一种车辆制动压缩空气能量回收及利用装置的制作方法

日期:2019-05-05 08:28:55

本实用新型涉及汽车制动能量回收利用技术领域,尤其涉及一种车辆制动压缩空气能量回收及利用装置。



背景技术:

制动能量的损失对于车辆是一部分极大的浪费,特别是行驶在较差路况的大型车辆的连续制动,既存在热衰退现象影响制动效能,又增加了车辆维修和保养的成本。

目前,对于制动能量的回收主要有电化学储能、飞轮储能、液压储能等途径,也有利用压缩空气储能系统的,但是其利用极少,并且储存的压缩空气能的利用情况不尽人意。

液压储能主要应用在液压混合动力汽车,在车辆制动时车轮惯性作用下带动液压泵转动将动能转化为压力能储存在蓄能器内,在车辆起步加速时将压力能释放带动液压马达转动驱动车辆前进。但是,该液压储能方式存在泄漏的危险,且会破坏环境。

飞轮储能的应用方式,当车辆制动时,车辆的惯性会加速飞轮转动,飞轮的高速运转使得汽车具有一定的制动作用;当车辆起动时,飞轮储存的能量辅助车辆起动。但是该方式也存在一定的缺陷,例如轮子的尺寸和重量都很大,结构布置不易、噪音大,且转速和蓄能效率还需要优化,超高速飞轮的材料加工也有待改,因此并未得到广泛应用。

电化学储存制动能量,通过发电机转化为电能并以化学能形式存储在蓄电池中;当车辆需要起步或者加速时,储存的电能可供电动机使用,电动机进而通过传动部件将电能转化为转动力矩输出给汽车,从而提高汽车的起步行驶加速度。但是,存在寿命较短,成本高的缺陷。

此外,据调查数据显示,大型车辆特别是超载车辆由于热衰退现象等问题,平均每20天就要更换一副刹车片;热衰退现象即连续下坡使用制动或高速行驶时采取紧急制动,制动器工作温度急剧升高,由于机械、物理、化学三种因素的作用,制动器的摩擦系数下降,制动效能明显下降的现象。而且,在连续下坡时,汽车制动系统的热负荷也非常大,刹车片更换频繁。

车辆安装制动器的类型包括盘式制动器和鼓式制动器,盘式制动器通过液压控制,用合金钢制造并安装在车轮上,其制作成本较高;鼓式制动器能提供较大的制动力矩、成本低廉,但抗热衰退能力差,考虑经济实用的角度,大型车和需要较大制动力的车辆多使用鼓式制动器。

如何利用现有的制动器开发一款能够经济且有效的回收动能并利用回收的能量进行制动的装置,成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。



技术实现要素:

本实用新型的目的是提供一种通过将空气压缩机、气动离合器、气动马达、电磁阀以及机械传动装置等组件相结合,构造出一款能有效回收车辆动能且利用回收能量的装置,解决了现有技术车辆上制动片磨损严重,且制动能量无法有效回收的问题。

为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:

本实用新型一种车辆制动压缩空气能量回收及利用装置,包括能量回收装置和能量利用装置,所述能量回收装置和能量利用装置安装在汽车内并通过齿轮传动连接在汽车驱动用的车轴上;

所述能量回收装置包括第一位移传感器、第一电磁阀、气动离合器、空气压缩机、空气处理装置、储气罐、单向阀和减压阀,所述第一位移传感器与所述第一电磁阀电连接,所述储气罐通过所述第一电磁阀与所述减压阀的一端连接,所述减压阀的另一端与所述气动离合器连接,所述气动离合器的一端通过传动齿轮与汽车上的车轴连接,气动离合器的另一端通过所述空气压缩机与所述空气处理装置连接,所述空气处理装置通过单向阀与所述储气罐连通;

所述能量利用装置包括第二位移传感器、第二电磁阀、气动马达和锥齿轮,所述第二位移传感器与所述第二电磁阀电连接,所述气动马达的一端通过所述第二电磁阀与所述储气罐连通,气动马达的另一端通过所述锥齿轮与汽车上的所述车轴传动连接。

进一步的,所述能量回收装置和能量利用装置并行设置在所述汽车的底盘上。

再进一步的,所述气动离合器通过传动轴与所述传动齿轮连接,所述气动马达通过传动轴与所述锥齿轮连接。

再进一步的,所述第一位移传感器安装在汽车制动踏板的下方,当脚踩所述制动踏板向下移动时所述第一位移传感器接收信号并通过电路触动所述第一电磁阀打开,所述减压阀接收信号打开,所述储气罐中的压缩空气进入到所述气动离合器中并通过所述锥齿轮与车轴传动连接实现汽车的减速作业;同时,所述车轴、传动齿轮、气动离合器和空气压缩机形成的机械传动路线连通,空气通过所述空气压缩机经所述空气处理装置和防止压缩空气流回的单向阀将压缩的气体储存在所述储气罐中,完成动能转化为压缩空气能的能量回收过程。

再进一步的,所述第二位移传感器安装在汽车油门的下方,当脚踩所述油门向下移动时所述第二位移传感器接收信号并通过电路触动所述第二电磁阀打开,所述储气罐中的压缩空气释放驱动所述气动马达启动工作,所述气动马达通过所述锥齿轮与所述车轴传动辅助汽车加速。

再进一步的,所述储气罐在工作之前预存一部分压缩气体供所述气动离合器第一次使用。

与现有技术相比,本实用新型的有益技术效果:

本实用新型车辆制动压缩空气能量回收及利用装置,能量回收装置和能量利用装置,能量回收装置的第一位移传感器安装在制动踏板的下方,踩下制动踏板通过第一位移传感器感应信号触动第一电磁阀打开,同时减压阀接收信号打开储气罐中的预存的压缩空气进入到气动离合器中并通过锥齿轮与车轴传动连接实现汽车的减速作业,与此同时,车轴、传动齿轮、气动离合器和空气压缩机形成的机械传动路线连通,空气通过空气压缩机经空气处理装置和防止压缩空气流回的单向阀将压缩的气体储存到储气罐中,完成动能转化为压缩空气能的能量回收过程;与其并联设置的能量利用装置安装在油门的下方,当脚踩油门向下移动时第二位移传感器接收信号并通过电路触动第二电磁阀打开,储气罐中的压缩空气释放驱动气动马达启动工作,气动马达通过锥齿轮与车轴传动辅助汽车加速。

本实用新型构思巧妙,结构并行设计,利用气动离合器与气动马达达到能量回收及利用的效果,对车辆本身的性能影响极小,兼顾制动和节能,实现能量回收及利用;传动装置及气动回路的连接,利用单向阀防止压缩空气从气动装置返回空气压缩机部分,保障了能量回收及利用效率。基于气压实现储能,重量轻、成本低、工作可靠性高、效率高,以普通空气为工作介质,无污染、寿命长,通过对与制动能量的回收利用提高了车辆的安全性能。

附图说明

下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型车辆制动压缩空气能量回收及利用装置主视图;

附图标记说明:1、第一位移传感器;2、第二位移传感器;3、第一电磁阀;4、第二电磁阀;5、气动离合器;6、空气压缩机;7、气动马达;8、传动齿轮;9、车轴;10、锥齿轮;11、空气处理装置;12、储气罐;13、传动轴;14、单向阀;15、减压阀。

具体实施方式

如图1所示,一种车辆制动压缩空气能量回收及利用装置,包括能量回收装置和能量利用装置,所述能量回收装置和能量利用装置安装在汽车内并通过齿轮传动连接在汽车驱动用的车轴9上;

所述能量回收装置包括第一位移传感器1、第一电磁阀3、气动离合器5、空气压缩机6、空气处理装置11、储气罐12、单向阀14和减压阀15,所述第一位移传感器1与所述第一电磁阀3电连接,所述储气罐12通过所述第一电磁阀3与所述减压阀15的一端连接,所述减压阀15的另一端与所述气动离合器5连接,所述气动离合器5的一端通过传动齿轮8与汽车上的车轴9连接,气动离合器5的另一端通过所述空气压缩机6与所述空气处理装置11连接,所述空气处理装置11通过单向阀14与所述储气罐12连通;

所述能量利用装置包括第二位移传感器2、第二电磁阀4、气动马达7和锥齿轮10,所述第二位移传感器2与所述第二电磁阀4电连接,所述气动马达7的一端通过所述第二电磁阀4与所述储气罐12连通,气动马达7的另一端通过所述锥齿轮10与汽车上的所述车轴9传动连接。具体来说,所述气动离合器5通过传动轴13与所述传动齿轮8连接,所述气动马达7通过传动轴13与所述锥齿轮10连接。

具体来说,所述能量回收装置和能量利用装置并行设置在所述汽车的底盘上。所述储气罐12在工作之前预存一部分压缩气体供所述气动离合器5第一次使用。

所述第一位移传感器1安装在汽车制动踏板的下方,当脚踩所述制动踏板向下移动时所述第一位移传感器1接收信号并通过电路触动所述第一电磁阀3打开,所述减压阀15接收信号打开,所述储气罐12中的压缩空气进入到所述气动离合器5中并通过所述锥齿轮8与车轴9传动连接实现汽车的减速作业;同时,所述车轴9、传动齿轮8、气动离合器5和空气压缩机6形成的机械传动路线连通,空气通过所述空气压缩机6经所述空气处理装置11和防止压缩空气流回的单向阀14将压缩的气体储存在所述储气罐12中,完成动能转化为压缩空气能的能量回收过程,达到辅助车辆制动系统的目的。

所述第二位移传感器2安装在汽车油门的下方,当脚踩所述油门向下移动时所述第二位移传感器2接收信号并通过电路触动所述第二电磁阀4打开,所述储气罐12中的压缩空气释放驱动所述气动马达7启动工作,所述气动马达7通过所述锥齿轮10与所述车轴9传动辅助汽车加速。

本实用新型能量回收利用装置,利用气动离合器5与气动马达7并排连接达到能量回收及利用的效果,该连接方式对车辆本身的性能影响极小;且汽车底盘上的传动装置与气动回路相连接,通过设计单向阀14有效防止压缩空气从气动装置的储气罐12中返回空气压缩机,保障了空气压缩能量的回收及利用效率;且工作介质为空气,成本低、清洁无污染。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述,并非对本实用新型的范围进行限定,在不脱离本实用新型设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。



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