CN220332479U - 一种动能回收制动装置及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种动能回收制动装置及汽车，该动能回收制动装置的储能机构为机械能转换以及能量存储机构，输入机构将驱动轴的动力势能输入到储能机构，输出机构将储能机构输出的动力势能传递到驱动轴。第一离合器用以在储能机构储存能量时将储能机构锁止；在储能机构释放能量时解除对储能机构的锁止。通过采用储能机构将刹车时驱动轴的动力势能转化成弹性势能，两者同为机械势能，在转换时降低了能量损失，从而可获得更多的能量回收。另外，储能机构还可在进行能量回收时提供刹车制动力，从而无需再额外设置刹车，同时，利用原有设置刹车的位置设置储能机构，提高车辆空间的利用。

Description

一种动能回收制动装置及汽车

技术领域

本申请涉及汽车技术领域，尤其涉及一种动能回收制动装置及汽车。

背景技术

现在新能源车因电池能量密度的原因，续航一直无法有很大的突破，近几年来，为了增加车辆的续航，人们也一直在想办法，包括加大电池，改变储电介质，减小风阻，能量回收等。

现在的能量回收主要是制动动能回收，在车辆制动时，不断开车轮和电机的连接，通过车轮的转动带动电机旋转，电机的旋转产生电能，再通过逆变器反向传给电池，相当于给电池充电，从而达到制动能量回收的效果。

理想状态下，动能到电机发出来电能之间的转化效率最高能到90％左右，这个电能需要经过逆变器转换成直流电，逆变器的效率在95％左右，电池在充电过程中也会存在能量耗散(电池也有内阻)，其效率在90％以上。这样简单算下来，再生制动的理论回收效率最高可以达到80％左右。

但是这实际过程中因为电机，电池和逆变器的限制，回收效率只在15％左右，转化效率很低，而且对电机，逆变器和电池可能会造成一些负担。

实用新型内容

本申请提供了一种动能回收制动装置及汽车，改善动能回收的效果。

第一方面，提供了一种动能回收制动装置，该动能回收制动装置包括：

储能机构，包括用于将动能转化为弹性势能并在转换过程中提供制动力的发条弹簧；还包括转轴；所述发条弹簧套装在所述转轴上，且所述发条弹簧的内端与所述转轴固定连接；

输入机构，与驱动轴连接并可将所述驱动轴的动力势能单向传递至所述发条弹簧；所述驱动轴为带动车轮转动的转轴；

输出机构，与所述驱动轴连接并可将所述发条弹簧的弹性势能转化的动力势能单向传输至所述驱动轴；所述输入机构及所述输出机构传输动力势能的传输方向相反；

第一离合器，所述第一离合器为常开式离合器，用于在闭合时将所述转轴锁紧；

其中，所述储能机构择一与所述输入机构或所述输出机构连接；且在车辆刹车时，所述储能机构与所述输入机构连接；在刹车被松开时，所述第一离合器将所述转轴锁紧；在油门被踩踏时，所述储能机构与所述输出机构连接，所述第一离合器解除对所述转轴的锁紧。

在上述技术方案中，通过采用储能机构将刹车时驱动轴的动力势能转化成弹性势能，两者同为机械势能，在转换时降低了能量损失，从而可获得更多的能量回收。另外，储能机构还可在进行能量回收时提供刹车制动力，从而无需再额外设置刹车，同时，利用原有设置刹车的位置设置储能机构，提高车辆空间的利用。

在一个具体的可实施方案中，所述输入机构包括：设置在所述驱动轴上的第一无级变速驱动轮，设置在所述转轴上的第一无级变速从动轮，以及套装在所述第一无级变速驱动轮及所述第一无级变速从动轮上的第一传动带；其中，

在所述储能机构与所述输出机构连接时，所述第一传动带可相对所述第一无级变速驱动轮滑动。

在一个具体的可实施方案中，所述第一无级变速驱动轮包括：套装在所述驱动轴上的第一调节器、第一调节轮及第一固定轮；其中，

所述第一调节轮及所述第一固定轮为相对设置的锥轮；所述第一调节轮及所述第一固定轮围成容纳所述第一传动带的空间；其中，所述第一固定轮与所述驱动轴同轴固定，所述第一调节轮可相对所述驱动轴滑动；所述第一调节器用于驱动所述第一调节轮相对所述第一固定轮滑动；在所述第一调节轮与所述第一固定轮相隔设定距离时，所述第一传动带可相对所述第一无级变速驱动轮滑动；

所述第一无级变速从动轮包括：套装在所述转轴上的第二调节器、第二调节轮及第二固定轮；其中，

所述第二调节轮及所述第二固定轮为相对设置的锥轮；所述第二调节轮及所述第二固定轮围成容纳所述第一传动带的空间；其中，所述第二固定轮与所述转轴同轴固定，所述第二调节轮可相对所述转轴滑动；所述第二调节器用于驱动所述第二调节轮相对所述第二固定轮滑动。

在一个具体的可实施方案中，所述输入机构包括：与所述转轴平行设置的第一中间轴；

设置在所述驱动轴上的第一无级变速驱动轮，设置在所述第一中间轴上的第一无级变速从动轮以及第二无级变速驱动轮，设置在所述转轴的第二无级变速从动轮；还包括套装在所述第一无级变速驱动轮及所述第一无级变速从动轮上的第一传动带；以及套装在所述第二无级变速驱动轮及所述第二无级变速从动轮上的第二传动带；

其中，在所述储能机构与所述输出机构连接时，所述第一传动带可相对所述第一无级变速驱动轮滑动，和/或，所述第二传动带可相对所述第二无级变速驱动轮滑动。

在一个具体的可实施方案中，所述输出机构包括：与所述驱动轴同轴固定连接的从动齿轮，与所述转轴转动连接并可锁止的主动齿轮；

所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合；

在所述储能机构与所述输出机构连接时，所述主动齿轮与所述转轴锁止固定。

在一个具体的可实施方案中，所述输出机构还包括套装在所述转轴上的锁止环；所述锁止环用于将所述主动齿轮与所述转轴锁定。

在一个具体的可实施方案中，所述第一离合器包括：第一离合式阻尼器固定盘以及第一离合式阻尼器调节盘；其中，

所述第一离合式阻尼器调节盘与所述第一离合式阻尼器固定盘沿所述转轴的轴线方向排列，且所述第一离合式阻尼器调节盘与所述第一离合式阻尼器固定盘可沿所述转轴的轴线方向相对或相背滑动；

所述第一离合式阻尼器调节盘与所述转轴的端部固定连接；

在所述第一离合器解除对所述转轴的锁止时，所述第一离合器处于常开状态，所述第一离合式阻尼器调节盘与所述第一离合式阻尼器固定盘间隔排布；

在所述第一离合器对所述转轴锁止时，所述第一离合器处于闭合状态，所述第一离合式阻尼器调节盘与所述第一离合式阻尼器固定盘抵压接触。

在一个具体的可实施方案中，还包括第二离合器；所述第二离合器为常闭式离合器，用于在闭合时将所述发条弹簧的外端锁紧；

在所述发条弹簧被压缩至极限，且刹车仍未被松开时，控制所述第二离合器打开。

在一个具体的可实施方案中，所述第二离合器包括：第二离合式阻尼器固定盘以及第二离合式阻尼器调节盘；其中，

所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘沿所述转轴的轴线方向排列，且所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘可沿所述转轴的轴线方向相对或相背滑动；

所述发条弹簧的外端与所述离合式阻尼器调节盘沿绕所述转轴的轴线方向固定连接，且所述离合式阻尼器调节盘沿所述转轴的轴线方向可相对所述发条弹簧移动。

在所述第二离合器解除对所述发条弹簧的外端的锁止时，所述第二离合器处于常开状态，所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘间的阻尼力小于所述发条弹簧的最大弹性力；

在所述第二离合器对所述发条弹簧的外端锁止时，所述第二离合器处于闭合状态，所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘抵压接触，且所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘间的阻尼力大于所述发条弹簧的最大弹性力。

在一个具体的可实施方案中，所述第二离合式阻尼器调节盘设置有插孔，所述发条弹簧的外端固定连接有插销；其中，

所述插销部分插入在所述插孔中，且所述插销可沿所述转轴的轴线方向在所述插孔内移动。

第二方面，提供了一种汽车，该汽车包括：驱动轴以及上述任一项所述的动能回收制动装置。

在上述技术方案中，通过采用储能机构将刹车时驱动轴的动力势能转化成弹性势能，两者同为机械势能，在转换时降低了能量损失，从而可获得更多的能量回收。另外，储能机构还可在进行能量回收时提供刹车制动力，从而无需再额外设置刹车，同时，利用原有设置刹车的位置设置储能机构，提高车辆空间的利用。

附图说明

图1为本申请实施例提供的动能回收制动装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的输入机构的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种动能回收制动装置的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种动能回收制动装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为方便理解本申请实施例提供的动能回收制动装置，首先说明其应用场景。本申请实施例提供的动能回收制动装置用于对汽车进行动能回收以及提供刹车时的制动力。当前的动能回收系统多采用将机械能转换为电能进行存储的方式，但是这种方式能量传输效率较低，导致在汽车刹车时无法更多的回收能量。为此，本申请实施例提供了一种动能回收制动装置，以改善汽车的动能回收效果以及在回收动能时给车辆提供制动力。下面结合具体的附图以及实施例对其进行说明。

参考图1，图1示出了本申请实施例提供的动能回收制动装置的应用示意图。本申请实施例提供的动能回收制动装置用于对车辆进行刹车时的动能进行回收，其作用对象为汽车的驱动轴100。该驱动轴100作为动力输出结构，具体为带动车轮转动的转轴12。在车辆行驶时，通过驱动轴100带动车轮转动以驱动车辆行驶。

本申请实施例提供的动能回收制动装置的主体结构包括：储能机构10、输入机构20、输出机构30以及第一离合器40。其中，各部分的主要功能为：

储能机构10为能量转换以及能量存储的机构，其能量转换的方式为：动力势能转换为弹性势能，弹性势能再转换为动力势能。

输入机构20作为将刹车时的动能输入到储能机构10的机构，将驱动轴100的动力势能输入到储能机构10。

输出机构30作为将储能机构10存储的能量作为动力输出到汽车的车轮，从而将储能机构10存储的弹性势能转换成动力势能后，将动力势能传递到驱动轴100。

第一离合器40作为一个锁止机构，用以在储能机构10储存能量时，将储能机构10锁止，以存储能量，并且在储能机构10释放能量时，解除对储能机构10的锁止，以使得储能机构10可将能量通过输出机构30传输到车轮，从而提供动力。

下面结合附图详细说明各个部件的具体结构以及工作原理。

首先说明一下储能机构10，本申请实施例提供的储能机构10为一个将动力势能转换成弹性势能，并可将弹性势能再次转换成动力势能的机构。其具体结构可包括一转轴12以及一个发条弹簧11。该发条弹簧11为螺旋的弹性片，其具有两个端部，其中，位于发条弹簧11圆心处的一端为内端，位于发条弹簧11外周的端部为外端。

在与转轴12连接时，发条弹簧11套装在转轴12上，且发条弹簧11的内端与转轴12固定连接。发条弹簧11的外端相对固定。在储能机构10进行储能时，转轴12转动并带动发条弹簧11的内端同步转动，发条弹簧11发生弹性形变，以将动能转换成弹性势能；在储能机构10释放能量时，发条弹簧11的内端带动转轴12转动，以将弹性势能再次转换为动力势能。

作为一个可选的方案，本申请实施例中的发条弹簧11为一个高强度发条弹簧，强力发条弹簧可以是高强度钢、合金或强度较高的复合材料制作而成发条弹簧11，例如普通半挂车上的弹簧减震所使用的材料。在采用高强度发条弹簧11时，可提供很大的弹性力，并能储存弹性势能。

继续参考图1，本申请示例提供的输入机构20及输出机构30作为储能机构10的输入及输出的部件。在与储能机构10连接时，储能机构10择一与输入机构20或输出机构30连接。示例性的，输入机构20作为驱动轴100与储能机构10的连接件，可将驱动轴100的动力势能单向传递至发条弹簧11。而输出机构30同样作为驱动轴100与储能机构10的连接件，可将发条弹簧11的弹性势能转化的动力势能单向传输至驱动轴100。应理解，上述的择一指代为：在输入机构20与储能机构10连接时，输出机构30不传输动力势能；在输出机构30与储能机构10连接时，输入机构20不传输动力势能。

在储能机构10进行储能时，输入机构20与储能机构10连接，以将驱动转轴12的动力势能单向传输至储能机构10的转轴12。具体的，输入机构20与驱动轴100连接，同时也与储能机构10的转轴12连接。在车辆进行刹车时，可通过输入机构20将驱动轴100上的动力势能(转动扭矩)传递到转轴12上，并通过转轴12带动发条弹簧11进行储能。

在储能机构10传递动能时，也即在发条弹簧11发生形变时，发条弹簧11会通过输入机构20给驱动轴100一定的阻力，该阻力可作为对车辆刹车的制动力。也即发条弹簧11在将动能转化为弹性势能并在转换过程中提供制动力，从而使得整个装置可作为刹车进行使用。

为此，输入机构20采用皮带传动的方式将驱动轴100的动力势能传递至储能机构10，并在传递的过程中，通过无级变速进行调整，以在回收动能的过程中，通过无级变速调整施加到驱动轴100上的制动力。

该输入机构20具体可包括：无级变速驱动轮、无级变速从动轮、以及传动带。为方面描述，将其分别命名为第一无级变速从动轮21、第一无级变速驱动轮23、第一传动带22。

其中，第一无级变速驱动轮23设置在驱动轴100上，并可与驱动轴100同轴转动；第一无级变速从动轮21套装在转轴12上并可与转轴12同轴转动。而第一传动带22套装在第一无级变速驱动轮23以及第一无级变速从动轮21上，以在第一无级变速驱动轮23转动时，可通过第一传动带22带动第一无级变速从动轮21转动，从而可将驱动轴100的动力势能传递到转轴12，实现对储能机构10的动力输入。

在具体调节时，通过调节第一无级变速驱动轮23与第一无级变速从动轮21与第一传动带22的接触直径来调节传动比。示例性的，第一无级变速驱动轮23及第一无级变速从动轮21均为可调整与第一传动带22接触部位直径的器件。在第一无级变速驱动轮23与第一传动带22接触部位的直径增大时，第一无级变速从动轮21与第一传动带22接触部位的直径对应减小；在第一无级变速驱动轮23与第一传动带22接触部位的直径减小时，第一无级变速从动轮21与第一传动带22接触部位的直径对应增大，从而实现传动比的调整。

一并参考图2，图2示出了输入机构20的具体结构示意图。第一无级变速驱动轮23包括：第一调节器233、第一调节轮232以及第一固定轮231。其中，第一固定轮231、第一调节轮232及第一调节器233分别套装在驱动轴100上。其中，第一调节轮232和第一固定轮231均为锥轮，第一调节轮232和第一固定轮231的锥面相对设置，并围成容纳第一传动带22的空间。由于第一调节轮232和第一固定轮231的两个锥面相对而置，因此在第一调节轮232和第一固定轮231之间形成一个锥形空间。在与第一传动带22配合时，第一传动带22位于该锥形空间内，并分别与第一调节轮232和第一固定轮231的锥面接触。

在第一调节轮232与第一固定轮231套装在驱动轴100上时，第一固定轮231与驱动轴100同轴固定，而第一调节轮232可相对驱动轴100滑动，以实现调整第一无级变速驱动轮23与第一传动带22接触部位的直径。在第一调节轮232靠近第一固定轮231时，两者间隙变小，第一传动带22与第一无级变速驱动轮23接触部位的直径增大；在第一调节轮232远离第一固定轮231时，两者间隙变大，第一传动带22与第一无级变速驱动轮23接触部位的直径减小。

在具体调整第一调节轮232时，通过第一调节器233进行调节。示例性的，第一调节器233可用于驱动第一调节轮232相对第一固定轮231滑动，从而实现调整第一无级变速驱动轮23与第一传动带22接触部位的直径。

第一无级变速从动轮21的结构与第一无级变速驱动轮23的结构类似，两者唯一的区别在于：一个作为驱动轮使用，而另一个作为从动齿轮使用。具体的，第一无级变速从动轮21包括：套装在转轴12上的第二调节器213、第二调节轮212及第二固定轮211；其中，第二调节轮212及第二固定轮211为相对设置的锥轮；第二调节轮212及第二固定轮211围成容纳第一传动带22的空间；第二固定轮211与转轴12同轴固定，第二调节轮212可相对转轴12滑动；第二调节器213用于驱动第二调节轮212相对第二固定轮211滑动。具体的结构可参考对第一无级变速驱动轮23的介绍，在此不再详细赘述。

在通过储能组件10以及输入机构20进行能量回收以及给车辆提供制动力时的过程具体如下：

当驾驶员需要制动，踩下制动踏板时，位于驱动轴100上的第一无级变速驱动轮23上的第一调节器233推动第一调节轮232向第一固定轮231移动，同时位于转轴12上的第一无级变速从动轮21上的第二调节器213推动第二调节轮212远离第二固定轮211，此时第一无级变速驱动轮23带动第一传动带22转动，将驱动轴100的转动传递给将第一无级变速从动轮21，第一无级变速从动轮21与转轴12固定，转轴12与发条弹簧11固定，发条弹簧11发生弹性形变，实现能量回收。同时，第一无级变速从动轮21将受到一个发条弹簧11阻碍转动的力，第一无级变速从动轮21将此力传递给第一无级变速驱动轮23，第一无级变速驱动轮23与驱动轴100固定，所以这个力就是也就是阻碍驱动轴100转动的力，即制动力。

发条弹簧11给第一无级变速从动轮21的弹性力是近似稳定的，但是输入机构20的传动比可以任意调节，所以制动力也是可以任意调节。在具体调节时，第一调节器233、第二调节器213的行程与制动踏板的行程同步，以使得制动踏板行程越大，第一调节器233、第二调节器213移动距离越大，即输入机构20的传动比越小，第一无级变速驱动轮23受到的力越大，即制动力越大。

应理解，上述第一调节器233以及第二调节器213根据制动踏板的踩踏深度进行调整，以使得储能机构10可提供匹配的制动力，从而使得整个装置可替代汽车的刹车使用。

输入机构20在实现单向传递动力势能时，具体可通过不同的结构来实现。在一种可实施的方式中，可采用在储能机构10与输出机构30连接时，第一传动带22可相对第一无级变速驱动轮23滑动。也即在调整时，通过将第一传动带22处于松弛状态，此时第一传动带22无法再传递动能。示例性的，在第一调节轮232与第一固定轮231相隔设定距离时，第一传动带22可相对第一无级变速驱动轮23滑动。上述设定距离为保证第一传动带22变松弛所需的距离。如第一无级变速从动轮21与第一传动带22的接触部位的直径不变，而将第一无级变速驱动轮23与第一传动带22接触部位的直径减小。同理，也可在第一无级变速驱动轮23与第一传动带22接触部位的直径不变，而改变第一无级变速从动轮21与第一传动带22接触部位的直径，同样可达到相同的效果。

当然，除上述方案外，还可采用其他可替代的方案。示例性的，可采用第一无级变速驱动轮23或第一无级变速从动轮21与对应的轴之间可转动并可锁死。当储能机构10需要输入动力时，可将第一无级变速驱动轮23或第一无级变速从动轮21与对应的轴锁死；当储能机构10需要输出动力时，可解除第一无级变速驱动轮23或第一无级变速从动轮21与对应轴的锁定。同样可实现输入机构20在传输过程中的单向传输，在储能机构10输出时，输入机构20不会影响。

在储能机构10储存弹性势能时，需要将发条弹簧11锁紧，以保证储能机构10可在释放动能时再进行输出。在具体锁紧时，通过第一离合器40进行锁紧卷簧。该第一离合器40，第一离合器40为常开式离合器，且在闭合时将转轴12锁紧。也即在第一离合器40未动作时，其不会锁紧转轴12。仅在其动作后，才会将转轴12锁紧固定，以使得发条弹簧11可保持在弹性形变的状态。

在一个可实施的方案中，第一离合器40包括第一离合式阻尼器固定盘42以及第一离合式阻尼器调节盘41；其中，第一离合式阻尼器固定盘42与第一离合式阻尼器调节盘41两者之间采用阻尼配合。在第一离合器40处于常开状态时，第一离合式阻尼器固定盘42与第一离合式阻尼器调节盘41之间间隔排列，两者之间可相对转动。在第一离合器40处于闭合状态时，第一离合式阻尼器固定盘42与第一离合式阻尼器调节盘41之间抵压接触，并通过阻尼力使得第一离合式阻尼器固定盘42与第一离合式阻尼器调节盘41保持相对固定。

在具体设置时，第一离合式阻尼器调节盘41与第一离合式阻尼器固定盘42沿转轴12的轴线方向排列；其中，第一离合式阻尼器调节盘41与转轴12的端部固定连接；而第一离合式阻尼器固定盘42为一个固定的部件。另外，第一离合式阻尼器调节盘41与第一离合式阻尼器固定盘42可沿转轴12的轴线方向相对或相背滑动，以使第一离合器40可不同状态的切换。

具体的，在第一离合器40解除对转轴12的锁止时，第一离合器40处于常开状态，第一离合式阻尼器调节盘41与第一离合式阻尼器固定盘42间隔排布。第一离合式阻尼器调节盘41可跟随转轴12同轴转动，此时，储能机构10进行储能。在第一离合器40对转轴12锁止时，第一离合器40处于闭合状态，第一离合式阻尼器调节盘41与第一离合式阻尼器固定盘抵压接触。通过第一离合式阻尼器固定盘42与第一离合式阻尼器调节盘41之间的阻尼力锁定转轴12。此时，储能机构10完成储能，通过将转轴12锁定，使得储能机构10存储弹性势能。

继续参考图1，输出机构30作为整个装置的动力输出部件，其用于将发条弹簧11的弹性势能转化的动力势能单向传输至驱动轴100；其传输动力势能的传输方向与输入机构20传输相反。

在具体连接时，输出机构30分别与储能机构10以及驱动轴100连接。示例性的，输出机构30包括一主动齿轮31以及一从动齿轮32，且主动齿轮31与从动齿轮32啮合。在具体装配时，主动齿轮31与转轴12转动连接并可锁止，在锁止状态主动齿轮31可与从动齿轮32同轴转动。而从动齿轮32与驱动轴100同轴固定连接。在具体使用时，当输入机构20与储能机构10连接时，输出机构30不进行动能传递，此时，主动齿轮31与转轴12可相对转动，动能无法通过输出机构30传输至驱动轴100。当输入机构20与储能机构10连接时，输入机构20不进行动能传递，此时，主动齿轮31与转轴12锁止固定，储能机构10输出的动能可通过主动齿轮31以及从动齿轮32传递至驱动轴100。

在一个可选的方案中，输出机构30还包括套装在转轴12上的一个锁止环33，该锁止环33用于将主动齿轮与转轴12锁定。在具体使用时，可通过锁止环33调整主动齿轮31与转轴12之间的连接方式，以适配不同的工作状态。

由上述描述可看出，本申请实施例提供的输入机构20、输出机构30以及储能机构10在配合时，储能机构10择一与输入机构20或输出机构30连接。具体的，在车辆刹车时，进行能量回收，此时储能机构10与输入机构20连接。在刹车被松开时，表明储能状态结束，此时第一离合器40将转轴12锁紧，储能机构10将能量进行存储。在油门被踩踏时，进行能量输出，此时储能机构10与输出机构30连接，第一离合器40解除对转轴12的锁紧，储能机构10可通过输出机构30将动力势能传输至驱动轴100。

具体过程如下：当制动时，驱动轴100通过第一无级变速驱动轮23将转动传递给第一无级变速从动轮21，第一无级变速从动轮21带动转轴12转动，转轴12将转动传递给发条弹簧11，发条弹簧11随转轴12从中间收紧，完成储能。当制动结束，车速降为0，即转轴12转动速度降为0的时候，第一离合式阻尼器调节盘41向第一离合式阻尼器固定盘42压紧(原理同离合器)，利用压紧摩擦力将转轴12固定不动，将动力势能转化的弹性势能储存在发条弹簧11中。当车辆起步，驾驶员踩下油门踏板的时候，第一离合式阻尼器调节盘41松开，锁止环33将主动齿轮31与转轴12固定到一起，弹性势能释放，转轴12带动主动齿轮31一起转动，主动齿轮31将转动传递给从动齿轮32，从动齿轮32带动驱动轴100转动，当弹性势能释放完，即转轴12转动速度为0的时候，锁止环33松开主动齿轮31，车辆开始正常行驶。

通过上述描述可看出，本申请实施例提供的动能回收制动装置可通过采用储能机构10将刹车时驱动轴100的动力势能转化成弹性势能，两者同为机械势能，在转换时降低了能量损失，从而可获得更多的能量回收。另外，储能机构10还可在进行能量回收时提供刹车制动力，从而无需再额外设置刹车，同时，利用原有设置刹车的位置设置储能机构10，提高车辆空间的利用。

本申请实施例提供的动能回收制动装置还包括一个第二离合器50，该第二离合器50为常闭式离合器，用于在闭合时将发条弹簧11的外端锁紧。其松开的条件为：在发条弹簧11被压缩至极限，且刹车仍未被松开时，控制第二离合器50打开。在第二离合器50打开时，发条弹簧11的外端可跟随转轴12转动，但是第二离合器50在打开状态下仍可提供一定的阻力，从而使得发条弹簧11的外端在转动过程中，发条弹簧11仍可保持存储的弹性势能。

第二离合器50为应对在特殊情况下的刹车状态。如在车辆下坡时，需要较长的刹车距离。此时，如果储能机构10在完成储能后，转轴12可能会出现抱死的情况，从而影响到车辆的行驶。为此，通过采用第二离合器50来调整发条弹簧11的外端的位置，以保证车辆可正常行驶。

第二离合器50的结构与第一离合器40的结构类似，唯一的区别在于第二离合器50在打开时，仍可提供一定的阻力。具体的，第二离合器50包括第二离合式阻尼器固定盘52以及第二离合式阻尼器调节盘51；其中，第二离合式阻尼器调节盘51与第二离合式阻尼器固定盘52沿转轴12的轴线方向排列，并且第二离合式阻尼器调节盘51与第二离合式阻尼器固定盘52可沿转轴12的轴线方向相对或相背滑动，从而使得第二离合器50可处于打开以及闭合的状态。

在与发条弹簧11连接时，发条弹簧11的外端与离合式阻尼器调节盘沿绕转轴12的轴线方向固定连接，且离合式阻尼器调节盘沿转轴12的轴线方向可相对发条弹簧11移动。示例性的，第二离合式阻尼器调节盘51设置有插孔，发条弹簧11的外端固定连接有插销111；其中，插销111部分插入在插孔中，且插销111可沿转轴12的轴线方向在插孔内移动。从而使得第二离合式阻尼器调节盘51相对第二离合式阻尼器固定盘52移动时，发条弹簧11的外端仍可与第二离合式阻尼器调节盘51连接。

在具体使用时，在第二离合器50解除对发条弹簧11的外端的锁止时，第二离合器50处于常开状态，第二离合式阻尼器调节盘51与第二离合式阻尼器固定盘52间的阻尼力小于发条弹簧11的最大弹性力；从而使得第二离合式阻尼器调节盘51在相对第二离合式阻尼器固定盘52转动时，发条弹簧11仍可存储弹性势能。

在第二离合器50对发条弹簧11的外端锁止时，第二离合器50处于闭合状态，第二离合式阻尼器调节盘51与第二离合式阻尼器固定盘抵压接触，且第二离合式阻尼器调节盘51与第二离合式阻尼器固定盘52间的阻尼力大于发条弹簧11的最大弹性力。使得第二离合式阻尼器调节盘51可通过阻尼力与第二离合式阻尼器固定盘52固定。

在具体使用时，如果汽车遇到长下坡，需要一直踩制动踏板，这时候发条弹簧11将一直被压缩，直到最大极限。如果不对弹性势能进行释放，那么转轴12将会不能旋转，从而导致驱动轴100也不能转动，即车辆不能再继续行驶。所以在长下坡路段，发条弹簧11被压缩到一定值的时候，第二离合式阻尼器调节盘51松开与第二离合式阻尼器固定盘52的压紧力，因为发条弹簧11最外端通过插销111与第二离合式阻尼器调节盘51固定，当第二离合式阻尼器调节盘51松开到一定程度的时候，摩擦力小于弹簧的弹力，此时发条弹簧11最外端将带动第二离合式阻尼器调节盘51进行转动，进行弹性势能的释放，当发条弹簧11释放到一定值的时候第二离合式阻尼器调节盘51再压紧，这样就可以保证制动的连续性，还能储存势能。

应理解，本申请实施例提供的第一离合器40和第二离合器50可采用电磁离合器。从而可通过电磁进行控制。在具体控制时，可通过车辆的中控电脑进行控制。

在动能回收制动装置作为一个整体结构使用时，其在与输出轴连接时，可采用齿轮组件进行动能传递。

参考图3，作为图1所示的动能回收制动装置的一种变形结构，图3中所示的部分编号可参考图1中的相同标号。图3所示的动能回收制动装置增加了一级无级变速器70。该无级变速器可划归为输入机构，或者作为单独的机构，在本申请实施例中不做具体限定。

该无级变速器70包括与转轴12平行设置的第一中间轴90，以及套装在第一中间轴90上的第二无级变速驱动轮73、套装在转轴12上的第二无级变速从动轮71。其中，第二无级变速驱动轮73可与第一中间轴90同轴转动；第二无级变速从动轮71可与转轴12同轴转动。而第二传动带72套装在第二无级变速驱动轮73以及第二无级变速从动轮71上，以在第二无级变速驱动轮73转动时，可通过第二传动带72带动第二无级变速从动轮71转动。而第二无级变速从动轮71设置在第一中间轴90上，其与第二无级变速驱动轮73同轴固定。因此，在进行能量回收以及提供制动力时，回收的能量，通过转轴传递至第一中间轴90，再传递至转轴，并通过发条弹簧存储。同时，发条弹簧提供的制动力通过转轴传递至第一中间轴90，再传递至转轴。

另外，还设置了一转角传感器80，该转角传感器80套装在转轴12上并用于检测发条弹簧11的转动角度。在具体调整时，通过套装在转轴12上的转角传感器80识别发条弹簧11的收紧的角度，即发条弹簧11的弹性力(弹簧的弹力大小与形变量成正比)。另外，通过转角传感器80检测的发条弹簧11的卷收角度，调整无级变速器70的传动比(卷收角度越大，传动比同样调大，卷收角度小，传动比小)，也即调整第二无级变速驱动轮73与第二无级变速从动轮71之间的传动比，从而可保证发条弹簧对第一无级变速从动轮22的输出的力是一定的。在调整第一无级变速从动轮22以及第一无级变速驱动轮23之间的传动比时，可根据制动踏板的踩踏深度进行线性调整。

由于输入机构20的传动比可以任意调节，所以制动力也是可以任意调节。在具体调节时，第一调节器233、第二调节器213的行程与制动踏板的行程同步，以使得制动踏板行程越大，第一调节器233、第二调节器213移动距离越大，即输入机构20的传动比越小，第一无级变速驱动轮23受到的力越大，即制动力越大。

另外，在发条弹簧11输出弹性力时，也即在储能机构与输出机构连接时，既可以采用第一传动带可相对第一无级变速驱动轮滑动，也可以采用第二传动带可相对第二无级变速驱动轮滑动。或者两者同时采用，均可实现输入机构不传输动力势能。

参考图4，图4示出了本申请实施例提供的基于图1所示的动能回收制动装置的变形结构。

在图4中的部分标号可参考图1中的相同标号，在此不再一一示例说明。图4所示的动能回收制动装置通过增加齿轮以及中间轴组成的传动组件60来实现输入机构20与驱动轴100的连接。具体的，传动组件60包括一第二中间轴61、第一齿轮62以及第二齿轮63；其中，输入机构20的第一无级变速驱动轮23套装在第二中间轴61上，第一齿轮62与第一无级变速驱动轮23同轴设置，第二齿轮63套装在驱动轴100上，且第一齿轮62与第二齿轮63啮合。

输出机构30同样通过增加一个中间齿轮34实现动能传输。示例性的，主动齿轮31与中间齿轮34啮合，中间齿轮34与从动齿轮32啮合。其中，中间齿轮34通过第三中间轴35支撑。

在采用上述结构时，同样可实现输入机构20与输出机构30将机械能在储能机构10与驱动轴100之间传递。应理解，由于新增了一些齿轮，因此，输入机构20以及输出机构30的单向传递动能，可通过不同的方式实现。对于输入机构20可采用，将第一齿轮62以及第二齿轮63中的一个齿轮与对应的轴之间相对转动以及锁止来实现输入机构20的单向传递。同理，对于输出机构30，也可采用对中间齿轮34与第三中间轴35的相对转动以及锁止来实现输出机构30的单向传递。

通过上述描述可看出，本申请实施例提供的动能回收制动装置动能转化为弹性势能，是机械能与机械能之间的转变，能量损失更少，回收的能量更多，具有能量回收效率高，齿轮摩擦的能量损失可以忽略不记，能量回收接近100％。另外，采用无级变速轮为能量回收输入点，可以任意调节传动比，从而改变制动力的大小，传动比与踏板行程关联，可以使能量回收制动就像卡钳制动一样丝滑。

本申请实施例提供的动能回收制动装置的收集能量的释放可以与电机驱动同时进行，使车辆加速动力效果更好，如坡道起步，可以为车辆提供额外的动力。同时，本申请实施例提供的动能回收制动装置的能量回收不经过电机，逆变器和电池，因此不会对车辆有任何损害。且可同时应用于电车和燃油车。

另外，本申请实施例提供的动能回收制动装置可以集成于零件上，也可以单独安装，根据实际情况，使能量回收更方便。

结合上述描述可看出，本申请实施例提供的动能回收制动装置还可完全代替现有的刹车制动装置，可以完全代替现有的刹车制动，同时，还可实现跟目前车辆上使用的刹车制动卡钳一样进行制动力大小的调整，还可以进行全能量收集。

另外，通过采用在发条弹簧11能量收集达到一定限度的时候，发条弹簧11的能量则可以进行释放，利用阻尼的阻力释放势能，而且在释放的过程中同样不影响制动力的输出，因此本申请实施例提供的动能回收制动装置可以完全代替现有的制动装置，无需担心连续下坡的情况，还可以进行能量回收。

本申请实施例还提供了一种汽车，该汽车包括：驱动轴100以及上述任一项的动能回收制动装置。

在上述技术方案中，通过采用储能机构10将刹车时驱动轴100的动力势能转化成弹性势能，两者同为机械势能，在转换时降低了能量损失，从而可获得更多的能量回收。另外，储能机构10还可在进行能量回收时提供刹车制动力，从而无需再额外设置刹车，同时，利用原有设置刹车的位置设置储能机构10，提高车辆空间的利用。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种动能回收制动装置，其特征在于，包括：

储能机构，包括用于将动能转化为弹性势能并在转换过程中提供制动力的发条弹簧；还包括转轴；所述发条弹簧套装在所述转轴上，且所述发条弹簧的内端与所述转轴固定连接；

输入机构，与驱动轴连接并可将所述驱动轴的动力势能单向传递至所述发条弹簧；所述驱动轴为带动车轮转动的转轴；

输出机构，与所述驱动轴连接并可将所述发条弹簧的弹性势能转化的动力势能单向传输至所述驱动轴；所述输入机构及所述输出机构传输动力势能的传输方向相反；

第一离合器，所述第一离合器为常开式离合器，用于在闭合时将所述转轴锁紧；

其中，所述储能机构择一与所述输入机构或所述输出机构连接；且在车辆刹车时，所述储能机构与所述输入机构连接；在刹车被松开时，所述第一离合器将所述转轴锁紧；在油门被踩踏时，所述储能机构与所述输出机构连接，所述第一离合器解除对所述转轴的锁紧。

2.根据权利要求1所述的动能回收制动装置，其特征在于，所述输入机构包括：设置在所述驱动轴上的第一无级变速驱动轮，设置在所述转轴上的第一无级变速从动轮，以及套装在所述第一无级变速驱动轮及所述第一无级变速从动轮上的第一传动带；其中，

在所述储能机构与所述输出机构连接时，所述第一传动带可相对所述第一无级变速驱动轮滑动。

3.根据权利要求2所述的动能回收制动装置，其特征在于，所述第一无级变速驱动轮包括：套装在所述驱动轴上的第一调节器、第一调节轮及第一固定轮；其中，

所述第一调节轮及所述第一固定轮为相对设置的锥轮；所述第一调节轮及所述第一固定轮围成容纳所述第一传动带的空间；其中，所述第一固定轮与所述驱动轴同轴固定，所述第一调节轮可相对所述驱动轴滑动；所述第一调节器用于驱动所述第一调节轮相对所述第一固定轮滑动；在所述第一调节轮与所述第一固定轮相隔设定距离时，所述第一传动带可相对所述第一无级变速驱动轮滑动；

所述第一无级变速从动轮包括：套装在所述转轴的第二调节器、第二调节轮及第二固定轮；其中，

所述第二调节轮及所述第二固定轮为相对设置的锥轮；所述第二调节轮及所述第二固定轮围成容纳所述第一传动带的空间；其中，所述第二固定轮与所述转轴同轴固定，所述第二调节轮可相对所述转轴滑动；所述第二调节器用于驱动所述第二调节轮相对所述第二固定轮滑动。

4.根据权利要求1所述的动能回收制动装置，其特征在于，所述输入机构包括：与所述转轴平行设置的第一中间轴；

设置在所述驱动轴上的第一无级变速驱动轮，设置在所述第一中间轴上的第一无级变速从动轮以及第二无级变速驱动轮，设置在所述转轴的第二无级变速从动轮；还包括套装在所述第一无级变速驱动轮及所述第一无级变速从动轮上的第一传动带；以及套装在所述第二无级变速驱动轮及所述第二无级变速从动轮上的第二传动带；

其中，在所述储能机构与所述输出机构连接时，所述第一传动带可相对所述第一无级变速驱动轮滑动，和/或，所述第二传动带可相对所述第二无级变速驱动轮滑动。

5.根据权利要求1所述的动能回收制动装置，其特征在于，所述输出机构包括：与所述驱动轴同轴固定连接的从动齿轮，与所述转轴转动连接并可锁止的主动齿轮；

所述从动齿轮与所述主动齿轮啮合；

在所述储能机构与所述输出机构连接时，所述主动齿轮与所述转轴锁止固定。

6.根据权利要求5所述的动能回收制动装置，其特征在于，所述输出机构还包括套装在所述转轴上的锁止环；所述锁止环用于将所述主动齿轮与所述转轴锁定。

7.根据权利要求6所述的动能回收制动装置，其特征在于，所述第一离合器包括：第一离合式阻尼器固定盘以及第一离合式阻尼器调节盘；其中，

所述第一离合式阻尼器调节盘与所述第一离合式阻尼器固定盘沿所述转轴的轴线方向排列，且所述第一离合式阻尼器调节盘与所述第一离合式阻尼器固定盘可沿所述转轴的轴线方向相对或相背滑动；

所述第一离合式阻尼器调节盘与所述转轴的端部固定连接；

在所述第一离合器解除对所述转轴的锁止时，所述第一离合器处于常开状态，所述第一离合式阻尼器调节盘与所述第一离合式阻尼器固定盘间隔排布；

在所述第一离合器对所述转轴锁止时，所述第一离合器处于闭合状态，所述第一离合式阻尼器调节盘与所述第一离合式阻尼器固定盘抵压接触。

8.根据权利要求1～7任一项所述的动能回收制动装置，其特征在于，还包括第二离合器；所述第二离合器为常闭式离合器，用于在闭合时将所述发条弹簧的外端锁紧；

在所述发条弹簧被压缩至极限，且刹车仍未被松开时，控制所述第二离合器打开。

9.根据权利要求8所述的动能回收制动装置，其特征在于，所述第二离合器包括：第二离合式阻尼器固定盘以及第二离合式阻尼器调节盘；其中，

所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘沿所述转轴的轴线方向排列，且所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘可沿所述转轴的轴线方向相对或相背滑动；

所述发条弹簧的外端与所述离合式阻尼器调节盘沿绕所述转轴的轴线方向固定连接，且所述离合式阻尼器调节盘沿所述转轴的轴线方向可相对所述发条弹簧移动；

在所述第二离合器解除对所述发条弹簧的外端的锁止时，所述第二离合器处于常开状态，所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘间的阻尼力小于所述发条弹簧的最大弹性力；

在所述第二离合器对所述发条弹簧的外端锁止时，所述第二离合器处于闭合状态，所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘抵压接触，且所述第二离合式阻尼器调节盘与所述第二离合式阻尼器固定盘间的阻尼力大于所述发条弹簧的最大弹性力。

10.根据权利要求9所述的动能回收制动装置，其特征在于，所述第二离合式阻尼器调节盘设置有插孔，所述发条弹簧的外端固定连接有插销；其中，

所述插销部分插入在所述插孔中，且所述插销可沿所述转轴的轴线方向在所述插孔内移动。

11.一种汽车，其特征在于，包括驱动轴以及如权利要求1～10任一项所述的动能回收制动装置。