本實(shí)用新型屬于一種用于需主動剎車的軸類驅(qū)動機(jī)械（如汽車，工程機(jī)械，及電梯等）的制動蓄能裝置，可以實(shí)現(xiàn)剎車過程中能量的自動存儲，并在啟動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或加速時(shí)再加以利用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。本實(shí)用新型以車輛中的應(yīng)用進(jìn)行說明，其它應(yīng)用對象類似。

背景技術(shù)：

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NOx、CO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，而且會加速零部件的磨損，縮短發(fā)動機(jī)壽命。而電梯是經(jīng)常升降和停啟的設(shè)備，其啟動電流大相應(yīng)明顯大于額定工作電流，如通過本實(shí)用新型回收其剎車能量并在啟動時(shí)利用同樣可以實(shí)現(xiàn)有效的節(jié)能減排。

目前的剎車蓄能裝置，可分為兩類：一類是將動能轉(zhuǎn)換為電能^[1-4]，但這種方式可提供的制動力有限，且轉(zhuǎn)換率不高；另一類是將動能直接轉(zhuǎn)化為發(fā)條式彈簧的彈性勢能^[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)備的制動和起步。本裝置利用特定傳動部件將動能轉(zhuǎn)化為柱形彈簧的彈性勢能，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，本實(shí)用新型采用一中轉(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，相比之下本實(shí)用新型采用的方式在可靠的前提下結(jié)構(gòu)相對簡單，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。

[1] 榮鈺. 剎車發(fā)電機(jī)[P]. 中國: CN 201726237 U. 2011-01-26.

[2] 孫長敬. 車輛剎車能量回收裝置[P]. 中國: CN 102913401 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: CN 102257705 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: CN 203543680 U. 2014-04-16.

[5] 曹國杰. 剎車蓄能節(jié)油加速器[P]. 中國: CN 201900998 U, 2011-07-20.

[6] 雷新國. 剎車能量回收彈射裝置[P]. 中國: CN 201670215 U, 2010-12-15.

[7] 高洪光. 車輪儲能助力器[P]. 中國: CN 101885367 B. 2013-11-06。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于剎車制動時(shí)可以將機(jī)械的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能儲存起來，而在起步時(shí)，又可以將勢能釋放，為起步助力。

本實(shí)用新型的具體構(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。

傳動和鎖死機(jī)構(gòu)由左右卡環(huán)（7、19）、傳動輪（8、17）及中間傳動環(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。左右卡環(huán)及左右傳動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，傳動輪可繞軸套自由轉(zhuǎn)動，卡環(huán)向中間移動即與相應(yīng)側(cè)傳動輪咬合，此時(shí)傳動輪便被固定，不可再轉(zhuǎn)動。傳動輪的內(nèi)側(cè)卷筒用來卷繞繩索，可通過其對繩索的收放拉動彈簧蓄能座。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)動并可沿軸向在鍵長范圍內(nèi)平移，左移與左傳動輪（17）咬合，右移與傳動輪（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)傳動輪（8、17）上的輪齒和同軸傳動的齒輪組（3、22）及換向齒輪（6）組成，通過選擇合適的傳動比而使左右傳動輪（8、17）反向等轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，從而使裝置在蓄、放能階段均能提供兩個(gè)相反的轉(zhuǎn)向。

控制系統(tǒng)由兩套獨(dú)立運(yùn)作的液壓傳動機(jī)構(gòu)組成。分別為液壓套管（11、13）、液壓驅(qū)動桿（10、12、16）和液壓連桿（9、14、18）組成。液壓驅(qū)動桿的伸縮通過液壓連桿的杠桿作用傳遞給對應(yīng)的卡環(huán)及中間傳動環(huán)，控制其沿軸向移動，以在規(guī)定過程中與相應(yīng)傳動輪咬合或分離，實(shí)現(xiàn)對傳動系統(tǒng)的控制。

與現(xiàn)有剎車蓄能設(shè)計(jì)相比，本實(shí)用新型整體上具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、能量轉(zhuǎn)化率高，本實(shí)用新型中，只有車輛動能與彈簧勢能間的轉(zhuǎn)化，僅存在有限的摩擦消耗，故效率較高。

2、啟動力矩大，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。

3、倒車起步過程簡單。本實(shí)用新型若需倒車起步時(shí)利用彈簧蓄能，僅需改變中間傳動環(huán)的移動方向，其余各動作均不變。

附圖說明

圖1為系統(tǒng)總裝配圖，(a) 全視圖；(b) 左視圖（沿軸方向，不含(a)中右側(cè)軸套及擋板）；

圖2為系統(tǒng)內(nèi)部視圖，略去了蓄能座和繩索，便于顯示系統(tǒng)內(nèi)部零件架構(gòu)；

圖3為蓄能彈簧座，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為繩索的圈繞方式，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)傳動輪。

圖5為剎車蓄能過程；

圖6為制動完成后保持彈簧勢能不釋放的狀態(tài)；

圖7為起步過程，釋放剎車蓄能；

圖8為倒車起步狀態(tài)；

圖9為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)中間傳動環(huán)分別與兩側(cè)傳動輪的順利咬合與分離。

具體實(shí)施方式

1. 車輛采取剎車制動時(shí)（假設(shè)此時(shí)軸從右側(cè)觀察做順時(shí)針轉(zhuǎn)動），左右卡環(huán)（7和19）同時(shí)脫開，然后中間傳動環(huán)右移咬合右傳動輪，右傳動輪在軸的帶動下與軸同向轉(zhuǎn)動并卷繞該側(cè)繩索，回拉蓄能彈簧壓縮蓄能，同時(shí)，經(jīng)過齒輪組傳遞，帶動左傳動輪做反方向轉(zhuǎn)動，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或加速釋放所蓄能量時(shí)，需保持兩邊傳動輪均為鎖死狀態(tài)，這時(shí)，將左右卡環(huán)向中間移動，分別與兩傳動輪咬合，使其鎖死；同時(shí)中間傳動環(huán)脫離右傳動輪移至中間位置，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，中間傳動環(huán)左移咬合左傳動輪，然后兩個(gè)卡環(huán)同時(shí)脫離傳動輪，蓄能座在彈力作用下復(fù)原張開而拉動左側(cè)繩索，產(chǎn)生驅(qū)動力矩，助力車軸的啟步或加速轉(zhuǎn)動。另一方面，右傳動輪在彈簧拉動和齒輪組帶動的共同作用下反向轉(zhuǎn)動。

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能，可以在2的狀態(tài)下，使中間傳動環(huán)右移咬合右傳動輪，兩卡環(huán)同時(shí)脫離傳動輪，此時(shí)車軸在右傳動輪的帶動逆向轉(zhuǎn)動實(shí)現(xiàn)倒車。