自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及车辆制动技术领域，尤其涉及一种自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置，车轮轮毂通过半轴凸缘与半轴固定连接，车轮与轮毂随着半轴一起转动，电磁离合器用于控制储能飞轮与半轴的连接或分离，行星齿轮机构用来提高飞轮组件中储能飞轮的转速，当汽车中的盘式制动器开始制动时，电磁离合器接合，车轮通过带动发电机的转子与储能飞轮转动，储能飞轮将部分汽车制动能量转变为其动能，当储能飞轮转速高于车轮转速当量时，电磁离合器分离，由储能飞轮带动转子转动，使得发电机继续工作；当汽车起步时，电磁离合器接合，储能飞轮给车轮提供辅助驱动力矩，本发明专利技术结构紧凑、响应迅速、储能高效，易于与车载其他控制系统集成控制。

Self-powered Vehicle Wheel Side Disc Brake and Flywheel Energy Storage Integrated Brake Device

【技术实现步骤摘要】
自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置
本专利技术涉及车辆制动
，尤其涉及一种自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置。
技术介绍
制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其他系统集成控制等不足之处，不适合汽车尤其是电动汽车的发展要求。线控制动系统实现了制动踏板机构与制动执行机构的解耦，主要有电子液压制动系统(EHB)与电子机械制动系统(EMB)两种，取消了制动踏板机构与制动执行机构之间的直接连接，以电线为信息传递媒介，电子控制单元根据相关传感器信号识别制动意图，控制制动执行机构动作，实现对各个车轮制动力的控制，具有不依赖真空助力装置、动态响应迅速、易于集成控制等优点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。城市公交汽车泛指在城市范围内定线运营的公共汽车，具有频繁制动停车、起步加速等特点，致使摩擦制动组件磨损严重和大量制动能量浪费。虽然制动防抱死系统(ABS)、电子制动力分配系统(EBD)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对上述问题作用甚微。电机再生制动是当前汽车制动能量回馈的主要形式，可将制动能量转变为电能储存于蓄电池内再利用，然而其只适合于电动汽车，且受到电机、电池等状态的限制。飞轮储能是汽车辅助制动装置中的一种，可以将汽车制动能量转变为飞轮动能加以储存与释放，具有节能环保、响应迅速、转换高效等优点，可以有效分流摩擦制动器负担，实现制动能量再利用，从而提高车辆制动安全性和使用经济性。因此，结合线控摩擦制动与飞轮储能装置的集成制动装置将是城市公交汽车未来制动构型的优选方案之一。目前，储能飞轮一般被安装于车辆传动系统附近、主减速器之前(例如，授权公告号为CN104097497B的专利技术专利)，存在只作用于驱动轮，装配相对困难及不适于与摩擦制动高质量集成等问题。结合线控摩擦制动与飞轮储能的轮边集成制动装置融合了线控摩擦制动和飞轮储能的功能与优点，可以分别安装于全部车轮且各个制动力矩可以独立调节，具有结构紧凑、响应迅速、易于集成控制及抗热衰退性好等优点，可以实现制动能量回收利用，降低摩擦制动器磨损。对于电动公交汽车，该集成制动装置可以配合电机再生制动使用，具有更好的制动能量再生与降低摩擦磨损的效果；且在起步加速时，储能飞轮可以提供部分驱动力矩，从而减小电机驱动电流的需求，提高车辆续驶里程及电池使用寿命。集成制动器自供电是指其可以将制动能量转变为电能供给集成制动器使用，提高了制动能量回收率和集成制动器的容错能力。但是，至目前为止，上述结合线控摩擦制动与飞轮储能的自供电式车辆轮边集成制动装置还鲜有提及。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置，集成线控摩擦制动、飞轮储能及发电机功能，独立安装于车轮旁，结构紧凑、响应迅速、转换高效、易于集成控制及抗热衰退性好，可以实现制动能量回收利用，降低摩擦制动器磨损。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置，包括盘式制动器、电磁离合器、行星齿轮机构、飞轮组件和发电机且上述部件采用分布式布置方式独立安装于各个车轮的轮毂内侧，轮毂通过半轴凸缘与半轴固定连接，车轮与轮毂随着半轴一起转动，电磁离合器用于控制储能飞轮与半轴的连接或分离，行星齿轮机构用来提高飞轮组件中储能飞轮的转速，当汽车中的盘式制动器开始制动时，电磁离合器接合，车轮通过半轴、电磁离合器及行星齿轮机构带动发电机的转子与储能飞轮转动，发电机将部分汽车制动能量转变为电能，储能飞轮将部分汽车制动能量转变为其动能，当储能飞轮转速高于车轮转速当量时，电磁离合器分离，中断储能飞轮与车轮的连接，由储能飞轮带动转子转动，使得发电机继续工作、发电；当汽车起步时，电磁离合器接合，储能飞轮通过行星齿轮机构、电磁离合器及半轴给车轮提供辅助驱动力矩；当储能飞轮转速低于车轮转速当量时，电磁离合分离，中断储能飞轮与车轮的连接。盘式制动器包括摩擦制动组件、制动摩擦块及制动盘，摩擦制动组件带动制动摩擦块压向或远离制动盘实现对摩擦制动力矩的控制。摩擦制动组件包括制动电机、制动钳体、丝杆和螺母，制动电机通过滑动销与车桥活动连接，制动钳体采用浮钳形式，制动钳体的一侧与制动电机固定连接，制动钳体的另一侧固定连接有一个制动摩擦块，丝杆的一端与制动电机输出轴固定连接、另一端与螺母配合工作，螺母和另一个制动摩擦块固定连接，制动盘布置在两个制动摩擦块之间，制动电机通过丝杆和螺母组成的丝杠螺母机构来推动两个制动摩擦块压向或移离制动盘以实现对摩擦制动力矩的控制。行星齿轮机构位于电磁离合器和发电机之间，电磁离合器包括电磁离合器从动盘，行星齿轮机构包括行星齿轮、齿圈及太阳轮，电磁离合器从动盘与四个行星齿轮固定连接，四个行星齿轮与齿圈内啮合、与太阳轮外啮合，齿圈与车桥固定连接、与四个行星齿轮啮合，太阳轮与半轴通过滚动轴承活动连接，飞轮组件包括飞轮支撑架和储能飞轮，太阳轮的一侧与行星齿轮啮合，太阳轮的另一侧与发电机的转子、飞轮支撑架通过花键固定连接，储能飞轮固定在飞轮支撑架上。飞轮支撑架采用高强度合金材料制成，储能飞轮采用高强度碳素纤维复合材料制成，储能飞轮位于汽车轮毂内侧，飞轮支撑架上设置有一个用于检测储能飞轮转速的转速传感器。电磁离合器包括电磁离合器主动盘、1号铆钉、片式弹簧、连接键、2号铆钉、衔铁、摩擦环片、电磁线圈及滚动轴承，电磁离合器主动盘通过连接键与半轴固定连接，在电磁离合器主动盘靠近外边缘位置按圆周等份设置有三个1号铆钉，片式弹簧为圆环状且位于电磁离合器主动盘与衔铁之间，片式弹簧的一侧与电磁离合器主动盘通过三个1号铆钉固定连接，片式弹簧的另一侧与衔铁通过三个2号铆钉固定连接，用于电磁线圈断电时衔铁回位，衔铁为圆环状且在其靠近外边缘位置按圆周等份设置有三个2号铆钉，衔铁的另一侧在电磁线圈通电时可以与电磁离合器从动盘上的摩擦环片接触作用，使得电磁离合器主动盘与电磁离合器从动盘接合，电磁离合器从动盘与半轴通过滚动轴承活动连接，电磁离合器从动盘在其靠近外边缘位置内设置有一个电磁线圈，在其面向衔铁的一侧设置有一个摩擦环片，在其另一侧与行星齿轮机构的四个行星齿轮固定连接，兼作为行星齿轮系统的行星架，当电磁线圈没有通电时，衔铁在片式弹簧的作用下，靠近电磁离合器主动盘并与电磁离合器从动盘保持一定距离，此时电磁离合器分离；当电磁线圈有电流通过时，衔铁在电磁线圈磁力的作用下克服片式弹簧的弹力作用，压向电磁离合器从动盘上的摩擦环片，通过摩擦力作用使得电磁离合器接合。所述发电机位于行星齿轮机构与飞轮组件之间，发电机包括转子、定子、发电机壳体及连接套筒，转子通过花键与太阳轮固定连接，转子随着太阳轮一起转动产生一个旋转的磁场，定子与发电机壳体固定连接，定子上设置有三个等份布置的绕组用于产生三相交流电，并通过整流器和电压调节器转变为低压直流电为集成制动装置供电，发电机壳体与发电机定子、车桥固定连接，发电机壳体与连接套筒通过滚动轴承活动连接，连接套筒内侧通过花键本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置，其特征在于：包括盘式制动器、电磁离合器、行星齿轮机构、飞轮组件和发电机(17)且上述部件采用分布式布置方式独立安装于各个车轮(3)的轮毂(11)内侧，轮毂(11)通过半轴凸缘(16)与半轴(7)固定连接，车轮(3)与轮毂(11)随着半轴(7)一起转动，电磁离合器用于控制储能飞轮(4)与半轴(7)的连接或分离，行星齿轮机构用来提高飞轮组件中储能飞轮(4)的转速，当汽车中的盘式制动器开始制动时，电磁离合器接合，车轮(3)通过半轴(7)、电磁离合器及行星齿轮机构带动发电机(17)的转子(18)与储能飞轮(4)转动，发电机(17)将部分汽车制动能量转变为电能，储能飞轮(4)将部分汽车制动能量转变为其动能，当储能飞轮(4)转速高于车轮(3)转速当量时，电磁离合器分离，中断储能飞轮(4)与车轮(3)的连接，由储能飞轮(4)带动转子(18)转动，使得发电机(17)继续工作、发电；当汽车起步时，电磁离合器接合，储能飞轮(4)通过行星齿轮机构、电磁离合器及半轴(7)给车轮(3)提供辅助驱动力矩；当储能飞轮(4)转速低于车轮(3)转速当量时，电磁离合分离，中断储能飞轮(4)与车轮(3)的连接。...

【技术特征摘要】
1.一种自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置，其特征在于：包括盘式制动器、电磁离合器、行星齿轮机构、飞轮组件和发电机(17)且上述部件采用分布式布置方式独立安装于各个车轮(3)的轮毂(11)内侧，轮毂(11)通过半轴凸缘(16)与半轴(7)固定连接，车轮(3)与轮毂(11)随着半轴(7)一起转动，电磁离合器用于控制储能飞轮(4)与半轴(7)的连接或分离，行星齿轮机构用来提高飞轮组件中储能飞轮(4)的转速，当汽车中的盘式制动器开始制动时，电磁离合器接合，车轮(3)通过半轴(7)、电磁离合器及行星齿轮机构带动发电机(17)的转子(18)与储能飞轮(4)转动，发电机(17)将部分汽车制动能量转变为电能，储能飞轮(4)将部分汽车制动能量转变为其动能，当储能飞轮(4)转速高于车轮(3)转速当量时，电磁离合器分离，中断储能飞轮(4)与车轮(3)的连接，由储能飞轮(4)带动转子(18)转动，使得发电机(17)继续工作、发电；当汽车起步时，电磁离合器接合，储能飞轮(4)通过行星齿轮机构、电磁离合器及半轴(7)给车轮(3)提供辅助驱动力矩；当储能飞轮(4)转速低于车轮(3)转速当量时，电磁离合分离，中断储能飞轮(4)与车轮(3)的连接。2.根据权利要求1所述的自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置，其特征在于：盘式制动器包括摩擦制动组件(5)、制动摩擦块(6)及制动盘(8)，摩擦制动组件(5)带动制动摩擦块(6)压向或远离制动盘(8)实现对摩擦制动力矩的控制。3.根据权利要求2所述的自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置，其特征在于：摩擦制动组件(5)包括制动电机(51)、制动钳体(52)、丝杆(53)和螺母(54)，制动电机(51)通过滑动销与车桥活动连接，制动钳体(52)采用浮钳形式，制动钳体(52)的一侧与制动电机(51)固定连接，制动钳体(52)的另一侧固定连接有一个制动摩擦块(6)，丝杆(53)的一端与制动电机(51)输出轴固定连接、另一端与螺母(54)配合工作，螺母(54)和另一个制动摩擦块(6)固定连接，制动盘(8)布置在两个制动摩擦块(6)之间，制动电机(52)通过丝杆(53)和螺母(54)组成的丝杠螺母机构来推动两个制动摩擦块(6)压向或移离制动盘(8)以实现对摩擦制动力矩的控制。4.根据权利要求1所述的自供电式车辆轮边盘式制动与飞轮储能集成制动装置，其特征在于：行星齿轮机构位于电磁离合器和发电机(17)之间，电磁离合器包括电磁离合器从动盘(10)，行星齿轮机构包括行星齿轮(14)、齿圈(13)及太阳轮(15)，电磁离合器从动盘(10)与四个行星齿轮(14)固定连接，四个行星齿轮(14)与齿圈(13)内啮合、与太阳轮(15)外啮合，齿圈(13)与车桥固定连接、与四个行星齿轮(14)啮合，太阳轮(15)与半轴(7)通过滚动轴承活动连接，飞轮组件包括飞轮支撑架(12)和储能飞轮(4)，太阳轮(15)的一侧与行星齿轮(14)啮合，太阳轮(15)的另一侧与发电机(17)的转子(18)、飞轮支撑架(12)通过花键固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪伟，朱咸甲，宋怡宁，周玉婷，王静，卢琼，何平，王奎洋，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32