汽车制动蓄能-释能驱动装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车制动蓄能-释能驱动装置，包括：弹簧气缸，包括形成气缸腔的气缸壁、与气缸壁内侧滑动配合的活塞以及连接在所述活塞和气缸端部之间、弹力方向与所述活塞滑动方向平行的螺旋弹簧，所述气缸腔中设有气体介质，或气缸内置橡皮胶囊腔中设有气体介质；平动部，包括一端与所述活塞连接、沿滑动方向在相对的两侧分布有齿条槽的双面齿柱，以及容置所述双面齿柱的平动部外壳；转动部，为从相对的两侧与所述双面齿柱啮合的两齿轮，所述两齿轮分别通过输入传动系统与汽车制动系统连接、通过输出传动系统与混合动力装置连接。此外，本发明还公开了一种汽车制动蓄能-释能驱动方法。通过本发明的装置和方法，可以实现汽车的节能和减排。
【专利说明】汽车制动蓄能-释能驱动装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车节能【技术领域】，尤其涉及一种汽车制动蓄能-释能驱动装置及方法。
【背景技术】
[0002]汽车工业从1885年德国人戴姆勒和本茨将内燃机装配在三轮车上起步，发展到今天。一辆普通轿车由上万个零部件组成，它的动力、变速、传动、悬架、转向、制动、电器、车身系统集现代科技大成。如传动系统中的机械传动，通过各种齿轮组合匹配，实现纵轴和横轴转动的互变、高速和低速及扭矩大小的转变、运动方向的转变、一组和多组转动相互转化…可以使一种简单的运动方式向复杂的、按设计要求的运动方式的转化和动能传递。电气系统中中央控制器以计算机为核心，最早应用于飞机的“控制器局域网总线技术” (ControllerAreaNetwork-BUS)参与遍布车身的传感器的数据的传递,可轻松实现对驾驶和安全功能的精确控制。
[0003]但是汽车工业面临着日趋严重的节能和减排问题。汽车通过传统技术制动、减速时(如制动鼓或制动盘，摩擦产热)，一部分动能转化为热能消散。如何能使这一部分动能蓄存和再利用，以及探索新能源、清洁能源作为汽车动力成为热门课题。
[0004]混合动力汽车应运而生，特别是电动混合动力汽车已开始投入商业生产。随之一项关键技术即动力复合装置问世。所述动力复合装置使汽车发动机与另一新的动力“复合”(对于电动混合动力汽车而言系指汽车发动机与电动机或发电/电动机“复合”)，使汽车可以由发动机和所述新的动力共同驱动或各自单独驱动。
[0005]电动混合动力汽车在节能和减排方面有所进步，但存在许多问题:(1)它的动力系统除汽车发动机外，需加发电机、蓄电瓶、电动机或发电/电动机，它们占用了汽车较大的空间和重量；(2)蓄电瓶电能来自车外能源和车载发动机，仍然相当程度地消耗能源和燃油；(3)在回收和利用汽车制动、减速时损失的动能方面效率受限，因为a)如果分别用专门的车载发电机“收集”制动、减速时车轮转动(切割磁力线)产生的电能并将其蓄存在蓄电瓶中，再用另一台专门的车载电动机当汽车启动、加速时从电瓶获得电能驱动车轮转动，车载设备较多、较重山)如果用一台所谓发电/电动机完成上述既发电又驱动的工作，虽然发电机和电动机理论上具有可逆性，它们的结构也基本相同，但由于它们的工作任务和具体要求不同，在实际结构上设计优良的发电机若作为电动机使用效率较低，反之设计优良的电动机若作为发电机使用效率亦低；c)发电机将机械能转化成电能，输入、蓄存于电瓶，再从电瓶输出、输入电动机再将电能转化为机械能，转化过程能量损失较多。
[0006]此外，也有一些方案试图应用液压气压传动技术于蓄存和利用上述汽车制动、减速时失去的动能。有关设计往往包括了该领域一系列相互配合的众多液压气压元件和回路，难以在汽车有限空间内实际布局、应用。
【发明内容】
[0007](—)要解决的技术问题
[0008]本发明要解决的技术问题是:提供一种结构简捷的汽车制动蓄能-释能驱动装置及方法，当汽车需要制动、减速时所述装置对汽车具有制动、减速的作用，并将汽车因此减少的这一部分动能蓄存在其中；当汽车需要启动、加速时所述装置将蓄存在其中的这一部分能量释放出来，驱动汽车启动、加速，从而实现汽车节能和减排。
[0009](二)技术方案
[0010]为解决上述问题，一方面，本发明提供了一种汽车制动蓄能-释能驱动装置，包括:
[0011]弹簧气缸，包括形成气缸腔的气缸壁、与气缸壁内侧滑动配合的活塞以及连接在所述活塞和气缸端部之间、弹力方向与所述活塞滑动方向平行的螺旋弹簧，所述气缸腔中设有气体介质；
[0012]平动部，包括一端与所述活塞连接、沿滑动方向在相对的两侧分别分布有齿条槽的双面齿柱，以及容置所述双面齿柱的平动部外壳；
[0013]转动部，为从相对的两侧与所述双面齿柱对应的齿条槽啮合匹配的两齿轮，所述两齿轮分别通过输入传动系统与汽车传动轴-车轮转动制动系统连接、通过输出传动系统与混合动力装置连接。
[0014]优选地，所述弹簧气缸还包括内置于所述气缸腔内的橡胶皮囊，所述气体介质设于所述橡胶皮囊中，所述螺旋弹簧支撑于所述橡胶皮囊外周。
[0015]优选地，所述弹簧气缸的气缸壁外侧设有与所述气缸腔连通的充气阀。
[0016]优选地，所述气缸壁和平动部外壳内侧分别设有与所述双面齿柱侧面的平滑位置滑动配合的导向支架。
[0017]优选地，所述平动部外壳与设于所述两齿轮外的护罩相延续。
[0018]优选地，所述双面齿柱的另一端设有径向宽度大于所述双面齿柱的止动末端，所述止动末端端部设有缓冲减震装置。
[0019]优选地，所述平动部外壳内壁节段性地设有与所述止动末端配合的可控阻挡机关，所述可控阻挡机关可对所述止动末端向远离所述弹簧气缸方向平动阻挡或放行。
[0020]优选地，所述平动部外壳内部设有加强筋，所述可控阻挡机关设于所述加强筋上。
[0021]优选地，所述平动部外壳为具有空气过滤空隙的轻薄板材。
[0022]另一方面，本发明还提供了一种利用上述装置的汽车制动蓄能-释能驱动方法，包括以下步骤:
[0023]汽车制动减速时，汽车传动轴-车轮转动通过输入传动系统导致所述汽车制动蓄能-释能驱动装置的两齿轮朝第一转动方向转动，两齿轮与双面齿柱的对应啮合使得双面齿柱带动活塞向第一方向平动，压缩弹簧气缸的气体介质以及螺旋弹簧，使得所述装置蓄能，同时汽车制动减速；
[0024]汽车启动加速时，所述弹簧气缸中被压缩的气体介质和螺旋弹簧释能扩张，使得活塞带动双面齿柱向与所述第一方向相反的第二方向平动，两齿轮与双面齿柱的对应哨合使得两齿轮朝与第一转动方向相反的第二转动方向转动，进而通过输出传动系统将该转动动能传动到混合动力装置，给汽车启动加速提供辅助动力。
[0025]优选地，使用汽车制动踏板或汽车加速踏板完成对所述汽车制动蓄能-释能驱动装置制动蓄能或释能驱动的控制。
[0026](三)有益效果
[0027]液压传动系统中的蓄能器回路有弹簧式、重锤式和气体式，气体式中以活塞式和气囊式应用较多，它们均以液体即液压(通常为油压)推动。
[0028]本发明装置的弹簧气缸将弹簧式和气体式液压蓄能器技术相结合，使压缩气体压力势能叠加弹簧弹力势能，增加蓄、释能量而不明显增加气缸体积；其中以螺旋弹簧为橡胶皮囊的骨架，支撑、保持橡胶皮囊的形状，减少皮囊与气缸内壁的摩擦，延长其使用寿命。
[0029]而且本发明装置不用液体液压推动，直接以两齿轮-双面齿柱-活塞传动，免除了许多液压传动元件和管路，减少了设备的体积、重量和生产成本；加之液压传动系统以液压推动的蓄能器通常需要“油口”向下、垂直摆放，而本发明的装置并无“油口”，安装便利。
[0030]本发明中装置的蓄释量与气缸的长度、活塞的面积、气体介质初始压力和被压缩程度、压缩弹簧的弹性系数等有关。如果仅以压缩气体对装置蓄释量的贡献(设为W)作近似计算，设气体介质在圆筒形气缸内的初始长度为1，设气体介质在气缸内的初始压力为P，
设气体介质在圆筒形气缸内被压缩后的长度为X，设活塞面积为S,则
j* X
[0031]这些参数的相互搭配和优选使装置蓄释量可以适应汽车运行中通常制动一启动、减速一加速一定幅度内能量的蓄存、释放。根据设计要求或可使用两个或多个所述装置；以及必要时可与传统制 动技术适配使用或与汽车发动机动力复合；随着材料科学技术的进步，气缸所能耐受压力在不断提高，参考液压传动的气体式蓄能器所能耐受压力例如TOBUL气囊式蓄能器已达7500PSI (51.8Mpa)，活塞式蓄能器已达10000PSI (69Mpa)，可以相信装置蓄释量的提高前景乐观。
[0032]本发明装置的基本原理基于气压传动，具有气压传动的共同特点，它们是:动作迅速、反应快，工作环境适应性强，特别是在大温差、易燃易爆、多尘埃、振动等恶劣工况下安全可靠工作，结构简单、轻便、安装维护较易、造价较低。
[0033]本发明装置的操作可使用制动踏板、加速踏板，基本保留了汽车传统驾驶方法。
[0034]本发明装置参与无排放汽车制动、减速，在此过程中将能量回收作为气体压力势能和弹簧弹力势能蓄存；当有需要时再将所蓄存的势能释放，转化为动能驱动汽车启动、加速，有效实现汽车节能、减排。
【专利附图】
【附图说明】
[0035]图1是本发明实施例汽车制动蓄能-驱动释能装置结构纵截面示意图；
[0036]图2是本发明实施例汽车制动蓄能-驱动释能装置中弹簧气缸内置橡胶皮囊的结构纵截面示意图；
[0037]图3是本发明实施例中上下两齿轮“蓄能转动”均衡推动双面齿柱向弹簧气缸内平动示意图；
[0038]图4是本发明实施例中双面齿柱向弹簧气缸外平动推动上下两齿轮“释能转动”示意图；
[0039]图5是本发明实施例中制动蓄能传动系统示意图；
[0040]图6是本发明实施例中释能驱动传动系统示意图。[0041]其中，1:弹簧气缸；2:气体介质；3:双面齿柱；4:平动部内腔；5:两齿轮-双面齿柱的哨合机关；6:输入传动系统；7:输出传动系统；8:螺旋弹簧；9:齿条槽；10:上齿轮；11:下齿轮；12:气缸壁；13:充气阀；14:活塞；15:弹簧气缸(内置橡胶皮囊)；16:螺旋弹簧(橡胶皮囊支架)；17:橡胶皮囊；18:活动端；19:活塞(橡胶皮囊端部);20:止动末端；21:缓冲减震装置；22:可控阻挡机关；23:平动部外壳的端部；24:第二导向支架；25:第一导向支架；26:加强筋；27:平动部外壳；28:护罩；29 蓄能转动”(第一转动方向)；30:向气缸内平动(第一方向平动);31:向气缸外平动(第二方向平动)；32 释能转动”(第二转动方向)；33:传动轴；34:汽车制动蓄能-驱动释能装置；35:混合动力装置；36:汽车发动机；37:车轮；38:平动部；39:转动部。
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
[0043]实施例一:
[0044]如图1、图5和图6所示，本实施例记载了一种汽车制动蓄能-释能驱动装置34，包括:
[0045]弹簧气缸I，包括形成气缸腔的气缸壁12、与气缸壁12内侧滑动配合的活塞14以及连接在所述活塞14和弹簧气缸I端部之间、弹力方向与所述活塞14滑动方向平行的螺旋弹簧8，所述气缸腔中设有气体介质2 ；
[0046]平动部38，包括一端与所述活塞14连接、沿滑动方向在相对的两侧分别分布有齿条槽9的双面齿柱3，以及容置所述双面齿柱3在其内滑动的平动部外壳27 ；
[0047]转动部39，为从相对的两侧与所述双面齿柱3对应的齿条槽9啮合匹配的两齿轮
10、11，所述两齿轮10、11分别通过输入传动系统6与汽车传动轴33-车轮37转动制动系统连接、通过输出传动系统7与混合动力装置35连接。
[0048]在本实施例中，所述弹簧气缸I的气缸壁12外侧设有与所述气缸腔连通的充气阀
13。通过所述充气阀13可向所述弹簧气缸I内加压充入所述气体介质2。
[0049]如图1所示，在本实施例中，所述弹簧气缸I的气缸壁12为圆筒状，由可耐受高压强的材质制成，内表面光滑。所述充气阀13设于气缸壁12远离平动部38的一端，所述螺旋弹簧8的两端分别固定在气缸壁12设有充气阀13的一端和所述活塞14上。所述螺旋弹簧8为一种可承受轴向压力的压缩弹簧(压簧)，所述螺旋弹簧8圈与圈之间有一定的间隙，等节距，当所述螺旋弹簧8受到轴向外载荷即所述活塞14受到朝向气缸内的推力时所述螺旋弹簧8圈与圈之间的间隙可以变小，被压缩变形而蓄存变形能，即弹力势能；在所述螺旋弹簧8被压缩变形的同时所述弹簧气缸I内所述气体介质2的体积可被压缩同步变小，所述气体介质2的压力与所述气体介质2的体积缩小成反比而增大，从而蓄存压力势能。
[0050]图2所示为本发明实施例的另一种情况，弹簧气缸15还包括内置于所述气缸腔内的橡胶皮囊17，所述气体介质2设于所述橡胶皮囊17中，所述螺旋弹簧16支撑于所述橡胶皮囊17外周。所述橡胶皮囊17由弹性优良的橡胶构成而可耐受一定范围内的容积变化，所述橡胶皮囊17—端为固定端与所述充气阀13相通，通过所述充气阀13可向所述橡胶皮囊17内加压充入所述气体介质2—如氮气，所述橡胶皮囊17另一端为活动端18抵靠在活塞19上。当所述螺旋弹簧16受到轴向外载荷被压缩变形而蓄存变形能即弹力势能时，所述橡胶皮囊17随之同步变化，所述橡胶皮囊17容积缩小而蓄存气体压力势能，内置所述橡胶皮囊17的弹簧气缸15活塞19密封件标准和气缸内表面光洁度的要求可相对低一些，造价可有所下降。
[0051]在图1和图2所示的实施例中，所述双面齿柱3为一上下两面纵向均刻有齿条槽
9、截面近似方形的长柱，其上下两面设有的齿条槽9纵贯其上下两面中线的全长；所述双面齿柱3材质坚实(如轻金属)，可以推动所述活塞14、19向所述弹簧气缸1、15内运动，或者反之被向外运动的所述活塞14、19将其向所述弹簧气缸1、15外推送。
[0052]所述气缸壁12和平动部外壳27内侧分别设有与所述双面齿柱3侧面的平滑位置滑动配合的第一导向支架25和第二导向支架24。
[0053]所述平动部外壳27与设于所述两齿轮10、11外的护罩28相延续。
[0054]如图1和图2所示，所述平动部外壳27与所述弹簧气缸1、15相延续，亦为筒状；所述双面齿柱3上下两面除设有齿条槽9以外的部分及其两侧面均为光滑平面并涂布润滑齐U，在与其纵向平行的力作用下平动时与所述第一导向支架25和第二导向支架24的摩擦力很小。
[0055]所述双面齿柱3的另一端设有径向宽度大于所述双面齿柱3的止动末端20，所述止动末端20端部设有缓冲减震装置21，所述平动部外壳27内壁设有与所述止动末端20配合的可控阻挡机关22。所述可控阻挡机关22沿滑动方向节段性分布有若干个，所述可控阻挡机关22可对所述止动末端20向弹簧气缸1、15外方向平动阻挡或放行。如图1和图2所示，所述可控阻挡机关22为斜面背向弹簧气缸1、15设置的楔形，双面齿柱3朝向弹簧气缸1、15运动时，可以经过可控阻挡机关22的斜面顺利前进；双面齿柱3远离弹簧气缸1、15运动时，可控阻挡机关22朝向弹簧气缸1、15 —侧的端面可以阻挡在双面齿柱3的止动末端20的端部，直到可控阻挡机关22被控缩回才可以释放所述止动末端20。
[0056]在本实施例中，所述平动部外壳27内部设有若干加强筋26，所述可控阻挡机关22设于所述加强筋26上。在本实施例中，所述加强筋26为轻金属梁，用于对平动部外壳27的腔壁作纵向结构加固。
[0057]在本实施例中，所述平动部外壳27的端部23由坚实的材质制作且与所述加强筋26轻金属梁的末端固定连接，足以使所述双面齿柱3的所述止动末端20朝向气缸外平动被阻止于此。所述平动部外壳27其余部分为具有一些空气过滤空隙的轻薄板材，对在所述平动部外壳27内纵向平动的所述双面齿柱3起到保护和防尘的作用。
[0058]如图3和图4所示，在所述平动部外壳27邻接所述弹簧气缸1、15外缘处，于所述双面齿柱3上方和下方设有齿轮10、11，从上下相对的两方啮合所述双面齿柱3上面和下面的所述齿条槽9，以至所述上下两齿轮10、11同时相对反向(一为顺时针另一为逆时针)主动协同转动可以推动所述双面齿柱3被动平动，反之所述双面齿柱3主动平动也可以推动所述上下两齿轮10、11被动相应转动。由于所述双面齿柱3的作用之一相当于一根“活塞杆”推动活塞14、19在气缸内平动，而“活塞杆”受力方向只能与“活塞杆”纵向平行，绝不宜受到来自“活塞杆”单侧垂直方向不均衡的力，因此本发明的两齿轮-双面齿柱的啮合机关5与通常齿轮齿条式机构不同,通常齿轮齿条式机构为一侧转动的齿轮从一侧与一面有齿的齿条啮合带动齿条运动，本发明由所述上下两齿轮10、11从相对的两方啮合所述双面齿柱3，使所述双面齿柱3作为一根“活塞杆”所受到来自“活塞杆”上下垂直方向的力相互抵消，所述上下两齿轮10、11如上所述协同转动的合力的方向与作为“活塞杆”的所述双面齿柱3纵向平行。
[0059]因此本发明所述双齿轮-双面齿柱的啮合机关5的特点是，所述上下两齿轮10、11与所述双面齿柱3的齿条槽9上下相对啮合，此亦为所述上下两齿轮10、11主动转动推动所述双面齿柱3被动平动，所述双面齿柱3主动平动推动所述上下两齿轮10、11被动转动的结构基础。其中可推动所述双面齿柱3朝向所述弹簧气缸1、15内被动平动30的所述上下两齿轮10、11的协同转动称为“蓄能转动”29，而所述双面齿柱3朝向所述弹簧气缸1、15外方平动31推动所述上下两齿轮10、11被动相应转动称为“释能转动”32 ;当所述上下两齿轮10、11 “蓄能转动”29推动所述双面齿柱3朝向所述弹簧气缸1、15内平动30，进而推动所述活塞14、19向所述气缸内运动而压缩其内所述螺旋弹簧8、16和所述气体介质2，使所述弹簧气缸1、15内势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)增加,此时如果所述双面齿柱3的所述止动末端20在所述平动部外壳27内被所述可控阻挡机关22阻挡而不能向所述气缸外平动，所述势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)被蓄存在所述弹簧气缸1、15内，即所述上下两齿轮10、11 “蓄能转动”29动能转化为所述势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)并被蓄存；当所述可控阻挡机关22停止阻挡而对所述双面齿柱3向所述弹簧气缸1、15外平动31放行，所述弹簧气缸1、15内压缩弹簧弹力和压缩气体介质2压力推动所述活塞14、19和所述双面齿柱3向所述弹簧气缸1、15外平动31，进而推动所述上下两齿轮10、11做称为“释能转动”32的相应转动，即蓄存于所述弹簧气缸1、15内的所述势能转化为所述上下两齿轮10、11 “释能转动”32动能。
[0060]如图3、图4、图5、图6所示，所述输入传动系统6为从汽车车轮27、传动轴33的转动到引起所述上下两齿轮10、11 “蓄能转动”29的机械传动系统，这一传动系统也称为制动蓄能传动系统，因为通过这一传动系统所述汽车车轮27、所述传动轴31的转动导致所述上下两齿轮10、11 “蓄能转动”29，进而如上述推动所述双面齿柱3和所述活塞14、19向所述弹簧气缸1、15内运动而压缩所述弹簧气缸1、15内所述螺旋弹簧8、16和所述气体介质2，使所述弹簧气缸1、15内势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)增加和蓄存，同时所述汽车车轮27、所述传动轴33转动的动能减少，汽车制动、减速，本发明的装置34从而参与汽车制动、减速和能量蓄存过程；所述输入传动系统6的上述功能通过计算机自动控制系统与汽车制动踏板适当整合，使之可由所述汽车制动踏板踩踏操控，从而当汽车需要制动、减速时，踩下所述汽车制动踏板的行程量转化为电信号输入中央控制器，计算机对发送到“总线”(“控制器局域网总线技术”)各种行驶数据分析计算，对所述输入传动系统6发出相应的指令。
[0061]所述输出传动系统7为从所述上下两齿轮10、11 “释能转动” 32到汽车混合动力装置35的传动系统，这一传动系统也称为释能驱动传动系统，因为蓄存于所述弹簧气缸1、15内的所述势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)如上述释放、转化为所述上下两齿轮10、11“释能转动”32的动能作为一种动力通过这一传动系统7传入所述汽车混合动力装置35，进而实现汽车启动、加速由汽车发动机36和所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34共同驱动或由其中之一单独驱动，本发明的装置34从而参与汽车启动、加速和能量释放过程；所述输出传动系统7的上述功能通过计算机自动控制系统与汽车加速踏板适当整合，使之可由所述汽车加速踏板踩踏操控，从而当汽车需要启动、加速时，踩下所述汽车加速踏板的行程量转化为电信号输入中央控制器，计算机对发送到“总线”(“控制器局域网总线技术”)各种行驶数据分析计算，对所述输出传动系统7发出相应的指令。
[0062]如图1、图2、图5、图6所示，本发明的装置可蓄存和释放能量多少的上限称为汽车制动蓄能-释能驱动装置34蓄释量，所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34蓄释量与所述弹簧气缸1、15的大小如气缸的长度和内径(即活塞14、19的面积)、所述气体介质2初始压力和被压缩程度、螺旋弹簧8、16的弹性系数等有关，这些参数的相互搭配和优选与汽车的设计要求相适应；由于汽车运行中大量地制动-启动、减速-加速在一个并不是很大的能量变化幅度内重复，比如从50公里/小时的速度制动、减速到速度至零，再从速度为零启动、加速到50公里/小时的速度，又如从70公里/小时的速度减速到50公里/小时的速度后又从50公里/小时的速度加速到70公里/小时的速度等等，一个蓄释量并不很大的汽车制动蓄能-释能驱动装置34就能完成这样重复地制动蓄能-释能驱动，有效节能、减排，且并不明显增加汽车自重和造价；通常无需苛求所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34蓄释量大到可以胜任蓄存所有汽车制动、减速过程中“损失”的动能和释放所有汽车启动、加速过程中“增加”的动能，因为在一些所需蓄存或释放的能量超过所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34蓄释量的情况下汽车传统制动技术可以加入汽车制动、减速过程或汽车发动机36的动力可以加入汽车启动、加速过程；如果设计要求较高的所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34蓄释量，可以调整上述有关参数提高单个所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34的蓄释量，或者使用两个或多个所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34。
[0063]所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34在汽车计算机中央控制器、“控制器局域网总线技术”控制下，自身各部件协调配合工作，与汽车各系统协调配合工作。
[0064]实施例二:
[0065]本实施例记载了一种上述装置的汽车制动蓄能-释能驱动方法，包括以下步骤:
[0066]汽车制动减速时，汽车传动轴-车轮转动通过输入传动系统导致所述汽车制动蓄能-释能驱动装置的两齿轮朝第一转动方向29转动，两齿轮与平动部双面齿柱的啮合使得平动部双面齿柱带动活塞14、19向第一方向平动30，压缩弹簧气缸1、15的气体介质2以及螺旋弹簧8、16，使得所述装置蓄能，同时汽车制动减速；
[0067]汽车启动加速时，所述弹簧气缸1、15中被压缩的气体介质2和螺旋弹簧8、16释能扩张，使得活塞14、19带动平动部双面齿柱向与所述第一方向相反的第二方向平动31，两齿轮与平动部双面齿柱的啮合使得两齿轮朝与第一转动方向相反的第二转动方向32转动，进而通过输出传动系统将该转动动能传动到混合动力装置35，给汽车启动加速提供动力。
[0068]其中，使用汽车制动踏板或汽车加速踏板完成对所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34制动蓄能或释能驱动的控制。
[0069]在本实施例中，所述方法更为具体地包括:
[0070]1、在汽车以一定的速度(如50公里/小时)行使中需要制动、减速至停时，适度踩下所述汽车制动踏板，该踏板的行程量转化为电信号输入中央控制器，计算机对发送到“总线”(“控制器局域网总线技术”)各种行驶数据分析计算，对所述输入传动系统6发出相应的指令，所述汽车车轮37、所述传动轴33的转动通过所述输入传动系统6传动导致所述上下两齿轮10、11 “蓄能转动”29，进而推动所述双面齿柱3和所述活塞14、19向所述弹簧气缸1、15内平动30而压缩所述弹簧气缸1、15内所述螺旋弹簧8、16和所述气体介质2，使所述弹簧气缸1、15内势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)增加,此时由于所述双面齿柱3的所述止动末端20在所述平动部外壳内被所述可控阻挡机关22阻挡使所述双面齿柱3和所述活塞14、19不能向所述弹簧气缸1、15外平动，所述势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)被蓄存在所述弹簧气缸1、15内，同时所述汽车车轮37、所述传动轴33转动的动能减少，汽车制动、减速至停；
[0071]2、当汽车需要启动时，适度踩下所述汽车加速踏板，该踏板的行程量转化为电信号输入中央控制器，在汽车计算机中心控制下所述平动部外壳内所述可控阻挡机关22停止对所述双面齿柱3的所述止动末端20的阻挡，所述弹簧气缸1、15内压缩弹簧8、16弹力和压缩气体介质2压力推动所述活塞14、19和所述双面齿柱3向所述气缸1、15外平动31，进而推动所述上下两齿轮10、11做“释能转动”32，计算机对发送到“总线”(“控制器局域网总线技术”)各种行驶数据分析计算并对所述输出传动系统7发出相应的指令，所述上下两齿轮10、11 “释能转动”32的动能作为一种动力通过所述输出传动系统7传入所述汽车混合动力装置35，驱动汽车启动、加速；
[0072]3、在汽车继续加速过程中，根据所述弹簧气缸1、15内所蓄势能释放情况，在汽车计算机中心控制下通过所述汽车混合动力装置35实现由汽车发动机36和所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34共同驱动或由其中之一单独驱动；
[0073]4、汽车行驶中需要适度减速时，轻踩所述汽车制动踏板，该踏板的行程量转化为电信号输入中央控制器，计算机对发送到“总线”(“控制器局域网总线技术”)各种行驶数据分析计算，对所述输入传动系统6发出相应的指令，所述汽车车轮37、所述传动轴33的转动通过所述输入传动系统6导致所述上下两齿轮10、11适度“蓄能转动”29，进而推动所述双面齿柱3和所述活塞14、19向所述弹簧气缸1、15内运动30而压缩所述弹簧气缸1、15内所述螺旋弹簧8、16和所述气体介质2，且所述双面齿柱3的所述止动末端20被所述可控阻挡机关22阻挡在所述平动部外壳内适当位置，使所述弹簧气缸1、15内势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)适度增加和蓄存，同时所述汽车车轮37、所述传动轴33转动的动能适度减少，转速适度减慢，汽车适度减速行驶；
[0074]5、在汽车继续减速过程中，根据所述弹簧气缸1、15内所述势能蓄存情况，在汽车计算机中心控制下必要时汽车传统制动技术适时应用，确保汽车实现较大幅度减速；
[0075]6、当汽车行驶中又需要适度加速时，轻踩所述汽车加速踏板，该踏板的行程量转化为电信号输入中央控制器，在汽车计算机中心控制下，所述平动部外壳内所述可控阻挡机关22停止对所述双面齿柱3的所述止动末端20的阻挡，所述弹簧气缸1、15内压缩弹簧
8、16弹力和压缩气体介质2压力推动所述活塞14、19和所述双面齿柱3向所述气缸1、15外平动31，使所述弹簧气缸1、15内业已蓄存的势能(弹簧弹力势能和气体压力势能)适度释放，推动所述上下两齿轮10、11适度“释能转动”32，计算机对发送到“总线”(“控制器局域网总线技术”)各种行驶数据分析计算并对所述输出传动系统7发出相应的指令，所述上下两齿轮10、11适度“释能转动”32作为一种动力通过所述输出传动系统7传入所述汽车混合动力装置35，驱动汽车加速，汽车以适度提高的速度行驶；
[0076]7、汽车运行中对于那些能量变化幅度在汽车制动蓄能-释能驱动装置34蓄释量以内重复地制动一启动、减速一加速，适度交替轻踩制动踏板一加速踏板，如上述第1、2、4和6点所述，所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34重复地制动蓄能一释能驱动，实现重复地制动一启动、减速一加速和有效节能、减排；
[0077]8、如果汽车制动、减速过程中“损失”的动能或汽车启动、加速过程中“增加”的动能超出所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34蓄释量，即行驶中遇有高能量负荷量的汽车制动或启动、减速或加速过程，一定程度地深踏汽车制动踏板或加速踏板，如上述第5或3点所述，在汽车计算机中心控制下，汽车传统制动技术适时被应用于所述汽车制动、减速过程之中，或通过所述汽车混合动力装置35汽车发动机36以较高的功率、动力投入于所述汽车启动、加速过程之中，即所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34蓄能制动功能与汽车传统制动技术叠加，或所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34释能驱动动力与汽车发动机36动力叠加，以有效完成汽车制动或启动、减速或加速过程，同时由于所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34在其中仍然扮演着重要角色而在相当程度上实现节能、减排；
[0078]9、在有需要时，通过所述汽车制动蓄能-释能驱动装置34的所述充气阀13向所述弹簧气缸I或所述橡胶皮囊17内加压充气到所需压力，所充气体介质2为氮气。
[0079]以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关【技术领域】的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
【权利要求】
1.一种汽车制动蓄能-释能驱动装置，其特征在于，包括: 弹簧气缸，包括形成气缸腔的气缸壁、与气缸壁内侧滑动配合的活塞以及连接在所述活塞和气缸端部之间、弹力方向与所述活塞滑动方向平行的螺旋弹簧，所述气缸腔中设有气体介质； 平动部，包括一端与所述活塞连接、沿滑动方向在相对的两侧分别分布有齿条槽的双面齿柱，以及容置所述双面齿柱的平动部外壳； 转动部，为从相对的两侧与所述双面齿柱对应的齿条槽啮合匹配的两齿轮，所述两齿轮分别通过输入传动系统与汽车传动轴-车轮转动制动系统连接、通过输出传动系统与混合动力装置连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹簧气缸还包括内置于所述气缸腔内的橡胶皮囊，所述气体介质设于所述橡胶皮囊中，所述螺旋弹簧支撑于所述橡胶皮囊外周。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述弹簧气缸的气缸壁外侧设有与所述气缸腔连通的充气阀。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述气缸壁和平动部外壳内侧分别设有与所述双面齿柱侧面的平滑位置滑动配合的导向支架。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述平动部外壳与设于所述两齿轮外的护罩相延续。
6.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述双面齿柱的另一端设有径向宽度大于所述双面齿柱的止动末端，所述止动末端端部设有缓冲减震装置。
7.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述平动部外壳内壁节段性地设有与所述止动末端配合的可控阻挡机关，所述可控阻挡机关可对所述止动末端向远离所述弹簧气缸方向平动阻挡或放行。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述平动部外壳内部设有加强筋，所述可控阻挡机关设于所述加强筋上；所述平动部外壳为具有空气过滤空隙的轻薄板材。
9.一种利用权利要求1-8中任一项所述装置的汽车制动蓄能-释能驱动方法，其特征在于，包括以下步骤: 汽车制动减速时，汽车传动轴-车轮转动通过输入传动系统导致所述汽车制动蓄能-释能驱动装置的两齿轮朝第一转动方向转动，两齿轮与双面齿柱的对应啮合使得双面齿柱带动活塞向第一方向平动，压缩弹簧气缸的气体介质以及螺旋弹簧，使得所述装置蓄能，同时汽车制动减速； 汽车启动加速时，所述弹簧气缸中被压缩的气体介质和螺旋弹簧释能扩张，使得活塞带动双面齿柱向与所述第一方向相反的第二方向平动，两齿轮与双面齿柱的对应哨合使得两齿轮朝与第一转动方向相反的第二转动方向转动，进而通过输出传动系统将该转动动能传动到混合动力装置，给汽车启动加速提供动力。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，使用汽车制动踏板或汽车加速踏板完成对所述汽车制动蓄能-释能驱动装置制动蓄能或释能驱动的控制。
【文档编号】B60K25/10GK103707871SQ201210375225
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月29日 优先权日:2012年9月29日
【发明者】王力丰 申请人:王力丰