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所属技术领域

本发明属于汽车制动能回收领域，尤其涉及一种基于齿轮传动的制动发电机 构。

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齿轮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齿轮传动的制动发电机 构，它是采用以下技术方案来实现的。

一种基于齿轮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、齿板第一支架、齿板第二支架、 齿板、第二支板、齿轮、第二锥齿、第二转轴、第一转轴支撑、第二转轴支撑、 摆环、发电机、发电机齿轮、摆环支架、第一转轴、第一锥齿，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。

上述第一转轴支撑安装在第一支板上，第二转轴支撑安装在第一转轴支撑 上；第一转轴安装在第一转轴支撑圆孔中，且第一转轴一端安装有齿轮，另一端 安装有第一锥齿，第二转轴安装在第二转轴支撑圆孔中，且第二转轴一端安装有 第二锥齿，第一锥齿与第二锥齿啮合，第一转轴轴线与第二转轴轴线夹角成90 度；齿板第一支架安装在顶块圆柱导轨一端，齿板第二支架安装在齿板第一支架 上，齿板安装在齿板第二支架上，齿板为带有齿型的长条板，齿板与齿轮啮合； 第二支板安装在第一支板一端，发电机安装在第二支板上，发电机齿轮安装在发 电机转轴上，摆环支架一端固定安装在第二转轴一端，另一端安装有摆环，摆环 内侧具有齿型，与发电机齿轮啮合。往复运动通过齿轮传动使摆环摆动驱动发电 机发电，因为摆环是摆动的，所以发电机发出的电的正负极是变化的，为了得到 直流电，需要增加一个将交流变为直流的整流电路。

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，摆环支架一端安装在摆环内面的上侧，摆环齿型 位于摆环内面的下侧。

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，上述齿轮与第一转轴通过加速离合器连接，因为 齿轮传动的扭矩因为齿轮的加工工艺受到限制，所以在齿轮与第一转轴配合中加 入加速离合器，当齿轮受到的力量很大，也就是加速度很大时，齿轮与第一转轴 分开不在传动，从而保护了齿轮和锥齿。

相对于传统的汽车制动能回收技术，本发明的刹车片支架通过液压柱安装在 制动机构支撑上。当车轮旋转带动刹车盘旋转时，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，对车轮进行轻度刹车，顶块沿着圆柱导轨方 向往复直线运动，通过齿板、齿轮、锥齿等配合驱动摆环做往复摆动，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，强刹过程中顶块同样在往复运动发电。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，从而带动摆环摆动进而驱动发电机发电，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是第一支板和第二支板侧视图。

图15是第一支板和第二支板俯视图。

图16是齿板安装示意图。

图17是摆动传动机构示意图。

图18是发电机安装示意图。

图19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、 齿板第一支架，22、齿板第二支架，23、齿板，24、第二支板，25、齿轮，26、 第二锥齿，27、第二转轴，28、第一转轴支撑，29、第二转轴支撑，30、摆环， 31、发电机，32、发电机齿轮，33、摆环支架，34、第一转轴，35、第一锥齿。

具体实施方式

如图1、2、9、17、18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、齿板第一支架、齿板第二支架、齿板、第二支板、齿 轮、第二锥齿、第二转轴、第一转轴支撑、第二转轴支撑、摆环、发电机、发电 机齿轮、摆环支架、第一转轴、第一锥齿，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17、18所示，上述第一转轴支撑安装在第一支板上，第二转轴支撑安 装在第一转轴支撑上；第一转轴安装在第一转轴支撑圆孔中，且第一转轴一端安 装有齿轮，另一端安装有第一锥齿，第二转轴安装在第二转轴支撑圆孔中，且第 二转轴一端安装有第二锥齿，第一锥齿与第二锥齿啮合，第一转轴轴线与第二转 轴轴线夹角成90度；如图16所示，齿板第一支架安装在顶块圆柱导轨一端，齿 板第二支架安装在齿板第一支架上，齿板安装在齿板第二支架上，齿板为带有齿 型的长条板，齿板与齿轮啮合；如图14、15所示，第二支板安装在第一支板一 端，发电机安装在第二支板上，发电机齿轮安装在发电机转轴上，摆环支架一端 固定安装在第二转轴一端，另一端安装有摆环，摆环内侧具有齿型，与发电机齿 轮啮合。往复运动通过齿轮传动使摆环摆动驱动发电机发电，因为摆环是摆动的， 所以发电机发出的电的正负极是变化的，为了得到直流电，需要增加一个将交流 变为直流的整流电路。

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。

摆环支架一端安装在摆环内面的上侧，摆环齿型位于摆环内面的下侧。

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。

上述齿轮与第一转轴通过加速离合器连接，因为齿轮传动的扭矩因为齿轮的 加工工艺受到限制，所以在齿轮与第一转轴配合中加入加速离合器，当齿轮受到 的力量很大，也就是加速度很大时，齿轮与第一转轴分开不在传动，从而保护了 齿轮和锥齿。

如图19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通过液压柱安装在制动机构支撑上。当车轮 旋转带动刹车盘旋转时，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，对车轮进行轻度刹车，顶块沿着圆柱导轨方向往复直线运动，通过齿 板、齿轮、锥齿等配合驱动摆环做往复摆动，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，强刹过程中顶块 同样在往复运动发电。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，从而带动摆环摆动进而驱动发电机发电，能有效的利用制动能量，增加了汽 车的节能效果。