一種基於汽車振動的能量回饋減震器的製作方法
2023-06-14 18:47:16 1
本發明涉及汽車工程技術領域，特別涉及一種減震器的饋能技術。
背景技術：
近年來，隨著汽車數量的增加，汽車對石油的消耗與對環境的破壞日益劇增。目前世界上的能源日趨緊缺，汽車對能源的利用效率卻很低，研究節能技術與能量回收技術已成為汽車工業的一種發展趨勢。對於汽車懸架系統，它是一個含有彈性和阻尼元件的振動非線性系統，該系統在路面不平度和發動機等振源激勵下會產生隨機振動，而現今汽車上的傳統減震器都是將這部分振動的機械能直接轉化為熱能耗散掉。如果能夠將汽車傳統減震器耗散掉的能量加以回收利用，就可以降低汽車能耗，提高汽車對能源的利用效率，從而實現節約能源的目的。
據檢索，目前已有將汽車振動能量回收的饋能式減震器，如申請號為200920271818.1的中國專利申請公開了一種有發電功能的汽車減震器，其包括氣缸、活塞杆和減震彈簧，減震彈簧位於氣缸和活塞杆外；活塞杆中空，其內部底面上圍繞中心軸固定有長條形永久磁鐵，內壁上纏繞固定有導線；氣缸的內壁固定有圓筒形永久磁鐵，底部固定有永久磁鐵，圓筒形永久磁鐵的內壁上纏繞固定有導線；兩導線的正、負極之間串聯後，總的正、負極由導線與汽車蓄電池相連接，將汽車車架和車輪的往復震動，轉化為永久磁鐵和線圈繞組之間的相對運動，從而進行發電。
又如專利號為201510558121.2名稱為「一種汽車饋能式減震器」的中國專利，申請公開了一種有發電功能的汽車減震器，其包括工作缸、一組超越離合器和發電機，工作圓板與下工作缸的上端面固定，工作圓板的上端面設有軸承座；齒輪軸的兩端通過雙列角接觸球軸承固定在軸承座上，超越離合器一和超越離合器二的內圈通過鍵配合併列連接在齒輪軸的左側，齒輪一和齒輪二分別與位於在齒輪軸兩側的齒條一和齒條二嚙合，齒輪軸的右側設有與圓錐齒輪二相嚙合的圓錐齒輪一；圓錐齒輪二通過鍵配合與發電機輸入軸連接，發電機通過螺釘與工作圓板的下端面固定。主要用於電動汽車的電能補充。
又如專利號為201420183563.4名稱為「一種汽車饋能減振器結構」的中國專利，申請公開了一種有發電功能的汽車減震器，其包括上工作缸和下工作缸，在上工作缸腔內部頂部設有電機，電機底部通過嚙合齒輪連接有超越離合器a，超越離合器a下方安裝有超越離合器b，超越離合器下方連接有推力軸承，在推力軸承下方連接有螺杆且螺杆通過推力軸承進行定位，螺杆下端部分伸入下工作缸腔內，在下工作缸腔內頂部固定設有一個螺母，螺杆下端插入螺母內且可在螺母中作自由旋轉和直線運動。螺杆通過超越離合器驅動行星輪旋轉，進而帶動電機發電。
上述三種對汽車減震式發電裝置的技術方案中，第一種技術方案的磁鐵和線圈繞組之間的阻尼力比較小，該減震器難以滿足汽車所需的減震性能；對於第二種技術方案，其減震器整體體積較大，難以替換現今的汽車傳統減震器使用，故可安裝性較差。對於第三種技術方案，雖然單向螺紋傳動結構使上下運動轉化為旋轉，體積小巧，但又使用了較為複雜的輪繫結構，同時還增大了減震器的體積。
上述三種對汽車減震式發電裝置的技術方案中，第一種技術方案的磁鐵和線圈繞組之間的阻尼力比較小，該減震器難以滿足汽車所需的減震性能；對於第二種技術方案，其減震器整體體積較大，難以替換現今的汽車傳統減震器使用，故可安裝性較差。
鑑於上述狀況，研發一種結構簡單、減震性能好、發電效率高、體積較小、普遍適用的汽車饋能式減震器是本發明的目的。該減震器能夠將汽車懸架震動時的機械能轉化為電能，給汽車的充電電池進行充電，提高電動汽車的續航能力，以及對能源的利用效率。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種基於汽車振動的能量回饋減震器，它能有效地解決汽車行駛時產生的上下震動轉換為圓周運動，從而通過電機轉化為電能的問題。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基於汽車振動的能量回饋減震器，包括套筒、運動轉換機構和發電機，底套筒內側壁與下套筒外側壁之間為間隙配合，底套筒下部與套筒蓋固定，下套筒、中套筒與上套筒之間均為螺紋連接；套筒蓋與外錐形螺旋齒軸下端固定；內傳動軸和外傳動軸均為變直徑空心軸，推力軸承的內圈與內傳動軸和外傳動軸的小端外徑過盈配合併通過軸肩定位；上、下兩個單向軸承的外徑分別與內傳動軸和外傳動軸的大端內徑過盈配合，單向軸承的內徑與內錐形螺旋齒輪外徑固定，下套筒的上端內徑和下端內徑與推力軸承外圈過盈配合，內傳動軸的上端外壁與外傳動軸的下端內壁螺紋連接；外傳動軸的上端通過鍵配合與發電機輸入軸連接，發電機通過螺釘與上套筒上端面固定。
所述兩個單向軸承之間的方向相反。
所述外錐形螺旋齒軸上端與下端的螺旋方向相反，且分別與兩個螺旋方向相反的內錐形螺旋齒輪相嚙合。
本發明通過外錐形螺旋齒軸與兩個內錐形螺旋齒輪的使用，實現了將豎直方向的上下運動分解為二個相反方向的旋轉運動；再利用單向軸承在一個方向上可以自由轉動，在另一個方向上鎖死的特點，以及內傳動軸和內傳動軸的使用，將兩個內錐形螺旋齒輪的兩個相反方向的旋轉運動轉換為電機軸的傳動軸單向旋轉運動，從而帶動電機軸朝一個方向旋轉進行發電，避免由於轉換旋轉方向帶來的能量損失，同時延長電機的使用壽命。而發電機安裝在減震器的頂端，便於電線抽頭與汽車的電池相連接，也避免了電機安裝在減震器的頂端時齒輪的潤滑油會被油浸泡的缺點。
本發明的工作過程和原理是：汽車行駛過程中由於路面顛簸造成懸架上下震動，因為本發明的使用狀態是上套筒頂端的吊環跟汽車車身銷軸連接，底套筒軸底端的小吊環與車輪銷軸連接，所以懸架震動時上中下套筒相對於底套筒上下運動。
下套筒與底套筒反向運動過程：
當下套筒與底套筒反向運動時，外錐形螺旋齒軸向下運動，與之嚙合的兩個內錐形螺旋齒輪朝不同的方向旋轉，此時兩個單向軸承一個鎖死，另一個自由轉動，從而帶動內外傳動軸往一個方向旋轉，再帶動電機軸旋轉，發電機輸出電量。
下套筒與底套筒相向運動過程：
當下套筒與底套筒相向運動時，外錐形螺旋齒軸向上運動，與之嚙合的兩個內錐形螺旋齒輪朝不同的且與外錐形螺旋齒軸向下運動時相反的方向旋轉，此時兩個單向軸承在外錐形螺旋齒軸向下運動時鎖死的單向軸承自由轉動，而自由轉動的單向軸承鎖死，從而帶動內外傳動軸仍往同一個方向旋轉，再帶動電機軸往相同的方向旋轉，輸出電量。
附圖說明
圖1是本發明的剖視圖
圖2是本發明外觀結構圖
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
一種基於汽車振動的能量回饋減震器，包括套筒、運動轉換機構和發電機12，底套筒2內側壁與下套筒3外側壁之間為間隙配合，底套筒2下部與套筒蓋1固定，下套筒3、中套筒4與上套筒5之間均為螺紋連接；套筒蓋1與外錐形螺旋齒軸6下端固定；內傳動軸9和外傳動軸11均為變直徑空心軸，推力軸承10的內圈與內傳動軸9和外傳動軸11的小端外徑過盈配合併通過軸肩定位；上、下兩個單向軸承8的外徑分別與內傳動軸9和外傳動軸11的大端內徑過盈配合，單向軸承8的內徑與內錐形螺旋齒輪7外徑固定，下套筒3的上端內徑和下端內徑與推力軸承10外圈過盈配合，內傳動軸9的上端外壁與外傳動軸11的下端內壁螺紋連接；外傳動軸11的上端通過鍵配合與發電機12輸入軸連接，發電機12通過螺釘與上套筒5上端面固定。
所述兩個單向軸承8之間的方向相反。
所述外錐形螺旋齒軸6上端與下端的螺旋方向相反，且分別與兩個螺旋方向相反的內錐形螺旋齒輪7相嚙合。
下套筒與底套筒反向運動過程：
當下套筒與底套筒反向運動時，外錐形螺旋齒軸6向下運動，與之嚙合的兩個內錐形螺旋齒輪7朝不同的方向旋轉，此時兩個單向軸承8一個鎖死，另一個自由轉動，從而帶動內外傳動軸9、11往一個方向旋轉，再帶動電機軸旋轉，發電機12輸出電量。
下套筒與底套筒相向運動過程：
當下套筒與底套筒相向運動時，外錐形螺旋齒軸6向上運動，與之嚙合的兩個內錐形螺旋齒輪7朝不同的且與外錐形螺旋齒軸6向下運動時相反的方向旋轉，此時兩個單向軸承8在外錐形螺旋齒軸6向下運動時鎖死的單向軸承8自由轉動，而自由轉動的單向軸承8鎖死，從而帶動內外傳動軸9、11仍往同一個方向旋轉，再帶動電機軸往相同的方向旋轉，輸出電量。