄能和起步助力的裝置。剎車時(shí)，與主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的中間傳動(dòng)環(huán)（15）右移與右傳動(dòng)輪（8）咬合而使其卷繞右側(cè)繩索（2），回拉彈簧座板（1）使彈簧壓縮而蓄能，同時(shí)通過齒輪組（6、5、3、22）將轉(zhuǎn)動(dòng)同步傳遞給左傳動(dòng)輪（17），使之反向轉(zhuǎn)動(dòng)并將左側(cè)繩索卷繞起來；蓄能完成后，左右卡環(huán)（7、19）向中間平移卡死左右傳動(dòng)輪（8、17），使能量得以保持；車輛啟動(dòng)或加速時(shí)，中間傳動(dòng)環(huán)（15）左移與左傳動(dòng)輪（22）咬合，然后左右卡環(huán)松開，彈簧脫離約束從壓縮狀態(tài)下復(fù)原，其通過左側(cè)繩索拉動(dòng)使傳動(dòng)輪（22）正向轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)中間傳動(dòng)環(huán)繼而助力主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。左右傳動(dòng)輪的等速反向轉(zhuǎn)動(dòng)由齒輪組傳遞實(shí)現(xiàn)，用于剎車和起步時(shí)保持軸的同向轉(zhuǎn)動(dòng)。
【IPC分類】B60T1/10, F03G1/00
【公開號(hào)】CN105715467
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610142524
【發(fā)明人】李言欽, 鄭祥龍, 和樂為
【申請(qǐng)人】鄭州大學(xué)