CN101574929A - 气泵回能与摩擦结合的双功能刹车装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种刹车装置，特别是气泵储能制动及摩擦制动双功能刹车装置，属于载运工具技术领域。本装置在制动鼓刹车装置基础上，将气泵装在与车轴垂直的滑动轴上，气泵的转轴延伸到制动鼓内，转轴末端装摩擦滚轮，滑动轴末端装有电磁铁并设置有抵压着气泵的复位弹簧，气泵用输气管经电磁阀和气压控制电磁阀连接到高压储气罐，电磁阀和气压控制电磁阀与电子控制装置电控连接，电子控制装置的开关与制动踏板和加油踏板联动，轮辋边缘安装转速传感器并通过信号线接到电子控制装置中的ABS控制板。本装置结构小巧方便，成本较低，易实施，启动可利用刹车时的储能，刹车时摩擦制动和气泵刹车回能制动两个系统同时起作用，制动更安全。

Description

气泵回能与摩擦结合的双功能刹车装置

技术领域

本发明涉及一种气泵刹车回能制动及摩擦制动双系统刹车装置，属于载运工具技术领域。

背景技术

将刹车能量转变为压缩空气能进行存储，可节约能源，大幅度减少车辆行驶的油耗。目前刹车回能的方式主要采用两类：一是将刹车能量带动一个发电机发电，并将电能存储；二是采用将刹车能量转变为压缩空气能进行存储。电能存储回能的方式能量利用率较低，电能转换装置成本也较高，难以推广；压缩空气的回能方式，通常是将回能装置设置在汽车的传动总轴位置，这种回能装置较大且复杂，机构过于沉重，并且这种压缩空气回能刹车不如刹车片容易控制，因此在应用中存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种气泵回能与摩擦结合的双功能刹车装置，结构小巧方便，成本较低，易实施，启动可利用刹车时的储能，刹车时摩擦制动和气泵刹车回能制动两个系统同时起作用，制动更安全。

解决本发明的技术问题所采用的方案是：制动鼓与轴心盘固定成一体，制动蹄装在制动鼓空腔中，其特征是：气泵装在与车轴垂直的滑动轴上，气泵的转轴延伸到制动鼓内，转轴末端装摩擦滚轮，滑动轴末端装有电磁铁并设置有抵压着气泵的复位弹簧，气泵用输气管经电磁阀和气压控制电磁阀连接到高压储气罐，电磁阀和气压控制电磁阀与电子控制装置电控连接，电子控制装置的开关与制动踏板和加油踏板联动，轮辋边缘安装转速传感器并通过信号线接到电子控制装置中的ABS控制板。

当刹车时，刹车踏板就同时接通了滑动轴末端的制动电磁铁和刹车的电源开关。①制动电磁铁通电产生磁力，气泵的滑动座受吸引向电磁铁方向运动，被磁力固定。于是气泵转轴上的摩擦滚轮紧压在制动鼓的内表面，使气泵工作，同时车辆传统的摩擦制动机构的制动蹄也紧压在制动鼓上；②同时，与气泵连接的电磁阀由于电子控制装置的开关接通，阀芯移动，使气泵处于压缩空气的工作状态，控制着将吸入的空气通过输气管流经气压控制电磁阀后，进入到高压储气罐内。刹车力度越强，与之联动可变电阻的阻值越大，电子控制装置使流入气压控制电磁阀的线圈电流越大，磁力越强，锥形阀门芯关闭越紧，压缩空气压力增加，气泵的转动力矩加大，刹车力矩加大，这样就实现了电控刹车力矩的目的，电控制动对于刹车踏板全程都起作用。

机械制动仍然采用传统车辆的结构，踩下刹车踏板时，对于机械制动而言前半程是空行程，继续向下采刹车踏板，机械制动开始起作用。制动鼓内的制动蹄张开，进行摩擦制动。在刹车的后半行程，摩擦制动和气泵制动同时工作。

综合上述，本发明的刹车系统具有了机械及电控双重控制刹车力矩的功能。充分保证了制动的安全性。

本装置气泵移动的滑动轴是通过固定座固定在车轴轴承上的，气泵又固定在滑动座上，滑动座装在滑动轴上，复位弹簧一端抵压着滑动轴末端的电磁铁支座上，另一端抵压着滑动座，使气泵在不工作时保持摩擦滚轮脱离制动鼓。

所述的与气泵输气管相连的电磁阀采用二位一通的电磁阀，一阀口接气泵的出口，另一阀口接气泵的入口；制动踏板和加油踏板都与一可变电阻联动，电子控制装置中采用三极管放大电路与继电器连接成，ABS控制板的输出端以及所述可变电阻都接入三极管放大电路的输入端，而输出端的继电器与气压控制电磁阀连接；在制动踏板和加油踏板处分别装有开关，各开关分别对应串联有继电器，各继电器的触点又与三极管放大电路的电源串联并同时与电磁阀的对应线圈连接。

所述的在制动鼓的边缘还装有一制动器护罩，将制动蹄和气泵的摩擦滚轮包容在其中，从而对机械运动构件起到较好的保护作用。

在所述的气压控制电磁阀中采用了锥形阀芯及对应的锥形阀孔，阀芯端面抵压着阀弹簧，通过本装置的电子控制装置，可调整流经气压控制电磁阀的磁力线圈电流的大小，达到调整锥形阀芯与锥形阀孔之间缝隙的大小，也就可以起到调整进入高压储气罐或驱动气动马达气压的大小。

本发明的有益效果是：采用气泵回能的方式来回收存储刹车时的能量，结构小巧方便，适用于中型及重型车。刹车的能量通过气泵转变为高压气的能量进行回收，避免了场下坡时，摩擦制动过热的缺点。所回收的能量在汽车启动时重新释放，变为动能，可充分利用能源，降低油耗，且回能装置的结构简单，成本较低。在急刹车时，摩擦制动和气泵刹车回能制动两个系统同时起作用，实现双系统制动，制动更安全。具有ABS功能。使制动更具有充分的安全性。

附图说明

图1为本发明机械部分整体结构示意图；

图2为本发明机械部分局部结构示意图；

图3为本发明的气动和电控原理示意图；

图4为本发明的气压控制电磁阀示意图。

图1～4中各标号依次表示：轮胎1、轮辋齿圈2、转速传感器3、辐条4、制动鼓5、摩擦滚轮6、轴心盘7、制动器护罩8、轮辋9、电磁铁10、复位弹簧11、滑动轴12、气泵进出气口13、气泵14、滑动座15、固定座16、车轴轴承17、车轴18、制动蹄19、电磁阀20、气压控制电磁阀21、高压储气罐22、输气管23、锥形阀芯24、摩擦制动阀25、阀弹簧26、ABS控制板27。

具体实施方式

下面结合附图1～4和实施例对本发明作进一步说明。

参见图1、2，本装置的机械制动仍然采用传统车辆的制动结构，即制动鼓5与轴心盘7固定成一体，制动蹄19装在制动鼓5空腔中。本装置的电控气泵回能制动机构是，气泵14固定在滑动座15上，滑动座15又装在滑动轴12上，滑动轴12与车轴18垂直，四根对称地固定在固定座16上，固定座16又固定在车轴轴承17上，滑动轴12的移动末端通过支座安装着电磁铁10，在电磁铁的支座与滑动座15之间抵压着复位弹簧11。气泵14的转轴延伸到制动鼓5内，转轴末端所装的摩擦滚轮6正对着制动鼓5内壁。当电磁铁10得电时，气泵14工作，电磁铁10将滑动座15吸起，使气泵14转轴的摩擦滚轮6紧贴在制动鼓5上，随摩擦滚轮6转动而进行压气，或者由高压气体驱动摩擦滚轮6而带动制动鼓5转动。气泵14的气泵进出气口13通过输气管23依次连接电磁阀20和气压控制电磁阀21，电磁阀20采用二位一通的电磁阀，一阀口接气泵的出口，另一阀口接气泵14的入口，当刹车时电磁阀20处在气泵14向高压储气罐22输送压缩空气的状态；当加速时电磁阀20处在高压储气罐22向气泵14输送压缩空气的状态，气泵14此时转换成气动马达。

参见图3，在电控方面，刹车时，刹车踏板向下运动，接通刹车电源开关K1，二位一通的电磁阀20的继电器J1接通，阀芯移动，使流向高压储气罐22工位的阀孔打开。气泵14处于压缩空气的工作状态，将空气由电磁阀20的吸气孔吸入空气进行压缩，压缩的高压空气由输气管23经过气压控制电磁阀21进入到高压储气罐22内(高压储气罐22装有安全阀)。刹车力度越强，与刹车踏板相连的滑动可变电阻R阻值越大，三极管放大电路中的VT2的电流越大，气压控制电磁阀21的线圈电流越大，磁力越强，锥形阀芯24(见图4)关闭越紧，压缩空气压力增加，气泵14的转动力矩加大，刹车力矩也随之加大，这样就实现了电控刹车力矩的目的。另外，刹车踏板刚向下运动的初始阶段，电控的气泵刹车力矩首先做功；刹车踏板继续向下运动时，传统机械式摩擦刹车装置才开始工作，提供了机械摩擦和电控气泵阻力的双重控制刹车力矩，从而使车辆的制动更加安全。

松开刹车后，电控装置处于断电状态，起进出气控制作用的电磁阀20在回到中间位置，气泵进出气口13关闭，高压空气存储于高压储气罐22内，不会泄漏。

当汽车离合器连接好之后，汽车启动时，踩下油门，油门踏板与电子控制装置中的开关K2在机械上是联动的，这时高压储气罐22向气泵14供气，气泵14此时转换为气动马达，摩擦滚轮6带动制动鼓5转动。油门电源开关K2接通，电磁阀20的控制继电器J2接通，阀芯与上述移动方向相反，气管发生切换。气泵14处于气动马达的工作状态，高压储气罐22内的压缩空气由高压空气通过气压控制电磁阀21经气泵输气管23进入气泵14(气动马达)内，油门力度越强，与之相连的滑动电阻R阻值越小，VT2的电流越小，气压控制电磁阀21的线圈中电流越小，磁力越弱，锥形阀芯24受阀弹簧26推开的作用(见图4)，开度越大，输出压缩空气压力增加，气泵14的转动力矩加大，启动力矩加大，这样就实现了机械及电控双重控制起动力矩的功能。

ABS功能：见图3，当车辆紧急制动时，①车轮的转速在制动系统的作用下迅速降低，当轮辋轮辋齿圈2旁安装的转速传感器3感知到车轮即将停止转动时，由转速传感器3发出信号i_v到ABS控制板27，ABS控制板27给出一个指令传送到刹车的电子控制装置中放大电路的输入端，通过调节控制气压控制电磁阀21的线圈电流来减小制动力，当车轮恢复到车轮又即将停转时制动力再减小，如此反复，确保车轮不被抱死；②ABS控制板27给出的指令同时传送到原有汽车的摩擦制动阀25，通过调节控制摩擦制动力，确保车轮不被抱死，这样就从两方面实行了ABS功能。即当车轮恢复到车轮又即将停转时制动力再减小，如此反复，确保车轮不被抱死，这种动作是十分迅速的，每秒钟大约发生几十次。这样既能保持足够的制动力，又能防止车轮抱死后车辆失去控制。特别是在湿滑路面上，车轮抱死会发生侧滑、打转，十分危险。

Claims (5)

1、一种气泵回能与摩擦结合的双功能刹车装置，制动鼓与轴心盘固定成一体，制动蹄装在制动鼓空腔中，其特征是：气泵装在与车轴垂直的滑动轴上，气泵的转轴延伸到制动鼓内，转轴末端装摩擦滚轮，滑动轴末端装有电磁铁并设置有抵压着气泵的复位弹簧，气泵用输气管经电磁阀和气压控制电磁阀连接到高压储气罐，电磁阀和气压控制电磁阀与电子控制装置电控连接，电子控制装置的开关与制动踏板和加油踏板联动，轮辋边缘安装转速传感器并通过信号线接到电子控制装置中的ABS控制板。

2、按权利要求1所述的气泵回能与摩擦结合的双功能刹车装置，其特征是：气泵移动的滑动轴通过固定座固定在车轴轴承上，气泵固定在滑动座上，滑动座装在滑动轴上，复位弹簧一端抵压着滑动轴末端的电磁铁支座上，另一端抵压着滑动座。

3、按权利要求1所述的气泵回能与摩擦结合的双功能刹车装置，其特征是：与气泵输气管相连的电磁阀采用二位一通的电磁阀，一阀口接气泵的出口，另一阀口接气泵的入口；制动踏板和加油踏板都与一可变电阻联动，电子控制装置中采用三极管放大电路与继电器连接成，ABS控制板的输出端以及所述可变电阻都接入三极管放大电路的输入端，而输出端的继电器与气压控制电磁阀连接；在制动踏板和加油踏板处分别装有开关，各开关分别对应串联有继电器，各继电器的触点又与三极管放大电路的电源串联并同时与电磁阀的对应线圈连接。

4、按权利要求2所述的气泵回能与摩擦结合的双功能刹车装置，其特征是：在制动鼓的边缘还装有一制动器护罩，将制动蹄和气泵的摩擦滚轮包容在其中。

5、按权利要求3所述的气泵回能与摩擦结合的双功能刹车装置，其特征是：在所述的气压控制电磁阀中采用了锥形阀芯及对应的锥形阀孔，阀芯端面抵压着阀弹簧。

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