專利名稱：氣動式剎車回能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣動式剎車回能系統(tǒng)，是一種汽車制動回能的機構(gòu)， 屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前的汽車剎車回能系統(tǒng)以機一電轉(zhuǎn)化型為主，回能原理為制動時利用 發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)化為電能，儲存在蓄電池中；回能時利用電動機將電能轉(zhuǎn)化 為機械能。系統(tǒng)雖可以在將電動機進行優(yōu)化設(shè)計后，也可以充當(dāng)發(fā)電機使用， 但至少應(yīng)具有一個電動機?；啬芟到y(tǒng)需要一系列復(fù)雜的沖放電控制電路，結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，成本高昂。由于系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)的原因，僅在純電動汽車和HEV(混合動力 電動汽車)上得到廣泛應(yīng)用。就目前汽車的動力裝置來看，純電動汽車和混合動 力汽車的巿場占有率極低，普通燃油動力汽車仍是巿場的核心，也是各大汽車 生產(chǎn)廠商的主打。結(jié)合內(nèi)燃機汽車的結(jié)構(gòu)特性，機一電式剎車回能系統(tǒng)在內(nèi)燃 機車輛上安裝，必須在機動車上安裝至少一個可用作發(fā)電機的電動機，各種傳 感器、ECU及其控制電路，且蓄電池應(yīng)符合一定的技術(shù)要求。所述的機一電式 剎車回能系統(tǒng)成本高昂，控制復(fù)雜，不具備經(jīng)濟性，因此，可以說機電式剎車 回能系統(tǒng)在普通內(nèi)燃機汽車上并不適用。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有剎車回能系統(tǒng)在普通汽車上難以安裝的問題，本實用新型的 目的是提供一種氣動式剎車回能裝置，其結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，回能率高，易 安裝，在制動時可將機械能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的勢能，回能時則將壓縮空氣的勢 能轉(zhuǎn)化為機械能。
解決本實用新型的技術(shù)問題所釆用的方案是在不帶動力輸入的一對車輪 軸上通過機械傳遞機構(gòu)連接空氣壓縮機，空氣壓縮機用管道連接儲氣罐，儲氣 罐又與空氣發(fā)動機連接，車輪軸上還設(shè)置與空氣發(fā)動機齒輪帶切換嚙合的制動 離合齒輪，切換機構(gòu)的控制搡作桿與剎車踏板聯(lián)動，空氣發(fā)動機管道通路上的 氣閥閥桿與踏板聯(lián)動。
上述本剎車回能裝置的車輪軸與空氣壓縮機釆用差速器作為二者連接的機 械傳遞機構(gòu)，差速器軸固定著制動片，制動離合齒輪通過車輪軸上的花鍵與車 輪軸滑動連接且與制動片端面摩擦連接，該差速器可起到ABS的部分功能，使 制動力分配不均衡，防止了車輛惻滑。剎車踏板踩下角度越大時，剎車控制操作桿對制動離合齒輪的壓緊力越大，制動離合齒輪與制動片間的摩擦力越大， 制動離合齒輪與制動片間的相對滑移減小，直至回能齒輪與制動片轉(zhuǎn)速相等。 在空氣發(fā)動機齒輪與其轉(zhuǎn)軸間裝有單向離合器，當(dāng)空氣發(fā)動機工作時，可驅(qū)動 空氣發(fā)動機軸的齒輪轉(zhuǎn)動，當(dāng)不工作時，回能齒輪轉(zhuǎn)動時，并不會推動空氣發(fā) 動機轉(zhuǎn)動。切換機構(gòu)是在一盒子中裝齒輪和桿件所組成，通過齒輪將控制操作 桿與切換撥桿傳動連接，剎車踏板踩下時，帶動控制操作桿，齒輪又使切換撥 桿移動，切換撥桿上的撥叉插在制動離合齒輪中，將該齒輪沿著花鍵平移，推 向差速器軸所固定的制動片，最后使空氣壓縮機工作。
在空氣壓縮機和儲氣罐的出氣口都設(shè)置有氣壓感應(yīng)閥，保證空氣壓縮機在 工作時阻尼恒定，從而保證制動時制動力基本恒定。在儲氣罐上還設(shè)置有結(jié)構(gòu)
與氣壓感應(yīng)閥相同的保險閥，當(dāng)罐內(nèi)壓力過高時，可卸壓，起保護作用；空氣 發(fā)動機管道通路上的氣閥釆用流量可變式氣閥，隨著踏板的踏下角度的改變， 閥桿移動的多少可決定壓縮空氣的流量，進而改變空氣發(fā)動機的回能轉(zhuǎn)速。伴 隨著儲氣罐中空氣質(zhì)量的減小，壓力隨之減小，當(dāng)儲氣罐中空氣壓力小于一特 定值時，氣壓感應(yīng)閥關(guān)閉，此時回能停止。
上述氣壓感應(yīng)閥和保險閥的結(jié)構(gòu)為，閥體內(nèi)腔中裝入彈簧推向下的活塞， 活塞下端的閥體設(shè)有進氣口，閥體與活塞貼合的側(cè)壁設(shè)有出氣口；空氣壓縮機 的壓縮比為10,理論最大氣壓為1.01MPa,其氣壓感應(yīng)閥的開啟值為0.8MPa; 儲氣罐出氣口的氣壓感應(yīng)閥的開啟值也為0.8MPa,而保險閥的開啟值為2MPa。
空氣發(fā)動機管道通路上的流量可變式氣閩的結(jié)構(gòu)為，氣閥閩桿上作用有回 位彈簧，氣閥閥桿壁面帶圓錐槽，進氣口和排氣口設(shè)置在閥體壁正對閥桿的圓 錐槽，進氣口處于常閉狀態(tài)的位置。
本實用新型的有益效果是:克服了現(xiàn)有剎車回能系統(tǒng)在普通汽車上難以安 裝的問題，可在將汽車非驅(qū)動橋稍做改裝的基礎(chǔ)上安裝本系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單， 控制方便，回能率高，可在汽車制動時將能量合理轉(zhuǎn)化儲存起來，降低汽車在 綜合路面上行駛時，由于制動頻繁造成的能耗上升。本系統(tǒng)釆用的機件(如空 氣壓縮機、空氣發(fā)動機、車用中央差速器等)，目前技術(shù)成熟、成本低廉。系統(tǒng) 通過對空氣壓縮機、空氣發(fā)動機進行了合理改裝和優(yōu)化，符合車輛制動和行駛 性能指標(biāo)。差速器在系統(tǒng)中的合理使用，使車輛在制動時制動力分配合理科學(xué), 具有ABS的部分功能，防止了車輛在制動時車輪抱死導(dǎo)致轉(zhuǎn)向性能惡化、制動 力分配不均衡、車輛側(cè)滑等現(xiàn)象。


圖l為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖2為本實用新型切換機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型儲能和回能機構(gòu)示意圖4為本實用新型差速器與空氣壓縮機連接示意圖5、 6為本實用新型可變量孔氣閥結(jié)構(gòu)示意圖7為本實用新型儲氣罐結(jié)構(gòu)示意圖8為本實用新型氣壓感應(yīng)閥、壓力感應(yīng)閥和保險閥示意圖。
在圖1~8中，各標(biāo)號依次表示空氣發(fā)動機l、管道2、車輪軸3、撥叉4、 切換撥桿5、切換機構(gòu)盒6、氣壓感應(yīng)閥7、氣壓感應(yīng)閥出口 7-1、儲氣罐8、可 變量孔氣閥9、氣閥閥桿9-l、閥蓋9-2、回位彈簧9-3、進氣口 9-4、排氣口 9-5、 控制操作桿IO、空氣壓縮機ll、氣壓感應(yīng)閥12、切換撥桿13、差速器軸14、 差速器15、制動片16、制動離合齒輪17、空氣發(fā)動機齒輪18、儲氣罐進氣口 19、聯(lián)軸器20、保險閥21、彈簧21-1、活塞21-2、出氣口21-3、進氣口21-4。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
如圖1、 4所示，本氣動式剎車回能裝置的制動機構(gòu)由分配制動力的車用差 速器15、聯(lián)軸器20和空氣壓縮機11組成。本例釆用的空氣壓縮機為活塞式空 氣壓縮機，空氣壓縮機ll的壓縮比為10,理論最大氣壓為1.01MPa。壓縮機在 出氣口位置安裝開啟值為0.8MPa的壓力感應(yīng)閥門12,即只有當(dāng)壓縮機汽缸內(nèi) 氣壓大于0.8MPa時，位于出氣口的閥門才打開(參見圖8)，使壓縮機汽缸內(nèi) 氣體沖入儲氣罐8中。保證壓縮機壓縮空氣時所受阻力足夠，制動力充足平穩(wěn)。 制動力分配機構(gòu)機構(gòu)及原理與車用差速器相同，其轉(zhuǎn)速及扭矩分配與車用差速 器轉(zhuǎn)速及扭矩分配計算關(guān)系一致。車輛在彎道制動時，內(nèi)輪的轉(zhuǎn)速應(yīng)小于外輪 的轉(zhuǎn)速。根據(jù)車輛行駛時的力學(xué)特性可知，內(nèi)輪所受阻力大于外輪，故而作用 于內(nèi)輪的與內(nèi)輪旋向相反的扭矩大于外輪，內(nèi)輪轉(zhuǎn)速低于外輪。用本制動力分 配機構(gòu)將內(nèi)外輪相連時，結(jié)合差速器轉(zhuǎn)速關(guān)系，車輛在彎道制動時的過彎性能 良好。
差速器軸14兩側(cè)的制動片16通過切換機構(gòu)與車輪軸3上的制動離合齒輪 17摩擦連接，當(dāng)剎車時，切換機構(gòu)的控制搡作桿10動作，切換撥桿5、 13上的 撥叉4推動制動離合齒輪17壓向制動片16,旋轉(zhuǎn)運動經(jīng)差速器15差速，由聯(lián) 軸器20將動力傳遞給空氣壓縮機11，驅(qū)動空氣壓縮機曲軸轉(zhuǎn)動，空氣壓縮機的 曲軸連桿機構(gòu)將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為空氣壓縮機活塞的往復(fù)運動，從而壓縮空氣并 儲存在儲氣罐8中。
儲氣罐8出氣口處安裝由開啟壓力為0.8MPa的氣壓感應(yīng)閥7,該閥門的作 用是當(dāng)儲氣罐中氣壓高于該值時，此閥門會自動開啟。氣壓感應(yīng)閥門的出氣 口用管道2連到可變量孔氣閥9的進氣口 9-4處，可變量孔氣閥的排氣口 9-5再分別用管道2接到兩個空氣發(fā)動機1的進氣口上，可變量孔氣閥9的閥桿9-l 與車輛的加速踏板相連。
可變量孔氣閥9的結(jié)構(gòu)如圖5、 6所示，圖示位置時，氣閥為完全關(guān)閉狀態(tài)。 拉動氣閥閩桿9-l，閥桿克服回位彈簧9-3的彈簧力向上移動，當(dāng)閥桿上的圓錐 槽到達氣閥進氣口 9-4時，氣閥進氣口 9-4與排氣口 9-5聯(lián)通，氣閥部分開啟， 且隨閥桿位移量的增大，閥桿9-l開度增大，直至氣閥全開。
踩下車輛加速踏板時，可變量孔氣閥9開啟(開啟大小由加速踏板的踩下 角度決定)。此時，若氣壓感應(yīng)閥7為開啟(即儲氣罐中氣壓大于0.8MPa)，壓 縮空氣將通過管道2到達空氣發(fā)動機1，驅(qū)動空氣發(fā)動機l工作。隨著儲氣罐8 的氣壓降低，當(dāng)氣壓小于0.8MPa時，氣壓感應(yīng)閥7關(guān)閉，回能停止。當(dāng)踩下加 速踏板時，若氣壓感應(yīng)閥7關(guān)閉，空氣發(fā)動機l仍不工作。
見圖l、 2,回能離合切換機構(gòu)結(jié)構(gòu)主要由控制操作桿IO、切換機構(gòu)盒6、 切換撥桿5和13、撥叉4、制動離合齒輪17、帶花鍵的車輪軸3和制動片16 組成。其中控制操作桿IO、切換撥桿5和13、的桿上的切齒的模數(shù)與切換機構(gòu) 盒6中的制動齒輪模數(shù)相同?？刂撇僮鳁U10—端與車輛制動踏板相連。當(dāng)踩下 制動踏板時，拉動控制操作桿10向前移動，制動齒輪轉(zhuǎn)動，從而使兩切換撥桿 5和13向內(nèi)移動。由于兩切換撥桿5和13的撥叉4端均插入制動離合齒輪17 的槽中，從而推動制動離合齒輪沿車輪軸3的花鍵向內(nèi)移動，從而與制動片16 摩擦。制動片用六角螺釘連接到制動從動盤片上，制動從動盤片安裝在差速器 15的差速器軸14上。切換撥叉4對制動離合齒輪的17壓緊力越大，制動離合 齒輪與制動片16的摩擦力越大，制動離合齒輪17與制動片16間的滑移率越小 (轉(zhuǎn)速差越小)，制動從動盤片轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動制動機構(gòu)工作。
由于車輛的制動踏板上均裝有回位彈簧，松開制動踏板時，制動踏板回位， 拉動控制搡作桿10回位(向后移動)，在切換機構(gòu)的作用下，兩切換撥叉4向 外移動，制動離合齒輪17沿花鍵向外移動，制動離合齒輪17與制動片16間壓 緊力減小，摩擦力減小，最后制動離合齒輪與制動片分離，與空氣發(fā)動機l上 的空氣發(fā)動機齒輪18嚙合。此時只要踩下車輛加速踏板，空氣發(fā)動機l有空氣 通入而工作。
見圖1、 3、 7，儲能機構(gòu)主要是儲氣罐8及其附屬的部件組成，儲氣罐8 容積的大小視車輛的最高時速及車輛整備質(zhì)量而定。為防止制動頻率及制動強 度過大時儲氣罐中氣壓過高，導(dǎo)致儲氣罐爆裂損壞，儲氣罐8上應(yīng)安裝保險閥 21,保險閥21的結(jié)構(gòu)及原理與氣壓感應(yīng)閥7相似(圖8),開啟氣壓值為2MPa， 當(dāng)氣壓大于該值時，保險閥21開啟卸壓。閥出氣口 21-3通向大氣。氣壓感應(yīng) 閥門7的出口 7-1與可變量孔氣閥9的進氣口 9-4相連，儲氣罐8的儲氣罐進氣 口 19用管道2與位于空氣壓縮機上的氣壓感應(yīng)閥12的出氣口相連。
權(quán)利要求1、一種氣動式剎車回能裝置，其特征是在不帶動力輸入的一對車輪軸上通過機械傳遞機構(gòu)連接空氣壓縮機，空氣壓縮機用管道連接儲氣罐，儲氣罐又與空氣發(fā)動機連接，車輪軸上還設(shè)置與空氣發(fā)動機齒輪帶切換嚙合的制動離合齒輪，切換機構(gòu)的控制操作桿與剎車踏板聯(lián)動，空氣發(fā)動機管道通路上的氣閥閥桿與踏板聯(lián)動。
2、 按權(quán)利要求l所述的氣動式剎車回能裝置，其特征是所述車輪軸上與 空氣壓縮機連接的機械傳遞機構(gòu)釆用差速器，差速器軸固定著制動片，制動離 合齒輪通過車輪軸上的花鍵與車輪軸滑動連接且與制動片端面摩擦連接，在空 氣發(fā)動機齒輪與其轉(zhuǎn)軸間裝有單向離合器；切換機構(gòu)通過齒輪將控制操作桿與 切換撥桿傳動連接，切換撥桿上的撥叉插在制動離合齒輪中。
3、 按權(quán)利要求2所述的氣動式剎車回能裝置，其特征是在空氣壓縮機和 儲氣罐的出氣口都設(shè)置有氣壓感應(yīng)閥，在儲氣罐上還設(shè)置有結(jié)構(gòu)與氣壓感應(yīng)閥 相同的保險閥；空氣發(fā)動機管道通路上的氣閥采用流量可變式氣閥。
4、 按權(quán)利要求3所述的氣動式剎車回能裝置，其特征是氣壓感應(yīng)閩和保 險閥的結(jié)構(gòu)為，閥體內(nèi)腔中裝入彈簧推向下的活塞，活塞下端的閥體設(shè)有進氣 口，閥體與活塞貼合的側(cè)壁設(shè)有出氣口；空氣壓縮機的壓縮比為10，理論最大 氣壓為1.01MPa,其氣壓感應(yīng)閥的開啟值為0.8MPa;儲氣罐出氣口的氣壓感應(yīng) 閥的開啟值也為0.8MPa，而保險閥的開啟值為2MPa。
5、 按權(quán)利要求3所述的氣動式剎車回能裝置，其特征是空氣發(fā)動機管道 通路上的流量可變式氣閥的結(jié)構(gòu)為，氣閩閥桿上作用有回位彈簧，氣閩閥桿壁 面帶圓錐槽，進氣口和排氣口設(shè)置在閥體壁正對閥桿的圓錐槽，進氣口處于常 閉狀態(tài)的位置。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車的剎車回能裝置，特別是氣動式的剎車回能裝置。本剎車回能裝置是在不帶動力輸入的一對車輪軸上通過機械傳遞機構(gòu)連接空氣壓縮機，空氣壓縮機用管道連接儲氣罐，儲氣罐又與空氣發(fā)動機連接，車輪軸上還設(shè)置與空氣發(fā)動機齒輪帶切換嚙合的制動離合齒輪，切換機構(gòu)的控制操作桿與剎車踏板聯(lián)動，空氣發(fā)動機管道通路上的氣閥閥桿與踏板聯(lián)動。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，回能率高，易安裝，在制動時可將機械能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的勢能，回能時則將壓縮空氣的勢能轉(zhuǎn)化為機械能。
文檔編號B60T1/10GK201317352SQ200820199920
公開日2009年9月30日 申請日期2008年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月27日
發(fā)明者敏 樊, 陳蜀喬 申請人:昆明理工大學(xué)