一种液压震动能量回收装置及汽车的制作方法

1.本发明涉及新能源汽车技术领域，尤其涉及一种液压震动能量回收装置及汽车。


背景技术：

2.在新能源汽车的日常使用过程中，一旦遇到凹凸不平的坑洼路段时，车辆都会受到向上的推力，整车的驱动能量通常会在整车震动、颠簸过程中损失一部分，而这部分能量通常是市场和用户所忽略的；为了能够缓冲车辆受到的推力，提高车辆前进的舒适性，也会安装减震器，这些减震器能够吸收车辆受到的推力，从而形成减震能量，但将减震能量直接释放，造成振动能量浪费；而且振动能量回收后，如何将回收的震动能量稳定释放也存在难点。


技术实现要素：

3.(一)要解决的技术问题
4.基于上述问题，本发明提供一种液压震动能量回收装置及汽车，解决整车震动、颠簸过程中损失能量的问题，回收整车震动能量，并利用若干级宝塔形调速齿轮组配合链条驱动驱动轮的方式实现了发条能量的稳定释放、实现了发电机转子的稳定转动。
5.(二)技术方案
6.基于上述的技术问题，本发明提供一种液压震动能量回收装置，包括动力转换机构、储能调速机构和电能转换机构，所述储能调速机构包括发条、调速齿轮组、传动链条和大直径从动齿轮，所述动力转换机构连接所述发条，所述动力转换机构和发条将震动导致的往复直线运动转换为旋转运动，所述发条连接所述调速齿轮组的齿轮轴，所述调速齿轮组的调速齿轮通过传动链条连接大直径从动齿轮，所述大直径从动齿轮连接电能转换机构，所述发条用于临时储能，释能时驱动所述齿轮轴。
7.进一步的，所述动力转换机构包括震动液压泵机构、高压储液管路和机械能转换机构，所述震动液压泵机构与高压储液管路通过液压管路连接，所述高压储液管路与所述机械能转换机构通过液压管路连接，所述机械能转换机构与发条通过机械方式连接，所述震动液压泵机构用于将震动能量转换为液压势能，所述高压储液管路用于传递液压势能，所述机械能转换机构用于将液压势能转换为机械能。
8.进一步的，所述震动液压泵机构包括机械减震弹簧、立柱活塞、液压油缸及泄压出油口，所述机械减震弹簧与立柱活塞的尾部固结相连，所述立柱活塞在液压油缸中上下运动，初始位置位于行程上止点，所述泄压出油口位于液压油缸底部，连接所述高压储油管路。
9.进一步的，所述机械能转换机构包括小口径活塞、油缸和复位弹簧，所述油缸与所述高压储油管路的末端相连，所述小口径活塞的末端与发条相连，所述小口径活塞在油缸中运动，初始位置位于行程下止点。
10.进一步的，所述小口径活塞的半径小于所述立柱活塞的半径的一半。
11.进一步的，所述调速齿轮组为若干级宝塔形，在发条满弦状态下，所述调速齿轮组顶部的最小调速齿轮通过传动链条连接所述大直径从动齿轮，随发条能量减小而参与传动的调速齿轮逐级变大。
12.进一步的，所述调速齿轮组与调速齿轮轴及各级调速齿轮不存在相对转动。
13.进一步的，所述电能转换机构为发电机，所述发电机的转子轴顶部与所述大直径从动齿轮连接，所述电机转子轴包括两个分轴，两个分轴通过单向离合器连接。
14.进一步的，所述液压震动能量回收装置还包括储能电池，所述储能电池连接所述电能转换机构。
15.本发明也公开了一种包括所述的液压震动能量回收装置的汽车。
16.(三)有益效果
17.本发明的上述技术方案具有如下优点：
18.(1)本发明通过震动液压泵机构将震动能量转换为机械能，再转换为液压势能，再通过机械能转换机构将液压势能转换为机械能，然后通过发条将机械能转换为发条内的弹力势能并临时储能，最后由发条释放，通过宝塔形调速齿轮组和大直径从动齿轮转化为机械能，驱动发电机转动，从而实现了整车震动能量的回收，实现了短时、瞬态能量的转换、临时储存、稳定释放及能量回收，减少了震动造成的能量浪费，有利于提高续航里程；
19.(2)本发明通过宝塔形调速齿轮组和大直径从动齿轮实现发条能量的稳定释放，释能过程中，发条能量从大到小，宝塔形的调速齿轮组随能量减小而参与传动的调速齿轮逐级增大，保持线速度稳定，使得大直径从动齿轮驱动发电机的转速在释能过程中保持稳定，实现发条能量的稳定释放，发电机转子的稳定转动；且该结构简单、能适应于各工况的复杂路况。
附图说明
20.通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
21.图1为本发明的一种液压震动能量回收装置的运行原理图；
22.图中：1：震动液压泵机构；2：高压储液管路；3：机械能转换机构；4：储能调速机构；5：电能转换机构；6：储能电池；11：立柱活塞；12：液压油缸；13：机械减震弹簧；14：泄压出油口；31：小口径活塞；32：油缸；33：复位弹簧；41：发条；42：调速齿轮组；43：大直径从动齿轮；44：传动链条。
具体实施方式
23.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
24.本发明实施例为一种液压震动能量回收装置及包括所述液压震动能量回收装置的汽车，所述液压震动能量回收装置如图1所示，包括动力转换机构、储能调速机构4、电能转换机构5和储能电池6，所述动力转换机构包括震动液压泵机构1、高压储液管路2和机械能转换机构3，所述震动液压泵机构1与高压储液管路2通过液压管路连接，所述应高压储液管路2与所述机械能转换机构3通过液压管路连接，所述机械能转换机构3与储能调速驱动
机构通过机械方式连接，所述储能调速驱动机构与电能转换机构5通过机械方式连接。
25.所述震动液压泵机构1包括机械减震弹簧13、立柱活塞11、液压油缸12及泄压出油口14；所述机械减震弹簧13与立柱活塞11尾部固结相连，所述机械减震弹簧13用于车身减震和立柱活塞11回位，立柱活塞11凸出液压油缸12且底部安装在液压油缸12中上下运动，初始位置位于行程上止点，所述液压油缸12底部的泄压出油口14连接所述高压储油管路2，所述立柱活塞11与液压油缸12组成的液压结构用于吸收震动能量并转换为液压势能；所述震动液压泵机构1通过吸收整车传达的震动能量压缩机械减震弹簧13迫使立柱活塞11下行压缩充满液压油的液压油缸12活塞下方的体积，此过程震动能量先转换为机械能再转换为液压势能，而机械减震弹簧13使立柱活塞11回位。
26.所述高压储液管路2用于传递液压能量。
27.所述机械能转换机构3包括小口径活塞31、油缸32和复位弹簧33，其油缸32与高压储液管路2末端连接，且小口径活塞31的半径远小于所述立柱活塞11的半径，本实施例中小口径活塞31的半径小于所述立柱活塞11的半径的一半，小口径活塞31末端与发条41相连，所述小口径活塞31在油缸32中运动，初始位置位于行程下止点；所述机械能转换机构3的油缸32内小口径活塞31被液压势能推动，做推力行程，基于液压系统内各处位置压强一致的原理及等体积情况下底面积小的均匀物体高度更大，由此得出小口径活塞31所获推力更大、行程更长，同时在复位弹簧33的作用下，小口径活塞31做回位行程，小口径活塞31行程回位。应用的公式如下：
28.公式1：p＝f/s
触
29.公式2：v＝s
底
*h
30.p——压强，f——压力，s
触
——接触面积，v——体积，h——高，s
底
——底面积。
31.所述储能调速驱动机构以发条41作为临时储能组件，所述储能调速驱动机构包括发条41和调速装置，发条41连接所述调速装置，所述调速装置连接所述电能转换机构5；所述调速装置包括调速齿轮组42、传动链条44及大直径从动齿轮43，所述发条41连接所述调速齿轮组42的齿轮轴，所述发条41用于临时储能，释能时驱动所述调速齿轮组42的齿轮轴，所述调速齿轮组42的调速齿轮通过传动链条44连接大直径从动齿轮43，所述大直径从动齿轮43连接发电机转子，所述调速齿轮组42为若干级宝塔形，相邻两级调速齿轮直径相差较小，调速齿轮组42与齿轮轴及各级调速齿轮不存在相对转动，在发条41满弦状态下，所述调速齿轮组42顶部的最小调速齿轮通过传动链条44连接所述大直径从动齿轮43，随发条41能量减小而参与传动的调速齿轮逐级变大，所述调速组件在发条41满弦(储能最大)状态下释能量时以调速齿轮的最小调速齿轮带动驱动轮，在发条41释能结束时以调速齿轮的最大调速齿轮带动驱动轮。所述机械能转换机构3的小口径活塞31的推动行程中，小口径活塞31尾部带动储能调速驱动机构的发条41收紧，进行临时储能。完成储能后的发条41带动所述宝塔形调速齿轮组42轴转动，宝塔形调速齿轮组42的每级调速齿轮的线速度均不相同，在发条41释能过程中，发条41满弦剩余能量最大，调速齿轮轴转动快，与大直径从动齿轮43通过链条传动的调速齿轮是宝塔形调速齿轮组42顶部的最小调速齿轮，随着释能过程的进行，参与传动的调速齿轮逐级增大，发条41释能结束，调速齿轮轴转动慢且趋于停止，与大直径从动齿轮43通过链条传动的调速齿轮切换至宝塔形调速齿轮组42底部的最大调速齿轮，发条41能量越大，宝塔形调速齿轮组42参与传动的调速齿轮越小，从而实现发条41的稳定释
能。在发条41释能过程中，大直径从动齿轮43带动所述发电机的转子转动，实现发电机的转动发电。在发条41上弦充能过程中，储能调速驱动机构所有传动路径反向传递，但在发电机转子轴上的单向离合器作用下，发电机不被反向驱动。
32.所述电能转换机构5为一种发电机，所述发电机的转子轴顶部与所述储能调速驱动机构的大直径从动齿轮43连接，所述电机转子轴由两个分轴组成，两个分轴通过单向离合器连接，所述发电机在单向离合器的作用下仅在发条41释能传动路径中转动发电，而发条41充能路径发电机不转动、不工作。
33.所述电能转换机构5产生的电能传输给所述储能电池6，实现能量的回收储存。
34.所述震动液压泵机构1、高压储液管路2、机械能转换机构3等机构的液压连接管路、腔体及油缸均充斥高压液压油；液压震动能量回收装置处于未工作状态时，立柱活塞11处于行程上止点，小口径活塞31处于行程下止点，且各个活塞处于力平衡状态。
35.因此，该液压震动能量回收装置的运行方式为：整车传达的震动能量使立柱活塞11下行，机械减震弹簧13使立柱活塞11回位，震动能量和回弹力的作用下使得立柱活塞11做间歇性上下运动，震动液压泵机构1将车辆在各种复杂路况下产生的震动能量转换为液压势能；液压势能使小口径活塞31右移，复位弹簧33使小口径活塞31回位，液压势能和回弹力的作用下使得小口径活塞31做间歇性往复运动，机械能转换机构3将液压势能转换为机械能；小口径活塞31右移使发条41上弦收紧储能，发条41的储能随上弦增大，发条41满弦，完成临时储能，小口径活塞31回位使发条41回位放松释能，宝塔形的调速齿轮组42与大直径从动齿轮43传动的调速齿轮从最小调速齿轮逐级切换至最大调速齿轮时，发条41空弦，发条41将运动形式由往复运动转换为旋转运动；发条41收紧储能时，驱动调速齿轮组42的调速齿轮轴反转，通过大直径从动齿轮43传递到发电机，但单向离合器使得发电机不转动、不工作，发条41放松释能时，驱动调速齿轮组42的调速齿轮轴正转，通过大直径从动齿轮43驱动发电机转子转动发电，储能调速驱动机构4将机械能转换为电能，并将电能储存到储能电池6；而发条41释能过程中，能量从大到小，驱动调速齿轮轴的转速从大到小，根据线速度公式v＝d
×
π
×
n，转速n变小，调速齿轮直径d变大，即宝塔形的调速齿轮组42随能量减小而参与传动的调速齿轮逐级增大，从而保持线速度稳定，使得大直径从动齿轮43驱动发电机的转速在释能过程中保持稳定。
36.综上可知，通过上述的一种液压震动能量回收装置及汽车，具有以下有益效果：
37.(1)本发明通过震动液压泵机构将震动能量转换为机械能，再转换为液压势能，再通过机械能转换机构将液压势能转换为机械能，然后通过发条将机械能转换为发条内的弹力势能并临时储能，最后由发条释放，通过宝塔形调速齿轮组和大直径从动齿轮转化为机械能，驱动发电机转动，从而实现了整车震动能量的回收，实现了短时、瞬态能量的转换、临时储存、稳定释放及能量回收，减少了震动造成的能量浪费，有利于提高续航里程；
38.(2)本发明通过宝塔形调速齿轮组和大直径从动齿轮实现发条能量的稳定释放，释能过程中，发条能量从大到小，宝塔形的调速齿轮组随能量减小而参与传动的调速齿轮逐级增大，保持线速度稳定，使得大直径从动齿轮驱动发电机的转速在释能过程中保持稳定，实现发条能量的稳定释放，发电机转子的稳定转动；且该结构简单、能适应于各工况的复杂路况。
39.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；虽然
结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。