能量回收装置和车辆的制动系统的制作方法

本实用新型涉及车辆技术领域，特别涉及一种能量回收装置和车辆的制动系统。

背景技术：

目前，随着汽车行业对于能耗利用率的高标准要求，通过回收车辆的能量，特别是制动能量，成为降低能耗的重要技术手段。现有技术中，通常通过在车辆的传动系加装电机来回收制动能量。但是，加装电机会导致传动系的机械连接方式发生变化，容易导致结构动作卡滞，影响车辆安全性。另外，由于加装了电机，制动效果受到较大影响，制动力相比未加装电机的情况有很大改变，需要对制动力进行标定且标定周期长、难度较大。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种能量回收装置，以方便地进行制动能量回收。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种能量回收装置，其中，所述能量回收装置包括电机以及用于将所述电机安装到车辆的制动系统的制动钳的安装架，所述电机包括设置有磁体的外壳和设置有绕组并能够相对于所述外壳转动的电机中轴，所述外壳的侧表面形成为回转体的回转面，所述电机设置为在制动时通过所述侧表面与所述制动系统的制动盘滚动接触，从而使所述绕组通过所述外壳的滚动发电。

优选地，所述能量回收装置包括制动蹄片，所述制动蹄片固定在所述安装架上，所述电机通过能够相对于所述安装架滑动的滑块安装于所述安装架，所述电机能够通过所述滑块的滑动而相对于所述制动蹄片沿垂直于所述制动盘的方向移动并在所述制动蹄片与所述制动盘接触之前先与所述制动盘接触。

优选地，所述电机能够沿垂直于所述制动盘的方向移动至沿该方向距离所述制动蹄片0.3-0.5mm的位置。

优选地，所述滑块包括分别设置在所述电机中轴两端的第一滑块和第二滑块。

优选地，所述安装架设置有通孔和用于设置弹性件的第一安装部，所述滑块包括滑块主体和从所述滑块主体延伸并能够通过所述通孔滑动的滑动部，所述滑块主体上设置有用于设置所述弹性件的第二安装部，所述第一滑块和/或第二滑块的所述滑动部的穿过所述通孔的端部设置有用于设置定位件的第三安装部，所述弹性件的两端分别设置在所述第一安装部和第二安装部中。

优选地，所述第一滑块和第二滑块中的一者设置有用于插入所述电机中轴的端部的插孔，所述第一滑块和第二滑块中的另一者的滑块主体设置有用于定位所述电机中轴的端部的限位槽。

优选地，所述安装架包括扇环形的制动蹄片安装部和从所述制动蹄片安装部的两端突出的电机安装部，所述制动蹄片为与所述制动蹄片安装部形状对应的扇环形并固定于所述制动蹄片安装部，所述能量回收装置包括两个所述电机，两个所述电机分别安装于位于所述制动蹄片安装部的两端的电机安装部。

优选地，所述外壳为具有中心通孔的圆台形状，所述外壳的侧表面的母线与所述制动盘平行。

相对于现有技术，本实用新型所述的能量回收装置具有以下优势：

本实用新型的能量回收装置能够通过外壳与制动盘接触而产生滚动，从而：一方面能够通过外壳与电机中轴的相对转动而发电，方便地回收制动能量；另一方面，外壳与制动盘的滚动接触产生摩擦，能够在将机械能转换为电能的同时起到一定的制动效果，因而未对制动系统的制动力产生太大影响，无需对制动力进行长周期、复杂的标定。

本实用新型还提出一种车辆的制动系统，其中，所述车辆的制动系统包括制动盘、制动钳和本实用新型的能量回收装置，所述安装架安装在所述制动钳上。

优选地，所述制动钳设置有避让所述电机的避让结构。

所述车辆的制动系统与上述能量回收装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为显示本实用新型的一种实施方式的制动系统的电机与制动盘的结构的视图；

图2为图1中去掉制动盘和制动钳的视图；

图3为图2中去掉安装架的视图；

图4为图3中的主视图；

图5为图4的左视图；

图6为图4的俯视图；

图7为沿图4中A-A线截取的剖视图；

图8为图1中的电机的立体图；

图9为图8的电机去掉外壳的立体图；

图10为图9的电机的内部结构的立体图；

图11为图4中第一滑块的立体图；

图12为图11的主视图；

图13为图11的俯视图；

图14为图11的侧剖视图；

图15为图4中第二滑块的立体图；

图16为图15的主视图；

图17为图15的俯视图；

图18为图2中安装架的立体图；

图19为图18的背侧图。

附图标记说明：

10-电机，11-外壳，12-电机中轴，121-限位件，13-电机壳体，14-永磁体，15-电势输出端子，20-安装架，21-制动蹄片安装部，22-电机安装部，221-通孔，222-避让孔，223-第一安装部，30-制动蹄片，40-制动盘，50-滑块，51-第一滑块，52-第二滑块，53-滑块主体，54-滑动部，55-第二安装部，56-第三安装部，57-限位槽，58-插孔，60-弹性件，70-定位件，80-制动钳。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

另外，在本实用新型的实施方式中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本实用新型。

根据本实用新型的一个方面，提供一种能量回收装置，其中，所述能量回收装置包括电机10以及用于将所述电机10安装到车辆的制动系统的制动钳80的安装架20，所述电机10包括设置有磁体的外壳11和设置有绕组并能够相对于所述外壳11转动的电机中轴12，所述外壳11的侧表面形成为回转体的回转面(一条母线绕着另一条轴线旋转一周，其运动的轨迹形成的面称为回转面)，所述电机10设置为在制动时通过所述侧表面与所述制动系统的制动盘40滚动接触，从而使所述绕组通过所述外壳11的滚动发电。

本实用新型的能量回收装置能够通过外壳11与制动盘40接触而产生滚动，从而：一方面能够通过外壳11与电机中轴12的相对转动而发电，方便地回收制动能量；另一方面，外壳11与制动盘40的滚动接触产生摩擦，能够在将机械能转换为电能的同时起到一定的制动效果，因而未对制动系统的制动力产生太大影响，无需对制动力进行长周期、复杂的标定。

为提供足够的制动力，可以将外壳11与制动盘40的滚动接触所提供的制动效果与制动蹄片30结合使用并在制动初期替代制动蹄片的作用。因此，优选地，所述能量回收装置包括制动蹄片30，所述制动蹄片30固定在所述安装架20上，所述电机10通过能够相对于所述安装架20滑动的滑块50安装于所述安装架20，所述电机10能够通过所述滑块50的滑动而相对于所述制动蹄片30沿垂直于所述制动盘40的方向移动并在所述制动蹄片30与所述制动盘40接触之前先与所述制动盘40接触。具体地：当驾驶员踩下制动踏板开始制动时，制动钳80将驱动安装架20沿垂直于所述制动盘40的方向朝向制动盘40移动，使得外壳11先与制动盘40滚动接触，从而将机械能转化为电能，同时通过滚动接触的摩擦产生制动效果。当驾驶员继续踩下制动踏板以进行更为紧迫的制动时，电机10通过滑块50相对于安装架20滑动，此过程中，电机10通过外壳11与制动盘40的滚动接触而保持沿垂直于所述制动盘40的方向的定位，因而上述滑动将导致安装架20和制动蹄片30一起朝向制动盘40沿垂直于所述制动盘40的方向移动，直到制动蹄片30与制动盘40接触并产生摩擦制动。在制动蹄片30也参与制动的情况下，外壳11仍保持与制动盘40的滚动接触而继续发电并贡献制动效果。由于电机10能够通过外壳11的滚动摩擦提供制动效果，因此，本实用新型的制动蹄片30相比现有技术中完全通过制动蹄片提供制动力的方式而言，制动蹄片30可以选择为比现有技术的制动蹄片的规格更小(例如轮廓尺寸更小、厚度更薄)，简化了整体结构且降低了成本。

其中，根据电机10的发电效率以及提供的制动效果，可以将其设置为能够取代所能够提供的最大制动力的预定比例。例如，可以将外壳11与制动盘40的滚动接触产生的制动力设置为所能够提供的最大制动力的10％-20％。为此，可以合理设置在制动钳80的驱动下外壳11刚好接触制动盘40时制动盘40距离制动蹄片30的距离。优选地，所述电机10(外壳11上最接近制动盘40的位置)能够沿垂直于所述制动盘40的方向移动至沿该方向距离所述制动蹄片0.3-0.5mm的位置。换言之，以所述电机10能够沿垂直于所述制动盘40的方向移动至沿该方向距离所述制动蹄片0.5mm的位置为例，在制动钳80的驱动下外壳11刚好接触制动盘40时制动盘40距离制动蹄片0.5mm，在制动钳80继续驱动安装架20和制动蹄片30继续移动0.5mm的过程中，制动效果仅通过外壳11的滚动接触来实现。在制动钳80继续驱动安装架20移动时，将同时通过外壳11和制动蹄片30来实现制动。

优选地，如图2、图4和图7所示，所述滑块50可以包括分别设置在所述电机中轴12两端的第一滑块51和第二滑块52，从而通过第一滑块51和第二滑块52在电机10的轴向两端提供稳定的滑动连接。

其中，滑块50可以设置为各种适当的形式，只要能够将电机10滑动连接至安装架20即可。另外，滑块50应设置为能够在不需要制动时回复到使得电机10相对于制动蹄片30更靠近制动盘40的位置，以便在制动时能够使外壳11先接触制动盘40。这里，回复可以通过各种方式实现，例如设置单独的驱动机构(例如液压、电动伸缩机构)。优选地，可以通过设置弹性件60来提供回复力。

在本实用新型的一种优选实施方式中，如图3和图7所示，所述安装架20设置有通孔221和用于设置弹性件60的第一安装部223，所述滑块50包括滑块主体53和从所述滑块主体53延伸并能够通过所述通孔221滑动的滑动部54，所述滑块主体53上设置有用于设置所述弹性件60的第二安装部55，所述第一滑块51和/或第二滑块52的所述滑动部54的穿过所述通孔221的端部设置有用于设置定位件70的第三安装部56，所述弹性件60的两端分别设置在所述第一安装部223和第二安装部55中。由此，可以通过定位件70和滑块主体53在滑动部54的两侧实施止挡，以使滑块50以可滑动的方式设置在安装架20上。同时，一方面可以通过弹性件60方便地提供回复力，另一方面还能够通过弹性件60对电机10提供压紧力，使外壳11在制动时始终滚动压紧在制动盘40上，并在外壳11与制动盘40滚动接触后为电机10提供减振作用。其中，弹性件60、第一安装部223和第二安装部55可以根据需要相应设置。例如，弹性件60可以为弹簧，第一安装部223和第二安装部55可以为用于容纳弹簧的端部的凹槽。为提供平稳的回复力，可以在电机10的轴向两端的两侧分别设置弹性件60。为此，安装架20的两端分别设置有两个第一安装部223，如图3所示，第一滑块51的滑块主体53和第二滑块52的滑块主体53上分别设置有两个第二安装部55，从而每个电机10通过四个弹性件60压紧。

其中，为避免出现过度限制，可以仅在第一滑块51和第二滑块52中的一者上设置第三安装部56来安装定位件70。例如，如图3、图4至图6所示，仅在第一滑块51上设置第三安装部56来安装定位件70。其中，第三安装部56和定位件70的形式可以根据需要相应设置，例如，第三安装部56可以为通孔，定位件70可以为卡簧。其中，在不改变滑块50的轮廓尺寸的情况下，通过使用不同宽度的卡簧可以调整电机10相对于制动蹄片30的沿沿垂直于所述制动盘40的方向的位置关系。因此，一方面，可以通过不同宽度的卡簧来设置电机10与制动盘40之间的沿垂直于所述制动盘40的方向的初始距离(即进行制动前，电机10最靠近制动盘40的部分与制动盘40之间的距离)；另一方面，当制动蹄片30发生磨损时，为相应调整制动效果，可以更换宽度较大的卡簧以及相应尺寸的第三安装部56的滑块50，而无需更换制动蹄片30。

电机中轴12可以通过各种适当的方式安装于滑块50，以能够跟随滑块50相对于安装架20滑动。例如，如图7所示，所述第一滑块51和第二滑块52中的一者(例如第一滑块51)上设置插孔58，并在所述第一滑块51和第二滑块52中的另一者(例如第二滑块52)的滑块主体53设置用于定位所述电机中轴12的端部的限位槽57，电机中轴12的一端可以插入插孔中定位，另一端可以定位在限位槽57中。其中，限位槽57可以设置为具有特殊形状，电机中轴12的另一端可以设置有用于与限位槽57的形状匹配的限位件121，从而可以通过限位槽57和限位件121提供多方位的限位。例如，限位槽57可以为十字型，限位件121为从电机中轴12的端部径向相对地延伸的凸块。

本实用新型的安装架20可以设置为各种适当的形式。优选地，如图1和图4所示，所述安装架20包括扇环形的制动蹄片安装部21和从所述制动蹄片安装部21的两端轴向突出的电机安装部22，所述制动蹄片30为与所述制动蹄片安装部21形状对应的扇环形并固定于所述制动蹄片安装部21，所述能量回收装置包括两个所述电机10，两个所述电机10分别安装于位于所述制动蹄片安装部21的两端的电机安装部22。其中，制动蹄片安装部21和制动蹄片30的形状对应，便于对制动蹄片30提供稳定的支撑。制动蹄片安装部21和制动蹄片30可以通过各种适当的方式安装固定，例如可以将制动蹄片30压力接合在制动蹄片安装部21上。通过设置两个电机10，一方面可以提高能量回收效率和制动效果，另一方面可以使本实用新型的能量回收装置形成对称结构，便于制作和装配。

另外，为减小能量回收装置的尺寸，可以尽可能减少其沿垂直于所述制动盘40的方向的尺寸(即轴向尺寸)。为此，如图2所示，电机安装部22可以为板状并可以在电机安装部22上设置避让电机10的避让孔222，一方面允许电机10与电机安装部22部分地重叠以减小整个装置的轴向尺寸，另一方面可以减轻电机安装部22的重量，降低整个装置的重量和成本。

本实用新型中，外壳11可以为各种适当的结构，只要侧表面为回转体的回转面即可。例如，侧表面可以为圆柱体的侧表面。为减小外壳11的磨损，优选地，如图8所示，所述外壳11为具有中心通孔的圆台形状，所述外壳11的侧表面的母线与所述制动盘40平行。通过将外壳11设置为圆台形状，其侧表面为锥形的回转面，能够在滚动时形成与制动盘40的表面形状一致的圆环面的运动轨迹，从而与制动盘40充分接触，减小了磨损。另外，根据所需的发电效果和制动力，可以设置外壳11的尺寸。对于普通轿车而言，以一个具体实施例为例，外壳11的圆台的大端可以设置为具有15mm的半径，圆台的小端可以设置为具有10.84mm的半径，圆台的母线与中心线的夹角可以为5.938°。

在外壳11为圆台形状的情况下，可以理解的，如图7所示，外壳11的侧表面的母线平行于制动盘40，以确保侧表面与制动盘40的滚动接触，而圆台的中心线(即电机中轴12的延伸方向)则相对于制动盘40倾斜。同时，电机10通过滑块50设置为能够相对于安装架20沿垂直于制动盘40的方向移动。为此，安装架20的电机安装部22可以从具有平的外表面的制动蹄片安装部21突出并形成倾斜于制动蹄片安装部21的外表面的安装面，并将通孔221设置为设置垂直于该安装面。

另外，为适应与制动盘40滚动接触的工作环境，外壳11由高耐磨材料制成。电机10可以具有安装有永磁体14的电机壳体13，其中，电机壳体13可以为圆柱形并可以固定在外壳11内以随外壳11同步转动并在转动过程中使永磁体14的磁场切割作为定子的电机中轴12上的绕组而发电。为实现外壳11和电机中轴12的相对转动，电机中轴12可以通过轴承安装到外壳11上。其中，可以在电机中轴12上设置电力输出线路以输出产生的电能。另外，电机中轴12上可以设置电势输出端子15以整流稳压，以为车辆的蓄电池充电。

根据本实用新型的另一方面，提供一种车辆的制动系统，其特征在于，所述制动系统包括制动盘40、制动钳80和本实用新型的能量回收装置，所述安装架20安装在所述制动钳80上(例如通过制动钳80卡紧)。

其中，为适应外壳11的回转面，所述制动钳80可以设置有避让所述电机10的避让结构，从而尽可能减小结构的整体尺寸。例如，在图示的实施方式中，电机10设置在本实用新型的能量回收装置的两侧，由此可以通过将现有的制动钳80的两侧去掉部分材料来形成所述避让结构以使电机10露出。其中，电机10的尺寸设置为不超出制动钳80的外表面(即图1所示的沿轴向暴露在外的表面)。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。