CN101767578A - 汽车后桥减速刹车 - Google Patents

Abstract

汽车后桥减速刹车，是通过在汽车后桥上安装连接桥及齿轮减速器，在连接桥上安装起离合器作用的齿轮，齿轮连接减速器，当需要时减速器才运转。减速器的动力输出一端在向外延伸的同步齿轮轴上设曲轴。在曲轴连杆轴径上连接柱塞式液压油缸的柱塞杆顶端。油缸筒底端两侧设轴销连接并固定在减速器壁。柱塞杆在曲轴带动下做圆周往复伸缩运动，油缸跟随曲轴旋转来回摆动。油缸筒壁设多条并联油管至液压油箱，以满足曲轴不同转速下，液压油进出油缸的速度要求。在液压油箱内，油管端设截流阀，当柱塞杆向缸内做回缩运动时，限制油管的出油速度便限制了柱塞回缩速度，就控制了曲轴转速，就间接地控制了轮胎转速，起到了刹车作用。特点：在陡坡或长坡上可以长时间恒定车辆速度。

Description

汽车后桥减速刹车

技术领域：汽车后桥减速刹车是汽车组成的一部分，是汽车后桥兼刹车的组合，是一种能限制汽车行驶速度，起到使车辆停止运行作用的后桥刹车装置。

背景技术：当前汽车所使用的刹车形式由来已久，是由固定在轮胎钢板上的圆形刹车毂，加上固定在后桥半轴壳外端上的二个半圆形刹车蹄及上面的磨片和凸轮轴连接着桥壳上安装的刹车分泵组成。当需要时，刹车分泵在气压的作用下带动凸轮轴转动，使得刹车蹄片与刹车毂紧密接触，在磨擦力的作用下，使得刹车毂的转速降低，直到停止转动，从而控制了轮胎转动，产生了刹车效果.

此种刹车系统缺点如下：

1、在气压不足时无法使用；

2、结构复杂，零部件繁多，任何一个小零件出故障也会导至刹车效果降低或失灵，可能引起事故；

3、当载重汽车连续下坡情况下，为降低车速会连续不断地使用刹车，会使刹车磨片与刹车毂磨擦过久产生热量过大而使铁制刹车毂由于过热而变红，降低了以至消失磨擦效果，车辆因失去刹车可能产生重大事故。

发明内容：当前山区公路比比皆是，在相同或不同的坡路行车事故几乎每天都在发生，为了克服这一世界上的行车难题，本人悉心摸索，另寻途径，开发出另外一种原理的刹车方式，通过在车辆后桥上用齿轮连接减速器，当转速降低几倍之后，用液压油缸柱塞杆收缩背压工作来抵消车辆向前行驶的惯性力。

技术方案：因传统刹车很难进行深入开发，现在只有另寻途径。车的动力由后桥主减速器锥齿传递给盆齿，再经差速器传递给半轴到车轮。当车辆下坡时，由于惯性作用，车速越来越快，动力是由于车轮到半轴传递给差速器到盆齿，盆齿再带动锥齿将力传递给机器，使车辆机器转速超过安全范围，高速旋转。此时，如果在后桥上向半轴或后桥主减速器施加一个相反的力，把车辆向前惯性产生的力消耗掉，或开始就用力加以限制，不让惯性的力增大，这样车辆的快慢就在掌控之中，车辆的安全就有了保障。

技术方案：连接桥

方案一、在车辆的驱动桥上安装一个连接桥，连接桥的作用是连接车辆的后桥的盆齿同减速器。连接桥包括同盆齿相齿合的连接桥主动齿，及和主动齿为一体的随动齿。随动齿再带动第二主动齿，第二主动齿固定在连接桥离合器齿轮轴上，同轴同步旋转。齿轮轴两侧固定在连接桥壁，齿轮离合器主动齿也固定在离合器齿轮轴上，同轴同步旋转，并可以在轴上的划道内划动，以实现同离合器随动齿的接合与分离。接合时用桥外气缸带动拉杆，带动离合器拨叉，使主动齿划动与随动齿结合.分离时排放气压，归位弹簧，推动拨叉带动主动齿同随动齿分离。齿轮离合器随动齿固定在连接桥壁的一部分，向桥壳内伸入的离合器随动齿轴上。离合器随动齿带动减速器主动齿。不工作时，离合器主动齿，离合器齿轮轴，同连接桥第一主从动齿跟随主减速器盆齿同步转动。

方案二、半挂车挂车专用。由于挂车轴结构原因，本减速刹车外形上受到空间限制，用一气φ457型后驱动桥为例。取下主减速器，铸造同主减速器圆孔大小相等的连接桥壳。连接桥的作用是连接半轴同减速器，连接桥固定在后桥壳上，伸入桥内的部分是半轴的托架及“齿轮离合器”随动齿的齿轮轴。离合器主动齿固定在半轴内端的齿牙上，并可以在齿牙上滑动，同半轴同步旋转。离合器随动齿连接“减速器”主动齿，接合时桥外气缸带动拉杆，带动拨叉，带动主动齿滑向随动齿使之结合。分离时，排放气压，归位弹簧推动拉杆，带动拨叉又带动主动齿，使之与随动齿分离。不工作时，离合器主动齿在半轴上同半轴同步旋转。本挂车专用桥每桥每侧半轴各安装一套减速刹车，三轴挂车。挂车桥部分为六套减速刹车。

减速器：减速器是一组齿轮传递的减速机构，外壳前端同连接桥相固定。第一主动齿齿合连接桥离合器随动齿。离合器也作为一级减速。通过四级减速，减速器第四主动齿带动动力输出曲轴。曲轴是上下并列的两个曲轴，工作时交替作用。曲轴把力传递给起关键作用的部件“柱塞式液压油缸”油缸由油缸两侧的轴销固定在减速器壁。液压油缸的作用是曲轴连杆径把力传递给伸出到顶点的柱塞式液压油缸柱塞杆，柱塞杆开始向缸内回缩。此时，控制油缸进出油管出口阀门开启的大小，便可以限制柱塞杆回缩的速度，用液压油缸承重的原理把车辆向前的惯性力消耗掉。在车辆下陡坡或长坡的初始阶段，车速还没有加快之前，便让油缸开始工作，车辆便会在油缸的控制下，以一定的速度向前行驶。由于会在不同的车速下使用减速器，所以油缸设多条并联进出油管以配合液压油进出油缸的速度要求。

通过四级减速之后，减速器动力输出曲轴的转速与车辆半轴的转速比为7.8/100，也就是说当车速为20km/h时，减速器曲轴的转速是7.75秒/转。40km/h时，减速器曲轴转速为3.88秒/转。60km/h时，减速器曲轴的转速为2.58秒/转。

减速器油缸，油缸是上下并列的二个有多个进出油孔的特制柱塞式液压油缸。油缸筒两侧以轴销连接并固定在减速器侧壁。油缸柱塞杆顶端连接减速器动力输出曲轴的连杆径。油缸柱塞杆相当于曲轴的连杆，曲轴旋转带动柱塞杆上下摆动着伸缩，油缸随之上下摆动。用承重为≥40吨的单作用力柱塞式液压油缸，按油缸容量设多条并联进出油管，在液压油箱一头的进出油管头处设截流阀门，工作时统一控制油管阀门开启大小。柱塞杆向缸外伸出时，阀门完全打开。

阀门限制了液压油的流出速度，液压油限制了柱塞杆的回缩速度，柱塞杆限制了曲轴转速，曲轴限制了车轮转速。

载重货车常用轮胎为1100R20型，车轮到半轴，与半轴到减速器曲轴连杆径的杠杆比为114.8/42.6，比例为2.69/1。就是说轮胎用1公斤的力向前滚动时，油缸柱塞杆应受到2.69公斤力的压力。

第一种连接桥方式，直接作用在后桥盆齿，由于空间不受限制，减速器及油缸都可以适当加大型号，以更多承受重量。

第二种连接桥方式直接作用于后桥半轴，由于空间受到限制，油缸外径在24.4cm范围内，油缸加柱塞杆伸出总长在54.6cm范围内。

当一六桥挂车车货总重为60吨时，挂车三桥每桥仅承20吨刹车拉力，每侧轮胎仅承受10吨拉力。虽然车的质量不等于向前运动的前进力，当车下坡时，车辆是在重力的作用下向前滑动，下坡初始时的前进力同本身重力相接近，但小于重力，也就是说在轮胎承受10吨拉力的情况下，油缸只需承受26.9吨的压力。由此，承重40吨的油缸即可与之配套。

有益效果：恒定了车辆下陡坡的速度，也就是说车辆下陡坡时车速在掌控之中，刹车安全性有了保障，就不会有在下陡坡长坡时因刹车失灵而发生的重大事故。本减速刹车与传统刹车可同时使用，互不影响，使车辆刹车安全性能更高。

本刹车形式也可用于火车、飞机和其他需要刹车才能停止运转的运动机械。

附图说明

下面结合附图和实例对本发明进一步说明

图1：是本发明第一种方案的平面结构图。

图2：是本发明第二种方案的平面结构图。

图3：是本发明减速器部分的齿轮分解及排列图。

图4：是本发明减速器部分的齿轮分布图。

图5：是本发明减速器部分的正剖面图。

图6：是本发明第二种方案的连接桥正剖面图。

图7：是本发明减速器部分右侧面液压油缸分布图。

图8：是本发明液压油缸及曲轴结构图。

图9：是本发明液压油缸进出油孔分布剖面图。

附图说明

1、汽车减速刹车减速器部分第一主动齿。同连接桥齿轮离合器从动齿相齿合。

2、第一从动齿。第一主动齿同第一从动齿为一体。

3、第二主动齿。同第一从动齿相齿合。

4、第二从动齿(图3)。第二主动齿同第二从动齿为一体。

5、第三主动齿。同第二从动齿相齿合。

6、第三从动齿。第三主动齿、第三从动齿同第三主从动齿轴(12)同步旋转。

7、随动齿。同第三从动齿相齿合。

8、第四主动齿、动力办输出齿。同从动齿相齿合。

9、同步动力输出齿(图4、图5)。动力输出齿(8)和动力输出齿同步曲轴(14)和同步动力输出齿(9)和同步动力输出齿同步曲轴(15)同样结构，上下排列，动力输出齿(8)。和同步动力输出齿(9)相互齿合，同步旋转，方向相反。

10、第一主从动齿轴。第一主从动齿在轴上旋转。轴两端分别固定于减速器内侧壁(22)和减速器中间壁(23)。

11、第二主从动齿轴。第二主从动齿在轴上旋转。轴两端分别固定于减速器内侧壁(22)和减速器中间壁(23)。

12、第三主从动齿轴。轴同第5齿第6齿同步旋转。轴两端分别用轴承，固定于减速器内侧壁(22)和减速器外侧壁(22)。

13、随动齿轴。齿在轴上转，轴两端分别固定于减速器中间壁(23)和减速器外侧壁(22)。为坚固起见，也可齿轴为一体，轴两端用轴承固定。

14、第8动力输出齿轴——曲轴(图4、图5)。

15、第9动力输出齿轴——曲轴(图4、图5)曲轴连杆轴径穿过油缸柱塞杆顶端，并带动柱塞杆做伸缩运动。轴内端分别用轴承固定于减速器中间壁(23)和减速器外侧壁(22)。曲轴外端(19)用轴承固定于减速器油缸外侧壁(58)。

16、连接桥齿轮离合器随动齿。同减速器第一主动齿相齿合。用圆型挡圈和圆型开口卡簧固定于齿轮离合器从动齿轴(49)。齿轮侧面带有单向齿牙。

17、齿轮离合器主动齿。固定在离合器齿轮轴(50)上。或半轴内端齿牙上(图2)。齿轮同轴同步旋转。侧面带有同从动齿方向相反的单向齿牙。轴上带有滑道，在拨叉(27)的带动下，齿轮可以在轴上滑动使离合器接合与分离。

18、半轴(图2)。

19、减速器曲轴油缸外侧部分。由螺母(20)固定，可以与曲轴连杆径分离，轴端用轴承固定于减速器油缸外侧壁(58)。

20、曲轴连接锁紧螺母。折开螺母曲轴油缸外侧部分(19)可以与动力输出曲轴(14)、(15)拆开为两个部分。

21、连接桥壁(图2)此壁，固定了半轴，安装了齿轮离合器又连接了减速器。

22、减速器壁。减速器的内侧、外侧和中间壁(23)还有油缸外侧壁(58)组成了减速器的一个整体。

23、减速器中间壁。它在减速器内部，即坚固了减速器的结构，又安装了齿轮轴。

24、减速器液压油缸缸体。它由轴销(30)固定于减速器外侧壁(22)和油缸外侧壁(58)，油缸以轴销为基点可以上下摆动。

25、油缸柱塞杆。杆前端同曲轴连杆径相连接，曲轴旋转带动柱塞杆伸缩。曲轴的旋转带动柱塞杆上下摆动着伸缩，油缸以轴销为支点随之上下摆动。

26、驱动桥壳体。

27、齿轮离合器拨叉。拨叉(图6)上端固定于连接桥壳，或驱动桥壳(图2)。下端叉型部分插入离合器主动齿的拨叉槽。

28、拨叉拉杆(图6)。它一端连接拨叉杆，另一端连接进入桥壳的“巨”型拉杆(42)。

29、齿轮离合器归位弹簧(图6)。弹簧套在拉杆(28)上，一端作用于拉杆，另一端作用于固定在桥壳上的弹簧挡片(59)。

30、油缸轴销。轴销一端固定油缸本身，另一端分别固定于减速器外侧壁(22)和减速器油缸外侧壁(58)。

31、第8、第9齿同步曲轴曲轴臂部分(图7)。

32、第8齿、第9齿同步曲轴连杆径部分(图7)。

33、液压油缸缸壁(图8)。

34、油缸柱塞杆导向套(图8)。

35、油缸衬套(图8)。

36、油缸压盖。

37、油缸底(图8)。

38、液压油缸进出油孔。本油缸设多个并联进出油孔，以配合柱塞杆伸缩，达到液压油进出油缸的速度要求。油孔位置排列如图1、图8、图9。

39、曲轴连杆径与曲轴油缸外侧臂的锥型接头孔(图8)。

40、曲轴连杆径端螺杆部分(图8)。

41、汽缸推杆。汽缸固定在桥壳上，推杆端连接进入桥壳的“巨”形拉杆(42)桥壳外侧杆端(图6)。

42、进入桥壳的“巨”形拉杆(图6)。

43、桥壳(图6)。

44、连接桥壁同减速器连接部分(图6)。

45、齿轮离合器圆型挡圈。

46、齿轮离合器圆型开口卡簧。

47、连接桥壁同后桥壳连接部分(图6)，连接桥起连接后桥同减速器作用，同后桥连接口为圆型，同减速器连接口为方型。

48、齿轮离合器齿牙。

49、连接桥壁的一部分，齿轮离合器从动齿轮轴。

50、齿轮离合器齿轮轴。两端用轴承固定于连接桥壁。

51、连接桥第二主动齿。同离合器齿轮轴(50)同步旋转。

52、连接桥第一从动齿。同连接桥第二主动齿(51)齿合。

53、连接桥第一主动齿。同后桥主减速器盆齿(55)齿合，同连接桥第一从动齿(52)为一体。

54、连接桥第一主、从动齿轴。第一主、从动齿在轴上转动。轴两端固定于连接桥壁向桥壳内伸入部分。

55、后桥主减速器从动齿-盆型齿。

56、后桥主减速器差速器壳。

57、连接桥壁。

58、减速器油缸外侧壁部分。

59、弹簧挡片(图6)

60、曲轴旋转方向(图7)。

具体实施方式

第一种方案：将连接桥同减速器直接安装在车辆的驱动桥上，以一汽φ457驱动桥为例。打开驱动桥主减速器的后盖，将连接桥按桥上的螺丝孔对应位置，安装在驱动桥上。连接桥是铸造而成，同驱动桥相连一面接口为圆型，同减速器连接一面接口为方型。桥壳中连接桥的第一主动齿(53)，它齿合于驱动桥主减速器盆齿(55)，在盆型齿的带动下转动。连接桥的第一从动齿(52)，它同第一主动齿为一体，它齿合于连接桥第二主动齿(51)，这是连接桥的减速齿。连接桥第一主从动齿轴(54)两端固定于连接桥壁向桥壳中间伸入的支架，主从动齿在轴上转动。连接桥第二主动齿是套在齿轮离合器齿轮轴(50)上的，并同齿轮轴(50)同步旋转。齿轮轴两端用轴承固定于连接桥两侧壁上。离合器主动齿(17)，在离合器齿轮轴(50)上同步转动，并可以在拨叉(27)的控制下，在轴上滑动。拨叉(27)由桥壳外的气缸推杆(41)控制，通过安装在桥壳上面的“巨”型拉杆(42)和拨叉拉杆(28)带动。气缸充气时，通过拉杆带动拨叉(27)带动齿轮离合器主动齿(17)，向齿轮离合器随动齿(16)滑动，当两齿的齿轮离合器齿牙(48)接触后，离合器接合开始。离合器随动齿(16)开始转动。当关掉气缸气压后，拨叉(27)带动离合器主动齿(17)在归位弹簧(29)的作用下向回滑动。离合器主动齿与随动齿分离，离合器随动齿停止转动。离合器随动齿(16)被圆型挡圈(45)和圆型开口卡簧(46)固定在连接桥壁的一部分，齿轮离合器随动齿的轴(49)上面。至此，在连接桥内，盆型齿带动第一主动齿、第一从动齿，第一从动齿又带动第二主动齿，第二主动齿又带动离合器轴，离合器轴又带动离合器主动齿，主动齿在拨叉的作用下，再带动随动齿，完成整个连接桥的传递过程。

减速器部分：减速器是长方形结构，左侧部分是齿轮减速器，右侧是液压油缸刹车部分。减速器的前端固定在连接桥后端的方形口上。减速器第一主动齿(1)它与连接桥齿轮离合器随动齿(16)相结合，从动于随动齿。减速器第一从动齿(2)同第一主动齿为一体，第一主、从动齿旋转于第一主、从动齿轴(10)上，轴两端固定于减速器左侧壁(22)和减速器中间壁(23)减速器第二主动齿(3)，它接合于第一从动齿(4)见(图3)，减速器第二从动齿(4)(见图3)它与第二主动齿为一体结构，旋转于减速器第二主从动齿轴(11)，轴两端固定于减速器左侧壁(22)和减速器中间壁(23)。减速器第三主动齿(5)，结合于减速器第二从动齿(4)，减速器第三从动齿(6)，第三从动齿第三主动齿被固定在第三主、从动齿轴(12)的两侧，第三主、从动齿同第三主、从动齿轴同步旋转。轴两端用轴承固定于减速器内侧壁(22)和外侧壁(22)。随动齿(7)，齿合于第三从动齿(6)。随动齿在随动齿轴(13)上转动。第四主动齿(8)齿合于随动齿(7)。第四主动齿固定在动力输出轴-曲轴(14)上面，同曲轴同步旋转。曲轴里端穿过减速器外侧壁(22)，并用轴承固定在减速器中间壁(23)和外侧壁(22)。曲轴外端从减速器曲轴油缸外侧壁部分(19)的曲轴臂开始，同曲轴连杆径是可以拆开的两个部件。曲轴连杆径与曲轴油缸外侧壁部分的锥形接头(39)，由曲轴连接锁紧螺母(20)固定在曲轴连杆径端的螺杆(40)上，紧固之后，使曲轴两部分结合为一个整体。曲轴油缸外侧部分(19)的外端，由轴承固定在减速器油缸外侧壁(58)。同步动力输出齿(9)同动力输出齿(8)相齿合，和同步动力输出齿轮轴-曲轴(15)同步旋转。同部动力输出齿(9)和同部动力输出曲轴(15)和动力输出齿(8)和动力输出曲轴(14)同样结构，上下排列。动力输出齿(8)和同步动力输出齿(9)相互齿合，同步旋转，方向相反。

油缸

减速器液压油缸的缸体(24)，是由固定在缸体两侧的油缸轴销(30)固定在减速器外侧壁(22)和减速器油缸外侧壁(58)，油缸可以以轴销为基点上下摆动。油缸柱塞杆(25)柱塞杆顶端被曲轴连杆径穿过，相当于曲轴的连杆。曲轴的旋转带动柱塞杆上下摆动着伸缩，油缸以轴销(30)为支点，随着上下摆动。液压油缸的进出油孔(38)。本油缸设多个并联进出油孔，以配合柱塞杆伸缩，达到液压油进出的速度要求，油孔排列如(图1、图8、图9)。经减速器第一主、从动齿带动第二主、从动齿又带动第三主、从动齿，经过随动齿又带动第四主动齿-动力输出齿，使动力在曲轴连杆径上与液压油缸的柱塞杆相互作用。在力的作用下，油缸柱塞杆在伸出到顶端向回收缩时，控制油缸进出油管出油端阀门的大小，便控制了柱塞杆回缩速度，就控制了减速器和连接桥的齿轮转速，也就控制了主减速器盆齿的转速。因此，轮胎的转速就相应得到了控制。

齿轮离合器刚开始接合时，油缸出油管不限压，使离合器二齿在没有阻力的情况下结合，待二齿完全结合后，再限制出油阀门的流量，刹车开始有动力。分离时亦是先撤销油缸出油管出油阀门的压力之后，在没有阻力的情况下，分离离合器二齿。

油缸进出油孔以可以随油缸运动的橡胶油管连接至减速器上方的液压油箱。二个油缸交替作用，柱塞杆伸出时，油管阀门全部打开。油管出油阀门可以机械控制，也可电子控制。减速器油缸外侧壁(58)同减速器外侧壁(22)之间，用多道横梁固定。油缸外侧壁(58)也是可以拆卸的活动壁。油缸部位上下皆是空间，以便于安装橡胶液压油管。

第二种方案

第二种方案是将连接桥直接固定在拆掉主减速器，保留半轴的驱动桥壳上。以一汽φ457桥壳为例，将去掉主减速器，保留半轴的驱动桥壳作为半挂车的挂车车轴使用(图2)。后桥半轴(18)半轴内端穿过并在连接桥壁的一部分，齿轮离合器随动齿轴(49)的内圆里面转动。齿轮离合器主动齿(17)固定在半轴内端的齿牙上同半轴同步旋转。由拨叉(27)控制，可以在半轴上来回滑动，使离合器结合与分离。拨叉系统同第一种方案。离合器随动齿(16)在圆形档圈(45)和圆形开口卡黄(46)的作用下，固定在连接桥壁的一部分，齿轮离合器的从动齿轮轴(49)上面。连接桥壁(21)和连接桥壁齿轮离合器随动齿轮轴(49)，即固定了半轴，又安装了齿轮离合器，同时还是连接桥壁。由于拆掉了主减速器，桥壳两侧各可以安装一套减速刹车，以各控制一侧半轴。由于两侧半轴均向同一方向转动，所以两侧半轴上的离合器齿牙是相反的。

半轴离合器随动齿齿合于减速器第一主动齿。减速器结构原理均同第一种方案。由于挂车各轴之间距离固定，所以减速器外型大小受到空间限制，从后桥壳起到减速器尾端总长不能超过55cm。

Claims (10)

1.一种汽车后桥减速刹车，包括连接桥(21)，减速器(22)，液压油缸(24)系统，其特征在于：在车辆后桥上，经半轴传递力，利用齿轮减速机构传递。

2.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：连接桥内有齿轮离合器。

3.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：连接桥可以直接安装在汽车后驱动桥上。

4.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：桥内齿轮与后桥主减速器盆齿齿合。

5.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：连接桥可以安装在去掉主减速器的驱动桥壳，前后两侧圆孔位置上。

6.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：连接桥内齿轮直接与后桥半轴齿合。

7.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：减速器内部，齿轮，与连接桥贯通。

8.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：减速器动力输出有同步旋转的曲轴。

9.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：液压油缸有多个并联进出油管。

10.根据权利要求1所述，汽车后桥减速刹车其特征在于：液压油缸背压工作。

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