一种基于液压传动的制动发电机构的工作方法

一种基于液压传动的制动发电机构的工作方法

本申请是申请号为2015106979034，申请日为2015年10月23日，发明创造名称为 “一种基于液压传动的制动发电机构”的专利的分案申请。

所属技术领域

本发明属于汽车制动能回收领域，尤其涉及一种基于液压传动的制动发电机构的 工作方法。

背景技术

目前进入21世纪以来，能源和环境对人类生活、社会发展的影响越来越大。交通运 输工具的节能减排技术日益突出，车辆的能量回收技术受到充分重视，制动能量回收系统 被广泛应用于电动汽车和混合动力汽车中。

目前具有制动能量回收系统的车辆其对制动能量回收的基本原理是：制动过程中 采用电机发电，同时把电能存在动力电池中从而实现对制动能量的回收利用。现阶段制动 能量回收系统的有效性存在不足，特别是在制动需求较大时，电机产生的制动力矩无法满 足整车制动力需求，此时需要机械制动介入并提供额外的制动力矩，从而导致机械制动所 产生的热能的消耗浪费。并且，受动力电池电池充放电次数的限制，频繁的制动充、放电对 动力电池的使用寿命也存在一定的影响，会相应减少动力电池的使用命。另外，由于现有的 制动能量回收系统均需要利用动力电池，因动力电池大都应用在混合动力系统以及纯电动 车辆中，而传统的车辆无法利用现有的制动能量回收系统回收制动能量。

本发明设计一种基于液压传动的制动发电机构解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种基于液压传动的制动发电机构， 它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于液压传动的制动发电机构，其特征在于：它包括刹车盘、刹车盘凸起、制 动机构支撑、第一支板、制动能机械转化机构、第一刹车片支架、第二刹车片支架、第一刹车 液压柱、第二刹车液压柱、侧杆过渡杆、活塞侧杆、发电机、液压马达、液压缸第一进出液口、 液压缸端盖、液压缸、活塞、第二支板、液压马达支柱、发电机转轴、液压马达第一进出液口、 液压马达第二进出液口、活塞侧杆槽、活塞、液压缸第二进出液口，其中刹车盘凸起沿圆周 方向均匀安装在刹车盘一侧，制动机构支撑安装在车桥上，制动机构支撑为扇形，且具有u 型槽，保证刹车盘边缘一部分位于制动机构支撑u型槽中；第一刹车片支架通过两个并列的 第一刹车液压柱安装在制动机构支撑一侧的内面上，两个第二刹车片支架由上到下依次安 装，且分别通过两个第二刹车液压柱安装在制动结构支撑另一侧内面上；第一支板一端安 装在其中偏下一个第二刹车片支架上，制动能机械转化机构安装在两个第二刹车片支架 上；

上述制动能机械转化机构包括刹车盘凸起顶块、导轨套第一支架、导轨套第二支 架、导轨套、顶块圆柱导轨、顶块复位弹簧、导轨限位环，其中两个导轨套第一支架分别安装 在两个第二刹车片支架上，两个导轨套第二支架分别安装在两个导轨套第一支架一端，导 轨套两侧面安装在导轨套第二支架一端；刹车盘凸起顶块安装在顶块圆柱导轨上，顶块圆 柱导轨安装在导轨套中；顶块复位弹簧一端安装在刹车盘凸起顶块一侧，另一端安装导轨 套一侧，且套于顶块导轨外侧；导轨限位环安装在圆柱导轨一端，因为导轨复位弹簧作用导 轨可能会脱离导轨套，这里增加导轨限位环能限制导轨的移动，防止脱离导轨套；整个制动 能机械转化机构能够随着刹车片移动而移动，也就是制动能转化机构能够在刹车过程中， 随着刹车片支架靠近或者远离刹车盘。发明中通过在刹车盘上增加凸起，在刹车盘旋转过 程中，凸起与顶块配合，使得顶块具有了往复运动，顶块往复运动的机械能能被许多的方式 利用。需要注意是在没有刹车时，刹车片远离刹车盘，顶块的顶部在刹车片平面内，顶块不 与刹车盘上的凸起接触，当刹车时，随着刹车片与刹车盘距离的靠近，因为刹车盘凸起高于 刹车盘，所以顶块先与刹车盘凸起接触配合，在接触时，为了防止凸起与刹车片支架干涉， 在具有顶块一侧的刹车片为两片，顶块位于两刹车片之间，凸起与顶块配合时不会与刹车 片发生干涉；因为凸起使顶块往复运动，顶块对凸起起到了阻碍作用，车轮收到了制动，但 制动效果较小，属于轻制动，当刹车片继续靠近刹车盘时，出现刹车片与刹车盘接触摩擦， 像常规汽车制动一样，产生较大的制动力，但是此时顶块与凸起始终往复配合，并且此时顶 块的往复运动位移最大。

上述侧杆过渡杆一端安装在顶块圆柱导轨上，另一端安装有活塞侧杆，液压缸为 空心圆柱体，且在液压缸圆柱面上中间位置开有活塞侧杆槽，液压缸安装在第二支板上，第 二支板安装在第一支板侧面，活塞安装在液压缸内部，活塞侧杆安装在活塞圆柱面上，且活 塞侧杆穿出活塞侧杆槽，液压缸两侧安装有液压缸端盖，液压缸第一进出液口和液压缸第 二进出液口分别安装在液压缸两侧的液压缸端盖圆孔上；

上述发电机安装在第二支板上，液压马达通过液压马达支柱安装在发电机侧面， 液压马达转轴与发电机转轴连接，液压马达第一进出液口和液压马达第二进出液口安装在 液压马达上；液压缸第一进出液口与液压马达第一进出液口通过导液管连接，液压缸第二 进出液口与液压马达第二进出液口通过导液管连接。

本发明中使用了液压缸，在活塞运动时，活塞两边的液压油与液压马达之间形成 回路，液压油被活塞往复推动，进而驱动液压马达转动。为了使液压油自身循环空间的密封 可靠，设计中将液压缸中的活塞在液压缸中的空间占有增大，在活塞往复运动中，液压缸缸 壁的中间缸壁始终不与液压油接触，于是在中间缸壁上开有活塞侧杆槽，穿过槽在活塞圆 柱面上安装上侧杆作为驱动，这样活塞与缸壁形成的液压油空间将不会存在因为活塞驱动 杆运动造成空间的密封不好的风险。

作为本技术的进一步改进，上述刹车片支架上安装有刹车片。

作为本技术的进一步改进，上述车桥为非转向桥。本发明中的发电机构占有一定 的空间，适合与非转向的车桥。

作为本技术的进一步改进，限位环外径大于导轨套内径。

作为本技术的进一步改进，上述制动机构支撑内部包括液压管道、一个第一刹车 液压柱、四个第二刹车液压柱，液压油经过液压管道与液压柱连接；上述刹车液压柱包括液 压柱卡端、液压柱复位弹簧，液压柱卡端一侧安装有液压柱复位弹簧，另一侧与液压油接 触。

作为本技术的进一步改进，上述液压缸进出液口直径比液压马达进出液口直径 大，在液压缸进出液口与液压马达进出液口连接所用的导管分为两段，与液压缸进出液口 相同直径的粗段和与液压马达进出液口直径相同的细段。本发明中顶块的往复运动最大的 位移其实也很小，所以为了充分利用往复能量，液压缸的直径相对很大，可以在很小的活塞 往复位移下，驱动尽可能多的液压油做功，所以液压缸直径很大；另外我们知道流体管道直 径越小，流动阻力越大，为了减小液压油流动过程中的流动损失，设计中液压缸的进出液口 很大，与液压缸进出液口相连的导液管也很粗，直到快接近液压马达时才将导液管的直径 减小最后与液压马达较小的液压进出液口连接。

相对于传统的汽车制动能回收技术，本发明的刹车片支架安装在制动机构支撑 上，当刹车盘旋转时，制动过程初期，刹车片逐渐靠近刹车盘，顶块先与凸起接触配合，顶块 沿着圆柱导轨方向往复直线运动，通过配合驱动活塞往复运动，从而驱动液压油在液压马 达中往复流动，从而带动发电机发电；刹车后期，刹车片开始接触刹车盘并产生较大的摩擦 力，对车轮进行强刹。本发明通过顶块与凸起的配合，将制动能量转化为往复运动，从而驱 动液压油往复流动进而带动发电机发电，能有效的利用制动能量，增加了汽车的节能效果。

附图说明

图1是整体结构示意图。

图2是整体结构侧视图。

图3是第一刹车液压柱安装示意图。

图4是第一刹车片支架安装示意图。

图5是第二刹车片支架安装示意图。

图6是第二刹车液压柱安装示意图。

图7是制动机构支撑内部结构示意图。

图8是导轨套安装示意图。

图9是制动能机械转化机构及发电装置示意图。

图10是导轨套安装侧视图。

图11是顶块安装示意图。

图12是顶块往复运动结构示意图。

图13是导轨限位环示意图。

图14是第一支板与第二支板侧视图。

图15是第一支板与第二支板俯视图。

图16是侧杆过渡杆安装示意图。

图17是液压传动发电机构安装示意图。

图18是液压缸进出孔液口安装侧视图。

图19是活塞安装示意图。

图20是液压缸结构示意图。

图21是活塞侧杆安装示意图。

图22是顶块与凸起配合示意图。

图中标号名称：1、刹车盘，2、刹车盘凸起，3、制动机构支撑，4、第一支板，5、制动能 机械转化机构，6、第一刹车片支架，7、第二刹车片支架，8、第一刹车液压柱，9、刹车盘凸起 顶块，10、第二刹车液压柱，11、导轨套第一支架，12、液压柱复位弹簧，13、液压柱卡端，14、 液压管道，16、导轨套第二支架，17、导轨套，18、顶块圆柱导轨，19、顶块复位弹簧，20、导轨 限位环，21、侧杆过渡杆，22、活塞侧杆，23、发电机，24、液压马达，25、液压缸第一进出液口， 26、液压缸端盖，27、液压缸，28、活塞，29、第二支板，30、液压马达支柱，31、发电机转轴，32、 液压马达第一进出液口，33、液压马达第二进出液口，34、活塞侧杆槽，35、活塞，36、液压缸 第二进出液口。

具体实施方式

如图1、2、9、17所示，它包括刹车盘、刹车盘凸起、制动机构支撑、第一支板、制动能 机械转化机构、第一刹车片支架、第二刹车片支架、第一刹车液压柱、第二刹车液压柱、侧杆 过渡杆、活塞侧杆、发电机、液压马达、液压缸第一进出液口、液压缸端盖、液压缸、活塞、第 二支板、液压马达支柱、发电机转轴、液压马达第一进出液口、液压马达第二进出液口、活塞 侧杆槽、活塞、液压缸第二进出液口，其中如图1所示，刹车盘凸起沿圆周方向均匀安装在刹 车盘一侧，制动机构支撑安装在车桥上，制动机构支撑为扇形，且具有u型槽，保证刹车盘边 缘一部分位于制动机构支撑u型槽中；如图2、3、4、5、6所示，第一刹车片支架通过两个并列 的第一刹车液压柱安装在制动机构支撑一侧的内面上，两个第二刹车片支架由上到下依次 安装，且分别通过两个第二刹车液压柱安装在制动结构支撑另一侧内面上；第一支板一端 安装在其中偏下一个第二刹车片支架上，制动能机械转化机构安装在两个第二刹车片支架 上；

如图9所示，上述制动能机械转化机构包括刹车盘凸起顶块、导轨套第一支架、导 轨套第二支架、导轨套、顶块圆柱导轨、顶块复位弹簧、导轨限位环，其中，如图8，10所示，两 个导轨套第一支架分别安装在两个第二刹车片支架上，两个导轨套第二支架分别安装在两 个导轨套第一支架一端，导轨套两侧面安装在导轨套第二支架一端；如图11所示，刹车盘凸 起顶块安装在顶块圆柱导轨上，顶块圆柱导轨安装在导轨套中；如图12所示，顶块复位弹簧 一端安装在刹车盘凸起顶块一侧，另一端安装导轨套一侧，且套于顶块导轨外侧；如图9所 示，导轨限位环安装在圆柱导轨一端因为导轨复位弹簧作用导轨可能会脱离导轨套，这里 增加导轨限位环能限制导轨的移动，防止脱离导轨套；整个制动能机械转化机构能够随着 刹车片移动而移动，也就是制动能转化机构能够在刹车过程中，随着刹车片支架靠近或者 远离刹车盘。发明中通过在刹车盘上增加凸起，在刹车盘旋转过程中，凸起与顶块配合，使 得顶块具有了往复运动，顶块往复运动的机械能能被许多的方式利用。需要注意是在没有 刹车时，刹车片远离刹车盘，顶块的顶部在刹车片平面内，顶块不与刹车盘上的凸起接触， 当刹车时，随着刹车片与刹车盘距离的靠近，因为刹车盘凸起高于刹车盘，所以顶块先与刹 车盘凸起接触配合，在接触时，为了防止凸起与刹车片支架干涉，在具有顶块一侧的刹车片 为两片，顶块位于两刹车片之间，凸起与顶块配合时不会与刹车片发生干涉；因为凸起使顶 块往复运动，顶块对凸起起到了阻碍作用，车轮收到了制动，但制动效果较小，属于轻制动， 当刹车片继续靠近刹车盘时，出现刹车片与刹车盘接触摩擦，像常规汽车制动一样，产生较 大的制动力，但是此时顶块与凸起始终往复配合，并且此时顶块的往复运动位移最大。

如图9、17所示，上述侧杆过渡杆一端安装在顶块圆柱导轨上，另一端安装有活塞 侧杆，如图20所示，液压缸为空心圆柱体，且在液压缸圆柱面上中间位置开有活塞侧杆槽， 液压缸安装在第二支板上，第二支板安装在第一支板侧面，如图19、21所示，活塞安装在液 压缸内部，活塞侧杆安装在活塞圆柱面上，且活塞侧杆穿出活塞侧杆槽，液压缸两侧安装有 液压缸端盖，如图18所示，液压缸第一进出液口和液压缸第二进出液口分别安装在液压缸 两侧的液压缸端盖圆孔上；

如图9、17所示，上述发电机安装在第二支板上，液压马达通过液压马达支柱安装 在发电机侧面，液压马达转轴与发电机转轴连接，液压马达第一进出液口和液压马达第二 进出液口安装在液压马达上；液压缸第一进出液口与液压马达第一进出液口通过导液管连 接，液压缸第二进出液口与液压马达第二进出液口通过导液管连接。

本发明中使用了液压缸，在活塞运动时，活塞两边的液压油与液压马达之间形成 回路，液压油被活塞往复推动，进而驱动液压马达转动。为了使液压油自身循环空间的密封 可靠，设计中将液压缸中的活塞在液压缸中的空间占有增大，在活塞往复运动中，液压缸缸 壁的中间缸壁始终不与液压油接触，于是在中间缸壁上开有活塞侧杆槽，穿过槽在活塞圆 柱面上安装上侧杆作为驱动，这样活塞与缸壁形成的液压油空间将不会存在因为活塞驱动 杆运动造成空间的密封不好的风险。

上述刹车片支架上安装有刹车片。

上述车桥为非转向桥。本发明中的发电机构占有一定的空间，适合与非转向的车 桥。

如图9所示，限位环外径大于导轨套内径。

如图7所示，上述制动机构支撑内部包括液压管道、一个第一刹车液压柱、四个第 二刹车液压柱，液压油经过液压管道与液压柱连接；上述刹车液压柱包括液压柱卡端、液压 柱复位弹簧，液压柱卡端一侧安装有液压柱复位弹簧，另一侧与液压油接触。

上述液压缸进出液口直径比液压马达进出液口直径大，在液压缸进出液口与液压 马达进出液口连接所用的导管分为两段，与液压缸进出液口相同直径的粗段和与液压马达 进出液口直径相同的细段。本发明中顶块的往复运动最大的位移其实也很小，所以为了充 分利用往复能量，液压缸的直径相对很大，可以在很小的活塞往复位移下，驱动尽可能多的 液压油做功，所以液压缸直径很大；另外我们知道流体管道直径越小，流动阻力越大，为了 减小液压油流动过程中的流动损失，设计中液压缸的进出液口很大，与液压缸进出液口相 连的导液管也很粗，直到快接近液压马达时才将导液管的直径减小最后与液压马达较小的 液压进出液口连接。

如图22所示，为顶块与凸起配合示意图。如图中的a所示，刹车盘围绕中心线旋转， 凸起位置为间断的凸起旋转所形成，此时顶块顶端与刹车片支架共面，刹车片支架和顶块 共同靠近刹车盘；图b中，为顶块随着刹车片支架运动时顶块顶端与间断凸起旋转所形成的 空间接触，但还未发生作用力；图c中，凸起旋转会对顶块产生间断作用力，使其导轨套往复 运动，但此时刹车片支架还未靠近刹车盘，这个状态属于轻度刹车；图d中刹车片支架靠近 刹车盘，对刹车盘起到摩擦制动的作用，同时凸起间断对顶块产生作用力，此时往复位移最 大。

综上所述，本发明的刹车片支架安装在制动机构支撑上，当刹车盘旋转时，制动过 程初期，刹车片逐渐靠近刹车盘，顶块先与凸起接触配合，顶块沿着圆柱导轨方向往复直线 运动，通过配合驱动活塞往复运动，从而驱动液压油在液压马达中往复流动，从而带动发电 机发电；刹车后期，刹车片开始接触刹车盘并产生较大的摩擦力，对车轮进行强刹。本发明 通过顶块与凸起的配合，将制动能量转化为往复运动，从而驱动液压油往复流动进而带动 发电机发电，能有效的利用制动能量，增加了汽车的节能效果。