CN217440643U - 一种自我约束型制动装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种自我约束型制动装置及车辆，包括：传动轴；制动器外壳，制动器外壳内充有刹车液；涡轮，设置在制动器外壳内；泵轮，设置在制动器外壳内；齿轮箱，套在传动轴上，固定连接在车架上；第一齿轮，设置在齿轮箱内，固定连接于涡轮上；第二齿轮，设置在齿轮箱内，固定在传动轴上；传动齿轮，固定在齿轮箱上，啮合于第一齿轮和第二齿轮之间；该装置中泵轮可轴向平行移动的，通过移动泵轮来改变泵轮和涡轮之间的距离以启动或解除由液力逆耦合作用产生的反力矩，且泵轮和涡轮之间由液体介质间接接触，消除固体间的硬摩擦，不但响应速度快、静音还有利于散热，此外大小可调的反力矩传递还可以实现无级减速，满足各种刹车、制动场景需求。

Description

一种自我约束型制动装置及车辆

技术领域

本申请涉及车辆领域，具体地，涉及车辆的刹车系统、制动装置。

背景技术

常见的刹车制动装置有盘式刹车和鼓式刹车，这两种刹车方式都是通过耐磨固体之间的摩擦阻力来实现刹车减速，但当高频连续刹车(如下坡)时，特别是在夏季，会导致刹车装置积热而使刹车片高温失效，从而造成刹车失灵产生安全事故，另外刹车片的老化磨损也会影响刹车效果。此外传统硬摩擦刹车方式还有在结冰积水路面容易造成侧滑的问题以及噪音问题。

液力耦合器是一种将机械能与液体动能互相转化的非刚性联轴装置，可以将主动轴的力矩通过泵轮对涡轮施加作用力的方式传递给从动轴，通过牛顿第三定律可以获知，有作用力就会有一个反作用力，将液力耦合作用的反作用力矩应用于制动减速之中是一种新思维，本申请称之为液力逆耦合作用。这种制动新思维可以回避掉传统的固体摩擦刹车制动方式中摩擦力热失效及摩擦片磨损失效和噪音大的弊病。

实用新型内容

为解决上述提到的技术问题，本申请提出一种自我约束型制动装置。该装置的自我约束结构中泵轮可沿轴平行移动，通过机械移动泵轮来改变泵轮和涡轮之间的距离以启动或解除液力逆耦合反力矩作用，并且泵轮和涡轮之间是由液体介质间接接触，避免了固体硬摩擦有利于散热还消除了噪音，此外该结构下距离渐变液力逆耦合反力矩传递还可以实现无级减速，达到一定位置时液力反力矩恒定。较佳的，该自我约束型制动装置与刹车装置的脚踏板在同一行程上，这样起初时至行程大半这一过程触发此自我约束型制动装置来刹车。当踩踏板踩到底时则触发辅助盘刹，摩擦片与刹车盘抱紧刹车，踏板踩到底可视为紧急刹车状态。

为了达到以上目的，本申请采用如下技术方案：

一种自我约束型制动装置，包括：

传动轴；

制动器外壳，制动器外壳内充有刹车液；

涡轮，设置在制动器外壳内，涡轮滑动连接于传动轴，涡轮不随传动轴转动，不沿传动轴轴向移动；

泵轮，设置在制动器外壳内，泵轮滑动连接于传动轴，泵轮随传动轴转动，且能沿传动轴做轴向平行滑动；

齿轮箱，套在传动轴上，固定连接在车架上；

第一齿轮，设置在齿轮箱内，固定连接于涡轮上；

第二齿轮，设置在齿轮箱内，固定在传动轴上；

传动齿轮，固定在齿轮箱上，啮合于第一齿轮和第二齿轮之间。基于传动轴的转动带动泵轮随传动轴转动，且泵轮能沿传动轴做轴向平行滑动(向涡轮侧滑动或远离涡轮侧)。行驶时所述涡轮和所述第一齿轮的转动方向相同，所述泵轮与所述第二齿轮的转动方向和所述传动轴的转动方向相同，由于所述传动齿轮的作用使得所述第一齿轮和所述第二齿轮转动方向相反，即所述泵轮和所述涡轮转动方向相反。该装置的液力逆耦合结构中泵轮是可平行移动的，通过机械移动泵轮来改变泵轮和涡轮之间的距离以启动或解除液力逆耦合效应，并且泵轮和涡轮之间是由液体介质间接接触，避免了固体硬摩擦有利于散热，此外距离可调的液力传动还可以实现无级减速。

具体地，上述传动轴上有限位凸块，限转凸块和弹性元件，限位凸块使涡轮不会沿轴向移动，限转凸块使泵轮与传动轴旋转方向相同，弹性元件固定在传动轴上，在限位凸块和泵轮之间。

作为一种优选方案，上述弹性元件为螺旋弹簧。

作为一种优选方案，上述制动器外壳上设置有散热筋，有利于将刹车时高速旋转的涡轮，泵轮和腔体内的油摩擦产生的热能传递到空气中去。

具体地，上述的自我约束型制动装置，还包括：齿轮轴，齿轮轴一端固定在齿轮箱上，另一端套管滑动连接于传动轴，传动齿轮固定在齿轮轴轴承上，传动齿轮与第一齿轮和第二齿轮啮合。

具体地，该自我约束型制动装置，上述的泵轮与车辆的刹车踏板连接，由刹车踏板控制泵轮在传动轴上平行移动，涡轮与泵轮之间的距离由踏板踩下的深度控制，即涡轮与泵轮之间的涡流力大小根据踏板踩下的深度实现渐变。

具体地，该自我约束型制动装置，上述泵轮的内壁为叶片结构，泵轮中心轴延伸出一根空心的泵轮轴，泵轮轴滑动连接在传动轴上，泵轮与传动轴旋转方向相同，且能沿传动轴轴向平行滑动。

具体地，该自我约束型制动装置，上述涡轮的内壁为叶片结构，涡轮中心轴延伸出一根空心的涡轮轴，涡轮轴滑动连接在传动轴上。

具体地，该自我约束型制动装置，齿轮箱固定在制动器外壳和车架之间。

本申请另一方面还提供一种车辆，包括上述方案中任一项的自我约束型制动装置。

有益效果

与现有技术相比，本申请提出的一种自我约束型制动装置及车辆，该装置的液力逆耦合结构中泵轮是可平行移动的，通过机械移动泵轮来改变泵轮和涡轮之间的距离以启动或解除液力逆耦合反力矩效应，并且泵轮和涡轮之间是由液体介质间接接触，避免了固体之间的硬摩擦有利于散热，此外距离可调的液力传动还可以实现无级减速。利用液力逆耦合产生的阻碍力矩来抵消轮胎的旋转动能可解决目前在大型货车中普遍采用的鼓式刹车中所存在的，频繁刹车引起的刹车片摩擦力热失效以及积热难散引起轮胎燃烧这样涉及生命财产的安全问题、噪音问题和积水结冰路面的侧滑问题。

附图说明

图1为本申请实施例自我约束型制动装置的立体结构示意图；

图2为本申请实施例自我约束型制动装置的半剖截面图；

图3为本申请实施例自我约束型制动装置的传动轴部分结构图；

图4为本申请实施例自我约束型制动装置的内部结构图；

图5为本申请实施例自我约束型制动装置的反作用力矩最大状态图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以如具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

本申请提出一种自我约束型制动装置，包括：传动轴；制动器外壳，该制动器外壳内充有刹车液；涡轮，设置在制动器外壳内；泵轮，设置在制动器外壳内；齿轮箱，套在传动轴上，固定连接在车架上；第一齿轮，设置在齿轮箱内，固定连接于涡轮上；第二齿轮，设置在齿轮箱内，固定在传动轴上；传动齿轮，固定在齿轮箱上，啮合于第一齿轮和第二齿轮之间；行驶时涡轮和第一齿轮的转动方向相同，泵轮与第二齿轮的转动方向和传动轴的转动方向相同，由于传动齿轮的作用使得第一齿轮和第二齿轮转动方向相反，即泵轮和涡轮转动方向相反。与现有技术相比，本申请提出的一种自我约束型制动装置及车辆，该装置的液力逆耦合结构中泵轮是可平行移动的，通过机械移动泵轮来改变泵轮和涡轮之间的距离以启动或解除液力逆耦合效应，并且泵轮和涡轮之间是由液体介质间接接触，避免了固体硬摩擦有利于散热，此外距离可调的液力传动还可以实现无级减速。利用液力逆耦合产生的阻碍力矩来抵消轮胎的旋转动能可解决目前在大型货车中普遍采用的鼓式刹车中所存在的，频繁刹车引起的刹车片摩擦力热失效以及积热难散引起轮胎燃烧这样涉及生命财产的安全问题、噪音问题和积水结冰路面的侧滑问题。

接下来请参考图1至图3来详细描述本申请实施例的自我约束型制动装置。图1为本申请实施例自我约束型制动装置的立体结构示意图；图2为本申请实施例自我约束型制动装置的半剖截面图；图3为本申请实施例自我约束型制动装置的传动轴部分结构图；图4为本申请实施例自我约束型制动装置隐藏了制动器外壳3和齿轮箱4的内部结构图。

一种自我约束型制动装置，其包括：

传动轴1，该传动轴1上设置有限位凸块1(a)，其用于使滑动连接的涡轮6 不会沿传动轴1轴向移动，该传动轴1上还有限转凸块1(b)，用于使滑动连接的泵轮2随传动轴1旋转；

涡轮6，其中心轴延伸出一根空心的涡轮轴，涡轮轴滑动连接在传动轴1上，涡轮6不与传动轴1共同旋转。

作为一种优选，涡轮6通过滚动轴承连接在传动轴1上；

泵轮2，该泵轮2的中心轴延伸出一根空心的泵轮轴，该泵轮轴滑动连接在传动轴1上，泵轮2与传动轴1转向相同，但可沿传动轴1轴向滑动。作为一种优选，泵轮2通过滑动轴承连接在传动轴1上；

制动器外壳3，其固定连接在涡轮轴上，制动器外壳3内充有刹车液，滑动连接在泵轮轴上；

齿轮箱4，固定在车架5上；

第一齿轮7，其固定在涡轮轴上，且第一齿轮7与涡轮6转向相同；

第二齿轮9，其固定在传动轴1上，第二齿轮9与传动轴1转向相同；传动齿轮8，通过齿轮轴固定在齿轮箱上，啮合于第一齿轮7和第二齿轮9之间，使第一齿轮7与第二齿轮9转向相反，即让涡轮6与泵轮2转向相反。

优选的，制动器外壳3上设置有散热筋，有利于将刹车时高速旋转的涡轮，泵轮和腔体内的油摩擦产生的热能传递到空气中去。

作为一种优选方案，该自我约束型制动装置，还包括：弹性元件，其固定在泵轮2和涡轮6之间，用于使靠近涡轮6的泵轮2复位，解除液力逆耦合状态以继续行车。优选的，该弹性元件10为螺旋弹簧，固定套在传动轴1上，且设置在泵轮2和涡轮6之间。

接下来以具体刹车过程为例来描述本申请实施例的自我约束型制动装置的动作，请参考图1至图5。

车辆行驶时，泵轮2与传动轴1的转向相同，因为传动齿轮8的作用，使涡轮6与泵轮2转向相反，由于泵轮、涡轮之间有一定距离，所以正常行驶时泵轮和涡轮不产生反作用效应，相互不影响。

当需要减速驾驶员踩下刹车踏板时，与踏板连接的液压杆推动泵轮轴使泵轮2沿传动轴1滑动并靠近涡轮6，移动至一定距离时由于液力逆耦合的作用，与主轴旋转方向相反的涡轮6产生的涡流阻碍了泵轮2的转动，同时使得第一齿轮7与第二齿轮9之间产生阻碍力矩，第一齿轮7把这个阻碍力矩传递给传动齿轮8，第二齿轮9也把这个阻碍力矩传递给传动齿轮8，由于传动齿轮8固定在齿轮箱4上，齿轮箱4固定在车架5上，所以这个力就被传递给了齿轮箱4 与车架5之间的紧固件，结果是被紧固件的反作用力抵抗住了。然后这个抵抗力的相对作用力又传回到第二齿轮9，又由第二齿轮9传回传动轴1，如此往复循环让传动轴不断减速，直到泵轮2与涡轮6之间的相对速度为零，阻碍力矩消失，传动轴1停转，完成一个以自我约束的方式消除动能的过程。

此外由于涡轮6和泵轮2之间的距离由操作人员控制，因此涡轮6与泵轮2 之间的涡流大小有渐变的过程，由此可以实现刹车时的无级减速。

此液力逆耦合刹车器装置适用于各型车辆，因为通过变矩器的原理可以看到，增加一个导轮就可以让从动轴产生比主动轴更大的力矩，且本申请装置反作用力矩与速度成正比，换句话讲，本申请所采用的制动原理会出现与传统刹车装置完全不同的状况：车辆在高速时会得到更高的制动力矩，这种反作用力矩会随着速度降低而逐步减少。而传统的固体摩擦刹车相反，速度越高摩擦片表面温度越高，摩擦力越小。由此可见，本申请制动器在摩擦力要求高的重型车辆领域，将会有更多的发展机会。

由于缺乏驻车制动力，所以本申请根据情况可以和传统的盘式刹车装置辅助使用，该液力逆耦合刹车器装置与盘式刹车装置的脚踏在同一行程上，盘式刹车处于踏板行程的末端。这样，只要不将踏板踩到底，车辆将只触发此液力逆耦合刹车器装置来刹车减速，在继续踩踏板到底时，则摩擦片与刹车盘抱紧刹车，这种设计可以防止溜车情况的发生。

需要特别指出的是，本申请还可以拓展到任何旋转机械的制动机构之中，满足高频率高效率低噪音的制动需求。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡如本申请精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自我约束型制动装置，其特征在于，包括：

传动轴；

制动器外壳，所述制动器外壳内充有刹车液；

涡轮，其设置在所述制动器外壳内，所述涡轮滑动连接于所述传动轴；

泵轮，其设置在所述制动器外壳内，所述泵轮滑动连接于所述传动轴，所述泵轮随所述传动轴转动，且能沿所述传动轴做轴向平行滑动；

齿轮箱，套在所述传动轴上，固定连接在车架上；

第一齿轮，设置在所述齿轮箱内，固定连接于所述涡轮上；

第二齿轮，设置在所述齿轮箱内，固定在所述传动轴上；

传动齿轮，固定在所述齿轮箱上，啮合于所述第一齿轮和所述第二齿轮之间。

2.如权利要求1所述的自我约束型制动装置，其特征在于，所述传动轴上有限位凸块，限转凸块和弹性元件，所述限位凸块使所述涡轮不会沿轴向移动，所述限转凸块使所述泵轮与所述传动轴转向相同，所述弹性元件固定在所述传动轴上，在所述限位凸块和所述泵轮之间。

3.如权利要求2所述的自我约束型制动装置，其特征在于，所述弹性元件为螺旋弹簧。

4.如权利要求1所述的自我约束型制动装置，其特征在于，所述制动器外壳上设置有散热筋，有利于将刹车制动时高速旋转的涡轮、泵轮和腔体内的油摩擦产生的热能传递到空气中去。

5.如权利要求1所述的自我约束型制动装置，其特征在于，还包括：齿轮轴，所述齿轮轴一端固定在所述齿轮箱上，另一端以套管方式滑动连接于所述传动轴上，所述传动齿轮固定在所述齿轮轴轴承上，所述传动齿轮与所述第一齿轮和所述第二齿轮啮合。

6.如权利要求1所述的自我约束型制动装置，其特征在于，所述泵轮与车辆的刹车踏板连接，由刹车踏板控制所述泵轮在所述传动轴上平行移动，所述涡轮与所述泵轮之间的距离由踏板踩下的深度控制，即所述涡轮与所述泵轮之间相互影响的涡流力大小根据踏板踩下的深度实现渐变。

7.如权利要求1所述的自我约束型制动装置，其特征在于，所述涡轮的内壁为叶片结构，所述涡轮中心延伸出一根空心的涡轮轴，所述涡轮轴滑动连接在所述传动轴上，不随所述传动轴转动。

8.如权利要求1所述的自我约束型制动装置，其特征在于，所述齿轮箱固定在所述制动器外壳和车架之间。

9.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的自我约束型制动装置。

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