專利名稱：汽車能量再次利用的裝置及其方法
技術領域：
本發(fā)明屬于節(jié)能裝置領域，特別涉及到汽車運動中的節(jié)能技術，具體是將汽車制動的能量和在行駛中因車輪車身振動的能量、發(fā)動機牽阻汽車的能量進行貯存并在汽車行駛時再將其利用的裝置。
背景技術：
關于在汽車行駛中其制動能量的回收利用以及車輪車身振動的能量回收利用，已分別在本發(fā)明人于2001年(專利號ZL01231816.7)以及2003年申報的發(fā)明專利中有所披露，而且在中國專利00268022.X也已描述了剎車能量的再次利用，節(jié)油率超過15％，在本人的中國發(fā)明專利(0246800.1)公開過該裝置總的工作原理，該說明書內容除了對換向閥的工作原理闡述得較為具體而外，對其余元件的工作過程描述較為抽象、不具體，未能充分公開。經(jīng)多年來本人的不斷實踐，開發(fā)和創(chuàng)新性研究，現(xiàn)已成功的開發(fā)出對汽車運行中多項能量的再次貯存，利用的新裝置，比前兩項專利產品更具有進步性和實質性特點。

發(fā)明內容
本發(fā)明需要解決的技術問題是，針對汽車能量再利用的已有技術中，僅能起到將汽車剎車制動能及發(fā)動機牽阻汽車能進行貯存及再次利用，而且即使對制動能的貯存利用，其結構也是過于復雜，實現(xiàn)起來并不容易，針對上述不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種總括的汽車多項能量再次利用的裝置及其方法，為實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采取以下技術方案一種汽車能量再次利用裝置，主要包括電控單元，蓄能器、貯液箱、減振器以及受電控單元控制的溢流閥，其特征在于，屬于電控單元中的一個電控雙向滾針離合器，其嚙合齒輪連接汽車傳動軸，其輸入軸與汽車變速箱的輸出軸相連，另一個離合器的輸入軸與屬于電控單元的電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達的軸相連，該柱塞馬達的進、出油口與另一個也屬于電控單元并位于滾針離合器之后的多向多通多位電液閥的兩個油口相連，該電液閥的另兩個油口分別與蓄能器與貯液箱的出油口相連；蓄能器油口與貯液箱油口之間并聯(lián)一個高壓減振器和一個用以釋壓的溢流閥，蓄能器的端部還接有一個電接點壓力表。
所述離合器，由其輸入軸通過兩盤軸承套裝在嚙合齒輪中，連接著嚙合齒輪，含有滾針的離合器外圈鑲嵌在嚙合齒輪內，檔環(huán)、銜鐵和給滾針定位的插圈以及電磁鐵設在所述離合器的芯部，檔圈及起隔開作用的緩沖塊旋轉在箱體中。
所述屬于電控單元的電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達，主要包括雙斜盤底座蝸輪、蝸桿及置于端頭的配流盤，蝸桿上方兩側分別設有斜盤，中部設有支撐軸及端頭的配流盤，支撐軸桿的上側有壓盤、球鉸及柱塞，柱塞外側有柱塞套筒，套筒端部有三通螺栓，其外圍設有一個缸體，缸體通過中部的軸承連接到外箱體。
所述另一個屬于電控單元的多向多通多位電液閥，主要包括閥板，位于閥板前方的進油閥與回油閥，及位于閥板后方的出油閥與排油閥，閥板的后方及頂部設有蓋板及二位三通方向閥。
所述高壓減振器，主要包括位于兩側面的連接件，中部有缸桶，缸桶一側端部有端蓋，缸桶內部有活塞和活塞桿，缸桶另一側設有缸蓋，活塞桿通過密封圈使活塞與缸桶密封。
一種汽車能量再次利用的方法，其特征在于，按如下步驟操作1.接通排油閥蓋板上二位三通方向閥的電磁鐵電路；2.使雙向滾針離合器的電磁鐵通電，推動銜鐵，致使離合器外圈、滾針、輸入軸相結合；3.接通蓋住回油閥的蓋板上的二位三通方向閥的電磁鐵電路；4.控制電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達變量的步進電機的矩形波數(shù)字電路；5.無發(fā)動機“牽阻”行駛過程。
本發(fā)明的具體工作過程如下一、制動蓄能過程當踏下汽車制動踏板后，控制本發(fā)明的電控單元接到制動踏板位置傳感器的信號后，接通三條電路第一條電路接通，使與電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2連接的電控雙向滾針離合器1的電磁鐵1.8通電，拉動銜鐵1.6、插圈1.7，使插圈1.7的錐面與檔圈1.9的錐面貼合(此前檔圈1.9靜止不動，插圈1.7被嚙合齒輪1.2內部的離合器外圈1.3上的卷簧鉤著轉動)，貼合后的摩擦力克服卷簧的彈力插圈1.7撥動22個滾針1.4向卷簧彈力相反方向轉動，致使離合器外圈1.3、滾針1.4、輸入軸1.1相結合。同時，汽車的動力傳遞給電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2，使支撐軸2.5、缸體2.11、柱塞2.8、球鉸2.7、壓盤2.6、斜盤2.3、一同在斜盤底座蝸輪2.1內部轉動，由于斜盤底座蝸輪2.1與蝸桿2.2嚙合并與軸線有一定的擺角，所以柱塞2.8在斜盤底座蝸輪2.1內繞軸線轉動的同時還做軸向往復運動，使柱塞套桶2.9內的容積不斷變化。當柱塞2.8向下轉動時柱塞套桶2.9內的容積增大將液壓油經(jīng)過配流盤2.4的進油腔吸入，當柱塞2.8向上轉動時柱塞套桶2.9內的容積減小將液壓油經(jīng)過配流盤2.4的出油腔排出。
第二條電路接通，接通蓋住回油閥3.3的蓋板3.6上的二位三通方向閥3.7的電磁鐵電路。使回油閥3.3彈簧處的油腔與B處油腔相通，由于B處油腔來自電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2出油口的液壓油的壓力高于回油閥3.3背面T處油腔來自貯液箱8出油口的液壓油的壓力，所以回油閥3.3向上緊貼閥板3.1的回油閥，閥座處于關閉狀態(tài)。此時B處油腔的液壓油推開出油閥3.4進入連接蓄能器4油口的P處油腔。同時與電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2進油口連通的A處油腔的液壓油被電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2吸走，A處油腔的壓力低于T處油腔的壓力，所以與貯液箱8出油口連通的T處油腔的液壓油推開進油閥進入A處油腔補給電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2的進油口(原因是蓋住進油閥3.2的蓋板3.6上的二位三通方向閥3.7處于接通A處油腔和進油閥彈簧處油腔的狀態(tài))。
第3條電路接通，則是控制電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2變量的步進電機的矩形波數(shù)字電路。如圖3所示，步進電機轉動使蝸桿2.2驅動斜盤底座蝸輪2.1擺動，其擺角的大小與汽車制動踏板踩下去的深淺程度成正比，制動踏板踩下去深一些，斜盤底座蝸輪2.1的擺角就大一些，使柱塞2.8的軸向行程增大，電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2的排油量跟著增大，其功率、扭矩也同步增大，致使汽車的制動力加大，即利用能量，幫助了剎車。反之，減低剎車時，汽車的制動力減小，汽車制動力隨電控雙盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2排油量的增、減而增減。
二、振動能量收集過程汽車在行駛過程中，由于路面起伏使車身不斷顛簸車輪不停振動，汽車在轉彎、制動、加速時車身姿勢改變，這些情況都會不停的拉壓高壓減振器5，如圖6所示，使活塞5.4在缸桶5.2內沿軸向運動，因此改變缸桶5.2內活塞5.4兩側的容積，活塞5.4左側的容積加大時，通過高壓減振器5的單向進油口補充液壓油，同時活塞5.4右側的容積減小，將液壓油經(jīng)過高壓減振器5的單向出油口壓入蓄能器4，從而將這些動能轉化為彈性勢能，同時使汽車減振。當活塞5.4左側的容積減小時活塞5.4右側的容積隨之加大，液壓油經(jīng)過如圖6所示的通油路線進入活塞5.4右側。
三、釋放能量過程在汽車解除制動后(非制動狀態(tài))，司機踏下加速踏板?？刂票景l(fā)明的電控單元接到加速踏板位置傳感器的信號和電接點壓力表6發(fā)出的蓄能器4內的壓力信號后接通兩條電路如圖5所示，第1條電路，接通蓋住排油閥3.5的蓋板3.6上的二位三通方向閥3.7的電磁鐵電路。使排油閥3.5彈簧側的油腔與電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2進油口連通的A處油腔相通。由于此時A處油腔的壓強低于與蓄能器4油口相同的P處油腔的壓強，排油閥3.5左端臺階面受到的壓力大于排油閥3.5右端彈簧的彈力，排油閥3.5打開。蓄能器4內的液壓油進入電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2的進油口。如圖4、圖3所示液壓油經(jīng)過配流盤2.4的進油腔和軸2.5的油道進入和配流盤2.4的進油腔相對應的柱塞2.8底部，使柱塞2.8利用球鉸2.7、斜盤2.3、和軸承軸向推壓斜盤底座蝸輪2.1。由于斜盤底座蝸輪2.1具有一定的擺角，柱塞2.8在受到軸向反作用力的同時產生切向分力撥動缸體2.11和軸2.5旋轉，帶動電控雙向滾針離合器1的輸入軸1.1。如圖2a所示此時兩個電控雙向滾針離合器1起單向離合器作用，利用嚙合齒輪2.2將動力傳遞給汽車傳動軸驅動汽車行駛，使能量得到了再利用。電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2的出油口連通多向多通多位電液閥3的B處油腔，如圖5所示，此時此處的液壓油壓強高于與T處油腔連通的回油閥3.3彈簧側的油腔的壓強，回油閥3.3上端臺階面受到的壓力大于回油閥3.3下端彈簧的彈力，回油閥3.3打開，液壓油流回貯液箱8。
第2條電路，則是控制電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2變量的步進電機的矩形波數(shù)字電路。如圖3所示，步進電機轉動使蝸桿2.2驅動斜盤底座蝸輪2.1擺動，其擺角的大小與汽車加速踏板踩下去的深淺程度成正比，加速踏板踩下去深一些，斜盤底座蝸輪2.1的擺角就大一些使柱塞2.8產生的切向力增大，電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2的扭矩也同步增大，和致使汽車制動加大的道理一樣，致使汽車的牽引力加大。反之，汽車的牽引力減小，使牽引力得到利用。
四、實現(xiàn)無發(fā)動機‘牽阻’行駛過程汽車在行駛過程中，司機抬起加速踏板使發(fā)動機降低轉速時如圖2b所示，電控雙向滾針離合器1此時起單向離合器作用，嚙合齒輪1.2、離合器外圈1.3、滾針1.4、插圈1.7、繞輸入軸1.1空轉，所以傳動軸傳遞來的汽車動能不能通過變速箱傳給發(fā)動機，從而發(fā)動機不能牽阻汽車行駛，減小了汽車的行駛阻力，實現(xiàn)了無發(fā)動機牽阻，也即實現(xiàn)了能量的再利用。
本發(fā)明有益效果是，本裝置將車體制動及振動能量轉換成液壓能貯存在貯能器中，達到可利用的目的，其效果明顯，同時發(fā)動機不能牽阻汽車的行駛，也減少了汽車行駛阻力。


圖1為本裝置總體構成示意圖；圖2a-圖2b為電控雙向滾針離合器的結構圖；圖3為電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達結構示意圖；圖4為油路口道布置5為多向多通多位電液閥結構示意圖；圖6a為高壓減振器結構示意圖；圖6b為上述結構中活塞處油路狀態(tài)。
具體實施例方式
參照圖1，表示本裝置總體結構示意圖，圖中1為電控雙向滾針離合器，其中一個與電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達2相連，電控雙斜盤軸向蝸輪變量柱塞馬達2再連接多向多通多位電液閥3，該閥的出油口通過溢流閥7連接到蓄能器4以及高壓減振器5的輸出端，蓄能器4的端部設有電接點壓力表6，高壓減振器5的輸入端連接有油箱8。
參照圖2a、2b所示表示雙向滾針離合器截面圖，所述的輸入軸1.1通過兩盤軸承套裝在嚙合齒輪1.2中，同時由兩盤軸承分別支撐其兩端軸徑裝配在箱體1.10內。離合器外圈1.3鑲嵌在嚙合齒輪1.2內由緩沖塊1.11隔開。滾針1.4被插圈1.7定位，插裝在離合器外圈1.3和輸入軸1.1之間，由檔環(huán)1.5定位在嚙合齒輪1.2內。銜鐵1.6壓套在插圈1.7的另一端被卷簧的一端鉤住，卷簧的另一端鉤住離合器外圈1.3。由于卷簧的彈力——插圈1.7撥動22個滾針1.4與內圈為22方邊的離合器外圈1.3作相對轉動同時結合輸入軸1.1。離合器此時的狀態(tài)同單向離合器的工作原理。檔圈1.9壓套在輸入軸1.1上，外緣與插圈1.7內錐面間隙配合。電磁鐵1.8鑲嵌在箱體1.10內側。
參照圖3，表示電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達結構示意圖，所述的缸體2.11被兩個固定螺母2.12固定在支撐軸2.5中間，同時通過兩盤軸承支撐軸2.5兩端軸徑裝配在箱體2.13內。柱塞套桶2.9滑套在柱塞2.8的外面，并一同插入缸體2.11的對應的孔內同時被固定螺母2.12壓住。球鉸2.7的底邊被壓盤2.6壓在斜盤2.3的平面上，另一端與柱塞2.8的球體鉸鏈。斜盤2.3通過軸承支撐在斜盤底座蝸輪2.1的內側。兩側螺旋角相對的蝸桿2.2被兩端軸承支撐，與支撐軸2.5平行裝配在箱體2.13內，并與兩側的斜盤底座蝸輪2.1嚙合，其一端與步進電機的軸連接。與支撐軸2.5、蝸桿2.2的平面垂直的斜盤底座蝸輪2.1的兩個軸徑被四盤軸承支撐裝配在箱體2.13內。配流盤2.4的端面緊貼支撐軸2.5的油道端面。
參照圖4表示進行邏輯配流圖。表明油路進出口布局，支撐軸2.5的油道通過三通螺栓2.10連接缸體的油道。
參照圖5，表示多向多通多位電流閥結構圖，所述的進油閥3.2、回油閥3.3、出油閥3.4、排油閥3.5、分別插裝在閥板3.1對應的孔內被蓋板蓋住孔口，同時利用彈簧貼實閥板3.1的閥座面。二位三通方向閥3.6壓裝在蓋板上。
參照圖6，表示高壓減振器結構示意圖，所述的活塞滑套5.3在活塞桿5.2的左端，被孔用彈性擋圈保持一定間隙定位，并裝入缸桶5.4中，活塞桿5.2的右端穿過端蓋5.7與連接件5.1相連并被螺母鎖住。活塞6.4右端外側和端蓋5.7內部都裝有密封圈5.8。缸蓋5.5與連接件5.6連接被螺母鎖住并蓋住缸桶5.4的左端。
本發(fā)明在應用時高壓減振器5的連接件5.6與汽車的車架連接，連接件5.1與汽車車輪軸的懸掛端連接。
權利要求
1.一種汽車能量再次利用的裝置，主要包括電控單元，蓄能器、貯液箱、減振器以及受電控單元控制的溢流閥、傳感器，其特征在于，屬于電控單元中的一個電控雙向滾針離合器，其嚙合齒輪連接汽車傳動軸，其輸入軸與汽車變速箱的輸出軸相連，另一個離合器的輸入軸與屬于電控單元的電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達的軸相連，該柱塞馬達的進、出油口與另一個也屬于電控單元并位于滾針離合器之后的多向多通多位電液閥的兩個油口相連，該電液閥的另兩個油口分別與蓄能器與貯液箱的出油口相連；蓄能器油口與貯液箱油口之間并聯(lián)一個高壓減振器和一個用以釋壓的溢流閥，蓄能器的端頭還連有一個電接點壓力表。
2.根據(jù)權利要求1所述的汽車能量再次利用裝置，其特征在于，所述離合器，由其輸入軸通過兩盤軸承套裝在嚙合齒輪中，連接著嚙合齒輪，含有滾針的離合器外圈鑲嵌在嚙合齒輪內，檔環(huán)、銜鐵和給滾針定位的插圈以及電磁鐵設在所述離合器的芯部，檔圈及起隔開作用的緩沖塊旋轉在箱體中。
3.根據(jù)權利要求1所述的汽車能量再次利用裝置，其特征在于，所述屬于電控單元的電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達，主要包括雙斜盤底座蝸輪、蝸桿；端頭的配流盤，蝸桿上方兩側分別設有斜盤，中部設有支撐軸及置于端頭的配流盤，支撐軸桿的上側有壓盤、球鉸及柱塞，柱塞外側有柱塞套筒，套筒端部有三通螺栓，其外圍設有一個缸體，缸體通過中部的軸承連接到外箱體。
4.根據(jù)權利要求1所述的汽車能量再次利用裝置，其特征在于，所述屬于電控單元的多向多通多位電液閥，主要包括閥板，位于閥板前方的進油閥與回油閥，及位于閥板后方的出油閥與排油閥，閥板的后方及頂部設有蓋板及二位三通方向閥。
5.根據(jù)權利要求1所述的汽車能量再次利用裝置，其特征在于，所述高壓減振器，主要包括位于兩側面的連接件，中部有缸桶，缸桶一側端部有端蓋，缸桶內部有活塞和活塞桿，缸桶另一側設有缸蓋，活塞桿通過密封圈使活塞與缸桶密封。
6.一種汽車能量再次利用的方法，其特征在于，按如下步驟操作①接通排油閥蓋板上二位三通方向閥的電磁鐵電路；②使雙向滾針離合器的電磁鐵通電，拉動銜鐵，致使離合器外圈、滾針、輸入軸相結合；③接通回油閥蓋板上二位三通方向閥的電磁鐵電路；④是控制電控雙斜盤軸向蝸輪副變量柱塞馬達變量的步進電機的矩形波數(shù)字電路；⑤使電控雙向滾針離合器起單向離合器作用，繞離合器輸入軸空轉，發(fā)動機不能牽阻汽車行駛，減小了汽車行駛阻力，實現(xiàn)無發(fā)動機“牽阻”行駛過程。
全文摘要
汽車能量再次利用的裝置及其方法，屬于節(jié)能裝置領域，主要包括電控單元，蓄能器、貯液箱、減振器以及受電控單元控制的溢流閥，屬于電控單元中的一個電控雙向滾針離合器，其輸入軸與汽車變速箱的輸出軸相連，另一個離合器的輸入軸與柱塞馬達的軸相連，接通排油閥蓋板上二位三通方向閥的電磁鐵電路，使雙向滾針離合器的電磁鐵通電，控制步進電機的矩形波數(shù)字電路。本裝置將車體制動及振動能量轉換成液壓能貯存在貯能器中，達到可利用的目的。
文檔編號B60K6/10GK1676363SQ200510073139
公開日2005年10月5日 申請日期2005年5月31日 優(yōu)先權日2005年5月31日
發(fā)明者何俊鳳, 劉艷陽 申請人:何俊鳳, 劉艷陽