CN205905956U - 汽车制动能量回收与反馈装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽车制动能量回收与反馈装置，涉及汽车制动能量回收与再利用技术领域。机械作动机构的输入齿轮与车辆制动盘固结，输出轴靠近两端分别设有传递齿轮二和传递齿轮一；输入齿轮与空转齿轮一和传递齿轮一均为外啮合，空转齿轮二与传递齿轮二啮合；离合器控制杆位于双向滑动离合器的两脊之间，其上设有离合复位器，离合复位器末端设有拉伸弹簧；离合器控制杆末端的左、右两侧与电磁铁一和电磁铁二的吸盘在同一水平轴线上；棘轮自锁卡柱尾端与电磁铁三的吸盘在同一轴线上；扭转弹簧一端与机架固定，另一端通过销与输入轴固定；电磁铁一、二、三均与机架的底板固定，并与单片机控制的继电器相连。主要用于车辆制动能量回收利用。

Description

汽车制动能量回收与反馈装置

技术领域

本实用新型涉及一种能量回收与再利用技术领域，特别涉及一种汽车制动时的能量回收与再利用技术。

背景技术

汽车制动时，刹车衬片和刹车鼓之间产生剧烈的摩擦将汽车行驶的机械能转化为热量消散，从而使汽车在短时间内停止。由于在短时间内制动摩擦产生的热量来不及逸散到大气中，致使制动器温度升高，会严重磨损摩擦衬片的磨损，并且这部分能量也无意义地消散。并且汽车在起步时需要发动机提供很大扭矩，起步时发动机怠速较低，油耗比汽车正常速度行驶时的油耗高出很多，且这部分油耗因为得不到充分燃烧，尾气中的有害物质含量也高于汽车以正常速度行驶时排放的尾气。

目前，也有一些汽车制动时的能量回收及再利用方案，主要包括飞轮蓄能式，电储能式，液压储能式三种储能方案。虽然这些方案在一定程度上都能够实现汽车制动时能量的回收，但均存在缺陷：飞轮储能系统装置的结构尺寸要求较大，控制成本高，噪声大；电储能系统废气污染问题小，技术也相对成熟，但能量转化效率不高，而且寿命短；液压储能系统功率密度大，但制造成本高，存在泄漏的潜在危害，有破坏环境的风险。

例如(其他专利里的例子)：检索发现，目前已经有很多种用于汽车制动能量回收的实用新型专利。如公开号为CN102180149A的中国专利申请公开了一种汽车制动储能组合装置。设置功率较大的空调器在发动机驱动时低速运转、制动能量驱动时高速运转；在载重汽车的变速箱设取力器获取制动能量，由增设的传动装置驱动副空压机与汽车主空压机实现双级压缩，同时驱动汽车空调器高速运转；将制动能量转换为高压压缩空气，将储能容器内的水冷冻备用；减少汽车空压机、空调器或者散热器对发动机动力的需求，达到节约燃油的目的。

又如公开号为101875346A的中国专利申请公开了一种汽车储能式刹车盘。在固定盘上加工有卡槽并安装磁控阀，增加了一个固定壳，其中装有内外磁固圈和弹性曲片，并在固定壳内侧加工有卡槽也装有磁控阀。通过芯片处理各个感应器的数据，通过磁控阀控制内外磁固圈在刹车盘卡槽与固定壳卡槽间滑动，使两者在相对静止与相对转动间转变，从而使连接两者的弹性曲片完成弹性势能的收集与释放。

上述两种汽车制动储能装置技术方案均存在一定的不足。第一种装置体积较大，装置连接比较复杂，对已有车辆的改造比较困难，不适于大规模工业化应用；第二种装置成本较高，装置对于装配精度的要求高，而且寿命较短，能量转化的总量不多。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种汽车制动能量回收与反馈装置，它能有效地解决汽车被普遍消耗的制动动能暂时储存起来的问题。

本实用新型实现其实用新型目的所采用的技术方案是：一种汽车制动能量回收与反馈装置，包括车辆制动盘，以及机械作动机构和电子控制部分，机械作动机构的输入齿轮与车辆制动盘固结，输出轴和输入轴的两端分别通过轴承与机架固定，且保持两轴的轴线平行；输出轴靠近两端分别设有传递齿轮二和传递齿轮一；输入齿轮与空转齿轮一和传递齿轮一均为外啮合，且空转齿轮一与传递齿轮一分离；空转齿轮二与传递齿轮二啮合；双向滑动离合器与输入轴通过花键连接；离合器控制杆位于双向滑动离合器的两脊之间，其上设有离合复位器，离合复位器末端设有拉伸弹簧；离合器控制杆末端的左、右两侧与电磁铁一和电磁铁二的吸盘在同一水平轴线上；棘轮与棘轮自锁卡柱相配合，棘轮自锁卡柱通过压缩弹簧与机架固定，棘轮自锁卡柱尾端与电磁铁三的吸盘在同一轴线上；扭转弹簧一端与机架固定，另一端通过销与输入轴固定；电磁铁一、电磁铁二和电磁铁三均与机架的底板固定，并与单片机控制的继电器相连。

所述电子控制部分电气连接结构如下：单片机与分别与速度传感器，加速度传感器和转速传感器相连。

本实用新型的装置须成对使用，安装在汽车后桥左右两侧。通过固结在汽车制动盘上的输入齿轮与相应的车轮动力连接。装置的输入齿轮与空转齿轮一外啮合；同时装置的输入齿轮与传递齿轮一外啮合，且空转齿轮一与传递齿轮一分离；传递齿轮二通过输出轴与传递齿轮一连接；空转齿轮二与传递齿轮二外啮合；双向滑动离合器安装在装置的输入轴上，以花键形式相连接；装置的输出轴和装置的输入轴的两端分别设有轴承，轴承固定在机架的轴承孔上，且保持两轴的轴线平行；双向滑动离合器的两脊之间设有离合器控制杆，离合器控制杆的上方设有离合复位器，末端两侧的电磁铁一、电磁铁二的吸盘在同一水平轴线上；电磁铁一和电磁铁二通过机座固定在机架上；棘轮与棘轮自锁卡柱相配合，同时棘轮卡柱通过压缩弹簧固定在机架上，棘轮自锁卡柱在弹簧弹力的作用下使棘轮始终被锁定；棘轮自锁卡柱尾端隔一定间隙和电磁铁三的吸盘在同一轴线上；扭转弹簧一端固定在机架上，另一端通过销与输入轴固定；电磁铁一、电磁铁二、电磁铁三均与机架固定，并与单片机控制的继电器相连。单片机又与速度传感器、加速度传感器和转速传感器相连接。

本实用新型的工作过程和原理是：

本装置的工作过程主要发生在汽车制动和起步的过程中，正常行驶中不工作。工作过程可以分为两部分：制动储能过程和起步放能过程。具体阐述如下：

制动储能过程：

当传感器检测到汽车处于刹车制动状态时，控制器会即时给出动作信号，接通控制双向滑动离合器的直流电磁铁一，空转齿轮和双向滑动离合器接合并带动装置的输入轴转动。由于装置的输入齿轮固结在制动盘上，随车轮转动，所以装置的输入齿轮带动空转齿轮一转动进而带动装置的输入轴转动，从而使联接在装置的输入轴上的扭转弹簧扭转储能。棘轮和装置的输入轴通过平键联结，随轴转动，棘轮自锁卡柱在弹簧弹力作用下，始终使棘轮定向锁死，从而防止在装置切换功能状态时扭转弹簧反向扭转释放能量。在该过程中，汽车的动能通过齿轮传动转化为弹性势能暂时储存在扭转弹簧中。当刹车过程结束时，传感器将检测到的信号传递给控制器，处理后给出即时动作信号，使直流电磁铁一断电，从而使双向滑动离合器与空转齿轮一脱离，完成复位。至此，本装置完成第一个过程：制动储能。

起步放能过程：

当汽车启动时，控制器给出信号，接通直流电磁铁二，直流电磁铁二接通时吸引双向滑动离合器左移，离合器和空装齿轮二接合，空转齿轮通过离合器联结到装置输入轴上，随轴转动；直流电磁铁三接通时吸引棘轮自锁卡柱向下移动，释放棘轮，使其解锁，扭转弹簧通过装置的输入轴和空转齿轮将扭矩传递给传动齿轮一，传动齿轮二和传动齿轮一同轴联结，所以扭转弹簧的扭矩通过传动齿轮传递到固结在制动盘上的装置的输入齿轮，进而为汽车起步提供一定转矩，一定程度上减轻发动机负担，起到辅助起步的作用。当汽车完成起步时，控制器给出信号使直流电磁铁二、三断电，双向滑动离合器和空装齿轮二脱离，使离合器复位，同时棘轮自锁卡柱被释放，并在弹簧作用下上弹，使棘轮回到定向锁死状态，为下次储能过程做好准备。至此，第二过程，起步放能过程完成。由于本装置在汽车起步时供给车轮一定的转矩，所以只需要发动机提供很小的转矩就能使汽车完成起步，从而节省了起步时的油耗和减少污染物的排放。

当汽车处于正常行驶状态时，本装置仅有空转齿轮一和空转齿轮二仍随着固结在制动盘上的输入齿轮转动，由于摩擦阻力很小，几乎可以忽略不计，所以不会对汽车行驶造成影响。与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

一、本实用新型的主体结构均采用机械机构传动系统，结构构造简单，对原有汽车结构的改造容易进行，运动行为明确，并且巧妙地解决了制动储能和辅助启动过程中车轮转动方向的问题。

二、本实用新型采用离合器控制杆和双向滑动离合器以及电磁铁一、电磁铁二、电磁铁三，通过制动或者起步这两种不同的信号通断电流的方式控制齿轮的啮合位置，用一个设备就完成了两种不同状态下的工作目的，且机械结构便于维修和维护，减小了储能装置的占据空间，也节约了材料，降低了成本。

三、本实用新型采用扭簧扭转储能，将制动时的需要消除的汽车机械能的一部分转化转移为扭簧的机械能，其能量回收效率高，储能空间大，相比较于其他液压储能，飞轮储能等装置的成本低，对环境更加友好，噪声也比较小。

四、扭簧力学特性曲线平滑，对刹车舒适感影响小。利用汽车制动浪费掉的能量辅助起步，既在一定程度上节省油耗，又能减少污染物的排放，符合节能减排的思想。

附图说明

图1是本实用新型的输入齿轮和制动盘固结的三维示意图

图2是本实用新型的总体结构局部剖视图

图3是本实用新型局部放大图之Ⅰ

图4是本实用新型局部放大图之Ⅱ

图5是本实用新型电子控制部分电气连接示意图

具体实施方式

本实用新型的一种具体实施方式是，一种汽车制动能量回收与反馈装置，包括汽车制动盘1和连接在汽车制动盘1上的输入齿轮2。

所述的装置须成对使用，安装在汽车后桥左右两侧。通过固结在汽车制动盘1上的输入齿轮2与相应的车轮动力连接；装置的输入齿轮2与空转齿轮一21外啮合；同时装置的输入齿轮2与传递齿轮一3外啮合，且空转齿轮一21与传递齿轮一3分离；传递齿轮二6通过装置的输出轴5与传递齿轮一3连接；空转齿轮二15与传递齿轮二6外啮合；双向滑动离合器4安装在装置的输入轴11上，以花键形式相连接；装置的输出轴5和装置的输入轴11的两端分别设有轴承，轴承固定在机架9的轴承孔上，且保持两轴的轴线平行；离合器控制杆19安装在双向滑动离合器4的两脊之间，上方设有离合复位器18，离合复位器18末端设有拉伸弹簧17，离合器控制杆19末端两侧隔一定间隙和电磁铁一16和电磁铁二20的吸盘在同一水平轴线上；电磁铁一16和电磁铁二20通过机座固定在机架9上；棘轮7与棘轮自锁卡柱12相配合，同时棘轮自锁卡柱12通过一个压缩弹簧13固定在机架9上。当电磁铁断电时，双向滑动离合器4在离合复位器18的作用下回到中间位置，和空转齿轮一21或空转齿轮二15分离；棘轮自锁卡柱12在弹簧弹力的作用下使棘轮7始终被锁定。

棘轮自锁卡柱12尾端隔一定间隙和电磁铁三14的吸盘在同一轴线上；扭转弹簧10一端固定在装置的机架9上，另一端通过销8固定在装置输入轴11上；电磁铁一16，电磁铁二20，电磁铁三14均安装在装置的机架9上，并与单片机22控制的继电器26相连。

本例的电子控制部分由单片机22和与之相连接的速度传感器23、加速度传感器24、转速传感器25以及继电器26组成。

Claims (2)

1.一种汽车制动能量回收与反馈装置，包括车辆制动盘(1)，以及机械作动机构和电子控制部分，其特征在于：机械作动机构的输入齿轮(2)与车辆制动盘(1)固结，输出轴(5)和输入轴(11)的两端分别通过轴承与机架(9)固定，且保持两轴的轴线平行；输出轴(5)靠近两端分别设有传递齿轮二(6)和传递齿轮一(3)；输入齿轮(2)与空转齿轮一(21)和传递齿轮一(3)均为外啮合，且空转齿轮一(21)与传递齿轮一(3)分离；空转齿轮二(15)与传递齿轮二(6)啮合；双向滑动离合器(4)与输入轴(11)通过花键连接；离合器控制杆(19)位于双向滑动离合器(4)的两脊之间，其上设有离合复位器(18)，离合复位器(18)末端设有拉伸弹簧(17)；离合器控制杆(19)末端的左、右两侧与电磁铁一(16)和电磁铁二(20)的吸盘在同一水平轴线上；棘轮(7)与棘轮自锁卡柱(12)相配合，棘轮自锁卡柱(12)通过压缩弹簧(13)与机架(9)固定，棘轮自锁卡柱(12)尾端与电磁铁三(14)的吸盘在同一轴线上；扭转弹簧(10)一端与机架(9)固定，另一端通过销(8)与输入轴(11)固定；电磁铁一(16)、电磁铁二(20)和电磁铁三(14)均与机架(9)的底板固定，并与单片机(22)控制的继电器(26)相连。

2.根据权利要求1所述的一种汽车制动能量回收与反馈装置，其特征在于：所述电子控制部分电气连接结构如下：单片机(22)与分别与速度传感器(23)，加速度传感器(24)和转速传感器(25)相连。