[发明专利]同轴渐开线弹簧制动蓄能器

说明书

所属技术领域

本发明涉及交通工具制动能的蓄积与释放。

背景技术

世界上几乎所有的交通工具都是轮式系统，轮式系统在行进的过程中除了正常行驶外还要不断的进行制动和启动的过程，尤其是城市交通，这种停止起步的工况非常平凡。列如我驾驶一辆汽车，如果是长途行驶车的油耗可能就是6L/100km，但在城市里也许油耗可达到10L/km，这个差别就是车辆频繁的制动过程消耗的能量，其消耗的能量可占整个能量消耗的30％-40％。我们可以想象这其中的差别就是交通工具从静止状态到正常的行驶状态的过程中要消耗很多能量加速，同样制动的过程同样要消耗的能量，这部分能量纯粹是制动过程中变成了热量散失浪费并且损伤制动装置。可以想象交通工具除了正常行驶消耗能源以克服行驶阻力外，还有大量能源消耗在制动和启动过程中。如何将制动过程消耗的能源蓄存起来并在启动过程释放，这是一个节约能源的重大的课题。世界上有很多方案来解决这个问题，有机械的也有电动的，但是至今没有一个成本低廉和实用的方案。

发明内容

本人设计的一个机械装置可以较为简单方便的解决上述的问题，其原理是利用渐开线弹簧和一组倒向装置将转动系统制动时的能量蓄存起来，在启动时再将蓄存的能量释放，以达到节能的目的。

本发明采用的技术方案是

本装置是一个机械系统。它由定棘爪棘轮和斜齿离合器A部分、渐开线弹簧和弹簧盘架部分、动棘爪棘轮和凸轮销部分、斜齿离合器B部分、弹簧盘架的制动部分组成，其各部分相互嵌套共同安装在同一转动轴上。部件的安装关系：定棘爪安装固定在非运动的壳架上是系统的定支点，定棘轮和斜齿离合器A为一体结构直接套装在转轴上，它一个端面是棘轮，另一个端面是斜齿；渐开线弹簧里端径向固定在定棘轮斜齿离合器A的外圆面上，外端固定在一个轴销上，同时轴销安装在弹簧盘架的一个径向开槽中可自由滑动，弹簧盘架是一个外形像一个圆盘的圆柱体，弹簧在里面盘绕；动棘爪固定在弹簧盘架一面上，斜齿离合器B同轴嵌套在动棘轮内圆中并通过花键套装在转轴上；动棘轮圆面上丝装有三个里端面向着轴心的凸轮销分布在一个轴断面上相隔120°，三个凸轮销里端嵌入到套装在动棘轮内圆的轴套形的斜齿离合器B外圆面上的三个与径向有一定角度的凸轮槽里；动棘轮外端面直接套装在转轴上并通过垫圈、卡环或轴挡使其不能做轴向移动。本装置的工作分以下几部分：

制动蓄能工作阶段：轮式系统开始制动停止，弹簧盘制动器动作压住弹簧盘架，因弹簧盘架此时停止转动使渐开线弹簧外端停止转动。因此时转轴系统在惯性作用下是继续顺时针转动同时经花键带动斜齿离合器B(此时斜齿离合器A和B为结合状态)、定棘轮转动并带动渐开线弹簧内端转动将弹簧收紧，将系统动能蓄存在弹簧上直到转轴力矩和弹簧力矩达到平衡使系统停止。

启动释放工作阶段：系统启动，弹簧盘架制动器释放，此时弹簧盘架在弹簧力的作用下顺时针转动通过动棘爪推动动棘轮顺时针转动，动棘轮转动通过凸轮销和凸轮斜槽推动斜齿离合器B向分离的方向做轴向运动，结果使离合器分离，此时因渐开线弹簧在弹簧力的作用下驱使定棘轮产生逆时针转矩，但在定棘轮的作用下使其不能做逆时针旋转并固定不动，此时弹簧蓄存的转矩只能通过弹簧外圈和固定滑销顺时针推动弹簧盘架转动并通过定棘轮、凸轮销、凸轮槽端头、斜齿离合器B、花键带动转轴做顺时针转动，释放弹簧的转矩助动系统启动。

离合器结合：当弹簧释放完力矩或释放过程中，转轴重新获得动力加速转动，并带动离合器B顺时针转动，这时由于定棘轮的惯性的作用与其中的离合器B产生一个后滞力，这个后滞力带动凸轮销向相反的方向运动与离合器B的凸轮槽的作用使离合器B向里运动同离合器A结合。如果在离合器B与动棘轮之间加一个弹簧可加强这种结合力，可增加装置的可靠性。

本发明的有益效果是，因为此装置结构简单对材料没有特殊要求，成本低廉可靠性强而且直接安装在传动轴上，可以简单的实现制动力的蓄能与输出，所以可以应用于各种轮式交通工具中以达到节能的目的。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本发明纵向的剖面图及个部件编号。

图2是关键部件的安装位置。

图3是此装置的立体投影图。

图4是此装置在电动自行车和自行车应用实列一。

图5是此装置在电动自行车和自行车应用实列二。