CN111547019B - 汽车被动轮的制动能量回收系统与工作方法 - Google Patents

汽车被动轮的制动能量回收系统与工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车被动轮的制动能量回收系统，包括被动轮的轮毂单元，还包括固定在车架上的固定轴支架，固定轴支架上固定连接有水平的固定轴；固定轴通过第一轴承与被动轮的轮毂单元转动配合；被动轮的轮毂单元包括轮毂，轮毂的内圈两端分别同轴心一体化连接有轴承内筒和制动内筒；固定轴通过第一轴承与轴承内筒转动配合；本发明的结构简单，能利用制动过程中的旋转动能，弧形刹车片的制动减速效果疲软时，行星轮的摩擦面与制动内筒的左侧内壁瞬间由滚动配合转化成滑动配合，从而使行星轮的摩擦面对制动内筒的左侧内壁形成滑动摩擦阻力，进而增加行星轮对轮毂的制动效果，弥补弧形刹车片的摩擦力疲软的作用。

Description

汽车被动轮的制动能量回收系统与工作方法
技术领域
本发明属于汽车制动领域。
背景技术
车辆的被动轮在制动过程中被动轮的轮毂不会被瞬间抱死，而是一个转速逐渐变小到停止的过程，由于轮毂转速逐渐减弱的过程中轮毂仍然是旋转的，蕴含有旋转动能，这部分能量可以被利用。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种能利用制动过程中的旋转动能的汽车被动轮的制动能量回收系统与工作方法。
技术方案：为实现上述目的，本发明的汽车被动轮的制动能量回收系统，包括被动轮的轮毂单元，还包括固定在车架上的固定轴支架，所述固定轴支架上固定连接有水平的固定轴；所述固定轴通过第一轴承与所述被动轮的轮毂单元转动配合；
所述被动轮的轮毂单元包括轮毂，所述轮毂的内圈两端分别同轴心一体化连接有轴承内筒和制动内筒；所述固定轴通过所述第一轴承与所述轴承内筒转动配合；
所述固定轴的末端固定连接有沿轴线方向延伸的制动器支架，所述制动器支架伸入所述制动内筒的围合范围内，所述制动器支架上固定安装有发电式制动器，所述发电式制动器能向外抱紧所述制动内筒的筒内壁，从而实现对轮毂的制动。
进一步的，所述发电式制动器包括左发电单元和右制动单元；所述左发电单元与右制动单元能做相互张开或相互合拢的运动，左发电单元与右制动单元相互张开时，所述左发电单元顶压所述制动内筒的左侧内壁，且右制动单元顶压抱紧所述制动内筒的右侧内壁。
进一步的，还包括水平固定安装的制动液压缸，所述制动液压缸的两端为左右对称的左液压顶出杆和右液压顶出杆；左液压顶出杆和右液压顶出杆同步向外顶出能带动所述左发电单元与右制动单元做相互张开的运动。
进一步的，左发电单元与右制动单元之间连接有回位弹簧，左液压顶出杆和右液压顶出杆同步向内缩回时，所述回位弹簧将左发电单元与右制动单元回拉至相互合拢。
进一步的，所述发电式制动器还包括竖向的支架梁，所述制动器支架的末端固定连接所述支架梁的中部，所述支架梁的上端通过上固定件与所述制动液压缸固定支撑连接；所述支架梁的下端通过下固定件固定支撑连接有水平的第一铰接支座，还包括与第一铰接支座平行的第二铰接支座；所述第一铰接支座的右端与第二铰接支座的右端之间固定连接有铰接轴，铰接轴的轴线与所述轮毂轴线平行；
所述右制动单元包括圆弧形制动蹄，圆弧形制动蹄的顺时针端为铰接部，所述铰接部铰接连接在所述铰接轴上，所述圆弧形制动蹄沿所述铰接轴旋转；所述圆弧形制动蹄的圆弧逆时针端为右圆弧顶头，所述右圆弧顶头顶压在所述右液压顶出杆的右端面，所述右液压顶出杆的顶出运动能推动所述圆弧形制动蹄沿铰接轴顺时针旋转；所述右液压顶出杆做缩回运动时，圆弧形制动蹄在回位弹簧的回拉下沿铰接轴逆时针旋转，使右圆弧顶头始终顶压在所述右液压顶出杆的右端面；
所述圆弧形制动蹄沿自身弧体外缘一体化设置弧形的刹车片基板，所述刹车片基板沿外弧面固定有弧形刹车片，所述右液压顶出杆顶出状态时，弧形刹车片与制动内筒的右侧内壁抱紧贴合。
进一步的，所述左发电单元包括行星轮，所述行星轮的外轮面为摩擦面，所述摩擦面上设置有环槽，所述环槽内呈圆周阵列设置有传动齿体；
所述第一铰接支座和第二铰接支座远离铰接轴的一端分别设置有同轴心的第一轴承孔和第二轴承孔，所述左发电单元还包括同轴心穿过所述第一轴承孔和第二轴承孔的输出轴，所述输出轴通过轴承与第一轴承孔和第二轴承孔转动配合；所述输出轴上同轴心一体化连接有中心齿轮，所述中心齿轮与环槽内的传动齿体啮合；行星轮的两侧还包括一对长条形的行星轮架，所述行星轮架的一端设置有第三轴承孔，所述第三轴承孔通过轴承与所述输出轴转动配合，各所述行星轮架的另一端固定连接有轴承座，所述轴承座内通过第一滚珠轴承转动设置有行星轮轴，所述行星轮的轴心处的轴孔通过第二滚珠轴承与所述所穿过的行星轮轴转动配合；所述行星轮在行星轮架的约束下沿中心齿轮的轴线周转，与此同时行星轮还能沿自身的轴线自转，行星轮自转时通过环槽内的传动齿体带动中心齿轮沿自身轴线自转，中心齿轮的自转会带动输出轴旋转；
还包括一对行星轮控制力臂，两所述行星轮控制力臂的根部分别固定连接在行星轮两侧的轴承座上，还包括横向的左顶头安装梁，左顶头安装梁的两端分别固定连接两行星轮控制力臂的末端，所述左顶头安装梁远离行星轮控制力臂的一侧固定设置有左弧形顶头，所述左弧形顶头顶压在所述左液压顶出杆的左端面，所述左液压顶出杆的顶出运动能推动所述行星轮控制力臂，使行星轮在行星轮架的约束下沿中心齿轮的轴线逆时针周转；所述左液压顶出杆做缩回运动时，行星轮控制力臂在回位弹簧的回拉下，使行星轮在行星轮架的约束下沿中心齿轮的轴线顺时针周转，使左弧形顶头始终顶压在所述左液压顶出杆的左端面；
所述左液压顶出杆顶出状态时，行星轮的摩擦面顶压所述制动内筒的左侧内壁，从而使行星轮与所述制动内筒的左侧内壁滚动配合；
所述支架梁上还固定安装有发电机，所述输出轴与所述发电机内部的机芯转子同步连接；所述输出轴带动发电机内部的机芯转子旋转。
进一步的，所述刹车片基板与圆弧形制动蹄之间还通过若干加强筋固定加强；所述发电机的机壳通过垂直弯曲状的结构梁与所述支架梁的上端固定支撑。
进一步的，所述行星轮控制力臂靠近圆弧形制动蹄的一侧通过第一横向拉杆固定连接有第一弹簧连接座，所述刹车片基板靠近行星轮控制力臂的一侧通过第二横向拉杆固定连接有第二弹簧连接座，横向的所述回位弹簧的左右两端分别固定连接所述第一弹簧连接座和第二弹簧连接座；所述回位弹簧通过第一横向拉杆对行星轮控制力臂有一个向右的弹性拉力；所述回位弹簧通过第二横向拉杆对刹车片基板有一个向左的弹性拉力。
进一步的，所述行星轮的摩擦面上沿径向方向设置有导孔，所述导孔内同轴心活动设置有实心的失速制动柱，所述导孔的下端同轴心连通有弹簧腔，所述弹簧腔的腔底固定设置有永磁块，所述弹簧腔内同轴心设置有铁盘，所述铁盘被磁性吸附在所述永磁块上，所述弹簧腔内的弹簧向下弹性顶压所述铁盘，所述失速制动柱的下端通过联动杆同轴心连接所述铁盘；所述行星轮沿自身轴线旋转时，所述失速制动柱会产生离心力；所述两行星轮控制力臂之间固定连接有运动干涉杆，所述运动干涉杆的长度方向与所述行星轮的轴线方向平行，且所述运动干涉杆与所述行星轮的摩擦面间隙配合，所述失速制动柱的末端因受足够的离心力从导孔内向外顶出一部分后，所述失速制动柱的顶出部分与运动干涉杆会发生运动干涉，从而使行星轮沿自身轴线旋转停止。
进一步的，汽车被动轮的制动能量回收系统的工作方法如下：
汽车正常行驶时：
左液压顶出杆和右液压顶出杆均处于向内缩回的状态，此时左发电单元与右制动单元在回位弹簧的回拉作用下处于相互合拢的状态，此时行星轮的摩擦面和弧形刹车片均与制动内筒的筒内壁处于分离状态，此时被动轮的轮毂单元的轮毂为自由旋转的状态；
汽车在正常速度下行驶的过程中触发刹车系统时：
制动液压缸使左液压顶出杆和右液压顶出杆同步向外顶出，从而使左发电单元与右制动单元做相互张开的运动；
右液压顶出杆向外顶出的过程中会推动圆弧形制动蹄沿铰接轴顺时针旋转，从而使弧形刹车片与制动内筒的右侧内壁抱紧贴合，弧形刹车片与制动内筒的右侧内壁抱紧贴合后对轮毂的旋转产生摩擦阻力，从而起到对轮毂制动作用；在制动过程中，弧形刹车片与制动内筒的右侧内壁不会瞬间被完全抱死，而是使轮毂的旋转速度逐渐减弱到停止的过程；
左液压顶出杆向外顶出的过程中会向左推动行星轮控制力臂，使行星轮在行星轮架的约束下沿中心齿轮的轴线逆时针周转，直至行星轮的摩擦面顶压所述制动内筒的左侧内壁，从而使行星轮与制动内筒的左侧内壁滚动配合；因受弧形刹车片摩擦阻力，轮毂旋转速度会逐渐减弱到停止，但轮毂转速在制动作用下逐渐减弱的过程中轮毂仍然是旋转的，蕴含旋转动能，此时轮毂的旋转会在滚动摩擦的作用下带动行星轮的摩擦面，从而驱动行星轮沿自身轴线旋转，行星轮自转时通过环槽内的传动齿体带动中心齿轮沿自身轴线自转，中心齿轮的自转会带动输出轴旋转，输出轴带动发电机内部的机芯转子旋转，进而实现发电的效果；
当轮毂在刹车前已经是极高速旋转时，这里的极高速是指转速超过30000r/h，或圆弧形制动蹄出现变形、或弧形刹车片已经过度磨损时，即使右液压顶出杆和左液压顶出杆都向外顶出顺利，轮毂受到弧形刹车片的制动减速效果疲软，而此时行星轮与制动内筒的左侧内壁是滚动配合，轮毂的高速旋转会造成行星轮过速旋转，行星轮过速旋转后会使失速制动柱的受足够的离心力从而瞬间克服永磁块的磁吸力和弹簧的回弹力，进而失速制动柱从导孔内向外瞬间顶出一部分，此时失速制动柱的顶出部分与运动干涉杆会发生运动干涉，从而使行星轮沿自身轴线旋转停止，此时行星轮的摩擦面与制动内筒的左侧内壁瞬间由滚动配合转化成滑动配合，从而使行星轮的摩擦面对制动内筒的左侧内壁形成滑动摩擦阻力，进而增加行星轮对轮毂的制动效果，弥补弧形刹车片的摩擦力疲软的作用；
需要解除制动状态时：
制动液压缸使左液压顶出杆和右液压顶出杆同步向内缩回，从而在回位弹簧的回拉作用下使左发电单元与右制动单元做相互合拢的运动；
右液压顶出杆向内缩回的过程中圆弧形制动蹄在回位弹簧的回拉下沿铰接轴逆时针旋转，使右圆弧顶头始终顶压在所述右液压顶出杆的右端面；圆弧形制动蹄沿铰接轴逆时针旋转的过程中会带动弧形刹车片与制动内筒的右侧内壁分离，从而解除弧形刹车片与制动内筒的右侧内壁的抱紧制动状态；与此同时左液压顶出杆做缩回运动时，行星轮控制力臂在回位弹簧的回拉下，使行星轮在行星轮架的约束下沿中心齿轮的轴线顺时针周转，使左弧形顶头始终顶压在所述左液压顶出杆的左端面；行星轮在行星轮架的约束下沿中心齿轮的轴线顺时针周转的过程中，使行星轮的摩擦面与制动内筒的左侧内壁分离，从而解除了行星轮与制动内筒的左侧内壁滚动配合；至此恢复轮毂的自由旋转的状态。
有益效果：本发明的结构简单，能利用制动过程中的旋转动能，弧形刹车片的制动减速效果疲软时，行星轮的摩擦面与制动内筒的左侧内壁瞬间由滚动配合转化成滑动配合，从而使行星轮的摩擦面对制动内筒的左侧内壁形成滑动摩擦阻力，进而增加行星轮对轮毂的制动效果，弥补弧形刹车片的摩擦力疲软的作用。
附图说明
附图1为本装置的整体结构示意图；
附图2为被动轮的轮毂单元示意图；
附图3为轮毂单元沿轴线方向的示意图(此图为制动状态)；
附图4为轮毂单元的第一剖开结构示意图(此图为制动状态)；
附图5为轮毂单元的第二剖开结构示意图(此图为制动状态)；
附图6为发电式制动器整体示意图(隐去了外部的轮毂结构)；
附图7为附图6的侧视图；
附图8为附图7的A向视图；
附图9为附图7的B向剖视图；
附图10为附图7的C向剖视图；
附图11为在附图6的基础上隐去固定轴、制动器支架和结构梁的示意图；
附图12为附图11的D向视图；
附图13为附图12的剖视图；
附图14为行星轮的内部剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如附图1至14所示的汽车被动轮的制动能量回收系统，包括被动轮的轮毂单元1，还包括固定在车架2上的固定轴支架49，固定轴支架49上固定连接有水平的固定轴6；固定轴6通过第一轴承5与被动轮的轮毂单元1转动配合；
被动轮的轮毂单元1包括轮毂17，轮毂17的内圈两端分别同轴心一体化连接有轴承内筒4和制动内筒18；固定轴6通过第一轴承5与轴承内筒4转动配合；
固定轴6的末端固定连接有沿轴线方向延伸的制动器支架7，制动器支架7伸入制动内筒18的围合范围内，制动器支架7上固定安装有发电式制动器，发电式制动器能向外抱紧制动内筒18的筒内壁89，从而实现对轮毂17的制动。
发电式制动器包括左发电单元和右制动单元；左发电单元与右制动单元能做相互张开或相互合拢的运动，左发电单元与右制动单元相互张开时，左发电单元顶压制动内筒18的左侧内壁，且右制动单元顶压抱紧制动内筒18的右侧内壁。
还包括水平固定安装的制动液压缸20，制动液压缸20的两端为左右对称的左液压顶出杆25和右液压顶出杆26；左液压顶出杆25和右液压顶出杆26同步向外顶出能带动左发电单元与右制动单元做相互张开的运动。
左发电单元与右制动单元之间连接有回位弹簧41，左液压顶出杆25和右液压顶出杆26同步向内缩回时，回位弹簧41将左发电单元与右制动单元回拉至相互合拢。
发电式制动器还包括竖向的支架梁9，制动器支架7的末端固定连接支架梁9的中部，支架梁9的上端通过上固定件19与制动液压缸20固定支撑连接；支架梁9的下端通过下固定件19固定支撑连接有水平的第一铰接支座23，还包括与第一铰接支座23平行的第二铰接支座24；第一铰接支座23的右端与第二铰接支座24的右端之间固定连接有铰接轴21，铰接轴21的轴线与轮毂17轴线平行；
右制动单元包括圆弧形制动蹄31，圆弧形制动蹄31的顺时针端为铰接部48，铰接部48铰接连接在铰接轴21上，圆弧形制动蹄31沿铰接轴21旋转；圆弧形制动蹄31的圆弧逆时针端为右圆弧顶头28，右圆弧顶头28顶压在右液压顶出杆26的右端面26.1，右液压顶出杆26的顶出运动能推动圆弧形制动蹄31沿铰接轴21顺时针旋转；右液压顶出杆26做缩回运动时，圆弧形制动蹄31在回位弹簧41的回拉下沿铰接轴21逆时针旋转，使右圆弧顶头28始终顶压在右液压顶出杆26的右端面26.1；
圆弧形制动蹄31沿自身弧体外缘一体化设置弧形的刹车片基板32，刹车片基板32沿外弧面固定有弧形刹车片30，右液压顶出杆26顶出状态时，弧形刹车片30与制动内筒18的右侧内壁抱紧贴合。
左发电单元包括行星轮16，行星轮16的外轮面为摩擦面35，摩擦面35上设置有环槽34，环槽34内呈圆周阵列设置有传动齿体90；
第一铰接支座23和第二铰接支座24远离铰接轴21的一端分别设置有同轴心的第一轴承孔84和第二轴承孔83，左发电单元还包括同轴心穿过第一轴承孔84和第二轴承孔83的输出轴37，输出轴37通过轴承与第一轴承孔84和第二轴承孔83转动配合；输出轴37上同轴心一体化连接有中心齿轮36，中心齿轮36与环槽34内的传动齿体90啮合；行星轮16的两侧还包括一对长条形的行星轮架12，行星轮架12的一端设置有第三轴承孔81，第三轴承孔81通过轴承与输出轴37转动配合，各行星轮架12的另一端固定连接有轴承座14，轴承座14内通过第一滚珠轴承10转动设置有行星轮轴15，行星轮16的轴心处的轴孔通过第二滚珠轴承3与所穿过的行星轮轴15转动配合；行星轮16在行星轮架12的约束下沿中心齿轮36的轴线周转，与此同时行星轮16还能沿自身的轴线自转，行星轮16自转时通过环槽34内的传动齿体90带动中心齿轮36沿自身轴线自转，中心齿轮36的自转会带动输出轴37旋转；
还包括一对行星轮控制力臂38，两行星轮控制力臂38的根部分别固定连接在行星轮16两侧的轴承座14上，还包括横向的左顶头安装梁80，左顶头安装梁80的两端分别固定连接两行星轮控制力臂38的末端，左顶头安装梁80远离行星轮控制力臂38的一侧固定设置有左弧形顶头27，左弧形顶头27顶压在左液压顶出杆25的左端面25.1，左液压顶出杆25的顶出运动能推动行星轮控制力臂38，使行星轮16在行星轮架12的约束下沿中心齿轮36的轴线逆时针周转；左液压顶出杆25做缩回运动时，行星轮控制力臂38在回位弹簧41的回拉下，使行星轮16在行星轮架12的约束下沿中心齿轮36的轴线顺时针周转，使左弧形顶头27始终顶压在左液压顶出杆25的左端面25.1；
左液压顶出杆25顶出状态时，行星轮16的摩擦面35顶压制动内筒18的左侧内壁，从而使行星轮16与制动内筒18的左侧内壁滚动配合；
支架梁9上还固定安装有发电机11，输出轴37与发电机11内部的机芯转子同步连接；输出轴37带动发电机11内部的机芯转子旋转。
刹车片基板32与圆弧形制动蹄31之间还通过若干加强筋29固定加强；发电机11的机壳通过垂直弯曲状的结构梁13与支架梁9的上端固定支撑。
行星轮控制力臂38靠近圆弧形制动蹄31的一侧通过第一横向拉杆39固定连接有第一弹簧连接座40，刹车片基板32靠近行星轮控制力臂38的一侧通过第二横向拉杆43固定连接有第二弹簧连接座42，横向的回位弹簧41的左右两端分别固定连接第一弹簧连接座40和第二弹簧连接座42；回位弹簧41通过第一横向拉杆39对行星轮控制力臂38有一个向右的弹性拉力；回位弹簧41通过第二横向拉杆43对刹车片基板32有一个向左的弹性拉力。
如图14，行星轮16的摩擦面35上沿径向方向设置有导孔52，导孔52内同轴心活动设置有实心的失速制动柱51，导孔52的下端同轴心连通有弹簧腔57，弹簧腔57的腔底固定设置有永磁块55，弹簧腔57内同轴心设置有铁盘56，铁盘56被磁性吸附在永磁块55上，弹簧腔57内的弹簧53向下弹性顶压铁盘56，失速制动柱51的下端通过联动杆54同轴心连接铁盘56；行星轮16沿自身轴线旋转时，失速制动柱51会产生离心力；两行星轮控制力臂38之间固定连接有运动干涉杆33，运动干涉杆33的长度方向与行星轮16的轴线方向平行，且运动干涉杆33与行星轮16的摩擦面35间隙配合，失速制动柱51的末端因受足够的离心力从导孔52内向外顶出一部分后，失速制动柱51的顶出部分与运动干涉杆33会发生运动干涉，从而使行星轮16沿自身轴线旋转停止。
汽车被动轮的制动能量回收系统的工作方法和工作原理如下：
汽车正常行驶时：
左液压顶出杆25和右液压顶出杆26均处于向内缩回的状态，此时左发电单元与右制动单元在回位弹簧41的回拉作用下处于相互合拢的状态，此时行星轮16的摩擦面35和弧形刹车片30均与制动内筒18的筒内壁89处于分离状态，此时被动轮的轮毂单元1的轮毂17为自由旋转的状态；
汽车在正常速度下行驶的过程中触发刹车系统时：
制动液压缸20使左液压顶出杆25和右液压顶出杆26同步向外顶出，从而使左发电单元与右制动单元做相互张开的运动；
右液压顶出杆26向外顶出的过程中会推动圆弧形制动蹄31沿铰接轴21顺时针旋转，从而使弧形刹车片30与制动内筒18的右侧内壁抱紧贴合，弧形刹车片30与制动内筒18的右侧内壁抱紧贴合后对轮毂17的旋转产生摩擦阻力，从而起到对轮毂17制动作用；在制动过程中，弧形刹车片30与制动内筒18的右侧内壁不会瞬间被完全抱死，而是使轮毂17的旋转速度逐渐减弱到停止的过程；
左液压顶出杆25向外顶出的过程中会向左推动行星轮控制力臂38，使行星轮16在行星轮架12的约束下沿中心齿轮36的轴线逆时针周转，直至行星轮16的摩擦面35顶压制动内筒18的左侧内壁，从而使行星轮16与制动内筒18的左侧内壁滚动配合；因受弧形刹车片30摩擦阻力，轮毂17旋转速度会逐渐减弱到停止，但轮毂17转速在制动作用下逐渐减弱的过程中轮毂17仍然是旋转的，蕴含旋转动能，此时轮毂17的旋转会在滚动摩擦的作用下带动行星轮16的摩擦面35，从而驱动行星轮16沿自身轴线旋转，行星轮16自转时通过环槽34内的传动齿体90带动中心齿轮36沿自身轴线自转，中心齿轮36的自转会带动输出轴37旋转，输出轴37带动发电机11内部的机芯转子旋转，进而实现发电的效果；
当轮毂17在刹车前已经是极高速旋转时，这里的极高速是指转速超过30000r/h，或圆弧形制动蹄31出现变形、或弧形刹车片30已经过度磨损时，即使右液压顶出杆26和左液压顶出杆25都向外顶出顺利，轮毂17受到弧形刹车片30的制动减速效果疲软，而此时行星轮16与制动内筒18的左侧内壁是滚动配合，轮毂17的高速旋转会造成行星轮16过速旋转，行星轮16过速旋转后会使失速制动柱51的受足够的离心力从而瞬间克服永磁块55的磁吸力和弹簧53的回弹力，进而失速制动柱51从导孔52内向外瞬间顶出一部分，此时失速制动柱51的顶出部分与运动干涉杆33会发生运动干涉，从而使行星轮16沿自身轴线旋转停止，此时行星轮16的摩擦面35与制动内筒18的左侧内壁瞬间由滚动配合转化成滑动配合，从而使行星轮16的摩擦面35对制动内筒18的左侧内壁形成滑动摩擦阻力，进而增加行星轮16对轮毂17的制动效果，弥补弧形刹车片30的摩擦力疲软的作用；
需要解除制动状态时：
制动液压缸20使左液压顶出杆25和右液压顶出杆26同步向内缩回，从而在回位弹簧41的回拉作用下使左发电单元与右制动单元做相互合拢的运动；
右液压顶出杆26向内缩回的过程中圆弧形制动蹄31在回位弹簧41的回拉下沿铰接轴21逆时针旋转，使右圆弧顶头28始终顶压在右液压顶出杆26的右端面26.1；圆弧形制动蹄31沿铰接轴21逆时针旋转的过程中会带动弧形刹车片30与制动内筒18的右侧内壁分离，从而解除弧形刹车片30与制动内筒18的右侧内壁的抱紧制动状态；与此同时左液压顶出杆25做缩回运动时，行星轮控制力臂38在回位弹簧41的回拉下，使行星轮16在行星轮架12的约束下沿中心齿轮36的轴线顺时针周转，使左弧形顶头27始终顶压在左液压顶出杆25的左端面25.1；行星轮16在行星轮架12的约束下沿中心齿轮36的轴线顺时针周转的过程中，使行星轮16的摩擦面35与制动内筒18的左侧内壁分离，从而解除了行星轮16与制动内筒18的左侧内壁滚动配合；至此恢复轮毂17的自由旋转的状态。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.汽车被动轮的制动能量回收系统，包括被动轮的轮毂单元(1)，还包括固定在车架(2)上的固定轴支架(49)，所述固定轴支架(49)上固定连接有水平的固定轴(6)；所述固定轴(6)通过第一轴承(5)与所述被动轮的轮毂单元(1)转动配合；
其特征在于：所述被动轮的轮毂单元(1)包括轮毂(17)，所述轮毂(17)的内圈两端分别同轴心一体化连接有轴承内筒(4)和制动内筒(18)；所述固定轴(6)通过所述第一轴承(5)与所述轴承内筒(4)转动配合；
所述固定轴(6)的末端固定连接有沿轴线方向延伸的制动器支架(7)，所述制动器支架(7)伸入所述制动内筒(18)的围合范围内，所述制动器支架(7)上固定安装有发电式制动器，所述发电式制动器能向外抱紧所述制动内筒(18)的筒内壁(89)，从而实现对轮毂(17)的制动；
所述发电式制动器包括左发电单元和右制动单元；所述左发电单元与右制动单元能做相互张开或相互合拢的运动，左发电单元与右制动单元相互张开时，所述左发电单元顶压所述制动内筒(18)的左侧内壁，且右制动单元顶压抱紧所述制动内筒(18)的右侧内壁；
还包括水平固定安装的制动液压缸(20)，所述制动液压缸(20)的两端为左右对称的左液压顶出杆(25)和右液压顶出杆(26)；左液压顶出杆(25)和右液压顶出杆(26)同步向外顶出能带动所述左发电单元与右制动单元做相互张开的运动；
左发电单元与右制动单元之间连接有回位弹簧(41)，左液压顶出杆(25)和右液压顶出杆(26)同步向内缩回时，所述回位弹簧(41)将左发电单元与右制动单元回拉至相互合拢；
所述发电式制动器还包括竖向的支架梁(9)，所述制动器支架(7)的末端固定连接所述支架梁(9)的中部，所述支架梁(9)的上端通过上固定件(19)与所述制动液压缸(20)固定支撑连接；所述支架梁(9)的下端通过下固定件(19)固定支撑连接有水平的第一铰接支座(23)，还包括与第一铰接支座(23)平行的第二铰接支座(24)；所述第一铰接支座(23)的右端与第二铰接支座(24)的右端之间固定连接有铰接轴(21)，铰接轴(21)的轴线与所述轮毂(17)轴线平行；
所述右制动单元包括圆弧形制动蹄(31)，圆弧形制动蹄(31)的顺时针端为铰接部(48)，所述铰接部(48)铰接连接在所述铰接轴(21)上，所述圆弧形制动蹄(31)沿所述铰接轴(21)旋转；所述圆弧形制动蹄(31)的圆弧逆时针端为右圆弧顶头(28)，所述右圆弧顶头(28)顶压在所述右液压顶出杆(26)的右端面(26.1)，所述右液压顶出杆(26)的顶出运动能推动所述圆弧形制动蹄(31)沿铰接轴(21)顺时针旋转；所述右液压顶出杆(26)做缩回运动时，圆弧形制动蹄(31)在回位弹簧(41)的回拉下沿铰接轴(21)逆时针旋转，使右圆弧顶头(28)始终顶压在所述右液压顶出杆(26)的右端面(26.1)；
所述圆弧形制动蹄(31)沿自身弧体外缘一体化设置弧形的刹车片基板(32)，所述刹车片基板(32)沿外弧面固定有弧形刹车片(30)，所述右液压顶出杆(26)顶出状态时，弧形刹车片(30)与制动内筒(18)的右侧内壁抱紧贴合；
所述左发电单元包括行星轮(16)，所述行星轮(16)的外轮面为摩擦面(35)，所述摩擦面(35)上设置有环槽(34)，所述环槽(34)内呈圆周阵列设置有传动齿体(90)；
所述第一铰接支座(23)和第二铰接支座(24)远离铰接轴(21)的一端分别设置有同轴心的第一轴承孔(84)和第二轴承孔(83)，所述左发电单元还包括同轴心穿过所述第一轴承孔(84)和第二轴承孔(83)的输出轴(37)，所述输出轴(37)通过轴承与第一轴承孔(84)和第二轴承孔(83)转动配合；所述输出轴(37)上同轴心一体化连接有中心齿轮(36)，所述中心齿轮(36)与环槽(34)内的传动齿体(90)啮合；行星轮(16)的两侧还包括一对长条形的行星轮架(12)，所述行星轮架(12)的一端设置有第三轴承孔(81)，所述第三轴承孔(81)通过轴承与所述输出轴(37)转动配合，各所述行星轮架(12)的另一端固定连接有轴承座(14)，所述轴承座(14)内通过第一滚珠轴承(10)转动设置有行星轮轴(15)，所述行星轮(16)的轴心处的轴孔通过第二滚珠轴承(3)与所述所穿过的行星轮轴(15)转动配合；所述行星轮(16)在行星轮架(12)的约束下沿中心齿轮(36)的轴线周转，与此同时行星轮(16)还能沿自身的轴线自转，行星轮(16)自转时通过环槽(34)内的传动齿体(90)带动中心齿轮(36)沿自身轴线自转，中心齿轮(36)的自转会带动输出轴(37)旋转；
还包括一对行星轮控制力臂(38)，两所述行星轮控制力臂(38)的根部分别固定连接在行星轮(16)两侧的轴承座(14)上，还包括横向的左顶头安装梁(80)，左顶头安装梁(80)的两端分别固定连接两行星轮控制力臂(38)的末端，所述左顶头安装梁(80)远离行星轮控制力臂(38)的一侧固定设置有左弧形顶头(27)，所述左弧形顶头(27)顶压在所述左液压顶出杆(25)的左端面(25.1)，所述左液压顶出杆(25)的顶出运动能推动所述行星轮控制力臂(38)，使行星轮(16)在行星轮架(12)的约束下沿中心齿轮(36)的轴线逆时针周转；所述左液压顶出杆(25)做缩回运动时，行星轮控制力臂(38)在回位弹簧(41)的回拉下，使行星轮(16)在行星轮架(12)的约束下沿中心齿轮(36)的轴线顺时针周转，使左弧形顶头(27)始终顶压在所述左液压顶出杆(25)的左端面(25.1)；
所述左液压顶出杆(25)顶出状态时，行星轮(16)的摩擦面(35)顶压所述制动内筒(18)的左侧内壁，从而使行星轮(16)与所述制动内筒(18)的左侧内壁滚动配合；
所述支架梁(9)上还固定安装有发电机(11)，所述输出轴(37)与所述发电机(11)内部的机芯转子同步连接；所述输出轴(37)带动发电机(11)内部的机芯转子旋转；
所述刹车片基板(32)与圆弧形制动蹄(31)之间还通过若干加强筋(29)固定加强；所述发电机(11)的机壳通过垂直弯曲状的结构梁(13)与所述支架梁(9)的上端固定支撑；
所述行星轮控制力臂(38)靠近圆弧形制动蹄(31)的一侧通过第一横向拉杆(39)固定连接有第一弹簧连接座(40)，所述刹车片基板(32)靠近行星轮控制力臂(38)的一侧通过第二横向拉杆(43)固定连接有第二弹簧连接座(42)，横向的所述回位弹簧(41)的左右两端分别固定连接所述第一弹簧连接座(40)和第二弹簧连接座(42)；所述回位弹簧(41)通过第一横向拉杆(39)对行星轮控制力臂(38)有一个向右的弹性拉力；所述回位弹簧(41)通过第二横向拉杆(43)对刹车片基板(32)有一个向左的弹性拉力；
所述行星轮(16)的摩擦面(35)上沿径向方向设置有导孔(52)，所述导孔(52)内同轴心活动设置有实心的失速制动柱(51)，所述导孔(52)的下端同轴心连通有弹簧腔(57)，所述弹簧腔(57)的腔底固定设置有永磁块(55)，所述弹簧腔(57)内同轴心设置有铁盘(56)，所述铁盘(56)被磁性吸附在所述永磁块(55)上，所述弹簧腔(57)内的弹簧(53)向下弹性顶压所述铁盘(56)，所述失速制动柱(51)的下端通过联动杆(54)同轴心连接所述铁盘(56)；所述行星轮(16)沿自身轴线旋转时，所述失速制动柱(51)会产生离心力；所述两行星轮控制力臂(38)之间固定连接有运动干涉杆(33)，所述运动干涉杆(33)的长度方向与所述行星轮(16)的轴线方向平行，且所述运动干涉杆(33)与所述行星轮(16)的摩擦面(35)间隙配合，所述失速制动柱(51)的末端因受足够的离心力从导孔(52)内向外顶出一部分后，所述失速制动柱(51)的顶出部分与运动干涉杆(33)会发生运动干涉，从而使行星轮(16)沿自身轴线旋转停止。
2.根据权利要求1所述的汽车被动轮的制动能量回收系统的工作方法，其特征在于：
汽车正常行驶时：
左液压顶出杆(25)和右液压顶出杆(26)均处于向内缩回的状态，此时左发电单元与右制动单元在回位弹簧(41)的回拉作用下处于相互合拢的状态，此时行星轮(16)的摩擦面(35)和弧形刹车片(30)均与制动内筒(18)的筒内壁(89)处于分离状态，此时被动轮的轮毂单元(1)的轮毂(17)为自由旋转的状态；
汽车在正常速度下行驶的过程中触发刹车系统时：
制动液压缸(20)使左液压顶出杆(25)和右液压顶出杆(26)同步向外顶出，从而使左发电单元与右制动单元做相互张开的运动；
右液压顶出杆(26)向外顶出的过程中会推动圆弧形制动蹄(31)沿铰接轴(21)顺时针旋转，从而使弧形刹车片(30)与制动内筒(18)的右侧内壁抱紧贴合，弧形刹车片(30)与制动内筒(18)的右侧内壁抱紧贴合后对轮毂(17)的旋转产生摩擦阻力，从而起到对轮毂(17)制动作用；在制动过程中，弧形刹车片(30)与制动内筒(18)的右侧内壁不会瞬间被完全抱死，而是使轮毂(17)的旋转速度逐渐减弱到停止的过程；
左液压顶出杆(25)向外顶出的过程中会向左推动行星轮控制力臂(38)，使行星轮(16)在行星轮架(12)的约束下沿中心齿轮(36)的轴线逆时针周转，直至行星轮(16)的摩擦面(35)顶压所述制动内筒(18)的左侧内壁，从而使行星轮(16)与制动内筒(18)的左侧内壁滚动配合；因受弧形刹车片(30)摩擦阻力，轮毂(17)旋转速度会逐渐减弱到停止，但轮毂(17)转速在制动作用下逐渐减弱的过程中轮毂(17)仍然是旋转的，蕴含旋转动能，此时轮毂(17)的旋转会在滚动摩擦的作用下带动行星轮(16)的摩擦面(35)，从而驱动行星轮(16)沿自身轴线旋转，行星轮(16)自转时通过环槽(34)内的传动齿体(90)带动中心齿轮(36)沿自身轴线自转，中心齿轮(36)的自转会带动输出轴(37)旋转，输出轴(37)带动发电机(11)内部的机芯转子旋转，进而实现发电的效果；
当轮毂(17)在刹车前已经是极高速旋转时，这里的极高速是指转速超过30000r/h，或圆弧形制动蹄(31)出现变形、或弧形刹车片(30)已经过度磨损时，即使右液压顶出杆(26)和左液压顶出杆(25)都向外顶出顺利，轮毂(17)受到弧形刹车片(30)的制动减速效果疲软，而此时行星轮(16)与制动内筒(18)的左侧内壁是滚动配合，轮毂(17)的高速旋转会造成行星轮(16)过速旋转，行星轮(16)过速旋转后会使失速制动柱(51)的受足够的离心力从而瞬间克服永磁块(55)的磁吸力和弹簧(53)的回弹力，进而失速制动柱(51)从导孔(52)内向外瞬间顶出一部分，此时失速制动柱(51)的顶出部分与运动干涉杆(33)会发生运动干涉，从而使行星轮(16)沿自身轴线旋转停止，此时行星轮(16)的摩擦面(35)与制动内筒(18)的左侧内壁瞬间由滚动配合转化成滑动配合，从而使行星轮(16)的摩擦面(35)对制动内筒(18)的左侧内壁形成滑动摩擦阻力，进而增加行星轮(16)对轮毂(17)的制动效果，弥补弧形刹车片(30)的摩擦力疲软的作用；
需要解除制动状态时：
制动液压缸(20)使左液压顶出杆(25)和右液压顶出杆(26)同步向内缩回，从而在回位弹簧(41)的回拉作用下使左发电单元与右制动单元做相互合拢的运动；
右液压顶出杆(26)向内缩回的过程中圆弧形制动蹄(31)在回位弹簧(41)的回拉下沿铰接轴(21)逆时针旋转，使右圆弧顶头(28)始终顶压在所述右液压顶出杆(26)的右端面(26.1)；圆弧形制动蹄(31)沿铰接轴(21)逆时针旋转的过程中会带动弧形刹车片(30)与制动内筒(18)的右侧内壁分离，从而解除弧形刹车片(30)与制动内筒(18)的右侧内壁的抱紧制动状态；与此同时左液压顶出杆(25)做缩回运动时，行星轮控制力臂(38)在回位弹簧(41)的回拉下，使行星轮(16)在行星轮架(12)的约束下沿中心齿轮(36)的轴线顺时针周转，使左弧形顶头(27)始终顶压在所述左液压顶出杆(25)的左端面(25.1)；行星轮(16)在行星轮架(12)的约束下沿中心齿轮(36)的轴线顺时针周转的过程中，使行星轮(16)的摩擦面(35)与制动内筒(18)的左侧内壁分离，从而解除了行星轮(16)与制动内筒(18)的左侧内壁滚动配合；至此恢复轮毂(17)的自由旋转的状态。
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