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1、(10)申请公布号 CN 102941809 A (43)申请公布日 2013.02.27 CN 102941809 A *CN102941809A* (21)申请号 201210489694.0 (22)申请日 2012.11.27 B60K 25/02(2006.01) (71)申请人 赵玉宝 地址 518000 广东省深圳市南山区西丽街道 桑泰丹华府 4 期 12 栋 12A (72)发明人 赵玉宝 (54) 发明名称 一种电动汽车储能助力的方法及缓冲器 (57) 摘要 一种电动汽车储能助力的方法及缓冲器， 属 于电动汽车领域。其特征在于采用弹簧将驱动电 机主轴输出的能量储存， 在驱动电。
2、机主轴和终端 输出轴之间设置中间过渡轴 ； 驱动电机主轴初始 转动时， 在中间过渡轴的作用下， 能将弹簧收缩， 然后弹簧释放能量， 使终端输出轴快速旋转。 本发 明采用储能弹簧将电机轴初始转动的能量储存， 当储存在弹簧中的能量和电机的驱动能量超过汽 车阻力时， 储能弹簧释放能量， 能瞬间大幅提高输 出功率， 启动快且无大电流输出。 延长了电气元件 的使用寿命。因为储能弹簧在初始压下和压到底 时力量相差很大， 弹簧的压缩、 释放， 足以使传动 柔软， 驾驶员感到舒适， 使行驶期间感到很柔软的 加速和强劲的起动。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中。
3、华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 1/1 页 2 1. 一种电动汽车储能助力的方法， 其特征在于采用弹簧将驱动电机主轴输出的能量储 存， 在驱动电机主轴和终端输出轴之间设置中间过渡轴 ； 驱动电机主轴初始转动时， 在中间 过渡轴的作用下， 能将弹簧收缩， 然后弹簧释放能量， 使终端输出轴快速旋转。 2. 根据权利要求 1 所述的一种电动汽车储能助力的方法， 其特征在于弹簧采用压簧， 靠压簧被压缩储存的能量来驱动终端输出轴快速旋转。 3. 根据权利要求 1 所述的一种电动汽车储能助力的方法， 其特征在于弹簧采用绕簧， 靠绕簧被缩小。
4、外径、 增加圈数的形变方法储存的能量来驱动终端输出轴快速旋转。 4. 一种电动汽车储能助力缓冲器， 其特征在于包括端盖、 螺旋主轴、 花键母、 储能弹簧 和内花键输出轴套 ； 花键母与螺旋主轴的外螺旋相配合联接， 储能弹簧的一端与花键母相 连、 另一端与内花键输出轴套相联 ； 内花键输出轴套的一端与端盖相连、 另一端连接终端输 出轴 ； 内花键输出轴套的中部呈空心腔结构， 螺旋主轴、 花键母、 储能弹簧均位于内花键输 出轴套的空心腔里。 5. 根据权利要求 4 所述的一种电动汽车储能助力缓冲器， 其特征在于在端盖的中部位 置设置轴承， 轴承采用单列向心推力球轴承或单列圆锥滚子轴承。 6. 根据。
5、权利要求 4 或 5 所述的一种电动汽车储能助力缓冲器， 其特征在于螺旋主轴的 螺旋角为 1560 。 7. 根据权利要求 6 所述的一种电动汽车储能助力缓冲器， 其特征在于与储能弹簧相连 的内花键输出轴套内端面上设置超负载缓冲橡胶圈。 8. 根据权利要求 7 所述的一种电动汽车储能助力缓冲器， 其特征在于在端盖的内端面 上设置花键母回位缓冲橡胶圈。 9. 一种电动汽车储能助力缓冲器， 其特征在于包括超越离合器、 绕簧、 绕簧输出轴套和 终端输出轴， 绕簧缠绕在绕簧输出轴套上， 绕簧的一端与超越离合器主动件相连、 另一端与 绕簧输出轴套相连 ； 绕簧输出轴套的一端与超越离合器从动件相连、 另一。
6、端与终端输出轴 活动相连。 10. 根据权利要求 9 所述的一种电动汽车储能助力缓冲器， 其特征在于绕簧输出轴套 的另一端与终端输出轴采用花键连接。 权 利 要 求 书 CN 102941809 A 2 1/5 页 3 一种电动汽车储能助力的方法及缓冲器 技术领域 0001 本发明属于电动汽车领域， 具体涉及一种电动汽车的储能助力及缓冲装置。 背景技术 0002 随着原油价格的持续上涨和国内环保的需要， 新能源汽车成为国家重点扶持发展 的一个产业。多年来， 电动汽车逐步被百姓所接受并由政府推动发展。由于车载能源还沒 有达到人们的要求， 但电动汽车的研发又刻不容缓， 所以目前市场上各类的电动车层。
7、出不 穷。 由于电动汽车还沒有像汽油车那样完美， 也沒有一个标准模式， 所以很多类型的所谓电 动汽车还仅限于观光车结构， 其用途受到很大限制。目前的电动汽车一般是由交流电机或 直流电机直接驱动一个减速箱， 再连接差速装置传动半轴继而驱动车轮， 也有的电动汽车 中间安裝有离合器和变速器， 也有的只安裝变速器。 0003 电动机直接驱动车辆， 在平坦路面上缓缓起动效果还可以， 但如果是上坡起步， 或 突然猛加速， 快速起步等， 就会出现电动机超负荷运转， 使电机、 电控、 电池、 导线产生高温， 久而久之， 电气元件过早老化， 绝缘程度下降 ； 而且大电流输出并不等同于同等功率输出， 很多的电能都。
8、转化成高溫， 白白消耗掉， 而且高溫还会使内阻加大， 功率降低。 0004 过大电流的输出所出现的高温破坏， 瞬间的产生机率是很高的。由于电动汽车在 性能构造上和汽油机汽车不同， 汽油机汽车有变速箱可以改变速比增强扭力， 而电动汽车 只能靠电动机的低转速、 大扭矩来实现低速起动。 但任何机械形式的动力源， 都是高速的要 比低速的效率高很多。而且电动汽车由于沒有机械变速器来调节不同转速需求， 只能靠电 动机的特殊性和电控制器来控制车速， 所以设计者要反复计算平坦路面的高速行驶、 猛加 速的快起步之间机械传动数比的矛盾。 0005 电动汽车的行驶依赖于各电气元件的协调工作， 但快速启动时的瞬间大电。
9、流输出 又会给电气元件带来潜在破坏。 电气元件对于工作温度有一定的要求， 因此， 对于电动汽车 领域的设计人员而言， 必须去解决这个问题。 发明内容 0006 为了克服现有技术不足， 本发明提供一种电动汽车储能助力的方法及缓冲器， 能 大幅提高车辆启动时的瞬间功率， 避免零速起动时的大电流输出。 0007 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 ： 发明一种电动汽车储能助力的方 法， 其特征在于采用弹簧将驱动电机主轴输出的能量储存， 在驱动电机主轴和终端输出轴 之间设置中间过渡轴 ； 驱动电机主轴初始转动时， 在中间过渡轴的作用下， 能将弹簧收缩， 然后弹簧释放能量， 使终端输出轴快速旋转。 。
10、0008 本发明所述的方法中， 弹簧可以采用压簧， 靠压簧被压缩储存的能量来驱动终端 输出轴快速旋转。 弹簧还可以采用绕簧， 靠绕簧被缩小外径、 增加圈数的形变方法储存的能 量来驱动终端输出轴快速旋转。 0009 作为实现本发明所述方法的具体装置。本发明提供一种电动汽车储能助力缓冲 说 明 书 CN 102941809 A 3 2/5 页 4 器， 其特征在于包括端盖、 螺旋主轴、 花键母、 储能弹簧和内花键输出轴套 ； 花键母与螺旋主 轴的外螺旋相配合联接， 储能弹簧的一端与花键母相连、 另一端与内花键输出轴套相联 ； 内 花键输出轴套的一端与端盖相连、 另一端连接终端输出轴 ； 内花键输出。
11、轴套的中部呈空心 腔结构， 螺旋主轴、 花键母、 储能弹簧均位于内花键输出轴套的空心腔里。 0010 为更好地实现花键母沿螺旋主轴的移动， 螺旋主轴的螺旋角为 1560 。为避 免花键母回位时产生很大的轴向力而对轴承产生破坏性， 支撑螺旋主轴的轴承采用单列向 心推力球轴承或单列圆锥滚子轴承。 0011 为降低震动和噪音， 与储能弹簧相联的内花键输出轴套内端面上设置超负载缓冲 橡胶圈。在端盖的内端面上设置花键母回位缓冲橡胶圈。 0012 作为实现本发明所述方法的另一种具体装置。 本发明提供一种电动汽车储能助力 缓冲器， 其特征在于包括超越离合器、 绕簧、 绕簧输出轴套和终端输出轴， 绕簧缠绕在绕。
12、簧 输出轴套上， 绕簧的一端与超越离合器主动件相连、 另一端与绕簧输出轴套相连 ； 绕簧输出 轴套的一端与超越离合器从动件相连、 另一端与终端输出轴活动相连。 0013 绕簧输出轴套的另一端与终端输出轴采用花键连接。 0014 本发明所具有的有益效果是 ： 本发明采用储能弹簧将电机轴初始转动的能量储存， 当储存在弹簧中的能量和电机 的驱动能量超过汽车阻力时， 储能弹簧瞬间快速释放能量， 能瞬间大幅提高输出功率， 启动 快且无大电流输出。 0015 由于电机轴初始转动的能量被转化成机械能储存， 减少了热能的不良转化， 降 低了电气元件的温度， 延长了电气元件的使用寿命， 使电动汽车的行驶里程大大。
13、增加。 0016 因为储能弹簧在初始压下和压到底时力量相差很大， 在行驶时不同的行驶阻力 产生不同的弹簧压缩、 释放， 足以使传动柔软， 驾驶员感到舒适， 使行驶期间感到很柔软的 加速和强劲的驱动。 附图说明 0017 图 1 是本发明第一个实施例的结构示意图 ； 图 2 为图 1 的 AA 剖视图 ； 图 3 为图 1 所示实施例弹簧未压缩的未工作状态示意图 ； 图 4 为本发明第二个实施例的结构示意图 ； 图 5 为图 4 的 BB 剖视图 ； 图中 ： 驱动电机主轴 ； 单列向心推力球轴承 ； 花键母回位缓冲橡胶圈 ； 外壳 ； 螺旋主轴 ； 花键母 ； 内花键输出轴套 ； 7-1. 花。
14、键母外围花键 ； 储能弹簧 ； 超负载缓冲橡胶圈 ； 终端输出轴 ； 端盖 ； 超越离合器 ； 12-1. 超越离合器主动 件 ； 12-2. 超越离合器从动件 ； 绕簧 ； 绕簧输出轴套。 具体实施方式 0018 本发明所述的电动汽车储能助力的方法， 其实质是用弹簧将驱动电机主轴输出的 能量储存， 在驱动电机主轴和终端输出轴之间设置中间过渡轴 ； 驱动电机主轴初始转动时， 在中间过渡轴的作用下， 能将弹簧收缩 ； 然后弹簧释放能量， 驱动终端输出轴快速旋转。按 说 明 书 CN 102941809 A 4 3/5 页 5 照这种发明思路， 弹簧可采用压簧， 靠压簧被压缩储存的能量来驱动终端输。
15、出轴瞬间加大 功率输出 ； 弹簧也可以采用绕簧， 靠缩小外径， 增加圈数的机械变形能量进行储存能量， 来 驱动终端输出轴瞬间加大功率输出。 0019 以下阐述实现本发明所述方法的具体装置实施例。 0020 实施例一 ： 如图 1 所示， 本实施例所述的储能器主要由螺旋主轴 5、 花键母 6、 储能弹簧 8、 内花键 输出轴套 7、 外壳 4 和端盖 11 组成。花键母 6 的中心内孔与螺旋主轴 5 的外螺旋相配 合联接， 储能弹簧 8 的一端与花键母 6 相连、 另一端与内花键输出轴套 7 相联， 内花键输出 轴套 7 的一端与端盖 11 相连、 另一端连接终端输出轴 10， 内花键输出轴套 。
16、7 的中部呈空心 腔结构， 螺旋主轴 5、 花键母 6、 储能弹簧 8 均位于内花键输出轴套的空心腔里。在端盖 11 的中部位置设置单列向心推力球轴承2， 与储能弹簧8相联的内花键输出轴套7内端面上设 置超负载缓冲橡胶圈 9， 在端盖 11 的内端面上设置花键母回位缓冲橡胶圈 3。 0021 以下阐述本实施例的工作原理和工作过程 ： 将储能器安装在驱动电机主轴 1 上， 安装方法为 ： 端盖 11 内放置单列向心推力球轴承 2， 驱动电机主轴 1 被单列向心推力球轴承 2 支撑， 并与螺旋主轴 5 相连。 0022 在车辆起步时， 由于起步阻力很大而不能立刻同步起动， 所以， 驱动电机主轴 1。
17、 突 然的快速转动， 首先带动螺旋主轴 5 旋转， 在螺旋主轴被电机驱动转动时， 花键母 6 处于不 转动状态， 介于螺旋线作用在花键母 6 上， 花键母 6 势必沿螺旋主轴 5 上的螺旋线移动， 对 储能弹簧8不断压缩， 储能弹簧8的压力骤增， 即相当于将电机发出的能量储存在储能弹簧 8 内。此时的车辆巳在外力的作用下进入即将起动状态。驱动电机主轴 1 继续转动， 车辆开 始微微移动。当车辆一旦移动， 阻力会立刻减小， 此时储存在储能弹簧 8 中的能量和电机的 驱动能量超过汽车阻力， 储能弹簧 8 瞬间快速释放， 在释放时推动花键母 6 回位。由于花键 母 6 外周有花键并与内花键输出轴套 。
18、7 的內花键 7-1 配合， 因而它们之间不能产生相对转 动。而当花键母 6 回位时， 必须沿螺旋主轴 5 的螺旋线方向转动才能回位。因此， 内花键输 出轴套 7、 键母 6 和螺旋主轴 5 一起做同方向转动， 内花键输出轴套 7 的转动带动终端输出 轴 10 瞬间加大功率输出， 电动汽车瞬间大功率启动。 0023 在花键母 6 被储能弹簧 8 强劲推动下， 花键母 6 被迫沿螺旋线转动释放能量， 通过 花键将储存的能量传输给内花键输出轴套 7， 配合驱动电机主轴 1 输出功率， 起到了瞬间助 力的作用， 车辆便在瞬间快速起动。 在这个大能量输出的时间里， 电流输出远远小于合力的 总功率机械输。
19、出。因为在电动机初始转动时， 车辆并沒有动作， 而是把能量储存起来， 一旦 储能结束， 便立刻结合电机驱动力同时瞬间释放， 这一切都是在瞬间发生的， 强大的合力可 以把车子瞬间驱动， 使汽车的滞留阻力瞬间降低。 0024 经过上述过程， 储能器将驱动电机的初始输出能量储存起来， 转化为瞬间释放大 功率的机械能， 该机械能大于本身驱动电机的最大功率， 因此也可以把这个裝置视为 “机械 电容” 。电动汽车正常匀速或加速时， 储能器不会产生作用。但当车辆快速起步时， 储能器 便发挥重要作用， 将驱动电机的初始能量储存转化。这样， 在电动汽车行驶的过程中， 便会 不断出现储能行驶再储能行驶的循环过程。。
20、 0025 另外， 储能器还有一个功能是软传动。 电动汽车在起动时， 如果在平坦路面上突然 加速， 因为从电动机输出到减速箱、 差速器等都是硬传动， 起动时不可避免的会有不同程度 说 明 书 CN 102941809 A 5 4/5 页 6 的撞击感， 使驾驶很生硬。自动波汽车是液力传动， 所以感到很柔和。而电动汽车是硬性传 动， 操作不当， 必然会产生撞击感， 如果在电动汽车上使用储能器， 这种撞击感就会消失， 使 驾车更加舒适。 因为储能弹簧在初始压下和压到底时力量相差很大， 如果在平坦路面上， 猛 加油快速起步， 弹簧压下总量的20-40%车辆便正常行驶了， 而这20-40%的压缩、 释。
21、放， 足以 使传动柔软， 驾驶员感到舒适， 而在正常行驶时， 也会不断有 10-30% 的间歇性压缩、 释放。 使行驶期间感到很柔软的加速和强劲的驱动。 0026 本实施例中， 螺旋主轴 5 的螺旋角度取决于汽车的使用要求。小的螺旋角， 储存和 释放能量时功率大、 时间短 ； 大的螺旋角， 储存和释放能量时功率小、 时间长。 螺旋角度的大 小要根据不同的使用要求来决定。一般情况下以 15 - 60为宜， 最佳是在 45。 0027 本实施例中， 与储能弹簧 8 相联的内花键输出轴套 7 内端面上设置超负载缓冲橡 胶圈 9 ； 在端盖的内端面上设置花键母回位缓冲橡胶圈。其目的在于降低花键母碰撞时。
22、的 震动和噪音并起到缓冲作用。 0028 储能弹簧释放能量， 花键母回位所产生的推力是很大的， 会产生很大的轴向力。 如 果轴承采用一般向心力轴承， 则花键母回位时很容易将轴承破坏。 为此， 支撑驱动电机主轴 1 的轴承采用单列向心推力球轴承或单列圆锥滚子轴承， 能大大提高轴承的寿命。 0029 本实施例中， 螺旋主轴 5 即为中间过渡轴， 通过它将驱动电机的初始旋转动能转 化为储能弹簧的势能。 0030 电动机的最大输出功率经螺旋主轴和花键母后， 能勉强把储能弹簧压到花键母与 超负载缓冲橡胶圈后即止。此时电流读数为接近电动机峰值电流。同样， 压簧的储能耐压 缩能力和电机的最大功率相匹配。 0。
23、031 实施例二 ： 如图4所示， 储能器包括超越离合器12、 绕簧13、 绕簧输出轴套14和终端输出轴10， 绕 簧 13 缠绕在绕簧输出轴套 14 上， 绕簧 13 的一端与超越离合器主动件 12-1 相连、 另一端与 绕簧输出轴套 14 相连 ； 绕簧输出轴套 14 的一端与超越离合器从动件 12-2 相连、 另一端与 终端输出轴 10 通过花键相连。 0032 以下阐述本实施例的工作原理和工作过程 ： 将超越离合器 12 与驱动电机主轴 1 相连。在车辆起步时， 由于起步阻力很大而不能立 刻同步起动， 所以， 驱动电机主轴 1 突然的快速转动， 只能使内阻较小的首先转动。驱动电 机主轴。
24、 1 转动， 带动超越离合器主动件 12-1 旋转， 对插在超越离合器主动件上的绕簧 13 进 行缠绕。随着驱动电机主轴 1 的转动， 绕簧 13 经缠绕直径变小， 螺距同时变小。即相当于 将电机发出的能量储存在绕簧 13 内。驱动电机主轴 1 继续转动， 所储存的能量越来越大， 当其一旦大于泊车阻力后， 绕簧 13 立即释放能量， 带动绕簧输出轴套 14 转动， 瞬间加大功 率输出将力直接快速传递给终端输出轴10， 车辆启动。 在车辆向前行驶过程中， 超越离合器 的主动件与从动件处于分离状态， 一直由绕簧13带动绕簧输出轴套14转动， 柔性的传递功 率。 0033 倒车时， 驱动电机主轴 1。
25、 反向转动， 超越离合器主动件 12-1 和超越离合器从动件 12-2 由中介滚柱紧压在一起形成一整体相连而同步转动， 继而带动驱动桥轴 10 旋转， 车辆 向后行驶。在此过程中， 绕簧 13 不发挥任何作用。 0034 值得注意的是， 车辆启动瞬间， 随着驱动电机主轴1的转动， 绕簧13的直径和螺距 说 明 书 CN 102941809 A 6 5/5 页 7 一直处于变化过程中， 导致绕簧的长度不断变化。绕簧长度的变化必然导致绕簧输出轴套 14 的左右移动。为此， 使绕簧输出轴套 14 的另一端与终端输出轴 10 之间采用花键连接。 花键连接的方式即为活动连接， 如此， 无论绕簧输出轴套 。
26、14 如何左右移动， 均能与终端输 出轴 10 相连。当然， 为了实现绕簧输出轴套 14 与终端输出轴 10 之间的活动连接， 本领域 普通技术人员还容易地能想到采用普通键连接。这种情况下， 可以在绕簧输出轴套 14 的端 部外轴上固定键， 在终端输出轴 10 上开设键槽。 0035 本实施例中， 绕簧输出轴套14、 超越离合器主动件12-1和超越离合器从动件12-2 组成中间过渡轴， 通过它将驱动电机的初始旋转动能转化为绕簧 13 的缠绕变形储存能量。 0036 本实施例中， 电动机的最大输出功率能勉强把绕簧缠绕在超越离合器从动件的空 芯外径上。此时电流读数为接近电动机峰值电流。同样， 绕簧。
27、的最大抗缠绕变形能力和电 动机的最大输出功率相匹配。 0037 以上所述， 仅是本发明的较佳实施例而已， 并非是对本发明作其它形式的限制， 任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等 效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容， 依据本发明的技术实质对以上实施例所 作的任何简单修改、 等同变化与改型， 仍属于本发明技术方案的保护范围。 说 明 书 CN 102941809 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102941809 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102941809 A 9 3/4 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102941809 A 10 4/4 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 102941809 A 11 。