[实用新型]涡卷弹簧式制动能量回收利用装置

说明书

技术领域

本发明属于汽车机械技术领域，特别是一种涡卷弹簧式制动能量回收利用装置。

背景技术

城市交通车辆由于其运行工况需频繁的制动和起动，而车辆的制动能量几乎全部是以热能的形式耗散掉的，这种情况不但会浪费燃油，更会使车辆的制动系统产生热衰退，降低制动器的使用寿命，影响了车辆的安全性。

传统实现回收制动能量的方法有飞轮储能、液压蓄能器储能、蓄电池储能等，但以上方式均具有功率密度小或者效率低等问题。

机械储能方式具有储能容量大、效率高、成本低、无污染等优点，为了回收利用制动能量，出现了利用机械装置将动能转化为势能储存并可将势能转化为动能利用的装置，特别是一种使用平面涡卷弹簧作为基本储能元件的储能技术——机械弹性储能技术，可以通过传动系统进行储能和助力。例如实用新型专利(CN202243442U)提供一了种涡卷弹簧式货车制动能量回收利用装置，实现了回收利用货车的制动能量，但该装置控制单元较多，且整体结构较大，安装不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用平面涡卷弹簧的储能结构，将飞轮制动时产生的惯性动能，直接转换为储能机构中的弹性势能，控制简单，结构紧凑，体积较小的涡卷弹簧式制动能量回收利用装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种涡卷弹簧式制动能量回收利用装置，包括动力导入单元、传动控制机构、弹簧储能机构和限位控制机构；其中，动力导入单元包括飞轮轴、飞轮、联轴器、输入输出轴；飞轮轴上设置有飞轮，输入输出轴通过联轴器与飞轮轴连接；传动控制机构包括第一输出齿轮、第一涡簧轴、转动盘、输入齿轮、惰轮、传动轴、外端齿轮、第一涡簧轴齿轮、第二涡簧轴齿轮、棘轮、棘爪、第二涡簧轴、第二输出齿轮、单向轴承、转动盘驱动气缸和棘爪驱动气缸；第一输出齿轮和输入齿轮固定设置在输入输出轴上；转动盘通过轴承与第一涡簧轴转动配合，惰轮通过轴承与传动轴转动配合，传动轴的一端与转动盘固连，外端齿轮固定设置在第一涡簧轴上，转动盘驱动气缸驱动转动盘，并使其具有令惰轮与输入齿轮和外端齿轮啮合以及断开啮合的两个位置状态，第一涡簧轴和第二涡簧轴通过第一涡簧轴齿轮和第二涡簧轴齿轮的啮合实现传动，棘轮固定设置在第二涡簧轴上，并与棘爪的位置相配合，棘爪驱动气缸驱动棘爪，并使其具有卡住惰轮和脱离惰轮的两个位置状态，第二输出齿轮通过单向轴承设置在第一涡簧轴上，第二输出齿轮与第一输出齿轮啮合；弹簧储能机构包括簧盒和平面涡卷弹簧；平面涡卷弹簧设置在簧盒内，并均匀分布在两根涡簧轴上，平面涡卷弹簧的内端与涡簧轴连接，外端与簧盒连接，簧盒的位置固定；限位控制机构包括丝杠齿轮、限位开关和丝杠，丝杠齿轮固定设置在丝杠的丝杠螺杆上，丝杠的丝杠螺母沿丝杠螺杆轴向的两侧分别设置有释能限位开关和储能限位开关，丝杠齿轮与第二涡簧轴齿轮啮合，释能限位开关与棘爪驱动气缸连接以实现联动，储能限位开关与转动盘驱动气缸连接以实现联动。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)本发明采用了平面涡卷弹簧储能机构，避免了能量存储和释放时的多次转换，提高了能量回收利用的效率。

(2)本发明使用齿轮、转动盘、复位弹簧和气缸的组合代替输入输出轴上的两个离合器，减少使用控制单元；且传动机构、储能机构独立于输入输出轴之外，安装比较方便。

(3)本发明基本使用齿轮传动，效率较高且结构紧凑。

(4)本发明使用了丝杠和限位开关组成限位控制机构，回收能量时，有最大工作角度限位，超过最大回收圈数95％后，有开关使离合齿轮脱离；释放能量时，扭簧旋转最小角度限位，即有控制开关使棘爪卡住棘轮，这种控制方式简单可靠。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是本发明涡卷弹簧式制动能量回收利用装置的原理示意图。

图2是本发明涡卷弹簧式制动能量回收利用装置的内部结构示意图。

图3是本发明涡卷弹簧式制动能量回收利用装置的外部结构示意图。

具体实施方式

结合图1～图3：