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CN110203179B - 基于液压能制动的电动汽车用制动器 - Google Patents

基于液压能制动的电动汽车用制动器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于液压能制动的电动汽车用制动器，包括液压缓冲装置和啮合装置，啮合装置包括主动轴、与主动轴同轴设置的从动轴、分别套于主动轴和从动轴外的主动齿盘和从动齿盘、以及位于从动齿盘上的驱动机构，主动轴背离从动轴的一端与轮胎转动件或轮毂电机转子固定连接，主动齿盘与主动轴固定连接；液压缓冲装置包括与从动轴背离主动轴一端连接的活塞、与活塞连接用于其复位的弹性件、液压活塞缸以及与液压活塞缸连接对其供油的液压系统，活塞在液压活塞缸中可直线移动。本发明提出的基于液压能制动的电动汽车用制动器，利用液压能辅助提供制动力矩，只需要消耗少量电能。

Description

基于液压能制动的电动汽车用制动器
技术领域
本发明涉及制动器技术领域，尤其涉及一种基于液压能制动的电动汽车用制动器。
背景技术
世界范围内化石能源消耗日益加重，各国提倡使用清洁能源，倡导绿色出行，环保出行。各国也正在推广使用电动汽车等新能源汽车，电动汽车制动方式多种多样，既可以采取传统摩擦制动的机械制动方式，又可以采用电机制动的方式，并且电机制动不仅可以回收能量为电池充电，还可以减少电能消耗。但是单一使用电机制动不能完全提供使汽车迅速制动所需的制动力矩，传统的摩擦制动器在没有发动机提供动力的情况下需要电机提供动力，这样电机制动回收的能量不足以提供摩擦制动所需的能量，还需要额外消耗汽车电池能量，不利于节能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于液压能制动的电动汽车用制动器，旨在当电机制动无法提供足够制动力矩的情况下，利用液压能辅助提供制动力矩，只需要消耗少量电能。
为实现上述目的，本发明提供一种基于液压能制动的电动汽车用制动器，包括液压缓冲装置和啮合装置，其中，
所述啮合装置包括主动轴、与主动轴同轴设置的从动轴、分别套于主动轴和从动轴外的主动齿盘和从动齿盘、以及位于从动齿盘上的驱动机构，主动轴背离从动轴的一端与轮胎转动件或轮毂电机转子固定连接，主动齿盘与主动轴固定连接；未制动时，从动轴相对于主动轴可转动；制动时，通过驱动机构驱动从动齿盘相对于从动轴滑移进而与主动齿盘啮合使从动轴和主动轴同步转动以实现制动；
所述液压缓冲装置包括与从动轴背离主动轴一端连接的活塞、与活塞连接用于其复位的弹性件、液压活塞缸以及与液压活塞缸连接对其供油的液压系统，活塞在液压活塞缸中可直线移动。
优选地，基于液压能制动的电动汽车用制动器还包括围设于活塞外侧的活塞滑道，活塞在活塞滑道中直线移动。
优选地，所述弹性件为套于从动轴靠近活塞一侧端部的扭转复位弹簧，从动轴中部设有弹簧座，扭转复位弹簧的一端位于从动轴上的弹簧座中，另一端与活塞端部固定连接。
优选地，所述液压系统包括依次设置的节流阀、液压油箱和单向阀、以及连接节流阀、单向阀和液压油箱的液压管道，其中，节流阀的一端通过液压管道与液压活塞缸的出油口连接，单向阀的一端通过液压管道与液压活塞缸的进油口连接。
优选地，所述驱动机构包括安装于从动齿盘外侧壁上且相对于其可转动的凸轮、以及用于凸轮复位的拉伸复位弹簧，拉伸复位弹簧的两端分别与凸轮和从动齿盘固定连接，在汽车制动状态下，凸轮转动，使从动齿盘与主动齿盘通过梯形齿进行啮合。
优选地，所述从动齿盘周向上均匀分布有多套驱动机构。
优选地，所述从动轴靠近活塞一端的端部外设有螺纹，活塞朝向从动轴一侧开设有螺纹孔，从动轴插入活塞的螺纹孔中以进行螺纹传动。
优选地，所述从动轴和主动轴的连接处套有对中环以对中两轴轴线。
优选地，所述主动齿盘通过键与主动轴固定连接。
优选地，所述从动齿盘通过导键与从动轴滑动连接。
本发明提出的基于液压能制动的电动汽车用制动器，具有以下有益效果：
1、改变了传统制动器靠摩擦制动的方法。传统盘式制动器通过制动钳夹紧制动盘提供摩擦力制动，传统鼓式制动器通过撑开制动蹄抵住制动鼓提供摩擦力制动，这两种制动方式都需要发动机给刹车总泵和刹车分泵提供较大能量以产生足够的正向力挤压制动盘或制动鼓来产生摩擦力。而本发明改变了执行力的方向，只需要电动汽车提供少量电能驱动凸轮旋转，使从动齿盘与主动齿盘相啮合，从而带动从动轴旋转，活塞在从动轴螺纹传动的作用下逐渐伸出，挤压液压活塞缸内的液压油，利用产生的液压能迫使主动齿盘停止转动；
2、高效节能，提高电动汽车续航里程。这种新型汽车制动器辅助电机制动给汽车提供制动，只需要电机消耗少量能量带动凸轮转动即可利用液压能实现汽车制动，并且在制动过程中电机制动还能回收制动能量，为电池充电；
3、替代了复杂的传统制动系统，结构简单紧凑，重量轻，便于电动汽车轻量化；
4、轮内电机集成度高，密封性优良，产热大散热差是一大弊端。本发明利用液压能制动，摩擦小，发热低，适合集成到各种轮内驱动电机中。
附图说明
图1为本发明基于液压能制动的电动汽车用制动器的结构示意图。
图中，1、主动齿盘；2、从动齿盘；3、拉伸复位弹簧；4、凸轮；5、从动轴；6、螺纹；7、活塞滑道；8、活塞；9、液压活塞缸；10、节流阀；11、液压油管；12、液压油箱；13、单向阀；14、扭转复位弹簧；15、弹簧座；16、导键；17、对中环；18、主动轴。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参照图1，本优选实施例中，一种基于液压能制动的电动汽车用制动器，包括液压缓冲装置和啮合装置，其中，
啮合装置包括主动轴18、与主动轴18同轴设置的从动轴5、分别套于主动轴18和从动轴5外的主动齿盘1和从动齿盘2、以及位于从动齿盘2上的驱动机构，主动轴18背离从动轴5的一端与轮胎转动件或轮毂电机转子固定连接，主动齿盘1与主动轴18固定连接；未制动时（即正常行驶状态），从动轴5相对于主动轴18可转动；制动时，通过驱动机构驱动从动齿盘2相对于从动轴5滑移与主动齿盘1啮合使从动轴5和主动轴18同步转动以实现制动；
液压缓冲装置包括与从动轴5背离主动轴18一端连接的活塞8、与活塞8连接用于其复位的弹性件、液压活塞缸9以及与液压活塞缸9连接对其供油的液压系统，活塞8在液压活塞缸9中可直线移动。
主动轴18在最右侧，主动齿盘1通过键与主动轴18固定连接，主动齿盘1和主动轴18同步转动。从动齿盘2通过导键16与从动轴5滑动连接。从动齿盘2安装在主动齿盘1左侧，通过导键16联接在从动轴5右端，从动齿盘2可在导键16方向上滑动。
进一步地，本基于液压能制动的电动汽车用制动器还包括围设于活塞8外侧的活塞滑道7，活塞8在活塞滑道7中直线移动。通过设置活塞滑道7，保证了活塞8的可靠滑移。
本实施例中，弹性件为套于从动轴5靠近活塞8一侧端部的扭转复位弹簧14，从动轴5中部设有弹簧座15，扭转复位弹簧14的一端位于从动轴5上的弹簧座15中，另一端与活塞8端部固定连接。
具体地，液压系统包括依次设置的节流阀10、液压油箱12和单向阀13、以及连接节流阀10、单向阀13和液压油箱12的液压管道，其中，节流阀10的一端通过液压管道与液压活塞缸9的出油口连接，单向阀13的一端通过液压管道与液压活塞缸9的进油口连接。
驱动机构包括安装于从动齿盘2外侧壁上且相对于其可转动的凸轮4、以及用于凸轮4复位的拉伸复位弹簧3，拉伸复位弹簧3的两端分别与凸轮4和从动齿盘2固定连接，在汽车制动状态下，通过凸轮4转动，带动从动齿盘移动至与主动齿盘1通过梯形齿进行啮合，从而实现对主动轴18转动的制动。进一步地，从动齿盘2周向上均匀分布有多套驱动机构，以实现平稳制动。
具体地，凸轮4和拉伸复位弹簧3固定安装在从动齿盘2左侧台阶处，环形分布有四套，凸轮4的转动角度与制动踏板的制动力度正相关。在正常行驶状态下，凸轮4位于初始位置，主动齿盘1和从动齿盘2在拉伸复位弹簧3的作用下保持脱开状态；在汽车制动状态下，凸轮4转动，使从动齿盘2与主动齿盘1通过梯形齿轮进行啮合；在汽车由制动状态回到正常行驶状态时，凸轮4回到初始状态，从动齿盘2在拉伸复位弹簧3的作用下回到初始状态，从动齿盘2与主动齿盘1脱开啮合。
另外，从动轴5靠近活塞8一端的端部外设有螺纹，活塞8朝向从动轴5一侧开设有螺纹孔，从动轴5插入活塞8的螺纹孔中以进行螺纹传动。
从动轴5和主动轴18的连接处套有对中环17以对中两轴轴线。对中环17位于从动齿盘2内部。
活塞8可在液压活塞缸9内直线移动。在汽车正常行驶时，活塞8在扭转复位弹簧14的作用下位于初始位置；当汽车制动时，由于从动齿盘2与主动齿盘1相啮合，从动轴5转动，在螺纹传动的作用下驱动活塞8伸出，挤压液压活塞缸9中的液压油，迫使活塞8停止前进，从而使转轴停止转动；当汽车从制动状态回复到正常行驶状态时，活塞8在扭转复位弹簧14的作用下回到初始状态。
液压活塞缸9左侧通过液压油管11与下部的液压油箱12连通，在该液压油管11回路中设置节流阀10控制液压油流量，节流阀10控制的流量大小与制动踏板制动力度负相关。汽车轻度制动时，节流阀10开度较大，液压油流量较大，实现轻度制动；汽车紧急制动时，节流阀10开度较小，液压油流量较小，实现紧急制动。
液压活塞缸9的下侧通过液压油管11与液压油箱12连通，在该油管回路中设置有单向阀13控制液压油液只能从液压油箱12向液压活塞缸9单向流通。在制汽车动时，活塞8挤压液压活塞缸9内的液压油，液压油只能从安装有节流阀10的管道流出，当汽车从制动状态回复到正常行驶状态时，活塞8回到初始状态，液压活塞缸9内产生的负压会将液压油箱12内的液压油通过单向阀13吸入液压活塞缸9中。
液压油箱12可设置成全车制动器共用一个，也可设置成每套制动器配备一个。
本基于液压能制动的电动汽车用制动器的工作原理如下。在正常行驶状态下，凸轮4位于初始位置，主动齿盘1和从动齿盘2在拉伸复位弹簧3的作用下保持脱开状态；在汽车制动状态下，凸轮4转动，使从动齿盘2与主动齿盘1通过梯形齿轮进行啮合，从动轴5转动，在螺纹传动的作用下驱动活塞8伸出，挤压液压活塞缸9中的液压油，利用液压能迫使活塞8停止前进，从而使主动轴18停止转动；在汽车由制动状态回到正常行驶状态时，凸轮4回到初始状态，从动齿盘2在拉伸复位弹簧3的作用下回到初始状态，从动齿盘2与主动齿盘1脱开啮合，塞在扭转复位弹簧14的作用下回到初始状态。
本发明提出的基于液压能制动的电动汽车用制动器，具有以下有益效果：
1、改变了传统制动器靠摩擦制动的方法。传统盘式制动器通过制动钳夹紧制动盘提供摩擦力制动，传统鼓式制动器通过撑开制动蹄抵住制动鼓提供摩擦力制动，这两种制动方式都需要发动机给刹车总泵和刹车分泵提供较大能量以产生足够的正向力挤压制动盘或制动鼓来产生摩擦力。而本发明改变了执行力的方向，只需要电动汽车提供少量电能驱动凸轮4旋转，使从动齿盘2与主动齿盘1相啮合，从而带动从动轴5旋转，活塞8在从动轴5螺纹传动的作用下逐渐伸出，挤压液压活塞缸9内的液压油，利用产生的液压能迫使主动齿盘1停止转动；
2、高效节能，提高电动汽车续航里程。这种新型汽车制动器辅助电机制动给汽车提供制动，只需要电机消耗少量能量带动凸轮4转动即可利用液压能实现汽车制动，并且在制动过程中电机制动还能回收制动能量，为电池充电；
3、替代了复杂的传统制动系统，结构简单紧凑，重量轻，便于电动汽车轻量化；
4、轮内电机集成度高，密封性优良，产热大散热差是一大弊端。本发明利用液压能制动，摩擦小，发热低，适合集成到各种轮内驱动电机中。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于液压能制动的电动汽车用制动器，其特征在于，包括液压缓冲装置和啮合装置，其中，
所述啮合装置包括主动轴、与主动轴同轴设置的从动轴、分别套于主动轴和从动轴外的主动齿盘和从动齿盘、以及位于从动齿盘上的驱动机构，主动轴背离从动轴的一端与轮胎转动件或轮毂电机转子固定连接，主动齿盘与主动轴固定连接；未制动时，从动轴相对于主动轴可转动；制动时，通过驱动机构驱动从动齿盘相对于从动轴滑移进而与主动齿盘啮合使从动轴和主动轴同步转动以实现制动；
所述液压缓冲装置包括与从动轴背离主动轴一端连接的活塞、与活塞连接用于其复位的弹性件、液压活塞缸以及与液压活塞缸连接对其供油的液压系统，活塞在液压活塞缸中可直线移动；所述驱动机构包括安装于从动齿盘外侧壁上且相对于其可转动的凸轮、以及用于凸轮复位的拉伸复位弹簧，拉伸复位弹簧的两端分别与凸轮和从动齿盘固定连接，在汽车制动状态下，凸轮转动，使从动齿盘与主动齿盘通过梯形齿进行啮合；电机与凸轮连接；所述的基于液压能制动的电动汽车用制动器还包括围设于活塞外侧的活塞滑道，活塞在活塞滑道中直线移动；所述弹性件为套于从动轴靠近活塞一侧端部的扭转复位弹簧，从动轴中部设有弹簧座，扭转复位弹簧的一端位于从动轴上的弹簧座中，另一端与活塞端部固定连接；所述从动轴靠近活塞一端的端部外设有螺纹，活塞朝向从动轴一侧开设有螺纹孔，从动轴插入活塞的螺纹孔中以进行螺纹传动。
2.如权利要求1所述的基于液压能制动的电动汽车用制动器，其特征在于，所述液压系统包括依次设置的节流阀、液压油箱和单向阀、以及连接节流阀、单向阀和液压油箱的液压管道，其中，节流阀的一端通过液压管道与液压活塞缸的出油口连接，单向阀的一端通过液压管道与液压活塞缸的进油口连接。
3.如权利要求1所述的基于液压能制动的电动汽车用制动器，其特征在于，所述从动齿盘周向上均匀分布有多套驱动机构。
4.如权利要求1所述的基于液压能制动的电动汽车用制动器，其特征在于，所述从动轴和主动轴的连接处套有对中环以对中两轴轴线。
5.如权利要求1所述的基于液压能制动的电动汽车用制动器，其特征在于，所述主动齿盘通过键与主动轴固定连接。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的基于液压能制动的电动汽车用制动器，其特征在于，所述从动齿盘通过导键与从动轴滑动连接。
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