本實用新型屬于一種用于需主動剎車的軸類驅動機械（如汽車，工程機械，及電梯等）的制動蓄能裝置，可以實現(xiàn)剎車過程中能量的自動存儲，并在啟動過程中釋放加以利用。其與航母艦載機阻攔索有類似的作用，而這里則將剎車能在車啟動或加速時再加以利用，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保。本實用新型以車輛中的應用進行說明，其它應用對象類似。

背景技術：

如今，汽車的廣泛普及在為人們的生活帶來便利的同時，也引發(fā)了十分嚴峻的能源危機和環(huán)境污染。尤其是車輛在剎車時，由于車身質量大，使其自身具有的大量動能白白浪費，而起步時，又需要更多的能量來提速，且起步過程中由于加速度大，燃料的不充分燃燒也會引起大量額外污染氣體的生成和能源的浪費。霧霾的主要來源正是這種不完全燃燒產生的大量煙黑顆粒，同時也產生更多NOx、CO等有毒有害氣體。這種情形在擁堵的市區(qū)尤為明顯，頻繁的剎車起步不僅浪費能源，而且會加速零部件的磨損，縮短發(fā)動機壽命。而電梯是經常升降和停啟的設備，其啟動電流大相應明顯大于額定工作電流，如通過本實用新型回收其剎車能量并在啟動時利用同樣可以實現(xiàn)有效的節(jié)能減排。

目前的剎車蓄能裝置，可分為兩類：一類是將動能轉換為電能^[1-4]，但這種方式可提供的制動力有限，且轉換率不高；另一類是將動能直接轉化為發(fā)條式彈簧的彈性勢能^[5-7]，這種方式能量轉換率高，但發(fā)條式彈簧可提供彈性力有限，不適合用于大質量設備的制動和起步。本裝置利用特定傳動部件將動能轉化為柱形彈簧的彈性勢能，由于柱形彈簧易實現(xiàn)較大的剛度，提供足夠的力矩，從而可以克服上述缺點，以用于車輛、電梯等較大質量設備的剎車能回收和利用。另外，本實用新型采用一中轉齒輪實現(xiàn)彈簧蓄能與釋能過程間的轉換，而上述相關文獻[5,6]中采用的是離合器，[7]中通過變換發(fā)條彈簧內外端固定點實現(xiàn)蓄能與放能過程的轉換，相比之下本實用新型采用的方式在可靠的前提下結構相對簡單，且彈簧可提供的彈力大，同時，不經過不同能量形式的轉換，損失減少，可靠性較高。

[1] 榮鈺. 剎車發(fā)電機[P]. 中國: CN 201726237 U. 2011-01-26.

[2] 孫長敬. 車輛剎車能量回收裝置[P]. 中國: CN 102913401 B. 2015-01-14.

[3] 王文暉. 新型剎車發(fā)電裝置主體結構[P]. 中國: CN 102257705 B. 2014-08-20.

[4] 段得秀. 一種汽車剎車發(fā)電與用電裝備[P]. 中國: CN 203543680 U. 2014-04-16.

[5] 曹國杰. 剎車蓄能節(jié)油加速器[P]. 中國: CN 201900998 U, 2011-07-20.

[6] 雷新國. 剎車能量回收彈射裝置[P]. 中國: CN 201670215 U, 2010-12-15.

[7] 高洪光. 車輪儲能助力器[P]. 中國: CN 101885367 B. 2013-11-06。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于剎車制動時可以將機械的動能轉化為彈簧的彈性勢能儲存起來，而在起步時，又可以將勢能釋放，為起步助力。

本實用新型的具體構造及各部件的運作方式如下所述：

蓄能座由彈簧和座板（1）、支撐桿（23）組成，其中支撐桿用于保持系統(tǒng)的剛度并為彈簧的縮放提供軌道。彈簧座的一端固定于車體，另一端隨彈簧自由伸縮。這里蓄能座自由端朝向或背向車輛前進的方向均可。

傳動和鎖死機構由左右卡環(huán)（7、19）、傳動輪（8、17）及中間傳動環(huán)（15）和繩索（2）組成。左右兩側各一軸套（4、21）套于軸上并固定于車體，且不影響軸的自由轉動。左右卡環(huán)及左右傳動輪分別安裝于左右軸套上，卡環(huán)與軸套采用鍵連接，以保證其可以左右平移而不發(fā)生轉動，傳動輪可繞軸套自由轉動，卡環(huán)向中間移動即與相應側傳動輪咬合，此時傳動輪便被固定，不可再轉動。傳動輪的內側卷筒用來卷繞繩索，可通過其對繩索的收放拉動彈簧蓄能座。兩側繩索分別固定卡死于彈簧座自由端座板，見圖3。車軸（20）的中央設置一加粗部分，中間傳動環(huán)（15）套于該部分，并與其采取鍵連接，可隨軸做同步轉動并可沿軸向在鍵長范圍內平移，左移與左傳動輪（17）咬合，右移與傳動輪（8）咬合，位于中間位置時與二者均脫開。齒輪組主要由加工在兩側傳動輪（8、17）上的輪齒和同軸傳動的齒輪組（3、22）及換向齒輪（6）組成，通過選擇合適的傳動比而使左右傳動輪（8、17）反向等轉速轉動，從而使裝置在蓄、放能階段均能提供兩個相反的轉向。

控制系統(tǒng)由兩套獨立運作的液壓傳動機構組成。分別為液壓套管（11、13）、液壓驅動桿（10、12、16）和液壓連桿（9、14、18）組成。液壓驅動桿的伸縮通過液壓連桿的杠桿作用傳遞給對應的卡環(huán)及中間傳動環(huán)，控制其沿軸向移動，以在規(guī)定過程中與相應傳動輪咬合或分離，實現(xiàn)對傳動系統(tǒng)的控制。

與現(xiàn)有剎車蓄能設計相比，本實用新型整體上具有以下優(yōu)點：

1、能量轉化率高，本實用新型中，只有車輛動能與彈簧勢能間的轉化，僅存在有限的摩擦消耗，故效率較高。

2、啟動力矩大，由于彈簧彈力在蓄能的過程中隨壓縮量的增大而逐漸增大，在蓄能結束時彈力達到最大值，因此起步時車輛可以以最大力矩啟動。

3、倒車起步過程簡單。本實用新型若需倒車起步時利用彈簧蓄能，僅需改變中間傳動環(huán)的移動方向，其余各動作均不變。

附圖說明

圖1為系統(tǒng)總裝配圖，(a) 全視圖；(b) 左視圖（沿軸方向，不含(a)中右側軸套及擋板）；

圖2為系統(tǒng)內部視圖，略去了蓄能座和繩索，便于顯示系統(tǒng)內部零件架構；

圖3為蓄能彈簧座，圖中標出了圖1未標明的兩側繩索在蓄能座板上的固定位置（24）；

圖4為繩索的圈繞方式，左右側繩索均一端固定于蓄能座自由端座板，另一端分別固定于相應側傳動輪。

圖5為剎車蓄能過程；

圖6為制動完成后保持彈簧勢能不釋放的狀態(tài)；

圖7為起步過程，釋放剎車蓄能；

圖8為倒車起步狀態(tài)；

圖9為車軸及軸套等部件的布置圖，(a) 車軸及軸套；(b) 車軸中央橫截面；其中車軸中央加粗部分與軸套外表面齊平，以便于實現(xiàn)中間傳動環(huán)分別與兩側傳動輪的順利咬合與分離。

具體實施方式

1. 車輛采取剎車制動時（假設此時軸從右側觀察做順時針轉動），左右卡環(huán)（7和19）同時脫開，然后中間傳動環(huán)右移咬合右傳動輪，右傳動輪在軸的帶動下與軸同向轉動并卷繞該側繩索，回拉蓄能彈簧壓縮蓄能，同時，經過齒輪組傳遞，帶動左傳動輪做反方向轉動，并相應卷繞左邊繩索。

2. 當裝置完成蓄能而又不需要立刻啟動或加速釋放所蓄能量時，需保持兩邊傳動輪均為鎖死狀態(tài)，這時，將左右卡環(huán)向中間移動，分別與兩傳動輪咬合，使其鎖死；同時中間傳動環(huán)脫離右傳動輪移至中間位置，使得車軸處于自由狀態(tài)，此時汽車可以處于停止或正常行駛狀態(tài)，而能量被儲存于彈簧中。

3. 當車輛開始起步或非起步加速需蓄能裝置助力時，在2的終狀態(tài)下，中間傳動環(huán)左移咬合左傳動輪，然后兩個卡環(huán)同時脫離傳動輪，蓄能座在彈力作用下復原張開而拉動左側繩索，產生驅動力矩，助力車軸的啟步或加速轉動。另一方面，右傳動輪在彈簧拉動和齒輪組帶動的共同作用下反向轉動。

4. 特殊情況下，如車輛進入車庫而又需要倒車出庫時，需倒車起步，若彈簧蓄能座存有壓縮勢能，可以在2的狀態(tài)下，使中間傳動環(huán)右移咬合右傳動輪，兩卡環(huán)同時脫離傳動輪，此時車軸在右傳動輪的帶動逆向轉動實現(xiàn)倒車。