再生性能量系統的制作方法
【專利摘要】本披露涉及一種用于儲存并使用通過車輛的驅動車輪遞送的能量的產品。一個可旋轉元件可以隨著該驅動車輪進行旋轉。一個第一旋轉機構在被該可旋轉元件旋轉時可以提供輸入能量。一個儲存裝置可以接收并儲存該輸入能量。一個第二旋轉機構可以對該輸入能量從該儲存裝置到該第二旋轉機構的選擇性遞送做出反應而進行旋轉、并且可以驅動該可旋轉元件。該可旋轉元件可以被適配成在第一旋轉方向上旋轉以便使該第一旋轉機構進行旋轉、并且可以在與被該第二旋轉機構旋轉時相同的方向上進行旋轉。一個熱傳遞裝置可以環繞該儲存裝置的至少一部分。該排氣系統可以被路線確定成穿過該熱交換裝置以便加熱該儲存裝置并且增大所儲存的能量。
【專利說明】再生性能量系統
相關申請的交叉引用
[0001 ] 本申請要求于2015年I月20日提交的美國申請序列號14/600，578、于2014年9月9日提交的美國臨時申請序列號62/047，719、以及于2014年9月9日提交的美國臨時申請序列號62/047，740的權益。
技術領域
[0002]本披露總體上涉及的領域包括再生性能量系統。
背景
[0003]車輛的正常運行涉及加速和減速的重復循環。用于使車輛加速到行駛速度的能量可能實質上大于維持恒定速度所要求的能量。制動使得車輛減慢通常意味著必須消耗額外的能量來恢復到更快的速度。可能有利的是，回收車輛制動能量以便在需要時例如在該車輛的起動或加速過程中再次利用該能量。
展示性變體的概述
[0004]多個變體可以包括一種產品以用于儲存并且使用可以通過車輛的驅動車輪來選擇性地遞送的能量。可以將一個可旋轉元件連接至該驅動車輪上來隨之進行旋轉。一個第一旋轉機構可以在被該可旋轉元件旋轉時遞送輸入能量。一個儲存裝置可以接收并儲存該輸入能量。一個第二旋轉機構可以對該輸入能量從該儲存裝置到該第二旋轉機構的選擇性遞送做出反應而進行旋轉。該第二旋轉機構可以選擇性地使該可旋轉元件進行旋轉來使該驅動車輪轉動。該可旋轉元件可以被適配成在第一旋轉方向上旋轉來使得該第一旋轉機構進行旋轉。該可旋轉元件可以被適配成在被該第二旋轉機構旋轉時在該第一旋轉方向上進行旋轉。一個熱交換裝置可以環繞該儲存裝置的至少一部分，其中車輛的排氣系統可以被確定路線成穿過該熱交換裝置從而加熱該儲存裝置并且增大所儲存的能量。
[0005]本發明范圍內的其他展示性變體將從在此所提供的詳細說明中變得清楚。應理解的是，該詳細說明和具體實例在披露本發明范圍內的變體的同時僅是出于展示性的目的并且不旨在限制本發明的范圍。
附圖的簡要說明
[0006]本發明范圍內的變體的選定實例將從詳細說明和附圖中得到更全面的理解，在附圖中:
[0007]圖1是根據多個變體的再生性能量儲存單元的示意圖。
[0008]圖2是根據多個變體的再生性能量儲存單元的示意圖。
[0009]圖3是根據多個變體的再生性能量儲存單元的示意圖。
[0010]圖4是根據多個變體的再生性能量儲存單元的示意圖。
[0011 ]圖5是根據多個變體的再生性能量儲存單元的示意圖。
[0012]圖6是根據多個變體的再生性能量儲存單元的示意圖。
[0013]圖7是根據多個變體的再生性能量儲存在車橋應用中的位置的示意圖。
[0014]圖8a是根據多個變體的再生性能量儲存在變速箱單元應用中的定位的示意圖。
[0015]圖8b是根據多個變體的再生性能量儲存在變速箱單元應用中的定位的示意圖。
[0016]圖Sc是根據多個變體的再生性能量儲存在變速箱單元應用中的定位的示意圖。
[0017]圖9a是根據多個變體的再生性能量儲存在車橋應用中的定位的示意圖。
[0018]圖9b是根據多個變體的再生性能量儲存在車橋應用中的定位的示意圖。
[0019]圖9c是根據多個變體的再生性能量儲存在車橋應用中的定位的示意圖。
[0020]圖10是根據多個變體的再生性能量系統的示意圖。
[0021]圖11是根據多個變體的再生性能量系統的示意圖。
[0022]圖12是根據多個變體的再生性能量系統的示意圖。
[0023]圖13是根據多個變體的再生性能量系統的示意圖。
[0024]圖14是根據多個變體的再生性能量系統的示意圖。
展示性變體的詳細說明
[0025]以下對這些變體的說明在性質上僅是展示性的并且絕非旨在以任何方式限制本發明的范圍、其應用或用途。
[0026]參照圖1，多個變體可以包括一個呈具有軸10的再生性能量儲存單元11形式的產品，該軸可以用作一個共用的輸入輸出軸。軸10可以連接至車輛的車橋上或者也可以用作車橋。軸10可以對一個扭絞離合器(windup clutch) 12提供輸入，該扭絞離合器可以是當該扭絞離合器12分開時允許軸10自由地旋轉而不增加拖拽的常開離合器。12可以包括一個致動器14，該致動器可以選擇性地用來使得扭絞離合器12閉合從而使得當軸10旋轉時扭矩傳遞元件15也旋轉。軸10還可以接合一個單向離合器元件16，該單向離合器元件可以被適配成在被軸10驅動時進行空轉而不傳遞扭矩。
[0027]旋轉時，扭矩傳遞元件15可以驅動一個單向離合器18，該單向離合器可以被適配成用于將來自扭矩傳遞元件15的扭矩供應至扭矩傳遞元件20，只要元件15旋轉時即可。單向離合器元件18還可以被適配成用于防止扭矩傳遞元件20的反向旋轉，而使得可以防止元件20反向地驅動該扭矩傳遞元件15。
[0028]扭矩傳遞元件20可以向齒輪組22提供輸入，該齒輪組可以是行星齒輪組。齒輪組22的作用可以包括使扭矩傳遞元件20與扭矩傳遞元件24之間的旋轉方向反向。例如，這可以是通過固持該行星架、通過中心齒輪提供輸入、并且通過環齒輪提供輸出來實現的。除了使旋轉反向之外，旋轉速度將被減小并且扭矩將被增大。行星齒輪組的這些品質在將扭矩傳遞元件20的旋轉傳遞到扭矩傳遞元件24方面是尤其有用的，因為元件24被用于扭絞一個扭轉儲存裝置26。
[0029]扭轉儲存裝置26可以是用于儲存扭轉能量的機械器件，該機械器件可以采用動力彈簧、長纖維纏繞物、彈性體、或具有高的能量密度和耐用性的其他材料來儲存能量。扭轉儲存裝置26可以被扭矩傳遞元件24扭絞并且可以由傳感器28來監測，該傳感器可以是一個旋轉傳感器，該旋轉傳感器通過感測該裝置已被扭絞的量來辨別該扭轉儲存裝置26中的儲存能量狀態。
[0030 ]當扭絞被扭絞離合器12的分開所中斷時，單向離合器18防止扭矩傳遞元件24的反向旋轉，從而維持扭轉儲存裝置26已充到的狀態。當傳感器28感測到扭轉儲存裝置26已被扭絞到其最大容量時，它是完全充滿的，并且使得扭絞離合器12分開。
[0031]來自扭轉儲存裝置26的輸出可以被輸送到扭矩傳遞元件30并且從這里輸送到齒輪組32，該齒輪組可以是行星齒輪組，其中環齒輪被固持。可以通過行星架提供輸入并且可以通過中心齒輪提供輸出。這個安排導致在齒輪組32的輸出側上旋轉速度增大并且維持扭矩傳遞元件30與扭矩傳遞元件34之間的旋轉方向相同。由于齒輪組32可以用來提供來自扭轉儲存裝置26的輸出扭矩，因此這種選擇是尤其有用的，因為扭矩傳遞單元34的旋轉可以用來幫助推進車輛。
[0032]扭矩傳遞單元34可以向一個常閉單向輸出離合器36提供輸入。由于該輸出離合器36是常閉的，所以儲存在扭轉儲存裝置26中的能量被捕集。發生這種情況是因為單向離合器18阻止了一個方向上的旋轉，而當該輸出離合器36被閉合時也阻止了另一個方向上的旋轉。單向離合器元件17可以允許扭矩傳遞元件34向軸10提供扭矩、并且可以防止軸10向扭矩傳遞單元34提供扭矩。單向離合器元件17可以被提供成輸出離合器36的一個整體部分、或者提供成一個單獨單元。
[0033]當希望來自扭轉儲存裝置26的輸出時，例如用于幫助推進車輛，致動器38可以被供能來分開該常閉輸出離合器36并且該扭矩傳遞元件34于是可以向軸10供應扭矩。軸10的旋轉方向是與軸10提供輸入來扭絞該扭轉儲存裝置26時的旋轉方向相同的(S卩使輸入與輸出是通過一個環路)，因為齒輪組22在扭絞過程中反轉了旋轉方向。
[0034]參照圖2，展示了根據多個變體的一個再生性能量儲存單元40。相同的元件是用與圖1中使用的相同的參考數字指示的。在再生性能量儲存單元40中，扭矩傳遞元件34可以將來自扭轉儲存裝置26的扭矩直接遞送至常閉單向輸出離合器安排36和17。該扭矩可以取決于應用的需要從軸10的末端37和/或末端39處獲得。
[0035]參照圖3，多個變體可以包括一個呈具有軸110的再生性能量儲存單元108形式的產品，該軸可以用作一個共用的輸入輸出軸。軸110可以連接至車輛的車橋上或者也可以用作車橋。軸110可以對一個扭絞離合器112提供輸入，該扭絞離合器可以是當該扭絞離合器112分開時允許軸110自由地旋轉而不增加拖拽的常開離合器。扭絞離合器112可以包括一個致動器，該致動器可以選擇性地用來使得離合器112閉合從而使得當軸110旋轉時一個可以是軸115的扭矩傳遞元件也旋轉。當扭絞離合器112分開時，軸110可以自由地進行旋轉。為了防止軸115進行旋轉，可以提供保持離合器114，該保持離合器可以在扭絞離合器112打開時被選擇性地閉合。
[0036]旋轉時，軸115可以驅動一個齒輪116，該齒輪可以被適配成用于與齒輪118相接合。齒輪118可以接合在一個可以是軸120的扭矩傳遞元件上。只要軸115旋轉時，軸120就可以旋轉。軸120可以是滾珠絲杠單元122的軸的一部分并且可以被這些軸承124支撐。滾珠絲杠單元122可以包括一個絲杠126和一個滾珠螺母組件128，該滾珠螺母組件可以包括螺母129和多個滾珠(未示出)。這些滾珠可以被捕集在絲杠126中的凹槽與螺母129之間，從而提供一個低摩擦的滾動界面。
[0037]滾珠絲杠單元122可以是通過一個壓縮元件或多個元件130的部署來儲存能量的機械器件。壓縮元件130可以是在壓縮時儲存能量的機械或氣動元件。在允許壓縮元件130膨脹時，所儲存的能量可以被釋放。壓縮元件130在軸120旋轉時可以被壓縮，這致使螺母129沿著絲杠126平移從而減小螺母129與止動件131之間的距離。
[0038]傳感器132可以監測壓縮量，該傳感器可以是通過感測螺母129朝止動件131移動的量來監測滾珠絲杠單元122中的儲存能量狀態的一種位置傳感器。當扭絞被扭絞離合器112的分開所中斷時，該保持離合器114可以防止軸120的反向旋轉，從而維持滾珠絲杠單元122已充到的狀態。當傳感器132感測到壓縮元件130已經被壓縮到其最大容量時，它是完全充滿的，并且使得扭絞離合器112分開并且使得保持離合器114閉合。
[0039]來自滾珠絲杠單元122的輸出可以被輸送經過軸120和一個齒輪134，該齒輪可以被適配成用于接合軸138上的一個齒輪136。軸120可以用作滾珠絲杠單元122的輸入元件和輸出元件。經過軸138的輸出路徑還延伸過一個齒輪組，這個齒輪組可以是行星齒輪組，其中行星架142是固持的。
[0040]可以從軸138通過環齒輪144接收輸入，并且可以通過中心齒輪146提供輸出。這些連接選擇導致穿過該齒輪組的旋轉速度增大并且在軸138與該齒輪組的輸出側上的軸148之間提供反向的旋轉方向。由于齒輪組142、144、146被用來提供來自滾珠絲杠單元122的輸出扭矩，所以這種選擇是尤其有用的，因為軸148的旋轉可以用來幫助推進車輛。
[0041]當允許壓縮元件膨脹時，該滾珠螺母組件被驅動遠離止動件131，這使得絲杠126在與它在壓縮過程中旋轉方向相反的方向上旋轉。提供通過齒輪組142、144、146的旋轉方向反向是指，軸148將在與滾珠絲杠單元122的充能過程中軸115的旋轉相同的旋轉方向上進行旋轉。這是有利的，因為軸148向常開輸出離合器150提供輸入，該常開輸出離合器在閉合時可以將扭矩從軸148遞送至軸110。
[0042]當希望來自滾珠絲杠單元122的輸出，例如以用于幫助通過軸110來推進車輛時，輸出離合器150可以被可控地閉合并且該保持離合器114可以用使得滾珠絲杠單元122能夠順利釋放扭矩的速率來被分開。常開扭絞離合器112可以保持打開。這允許軸148向軸110供應扭矩。軸110的旋轉是在與軸110提供輸入來壓縮該壓縮元件130時相同的旋轉方向上的(即使輸入和輸出是通過一個環路)，因為齒輪組142、144、146從滾珠螺母126反轉了該旋轉方向。輸入和輸出可以來自軸110的任一端。
[0043]參照圖4，展示了根據多個變體的一個再生性能量儲存單元152。相同的元件是用圖3中使用的相同的參考數字指示的。在再生性能量儲存單元152中，軸110向多個滾珠絲杠單元122遞送扭矩并且從其接收扭矩。如圖所示，在軸110的相反兩側上展示了兩個滾珠絲杠單元，但是可以將額外的單元以圓形或其他圖案圍繞軸110進行布置以提供額外的能量儲存。
[0044]當車輛減速時、例如在制動過程中可獲得旋轉能量時，可以從軸110提供輸入。該輸入行進通過扭絞離合器112、軸115、齒輪116、齒輪118、以及軸120。扭絞離合器112和保持離合器114可以包括對應地用于選擇性控制這些離合器的致動器155、156。
[0045]軸120可以包括一個絲杠126，該絲杠在旋轉時致使滾珠螺母組件128朝向止動件131平移。這壓縮了該壓縮元件，該壓縮元件可以呈壓縮彈簧的形式(例如，在交替方向上堆疊的多個碟形盤154)以允許更大的偏轉。當這些碟形盤154被壓縮時，它們就提供了儲存旋轉能量的機械手段。當該壓縮元件被完全壓縮時，可以使得扭絞離合器112分開并且可以使得保持離合器114閉合以防止這些碟形盤154膨脹。
[0046]從滾珠絲杠單元122至軸110的輸出依次行進通過軸120、齒輪134、齒輪136、軸138、環齒輪144、這些行星齒輪157、中心齒輪146、以及輸出離合器150。輸出離合器150可以包括多個致動器158，以用于選擇性地使得該離合器閉合和允許扭矩從滾珠絲杠單元122傳遞到軸110。當希望從滾珠絲杠單元122對軸110進行驅動時，保持離合器114上的這些致動器156被激活以分開該離合器并且允許軸115、齒輪116、齒輪118并且因此允許軸120旋轉。
[0047]這些致動器158還可以被激活來使得該輸出離合器150閉合，從而使得隨著這些碟形盤膨脹而驅動滾珠螺母組件128遠離止動件131，軸120進行旋轉從而致使齒輪134、齒輪136、軸138、和環齒輪144進行旋轉。行星架142被保持住而不旋轉，并且因此環齒輪144的旋轉致使這些行星齒輪157在與環齒輪144相同的旋轉方向上圍繞其中心軸159進行旋轉。這致使中心齒輪146在與環齒輪144相反的旋轉方向上進行旋轉。中心齒輪146的旋轉致使輸出離合器150中的這些離合器片與軸110—起進行旋轉，從而對其提供來自滾珠絲杠單元122的扭矩。當希望額外的扭矩時，可以從僅一個滾珠絲杠單元122或同時從多個單元釋放會ti。
[0048]參照圖5，展示了根據多個變體的一個再生性能量儲存單元160。相同的元件是用與圖3和4中使用的相同的參考數字指示的。在再生性能量儲存單元160中，軸110向多個滾珠絲杠單元122遞送扭矩并且從其接收扭矩。如圖所示，在軸110的相反兩側上展示了兩個滾珠絲杠單元，但是可以將額外的單元以圓形圖案圍繞軸110布置以便提供額外的能量儲存。
[0049]當車輛減速時、例如在制動過程中可獲得旋轉能量時，可以從軸110提供輸入。該輸入行進通過扭絞離合器112、軸115、齒輪116、齒輪118、以及軸120。扭絞離合器112和保持離合器114可以包括對應地用于選擇性控制這些離合器的致動器155、156。
[0050]軸120可以包括一個絲杠126，該絲杠在旋轉時致使滾珠螺母組件128朝向氣缸夾套162平移。這壓縮了該壓縮元件，該壓縮元件可以呈被捕集在活塞164與氣缸夾套162之間的腔室163中的氣體的形式。當腔室163被壓縮時，該氣體就提供了儲存旋轉能量的氣動手段。當被完全壓縮時，使得扭絞離合器112分開并且使得保持離合器114被閉合以便防止腔室163膨脹。可以將腔室163預先充壓到優選壓力，以便確保提供可用的扭矩直到腔室163完全膨脹這個點。
[0051]從滾珠絲杠單元122至軸110的輸出行進通過軸120、齒輪134、齒輪136、軸138、環齒輪144、這些行星齒輪157、中心齒輪146、以及輸出離合器150。輸出離合器150可以包括多個致動器158，以用于選擇性地使得該離合器閉合和允許扭矩從滾珠絲杠單元122傳遞到軸110。當希望從滾珠絲杠單元122對軸110進行驅動時，保持離合器114上的這些致動器156被激活以分開該離合器并且允許軸115、齒輪116、齒輪118并且因此允許軸120旋轉。
[0052]這些致動器158還可以被激活來使得輸出離合器150閉合，從而使得隨著腔室163膨脹而驅動滾珠螺母組件128遠離氣缸夾套162，軸120進行旋轉從而致使齒輪134、齒輪136、軸138、和環齒輪144進行旋轉。行星架142被保持住而不旋轉，并且因此環齒輪144的旋轉致使這些行星齒輪157在與環齒輪144相同的旋轉方向上圍繞其中心軸159進行旋轉。這致使中心齒輪146在與環齒輪144相反的旋轉方向上進行旋轉。中心齒輪146的旋轉致使輸出離合器150中的這些離合器片與軸110進行旋轉，從而對其提供來自滾珠絲杠單元122的扭矩。當希望額外的扭矩時，可以從僅一個滾珠絲杠單元122或同時從多個單元釋放能量。
[0053]參照圖6，展示了根據多個變體的一個再生性能量儲存單元167。相同的元件是用與圖3至圖5中使用的相同的參考數字指示的。在再生性能量儲存單元167中，軸110向滾珠絲杠單元122遞送扭矩并且從其接收扭矩。如圖所示，在軸110的相反兩側上展示了兩個滾珠絲杠單元，但是可以將額外的單元以圓形或其他圖案圍繞軸110進行布置以提供額外的能量儲存。
[0054]當車輛減速時、例如在制動過程中可獲得旋轉能量時，可以從軸110提供輸入。該輸入行進通過扭絞離合器112、軸115、齒輪116、齒輪118、以及軸120。扭絞離合器112和保持離合器114可以包括對應地用于選擇性控制這些離合器的致動器155、156。
[0055]軸120可以包括一個絲杠126，該絲杠在旋轉時致使滾珠螺母組件128朝向止動件168和氣缸夾套169平移。這壓縮了該壓縮元件，該壓縮元件可以呈碟形彈簧170和被捕集在活塞172與氣缸夾套169之間的腔室171中的氣體兩者的形式。在這些碟形彈簧170和腔室171被壓縮時，這些彈簧就提供了儲存旋轉能量的機械手段并且腔室171中的氣體提供了儲存旋轉能量的氣動設定。當這些壓縮元件被完全壓縮時，可以使得扭絞離合器112分開并且可以使得保持離合器114閉合以防止這些碟形彈簧170和腔室171膨脹。
[0056]從滾珠絲杠單元122至軸110的輸出行進通過軸120、齒輪134、齒輪130、軸138、環齒輪144、這些行星齒輪157、中心齒輪146、以及輸出離合器150。輸出離合器150可以包括多個致動器158，以用于選擇性地使得該離合器閉合和允許扭矩從滾珠絲杠單元122傳遞到軸110。當希望從滾珠絲杠單元122對軸110進行驅動時，保持離合器114上的這些致動器156被激活以分開該離合器并且允許軸115、齒輪116、齒輪118并且因此允許軸120旋轉。
[0057]這些致動器158還可以被激活來使得輸出離合器150閉合，從而使得隨著腔室163膨脹而驅動滾珠螺母組件128遠離氣缸夾套162，軸120進行旋轉從而致使齒輪134、齒輪130、軸138、和環齒輪144進行旋轉。行星架142被保持住而不旋轉，并且因此環齒輪144的旋轉致使這些行星齒輪157在與環齒輪144相同的旋轉方向上圍繞其中心軸159進行旋轉。這致使中心齒輪146在與環齒輪144相反的旋轉方向上進行旋轉。中心齒輪146的旋轉致使輸出離合器150中的這些離合器片使得軸110進行旋轉，從而對其提供來自滾珠絲杠單元122的扭矩。當希望額外的扭矩時，可以從僅一個滾珠絲杠單元122或同時從多個單元釋放能量。
[0058]圖7示出了根據多個變體的一個再生性能量儲存單元。可以圍繞一個共用軸提供六個再生性能量儲存單元176，該共用軸例如是車輛175的驅動車輪179的車橋的軸。這六個再生性能量儲存單元176可以是參照圖1至圖6中所描述類型中的任一種、并且可以呈圓形圖案圍繞該軸進行安排。
[0059]對這些再生性能量儲存單元176而言，所儲存的能量的量可以通過將排氣管線178路徑布置到圍繞這些再生性能量儲存單元176的腔室180之中來增大。可以使用閥182來調節被供應至腔室180的排氣的量。通過使用車輛175的排氣進行加熱升高了溫度、并且在被壓縮氣體的情況下可以導致這些再生性能量儲存單元176的腔室內的壓力增大。以排氣加熱這些再生性能量儲存單元176有效地增大了可以被儲存并且可進行使用的能量的量。
[0060]可以將再生性能量儲存單元11、40、108、152、160和167應用到變速箱上，如圖8a、8b和8c所示。將再生性能量儲存單元11、40、108、152、160和167應用到變速箱的一個或兩個輸出軸上對于在四輪驅動車輛的前輪驅動和后輪驅動需要時提供額外的扭矩是有用的。
[0061]參照圖8a至圖Sc，展示了根據多個變體的一個再生性能量儲存單元。用于四輪驅動系統的變速箱184可以包括一個箱體185，通過該箱體，輸入軸186選擇性地驅動后輸出軸188并且驅動前輸出軸189。再生性能量儲存單元183可以被定位在箱體185內并且可以被應用到后輸出軸188上(如圖8a所示)、這兩個輸出軸上(如圖8b所示)、以及前輸出軸189上(如圖8c所示)。再生性能量儲存單元183可以從變速箱184的旋轉元件中接收輸入并且可以向變速箱184的就這同一個或一個不同的旋轉元件提供輸出。
[0062]還可以將再生性能量儲存單元11、40、108、152、160和167應用到驅動車橋上，如圖9a、9b和9c所示。這些再生性能量儲存單元的輸入和輸出安排可以被應用來:從驅動軸195接收輸入并且對差速器197提供輸出；從差速器197中接收輸入并且對這些半軸196提供輸出;或者從這些半軸194接收輸入并且對這些半軸提供輸出。
[0063]參照圖9a至圖9c，展示了根據多個變體的一個再生性能量儲存單元。車橋組件190至192可以包括多個車輪199。在圖9a中，在沒有驅動軸輸入或差速器的情況下，這些再生性能量儲存單元193被應用到半軸194上。這些再生性能量儲存單元從半軸194接收輸入并且對其提供輸出。在圖9b中，這些再生性能量儲存單元193被應用到驅動軸195上。再生性能量儲存單元193的輸入和輸出安排可以被應用來從驅動軸195接收輸入并且對差速器197提供輸出。在圖9c中，這些再生性能量儲存單元193是應用到這些半軸196以及驅動軸195二者上的。取決于多個條件，這些再生性能量儲存單元可以獨立地或以組合形式進行操作。
[0064]參照圖10，根據多個變體的再生性能量系統200可以是與可以包括差速器203的一個車橋202相關聯的。車輪206和207可以連接至驅動車橋202上。該車輛可以具有發動機208，該發動機帶有用于驅動車輪210、211的一個驅動橋209。發動機208可以具有用于將燃燒氣體從發動機208傳送至該車輛后部的一個排氣系統212。
[0065]—個加壓流體回路217可以包括一個壓縮機214，該壓縮機通過一根管線從大氣215中抽吸空氣，該管線可以包括干燥器216、218，干燥器可以將排氣系統212中的排氣溫度用作進行干燥動作的能量源。該壓縮機可以被車橋202驅動并且可以使得加壓氣體穿過過濾器220遞送至控制閥222。控制閥222可以包括一個致動器，該致動器通過連接了點A-A的導體與控制器224通訊。控制器224可以包括多個導體226(帶有返回線或地線)以用于與電源以及與該車輛的電子網絡互連，該控制器通過該電子網絡可以接收并發送信息。
[0066]控制閥222可以使得壓縮氣體穿過路徑228引回至大氣215中、或者可以使得壓縮氣體穿過路徑203引導至止回閥232中。當氣體被引導穿過路徑228返回至大氣215中時，該壓縮機可能做很小的功或不做功。當控制閥228可以被致動來使得流動引導穿過路徑203時，可以對壓縮機214的出口進行節流以致使該壓縮機向車橋202施加一個制動動作。通過壓縮動作可以捕集由制動獲得的能量。被引導穿過止回閥232的流動繼續前進至管線234，該管線可以設有一個泄壓閥236。
[0067]管線234可以連接至一個呈罐的形式的能量儲存裝置238上。該罐可以具有五升的容量并且可以儲存上至500bar的壓縮氣體。儲存在罐238中的加壓氣體可以被排氣系統212加熱。排氣可以圍繞著包繞罐238的一個包繞體來引導或者被引導穿過該包繞體、并且可以被引導穿過管線234中的加熱器240。可以將加壓氣體維持在儲存罐238中、在止回閥232與控制閥242之間，該控制閥在244處是常閉的。
[0068]在管線234中可以提供一個壓力傳感器以用于監測流體壓力并且將讀數通過連接這些點C-C的導體傳送至控制器224。控制閥242可以是通過連接這些點B-B的導體與控制器224通訊的以便進行選擇性的致動。控制閥242的致動允許將流體壓力傳輸過路徑246并且繼續穿過過濾器240到達馬達250，從而對車橋202引入旋轉。排氣可以從馬達250中穿過一個消音器252排出至大氣215中。上述加壓流體回路217在捕集和再次釋放制動能量方面是有用的，并且可以將發動機排氣用作熱源來干燥和加溫該壓縮氣體，從而提高效率。
[0069]多個其他變體可以包括如圖11所示的一個再生性能量系統300。再生性能量系統300可以包括一個加壓流體回路302，該加壓流體回路類似于圖10的加壓流體回路217，但不是向大氣開放的，而是一個閉環系統。加壓流體回路302可以使壓縮氣體在高壓儲存罐310與低壓儲存容器312之間循環。該壓縮氣體行進通過壓縮機304和馬達306，該壓縮機和馬達各自與車橋308相接合。加壓流體回路302可以用干燥氣體例如氮氣來操作并且可以不需要干燥器。可以在馬達306與儲存容器312之間提供一個分離器314以用于去除污染物。氣體可以按照與穿過加壓流體回路217類似的方式循環穿過加壓流體回路302，從而包括來自排氣系統320的附加熱量。
[0070]圖12展示了具有加壓流體回路402的再生性能量系統400的多個變體。加壓流體回路402可以使液壓流體循環穿過栗404和馬達406，該栗和馬達各自與車橋408相接合。回路402被路線確定成在高壓儲存罐410與液壓儲箱412之間。加壓流體回路402可以用高壓儲存罐410中的儲料來操作，該高壓儲存罐可以采用干燥氣體，例如在液壓流體之上提供的氮氣。發動機排氣系統414可以通過加熱器416或通過圍繞儲存罐410提供的包繞體來對儲存罐410中的氣體儲料提供熱量。液壓儲箱412可以包括一個排氣口 418。
[0071]參照圖13，根據多個變體的再生性能量系統500可以是與可以包括差速器的一個車橋502相關聯的。車輪506和507可以連接至驅動車橋502上。該車輛可以具有發動機508，該發動機帶有用于驅動車輪510、511的一個驅動橋509。發動機508可以具有用于將燃燒氣體從發動機508傳送至該車輛后部的一個排氣系統512。
[0072]加壓流體回路517可以包括一個壓縮機514，該壓縮機通過管線516從大氣515中抽吸空氣。壓縮機514可以被車橋502驅動并且可以穿過管線519向控制閥522遞送加壓氣體，該管線可以包括一個過濾器520。控制閥522可以包括一個致動器，該致動器通過導體束525與控制器524通訊。控制器524可以包括多個導體526以用于與電源和回線或地線、以及與該車輛的電子網絡互連，該控制器通過該電子網絡可以接收并發送信息。
[0073]控制閥522可以使得壓縮氣體穿過路徑528和管線529引回至大氣515中、或者可以使得壓縮氣體穿過路徑530和管線533引導至止回閥532中。當氣體被引導穿過路徑528返回至大氣515中時，該壓縮機可能做很小的功或不做功。當控制閥522可以被致動來使得流動引導穿過路徑530時，可以對壓縮機514的出口進行節流以致使該壓縮機向車橋502施加一個制動動作。被引導穿過止回閥532的流動繼續前進至管線534，該管線可以設有一個泄壓閥 536 0
[0074]管線534可以連接至一個呈罐的形式的能量儲存裝置538上。該罐可以具有五升的容量并且可以儲存上至500bar的壓縮氣體。可以將加壓氣體維持在儲存罐538中、在止回閥532與控制閥542之間，該控制閥在544處是常閉的。
[0075]在管線534中可以提供一個壓力傳感器545以用于監測流體壓力并且將讀數通過導體束537傳送至控制器524。控制閥542可以是通過導體549與控制器524通訊以便進行選擇性的致動的，以便允許將流體壓力傳輸穿過路徑546并且繼續穿過管線551到達馬達550，從而對車橋502施加旋轉。排氣可以從馬達550穿過管線553排出至大氣515中，該管線可以包括一個消音器552。通過上述加壓流體回路517，可以捕集并再次釋放制動能量。在氣體的壓縮過程中可能產生熱量。
[0076]通過液體回路560可以捕集并再次釋放在壓縮過程中壓縮機514所產生的熱量以提高加壓流體回路517的效率。可以通過布置在管線519中靠近壓縮機出口 514的冷卻器562來捕集熱量。可以通過被車橋502驅動的一個栗564來使液體回路560中的液體循環。該栗可以通過管線568從蓄積器566中抽吸液體。蓄積器566可以被一個包繞體環繞，來自排氣系統512的排氣可以被路線確定成穿過該包繞體以便加熱該液體，或者可以用其他方式將來自排氣的熱量傳輸至該液體。
[0077]兩個控制閥570和571在572和573處是常閉的以便隔離蓄積器566。控制閥570可以選擇性地被控制器524致動來打開流動路徑574，從而使得栗564可以使液體循環穿過冷卻器562來提取在該壓縮氣體中所攜帶的熱量并且將該熱量送到蓄積器566中。可以在通向控制閥542的管線577中提供一個加熱器576，以便在壓縮氣體被供應至馬達550之前將其選擇性地加熱。控制閥571可以選擇性地被控制器524致動來打開流動路徑579。栗564可以接著使得經加熱的液體穿過管線578遞送至加熱器576以便將熱量傳遞給管線577中的壓縮氣體。該液體可以穿過控制閥571、管線579、以及管線587返回至蓄積器566中。
[0078]參照圖14，根據多個變體的再生性能量系統600可以是與可以包括差速器的一個車橋602相關聯的。車輪606和607可以連接至驅動車橋602上。該車輛可以具有發動機608，該發動機帶有用于驅動車輪610、611的一個驅動橋609。發動機608可以具有用于將燃燒氣體從發動機608傳送至該車輛后部的一個排氣系統612以用于排放。
[0079]加壓流體回路617可以包括一個壓縮機614，該壓縮機通過管線616從大氣615中抽吸空氣。壓縮機614可以被車橋602驅動并且可以穿過管線619向控制閥622遞送加壓氣體，該管線可以包括一個過濾器620。控制閥622可以包括一個致動器，該致動器通過導體(未示出)與控制器624通訊。控制器624可以包括多個導體626(帶有返回線和地線)以用于與電源以及與該車輛的電子網絡互連，該控制器通過該電子網絡可以接收并發送信息。
[0080]控制閥622可以使得壓縮氣體穿過閥路徑628和管線629引回至大氣615中、或者可以使得壓縮氣體穿過閥路徑630引導至止回閥632中。當氣體被引導穿過路徑628返回至大氣615中時，該壓縮機可能做很小的功或不做功。當控制閥628可以被致動來使得流動引導穿過路徑630時，可以對壓縮機614的出口進行節流以致使該壓縮機向車橋602施加一個制動動作。被引導穿過止回閥632的流動現在可以行進到管線634，該管線可以設有一個泄壓閥 636。
[0081]管線634可以連接至一個呈罐的形式的能量儲存裝置638上。罐636可以具有五升的容量并且可以儲存上至500bar的壓縮氣體。可以將加壓氣體維持在儲存罐638中、在止回閥636與控制閥642之間，該控制閥在644處是常閉的。
[0082]在管線634中可以提供一個壓力傳感器645以用于監測流體壓力并且將讀數通過一個導體(未示出)傳送至控制器624。控制閥642可以通過導體(未示出)與控制器624通訊以進行選擇性的致動，以便允許流體壓力被傳輸穿過路徑646并且接著穿過管線651到達馬達650，從而對車橋602施加旋轉。排氣可以從馬達650穿過管線653排出至大氣615中，該管線可以包括一個消音器652。通過本文中的加壓流體回路617，可以捕集并再次釋放制動能量。在氣體的壓縮過程中可能產生熱量。
[0083]通過液體回路660可以捕集在氣體壓縮過程中由壓縮機614產生的熱量并且進行再利用來增大加壓流體回路617的效率，在該液體回路內的液體可以用噴霧或泡沫的形式引入壓縮氣體中。液體回路660可以包括被馬達664驅動的一個栗662。馬達664可以通過一個導體(未示出)與控制器624相連接以便進行選擇性操作。栗662可以通過管線670從蓄積器668中抽吸液體。栗662可以向控制閥672遞送液體，該控制閥在其正常位置中穿過路徑674向管線676開放。管線676可以連接至管線619中的一個施加裝置(例如噴嘴678)上以便將液體施加到離開壓縮機614的壓縮氣體流之中。熱量可以從該壓縮氣體傳遞給所施加的液體，所施加的液體接著可以在分離器681處被分離并且穿過管線682回到蓄積器668，而壓縮氣體繼續前進至控制閥622。
[0084]通過控制閥672的選擇性致動來將路徑680與栗662相連接，就可以使用蓄積器668中所搜集的熱量。這可以穿過管線682來引導栗662的輸出。管線682可以通過控制閥672連接至管線686中的一個施加裝置(例如噴嘴684)上以便將液體施加到被遞送至馬達650之前的壓縮氣體流之中。儲存的熱量可以從施加的液體傳遞至壓縮氣體，所施加的液體接著可以在分離器688處被分離并且穿過管線690回到蓄積器668中，而壓縮氣體繼續前進至控制閥642。通過上述壓縮流體回路617，提供了用于捕集并再次釋放制動能量的機構，其中使用壓縮產生的熱量來升高壓縮氣體的溫度，從而提供效率。
[0085]以下對變體的描述僅展示了被認為落入本發明范圍內的部件、元件、動作、產品和方法，并且不旨在以任何方式限制所明確披露的或沒有明確提出的范圍。部件、元件、動作、產品和方法可以按不同于本文所明確描述的方式進行組合和重新安排并且仍然被認為是落入本發明的范圍內。
[0086]變體I可以包括一種產品以用于儲存并且使用通過具有排氣系統的車輛的驅動車輪來被選擇性地遞送的能量。可以將一個可旋轉元件連接至該驅動車輪上來隨之進行旋轉。一個第一旋轉機構在被該可旋轉元件旋轉時可以提供輸入能量。一個儲存裝置可以接收并儲存該輸入能量。一個第二旋轉機構可以對該輸入能量從該儲存裝置到該第二旋轉機構的選擇性遞送做出反應而進行旋轉。該第二旋轉機構可以選擇性地使該可旋轉元件進行旋轉。該可旋轉元件可以被適配成在第一旋轉方向上旋轉來使得該第一旋轉機構進行旋轉。該可旋轉元件可以被適配成在被該第二旋轉機構旋轉時在該第一旋轉方向上進行旋轉。一個熱傳遞裝置可以環繞該儲存裝置的至少一部分，其中該排氣系統可以被路線確定成穿過該熱交換裝置以便加熱該儲存裝置并且增大所儲存的能量。
[0087]變體2可以包括根據變體I所述的產品，其中該儲存裝置可以具有一個輸入側和一個輸出側。當被布置在該可旋轉元件與該儲存裝置件之間的扭絞離合器閉合時，該輸入側可以從該可旋轉元件接收輸入。可以在該扭絞離合器與該儲存裝置之間布置一個單向離合器。該單向離合器可以被適配成使得該可旋轉元件能夠向該儲存裝置遞送能量并且能夠防止該儲存裝置向該可旋轉元件傳遞能量。
[0088]變體3可以包括根據變體I所述的產品，其中該第一旋轉機構可以包括一個出口回路，并且其中該第二旋轉機構可以包括一個進口系統。一個液體回路可以包括被布置在該出口回路中的一個冷卻裝置以及被布置在該進口系統中的一個加熱裝置。該液體回路可以被路線確定成穿過該冷卻裝置和該加熱裝置以便將熱量從該出口回路傳遞至該進口系統。
[0089]變體4可以包括根據變體I或2所述的產品，其中行星齒輪組可以被連接在該可旋轉元件與該儲存裝置的輸出側之間。該行星齒輪組可以被配置成用于減小旋轉速度。
[0090]變體5可以包括根據變體4所述的產品，其中一個齒輪組可以被連接在該儲存裝置與該可旋轉元件的輸入側之間。該齒輪組可以被適配成用于減小旋轉速度。
[0091]變體6可以包括根據變體I或3所述的產品，其中該儲存裝置包括一個壓力儲箱。
[0092]變體7可以包括根據變體1、2、4或5中任一項所述的產品，其中該儲存裝置可以包括一個扭轉元件，該扭轉元件可以被該第一旋轉機構扭絞。
[0093]變體8可以包括根據變體1、2、4或5中任一項所述的產品，其中該儲存裝置可以包括一個彈簧，其中該彈簧通過該可旋轉元件的操作而被壓縮。
[0094]變體9可以包括一種用于具有傳動系的車輛的產品。一個可旋轉軸可以與該傳動系相接合。一個儲存裝置從該可旋轉軸接收旋轉輸入并且向該可旋轉軸提供旋轉輸出。第一齒輪組可以將該可旋轉軸連接至該儲存裝置。該第一齒輪組可以被該可旋轉軸驅動并且可以驅動該儲存裝置。一個扭絞離合器可以選擇性地使得該可旋轉軸與該第一齒輪組相接合。該可旋轉軸可以選擇性地通過該扭絞離合器和該第一齒輪組來扭絞該儲存裝置。第二齒輪組可以被該儲存裝置所驅動。一個輸出離合器可以選擇性地使得該第二齒輪組與該可旋轉軸相連接。該儲存裝置可以通過該第二齒輪組和該輸出離合器選擇性地旋轉該可旋轉軸。
[0095]變體10可以包括根據變體9所述的產品，其中該可旋轉軸可以僅在一個旋轉方向上能夠旋轉。
[0096]變體11可以包括根據變體9或10所述的產品，其中該傳動系可以包括一個車橋。該儲存裝置可以包括圍繞該車橋以圓形圖案布置的多個儲存裝置。
[0097]變體12可以包括變體9至11中任一項所述的產品，其中該車輛可以包括一個排氣系統。一個包繞體可以環繞該儲存裝置的至少一部分。該排氣系統可以被路線確定成穿過該包繞體以便加熱該儲存裝置。
[0098]變體13可以包括根據變體9至12中任一項所述的產品，其中該儲存裝置可以包括一個彈簧，并且其中該彈簧可以通過該傳動系的旋轉而被壓縮。
[0099]變體14可以包括根據變體13所述的產品，其中該彈簧是氣動彈簧。
[0100]變體15可以包括根據變體9至12中任一項所述的產品，其中該儲存裝置可以包括一個扭轉元件，該扭轉元件可以被該傳動系扭絞。
[0101]變體16可以包括一種產品以用于通過具有熱產生裝置的車輛的車橋來儲存和使用能量。一個壓縮機可以被該車橋驅動從而壓縮一種流體。一個儲存裝置可以接收該流體。一個馬達可以對流體從該儲存裝置到該馬達的選擇性遞送做出反應而旋轉以便選擇性地使該車橋旋轉。該車橋可以被適配成在第一旋轉方向上旋轉從而使該壓縮機進行旋轉。該車橋可以被適配成在被該馬達旋轉時在該第一旋轉方向上進行旋轉。在將流體遞送至該馬達之前可以通過該熱產生裝置來加熱該流體。
[0102]變體17可以包括根據變體16所述的產品并且可以包括從該熱產生源路線確定出的一個排氣系統。一個包繞體可以環繞該儲存裝置的至少一部分并且該排氣系統被路線確定成穿過該包繞體以便加熱該儲存裝置。
[0103]變體18可以包括根據變體16或17所述的產品，其中該壓縮機可以包括一個進口系統。可以在該進口系統中布置一個干燥裝置。該排氣系統可以被路線確定成去到該干燥裝置以便加熱該干燥裝置。
[0104]變體19可以包括根據變體16至18中任一項所述的產品，其中該馬達可以包括一個進口系統。一個液體回路可以將熱量從該熱產生裝置傳遞至該進口系統。
[0105]變體20可以包括根據變體19所述的產品，其中該壓縮機可以包括一個出口回路。可以在該出口回路中布置一個冷卻裝置。該液體回路可以被路線確定成穿過該冷卻裝置。
[0106]在本發明的范圍內對選定變體的以上說明在性質上僅僅是說明性的，因此，其變體或變化不應被認為是脫離了本發明的精神和范圍。
【主權項】
1.一種儲存和使用通過具有排氣系統的車輛的驅動車輪的能量的產品，該產品包括: 一個可旋轉元件，該可旋轉元件連接至該驅動車輪上以便隨之進行旋轉； 一個第一旋轉機構，該第一旋轉機構在被該可旋轉元件旋轉時遞送輸入能量； 一個儲存裝置，該儲存裝置接收并儲存該輸入能量； 一個第二旋轉機構，該第二旋轉機構對該輸入能量從該儲存裝置到該第二旋轉機構的選擇性遞送做出反應而進行旋轉，該第二旋轉機構選擇性地使該可旋轉元件旋轉； 該可旋轉元件被適配成在第一旋轉方向上旋轉以便使該第一旋轉機構進行旋轉，該可旋轉元件被適配成在被該第二旋轉機構旋轉時在該第一旋轉方向上進行旋轉；以及 一個熱交換裝置，該熱交換器裝置環繞該儲存裝置的至少一部分，其中該排氣系統被路線確定成穿過該熱交換裝置以便加熱該儲存裝置并且增大所儲存的能量。2.根據權利要求1所述的產品，其中，該儲存裝置具有一個輸入側和一個輸出側，當被布置在該可旋轉元件與該儲存裝置件之間的扭絞離合器閉合時該輸入側從該可旋轉元件接收輸入，其中，一個單向離合器被布置在該扭絞離合器與該儲存裝置之間，其中該單向離合器被適配成使得該可旋轉元件能夠向該儲存裝置遞送能量并且能夠防止該儲存裝置向該可旋轉元件傳遞能量。3.根據權利要求1所述的產品，其中，該第一旋轉機構包括一個出口回路，并且其中，該第二旋轉機構包括一個進口系統并且進一步包括一個液體回路，該液體回路包括被布置在該出口回路中的一個冷卻裝置以及被布置在該進口系統中的一個加熱裝置，其中該液體回路被路線確定成穿過該冷卻裝置和該加熱裝置以便將熱量從該出口回路傳遞至該進口系統。4.根據權利要求1所述的產品，其中，一個行星齒輪組被連接在該可旋轉元件與該儲存裝置的輸出側之間，其中該行星齒輪組被配置成減小旋轉速度。5.根據權利要求4所述的產品，其中，一個齒輪組被連接在該儲存裝置與該可旋轉元件的輸入側之間，其中該齒輪組被適配成用于減小旋轉速度。6.根據權利要求1所述的產品，其中，該儲存裝置包括一個壓力儲箱。7.根據權利要求1所述的產品，其中，該儲存裝置包括一個被該第一旋轉機構扭絞的扭轉元件。8.根據權利要求1所述的產品，其中，該儲存裝置包括一個彈簧，其中該彈簧是通過該可旋轉元件的操作而被壓縮的。9.一種用于具有傳動系的車輛的產品，該產品包括: 與該傳動系可接合的一個可旋轉軸； 一個儲存裝置，該儲存裝置從該可旋轉軸接收旋轉輸入并且向該可旋轉軸提供旋轉輸出； 一個第一齒輪組，該第一齒輪組將該可旋轉軸連接至該儲存裝置上，該第一齒輪組被該可旋轉軸驅動，并且該第一齒輪組驅動該儲存裝置； 一個扭絞離合器，該扭絞離合器選擇性地將該可旋轉軸與該第一齒輪組相接合，該可旋轉軸通過該扭絞離合器和該第一齒輪組選擇性地扭絞該儲存裝置； 被該儲存裝置驅動的一個第二齒輪組； 一個輸出離合器，該輸出離合器選擇性地使得該第二齒輪組與該可旋轉軸相連接，該儲存裝置通過該第二齒輪組和該輸出離合器選擇性地旋轉該可旋轉軸。10.根據權利要求9所述的產品，其中，該可旋轉軸僅在一個旋轉方向上能夠旋轉。11.根據權利要求9所述的產品，其中，該傳動系包括一個車橋，并且其中，該儲存裝置包括圍繞該車橋以圓形圖案布置的多個儲存裝置。12.根據權利要求11所述的產品，其中，該車輛包括一個排氣系統并且進一步包括環繞該多個儲存裝置的至少一部分的一個包繞體，其中該排氣系統被路線確定成穿過該包繞體以便加熱這些多個儲存裝置。13.根據權利要求9所述的產品，其中，該儲存裝置包括一個彈簧，并且其中，該彈簧是通過該傳動系的旋轉而被壓縮的。14.根據權利要求13所述的產品，其中，該彈簧是一個氣動彈簧。15.根據權利要求9所述的產品，其中，該儲存裝置包括一個被該傳動系扭絞的扭轉元件。
【文檔編號】B60K25/00GK105882403SQ201510563355
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年9月7日
【發明人】L·A·普里查德, T·柯普
【申請人】博格華納公司