一种基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置

1.本发明属于减振器能量回收技术领域，特别涉及一种基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置。


背景技术：

2.减振器是用来抑制弹簧吸振后反弹时的振荡及来自路面的冲击。广泛用于汽车，为加速车架与车身振动的衰减，以改善汽车的行驶平顺性。减振器压缩行程和伸张行程都会伴随活塞杆的上下运动，从而会产生能量，而传统的减振器一般没有能量回收置。现有少部分减振器能量回收装置都是需要在减振器外部布置较多的机械结构，占用空间较大而且不便于安装。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置，其沿减振器的轴向布置，占用空间较小，且便于安装；既能够实现减振器压缩行程和伸张行程能量的充分回收，又能通过单向离合器，控制电机工作的数量，充分利用电机发电时产生的阻尼来实现减振器的阻尼可调性，提高车辆的舒适性。
4.本发明提供的技术方案为：
5.一种基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置，包括：
6.减振器，其包括减振器筒、活塞和活塞杆；
7.其中，所述活塞设置在所述减振器筒中，并且能够沿所述减振器筒轴向移动；所述活塞杆同轴固定连接在所述活塞上；
8.电机罩，其固定套设在所述减振器筒上；
9.输出轴，其可转动的设置在所述电机罩中，并且与所述活塞杆连接；当所述活塞杆沿所述减振器筒的轴向移动时能够驱动所述输出轴转动；
10.主动齿轮，其固定连接在所述输出轴上；
11.多个第一从动齿轮，其分别与所述主动齿轮啮合；
12.多个第一电机，其固定设置在所述电机罩内；所述第一电机与所述第一从动齿轮一一对应设置，并且通过电机轴选择性的连接所述第一从动齿轮；
13.多个第二从动齿轮，其分别与所述主动齿轮啮合；
14.多个第二电机，其固定设置在所述电机罩内；所述第二电机与所述第二从动齿轮一一对应设置，并且通过电机轴选择性的连接所述第二从动齿轮。
15.优选的是，所述活塞杆的一端同轴开设有内螺纹孔；所述输出轴的一端设置有外螺纹，并通过所述外螺纹匹配连接在所述内螺纹孔中。
16.优选的是，所述输出轴上设置有输出轴轴承，并且通过所述输出轴轴承轴向固定在所述电机罩内。
17.优选的是，所述输出轴轴承为两个，两个所述输出轴轴承对称设置在所述主动齿
轮的两侧。
18.优选的是，所述第一电机的电机轴与所述第一从动齿轮之间设置有单向离合器；所述第二电机的电机轴与所述第二从动齿轮之间设置有单向离合器。
19.优选的是，所述输出轴轴承采用圆柱滚子轴承。
20.优选的是，所述电机罩包括：第一罩体和第二罩体，所述第一罩体和第二罩体可拆卸的固定连接；所述第一罩体和第二罩体沿所述输出轴的轴向设置，并且对称设置在所述输出轴的两侧。
21.优选的是，所述第一罩体和所述第二罩体之间通过螺栓连接。
22.优选的是，所述活塞杆上开设有内螺纹孔的一端位于所述减振器筒内，所述输出轴的一端插入所述减振器筒内与所述活塞杆连接。
23.优选的是，所述活塞杆的另一端延伸至所述减振器筒外部，并且套设有防尘罩；所述防尘罩所述活塞杆固定连接。
24.本发明的有益效果是：
25.本发明提供的基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置，着眼悬架系统的能量回收，在传统的筒式减振器的基础上进行发明改进，通过螺旋副将减振器活塞和活塞杆的上下运动转化为电机轴的旋转运动，实现能量的高效利用，从而达到节能减排、绿色环保的目标；本发明结构简单，设计合理，实现方便且成本低；巧妙利用齿轮的速比特性和单向离合器的单向传动实现了减振器压缩行程和伸张行程能量充分回收。
26.本发明提供的基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置，采用多个电机进行能量回收；在工作过程中，可以通过第一单向离合器和第二单向离合器，控制第一电机以及第二电机工作的数量，充分利用电机发电时产生的阻尼来实现减振器的阻尼可调性，提高车辆的舒适性
27.本发明提供的基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置，沿减振器的轴向布置，占用空间较小，且便于安装。
附图说明
28.图1为本发明所述的基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置的内部结构示意图。
29.图2为本发明所述的减振器筒与输出轴配合的结构示意图。
30.图3为本发明所述的活塞杆与输出轴配合的结构示意图。
31.图4为本发明所述的减振器筒一端的结构示意图。
32.图5为本发明所述的减振器筒另一端的结构示意图。
33.图6为本发明所述的电机罩和减振器筒配合的结构示意图。
34.图7为本发明所述的基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置的外部结构示意图。
具体实施方式
35.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
36.如图1～7所示，本发明提供了一种基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置，主要包括：减振器，电机罩110，输出轴120，主动齿轮130，第一从动齿轮140，第二从动齿轮150，第一电机160，第二电机170。
37.所述减振器主要包括减振器筒210、活塞220和活塞杆230。其中，活塞220设置在减振器筒210中，并且能够沿减振器210筒轴向移动；活塞杆230同轴固定连接在活塞220上。减振器筒210的两端的两端分别同轴开设有第一通孔210a和第二通孔210b，活塞杆230的一端位于减振器筒210中，另一端穿过第一通孔210a延伸至减振器筒210外部。减振器筒210的一端设置有圆环形的凸肩211，凸肩211与第二通孔210b在减振器筒210的同一端设置。电机罩110套设在减振器筒210上设置有凸肩211的一端，减振器筒210通过凸肩211固定在电机罩110内。作为优选，所述减振器还设置有防尘罩240，防尘罩240套设在活塞杆230伸至减振器筒210外部的一端上；并且防尘罩240与活塞杆230的端部固定连接。防护罩240同时套设在减振器筒210设置有第一通孔210a的一端上，并能够相对于减振器筒210轴向移动。通过设置防尘罩240能够对减振器的部件起到防护作用，并且便于减振器与车辆的连接。本发明中采用的筒式减振器和现有技术中常用的液力减振器基本原理相同，此处不再赘述。
38.输出轴120可转动的设置在电机罩110内，并且与活塞杆230连接；当活塞杆230沿减振器筒210的轴向移动时能够驱动输出轴120转动。主动齿轮130同轴固定连接在输出轴120上。多个第一从动齿轮140分别与主动齿轮130啮合；多个第一电机160通过固定设置在电机罩110内；第一电机160与第一从动齿轮140一一对应设置，并且第一电机160通过电机轴选择性的连接第一从动齿轮140。多个第二从动齿轮150分别与主动齿轮130啮合；多个第二电机170固定设置在电机罩110内；第二电机170与第二从动齿轮150一一对应设置，并且第二电机170通过电机轴选择性的连接第二从动齿轮150。在本实施例中，第一从动齿轮140和第二从动齿轮150分别设置为两个，两个第一从动齿轮140关于主动齿轮130的中心对称设置，两个第二从动齿轮150关于主动齿轮130的中心对称设置。
39.在本实施例中，活塞杆230的一端(位于减振器筒210内的一端)同轴开设有内螺纹孔；输出轴120的一端设置有外螺纹121，并穿过减振器筒210上的第二通孔210b，延伸至减振器筒210内；输出轴120通过外螺纹121匹配连接在所述内螺纹孔中。输出轴120上设置有输出轴轴承122，输出轴轴承122的外圈固定在电机罩110内，从而实现输出轴120的轴向固定；活塞杆230和输出轴120之间组成螺旋副结构。当活塞杆230轴向移动时，输出轴120由于被输出轴轴承122轴向固定，只能在输出轴轴承122内转动。同时，通过设置输出轴轴承122也实现了主动齿轮130的轴向固定
40.在另一种实施例中，活塞杆230的一端(位于减振器筒210内的一端)设置有外螺纹；输出轴120的一端同轴开设有内螺纹孔，活塞杆230通过外螺纹匹配连接在输出轴120的内螺纹孔中。输出轴120上设置有输出轴轴承，从而实现输出轴120的轴向固定；活塞杆230和输出轴120之间组成螺旋副结构。当活塞杆230轴向移动时，驱动输出轴120转动。
41.作为优选，输出轴轴承122设置为两个，两个输出轴轴承122对称设置在主动齿轮130的两侧。设置两个输出轴轴承122能够更好的保证输出轴120及主动齿轮130的固定效果。其中，输出轴轴承122采用圆柱滚子轴承。
42.在本实施例中，第一电机160的电机轴与第一从动齿轮140之间设置有第一单向离合器141，第一电机160的电机轴通过第一单向离合器141实现与第一从动齿轮140的连接或
断开。第二电机170的电机轴与第二从动齿轮150之间设置有第二单向离合器151，第二电机170的电机轴通过第二单向离合器151实现与第二从动齿轮150的连接或断开。第一电机160的电机轴和第二电机170的电机轴上分别设置有电机轴轴承，并且分别通过所述电机轴轴承轴向固定在电机罩110内。其中，所述电机轴轴承轴采用圆柱滚子轴承。
43.作为优选，电机罩110包括：第一罩体110a和第二罩体110b，第一罩体110a和第二罩体110b可拆卸的固定连接；第一罩体110a和第二罩体110b沿输出轴120的轴向设置，并且对称设置在输出轴120的两侧。通过设置开拆卸的电机罩结构，能够便于电机罩110内的机构的安装，以及便于使用过程中的检修。
44.作为进一步优选，第一电机160和第二电机170均采用直流行星齿轮减速电机，该电机将行星齿轮组与电机结合，具有如下优点：
45.(1)利用行星齿轮组实现多级调速，由此实现阻尼的大比例调节，适应减振器的复杂工况。
46.(2)行星齿轮结构更加紧凑，受力更加均匀，承载能力强，使本装置具有稳定可靠、工作效率高等优势。
47.在正常工作条件下，本发明提供的能量回收装置利用电机发电时产生的阻力矩来提供阻尼，并且可以通过控制第一电机160和第二电机170的工作数量以及改变电机输出力矩来改变阻尼不同。
48.在本实施例中，第一罩体110a和第二罩体110b之间通过螺栓连接，电机罩盖110c分别通过螺栓与第一罩体110a和第二罩体110b连接。更加方便电机罩110的各组成部件之间的拆装。
49.本发明提供的基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置的工作过程为：
50.在减振器压缩行程，活塞220和活塞杆230朝向靠近主动齿轮130的方向运动，带动输出轴120旋转，此时，第一单向离合器141接合，第二单向离合器151断开；动力传递路径为：输出轴120
→
主动齿轮130
→
第一从动齿轮140
→
第一单向离合器141
→
第一电机160的电机轴，从而实现带动第一电机160的电机轴旋转，产生电能并储存在第一电机160内部，以达到能量回收的目的。
51.在减振器伸张行程，活塞220和活塞杆230朝向远离主动齿轮130的方向运动，带动输出轴120旋转，此时，第一单向离合器141断开，第二单向离合器151接合；动力传递路径为：输出轴120
→
主动齿轮130
→
第二从动齿轮150
→
第二单向离合器151
→
第二电机170的电机轴，从而实现带动第二电机170的电机轴旋转，产生电能并储存在第二电机170内部，以达到能量回收的目的。
52.同时，在工作过程中，可以通过第一单向离合器141和第二单向离合器151，控制第一电机160以及第二电机170工作的数量，充分利用电机发电时产生的阻尼来实现减振器的阻尼可调性，提高车辆的舒适性。
53.本发明是在传统的液力筒式减振器的基础上进行发明改进的一种基于螺旋齿轮传动的阻尼可调式振动能量回收装置，采用双活塞杆结构(活塞的两侧均具有一部分活塞杆)，所述能量回收机构竖直设置，电机罩与车桥连接，活塞杆一端通过防尘罩与车架连接，另一端与输出轴组成螺旋副结构，通过螺旋副结构将活塞杆的直线运动转化为输出轴的旋转运动，输出轴与齿轮固连，既通过齿轮传动改变了速比；又通过单向离合器实现了减振器
压缩行程和伸张行程全部能量充分回收；同时，在工作过程中，又通过单向离合器，可以控制电机工作的数量，充分利用电机发电时产生的阻尼来实现减振器的阻尼可调性，提高车辆的舒适性。此外，本发明设置有多个电机，在单个电机发生故障不影响系统的正常工作。
54.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。