技术领域
[0001] 本
发明涉及汽车
动能发电的方法，尤其涉及基于费力杠杆的电动汽车共振发电方法。
背景技术
[0002] 关于利用汽车动能发电的方法，除了汽车
刹车制动时的动能回收之外，对于汽车行驶时振动的垂直方向所产生的动能的
回收利用，中国
专利申请号为201310132727.0的《一种将
频率共振应用于汽车动能发电的方法和结构》，提出了将设置有垂直方向弹性系统的簧上
车身以其固有频率的自由振动，激励以簧上车身为
支撑的，具有相同或相近固有频率的，同样设置有垂直方向弹性系统的，安装有动能发电装置的中空重物托板发生频率共振或有效振动，通过频率共振，簧上车身将振动的动能转移到中空重物托板以实现自身的减振，同时，被激励而发生共振的中空重物托板，利用所吸收的簧上车身的动能以及自身振动的动能，驱动中空重物托板上设置的动能发电装置进行发电的方法。而利用频率共振的发电方法的装置采用了多组复合弹性系统来实现频率共振，通过频率共振，能将车身振动的动能转移到中空重物托板上的动能发电装置，实现车身的减振，使动能发电装置吸收车身振动的动能发生共振并进行发电，转化为可以利用的
电能，从而减少燃油消耗及尾气排放，使汽车的
能源消耗得到巨大的改善。
[0003] 该方案中主要是通过复合弹性系统的频率共振，将车身振动的动能转移到中空重物托板上的动能发电装置，从而实现将振动转化为电能。由于动能发电装置中，存在着许多直
齿条与
齿轮的传动结构，众多
轮齿间隙的累积
叠加，使电动汽车在平坦路况行驶时，对振幅较小的振动力，存在着受力驱动的效率下降状况。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种基于费力杠杆的电动汽车共振发电的振动捕捉方法，能够增强车身振动
能量的捕捉效率，解决汽车在振幅较小的情况下转化效率下降的
缺陷。
[0005] 技术方案
[0006] 一种基于费力杠杆的电动汽车共振发电的振动捕捉方法，包括设置于簧上车身处具有垂直弹性系统的中空重物托板上的动能发电装置，动能发电装置包括发
电机和
增速器，以及在发电机中
心轴上设置的内套有单向
轴承的齿轮，所述齿轮单侧
啮合有直齿条，其特征在于：采用同向费力杠杆的方式，同向费力杠杆的
动力端固定连接簧上车身，承接簧上车身的振动力，在簧上车身的
压缩行程中，同向费力杠杆的阻力端带动直齿条克服发电机发电的转矩阻力，直齿条沿垂直固定在振动导向
框架上的滑轨上下移动，同向费力杠杆的
支点设置在车轴上，同向费力杠杆的动力端和阻力端设置在支点同侧；同向费力杠杆驱动直齿条与车身振动方向相同，通过所述同向费力杠杆，使得直齿条获得大于簧上车身振幅的垂直位移，直齿条激励中空重物托板，使中空重物托板的振幅得到第一级放大；同时，直齿条通过啮合的设置在发电机中心轴上的单向驱动结构的小直径齿轮，对同轴的内套有单向轴承的大直径齿轮输出
扭矩，使大直径齿轮获得了大的转
角位移，通过大直径齿轮在啮合的由省力杠杆带动的直齿条上滚动，使中空重物托板获得了大的垂直位移，从而使中空重物托板受到第二级的振幅放大。
[0007] 所述同向费力杠杆或省力杠杆的阻力端通过设置有双排滚轴中空通孔的连接件带动直齿条，所述连接件与直齿条固定连接，所述同向费力杠杆或省力杠杆的阻力端前端为曲面弧形，穿过所述双排滚轴中空通孔。
[0008] 所述省力杠杆的动力端和阻力端设置在支点两侧，使直齿条移动与车身振动方向相反，在汽车启动时克服动能发电装置的启动扭矩，并在簧上车身的压缩行程中，克服发电机转矩阻力。
[0009] 所述同向费力杠杆采用两段费力杠杆复合形式，第一段杠杆的动力端固定连接簧上车身受力横梁，阻力端连接第二段杠杆的动力端，第二段杠杆的阻力端带动直齿条运动。
[0010] 所述直齿条通过设置在振动导向框架上的滑
块滑轨结构保持竖直方向的移动，使得振动导向框架在振动过程中不受到来自直齿条的作用力。
[0011] 所述单向驱动结构采用小直径齿轮的两端通过联轴件各同轴连接有一个大直径的单向轴承，两个单向轴承为同向受力，所述小直径齿轮的轴心为空心设置，两个单向轴承的中心连接轴非
接触地穿过所述小直径齿轮的轴心将两个单向轴承同轴连接在一起,两个单向轴承的
输出轴带动发电机中心轴，形成大转角高扭矩的单向驱动机构。
[0012] 所述振动导向框架设置在车轴处的扭力支撑架上。
[0013] 有益效果
[0014] 本发明的基于费力杠杆的电动汽车共振发电的振动捕捉方法通过采用动力端和阻力端设置在支点同侧的同向费力杠杆，驱动直齿条，使直齿条获得大于簧上车身振幅的位移，提高捕捉振动能量的效率，对中空重物托板形成第一级振幅放大后，直齿条将振动传导至与之啮合的小直径齿轮，通过小直径齿轮所在的单向驱动结构，放大转动角度，使同样设置在发电机中心轴上的大直径齿轮同轴转动后，通过在与大直径齿轮啮合的直齿条上滚动，使中空重物托板获得第二级振幅放大，增强车身振动能量的捕捉效率外，克服发电机的启动扭矩，提高簧上车身动能转换的效率，避免在振动较小的情况下，动能发电装置被
锁死失效。
附图说明
[0015] 图1为采用本发明的同向费力杠杆的电动汽车共振发电装置的立体示意图。
[0016] 图2为本发明的同向费力杠杆的放大示意图。
[0017] 图3为本发明中的单向驱动结构放大示意图。
[0018] 其中：1-滑轨的下
定位横梁，2-振动导向框架，3-拉簧，4-滑轨，5-滑轨的上定位横梁，6-直齿条，7-反向费力杠杆的支点，8-簧上车身受力横梁，9-反向费力杠杆，10-同向费力杠杆，11-车
底板，12-车架，13-省力杠杆，14-省力杠杆的支点，15-空气
弹簧，16-
车轮，17-车轴，18-导向光轴，19-单向驱动机构，20-中空重物托板，21-增速器，22-发电机，23-扭力支撑架，24-反向费力杠杆的阻力端，25-反向费力杠杆的动力端，26-同向费力杠杆的支点，27-同向费力杠杆的动力端，28-同向费力杠杆的阻力端，29-省力杠杆的阻力端，30-省力杠杆的动力端，31-有双排滚轴中空通孔的连接件,32-小直径齿轮，33-大直径的单向轴承，34-联轴件，35-连接键，36-发电机中心轴。
具体实施方式
[0019] 下面结合具体
实施例和附图，进一步阐述本发明。
[0020] 针对现在的将频率共振应用于汽车动能发电的方法的发明中，由于动能发电装置中，存在着许多直齿条与齿轮的传动结构，众多轮齿间隙的累积叠加，使电动汽车在平坦路况行驶时，对振幅较小的振动力，存在着受力驱动的效率下降状况的问题。
[0021] 本申请提出一种基于费力杠杆的电动汽车共振发电的振动捕捉方法，采用同向费力杠杆的形式，同向费力杠杆的动力端固定连接簧上车身，承接簧上车身的振动力，在簧上车身的压缩行程中，同向费力杠杆的阻力端带动直齿条克服发电机发电的转矩阻力，直齿条沿垂直固定在振动导向框架上的滑轨上下移动，同向费力杠杆的支点设置在车轴上，同向费力杠杆的动力端和阻力端设置在支点同侧；同向费力杠杆驱动直齿条与车身振动方向相同，通过所述同向费力杠杆，使得直齿条获得大于簧上车身振幅的垂直位移，直齿条激励中空重物托板，使中空重物托板的振幅得到第一级放大；同时，直齿条通过啮合的设置在发电机中心轴上的具有大转角高扭矩的单向驱动结构的小直径齿轮，对同轴的内套有单向轴承的大直径齿轮输出扭矩，使大直径齿轮获得了大的转角位移，并在与大直径齿轮啮合的设置在对侧的由省力杠杆带动的直齿条上滚动，转换为大的垂直位移，从而使中空重物托板受到第二级的振幅放大。
[0022] 如附图1中所示意，采用本发明的同向费力杠杆的电动汽车共振发电装置，包括设置于簧上车身处具有垂直弹性系统的中空重物托板上的动能发电装置，动能发电装置包括发电机和增速器，以及在发电机中心轴上设置的内套有单向轴承的齿轮，所述齿轮单侧啮合有直齿条，所述中空重物托板与簧上车身具有相同的固有频率，所述直齿条被杠杆带动，杠杆的支点设置在车轴上，因为车轴在整个车身受到振动的时候，垂直位移最小，对于杠杆的支点的效果最好，杠杆动力端固定连接簧上车身，承接簧上车身的振动力，杠杆阻力端带动直齿条沿垂直固定在振动导向框架上的滑轨上下移动；在簧上车身的压缩及反弹行程中，杠杆通过分别带动不同的直齿条，驱动直齿条所啮合的齿轮，使发电机中心轴产生同向连续扭力，并与中空重物托板在车身振动时的共振的作用力进行叠加，使发电机发电。
[0023] 所述直齿条通过设置在振动导向框架上的滑块滑轨结构保持竖直方向的移动，齿轮和直齿条设置有多组，每根直齿条都由杠杆带动。
[0024] 采用支点设置在车轴处的杠杆后，所述杠杆的动力端连接簧上车身受力横梁，杠杆的阻力端带动直齿条，杠杆包括省力杠杆和/或费力杠杆，省力杠杆的动力端的
力臂大于阻力端的力臂，费力杠杆的动力端的力臂小于阻力端的力臂。如附图1中整体装置的结构图所示意，采用一根省力杠杆和两根费力杠杆的设置。
[0025] 一根省力杠杆的动力端设置在离杠杆的支点即车轴较远的一个簧上车身受力横梁上，省力杠杆的动力端与阻力端设置在支点两侧，阻力端连接着与发电机中心轴上的内套有单向轴承的齿轮啮合的一段直齿条上，能在汽车启动及簧上车身的压缩行程中，克服动能发电装置的启动扭矩使发电机中心轴开始转动。
[0026] 两根费力杠杆包括使直齿条的移动与车身振动方向一致的同向费力杠杆，同向费力杠杆的动力端和阻力端设置在支点同侧，通过同向费力杠杆，直齿条获得大于簧上车身振幅的位移，提高捕捉振动能量的效率；和使直齿条的移动与车身振动方向相反的反向费力杠杆，反向费力杠杆的动力端和阻力端设置在支点两侧，能与同向费力杠杆结合驱动发电机中心轴持续旋转，同时在簧上车身的反弹行程中，克服发电机发电的转矩阻力，并将发电机发电的转矩阻力放大传导到簧上车身，作为抑振阻力实现车身抑振。
[0027] 所述同向费力杠杆采用两段费力杠杆复合形式，第一段杠杆的动力端连接簧上车身受力横梁，阻力端连接第二段杠杆的动力端，第二段杠杆的阻力端带动直齿条运动。如附图2中单三根杠杆的放大示意图中示意。
[0028] 通过所述同向费力杠杆，使得直齿条获得大于簧上车身振幅的垂直位移，直齿条激励中空重物托板，使中空重物托板的振幅得到第一级放大；同时，直齿条通过啮合的设置在发电机中心轴上的单向驱动结构的小直径齿轮，对同轴的内套有单向轴承的大直径齿轮输出扭矩，使大直径齿轮获得了大的转角位移，通过大直径齿轮在啮合的由省力杠杆带动的直齿条上滚动，使中空重物托板获得了大的垂直位移，从而使中空重物托板受到第二级的振幅放大。
[0029] 所述大转角高扭矩的单向驱动机构采用小直径齿轮的两端各同轴连接有一个大直径的单向轴承，两个单向轴承为同向受力，所述小直径齿轮的轴心为空心设置，两个单向轴承的中心轴非接触地穿过所述小直径齿轮的轴心将两个单向轴承同轴连接在一起,两个单向轴承的输出轴带动发电机中心轴，形成大转角高扭矩的单向驱动机构。如附图3所示意。
[0030] 整体结构中，所述中空重物托板通过直
线轴承套装在光轴上，光轴垂直固定在振动导向框架上，所述振动导向框架设置在车轴处的扭力支撑架上。在所述振动导向框架的上下横梁之间设置有竖直方向的滑轨，滑轨上安装有滑块，所述直齿条固定在滑块上。所述中空重物托板通过四根拉簧悬吊在簧上车身受力横梁上。采用本结构的设置，中空重物托板的重力和受力主要直接作用于簧上车身受力横梁。而直齿条通过滑块滑轨结构，除了能够将振动力作用于发电机中心轴上外，也避免了振动导向框架的直接受力。安装时，振动框架可以设置在车轴的前方或后方。
[0031] 如附图2中所示意，所述费力杠杆或省力杠杆的阻力端通过设置有双排滚轴中空通孔的连接件带动直齿条，所述连接件与直齿条固定连接，所述费力杠杆或省力杠杆的阻力端前端设置为曲面弧形，穿过所述双排滚轴中空通孔，能最大程度使直齿条获得在竖直方向的位移和受力，从而将费力杠杆或省力杠杆阻力端获得的摆角位移转化为直齿条的垂直位移。
[0032] 本申请的同向费力杠杆还可以有另一种实施例形式，即将同向费力杠杆阻力端带动直齿条，直齿条连接并带动直接设置在中空重物托板上的内套有单向轴承的齿轮转动，作用力作用在中空重物托板上，使中空重物托板受到同向费力杠杆阻力端的驱动力和由垂直弹性系统引起的共振的振动力的叠加驱动，实现第一级振幅放大，但不能实现两级振幅放大。
