CN208021423U - 利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，包括对称安装在车辆后车轴上的两个再生制动壳体，每个再生制动壳体内设置有弹性储能元件、第一齿轮传动组、第二齿轮传动组及控制棘轮机构，所述第一齿轮传动组、第二齿轮传动组及控制棘轮机构均连接至系统的主控单元，所述系统的主控单元还连接有制动踏板及制动力控制器。本实用新型将刹车过程中的动能转换成弹性势能储存起来,当汽车起步时可以释放发条中的弹性势能通过齿轮传动组辅助车辆起步。

Description

利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置

技术领域

本实用新型涉及能量回收技术领域，特别是涉及利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置。

背景技术

传统车辆在制动时，利用制动装置以摩擦方式消耗车辆动能达到制动目的，这既磨损制动器又造成了能量浪费，因此制动能量再生系统应运而生。而现有的制动能量回收装置的结构比较复杂，能量转换效率低，成本较高，实用性较差。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，将刹车过程中的动能转换成弹性势能储存起来,当汽车起步时可以释放发条中的弹性势能通过齿轮传动组辅助车辆起步。

利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，包括对称安装在车辆后车轴上的两个再生制动壳体，每个再生制动壳体内设置有弹性储能元件、第一齿轮传动组、第二齿轮传动组及控制棘轮机构，所述第一齿轮传动组、第二齿轮传动组及控制棘轮机构均连接至系统的主控单元，所述系统的主控单元还连接有制动踏板及制动力控制器。

进一步的，所述弹性元件为平面涡卷弹簧。

进一步的，所述第一齿轮传动组及第二齿轮传动组均采用固定传动比传动。

进一步的，所述第一齿轮传动组的传动比小于第二齿轮传动组的传动比。

进一步的，所述第一齿轮传动组与第二齿轮传动组的齿轮在车辆制动和起步过程中分别啮合在后车轴上。

进一步的，第一齿轮传动组与第二齿轮传动组在车辆正常行驶时均与后车轴滑转。

进一步的，所述第一齿轮传动组包括两个齿轮，每个齿轮安装在相应的传动轴上，安装在第一传动轴上的齿轮在系统的主控单元控制下能够与第一传动轴相滑转。

进一步的，所述第二齿轮传动组包括三个齿轮，每个齿轮安装在相应的传动轴上，第二齿轮组中安装在第一传动轴上的齿轮是否滑转受系统主控单元控制。

进一步的，所述第一齿轮传动组中的一个齿轮与第二齿轮传动组的一个齿轮均安装在第一传动轴上，所述第一齿轮传动组中的另一个齿轮与第二齿轮传动组的另一个齿轮均安装在第二传动轴上，第二齿轮传动组的最后一个齿轮安装在第三传动轴上。

进一步的，所述第二轴上还安装有弹性储能元件及控制棘轮机构。

进一步的，所述控制棘轮机构包括棘轮、止回棘爪、复位弹簧、光电式角位移传感器、电磁控制器，所述棘轮与第二传动轴通过销进行联接传动；所述止回棘爪一端固定在再生制动壳体内壁上，所述光电式角位移传感器安装于棘轮的棘齿的上方，用于检测弹性储能元件的储能状态；所述电磁控制器根据控制信号，操纵止回棘爪抬起以退出锁止位置；所述复位弹簧在弹性储能元件弹性势能释放结束时恢复棘轮的反向锁止状态。

进一步的，利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置与车辆的机械摩擦制动系统并联。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型将刹车过程中的动能转换成弹性势能储存起来,当汽车起步时可以释放发条中的弹性势能通过齿轮传动组辅助车辆起步。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实用新型的整体结构图；

图2是再生制动壳体内部结构图；

图3是控制棘轮机构的结构简图；

1、机械摩擦制动器；2、再生制动壳体；3、系统的主控单元；4、制动踏板；5、制动力控制器；

其中，再生制动壳体2的内部结构包括：

21、控制棘轮机构；22、弹性储能元件；23、第一齿轮传动组中安装在第一传动轴上的齿轮；24、第一齿轮传动组中安装在第二传动轴上的齿轮；25、第二齿轮传动组中安装在第一传动轴上的齿轮；26、第二齿轮传动组中安装在第二传动轴上的齿轮；27、第二齿轮传动组中安装在第三传动轴上的齿轮；28、第一传动轴，29、第三传动轴，30、第二传动轴；

其中，控制棘轮机构21的内部结构包括：

21-1、光电式角位移传感器，21-2、棘轮，21-3、电磁控制器，21-4、复位弹簧，21-5、棘爪。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，提供了利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，本申请的弹性储能再生制动系统采取与机械摩擦制动系统并联的耦合结构形式，主要包括：第一齿轮传动组、第二齿轮传动组、控制棘轮机构21、弹性储能元件22、制动力控制器5与系统的主控单元3。车辆的前后车轴上设置有机械摩擦制动器1，制动踏板4连接至系统的主控单元3。

其中，第一齿轮传动组起到了增速、连接后车轴与弹性储能元件的作用；第二齿轮传动组起到了增扭矩、连接后车轴与弹性储能元件的作用。第一齿轮传动组的传动比小于第二齿轮传动组的传动比。控制棘轮机构安装在弹性储能元件外部。弹性储能元件为平面涡卷弹簧，起到了回收制动能量的作用。所述弹性储能元件、第一齿轮传动组、第二齿轮传动组及控制棘轮机构分别放置在再生制动壳体2相应的位置，所述再生制动壳体对称安装在车辆的后车轴上。

当进行制动时，系统主控单元控制第一齿轮传动组啮合，第一齿轮传动组将传递车辆的动能给弹性储能元件进行能量储存。其中，弹性储能元件的内侧与传动轴固定，外侧与再生制动壳体内壁相固定；控制棘轮与传动轴通过销进行联接传动，对应的棘爪固定在再生制动壳体上。在制动能量回收的过程中，第一齿轮传动组带动涡卷弹簧内侧发生变形而其外侧部分不发生变形，控制棘轮与传动轴保持同步转动。制动能量回收过程结束时，系统的主控单元将控制第一齿轮传动组轴1齿轮滑离，同时控制棘轮机构又可约束传动轴2倒转以避免弹性储能元件变形恢复。

当进行起步时，系统主控单元控制第二齿轮传动组啮合，第二齿轮传动组传递弹性储能元件释放的能量到后车轴带动车轮旋转。此处前提条件是系统主控单元控制棘轮机构的棘爪撤出锁止位置，结束棘轮机构的锁止状态。从而，弹性元件可以释放储存的能量，带动第二齿轮传动组及后车轴旋转。

并联式车辆弹性储能再生制动系统的工作原理：

1)在车辆减速或制动的过程中，系统的主控单元对车辆行驶方向、速度、制动强度进行智能分析处理以选择是否采用弹性储能再生制动系统(本实用新型不适用于倒车过程中的制动)。若选用弹性储能再生制动系统，主控单元将控制第一齿轮传动组啮合，将车辆的动能转化为弹性势能储存于弹性储能元件中。当弹性元件储能充分或车辆完全制动时，主控单元将控制第一齿轮传动组轴1齿轮滑离，同时控制棘轮机构的反向锁止又可防止弹性元件变形恢复。制动控制器通过接收主控单元对制动强度、附着系数等参数的处理信号，控制前后轮机械摩擦制动器、弹性储能再生制动系统的制动力，以实现前后轴制动力、机械制动力与再生制动力的合理分配。

2)在车辆的起步过程中，系统主控单元控制第二齿轮传动组啮合，控制棘轮机构结束锁止状态，释放弹性元件储存的能量以辅助车辆起步。当储能元件中的弹性势能释放完毕，第二齿轮传动组将退出啮合；控制棘轮机构的棘爪也将复位，棘轮机构恢复反向锁止状态。这时车辆由自身动力系统供给驱动动力。

3)制动和起步过程中，第一齿轮传动组与第二齿轮传动组的齿轮分别啮合在后车轴上。车辆正常行驶时，第一齿轮传动组与第二齿轮传动组均与后车轴成滑转形式。

弹性储能再生制动系统的再生制动壳体内部结构如图2所示，图2中：齿轮与轴标注“○”的表示受主控单元调控是否与轴联接传动；齿轮与轴标注“×”的表示齿轮与轴固定。

再生制动壳体内部结构包括控制棘轮机构21、弹性储能元件22、第一齿轮传动组中安装在第一传动轴28上的齿轮23、第一齿轮传动组中安装在第二传动轴30上的齿轮24、第二齿轮传动组中安装在第一传动轴上的齿轮25、第二齿轮传动组中安装在第二传动轴上的齿轮26、第二齿轮传动组中安装在第三传动轴29上的齿轮27。

图3是控制棘轮机构的结构简图，选定主视图方向为自后轴右轮至后轴左轮的方向。控制棘轮机构安装在弹性储能元件的外部，基本结构为：棘轮21-2、棘爪21-5、复位弹簧21-4、光电式角位移传感器21-1、电磁控制器21-3。其中，棘轮与第二传动轴通过销进行联接传动；棘爪一端固定在再生制动壳体内壁上，可绕固定轴转动。传感器安装于棘轮棘齿的上方，用于检测弹性储能机构的储能状态；电磁控制器可根据控制信号，操纵棘爪抬起以退出锁止位置；复位弹簧用于在弹性势能释放结束时恢复棘轮的反向锁止状态。

弹性储能再生制动系统的传动比是指第一、第二齿轮传动组分别在制动和起步过程中，输入轴与输出轴的转速比。当车辆制动时，弹性储能元件通过旋转储存弹性势能，要求齿轮传动组输出高转速，故第一齿轮传动组的传动比较低；当车辆起步时，弹性储能元件释放能量带动第二齿轮传动组和后车轴转动，要求齿轮传动组输出高扭矩，故第二齿轮传动组的传动比较高。第一、第二齿轮传动组均采用固定传动比传动。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，包括对称安装在车辆后车轴上的两个再生制动壳体，每个再生制动壳体内设置有弹性储能元件、第一齿轮传动组、第二齿轮传动组及控制棘轮机构，所述第一齿轮传动组、第二齿轮传动组及控制棘轮机构均连接至系统的主控单元，所述系统的主控单元还连接有制动踏板及制动力控制器。

2.如权利要求1所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述弹性元件为平面涡卷弹簧。

3.如权利要求1所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述第一齿轮传动组及第二齿轮传动组均采用固定传动比传动。

4.如权利要求1或3所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述第一齿轮传动组的传动比小于第二齿轮传动组的传动比。

5.如权利要求1所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述第一齿轮传动组与第二齿轮传动组的齿轮在车辆制动和起步过程中分别啮合在后车轴上；

第一齿轮传动组与第二齿轮传动组在车辆正常行驶时均与后车轴滑转。

6.如权利要求1所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述第一齿轮传动组包括两个齿轮，每个齿轮安装在相应的传动轴上，安装在第一传动轴上的齿轮在系统的主控单元控制下能够与第一传动轴相滑转；

进一步的，所述第二齿轮传动组包括三个齿轮，每个齿轮安装在相应的传动轴上，第二齿轮组中安装在第一传动轴上的齿轮是否滑转受系统主控单元控制。

7.如权利要求6所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述第一齿轮传动组中的一个齿轮与第二齿轮传动组的一个齿轮均安装在第一传动轴上，所述第一齿轮传动组中的另一个齿轮与第二齿轮传动组的另一个齿轮均安装在第二传动轴上，第二齿轮传动组的最后一个齿轮安装在第三传动轴上。

8.如权利要求7所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述第二传动轴上还安装有弹性储能元件及控制棘轮机构。

9.如权利要求1所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述控制棘轮机构包括棘轮、止回棘爪、复位弹簧、光电式角位移传感器、电磁控制器，所述棘轮与第二传动轴通过销进行联接传动；所述止回棘爪一端固定在再生制动壳体内壁上，所述光电式角位移传感器安装于棘轮的棘齿的上方，用于检测弹性储能元件的储能状态；所述电磁控制器根据控制信号，操纵止回棘爪抬起以退出锁止位置；所述复位弹簧在弹性储能元件弹性势能释放结束时恢复棘轮的反向锁止状态。

10.如权利要求1所述的利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置，其特征是，所述利用弹性元件进行汽车制动能量回收的装置与车辆的机械摩擦制动系统并联。