CN201317352Y - 气动式刹车回能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种汽车的刹车回能装置，特别是气动式的刹车回能装置。本刹车回能装置是在不带动力输入的一对车轮轴上通过机械传递机构连接空气压缩机，空气压缩机用管道连接储气罐，储气罐又与空气发动机连接，车轮轴上还设置与空气发动机齿轮带切换啮合的制动离合齿轮，切换机构的控制操作杆与刹车踏板联动，空气发动机管道通路上的气阀阀杆与踏板联动。本实用新型结构简单，控制方便，回能率高，易安装，在制动时可将机械能转化为压缩空气的势能，回能时则将压缩空气的势能转化为机械能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气动式刹车回能***，是一种汽车制动回能的机构，属于汽车技术领域。
背景技术
目前的汽车刹车回能***以机-电转化型为主，回能原理为：制动时利用发电机将机械能转化为电能，储存在蓄电池中；回能时利用电动机将电能转化为机械能。***虽可以在将电动机进行优化设计后，也可以充当发电机使用，但至少应具有一个电动机。回能***需要一系列复杂的冲放电控制电路，结构复杂，成本高昂。由于***本身结构的原因，仅在纯电动汽车和HEV(混合动力电动汽车)上得到广泛应用。就目前汽车的动力装置来看，纯电动汽车和混合动力汽车的市场占有率极低，普通燃油动力汽车仍是市场的核心，也是各大汽车生产厂商的主打。结合内燃机汽车的结构特性，机-电式刹车回能***在内燃机车辆上安装，必须在机动车上安装至少一个可用作发电机的电动机，各种传感器、ECU及其控制电路，且蓄电池应符合一定的技术要求。所述的机-电式刹车回能***成本高昂，控制复杂，不具备经济性，因此，可以说机电式刹车回能***在普通内燃机汽车上并不适用。
发明内容
为了克服现有刹车回能***在普通汽车上难以安装的问题，本实用新型的目的是提供一种气动式刹车回能装置，其结构简单，控制方便，回能率高，易安装，在制动时可将机械能转化为压缩空气的势能，回能时则将压缩空气的势能转化为机械能。
解决本实用新型的技术问题所采用的方案是：在不带动力输入的一对车轮轴上通过机械传递机构连接空气压缩机，空气压缩机用管道连接储气罐，储气罐又与空气发动机连接，车轮轴上还设置与空气发动机齿轮带切换啮合的制动离合齿轮，切换机构的控制操作杆与刹车踏板联动，空气发动机管道通路上的气阀阀杆与踏板联动。
上述本刹车回能装置的车轮轴与空气压缩机采用差速器作为二者连接的机械传递机构，差速器轴固定着制动片，制动离合齿轮通过车轮轴上的花键与车轮轴滑动连接且与制动片端面摩擦连接，该差速器可起到ABS的部分功能，使制动力分配不均衡，防止了车辆侧滑。刹车踏板踩下角度越大时，刹车控制操作杆对制动离合齿轮的压紧力越大，制动离合齿轮与制动片间的摩擦力越大，制动离合齿轮与制动片间的相对滑移减小，直至回能齿轮与制动片转速相等。在空气发动机齿轮与其转轴间装有单向离合器，当空气发动机工作时，可驱动空气发动机轴的齿轮转动，当不工作时，回能齿轮转动时，并不会推动空气发动机转动。切换机构是在一盒子中装齿轮和杆件所组成，通过齿轮将控制操作杆与切换拨杆传动连接，刹车踏板踩下时，带动控制操作杆，齿轮又使切换拨杆移动，切换拨杆上的拨叉插在制动离合齿轮中，将该齿轮沿着花键平移，推向差速器轴所固定的制动片，最后使空气压缩机工作。
在空气压缩机和储气罐的出气口都设置有气压感应阀，保证空气压缩机在工作时阻尼恒定，从而保证制动时制动力基本恒定。在储气罐上还设置有结构与气压感应阀相同的保险阀，当罐内压力过高时，可卸压，起保护作用；空气发动机管道通路上的气阀采用流量可变式气阀，随着踏板的踏下角度的改变，阀杆移动的多少可决定压缩空气的流量，进而改变空气发动机的回能转速。伴随着储气罐中空气质量的减小，压力随之减小，当储气罐中空气压力小于一特定值时，气压感应阀关闭，此时回能停止。
上述气压感应阀和保险阀的结构为，阀体内腔中装入弹簧推向下的活塞，活塞下端的阀体设有进气口，阀体与活塞贴合的侧壁设有出气口；空气压缩机的压缩比为10，理论最大气压为1.01MPa，其气压感应阀的开启值为0.8MPa；储气罐出气口的气压感应阀的开启值也为0.8MPa，而保险阀的开启值为2MPa。
空气发动机管道通路上的流量可变式气阀的结构为，气阀阀杆上作用有回位弹簧，气阀阀杆壁面带圆锥槽，进气口和排气口设置在阀体壁正对阀杆的圆锥槽，进气口处于常闭状态的位置。
本实用新型的有益效果是：克服了现有刹车回能***在普通汽车上难以安装的问题，可在将汽车非驱动桥稍做改装的基础上安装本***。***结构简单，控制方便，回能率高，可在汽车制动时将能量合理转化储存起来，降低汽车在综合路面上行驶时，由于制动频繁造成的能耗上升。本***采用的机件(如：空气压缩机、空气发动机、车用中央差速器等)，目前技术成熟、成本低廉。***通过对空气压缩机、空气发动机进行了合理改装和优化，符合车辆制动和行驶性能指标。差速器在***中的合理使用，使车辆在制动时制动力分配合理科学，具有ABS的部分功能，防止了车辆在制动时车轮抱死导致转向性能恶化、制动力分配不均衡、车辆侧滑等现象。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型切换机构的结构示意图；
图3为本实用新型储能和回能机构示意图；
图4为本实用新型差速器与空气压缩机连接示意图；
图5、6为本实用新型可变量孔气阀结构示意图；
图7为本实用新型储气罐结构示意图；
图8为本实用新型气压感应阀、压力感应阀和保险阀示意图。
在图1～8中，各标号依次表示：空气发动机1、管道2、车轮轴3、拨叉4、切换拨杆5、切换机构盒6、气压感应阀7、气压感应阀出口7-1、储气罐8、可变量孔气阀9、气阀阀杆9-1、阀盖9-2、回位弹簧9-3、进气口9-4、排气口9-5、控制操作杆10、空气压缩机11、气压感应阀12、切换拨杆13、差速器轴14、差速器15、制动片16、制动离合齿轮17、空气发动机齿轮18、储气罐进气口19、联轴器20、保险阀21、弹簧21-1、活塞21-2、出气口21-3、进气口21-4。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1、4所示，本气动式刹车回能装置的制动机构由分配制动力的车用差速器15、联轴器20和空气压缩机11组成。本例采用的空气压缩机为活塞式空气压缩机，空气压缩机11的压缩比为10，理论最大气压为1.01MPa。压缩机在出气口位置安装开启值为0.8MPa的压力感应阀门12，即只有当压缩机汽缸内气压大于0.8MPa时，位于出气口的阀门才打开(参见图8)，使压缩机汽缸内气体冲入储气罐8中。保证压缩机压缩空气时所受阻力足够，制动力充足平稳。制动力分配机构机构及原理与车用差速器相同，其转速及扭矩分配与车用差速器转速及扭矩分配计算关系一致。车辆在弯道制动时，内轮的转速应小于外轮的转速。根据车辆行驶时的力学特性可知，内轮所受阻力大于外轮，故而作用于内轮的与内轮旋向相反的扭矩大于外轮，内轮转速低于外轮。用本制动力分配机构将内外轮相连时，结合差速器转速关系，车辆在弯道制动时的过弯性能良好。
差速器轴14两侧的制动片16通过切换机构与车轮轴3上的制动离合齿轮17摩擦连接，当刹车时，切换机构的控制操作杆10动作，切换拨杆5、13上的拨叉4推动制动离合齿轮17压向制动片16，旋转运动经差速器15差速，由联轴器20将动力传递给空气压缩机11，驱动空气压缩机曲轴转动，空气压缩机的曲轴连杆机构将旋转运动转化为空气压缩机活塞的往复运动，从而压缩空气并储存在储气罐8中。
储气罐8出气口处安装由开启压力为0.8MPa的气压感应阀7，该阀门的作用是：当储气罐中气压高于该值时，此阀门会自动开启。气压感应阀门的出气口用管道2连到可变量孔气阀9的进气口9-4处，可变量孔气阀的排气口9-5再分别用管道2接到两个空气发动机1的进气口上，可变量孔气阀9的阀杆9-1与车辆的加速踏板相连。
可变量孔气阀9的结构如图5、6所示，图示位置时，气阀为完全关闭状态。拉动气阀阀杆9-1，阀杆克服回位弹簧9-3的弹簧力向上移动，当阀杆上的圆锥槽到达气阀进气口9-4时，气阀进气口9-4与排气口9-5联通，气阀部分开启，且随阀杆位移量的增大，阀杆9-1开度增大，直至气阀全开。
踩下车辆加速踏板时，可变量孔气阀9开启(开启大小由加速踏板的踩下角度决定)。此时，若气压感应阀7为开启(即储气罐中气压大于0.8MPa)，压缩空气将通过管道2到达空气发动机1，驱动空气发动机1工作。随着储气罐8的气压降低，当气压小于0.8MPa时，气压感应阀7关闭，回能停止。当踩下加速踏板时，若气压感应阀7关闭，空气发动机1仍不工作。
见图1、2，回能离合切换机构结构主要由控制操作杆10、切换机构盒6、切换拨杆5和13、拨叉4、制动离合齿轮17、带花键的车轮轴3和制动片16组成。其中控制操作杆10、切换拨杆5和13、的杆上的切齿的模数与切换机构盒6中的制动齿轮模数相同。控制操作杆10一端与车辆制动踏板相连。当踩下制动踏板时，拉动控制操作杆10向前移动，制动齿轮转动，从而使两切换拨杆5和13向内移动。由于两切换拨杆5和13的拨叉4端均***制动离合齿轮17的槽中，从而推动制动离合齿轮沿车轮轴3的花键向内移动，从而与制动片16摩擦。制动片用六角螺钉连接到制动从动盘片上，制动从动盘片安装在差速器15的差速器轴14上。切换拨叉4对制动离合齿轮的17压紧力越大，制动离合齿轮与制动片16的摩擦力越大，制动离合齿轮17与制动片16间的滑移率越小(转速差越小)，制动从动盘片转动，从而驱动制动机构工作。
由于车辆的制动踏板上均装有回位弹簧，松开制动踏板时，制动踏板回位，拉动控制操作杆10回位(向后移动)，在切换机构的作用下，两切换拨叉4向外移动，制动离合齿轮17沿花键向外移动，制动离合齿轮17与制动片16间压紧力减小，摩擦力减小，最后制动离合齿轮与制动片分离，与空气发动机1上的空气发动机齿轮18啮合。此时只要踩下车辆加速踏板，空气发动机1有空气通入而工作。
见图1、3、7，储能机构主要是储气罐8及其附属的部件组成，储气罐8容积的大小视车辆的最高时速及车辆整备质量而定。为防止制动频率及制动强度过大时储气罐中气压过高，导致储气罐爆裂损坏，储气罐8上应安装保险阀21，保险阀21的结构及原理与气压感应阀7相似(图8)，开启气压值为2MPa，当气压大于该值时，保险阀21开启卸压。阀出气口21-3通向大气。气压感应阀门7的出口7-1与可变量孔气阀9的进气口9-4相连，储气罐8的储气罐进气口19用管道2与位于空气压缩机上的气压感应阀12的出气口相连。
Claims (5)
1、一种气动式刹车回能装置，其特征是：在不带动力输入的一对车轮轴上通过机械传递机构连接空气压缩机，空气压缩机用管道连接储气罐，储气罐又与空气发动机连接，车轮轴上还设置与空气发动机齿轮带切换啮合的制动离合齿轮，切换机构的控制操作杆与刹车踏板联动，空气发动机管道通路上的气阀阀杆与踏板联动。
2、按权利要求1所述的气动式刹车回能装置，其特征是：所述车轮轴上与空气压缩机连接的机械传递机构采用差速器，差速器轴固定着制动片，制动离合齿轮通过车轮轴上的花键与车轮轴滑动连接且与制动片端面摩擦连接，在空气发动机齿轮与其转轴间装有单向离合器；切换机构通过齿轮将控制操作杆与切换拨杆传动连接，切换拨杆上的拨叉插在制动离合齿轮中。
3、按权利要求2所述的气动式刹车回能装置，其特征是：在空气压缩机和储气罐的出气口都设置有气压感应阀，在储气罐上还设置有结构与气压感应阀相同的保险阀；空气发动机管道通路上的气阀采用流量可变式气阀。
4、按权利要求3所述的气动式刹车回能装置，其特征是：气压感应阀和保险阀的结构为，阀体内腔中装入弹簧推向下的活塞，活塞下端的阀体设有进气口，阀体与活塞贴合的侧壁设有出气口；空气压缩机的压缩比为10，理论最大气压为1.01MPa，其气压感应阀的开启值为0.8MPa；储气罐出气口的气压感应阀的开启值也为0.8MPa，而保险阀的开启值为2MPa。
5、按权利要求3所述的气动式刹车回能装置，其特征是：空气发动机管道通路上的流量可变式气阀的结构为，气阀阀杆上作用有回位弹簧，气阀阀杆壁面带圆锥槽，进气口和排气口设置在阀体壁正对阀杆的圆锥槽，进气口处于常闭状态的位置。
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