[发明专利]一种利用发条储能回收利用车辆制动能量的装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于车辆安全节能技术领域。

背景技术

随着全球制造使用的车辆逐年上升，在传统能源日益紧张和大气污染日益严重的背景下，如何对车辆实行节能减排已经成为研究开发的重点。各国也在加紧研制环保的新能源汽车，为全世界节能减排出一份力。然而传统汽车仍是市场的主力军，传统汽车的制动和待速做了好多的无用功，能做好储存利用制动能量、降低待速能耗也不失为节能减排有效途径。

车辆在刹车时，一般利用车轮制动器将车辆的势能和动能转化为热能散发在空气中，这样不仅不节能而且长时间连续制动会使得制动器热负荷巨大，减弱其功能和寿命。现在的车辆大多把制动能转化为电能存储利用，然而因为车辆制动能量的负荷太大且不稳定，使得其在能量转化率方面和对蓄电池损伤方面一直是一个不得不思考的问题。

现在好多汽车厂商也考虑到了车辆待速方面的能耗，市场运用较多的就是启停技术。现有的车辆启停技术多为电机启动方式，该启动方式简单可靠，但是车辆电机启动是个极耗能的过程，频繁启停会加大车辆蓄电池的负担，从而降低车辆蓄电池的寿命。

为了解决上述两个问题，本发明提出了一个新的解决方案，让制动的机械能不必转化为电能存储，而是将制动机械能转化为弹性势能存储再利用，来给车辆提供动力和协助车辆重新启动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的能量回收存储和再利用的装置及方法，利用发条弹簧储能，简单而充分的回收再利用各种车辆的制动能量，给车以助力，使车辆出行更高效。

一种利用发条储能回收利用车辆制动能量的装置及方法，包括：大锥齿轮、小锥齿轮机构、发条弹簧机构，该装置可运用在机动车或非机动车上，两者稍有不同，所述大锥齿轮固定于非机动车的车架上与车轮同轴或至于机动车变速器的牵引力输入轴上，所述大锥齿轮可以是多级的，以实现可调节加大扭矩增加制动力的目的；所述小锥齿轮机构，包括多个小锥齿轮组、万向联轴器、控制棒、单向轴承、中间齿轮，固定于非机动车的车轮辐条上或固定于机动车的底盘上，一端与所述大锥齿轮实现分开或啮合，另一端与所述发条弹簧机构实现分开或啮合，传输动力，所述小锥齿轮组中小锥齿轮之间以所述万向联轴器相连接，所述小锥齿轮组使用单向轴承连接所述万向联轴器，所述控制棒实现改变动力传输方向的目的，所述控制棒实现控制所述小锥齿轮组啮合所述大锥齿轮或啮合发条弹簧机构；所述发条弹簧机构包括一级或多级发条、锥齿轮、单向轴承、插销，所述一级或多级发条连接于所述锥齿轮之上，所述锥齿轮与所述小锥齿轮机构一端啮合，实现存储利用所述小齿轮机构传来的机械能，所述发条弹簧机构固定于车轮中心轴上或汽车底盘下，节省空间，所述插销用来控制单向轴承的反向转或停。

进一步地，所述小锥齿轮机构运用于非机动车时；所述控制棒控制所述小锥齿轮组、所述中间齿轮和所述大锥齿轮之间的啮合关系，当所述小锥齿轮组与所述大锥齿轮直接啮合时，实现制动储能的目的；所述小锥齿轮组先与所述中间齿轮相连再通过所述中间齿轮与所述大锥齿轮相连时，实现释放存储的能量给车提供动力的目的。

进一步地，所述小锥齿轮机构运用于机动车时，所述控制棒控制所述小锥齿轮组、所述中间齿轮和所述锥齿轮之间的啮合关系，所述小锥齿轮组与所述锥齿轮直接相连时，实现制动储能的目的；所述小锥齿轮组通过与所述中间齿轮相连再与所述锥齿轮相连时，实现释放存储的能量给车俩前行和发动机运转提供牵引力的目的。

进一步的，所述多级发条是多个发条串联的发条。

本发明的优点在于：

1）装置简单低成本；

2）体积小，充分合理利用车辆空间，不需要额外的空间；

3）不需要太多的改动，可添加在成品车上；

4）能量回收利用率高，不涉及机械能-电能转化。

具体实施方式

发条储能回收利用车辆制动能量的装置和方法包括以下机构：大锥齿轮、小锥齿轮机构、发条弹簧机构；

运用于非机动车时，大锥齿轮固定于车辆用于支撑车轮的车架上，小锥齿轮机构固定于车轮的辐条上，一端与大锥齿轮实现离合联动关系，另一端与发条弹簧机构里锥齿轮实现联动关系，发条弹簧机构至于车轮中间；车辆制动时小锥齿轮机构中的控制棒控制小锥齿轮组与大锥齿轮啮合，阻碍车轮转动，将动能传输给发条弹簧机构储存起来；需要车辆启动运行时，小锥齿轮机构中的控制棒控制小锥齿轮组通过中间齿轮与大锥齿轮相啮合，释放发条弹簧的能量，给车辆加速；

运用于机动车时，大锥齿轮固定于车辆变速器的输入轴上，小锥齿轮机构固定于车辆底盘上，与大锥齿轮实现联动关系，另一端与发条弹簧机构实现离合联动关系，发条弹簧机构至于车辆底盘下；车辆制动时小锥齿轮机构的控制棒控制小锥齿轮组直接与发条弹簧机构锥齿轮啮合，实现回收存储车辆机械能的目的；车辆启动运行时，小锥齿轮机构中控制棒控制小锥齿轮组通过中间齿轮与发条弹簧机构锥齿轮啮合，同时拔出发条弹簧机构单向离合器中的插销，释放弹簧能量，给车辆提供牵引力，该牵引力给车辆提供行驶动力同时可以通过变速箱输入端牵引发动机转动，给发动机动力，实现发动机重启功能。