一種基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用汽車動能發電的方法，屬于汽車領域。一種基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法，采用反向費力杠桿的方式，反向費力杠桿的動力端固定連接簧上車身，承接簧上車身的振動力，反向費力杠桿的阻力端帶動直齒條，所述反向費力杠桿的支點設置在車軸上，反向費力杠桿的動力端和阻力端分別設置在支點兩側，反向費力杠桿阻力端帶動直齒條沿垂直固定在振動導向框架上的滑軌上下移動，在簧上車身的反彈行程中，克服發電機發電的轉矩阻力，相對應的，發電機發電的轉矩阻力通過反向費力杠桿放大傳導到簧上車身，作為抑振阻力實現車身的抑振，取代了減振板簧或減振器。
【專利說明】
_種基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法
技術領域
[0001]本發明涉及汽車動能發電的方法，尤其涉及基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法。
【背景技術】
[0002]關于利用汽車動能發電的方法，除了汽車剎車制動時的動能回收之外，對于汽車行駛時振動的垂直方向所產生的動能的回收利用，中國專利申請號為201310132727.0的《一種將頻率共振應用于汽車動能發電的方法和結構》，提出了將設置有垂直方向彈性系統的簧上車身以其固有頻率的自由振動，激勵以簧上車身為支撐的，具有相同或相近固有頻率的，同樣設置有垂直方向彈性系統的，安裝有動能發電裝置的中空重物托板發生頻率共振或有效振動，通過頻率共振，簧上車身將振動的動能轉移到中空重物托板以實現自身的減振，同時，被激勵而發生共振的中空重物托板，利用所吸收的簧上車身的動能以及自身振動的動能，驅動中空重物托板上設置的動能發電裝置進行發電的方法。而利用頻率共振的發電方法的裝置采用了多組復合彈性系統來實現頻率共振，通過頻率共振，能將車身振動的動能轉移到中空重物托板上的動能發電裝置，實現車身的減振，使動能發電裝置吸收車身振動的動能發生共振并進行發電，轉化為可以利用的電能，從而減少燃油消耗及尾氣排放，使汽車的能源消耗得到巨大的改善。
[0003]通過頻率共振的方法，能夠使車身的振動能量被吸收發電，但是，電動汽車行駛過程中還存在著突發顛簸，對這種突發顛簸的情況，頻率共振的方法還不能完全解決。而傳統的車身抑振，是將車身振動的能量通過減振器或減振板簧產生摩擦阻尼散熱來實現，應用在設置有頻率共振動能發電裝置的汽車上反而會減少振動能量的轉化效率，不利于共振發電。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法，能夠在利用振動發電的同時實現對車身的抑振，使車身能一直保持平穩。
[0005]技術方案
[0006]—種基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法，包括設置于簧上車身處具有垂直彈性系統的中空重物托板上的動能發電裝置，動能發電裝置包括發電機和增速器，以及在發電機中心軸上設置的內套有單向軸承的齒輪，所述齒輪單側嚙合有直齒條，其特征在于:采用反向費力杠桿的方式，反向費力杠桿的動力端固定連接簧上車身，承接簧上車身的振動力，反向費力杠桿的阻力端帶動直齒條，所述反向費力杠桿的支點設置在車軸上，反向費力杠桿的動力端和阻力端分別設置在支點兩側，反向費力杠桿阻力端帶動直齒條沿垂直固定在振動導向框架上的滑軌上下移動，在簧上車身的反彈行程中，克服發電機發電的轉矩阻力，相對應的，發電機發電的轉矩阻力通過反向費力杠桿放大傳導到簧上車身，作為抑振阻力實現車身的抑振，取代了減振板簧或減振器。
[0007]所述直齒條通過設置在振動導向框架上的滑塊滑軌結構保持豎直方向的移動，使得振動導向框架在振動過程中不受到來自直齒條的作用力。
[0008]所述振動導向框架設置在車軸處的扭力支撐架上。
[0009]所述反向費力杠桿通過設置有雙排滾軸中空通孔的連接件帶動直齒條，所述連接件與直齒條固定連接，所述反向費力杠桿的阻力端前端設置為曲面弧形，穿過所述雙排滾軸中空通孔。
[0010]有益效果
[0011]本發明的基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法采用反向費力杠桿，通過直齒條對齒輪的作用力與中空重物托板的彈力形成相反的作用力，克服發電機發電的轉矩阻力，相對應的，發電機發電的轉矩阻力通過反向費力杠桿放大傳導到簧上車身，作為抑振阻力實現車身抑振;能夠在利用汽車振動發電的同時，還能起到抑振的效果，不僅能高效利用振動，而且能達到使車身在行駛過程中更平穩的效果。
【附圖說明】
[0012]圖1為采用本發明的反向費力杠桿的電動汽車共振發電裝置的立體示意圖。
[0013]圖2為本發明中反向費力杠桿的放大示意圖。
[0014]圖3為圖1中的單向驅動結構放大示意圖。
[0015]其中:1_滑軌的下定位橫梁，2-振動導向框架，3-拉簧，4-滑軌，5-滑軌的上定位橫梁，6-直齒條，7-反向費力杠桿的支點，8-簧上車身受力橫梁，9-反向費力杠桿，10-同向費力杠桿，11-車底板，12-車架，13-省力杠桿，14-省力杠桿的支點，15-空氣彈簧，16-車輪，17-車軸，18-導向光軸，19-單向驅動機構，20-中空重物托板，21-增速器，22-發電機，23-扭力支撐架，24-反向費力杠桿的阻力端，25-反向費力杠桿的動力端，26-同向費力杠桿的支點，27-同向費力杠桿的動力端，28-同向費力杠桿的阻力端，29-省力杠桿的阻力端，30-省力杠桿的動力端，31-有雙排滾軸中空通孔的連接件，32-小直徑齒輪，33-大直徑的單向軸承，34-聯軸件，35-連接鍵，36-發電機中心軸。
【具體實施方式】
[0016]下面結合具體實施例和附圖，進一步闡述本發明。
[0017]針對現在的將頻率共振應用于汽車動能發電的方法的發明中，對于電動汽車行駛過程中突發顛簸的情況，無法完全解決，而傳統的車身抑振，是將車身振動的能量通過減振器或減振板簧產生摩擦阻尼散熱來實現，如果放在通過頻率共振的汽車動能發電裝置上反而會減少振動能量的轉化效率，不利于共振發電。
[0018]本申請提出一種基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法，包括設置于簧上車身處具有垂直彈性系統的中空重物托板上的動能發電裝置，動能發電裝置包括發電機和增速器，以及在發電機中心軸上設置的內套有單向軸承的齒輪，所述齒輪單側嚙合有直齒條，采用反向費力杠桿的方式，反向費力杠桿的動力端固定連接簧上車身，承接簧上車身的振動力，反向費力杠桿的阻力端帶動直齒條，所述反向費力杠桿的支點設置在車軸上，反向費力杠桿的動力端和阻力端分別設置在支點兩側，反向費力杠桿阻力端帶動直齒條沿垂直固定在振動導向框架上的滑軌上下移動，在簧上車身的反彈行程中，克服發電機發電的轉矩阻力，相對應的，發電機發電的轉矩阻力通過反向費力杠桿放大傳導到簧上車身，作為抑振阻力實現車身的抑振，取代了減振板簧或減振器。
[0019]如附圖1中所示意，采用本發明的反向費力杠桿的電動汽車共振發電裝置包括設置于簧上車身處具有垂直彈性系統的中空重物托板上的動能發電裝置，動能發電裝置包括發電機和增速器，以及在發電機中心軸上設置的內套有單向軸承的齒輪，所述齒輪單側嚙合有直齒條，所述中空重物托板與簧上車身具有相同的固有頻率，所述直齒條被杠桿帶動，杠桿的支點設置在車軸上，因為車軸在整個車身受到振動的時候，垂直位移最小，對于杠桿的支點的效果最好，杠桿動力端固定連接簧上車身，承接簧上車身的振動力，杠桿阻力端帶動直齒條沿垂直固定在振動導向框架上的滑軌上下移動；在簧上車身的壓縮及反彈行程中，杠桿通過分別帶動不同的直齒條，驅動直齒條所嚙合的齒輪，使發電機中心軸產生同向連續扭力，并與中空重物托板在車身振動時的共振的作用力進行疊加，使發電機發電。
[0020]所述直齒條通過設置在振動導向框架上的滑塊滑軌結構保持豎直方向的移動，齒輪和直齒條設置有多組，每根直齒條都由杠桿帶動。
[0021]采用支點設置在車軸處的杠桿后，所述杠桿的動力端連接簧上車身受力橫梁，杠桿的阻力端帶動直齒條，杠桿包括省力杠桿和/或費力杠桿，省力杠桿的動力端的力臂大于阻力端的力臂，費力杠桿的動力端的力臂小于阻力端的力臂。如附圖1中整體裝置的結構圖所示意，采用一根省力杠桿和兩根費力杠桿的設置。
[0022]一根省力杠桿的動力端設置在離杠桿的支點即車軸較遠的一個簧上車身受力橫梁上，省力杠桿的動力端與阻力端設置在支點兩側，阻力端連接著與發電機中心軸上的內套有單向軸承的齒輪嚙合的一段直齒條上，能在汽車啟動及簧上車身的壓縮行程中，克服動能發電裝置的啟動扭矩使發電機中心軸開始轉動。
[0023]兩根費力杠桿包括使直齒條的移動與車身振動方向一致的同向費力杠桿，同向費力杠桿的動力端和阻力端設置在支點同側，通過同向費力杠桿，直齒條獲得大于簧上車身振幅的位移，提高捕捉振動能量的效率;和使直齒條的移動與車身振動方向相反的反向費力杠桿，反向費力杠桿的動力端和阻力端設置在支點兩側，能與同向費力杠桿結合驅動發電機中心軸持續旋轉，同時在簧上車身的反彈行程中，克服發電機發電的轉矩阻力，并將發電機發電的轉矩阻力放大傳導到簧上車身，作為抑振阻力實現車身抑振。
[0024]所述同向費力杠桿采用兩段費力杠桿復合形式，第一段杠桿的動力端連接簧上車身受力橫梁，阻力端連接第二段杠桿的動力端，第二段杠桿的阻力端帶動直齒條運動。如附圖2中單三根杠桿的放大示意圖中示意。
[0025]通過所述同向費力杠桿，使得直齒條獲得大于簧上車身振幅的垂直位移，直齒條激勵中空重物托板，使中空重物托板的振幅得到第一級放大；同時，直齒條通過嚙合的設置在發電機中心軸上的單向驅動結構的小直徑齒輪，對同軸的內套有單向軸承的大直徑齒輪輸出扭矩，使大直徑齒輪獲得了大的轉角位移，通過大直徑齒輪在嚙合的由省力杠桿帶動的直齒條上滾動，使中空重物托板獲得了大的垂直位移，從而使中空重物托板受到第二級的振幅放大。
[0026]所述大轉角高扭矩的單向驅動機構采用小直徑齒輪的兩端各同軸連接有一個大直徑的單向軸承，兩個單向軸承為同向受力，所述小直徑齒輪的軸心為空心設置，兩個單向軸承的中心軸非接觸地穿過所述小直徑齒輪的軸心將兩個單向軸承同軸連接在一起，兩個單向軸承的輸出軸帶動發電機中心軸，形成大轉角高扭矩的單向驅動機構。如附圖3所示
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[0027]整體結構中，所述中空重物托板通過直線軸承套裝在光軸上，光軸垂直固定在振動導向框架上，所述振動導向框架設置在車軸處的扭力支撐架上。在所述振動導向框架的上下橫梁之間設置有豎直方向的滑軌，滑軌上安裝有滑塊，所述直齒條固定在滑塊上。所述中空重物托板通過四根拉簧懸吊在簧上車身受力橫梁上。采用本結構的設置，中空重物托板的重力和受力主要直接作用于簧上車身受力橫梁。而直齒條通過滑塊滑軌結構，除了能夠將振動力作用于發電機中心軸上外，也避免了振動導向框架的直接受力。安裝時，振動框架可以設置在車軸的前方或后方。
[0028]如附圖2中所示意，所述費力杠桿或省力杠桿的阻力端通過設置有雙排滾軸中空通孔的連接件帶動直齒條，所述連接件與直齒條固定連接，所述費力杠桿或省力杠桿的阻力端前端設置為曲面弧形，穿過所述雙排滾軸中空通孔，能最大程度使直齒條獲得在豎直方向的位移和受力，從而將費力杠桿或省力杠桿阻力端獲得的擺角位移轉化為直齒條的垂直位移。
[0029]本發明的用于電動汽車共振發電的車身抑振方法采用反向費力杠桿，通過直齒條對齒輪的作用力與中空重物托板的彈力形成相反的作用力，克服發電機發電的轉矩阻力，相對應的，發電機發電的轉矩阻力通過反向費力杠桿放大傳導到簧上車身，作為抑振阻力實現車身抑振;能夠在利用汽車振動發電的同時，還能起到抑振的效果，不僅能利用振動，而且能使車身在行駛過程中更平穩。
【主權項】
1.一種基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法，包括設置于簧上車身處具有垂直彈性系統的中空重物托板上的動能發電裝置，動能發電裝置包括發電機和增速器，以及在發電機中心軸上設置的內套有單向軸承的齒輪，所述齒輪單側嚙合有直齒條，其特征在于:采用反向費力杠桿的方式，反向費力杠桿的動力端固定連接簧上車身，承接簧上車身的振動力，反向費力杠桿的阻力端帶動直齒條，所述反向費力杠桿的支點設置在車軸上，反向費力杠桿的動力端和阻力端分別設置在支點兩側，反向費力杠桿阻力端帶動直齒條沿垂直固定在振動導向框架上的滑軌上下移動，在簧上車身的反彈行程中，克服發電機發電的轉矩阻力，相對應的，發電機發電的轉矩阻力通過反向費力杠桿放大傳導到簧上車身，作為抑振阻力實現車身的抑振，取代了減振板簧或減振器。2.如權利要求1所述的基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法，其特征在于:所述直齒條通過設置在振動導向框架上的滑塊滑軌結構保持豎直方向的移動，使得振動導向框架在振動過程中不受到來自直齒條的作用力。3.如權利要求1所述的基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法，其特征在于:所述振動導向框架設置在車軸處的扭力支撐架上。4.如權利要求1所述的基于費力杠桿的電動汽車共振發電的車身抑振方法，其特征在于:所述反向費力杠桿通過設置有雙排滾軸中空通孔的連接件帶動直齒條，所述連接件與直齒條固定連接，所述反向費力杠桿的阻力端前端設置為曲面弧形，穿過所述雙排滾軸中空通孔。
【文檔編號】B60G13/14GK106014898SQ201610497321
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】楊亦勇
【申請人】楊亦勇