• 城市公交汽車輪邊盤式制動與飛輪儲能集成制動裝置的制作方法

    文檔序號:18711281發布日期:2019-09-18 01:14
    城市公交汽車輪邊盤式制動與飛輪儲能集成制動裝置的制作方法

    本發明涉及車輛制動技術領域,尤其涉及一種城市公交汽車輪邊盤式制動與飛輪儲能集成制動裝置。



    背景技術:

    制動系統是汽車底盤的重要組成部分之一,直接關系到汽車綜合性能及生命財産安全。雖然傳統液壓式、氣壓式制動系統能夠滿足現有制動法規的各項要求,但是存在著管道布置複雜、依靠真空助力裝置、制動響應速度較慢、制動力矩不可主動調節及難于與其他系統集成控制等不足之處,不適合汽車尤其是電動汽車的發展要求。

    線控制動系統實現了制動踏板機構與制動執行機構的解耦,主要有電子液壓制動系統(EHB)與電子機械制動系統(EMB)兩種,取消了制動踏板機構與制動執行機構之間的直接連接,以電線爲信息傳遞媒介,電子控制單元根據相關傳感器信號識別制動意圖,控制制動執行機構動作,實現對各個車輪制動力的控制,具有不依賴真空助力裝置、動態響應迅速、易于集成控制等優點,彌補了傳統制動系統結構原理上的不足。

    城市公交汽車泛指在城市範圍內定線運營的公共汽車,具有頻繁制動停車、起步加速等特點,致使摩擦制動組件磨損嚴重和大量制動能量浪費。雖然制動防抱死系統(ABS)、電子制動力分配系統(EBD)等的應用提高了車輛制動的穩定性和可靠性,但是它們對上述問題作用甚微。電機再生制動是當前汽車制動能量回饋的主要形式,可將制動能量轉變爲電能儲存于蓄電池內再利用,然而其只適合于電動汽車,且受到電機、電池等狀態的限制。飛輪儲能是汽車輔助制動裝置中的一種,可以將汽車制動能量轉變爲飛輪動能加以儲存與釋放,具有節能環保、響應迅速、轉換高效等優點,可以有效分流摩擦制動器負擔,實現制動能量再利用,從而提高車輛制動安全性和使用經濟性。因此,結合線控摩擦制動與飛輪儲能裝置的集成制動裝置將是城市公交汽車未來制動構型的優選方案之一。

    目前,儲能飛輪一般被安裝于車輛傳動系統附近、主減速器之前(例如,授權公告號爲CN104097497B的發明專利),存在只作用于驅動輪,裝配相對困難及不適于與摩擦制動高質量集成等問題。結合線控摩擦制動與飛輪儲能的輪邊集成制動裝置融合了線控摩擦制動和飛輪儲能的功能與優點,可以分別安裝于全部車輪且各個制動力矩可以獨立調節,具有結構緊湊、響應迅速、易于集成控制及抗熱衰退性好等優點,可以實現制動能量回收利用,降低摩擦制動器磨損。對于電動公交汽車,該集成制動裝置可以配合電機再生制動使用,具有更好的制動能量再生與降低摩擦磨損的效果;且在起步加速時,儲能飛輪可以提供部分驅動力矩,從而減小電機驅動電流的需求,提高車輛續駛裏程及電池使用壽命。但是,至目前爲止,上述結合線控摩擦制動與飛輪儲能的輪邊集成制動裝置還鮮有提及。



    技術實現要素:

    本發明的目的是克服上述現有技術存在的缺陷,提供一種城市公交汽車輪邊盤式制動與飛輪儲能集成制動裝置,結構緊湊、響應迅速、轉換高效、易于集成控制及抗熱衰退性好,可以實現制動能量回收利用,降低摩擦制動器磨損。

    本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種城市公交汽車輪邊盤式制動與飛輪儲能集成制動裝置,包括盤式制動器、電磁離合器、行星齒輪機構及飛輪組件且上述部件采用分布式布置方式獨立安裝于各個車輪輪毂內側,車輪輪毂通過半軸凸緣與半軸固定連接,汽車輪胎與車輪輪毂隨著半軸一起轉動,電磁離合器用于控制儲能飛輪與半軸的連接或分離,行星齒輪機構用來提高飛輪組件中儲能飛輪的轉速,當汽車中的盤式制動器制動時,電磁離合器接合,汽車輪胎通過半軸、電磁離合器及行星齒輪機構帶動儲能飛輪轉動,當儲能飛輪轉速高于汽車輪胎轉速當量時,電磁離合器分離,中斷儲能飛輪與汽車輪胎的連接;當汽車起步時,電磁離合器接合,儲能飛輪通過行星齒輪機構、電磁離合器及半軸給汽車輪胎提供輔助驅動力矩;當儲能飛輪轉速低于汽車輪胎轉速當量時,電磁離合分離,中斷儲能飛輪與汽車輪胎的連接。

    盤式制動器包括摩擦制動組件、制動摩擦塊及制動盤,摩擦制動組件帶動制動摩擦塊壓向或遠離制動盤實現對摩擦制動力矩的控制。

    摩擦制動組件包括制動電機、制動鉗體、絲杆和螺母,制動電機通過滑動銷與車橋活動連接,制動鉗體采用浮鉗形式,制動鉗體的一側與制動電機固定連接,制動鉗體的另一側固定連接有一個制動摩擦塊,絲杆的一端與制動電機輸出軸固定連接、另一端與螺母配合工作,螺母和另一個制動摩擦塊固定連接,制動盤布置在兩個制動摩擦塊之間,制動電機通過絲杆和螺母組成的絲杠螺母機構來推動兩個制動摩擦塊壓向或移離制動盤以實現對摩擦制動力矩的控制。

    行星齒輪機構位于電磁離合器和飛輪組件之間,行星齒輪機構包括齒圈、行星齒輪及太陽輪,電磁離合器包括電磁離合器從動盤,電磁離合器從動盤與四個行星齒輪固定連接,四個行星齒輪與齒圈內齧合、與太陽輪外齧合,齒圈與車橋固定連接,太陽輪與半軸通過滾動軸承活動連接,飛輪組件包括飛輪支撐架和儲能飛輪,太陽輪的一側與行星齒輪齧合,太陽輪的另一側與飛輪支撐架通過花鍵固定連接,儲能飛輪固定在飛輪支撐架上。

    飛輪支撐架采用高強度合金材料制成,儲能飛輪采用高強度碳素纖維複合材料制成,儲能飛輪位于汽車輪毂內側,飛輪支撐架上設置有一個用于檢測儲能飛輪轉速的轉速傳感器。

    電磁離合器包括電磁離合器主動盤、1號鉚釘、片式彈簧、連接鍵、2號鉚釘、銜鐵、摩擦環片、電磁線圈及滾動軸承,電磁離合器主動盤通過連接鍵與半軸固定連接,在電磁離合器主動盤靠近外邊緣位置按圓周等份設置有三個1號鉚釘,片式彈簧爲圓環狀且位于電磁離合器主動盤與銜鐵之間,片式彈簧的一側與電磁離合器主動盤通過三個1號鉚釘固定連接,片式彈簧的另一側與銜鐵通過三個2號鉚釘固定連接,用于電磁線圈斷電時銜鐵回位,銜鐵爲圓環狀,銜鐵的另一側在電磁線圈通電時可以與電磁離合器從動盤上的摩擦環片接觸作用,使得電磁離合器主動盤與電磁離合器從動盤接合,電磁離合器從動盤與半軸通過滾動軸承活動連接,電磁離合器從動盤在其靠近外邊緣位置內設置有一個電磁線圈,電磁離合器在其面向銜鐵的一側設置有一個摩擦環片,在其另一側與行星齒輪機構的四個行星齒輪固定連接,兼作爲行星齒輪系統的行星架,當電磁線圈沒有通電時,銜鐵在片式彈簧的作用下靠近電磁離合器主動盤並與電磁離合器從動盤保持一定距離,此時電磁離合器分離;當電磁線圈有電流通過時,銜鐵在電磁線圈磁力的作用下,克服片式彈簧的彈力作用,壓向電磁離合器從動盤上的摩擦環片,通過摩擦力作用使得電磁離合器接合。

    有益效果:本發明集成了線控盤式摩擦制動與飛輪儲能的功能與優點,結構緊湊、響應迅速、儲能高效,易于與車載其他控制系統集成控制,適用于城市公交汽車,尤其是電動公交汽車;

    本發明采用分布式布置方式,取消了傳統的液壓或氣壓管路,集成制動裝置獨立安裝于車輪輪毂內,各個集成制動裝置制動力矩可以獨立調節,且對原有汽車系統結構改動較小;

    本發明汽車制動時,利用儲能飛輪可以分擔部分制動力矩,降低摩擦制動器磨損,提高其抗熱衰退性能及制動安全性能,同時可以暫存部分制動能量;

    本發明汽車起步時,利用儲能飛輪可以給車輪提供輔助驅動力矩,實現制動能量再利用,從而提高汽車起步性能及使用經濟性能;

    本發明的集成制動裝置采用了一個行星齒輪機構,用于提高儲能飛輪的轉速,進而提高儲能飛輪的能量密度,降低了儲能飛輪的質量。

    附圖說明

    圖1是本發明的實施例一的結構示意圖;

    圖2是電磁離合器的結構示意圖;

    圖3是盤式制動器的結構示意圖;

    圖4是本發明的實施例二的結構示意圖。

    具體實施方式

    下面結合圖1-4,對本發明作進一步的描述。

    實施例一:

    一種城市公交汽車輪邊盤式制動與飛輪儲能集成制動裝置,包括盤式制動器、電磁離合器、行星齒輪機構及飛輪組件且上述部件采用分布式布置方式獨立安裝于各個車輪輪毂11內側,車輪輪毂11通過半軸凸緣16與半軸7固定連接,汽車輪胎3與車輪輪毂11隨著半軸7一起轉動,電磁離合器用于控制儲能飛輪4與半軸7的連接或分離,行星齒輪機構用來提高飛輪組件中儲能飛輪4的轉速,當汽車中的盤式制動器制動時,電磁離合器接合,汽車輪胎3通過半軸7、電磁離合器及行星齒輪機構帶動儲能飛輪4轉動,將部分汽車制動能量轉變爲儲能飛輪4動能,從而分擔部分制動力矩,降低摩擦制動器磨損,且暫存了部分制動能量。當儲能飛輪4轉速高于汽車輪胎3轉速當量時,電磁離合器分離,中斷儲能飛輪4與汽車輪胎3的連接;當汽車起步時,電磁離合器接合,儲能飛輪4通過行星齒輪機構、電磁離合器及半軸7給汽車輪胎3提供輔助驅動力矩,從而實現制動能量再利用;當儲能飛輪4轉速低于汽車輪胎3轉速當量時,電磁離合分離,中斷儲能飛輪4與汽車輪胎3的連接。

    本發明集成了線控盤式摩擦制動與飛輪儲能的功能與優點,結構緊湊、響應迅速、儲能高效,易于與車載其他控制系統集成控制,適用于城市公交汽車,尤其是電動公交汽車;

    本發明采用分布式布置方式,取消了傳統的液壓或氣壓管路,集成制動裝置獨立安裝于車輪輪毂11內,各個集成制動裝置制動力矩可以獨立調節,且對原有汽車系統結構改動較小;

    本發明汽車制動時,利用儲能飛輪4可以分擔部分制動力矩,降低摩擦制動器磨損,提高其抗熱衰退性能及制動安全性能,同時可以暫存部分制動能量;

    本發明汽車起步時,利用儲能飛輪4可以給車輪提供輔助驅動力矩,實現制動能量再利用,從而提高汽車起步性能及使用經濟性能;

    本發明的集成制動裝置采用了一個行星齒輪機構,用于提高儲能飛輪4的轉速,進而提高儲能飛輪4的能量密度,降低了儲能飛輪4的質量。

    盤式制動器包括摩擦制動組件5、制動摩擦塊6及制動盤8,摩擦制動組件5帶動制動摩擦塊6壓向或遠離制動盤8實現對摩擦制動力矩的控制,從而現實汽車減速、停車。

    摩擦制動組件5包括制動電機51、制動鉗體52、絲杆53和螺母54,制動電機51通過滑動銷與車橋活動連接,制動鉗體52采用浮鉗形式,制動鉗體52的一側與制動電機51固定連接,制動鉗體52的另一側固定連接有一個制動摩擦塊6,絲杆53的一端與制動電機51輸出軸固定連接、另一端與螺母54配合工作,螺母54和另一個制動摩擦塊6固定連接,制動盤8布置在兩個制動摩擦塊6之間,制動電機52通過絲杆53和螺母54組成的絲杠螺母機構來推動兩個制動摩擦塊6壓向或移離制動盤8以實現對摩擦制動力矩的控制。

    行星齒輪機構位于電磁離合器和飛輪組件之間,行星齒輪機構包括齒圈13、行星齒輪14及太陽輪15,電磁離合器包括電磁離合器從動盤10,電磁離合器從動盤10與四個行星齒輪14固定連接,四個行星齒輪14與齒圈13內齧合、與太陽輪15外齧合,齒圈13與車橋固定連接,太陽輪15與半軸7通過滾動軸承活動連接,飛輪組件包括飛輪支撐架12和儲能飛輪4,太陽輪15的一側與行星齒輪14齧合,太陽輪15的另一側與飛輪支撐架12通過花鍵固定連接,儲能飛輪4固定在飛輪支撐架12上。當電磁離合器從動盤10轉動時,其通過行星齒輪14帶動太陽輪15轉動,從而將動力傳遞至飛輪支撐架12和儲能飛輪4,實現增加儲能飛輪4轉速的目的。

    飛輪支撐架12采用高強度合金材料制成,儲能飛輪4采用高強度碳素纖維複合材料制成,儲能飛輪4位于汽車輪毂內側,飛輪支撐架12上設置有一個用于檢測儲能飛輪4轉速的轉速傳感器。

    電磁離合器包括電磁離合器主動盤9、1號鉚釘17、片式彈簧18、連接鍵19、2號鉚釘20、銜鐵21、摩擦環片22、電磁線圈23及滾動軸承24,電磁離合器主動盤9通過連接鍵19與半軸7固定連接,在電磁離合器主動盤9靠近外邊緣位置按圓周等份設置有三個1號鉚釘17,片式彈簧18爲圓環狀且位于電磁離合器主動盤9與銜鐵21之間,片式彈簧18的一側與電磁離合器主動盤9通過三個1號鉚釘17固定連接,片式彈簧18的另一側與銜鐵21通過三個2號鉚釘20固定連接,用于電磁線圈23斷電時銜鐵21回位,銜鐵21爲圓環狀,銜鐵21的另一側在電磁線圈23通電時可以與電磁離合器從動盤10上的摩擦環片22接觸作用,使得電磁離合器主動盤9與電磁離合器從動盤10接合,電磁離合器從動盤10與半軸7通過滾動軸承24活動連接,電磁離合器從動盤10在其靠近外邊緣位置內設置有一個電磁線圈23,電磁離合器在其面向銜鐵21的一側設置有一個摩擦環片22,在其另一側與行星齒輪機構的四個行星齒輪14固定連接,兼作爲行星齒輪系統的行星架,當電磁線圈23沒有通電時,銜鐵21在片式彈簧18的作用下靠近電磁離合器主動盤9並與電磁離合器從動盤10保持一定距離,此時電磁離合器分離;當電磁線圈23有電流通過時,銜鐵21在電磁線圈23磁力的作用下,克服片式彈簧18的彈力作用,壓向電磁離合器從動盤10上的摩擦環片22,通過摩擦力作用使得電磁離合器接合。

    實施例二:

    如圖4所示,本實施例的集成制動裝置的基本結構和原理與實施例一相似,只是對制動盤8直徑、飛輪支撐架12以及儲能飛輪4等的尺寸和數量作了相應改動。

    應當理解,以上所描述的具體實施例僅用于解釋本發明,並不用于限定本發明。由本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護範圍之中。

    再多了解一些
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