杆（57)容置于长筒形推杆室（64)之中， 并可在所述推杆室（64)中作平动运动；所述圆柱螺旋压缩弹簧（58)外加装有导套（66)， 所述圆柱螺旋拉伸弹簧（59)外加装有套筒（67)，所述导套（66)和所述套筒（67)分别固 连在所述推杆室（64)的两端；所述推杆（57)在外力作用下可以在所述导套（66)内纵向平 动；所述推杆（57)的相对的两侧面布有齿条和分别与两侧的所述齿条相啮合的推杆上齿 轮（69)和推杆下齿轮（70)，所述推杆（57)的平动与所述推杆上齿轮（69)和推杆下齿轮 (70)的转动可以相互作用、传动；所述推杆室（64)内设有可控阻挡机关，所述阻挡机关用 于对所述推杆（57)向拉伸弹簧（59) -侧平动起到阻挡或放行的作用；所述第一链轮（60) 和第二链轮（61)分别固定于所述压缩弹簧（58)和所述拉伸弹簧（59)的外端的一侧；所 述链条（62)为一段固定长度的链条，所述链条（62)的两端分别穿经所述圆柱螺旋压缩弹 簧（58)和所述圆柱螺旋拉伸弹簧（59)的中空空间，并与所述推杆（57)的两端连接；所述 链条（62)的主体部分位于所述推杆室（64)外侧并与所述第一链轮（60)和第二链轮（61) 啮合；所述弹簧加力机关（63)为一多角型螺栓状凸起物，通过离合传动装置与所述第一链 轮（60)传动连接，所述弹簧加力机关（63)可被扭矩扳手定向旋拧通过所述离合传动装置 带动所述第一链轮（60)旋转而牵拉所述推杆（57)向所述压缩弹簧（58) -侧平动，使所述 压缩弹簧（58)被压缩以及使所述拉伸弹簧（59)被拉长并将弹性形变产生的弹力势能蓄存 于其中，当所述可控阻挡机关放行时，所述推杆（57)在弹力作用下可向所述拉伸弹簧（59) 的一侧复位平动；所述推杆下齿轮（70)转动亦可带动所述推杆（57)向所述压缩弹簧（58) 一侧平动压缩所述压缩弹簧（58)和拉伸所述拉伸弹簧（59)使它们产生弹性形变、积蓄弹 簧弹力势能，同时所述推杆下齿轮（70)通过离合传动装置与所述制动蓄能传动机构传动 连接，用于参与制动蓄能传动；而所述推杆（57)向所述拉伸弹簧（59) -侧平动释放所积蓄 的弹簧弹力势能时可带动所述推杆上齿轮（69)转动，所述推杆上齿轮（69)通过离合传动 装置与所述第一加速齿轮（72)传动连接，进而通过所述内齿圈总成向飞轮（47)方向输出 扭矩，启动所述释能驱动传动机构。5. 根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述 压缩空气蓄-释装置包括一个弹簧气缸（83)、气动活塞（81)和气动推杆（79);所述弹簧 气缸（83)包括弹簧气缸腔（80)、充气阀（84)和螺旋弹簧（82)，其中所述弹簧气缸腔（80) 内气体介质具有设定的初始气压，所述充气阀（84)设置于所述弹簧气缸腔（80)的端部，用 于向所述弹簧气缸腔（80)内预充气至设定的初始气压，所述螺旋弹簧（82)位于所述弹簧 气缸腔（80)内弹簧气缸腔（80)端部至所述气动活塞（81)的内侧之间；所述气动活塞（81) 与所述弹簧气缸腔（80)内壁滑动配合，所述气动活塞（81)外侧与所述气动推杆（79)连 接；所述气动推杆（79)容置于长筒形活动室（86)之中，所述气动推杆（79)在外力作用下 可以在所述活动室（86)中纵向平动，所述活动室（86)内侧设导向支架（87)对所述气动推 杆（79)在所述活动室（86)内平动有导向作用；所述活动室（86)的内壁节段性地设有可控 阻挡机关，用于对所述气动推杆（79)末端向弹簧气缸外平动（88)阻挡或放行；所述气动推 杆（79)的相对的两侧面布有齿条和分别与两侧的所述齿条相啮合的气动推杆上齿轮（89) 和气动推杆下齿轮（90)，所述气动推杆（79)的平动与所述气动推杆上齿轮（89)和气动推 杆下齿轮（90)的转动可以相互作用、传动；所述气动推杆下齿轮（90)转动可带动所述气 动推杆（79)向弹簧气缸内平动（85)压缩其内气体介质和所述螺旋弹簧（82)积蓄气体压 力势能和弹簧弹力势能，同时所述气动推杆下齿轮（90)通过离合传动装置与所述制动蓄 能传动机构传动连接，用于参与制动蓄能传动；所述气动推杆（79)向弹簧气缸外平动（88) 释放所述弹簧气缸（83)内所积蓄的气体压力势能和弹簧弹力势能时可带动所述气动推杆 上齿轮（89)转动，所述气动推杆上齿轮（89)通过离合传动装置与所述第二加速齿轮（92) 传动连接，进而通过所述内齿圈总成向飞轮（47)方向输出扭矩，启动所述释能驱动传动机 构。6. 根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述 锅炉式高压压缩空气产储装置（4)、所述蓄气管（1)和所述气缸组合引擎构成气压传动系 统；所述锅炉式高压压缩空气产储装置（4)和/或所述蓄气管（1)用于作为气压传动系统 的气源装置；所述气缸组合引擎用于作为将气体能转换成机械能的气动执行装置；其中， 所述锅炉式高压压缩空气产储装置（4)作为气源装置还可为气动扭矩扳手提供压缩空气 作为其动力用于旋拧所述弹簧加力机关（63)为车载所述弹簧蓄-释装置积蓄弹力势能以 备用，和/或必要时为车载所述压缩空气蓄-释装置的弹簧气缸（83)补充压缩空气以维 持其内初始气压及其蓄-释功能。7. 根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述 制动蓄能传动机构为在汽车传统技术中的传动轴（53)之旁设置制动轴（75)，包括在所述 传动轴（53)之上加入具有扭矩单向传递作用的超越离合器（51)和具有过载保护作用的 扭矩限制器（52)，在所述传动轴（53)和所述制动轴（75)之间设置参与构成离合传动装置 的齿形链（73)，在所述制动轴（75)之上设置齿形链链轮（74)、制动变速器（76)、制动主动 轮（77)，并且制动主动轮（77)分别通过离合传动装置与所述推杆下齿轮（70)和/或气动 推杆下齿轮（90)传动连接；这样在汽车起动、加速和行驶时所述释能驱动传动机构的动力 传递流程为，从飞轮（47)、离合器（49)、变速器（50)传统技术汽车动力传递流程传递来的 扭矩可通过所述超越离合器（51)和扭矩限制器（52)继续顺向传递到传动轴（53)、差速器 (54)、半轴（55)、驱动轮（56)，驱动汽车；而在汽车减速、制动时所述制动蓄能传动机构的 动力传递流程为，驱动轮（56)扭矩通过半轴（55)、差速器（54)、传动轴（53)、扭矩限制器 (52)、齿形链（73)、齿形链链轮（74)全部传递到制动轴（75)，而该扭矩不会通过所述超越 离合器（51)反向传递到变速器（50)且所述扭矩限制器（52)对向所述制动轴（75)传递扭 矩具有过载保护作用，如此传递到所述制动轴（75)的扭矩进而经制动变速器（76)、制动主 动轮（77)并分别通过离合传动装置向所述推杆下齿轮（70)和/或气动推杆下齿轮（90) 传递，导至所述推杆（57)向所述压缩弹簧（58) -侧平动和/或所述气动推杆（79)向弹簧 气缸内平动（85)，进行制动蓄能。8. 根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述 气缸组合引擎为两部；多个所述做功齿轮（45)包括第一做功齿轮（45a)、第二做功齿轮 (45b)、第三做功齿轮（45c)以及第四做功齿轮（45d)，所述第一做功齿轮（45a)和第二做 功齿轮（45b)分别通过离合传动装置与一部气缸组合引擎中的所述第一气缸活塞杆上齿 轮（33a)和第二气缸活塞杆上齿轮（33b)传动连接；所述第三做功齿轮（45c)和第四做功 齿轮（45d)分别通过离合传动装置与另一气缸组合引擎中的第一气缸活塞杆上齿轮和第 二气缸活塞杆上齿轮传动连接；所述第一做功齿轮（45a)、第二做功齿轮（45b)、第三做功 齿轮（45c)、第四做功齿轮（45d)以及所述第一加速齿轮（72)和第二加速齿轮（92)在所述 内齿圈（2)内匀称排布并各将其转动的扭矩传递给所述内齿圈（2)，所述内齿圈（2)协同汇 总这些扭矩、动力混合，并通过所述飞轮前内啮合齿轮（48)向飞轮（47)方向输出扭矩； 相应地，多个所述复位齿轮（46)包括第一复位齿轮（46a)、第二复位齿轮（46b)、第三 复位齿轮（46c)和第四复位齿轮（46d)，它们亦在所述内齿圈（2)内相对匀称地排布，但系 在所述内齿圈（2)转动的带动下旋转并适时分别通过离合传动装置反向传递扭矩给各气 缸的活塞杆下齿轮（34)促进各气缸活塞杆（13)适时进行复位行程（27);其中所述第一复 位齿轮（46a)和第二复位齿轮（46b)分别通过离合传动装置与一部气缸组合引擎中的所述 第一气缸活塞杆下齿轮（34a)和所述第二气缸活塞杆下齿轮（34b)传动连接，分别适时促 进该两气缸活塞杆（13)复位行程（27);第三复位齿轮（46c)和第四复位齿轮（46d)分别 通过离合传动装置与另一气缸组合引擎中第一气缸活塞杆下齿轮和第二气缸活塞杆下齿 轮传动连接，分别适时促进相应的此二气缸活塞杆复位行程； 各气缸做功行程（26)所导致的做功齿轮（45)转动对内齿圈（2)传递的扭矩显著大于 带动各气缸复位行程（27)的复位齿轮（46)转动所消耗的内齿圈（2)转动的扭矩，使内齿 圈（2)可将足量盈余扭矩向飞轮（47)方向输出。9.根据权利要求1所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统，其特征在于，所述 离合传动装置中可以接通或断开的机械传动可为轴线平行齿轮组合传动、锥齿轮副和/或 链传动； 所述离合传动装置包括： 第一离合传动装置（43)，所述第一离合传动装置（43)分为第一离合传动装置甲（43a) 和第一离合传动装置乙（43b)，所述第一离合传动装置甲（43a)设置于第一气缸活塞杆上 齿轮（33a)与所述第一做功齿轮（45a)之间，用于控制所述所述第一气缸活塞杆上齿轮 (33a)向所述第一做功齿轮（45a)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；所述第一离合传 动装置乙（43b)设置于第二气缸活塞杆上齿轮（33b)与所述第二做功齿轮（45b)之间，用 于控制第二气缸活塞杆上齿轮（33b)向所述第二做功齿轮（45b)传递扭矩在接通与断开状 态之间切换； 第二离合传动装置（44)，所述第二离合传动装置（44)分为第二离合传动装置甲（44a) 和第二离合传动装置乙（44b)，所述第二离合传动装置甲（44a)设置于第一气缸活塞杆下 齿轮（34a)与所述第一复位齿轮（46a)之间，用于控制所述第一复位齿轮（46a)向所述第 一气缸活塞杆下齿轮（34a)传递扭矩在接通与断开状态之间切换；所述第二离合传动装置 乙（44b)设置于第二气缸活塞杆下齿轮（34b)与所述第二复位齿轮（46b)之间，用于控制 所述第二复位齿轮（46b)向所述第二气缸活塞杆下齿轮（34b)传递扭矩在接通与断开状态 之间切换； 第三离合传动装置（69a)，所述第三离合传动装置（69a)设置于所述推杆上齿轮（69) 与所述第一加速齿轮（72)之间，用于控制所述推杆上齿轮（69)向所述第一加速齿轮（72) 传递扭矩在接通与断开状态之间切换； 第四离合传动装置（89a)，所述第四离合传动装置（89a)设置于所述气动推杆上齿轮 (89) 与所述第二加速齿轮（92)之间，用于控制所述气动推杆上齿轮（89)向所述第二加速 齿轮（92)传递扭矩在接通与断开状态之间切换； 第五离合传动装置（78)，所述第五离合传动装置（78)设置于所述制动主动轮（77)与 所述推杆下齿轮（70)之间，用于控制所述制动主动轮（77)向所述推杆下齿轮（70)传递扭 矩在接通与断开状态之间切换； 第六离合传动装置（91)，所述第六离合传动装置（91)设置于所述制动主动轮（77)与 所述气动推杆下齿轮（90)之间，用于控制所述制动主动轮（77)向所述气动推杆下齿轮 (90) 传递扭矩在接通与断开状态之间切换； 第七离合传动装置（63a)，所述第七离合传动装置（63a)设置于所述弹簧加力机关 (63)与所述第一链轮（60)之间，用于控制所述弹簧加力机关（63)向所述第一链轮（60)传 递扭矩在接通与断开状态之间切换；以及 第八离合传动装置（73a)，所述第八离合传动装置（73a)设置于所述传动轴（53)与所 述制动轴（75)之间，用于控制所述传动轴（53)向所述制动轴（75)传递扭矩在接通与断开 状态之间切换； 其中，所设第一离合传动装置（43)可以接通或断开的机械传动机构和第二离合传动 装置（44)可以接通或断开的机械传动机构的结构相同，但扭矩传递方向相反；它们的一端 为所述内齿圈总成其中各做功齿轮（45)和复位齿轮（46)的半径、齿形和齿数相同，另一端 为所述气缸组合引擎其中各活塞杆上齿轮（33)和下齿轮（34)的半径、齿形和齿数相同， 而且第一气缸（9)和第二气缸（10)的活塞杆（13)的长度相同，第一气缸（9)和第二气缸 (10)的活塞杆（13)相对的两个侧面上的齿条的长度、齿形和齿数相同，这样的结构有利于 所述控制器控制第一离合传动装置（43)和第二离合传动装置（44)分别在接通和断开状 态之间周期地、有序地切换，使每个第一气缸（9)或第二气缸（10)的做功行程（26)和复位 行程（27)重复变换，以及每部气缸组合引擎中第一气缸（9)的做功行程（26)与第二气缸 (10)的复位行程（27)同步、随后第一气缸（9)的复位行程（27)与第二气缸（10)的做功行 程（26)同步，交替进行。10. -种根据权利要求9所述的经济利用压缩空气为汽车动力源的系统的方法，其特 征在于，包括以下步骤： 步骤一：在所述热源式压缩空气产供母站，利用夜间低谷电能或风电、太阳能等不易储 藏的电源，通过所述空压机向所述锅炉式高压压缩空气产储装置（4)加压充气，控制系统 调控空气压缩机（98)对所述曲管型高压压缩空气库（95)排放量使之与进入所述水箱（94) 的冷却水（109)流量相适应，使大量气体被加压充入所述曲管型高压压缩空气库（95)内达 到预定高压储存备用，同时冷却水（109)被加热到预定高温汇入集中供热系统； 步骤二：控制系统适时调控高压压缩空气从所述锅炉式高压压缩空气产储装置（4)中 的所述曲管型高压压缩空气库（95)排入车载所述储气管的流量和流速，使车载所述储气 管中压缩空气达到设定压力而气温在加气过程中不至于产生大的变化； 步骤三：汽车启动、加速时，所述弹簧蓄-释装置和/或压缩空气蓄-释装置及其释 能驱动传动机构启动，所述气缸组合引擎及其以压缩空气为动力驱动汽车行驶的传动机构 同时工作； 步骤四：汽车行驶中，在控制器的控制下，每部气缸组合引擎完成以下步骤： 511、 第一气缸（9)的做功行程（26)前一瞬间，第一气缸（9)的活塞（12)触抵在第一气 缸封闭端空间（16)外侧阻挡构件（25)旁，蓄气管进/排气阀（6)和第一气缸进气阀（17) 开启，第一气缸排气阀（18)处于关闭状态，从蓄气管（1)注入第一气缸封闭端空间（16)的 高压压缩空气被蓄气管排气管道（7)和第一气缸封闭端空间（16)周围的电加热器（22)加 热而压力倍增；与此同时第二气缸进气阀（19)和第二气缸排气阀（20)均处于关闭状态，第 二气缸（10)的活塞杆（13)端部止动末端（29)触抵在缓冲减震装置（30); 512、 蓄气管进/排气阀（6)和第一气缸进气阀（17)随即闭合，第一气缸排气阀（18) 继续处于关闭状态，已注入第一气缸封闭端空间（16)的高压压缩空气推动第一气缸（9)的 活塞（12)和活塞杆（13)向该活塞（12)外方运动，该活塞（12)外方为大气压，该活塞（12) 内、外压力差大，有力推动第一气缸（9)做功行程（26)，第一气缸（9)的活塞杆（13)向外平 动带动第一气缸活塞杆上齿轮（33a)做功旋转（38)并通过这时处于接通状态的第一离合 传动装置甲（43a)将扭矩传递给第一做功齿轮（45a)，使第一做功齿轮（45a)转动并带动 内齿圈（2)转动，这时第二离合传动装置甲（44a)处于断开状态故第一气缸活塞杆下齿轮 (34a)处于下齿轮空转（39); 这时，在随内齿圈（2)转动的第二复位齿轮（46b)通过此时处于接通状态的第二离合 传动装置乙（44b)带动第二气缸活塞杆下齿轮（34b)复位旋转（40)推动第二气缸（10)活 塞杆（13)复位行程（27)，因为这时第二气缸进气阀（19)关闭而第二气缸排气阀（20)开启 直通大气（21)，第二气缸（10)复位行程（27)阻力很小，而第一离合传动装置乙（43b)处于 断开状态，故第二气缸活塞杆上齿轮（33b)处于上齿轮空转（41); 在此过程中第一做功齿轮（45a)转动对内齿圈（2)传递的扭矩远大于第二复位齿轮 (46b)转动所消耗的内齿圈（2)转动的扭矩，使内齿圈（2)由此获得的扭矩可以高比例地通 过飞轮前内啮合齿轮（48)向飞轮（47)方向输出； 513、 第一气缸（9)的做功行程（26)结束、复位行程（27)即将开始前一瞬间，第一气缸 (9)的活塞杆（13)端部止动末端（29)触抵缓冲减震装置（30);同时，第二气缸（10)复位 行程（27)结束、做功行程（26)即将开始前一瞬间，第二气缸（10)活塞（12)触抵在第二气 缸封闭端空间（24)外侧阻挡构件（25)旁；这时第一离合传动装置甲（43a)、第一离合传动 装置乙（43b)、第二离合传动装置甲（44a)和第二离合传动装置乙（44b)都处于断开状态， 第一气缸进气阀（17)继续关闭，第二气缸排气阀（20)随即关闭，而且第一气缸排气阀（18) 和第二气缸进气阀（19)随即开启并相通，使第一气缸（9)中还保留有一定压力的压缩空气 迅即经开启的第一气缸排气阀（18)和第二气缸进气阀（19)扩散到第二气缸封闭端空间 (24)； 514、 随即第二离和传动装置甲44a和第一离和传动装置乙43b接通； 这时第一气缸进气阀（17)继续关闭，而第一气缸排气阀（18)和第二气缸进气阀（19) 继续开启并相通，在随内齿圈（2)转动的第一复位齿轮（46a)通过此时处于接通状态的第 二离合传动装置甲（44a)带动第一气缸活塞杆下齿轮（34a)复位旋转（40)，推动第一气缸 (9)的活塞杆（13)进入复位行程（27)，而这时第一离合传动装置甲（43a)处于断开状态， 故第一气缸活塞杆上齿轮（33a)处于上齿轮空转（41); 与此同时，第二气缸排气阀（20)继续关闭，但第二气缸进气阀（19)与第一气缸排气阀 (18)继续开启并相通，第二气缸封闭端空间（24)内压缩空气的压力大于第二气缸（10)的 活塞（12)外侧的大气压而推动第二气缸（10)的活塞（12)和活塞杆（13)向外平动，开始 第二气缸（10)的做功行程（26)，第二气缸（10)的活塞杆（13)向外平动带动第二气缸活塞 杆上齿轮（33b)做功旋转（38)并通过这时处于接通状态的第一离合传动装置乙（43b)将 扭矩传递给第二做功齿轮（45b)，使第二做功齿轮（45b)转动并带动内齿圈（2)转动，而这 时第二离合传动装置乙（44b)处于断开状态，故第二气缸活塞杆下齿轮（34b)处于下齿轮 空转（39); 这时第二气缸封闭端空间（24)与第一气缸（9)的气缸腔（11)相通，而且因为所述第 二气缸（10)的气缸腔（11)的半径r2大于第一气缸（9)的气缸腔（11)的半径ri，r2>ri， 以及r2*ri〖'咅，第二气缸（10)的活塞（12)的面积显著大于第一气缸 (9)的活塞（12)的面积，第二气缸（10)的做功行程（26)的推力显著大于第一气缸（9)的 复位行程（27)的阻力，在此过程中第二气缸（10)做功行程（26)所导致的第二做功齿轮 (45b)转动对内齿圈（2)传递的扭矩明显大于带动第一气缸（9)复位行程（27)的第一复位 齿轮（46a)转动所消耗的内齿圈（2)转动的扭矩，使内齿圈（2)可以将一定量的扭矩通过 飞轮前内啮合齿轮（48)向飞轮（47)方向输出；且在第一气缸（9)的复位行程（27)和第二 气缸（10)的做功行程（26)同时结束时，第一气缸封闭端空间（16)内和第二气缸（10)的 气缸腔（11)内的气体压力均已下降到接近大气压，这时第一气缸（9)的活塞（12)触抵在 第一气缸封闭端空间（16)外侧的阻挡构件（25)旁而第二气缸（10)的活塞杆（13)的端部 止动末端（29)触抵缓冲减震装置（30); S15、重复步骤S11 ; 步骤五：汽车减速、制动时，所述弹簧蓄-释装置和/或压缩空气蓄-释装置及其制 动蓄能传动机构工作，将汽车减速、制动时减少的动能转化为势能蓄存，待汽车起动、加速 时再将该势能转化为汽车的动能。
【专利摘要】本发明提供了一种经济利用压缩空气为汽车动力源的系统及其方法，包括：压缩空气动力装置，其包括可蓄存足量高压压缩空气的车载蓄气管和由第一及第二气缸构成的气缸组合引擎，可充分利用压缩空气产生行车动力；压缩空气产储供气机构，其包括锅炉式高压压缩空气产储装置可用夜间低谷电能产储高压压缩空气同时将并发热量用于集中供暖，并为车载蓄气管加压充气；制动能量回收再生装置，其包括弹簧蓄释装置和/或压缩空气蓄释装置可节省作为行车动力的蓄气管储压缩空气；内齿圈总成，其包括内齿圈和与其内啮合的做功齿轮、第一及第二加速齿轮、飞轮前内啮合齿轮和复位齿轮，用于传递扭矩，混合、输出动力；离合传动装置以及控制器，管控各装置、机构有序协同运作。
【IPC分类】B60K8/00, F01B23/02, F01B11/00
【公开号】CN104948234
【申请号】CN201510289802
【发明人】王力丰
【申请人】王力丰
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年5月29日