CN108357479B - 一种智能控制紧急制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新概念电动车辆刹车装置领域，具体是一种智能控制紧急制动装置。包括对称的固定于车轮轮轴两伸出端上且与电动车轮之间存在间隙的两支撑部，圆心对称的通过轴可转动安装于车轮轮轴下方的支撑部外侧的两呈扇形的左制动部和右制动部。本发明的紧急制动装置在非紧急制动状态的车轮制动采用能量回收系统，紧急制动状态才使用紧急制动装置，能够最大限度保证能量利用率，又能兼顾紧急制动。车辆控制器在接收紧急制动指令和角度传感器的角度信息情况下，控制电磁销和电机，实现制动装置与地面的接触与不接触，从而实现紧急制动与非紧急制动。

Description

一种智能控制紧急制动装置

技术领域

本发明涉及新概念电动车辆刹车装置领域，具体是一种智能控制紧急制动装置。

背景技术

刹车也称为制动，是指使运行中的车辆及其他运动机械等停止或减低速度的动作，按照能量守恒原理，刹车装置将动能转换为热能、声能，等等。制动的一般原理是在机器的高速轴上固定一个轮或盘，在机座上安装与之相适应的闸瓦、带或盘，在外力作用下使之产生制动力矩。刹车装置也就是可以减慢车速的机械制动装置，又名减速器。刹车装置对于车辆及其他运动机械停止或减低速度具有重要作用。

近年来，蓄电池及超级电容储能技术、轮毂电机技术、智能控制等技术不断进步，以车载电源为动力、用电机驱动车轮行驶的全电动车辆（也叫纯电动车辆）也快速发展，而且近年来电动汽车的制动能量回收技术渐渐成熟，通过制动能量回收控制系统，在车辆减速、刹车等过程中，将驱动电动机转换为发电机工作，在为车辆减速的同时，带动发电机发电，将动能转化为电能回收到动力电池，这种制动能量回收系统对于提高电动车辆的能量利用效率具有重要意义。但是，利用制动能量回收系统实现刹车制动的时间相对比较长，在急速刹车场合需要一定的急速刹车装置，实现车辆的紧急制动。一些特种车辆的行驶路况经常比较复杂，泥泞、砂石、土路等路况比较常见，这种复杂行驶路况下采用多个车轮的结构，通过智能控制可以灵活地调节车轮适应复杂路况，在这种多个车轮上使用紧急制动装置，可以实现整个车辆的紧急制动。本发明针对复杂路况下多轮式电动车轮的紧急制动问题，提出一种智能控制紧急制动装置。

发明内容

本发明为了解决复杂路况下多轮式电动车轮的紧急制动问题，提供了一种智能控制紧急制动装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种智能控制紧急制动装置，包括对称的固定于车轮轮轴两伸出端上且与电动车轮之间存在间隙的两支撑部，圆心对称的通过轴可转动安装于车轮轮轴下方的支撑部外侧的两呈扇形的左制动部和右制动部；

位于轴处的两制动部分别向外延伸形成齿轮，左制动部和右制动部的齿轮之间相互啮合，每个制动部的外缘均位于电动车轮圆周内侧，且左制动部和右制动部的外缘分别固定有可变形的左制动摩擦部和右制动摩擦部，且每个制动摩擦部的外缘均位于电动车轮圆周外侧，同一电动车轮的两支撑部上的左制动摩擦部的外缘上部之间通过左连接部相连接，同一电动车轮的两支撑部上的右制动摩擦部的外缘上部之间通过右连接部相连接，所有连接部均不与电动车轮发生干涉；

至少一个制动部的轴上同轴设有电机，电机的壳体固定连接于支撑部上，左制动部和右制动部内侧分别开有左卡槽和右卡槽，每个支撑部上均设有与左卡槽伸缩插置配合的第一电磁销和第二电磁销，每个支撑部上均设有与右卡槽伸缩插置配合的第三电磁销和第四电磁销，第一电磁销、第二电磁销与左卡槽分别插置配合能够使左制动部被限制水平或竖直，第四电磁销、第三电磁销与右卡槽分别插置配合能够使右制动部被限制水平或竖直；

支撑部外侧还安装有可实时检测至少一个制动部旋转角度的角度传感器，角度传感器将角度的实时信息传递给车辆控制器，车辆控制器驱动电机的运转以及各电磁销的通断电。

作为本发明装置技术方案的进一步改进，被限制竖直的左制动部和右制动部之间可对接。

本发明的紧急制动装置与现有技术相比，其具有如下有益效果：

（1）通常的车轮在行驶和刹车状态都与地面接触，行驶状态要求行驶阻力较小、刹车状态要求行驶阻力较大，为了解决这一矛盾，将紧急制动装置与车轮独立，优选的，紧急制动装置与地面接触面为锯齿状结构，并且设置为厚橡胶结构，增大与地面的摩擦系数。

（2）非紧急制动状态的车轮制动采用能量回收系统，紧急制动状态才使用紧急制动装置，能够最大限度保证能量利用率，又能兼顾紧急制动。

（3）车辆控制器在接收紧急制动指令和角度传感器的角度信息情况下，控制电磁销和电机，实现制动装置与地面的接触与不接触，从而实现紧急制动与非紧急制动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述智能控制紧急制动装置的拆分示意图。

图2为本发明所述智能控制紧急制动装置的结构示意图。

图3为本发明所述智能控制紧急制动装置的另一结构示意图。

图4为本发明所述智能控制紧急制动装置非工作状态下的使用示意图。

图5为本发明所述智能控制紧急制动装置工作状态下的使用示意图。

图6为左制动部的内侧示意图。

图7为右制动部的内侧示意图。

图8为所述多轮式全电动移动平台的结构示意图。

图中：1-电动车轮，2-车轮轮轴，3-支撑部，4a-左制动部，4b-右制动部，5a-第一电磁销，5b-第二电磁销，5c-第三电磁销，5d-第四电磁销，6a-左卡槽，6b-右卡槽，7-电机，8a-左制动摩擦部，8b-右制动摩擦部，9a-左连接部，9b-右连接部，10-平台。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

一种智能控制紧急制动装置，包括对称的固定于车轮轮轴2两伸出端上且与电动车轮1之间存在间隙的两支撑部3，圆心对称的通过轴可转动安装于车轮轮轴2下方的支撑部3外侧的两呈扇形的左制动部4a和右制动部4b；

位于轴处的两制动部分别向外延伸形成齿轮，左制动部4a和右制动部4b的齿轮之间相互啮合，每个制动部的外缘均位于电动车轮1圆周内侧，且左制动部4a和右制动部4b的外缘分别固定有可变形的左制动摩擦部8a和右制动摩擦部8b，且每个制动摩擦部的外缘均位于电动车轮1圆周外侧，同一电动车轮1的两支撑部3上的左制动摩擦部8a的外缘上部之间通过左连接部9a相连接，同一电动车轮1的两支撑部3上的右制动摩擦部8b的外缘上部之间通过右连接部9b相连接，所有连接部均不与电动车轮1发生干涉；

至少一个制动部的轴上同轴设有电机7，电机7的壳体固定连接于支撑部3上，左制动部4a和右制动部4b内侧分别开有左卡槽6a和右卡槽6b，每个支撑部3上均设有与左卡槽6a伸缩插置配合的第一电磁销5a和第二电磁销5b，每个支撑部3上均设有与右卡槽6b伸缩插置配合的第三电磁销5c和第四电磁销5d，第一电磁销5a、第二电磁销5b与左卡槽6a分别插置配合能够使左制动部4a被限制水平或竖直，第四电磁销5d、第三电磁销5c与右卡槽6b分别插置配合能够使右制动部4b被限制水平或竖直；

支撑部3外侧还安装有可实时检测至少一个制动部旋转角度的角度传感器，角度传感器将角度的实时信息传递给车辆控制器，车辆控制器驱动电机7的运转以及各电磁销的通断电。

在本发明中，电动车轮1是采用电动车轮专用电机（与本发明的电机7并非同一电机）驱动旋转的，也就是说电动车轮1旋转而车轮轮轴2不转。电动车轮1的工作方式为本领域公知常识，由于本发明的目的是为了提供一种紧急制动装置，因此对电动车轮1的工作方式不再赘述。另外，在本发明中，所述电磁销是一种能够受到车辆控制器控制的伸长、缩短的销子。其中，第一电磁销5a和第四电磁销5d为常开状态，即断电状态时，第一电磁销5a和第四电磁销5d为伸长状态，能够与左卡槽6a或右卡槽6b插置限位配合，从而能够控制制动部保持水平状态；当第一电磁销5a和第四电磁销5d为通电状态时，第一电磁销5a和第四电磁销5d为缩短状态，不与左卡槽6a或右卡槽6b发生限位关系。在本发明中，第二电磁销5b和第三电磁销5c为常闭状态，也即断电状态时，第二电磁销5b和第三电磁销5c为缩短状态，不与左卡槽6a或右卡槽6b发生限位关系；当第二电磁销5b和第三电磁销5c为通电状态时，能够与左卡槽6a或右卡槽6b插置限位配合，从而能够控制制动部保持竖直状态。

在本发明中，所谓的水平状态（或水平）和竖直状态（或竖直）非严格意义上的水平或竖直，其所想表达的真正含义为：当制动部为水平状态（非工作状态）时，制动摩擦部不与地面发生摩擦关系；当制动部为竖直状态（工作状态）时，制动摩擦部能够与地面发生摩擦关系。

在本发明中，角度传感器可以将制动部的角度实时信息传递给车辆控制器，车辆控制器驱动电机7的运转以及电磁销的通断电。由于两制动部之间通过齿轮啮合，相应的制动摩擦部之间通过连接部相连，因此电磁销与制动部相配合，电机7能够驱动所有的制动部可由水平状态切换至竖直状态，或者由竖直状态切换至水平状态。

以电机7与左制动部4a同轴连接为例，正常行驶时候，以及不需要紧急制动的时候，紧急制动装置处于非工作状态（如图4所示），第一电磁销5a和第四电磁销5d分别与左卡槽6a、右卡槽6b插置配合；当需要紧急制动时候第一电磁销5a和第四电磁销5d通电后缩短，电机7驱动左制动部4a逆时针旋转、右制动部4b跟随左制动部4a旋转，角度传感器实时检测电机7驱动左制动部4a旋转的角度并将角度信息实时传递给车辆控制器，当左制动部4a的左卡槽6a旋转至第二电磁销5b的位置、右制动部4b旋转至第三电磁销5c的位置时，第二电磁销5b和第三电磁销5c通电后伸长，分别与左卡槽6a、右卡槽6b插置配合（如图5所示）；当制动完毕时候，车辆控制器控制第二电磁销5b和第三电磁销5c断电后缩短，电机7驱动左制动部4a顺时针旋转、右制动部4b跟随左制动部4a旋转，角度传感器实时检测电机7驱动左制动部4a旋转的角度并将角度信息实时传递给车辆控制器，当左制动部4a旋转至第一电磁销5a位置、右制动部4b旋转至第四电磁销5d位置，车辆控制器控制第一电磁销5a和第四电磁销5d断电后伸长，分别与左卡槽6a、右卡槽6b插置配合（如图4所示）；如此往复，智能控制紧急制动装置在车辆控制器控制下实现工作与非工作状态切换。

本发明所述紧急制动装置在工作状态下，为了能够使左制动摩擦部8a和右制动摩擦部8b充分与地面发生摩擦关系，优选的，被限制竖直的左制动部4a和右制动部4b之间可对接（如图5所示），也即左制动部4a的右侧端面和右制动部4b的左侧端面贴合。

优选的，所有制动摩擦部是由橡胶制成的。

为了进一步增大与地面的摩擦系数，各制动摩擦部的外缘为锯齿形，各连接部与制动摩擦部外缘形状相适配。

本发明进一步提供了一种多轮式全电动移动平台，包括本发明的一种智能控制紧急制动装置。

具体的，还包括带有若干电动车轮1的平台10。优选的，所述电动车轮1的个数为偶数个，且≥8个。

紧急制动装置在多轮式全电动移动平台的智能控制下工作，只有在紧急制动情况下，紧急制动装置才正常工作；在非紧急制动情况下，多轮式全电动移动平台依靠常规的能量回收制动、或者是车轮制动器摩擦制动，能量回收制动、以及车轮制动器摩擦制动是本领域公知技术，不再赘述。

为了不损坏行驶路况好的柏油路等路面，本发明所述的智能控制紧急制动装置主要适用于特种车辆在泥泞、砂石、土路等路况，在行驶路况好的柏油路等路面上一般使用常规的能量回收制动、或者是车轮制动器摩擦制动，只有非常紧急、损坏路面不计损失情况下可以使用本发明所述的紧急制动装置。

由于制动部的轴心低于车轮车轴轴心，各制动部在制动状态下凸出车轮外缘，可以插入泥泞、砂石、松软土路等路面（如图5所示），此时车轮与地面也有一定接触，没有抱死车轮，具有较好刹车效果、兼顾安全性。制动时候，摩擦系数较大的左制动摩擦部8a和右制动摩擦部8b与地面接触，同时车轮原有的摩擦制动、能量回收制动系统也在工作，三种制动叠加，具有较好的紧急制动效果。

优选的，每个制动部是一半通过连接部固连、一半不固连（如图1所示），一方面增加制动结构的强度，另一方面有利于制动部可以插入泥泞、砂石、松软土路等路面，此时车轮与地面也有一定接触，不抱死车轮，由车轮原有的摩擦制动、能量回收系统降低车轮转速。

本发明的多轮式全电动移动平台需要进入紧急制动时，驾驶员按动紧急制动按钮，则车辆控制器接收到紧急制动指令，车辆控制器控制电动车轮1原有的摩擦制动、能量回收制动系统工作，同时控制紧急制动装置进入工作状态（具体控制过程见前述）。当制动完成后，驾驶员按撤销紧急制动按钮，车辆控制器接收到撤销紧急制动指令，同时控制紧急制动装置进入非工作状态（具体控制过程见前述）。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种智能控制紧急制动装置，其特征在于，包括对称的固定于车轮轮轴（2）两伸出端上且与电动车轮（1）之间存在间隙的两支撑部（3），圆心对称的通过轴可转动安装于车轮轮轴（2）下方的支撑部（3）外侧的两呈扇形的左制动部（4a）和右制动部（4b）；

位于轴处的两制动部分别向外延伸形成齿轮，左制动部（4a）和右制动部（4b）的齿轮之间相互啮合，每个制动部的外缘均位于电动车轮（1）圆周内侧，且左制动部（4a）和右制动部（4b）的外缘分别固定有可变形的左制动摩擦部（8a）和右制动摩擦部（8b），且每个制动摩擦部的外缘均位于电动车轮（1）圆周外侧，同一电动车轮（1）的两支撑部（3）上的左制动摩擦部（8a）的外缘上部之间通过左连接部（9a）相连接，同一电动车轮（1）的两支撑部（3）上的右制动摩擦部（8b）的外缘上部之间通过右连接部（9b）相连接，所有连接部均不与电动车轮（1）发生干涉；

至少一个制动部的轴上同轴设有电机（7），电机（7）的壳体固定连接于支撑部（3）上，左制动部（4a）和右制动部（4b）内侧分别开有左卡槽（6a）和右卡槽（6b），每个支撑部（3）上均设有与左卡槽（6a）伸缩插置配合的第一电磁销（5a）和第二电磁销（5b），每个支撑部（3）上均设有与右卡槽（6b）伸缩插置配合的第三电磁销（5c）和第四电磁销（5d），第一电磁销（5a）、第二电磁销（5b）与左卡槽（6a）分别插置配合能够使左制动部（4a）被限制水平向左或竖直向下，第四电磁销（5d）、第三电磁销（5c）与右卡槽（6b）分别插置配合能够使右制动部（4b）被限制水平向右或竖直向下；

支撑部（3）外侧还安装有可实时检测至少一个制动部旋转角度的角度传感器，角度传感器将角度的实时信息传递给车辆控制器，车辆控制器驱动电机（7）的运转以及各电磁销的通断电。

2.根据权利要求1所述的一种智能控制紧急制动装置，其特征在于，被限制竖直的左制动部（4a）右侧端面和右制动部（4b）左侧端面之间可贴合。