汽车车轮惯性能量与悬架振动能量的联合回收和综合利用装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了汽车车轮惯性能量与悬架振动能量的联合回收和综合利用装置及方法，属于汽车节能减排技术领域。本发明专利技术首先在汽车悬架簧载质量与非簧载质量之间浮动连接一柱塞泵，利用汽车行驶时由于路面不平度产生的振动位移带动液压泵工作。同时在汽车轮毂上增设固定一内齿圈，当汽车车轮旋转时，动力通过内齿轮传动机构增速，直接带动液压泵/液压马达工作。当汽车制动减速时，将车轮的惯性能量快速大量地转换为液压能储存。当汽车启动加速时，将汽车悬架振动能量和车轮惯性能量转换的两部分液压能通过液压马达模式直接提供给车轮。回收的液压能可根据路况选择相应的模式并应用到汽车转向器液压助力和盘式制动器液压系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种汽车车轮惯性能量与悬架振动能量的联合回收和综合利用系统，属于汽车节能减排领域。
技术介绍
汽车道路上行驶时，路面的不平度和汽车加减速等驾驶行为会导致汽车簧载质量与非簧载质量产生相对位移，从而产生一定的振动能量，传统悬架由于被动减振器的存在，会将这部分振动能量以热量的形式散发到大气中而流失了。另外汽车发动机有三分之一以上的能量用于克服行驶中汽车车轮的滚动阻力，而当汽车制动、减速、下坡滑行时，将会产生巨大的惯性能量。如果能将这两部分能量进行有效的回收和利用，能在很大程度上减小汽车燃油消耗，同时也减少日益增多的汽车对环境的破坏。因此，对悬架振动能量和车轮惯性能量的回收有非常重要的意义。如今，汽车的机械能通常以液压能、电能、飞轮的动能等形式储存，在汽车需要能量时，再将其转化机械能以改善汽车性能。目前汽车悬架振动能量和车轮的惯性能量回收装置结构都比较复杂，传动链较长，而且大多都是针对单一能量的回收，不利于对汽车离散能量进行有效地集中回收。液压能相比飞轮储能和蓄电池储能有更大的功率密度，能在汽车启动和加速时提供给车辆较大的转矩，另外，由于液压能储能系统能较长时间储能，其结构简单，工作可靠，整个系统实现技术难度小，所以液压储能系统得到了比较广泛的应用。
技术实现思路
为了解决上述技术问题的不足和有效地回收和利用汽车车轮的惯性能量和汽车悬架的振动能量，本专利技术提供设计了一种结构简单，回收能量大，成本较低的汽车车轮惯性能量和悬架振动能量联合回收和综合利用系统。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是：汽车车轮惯性能量与悬架振动能量的联合回收和综合利用装置，包括悬架振动液压能转换装置、机械传动装置、液压传动装置和电控装置；所述悬架振动液压能转换装置包括：设置在簧上质量和簧下质量之间的柱塞泵、油箱2A、蓄能器；所述柱塞泵的进油端与所述油箱2A相连、出油端与所述蓄能器相连；所述机械传动装置包括轮胎组件、内齿轮传动机构、电磁离合器、减速器以及液压泵/液压马达；所述轮胎组件包括轮胎、轮辋、内齿轮镶件；所述内齿轮镶件为带有内齿的圆环，所述圆环固定在轮毂上面；所述内齿轮传动机构包括齿轮轴、轴承、轴承座；所述齿轮轴的一端与所述内齿轮镶件的内齿啮合；所述齿轮轴由所述轴承支撑，所述轴承安装在所述轴承座孔内；所述轴承外圈由轴承压盖压紧限位，所述轴承内圈由圆螺母旋紧定位；所述电磁离合器固定在所述轴承座上；所述电磁离合器的一端与所述齿轮轴连接，另一端连接所述减速器；所述减速器连接所述液压泵/液压马达；所述液压传动装置包油箱2B、油过滤器、电磁阀一、液压泵/液压马达、调速阀、电磁阀二、溢流阀、压力传感器、单向阀二、球阀一、分油器、蓄能器；所述液压泵/液压马达的进油口依次通过单向阀一、油过滤器与油箱2B相连；所述液压泵/液压马达的出口一端通过单向阀二与蓄能器的进口相连，另一端依次通过电磁阀二、调速阀与油箱2C相连；蓄能器的出口端一方面依次通过分油器、球阀一、电磁阀一连接液压泵/液压马达的进油口，另一方面连接溢流阀的进口和压力传感器，所述溢流阀的出口与油箱2D相连；所述电控装置包括电控单元、中间继电器、变压器及压力传感器、制动踏板接近开关、加速踏板接近开关、发动机启动位置接近开关、速度传感器；所述压力传感器、制动踏板接近开关、加速踏板接近开关、发动机启动位置接近开关、速度传感器与所述电控单元输入相连；所述电控单元的输出依次经过中间继电器、变压器后分别连接电磁阀一、电磁阀二、电磁离合器；所述电控单元一方面在汽车制动或减速时控制电磁离合器闭合，液压泵/液压马达工作在泵的模式，将油液输出到蓄能器进行储能；所述电控单元另一方面在汽车启动或加速时控制电磁离合器闭合，液压泵/液压马达工作在马达的模式，蓄能器的液压能通过液压传动装置释放，驱动液压马达旋转，带动汽车车轮的加速旋转。进一步地，所述柱塞泵包括柱塞杆和柱塞体；所述柱塞杆位于所述柱塞体内部，且两者能够相对滑动，产生腔室；所述柱塞杆的吊耳通过上吊耳销与车身连接；所述柱塞体的吊耳通过下吊耳销与车轮连接；所述进油端和所述出油端设置在所述柱塞体的下方，所述进油端通过进油阀与所述油箱2A相连，所述出油端依次通过出油阀、单向阀与所述蓄能器相连。进一步地，所述柱塞杆位于所述柱塞体内部的一端与所述柱塞体之间设有缓冲弹簧；所述柱塞杆上面自上而下设有三道环形槽，上环形槽和下环形槽分别设有Y型油封，中间环形槽设有耐磨环。进一步地，所述轴承的左端盖安装有骨架油封；所述内齿轮镶件通过锥销固定在所述轮毂上面。进一步地，所述内齿轮传动机构、所述减速器、所述液压泵/液压马达均固定在壳形液压马达座上，所述液压马达座的底面通过螺钉固定在后桥体上。进一步地，所述液压传动装置还包括球阀二、球阀三、减压阀一、减压阀二；所述蓄能器的出口一方面依次通过分油器、球阀二、减压阀一将液压能传递到转向器液压助力系统，另一方面依次通过分油器、球阀三、减压阀二将液压能传递到盘式制动器液压系统。根据所述装置，本专利技术提出了一种能量联合回收的方法，包括悬架振动能量回收的方法和车轮惯性能量回收的方法；所述悬架振动能量回收的方法包括如下：当路面不平和汽车频繁地加减速导致汽车悬架簧载质量和非簧载质量之间发生相对振动时，连接在汽车簧上质量部分的柱塞杆和连接于悬架簧下质量的柱塞体之间产生了相对位移；当柱塞杆向上运动或柱塞体向下运动时，柱塞杆下端面与柱塞体内腔形成的空间增大，此时油箱2A内液压油在大气压的作用下顶开进油阀，被吸入到柱塞泵内腔；当柱塞杆向下运动或柱塞体向上运动时，柱塞体内腔空间逐渐变小，而压力逐渐变大，导致压力油顶开出油阀，压力油将不断地输入到蓄能器中，使汽车悬架振动能量转换为液压能，储存在蓄能器中；所述车轮惯性能量回收的方法包括：当汽车在前进过程中制动时，电控单元接收到制动踏板接近开关的电压信号；或当汽车在前进过程中减速时，电控单元接收到速度传感器的电压信号，并判断为减速状态，则输出电磁离合器的控制电压信号Y1，经过中间继电器、变压器后将电压信号Y1放大吸合接通电磁离合器，汽车车轮的旋转运动依次经过车轮的内齿轮镶件、内齿轮传动机构、电磁离合器、减速器传递到液压泵/液压马达；此时液压泵/液压马达以液压泵的形式工作，将油箱2B的油液依次经过油过滤器、单向阀一、液压泵/液压马达、单向阀二进入到蓄能器，使汽车车轮的惯性能量转换为液压能，储存在蓄能器中。根据所述的装置，本专利技术提出了一种能量综合利用的方法，包括：当汽车启动或加速时，电控单元接收到发动机启动位置接近开关或速度传感器及蓄能器压力传感器的电压信号，若蓄能器压力达到设定压力，电控单元则同时输出电磁离合器、电磁阀一、电磁阀二的控制信号Y1、Z1、X1，分别吸合接通电磁离合器，驱动开通电磁阀一、电磁阀二，此时液压泵/液压马达以液压马达的形式工作；蓄能器储存的压力油依次经过分油器、球阀一、电磁阀一至液压泵/液压马达，驱动液压泵/液压马达转动，带动同一轴线上的电磁离合器、内齿轮传动机构上的齿轮轴，再带动车轮旋转，从而驱动汽车启动或加速。所述的能量综合利用的方法，还包括蓄能器的液压能经分油器之后，分别通过球阀二、球阀三传递给减压阀一和减压阀二，之后再分别传递给转向器液压助力系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
汽车车轮惯性能量与悬架振动能量的联合回收和综合利用装置，其特征在于，包括悬架振动液压能转换装置、机械传动装置、液压传动装置和电控装置；所述悬架振动液压能转换装置包括：设置在簧上质量(6)和簧下质量(1)之间的柱塞泵、油箱2A、蓄能器(15)；所述柱塞泵的进油端与所述油箱2A相连、出油端与所述蓄能器(15)相连；所述机械传动装置包括轮胎组件、内齿轮传动机构(33)、电磁离合器(34)、减速器(63)以及液压泵/液压马达(32)；所述轮胎组件包括轮胎(52)、轮辋(51)、内齿轮镶件(55)；所述内齿轮镶件(55)为带有内齿的圆环，所述圆环固定在轮毂上面；所述内齿轮传动机构(33)包括齿轮轴(53)、轴承、轴承座(58)；所述齿轮轴(53)的一端与所述内齿轮镶件(55)的内齿啮合；所述齿轮轴(53)由所述轴承支撑，所述轴承安装在所述轴承座(58)孔内；所述轴承外圈由轴承压盖(59)压紧限位，所述轴承内圈由圆螺母(60)旋紧定位；所述电磁离合器(34)固定在所述轴承座(58)内；所述电磁离合器(34)的一端与所述齿轮轴(53)连接，另一端连接所述减速器(63)；所述减速器(63)连接所述液压泵/液压马达(32)；所述液压传动装置包油箱2B、油过滤器(29)、电磁阀一(31)、液压泵/液压马达(32)、调速阀(35)、电磁阀二(36)、溢流阀(37)、压力传感器(38)、单向阀二(39)、球阀一(40)、分油器(41)、蓄能器(15)；所述液压泵/液压马达(32)的进油口依次通过单向阀一(30)、油过滤器(29)与油箱2B相连；所述液压泵/液压马达(32)的出口一端通过单向阀二(39)与蓄能器(15)的进口相连，另一端依次通过电磁阀二(36)、调速阀(35)与油箱2C相连；蓄能器(15)的出口端一方面依次通过分油器(41)、球阀一(40)、电磁阀一(31)连接液压泵/液压马达(32)的进油口，另一方面连接溢流阀(37)的进口和压力传感器(38)，所述溢流阀(37)的出口与油箱2D相连；所述电控装置包括电控单元(25)、中间继电器(26)、变压器(27)及压力传感器(38)、制动踏板接近开关(21)、加速踏板接近开关(22)、发动机启动位置接近开关(23)、速度传感器(24)；所述压力传感器(38)、制动位置接近开关(21)、加速踏板接近开关(22)、发动机启动位置接近开关(23)、速度传感器(24)与所述电控单元(25)输入相连；所述电控单元(25)输出依次经过中间继电器(26)、变压器(27)后分别连接电磁阀一(31)、电磁阀二(36)、电磁离合器(34)；所述电控单元(25)一方面在汽车制动或减速时控制电磁离合器(34)闭合，液压泵/液压马达(32)工作在泵的模式，将液压油输出到蓄能器(15)进行储能；所述电控单元(25)另一方面在汽车启动或加速时控制电磁离合器(34)闭合，液压泵/液压马达(32)工作在马达的模式，蓄能器(15)的液压能通过液压传动装置进行释放，驱动液压马达旋转，带动汽车车轮(28)的加速旋转。...

【技术特征摘要】
1.汽车车轮惯性能量与悬架振动能量的联合回收和综合利用装置，其特征在于，包括悬架振动液压能转换装置、机械传动装置、液压传动装置和电控装置；所述悬架振动液压能转换装置包括：设置在簧上质量(6)和簧下质量(1)之间的柱塞泵、油箱2A、蓄能器(15)；所述柱塞泵的进油端与所述油箱2A相连、出油端与所述蓄能器(15)相连；所述机械传动装置包括轮胎组件、内齿轮传动机构(33)、电磁离合器(34)、减速器(63)以及液压泵/液压马达(32)；所述轮胎组件包括轮胎(52)、轮辋(51)、内齿轮镶件(55)；所述内齿轮镶件(55)为带有内齿的圆环，所述圆环固定在轮毂上面；所述内齿轮传动机构(33)包括齿轮轴(53)、轴承、轴承座(58)；所述齿轮轴(53)的一端与所述内齿轮镶件(55)的内齿啮合；所述齿轮轴(53)由所述轴承支撑，所述轴承安装在所述轴承座(58)孔内；所述轴承外圈由轴承压盖(59)压紧限位，所述轴承内圈由圆螺母(60)旋紧定位；所述电磁离合器(34)固定在所述轴承座(58)内；所述电磁离合器(34)的一端与所述齿轮轴(53)连接，另一端连接所述减速器(63)；所述减速器(63)连接所述液压泵/液压马达(32)；所述液压传动装置包油箱2B、油过滤器(29)、电磁阀一(31)、液压泵/液压马达(32)、调速阀(35)、电磁阀二(36)、溢流阀(37)、压力传感器(38)、单向阀二(39)、球阀一(40)、分油器(41)、蓄能器(15)；所述液压泵/液压马达(32)的进油口依次通过单向阀一(30)、油过滤器(29)与油箱2B相连；所述液压泵/液压马达(32)的出口一端通过单向阀二(39)与蓄能器(15)的进口相连，另一端依次通过电磁阀二(36)、调速阀(35)与油箱2C相连；蓄能器(15)的出口端一方面依次通过分油器(41)、球阀一(40)、电磁阀一(31)连接液压泵/液压马达(32)的进油口，另一方面连接溢流阀(37)的进口和压力传感器(38)，所述溢流阀(37)的出口与油箱2D相连；所述电控装置包括电控单元(25)、中间继电器(26)、变压器(27)及压力传感器(38)、制动踏板接近开关(21)、加速踏板接近开关(22)、发动机启动位置接近开关(23)、速度传感器(24)；所述压力传感器(38)、制动位置接近开关(21)、加速踏板接近开关(22)、发动机启动位置接近开关(23)、速度传感器(24)与所述电控单元(25)输入相连；所述电控单元(25)输出依次经过中间继电器(26)、变压器(27)后分别连接电磁阀一(31)、电磁阀二(36)、电磁离合器(34)；所述电控单元(25)一方面在汽车制动或减速时控制电磁离合器(34)闭合，液压泵/液压马达(32)工作在泵的模式，将液压油输出到蓄能器(15)进行储能；所述电控单元(25)另一方面在汽车启动或加速时控制电磁离合器(34)闭合，液压泵/液压马达(32)工作在马达的模式，蓄能器(15)的液压能通过液压传动装置进行释放，驱动液压马达旋转，带动汽车车轮(28)的加速旋转。2.根据权利要求1所述的汽车车轮惯性能量与悬架振动能量的联合回收和综合利用装置，其特征在于，所述柱塞泵包括柱塞杆(5)和柱塞体(8)；所述柱塞杆(5)位于所述柱塞体(8)内部，且两者能够相对滑动，产生腔室；所述柱塞杆(5)的吊耳通过上吊耳销(7)与车身连接；所述柱塞体(8)的吊耳通过下吊耳销(13)与车轮(28)连接；所述进油端和所述出油端分别设置在所述柱塞体(8)的左下方和右下方，所述进油端通过进油阀(3)与所述油箱2A相连，所述出油端依次通过出油阀(12)、单向阀(14)与所述蓄能器(15)相连。3.根据权利要求1所述的汽车车轮惯性能量与悬架振动能量的联合回收和综合利用装置，其特征在于，所述柱塞杆(5)位于所述柱塞体(8)内部的一端与所述柱塞体(8)之间设有缓冲弹簧(11)；所述柱塞杆(5)上面自上而下设有三道环形槽，上环形...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪若尘，邵凯，孟祥鹏，谢健，孙泽宇，陈龙，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32