CN101791976B - 自控式制动节能车轮装置 - Google Patents

Abstract

一种自控式制动节能车轮装置，由轮体机构、能量转换机构和控制机构组成。将刹车或减速时车及车轮的惯性能量储存起来，并能控制刹车和减速，不影响刹车的效果，把减速储存的惯性能量运用到车轮启动中。能量转换机构中，采用车轴的花键上套有单向轴承，单向轴承外圈上缠绕有卷簧，卷簧内头固定安装在单向轴承外圈上，卷簧外头连接在卷簧外环的千斤内端上，利用卷簧得卷伸实现蓄能和放能，控制机构中，通过拨动滑套和压缩弹簧的作用推动卷簧外环和单向轴承左右移动，来控制卷簧外环花键槽与花键轴的离合，以及单向轴承外圈的对轮内牙与刹车盘下端的对轮外牙的离合，控制制动惯性能量的存储和释放。

Description

自控式制动节能车轮装置

技术领域

本发明涉及一种制动节能车轮装置，尤其是一种集蓄能、节能，并能自动控制减速和刹车的自控式制动节能车轮装置。

背景技术

目前，各种车辆在交通中减速和刹车是常见的现象，尤其是减速的概率大大多于刹死车，无论是减速还是刹车，都是能源的双重浪费，一方面是惯性能的损耗，另一方面是阻止惯性能所施加的能量损耗。虽然现在世界各国对这一问题很重视，现有技术或系统庞大结构复杂，或应用范围狭小，仅限于汽车。在实际应用中还有广阔的开发空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自控式制动节能车轮装置，将刹车或减速时车及车轮的惯性能量储存起来，并能控制刹车和减速，不影响刹车的效果，把减速储存的惯性能量运用到车轮启动中。本发明的核心机构是将惯性动能转化为弹性势能的能量转换机构、控制机构。刹车机构的控制与减速蓄能的控制有机结合，使刹车和减速节能能方便控制和操作，以提高制动的操作合理性。结构简单，应用范围大。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：由轮体机构、能量转换机构和控制机构组成。轮体机构包括：车轮、轮架、轴承、轴、飞轮；能量转换机构包括：卷簧、卷簧外头、卷簧内头、单向轴承内圈、单向轴承外圈、花键、花键槽、卷簧外环、千斤、千斤轴、棘齿、对轮外牙、对轮内牙；控制机构包括：拨叉、推盘、滑套、挡环、压缩弹簧、刹车盘、定刹车片、动刹车片。车轮是一个中心对称结构，由轮胎、轮圈、轮辐、轮毂、轮毂顶、轮毂壁、端盖和气门嘴组成，轮辐是3个，也可以是3个以上，均匀分布，结构和形状相同；轮圈上套有轮胎，轮胎设有气门嘴；轮圈、轮辐、轮毂、轮毂顶和轮毂壁是一体，轮毂顶和轮毂壁形成左侧开口的空腔，开口处由端盖封闭，端盖由螺钉连接在轮毂顶上，端盖内安装有左轴承，左轴承套在滑套上，其间也可以安装有直线轴承，轮毂壁处的轮毂内安装有右轴承，滑套和右轴承内安装有轴，轴固定在轮架上。能量转换机构设在轮毂顶的空腔内，轴中部设有花键，花键上套有单向轴承，单向轴承相当于无轮齿的飞轮，其作用是限制单向轴承外圈只能相对单向轴承内圈单方向旋转。单向轴承内圈设有花键槽，单向轴承可在轴的花键上左右滑动，单向轴承外圈上缠绕有卷簧，卷簧内头固定安装在单向轴承外圈上，卷簧外头连接千斤内端，千斤安装在千斤轴上，并在千斤轴上转动，千斤轴安装在卷簧外环上，卷簧外环套在卷簧上，卷簧外环左端设为圆盘形状，其内孔与轴是间隙配合，内孔右侧设有花键槽，花键槽可与轴上的花键连接。轮毂顶内圆柱表面设有均匀分布棘齿，正常情况下，千斤外端不与棘齿啮合，只有卷簧蓄能时，受卷簧外头拉力作用，使千斤顺时针转动，才能使千斤外端顶在棘齿内，与棘齿啮合。单向轴承外圈右侧设有对轮内牙，刹车盘下端左侧设有对轮外牙，正常情况下，对轮内牙不与对轮外牙连接，只有卷簧蓄能时，对轮内牙才能与对轮外牙形成对轮啮合。控制机构中，滑套空套在轴上，与轴是间隙配合，滑套右端与卷簧外环的圆盘接触，滑套左端由螺纹固定连接有推盘，推盘中间的槽内设有拨叉，拨叉可推动推盘、带动滑套、卷簧外环和单向轴承向右移动。单向轴承内圈右侧端面与挡环接触，挡环套装在轴上，与轴是间隙配合，其右端面与压缩弹簧接触，压缩弹簧套在轴上，压缩弹簧右端面与右轴承内圈接触，也可在期间装有垫圈。卷簧外环的右端面上固定连接有定刹车片，刹车盘由螺钉固定安装在轮毂壁上，刹车盘左端面固定连接有动刹车片。

本发明的有益效果是将制动的惯性能量有效的储存和利用，不影响刹车效果。在此基础上，集刹车和减速蓄能的控制与一体，使刹车和减速节能方便控制和操作，以提高制动的操作合理性和可操作性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明纵向剖切结构图，是主视图，采用简化局部画法。

图2是本发明整体外形图及气门嘴结构图，是图1的左视图。

图3是图4的B-B剖视图，也是图1的局部剖视图，采用局部半剖画法。

图4是图3的C-C剖视图，是图3的左视图，采用全剖画法。

图5是图3的D向视图，是俯视图投影，采用局部画法。

图6是减速实施例图，是图7的B-B剖视图，采用局部半剖画法。

图7是图6的C-C剖视图，是图6的左视图，采用全剖画法。

图8是图6的D向视图，是俯视图投影，采用局部画法。

图9是刹车实施例图，是图7的B-B剖切位置，采用局部半剖画法。

图中1.轮胎，2.轮圈，3.轮辐，4.定刹车片，5.动刹车片，6.卷簧，7.轮毂壁，8.飞轮，9.轮毂，10.右轴承，11.轮架，12.压缩弹簧，13.刹车盘，14.对轮外牙，15.对轮内牙，16.挡环，17.花键，18.单向轴承内圈，19.单向轴承外圈，20.花键槽，21.卷簧外环，22.滑套，23.拨叉，24.推盘，25.轴，26.左轴承，27.卷簧内头，28.端盖，29.卷簧外头，30.千斤轴，31.千斤，32.棘齿，33.轮毂顶，34.气门嘴。

具体实施方式

在图1和图2中：表示本发明的整体结构，车轮是一个中心对称结构，轮辐(3)是3个，也可以是3个以上，均匀分布，结构和形状相同；轮圈(2)上套有轮胎(1)，轮胎(1)设有气门嘴(34)；轮圈(2)、轮辐(3)、轮毂(9)、轮毂顶(33)和轮毂壁(7)是一体，轮毂顶(33)和轮毂壁(7)形成左侧开口的空腔，开口处由端盖(28)封闭，端盖(28)由螺钉连接在轮毂顶(33)上，端盖(28)内安装有左轴承(26)，左轴承(26)套在滑套(22)上，其间也可以安装有直线轴承，轮毂壁(7)处的轮毂(9)内安装有右轴承(10)，滑套(22)和右轴承(10)内安装有轴(25)，轴(25)固定在轮架(11)上。

在图3和图4中：表示本发明的核心部件——轮毂内部构造图，也是车轮正常转动时的实施例图，能量转换机构设在轮毂顶(33)的空腔内，轴(25)中部设有花键(17)，花键(17)上套有单向轴承，单向轴承相当于无轮齿的飞轮(8)，其作用是限制单向轴承外圈(19)只能相对单向轴承内圈(18)单方向旋转。单向轴承内圈(18)设有花键槽(20)，单向轴承外圈(19)上缠绕有卷簧(6)，卷簧内头(27)固定安装在单向轴承外圈(19)上，卷簧外头(29)连接千斤(31)内端，千斤(31)安装在千斤轴(30)上，千斤轴(30)安装在卷簧外环(21)上，卷簧外环(21)套在卷簧(6)上，卷簧外环(21)左端设为圆盘形状，其内孔与轴(25)是间隙配合，内孔右侧设有花键槽(20)，轮毂顶(33)内圆柱表面设有均匀分布棘齿(32)，千斤(31)外端不与棘齿(32)啮合，单向轴承外圈(19)右侧设有对轮内牙(15)，刹车盘(13)下端左侧设有对轮外牙(14)，对轮内牙(15)不与对轮外牙(14)连接。控制机构中，滑套(22)空套在轴(25)上，与轴(25)是间隙配合，滑套(22)右端与卷簧外环(21)的圆盘接触，滑套(22)左端由螺纹固定连接有推盘(24)，推盘(24)中间的槽内设有拨叉(23)。单向轴承内圈(18)右侧端面与挡环(16)接触，挡环(16)套装在轴(25)上，与轴(25)是间隙配合，其右端面与压缩弹簧(12)接触，压缩弹簧(12)套在轴(25)上，压缩弹簧(12)右端面与右轴承(10)内圈接触，也可在期间装有垫圈。卷簧外环(21)的右端面上固定连接有定刹车片(4)，刹车盘(13)由螺钉固定安装在轮毂壁(7)上，刹车盘(13)左端面固定连接有动刹车片(5)。当车轮正常转动时，给车轮施加扭矩，本发明是逆时针驱动飞轮(8)，带动车轮逆时针旋转，驱动车辆前行。此时，千斤(31)外端与棘齿(32)脱离，定刹车片(4)与动刹车片(5)脱离。

在图5所示的车轮正常转动实施例中，对轮外牙(14)与对轮内牙(15)脱离。

在图6、图7所示的车轮制动减速蓄能实施例中，启动制动，既驱动拨叉(23)右移半程，拨叉(23)推动推盘(24)、推盘(24)推动滑套(22)、卷簧外环(21)和单向轴承向右移动，在此过程中，卷簧外环(21)的花键槽(20)插入花键(17)内，制止卷簧外环(21)和卷簧外头(29)绕轴(25)旋转，同时，单向轴承外圈(19)的对轮内牙(15)与逆时针惯性旋转中的对轮外牙(14)啮合，使单向轴承外圈(19)跟随旋转，带动卷簧内头(27)逆时针旋转，从而卷簧(6)开始蓄能。车辆和车轮的惯性能量迅速转换为卷簧(6)的弹性势能，使车轮迅速减速直到停止转动，卷簧(6)蓄能结束，等待能量的释放。能量的释放也可以在车辆的行驶中进行，即制动减速蓄能到所需的速度时，也可释放能量。释放能量时，放松拨叉(23)，使其复原位：被挤压的压缩弹簧(12)推动挡环(16)、挡环(16)推动单向轴承向左移动，对轮内牙(15)脱开对轮外牙(14)，同时，卷簧外环(21)的花键槽(20)脱开花键(17)，由于单向轴承外圈(19)不能顺时针旋转，卷簧(6)只能驱动卷簧外环(21)上的千斤(31)带动卷簧外环(21)逆时针旋转，此时，受卷簧外头(29)拉力作用，千斤(31)外端顶在棘齿(32)内。从而推动轮毂顶(33)，带动车轮逆时针旋转。启动车辆前行。

在图8所示的车轮制动减速蓄能实施例中，对轮外牙(14)与对轮内牙(15)啮合。

图9所示车轮制动紧急停车实施例，当遇到紧急情况需要立刻停车时，需要车轮立即停止转动：迅速启动制动，既驱动拨叉(23)全程右移，其动作同上述减速过程，即卷簧外环(21)的花键槽(20)插入花键(17)内，制止卷簧外环(21)绕轴(25)旋转。与减速过程不同的是卷簧外环(21)的右端面上的定刹车片(4)贴压刹车盘(13)上的动刹车片(5)，制止车轮旋转，即可实现紧急刹车。

Claims (4)

1.一种自控式制动节能车轮装置，由轮体机构、能量转换机构和控制机构组成，轮体机构包括：车轮、轮架、轴承、轴、飞轮；能量转换机构包括：卷簧、卷簧外头、卷簧内头、单向轴承内圈、单向轴承外圈、花键、花键槽、卷簧外环、千斤、千斤轴、棘齿、对轮外牙、对轮内牙；控制机构包括：拨叉、推盘、滑套、挡环、压缩弹簧、刹车盘、定刹车片、动刹车片，其特征是：车轮是一个中心对称结构；车轮具有至少3个轮辐，且各轮辐均匀分布，结构和形状相同，轮圈上套有轮胎，轮胎设有气门嘴；轮圈、轮辐、轮毂、轮毂顶和轮毂壁是一体，轮毂顶和轮毂壁形成左侧开口的空腔，开口处由端盖封闭，端盖由螺钉连接在轮毂顶上，端盖内安装有左轴承，左轴承套在滑套上，轮毂壁处的轮毂内安装有右轴承，滑套和右轴承内安装有轴，轴固定在轮架上；能量转换机构设在轮毂顶的空腔内，轴中部设有花键，花键上套有单向轴承，单向轴承内圈设有花键槽，单向轴承外圈上缠绕有卷簧，卷簧内头固定安装在单向轴承外圈上，卷簧外头连接千斤内端，千斤安装在千斤轴上，千斤轴安装在卷簧外环上，卷簧外环套在卷簧上；控制机构中，滑套空套在轴上，与轴是间隙配合，滑套右端与卷簧外环的圆盘接触，滑套左端由螺纹固定连接有推盘，推盘中间的槽内设有拨叉，单向轴承内圈右侧端面与挡环接触，挡环套装在轴上，与轴是间隙配合，挡环右端面与压缩弹簧接触，压缩弹簧套在轴上，压缩弹簧右端面与右轴承内圈接触；卷簧外环的右端面上固定连接有定刹车片，刹车盘由螺钉固定安装在轮毂壁上，刹车盘左端面固定连接有动刹车片。

2.根据权利要求1所述的自控式制动节能车轮装置，其特征是：卷簧外环左端设为圆盘形状，其内孔与轴是间隙配合，内孔右侧设有花键槽，启动制动，既驱动拨叉右移半程，拨叉推动推盘、推盘推动滑套、卷簧外环和单向轴承向右移动，在此过程中，卷簧外环的花键槽插入花键内。

3.根据权利要求1所述的自控式制动节能车轮装置，其特征是：棘齿是均匀分布地设置在轮毂顶内圆柱表面的。

4.根据权利要求1所述的自控式制动节能车轮装置，其特征是：单向轴承外圈右侧设有对轮内牙，刹车盘下端左侧设有对轮外牙。

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