CN203713567U - 可回收能量的车辆制动系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种可回收能量的车辆制动系统及车辆，所述车辆制动系统包括制动踏板和制动盘；还包括：传动齿轮，传动齿轮与制动盘传动连接；离合器，离合器包括可相互结合或分离的第一摩擦片和第二摩擦片，传动齿轮与第一摩擦片传动连接；蓄能机构，蓄能机构与离合器的第二摩擦片传动连接；用于控制离合器的第一摩擦片和第二摩擦片结合或分离的离合器控制阀；以及，用于根据车辆制动时制动踏板的踏板行程信号，控制离合器控制阀的工作状态的控制机构。本实用新型提供的可回收能量的车辆制动系统可以将车辆制动过程中的动能进行回收，减少了车辆制动过程中造成的能量浪费，并对汽车加速提供了一定的助推力。
Description
技术领域
本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种可回收能量的车辆制动系统及车辆。
背景技术
随着现代化工业的兴起，能源供给已成为日益严峻的问题。汽车已成为生活中不可替代的交通工具，且目前汽车的保有量增加日益显著，因此汽车带来的能源消耗已成为当今能源消耗的很大一部分，在对汽车零部件的设计时有必要考虑尽量避免摩擦带来的能量浪费。另外，从物理学角度来说，汽车起步阶段与路面的摩擦力最大，进而造成起步所需的驱动力较大，因此起步阶段消耗的能源也较多。
日常所见的汽车制动系统大多采用摩擦制动，车轮制动器利用摩擦制动车轮，进而通过轮胎与路面间的摩擦力使汽车停止。在这个过程中，汽车制动过程中制动器摩擦车轮发生的摩擦产生大量的热量，造成能源的浪费；此外，因为摩擦制动产生的热量升高了车轮的温度，一些较大的货车不得不在行走过程中用水冷却车轮，从这方面说也是一种能源的浪费；另外，车辆起步阶段车轮与地面的摩擦力较大，此时若能额外产生一个助推力，车辆的起步将变得轻松随意。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可回收能量的车辆制动系统及车辆，能够减少摩擦制动车轮造成能量损耗，并对车辆加速提供助推力。
本实用新型所提供的技术方案如下：
一种可回收能量的车辆制动系统，包括制动踏板和制动盘；所述车辆制动系统还包括：
传动齿轮，所述传动齿轮与所述制动盘传动连接；
离合器，所述离合器包括可相互结合或分离的第一摩擦片和第二摩擦片，所述传动齿轮与所述第一摩擦片传动连接；
蓄能机构，所述蓄能机构与所述离合器的第二摩擦片传动连接；
用于控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片结合或分离的离合器控制阀；以及，
用于根据车辆制动时所述制动踏板的踏板行程信号，控制所述离合器控制阀的工作状态的控制机构。
进一步的，所述控制机构包括：
用于检测获取所述制动踏板的踏板行程信息的踏板位置检测装置；
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于制动位置时，向所述离合器控制阀发送第一控制信息，以控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片相互结合的第一控制器；
进一步的，所述控制机构还包括：
用于当所述制动踏板的行程信息为所述制动踏板处于未制动位置时，向所述离合器控制阀发送第二控制信息，以控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片相互分离的第二控制器。
进一步的，所述车辆制动系统还包括变矩器，所述蓄能机构通过所述变矩器与所述离合器的第二摩擦片传动连接；其中，所述变矩器包括：
与所述离合器的第二摩擦片传动连接的第一转动轴；
与所述蓄能机构传动连接的第二转动轴；
以及，设置于所述第一转动轴和所述第二转动轴之间的传动机构；
其中，所述第一转动轴转动时，通过所述传动机构带动所述第二转动轴同向转动；所述第二转动轴转动时，通过所述传动机构带动所述第一转动轴反向转动。
进一步的，所述蓄能机构包括：
能够卷紧或释放，以将动能转化为弹性势能或将弹性势能转化为动能的卷簧，所述卷簧包括位于中间的第一端和位于外围的第二端，所述卷簧的第一端与所述第二转动轴连接；
用于固定所述卷簧的外壳，所述卷簧设置于所述外壳内，且所述卷簧的第二端与所述外壳固定连接；
以及，用于锁定或释放所述第二转动轴，以控制所述卷簧卷起或释放的卷簧控制装置，所述卷簧控制装置设置于所述第二转动轴上；
所述控制机构还包括：
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于制动位置时，向所述卷簧控制装置发送第三控制信息，以控制所述卷簧控制装置释放所述第二转动轴的第三控制器；
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于制动位置时，向所述卷簧控制装置发送第四控制信息，以控制所述卷簧控制装置锁定所述第二转动轴的第四控制器。
进一步的，所述卷簧控制装置包括：固设在所述第二转动轴上的棘轮；与所述棘轮配合的棘轮锁钩；以及，与所述棘轮锁钩连接，用于控制所述棘轮与所述棘轮锁钩的配合状态，以锁定或释放所述第二转动轴的棘轮锁钩控制电磁阀。
进一步的，所述控制机构还包括：
用于获取车辆油门踏板的行程信号的油门踏板位置检测装置；
用于当车辆油门踏板的行程信号为车辆油门踏板处于加油位置时，向所述卷簧控制装置发送第六控制信号，以控制所述卷簧控制装置释放所述第二转动轴的第六控制器；
用于获取所述卷簧的卷放状态信息的应力传感器；
用于在所述卷簧的卷放状态处于完全释放状态时，向所述离合器控制阀发送第七控制信号，以控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片相互分离的第七控制器；以及，
用于在所述卷簧的卷放状态处于完全释放状态时，向所述卷簧控制装置发送第八控制信号，所述卷簧控制装置锁定所述第二转动轴的第八控制器。
进一步的，所述控制机构还包括：
用于当车辆油门踏板的行程信号为车辆油门踏板处于加油位置时，向所述离合器控制阀发送第五控制信号，以控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片相互结合的第五控制器；
进一步的，所述制动盘包括制动盘主体，所述制动盘主体的外周设置有斜齿轮；所述传动齿轮与所述斜齿轮啮合。
一种车辆，其包括如上所述的可回收能量的车辆制动系统。
本实用新型具有以下有益效果：
本实用新型提供的可回收能量的车辆制动系统可以将车辆制动过程中的动能进行回收，减少了车辆制动过程中造成的能量浪费。
此外，在本实用新型提供的优选实施例中，该可回收能量的车辆制动系统可以将车辆制动前的惯性力压缩弹簧，使动能转变为弹性势能储存在弹簧中；在车辆起步时，地面产生的阻力最大，此时将弹性势能释放转变为车轮驱动力，不仅大幅度降低了能量浪费，且对汽车加速提供了一定的助推力。
附图说明
图1表示本实用新型提供的可回收能量的车辆制动系统的结构示意图；
图2表示本实用新型提供的可回收能量的车辆制动系统的变矩器的内部传动示意图；
图3表示本实用新型提供的可回收能量的车辆制动系统中蓄能机构的结构示意图；
图4表示本实用新型提供的可回收能量的车辆制动系统的制动盘结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型提供了一种可回收能量的车辆制动系统，包括制动踏板（图中未示出）和制动盘100；所述车辆制动系统还包括：
传动齿轮200，所述传动齿轮200与所述制动盘100传动连接；
离合器300，所述离合器300包括可相互结合或分离的第一摩擦片301和第二摩擦片302，所述传动齿轮200与所述第一摩擦片301传动连接；
蓄能机构400，所述蓄能机构400与所述离合器300的第二摩擦片302传动连接；
用于控制所述离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302结合或分离的离合器控制阀500；以及，
用于根据车辆制动时所述制动踏板的踏板行程信号，控制所述离合器控制阀500的工作状态的控制机构。
上述方案中，在车辆制动时，控制机构向离合器控制阀500发送控制信号，可以控制离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302结合，从而，传动齿轮200通过离合器300可以将制动盘100的动力传递至蓄能机构400而将动能存储回收，减少了车辆制动过程中造成的能量浪费。
以下说明本实用新型所提供的优选实施例。
本实施例中，优选的，所述控制机构包括：
用于检测获取所述制动踏板的踏板行程信息的踏板位置检测装置；
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于制动位置时，向所述离合器控制阀500发送第一控制信息，以控制所述离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302相互结合的第一控制器。
采用上述方案，当需要制动车辆时，驾驶员踩制动踏板（制动踏板处于制动位置），第一控制器即发送第一控制信息给离合器控制阀500，离合器控制阀500控制离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302迅速结合，制动盘100则将惯性力通过传动齿轮200传递蓄能机构400，将动能转化并储蓄起来。
以上方案中，提供了一种方案可以将车辆制动系统中以将车辆制动过程中的动能进行回收，减少了车辆制动过程中造成的能量浪费，由于车辆起步阶段车轮与地面的摩擦力较大，此时若能额外产生一个助推力，车辆的起步将变得轻松随意。有鉴于此，本实施例中对所述车辆制动系统还进行了以下改进：
本实施例中，如图1和图2所示，所述车辆制动系统还包括变矩器600，所述蓄能机构400通过所述变矩器600与所述离合器300的第二摩擦片302传动连接；其中，所述变矩器600包括：
与所述离合器300的第二摩擦片302传动连接的第一转动轴601；
与所述蓄能机构400传动连接的第二转动轴602；
以及，设置于所述第一转动轴601和所述第二转动轴602之间的传动机构；
其中，所述第一转动轴601转动时，通过所述传动机构带动所述第二转动轴602同向转动；所述第二转动轴602转动时，通过所述传动机构带动所述第一转动轴601反向转动。
进一步优选的，如图1和4所示，所述蓄能机构400包括：
能够卷紧或释放，以将动能转化为弹性势能或将弹性势能转化为动能的卷簧401，所述卷簧401包括位于中间的第一端和位于外围的第二端，所述卷簧401的第一端与所述第二转动轴602连接；
用于固定所述卷簧401的外壳402，所述卷簧401设置于所述外壳402内，且所述卷簧401的第二端与所述外壳402固定连接；
以及，用于锁定或释放所述第二转动轴602，以控制所述卷簧401卷起或释放的卷簧控制装置700，所述卷簧控制装置700设置于所述第二转动轴602上；
所述控制机构还包括：
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于制动位置时，向所述卷簧控制装置发送第三控制信息，以控制所述卷簧控制装置释放所述第二转动轴602的第三控制器；
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于未制动位置时，向所述卷簧控制装置发送第四控制信息，以控制所述卷簧控制装置锁定所述第二转动轴602的第四控制器。
进一步优选的，如图4所示，所述卷簧控制装置700包括：
固设在所述第二转动轴602上的棘轮701；
与所述棘轮701配合的棘轮锁钩702；以及，与所述棘轮锁钩702连接，用于控制所述棘轮701与所述棘轮锁钩702的配合状态，以锁定或释放所述第二转动轴602的棘轮锁钩控制电磁阀703。
进一步优选的，所述控制机构还包括：
用于获取车辆油门踏板的行程信号的油门踏板位置检测装置；
用于当车辆油门踏板的行程信号为车辆油门踏板处于加油位置时，向所述卷簧控制装置发送第六控制信号，以控制所述卷簧控制装置释放所述第二转动轴602的第六控制器；
用于获取所述卷簧401的卷放状态信息的应力传感器800；
用于在所述卷簧401的卷放状态处于完全释放状态时，向所述离合器控制阀500发送第七控制信号，以控制所述离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302相互分离的第七控制器；以及，
用于在所述卷簧401的卷放状态处于完全释放状态时，向所述卷簧控制装置发送第八控制信号，所述卷簧控制装置锁定所述第二转动轴602的第八控制器。
此外，本实施例中，所述控制机构还可以包括：
用于当所述制动踏板的行程信息为所述制动踏板处于未制动位置时，向所述离合器控制阀500发送第二控制信息，以控制所述离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302相互分离的第二控制器；以及，
用于当车辆油门踏板的行程信号为车辆油门踏板处于加油位置时，向所述离合器控制阀500发送第五控制信号，以控制所述离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302相互结合的第五控制器。
以下说明本实用新型优选实施例中的车辆制动系统的工作过程。
当需要制动车辆时，驾驶员踩制动踏板（即制动踏板处于制动位置时），第一控制器发送第一控制信号给离合器控制阀500，离合器控制阀500即控制离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302迅速结合，同时第三控制器发送第三控制信息给所述卷簧控制装置（棘轮锁钩702），所述第二转动轴602处于释放状态，从而，制动盘100的惯性力可以通过传动齿轮200将制动盘100的惯性力传递给变矩器600的第一转动轴601，第一转动轴601与制动盘100同向转动，并通过传动机构使得第二转动轴602与制动盘100同向转动，卷簧401被压缩，动能转化为弹性势能；
当刹车结束驾驶员松开刹车踏板时（即制动踏板处于未制动位置时），第四控制器产生一个第四控制信息发送至卷簧控制装置（棘轮锁钩702），使得棘轮锁钩702卡住棘轮701，从而锁定第二转动轴602，进而使得卷簧401不会因为制动力去除而回弹释放能量，这样就将车辆制动过程中的动能暂时转换为卷簧401的弹性势能。
而当车辆减速完成需要加速起步时，驾驶员踩油门踏板（即油门踏板处于加油位置时），第六控制器产生第六控制信息并发送至卷簧控制装置，使得棘轮锁钩702松开棘轮701，第二转动轴602释放，这样卷簧401所存储的弹性势能就转化为动能，第二转动轴602沿与制动盘100反向转动，通过传动机构后，带动第一转动轴601仍与制动盘100同向方向转动，并通过离合器300和传动齿轮200传递转动力至制动盘100，进而推动车轮，给车轮一个助推力；
而当卷簧401所存储弹性势能释放完全后，应力传感器800感应到卷簧401已处于自由状态，第七控制器即自动发送第七控制信息给离合器控制阀500，使得离合器300的第一摩擦片301和第二摩擦片302分离，这样一次刹车制动及起步助推的过程完全结束。
此外，本实施例中，离合器可以采用摩擦式离合器，而变矩器可以采用三轴式变速器。图3表示本实用新型提供的车辆制动系统中变矩器的一种实施例的内部传动示意图。
如图3所示，所述传动机构包括：接合套602、储存动能齿轮接合齿圈603、第一转动轴常啮合传动齿轮604、花键毂605、释放动能齿轮接合齿圈606、第二转动轴传动齿轮607、释放动能小齿轮608、释放动能大齿轮609、中间轴释放动能用齿轮610、中间轴常啮合传动齿轮611、中间轴612、释放动能传动轴613等。
当需要制动车辆驾驶员踩刹车踏板时，接合套602左移，与其对应的储存动能齿轮接合齿圈603接合，此时动力从第一转动轴601经第一转动轴常啮合传动齿轮604、储存动能齿轮接合齿圈603、接合套602和花键毂605直接传递给第二转动轴602，进而将制动力通过第二转传递到卷簧401，使卷簧401压缩达到储存能量的作用；
当刹车停止，车辆起步需要释放卷簧401储存的弹性势能时，驾驶员踩油门踏板时，接合套602右移，和与其对应的释放动能齿轮接合齿圈606接合，此时，储存在卷簧401里的弹性势能从第二转动轴602经释放动能齿轮接合齿圈606、接合套602、第二转动轴传动齿轮607、释放动能小齿轮608、释放动能大齿轮609、中间轴释放动能用齿轮610、中间轴常啮合传动齿轮611、第一转动轴常啮合传动齿轮604直接传递给第一转动轴601，进而将卷簧401的回弹力经过离合器300和传动齿轮200传递给制动盘100，达到驱动车轮的作用。
在整个制动过程中，第一转动轴601始终保持与制动盘100转动方向一致（保持正转）；而在卷簧401释放弹性势能的整个过程中，第二转动轴602与制动盘100转动方向一致（反转）通过变矩器600可以使第一转动轴601与第二转动轴602反向，即第一转动轴601仍与制动盘100转动方向一致，从而起到驱动车轮向前转动的作用。
图3表示蓄能机构中卷簧与棘轮的配合结构示意图。如图3所示，棘轮701穿装固定于第二转动轴602上，卷簧401中心的第一端与第二转动轴602固定连接，卷簧401的另一端与外壳402固定，此外，外壳402上还可以设置加强架403，可以保护整个卷簧401，防止卷簧401的来回伸缩造成外壳402的疲劳。
在储存弹性势能时，卷簧401逆时针旋转，卷簧401压缩；在弹性势能释放时，卷簧401顺时针旋转，卷簧401展开。此外，卷簧401的材料优选选用具有高弹性极限、疲劳极限、良好的冲击韧性和塑性的材料。
此外，如图4所示，本实施例中，制动盘100包括一制动盘主体101，在制动盘主体101外周上设置了斜齿轮102，传动齿轮200通过与斜齿轮102啮合实现与制动盘100之间的传动连接。在蓄能阶段，通过斜齿轮将制动盘100的惯性力传递给传动齿轮200，而在释能阶段，通过斜齿轮将卷簧401的回弹力传递给车轮。
此外，本实用新型还提供了一种车辆，其包括如上所述的可回收能量的车辆制动系统。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种可回收能量的车辆制动系统，包括制动踏板和制动盘；其特征在于，所述车辆制动系统还包括：
传动齿轮，所述传动齿轮与所述制动盘传动连接；
离合器，所述离合器包括可相互结合或分离的第一摩擦片和第二摩擦片，所述传动齿轮与所述第一摩擦片传动连接；
蓄能机构，所述蓄能机构与所述离合器的第二摩擦片传动连接；
用于控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片结合或分离的离合器控制阀；以及，
用于根据车辆制动时所述制动踏板的踏板行程信号，控制所述离合器控制阀的工作状态的控制机构。
2.根据权利要求1所述的可回收能量的车辆制动系统，其特征在于，
所述控制机构包括：
用于检测获取所述制动踏板的踏板行程信息的踏板位置检测装置；
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于制动位置时，向所述离合器控制阀发送第一控制信息，以控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片相互结合的第一控制器。
3.根据权利要求2所述的可回收能量的车辆制动系统，其特征在于，所述控制机构还包括：
用于当所述制动踏板的行程信息为所述制动踏板处于未制动位置时，向所述离合器控制阀发送第二控制信息，以控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片相互分离的第二控制器。
4.根据权利要求2所述的可回收能量的车辆制动系统，其特征在于，
所述车辆制动系统还包括变矩器，所述蓄能机构通过所述变矩器与所述离合器的第二摩擦片传动连接；其中，所述变矩器包括：
与所述离合器的第二摩擦片传动连接的第一转动轴；
与所述蓄能机构传动连接的第二转动轴；
以及，设置于所述第一转动轴和所述第二转动轴之间的传动机构；
其中，所述第一转动轴转动时，通过所述传动机构带动所述第二转动轴同向转动；所述第二转动轴转动时，通过所述传动机构带动所述第一转动轴反向转动。
5.根据权利要求4所述的可回收能量的车辆制动系统，其特征在于，
所述蓄能机构包括：
能够卷紧或释放，以将动能转化为弹性势能或将弹性势能转化为动能的卷簧，所述卷簧包括位于中间的第一端和位于外围的第二端，所述卷簧的第一端与所述第二转动轴连接；
用于固定所述卷簧的外壳，所述卷簧设置于所述外壳内，且所述卷簧的第二端与所述外壳固定连接；
以及，用于锁定或释放所述第二转动轴，以控制所述卷簧卷起或释放的卷簧控制装置，所述卷簧控制装置设置于所述第二转动轴上；
所述控制机构还包括：
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于制动位置时，向所述卷簧控制装置发送第三控制信息，以控制所述卷簧控制装置释放所述第二转动轴的第三控制器；
用于当所述制动踏板的踏板行程信息为所述制动踏板处于制动位置时，向所述卷簧控制装置发送第四控制信息，以控制所述卷簧控制装置锁定所述第二转动轴的第四控制器。
6.根据权利要求5所述的可回收能量的车辆制动系统，其特征在于，
所述卷簧控制装置包括：固设在所述第二转动轴上的棘轮；与所述棘轮配合的棘轮锁钩；以及，与所述棘轮锁钩连接，用于控制所述棘轮与所述棘轮锁钩的配合状态，以锁定或释放所述第二转动轴的棘轮锁钩控制电磁阀。
7.根据权利要求5所述的可回收能量的车辆制动系统，其特征在于，
所述控制机构还包括：
用于获取车辆油门踏板的行程信号的油门踏板位置检测装置；
用于当车辆油门踏板的行程信号为车辆油门踏板处于加油位置时，向所述卷簧控制装置发送第六控制信号，以控制所述卷簧控制装置释放所述第二转动轴的第六控制器；
用于获取所述卷簧的卷放状态信息的应力传感器；
用于在所述卷簧的卷放状态处于完全释放状态时，向所述离合器控制阀发送第七控制信号，以控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片相互分离的第七控制器；以及，
用于在所述卷簧的卷放状态处于完全释放状态时，向所述所述卷簧控制装置发送第八控制信号，所述卷簧控制装置锁定所述第二转动轴的第八控制器。
8.根据权利要求7所述的可回收能量的车辆制动系统，其特征在于，
所述控制机构还包括：
用于当车辆油门踏板的行程信号为车辆油门踏板处于加油位置时，向所述离合器控制阀发送第五控制信号，以控制所述离合器的第一摩擦片和第二摩擦片相互结合的第五控制器。
9.根据权利要求1所述的可回收能量的车辆制动系统，其特征在于，
所述制动盘包括制动盘主体，所述制动盘主体的外周设置有斜齿轮；
所述传动齿轮与所述斜齿轮啮合。
10.一种车辆，其包括如权利要求1至9任一项所述的可回收能量的车辆制动系统。
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|---|---|---|---|---|
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