一种电动车的制动系统的制作方法

本发明涉及汽车的制动系统，尤其是涉及一种适用于纯电动车的制动系统。

背景技术：

现有的汽车制动系统通常包括一个刹车踏板、与刹车踏板相连接的一个真空助力器，真空助力器通过管路与发动机的进气管相连，从而使真空助力器的一侧可形成真空，依靠真空助力器两侧的气压差，放大刹车踏板的驱动力，进而使制动油缸输出高压制动油，进而驱动制动系统的制动钳动作，以实现车辆的制动。目前，纯电动汽车已经越来越多地进入普通家庭，由于纯电动汽车没有发动机，因此，通常是增设一个真空泵，以便使真空助力器产生一个真空腔。但是，真空泵一方面会增加车辆行驶时的噪音和电能的消耗，另一方面，采用真空助力器的制动系统由于需要具有一个刹车踏板的机械动作，因此，很难实现车辆的智能制动。

一种在中国专利文献上公开的“汽车智能防撞系统的减速与制动执行机构”，其公告号为cn204978616u，包括原有的汽车制动系统，还包括第二制动系统，第二制动系统包括步进电机、凸轮、活塞杆和用于流通液压油的管路，所述步进电机与凸轮固定连接，凸轮与活塞杆相连，上述步进电机、凸轮和活塞杆共同构成一个整体机构，其整体机构可模拟脚踩踏板的动作，从而控制第二制动系统完成减速或刹车的动作。该发明根据中央处理器的判断，及时并可靠地做出相应的执行动作，从而可有效避免交通事故的发生，有利于汽车智能防撞系统的普及。然而，该发明仍然存在如下问题：需要设置两个相互并列的制动系统，两个制动系统仍然采用现有的汽车制动系统的结构和技术，当传感器感知车辆的状态时，通过步进电机、凸轮、活塞杆等作出模拟驾驶人脚踩刹车踏板的动作，以实现智能制动。这样，一方面使整体的结构变的非常复杂，显著地增加制动系统的外形尺寸，同时不利于在纯电动汽车上实施。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有的汽车制动系统所存在的结构复杂、不适合纯电动汽车实施、并且不利于实现智能制动的问题，提供一种电动车的制动系统，其整体结构简单，适合在纯电动汽车上实施，并且可显著地降低制动系统的电能消耗，并有利于实现车辆的智能制动。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动车的制动系统，包括油门踏板、刹车踏板、用以驱动制动钳动作的制动油缸、用以驱动车辆行驶的驱动电机、与驱动电机相连接的差速器，还包括一个制动蓄能装置，所述制动蓄能装置包括卷绕轴、套设在卷绕轴外的卷绕外齿圈、与刹车踏板相关联用以锁止卷绕轴的主电控锁止器、可限定卷绕外齿圈转动方向的棘爪，在卷绕轴和卷绕外齿圈之间设有卷簧，卷簧的内端连接在卷绕轴上，卷簧的外端连接在卷绕外齿圈上，卷绕轴通过离合式直线传动装置与制动油缸的活塞杆相连接，离合式直线传动装置包括一个与刹车踏板相关联的第一离合器，在驱动电机和差速器之间设有与油门踏板相关联的主离合器，所述差速器与卷绕外齿圈之间设有离合式单向传动机构，离合式单向传动机构包括一个与刹车踏板相关联的第二离合器，当油门踏板动作时，主离合器接合，驱动电机通过差速器驱动车辆行驶，此时主电控锁止器锁止卷绕轴，第一、第二离合器处于脱开状态；当刹车踏板动作时，第一、第二离合器处于接合状态，主电控锁止器释放，卷簧带动卷绕轴转动，卷绕轴通过离合式直线传动装置驱动制动油缸的活塞杆移动，从而输出高压的刹车油使制动钳动作，实现车辆的制动，与此同时，车轮通过差速器、离合式单向传动机构倒拖卷绕外齿圈转动，从而使卷簧绕紧在卷绕轴上蓄能；当刹车踏板松开时，第一、第二离合器恢复至脱开状态，主电控锁止器锁止卷绕轴，棘爪阻止卷绕外齿圈回转，从而使卷簧保持蓄能状态。

本发明摒弃了现有制动系统的真空助力器，采用一个卷簧作为蓄能元件。这样，当车辆正常行驶时，驾驶人踩下油门踏板，主离合器接合，驱动电机通过差速器驱动车辆行驶，而第一、第二离合器可有效地隔离驱动电机与制动蓄能装置，避免车辆正常行驶时两者之间出现相互干扰现象；当需要制动时，驾驶人踩下刹车踏板，与刹车踏板相关联的第一、第二离合器全部接合，主电控锁止器释放，此时油门踏板不动作，驱动电机的动力被主离合器隔开而不会传递给差速器。卷簧则释放而带动卷绕轴转动，从而通过离合式直线传动装置将卷绕轴的转速转化为制动油缸活塞杆的直线运动，制动油缸即可输出高压的刹车油，此时制动钳动作实现车辆的制动。与此同时，制动的车轮倒拖差速器转动，进而通过离合式单向传动机构倒拖卷绕外齿圈转动，使卷簧卷绕蓄能，也就是说，车辆的制动能量被卷簧吸收利用，使卷簧在一次制动过程中释放能量的同时重新储存能量，一方面可有效地利用车辆的制动能量，同时能提高车辆的制动效果；当刹车踏板松开时，第一、第二离合器重新切换至脱开状态，主电控锁止器锁止卷绕轴，棘爪则阻止卷绕外齿圈回转，从而使卷簧保持蓄能状态，此时的离合式直线传动装置使制动油缸的活塞杆与卷绕轴处于脱开状态，因此，制动油缸内的复位弹簧可驱动活塞杆后退复位，以便进行下一次的制动。可以理解的是当我们在车辆上设置相应的传感器后，即可感知车辆的速度、前后障碍物的距离等行驶状况，车辆控制器即可根据传感器的信号控制第一、第二离合器、主电控锁止器等的动作，从而方便地实现车辆的智能制动。也就是说，本发明利用一套制动蓄能装置即可实现车辆的人工制动以及智能制动，可显著地简化结构，降低能耗，便于在纯电动车辆上实施。

作为优选，所述离合式直线传动装置包括固定滑轨、滑动连接在固定滑轨内的从动齿条、空套在卷绕轴上与从动齿条啮合的主动齿轮，所述从动齿条与制动油缸的活塞杆相连接，所述第一离合器为设置在卷绕轴上的第一同步器，当第一同步器与主动齿轮接合时，主动齿轮与卷绕轴形成固定连接；当第一同步器与主动齿轮脱开时，主动齿轮与卷绕轴形成转动连接。

由主动齿轮和从动齿条构成的传动机构简单可靠，同步器为变速器中的现有装置，其便于实现电控离合，从而有利于实现智能制动。

作为优选，所述主电控锁止器包括锁止电磁铁、设置在卷绕轴上的锁止齿轮，所述锁止电磁铁上设有与锁止齿轮啮合的锁止齿。

锁止齿可使锁止齿轮可靠锁止，并且可显著地降低对锁止电磁铁的驱动力的要求，便于实现电控，有利于实现智能制动

作为优选，所述离合式单向传动机构包括设置在主离合器与差速器之间的主传动轴上的倒拖齿轮、离合齿轮轴、空套在离合齿轮轴上的离合齿轮，离合齿轮与倒拖齿轮相啮合，所述第二离合器为设置在离合齿轮轴上的第二同步器，倒拖齿轮的端面上一体地设有套设在主传动轴上的锁止轴套，锁止轴套的内侧壁呈正六棱柱形，从而在锁止轴套与主传动轴之间形成一个外侧为正六边形、内侧为圆形的转动空腔，转动空腔内设有可转动的转动圆环，转动圆环上设有六个在圆周方向均匀分布的径向通槽，径向通槽内设有可移动的摩擦圆柱，摩擦圆柱内侧与主传动轴贴合，摩擦圆柱外侧与锁止轴套对应的内侧壁贴合，锁止轴套上设有可转动的伸缩式控制杆，转动圆环的外圆周面上设有定位凹槽，伸缩式控制杆的内端卡位在定位凹槽内，当第二同步器与离合齿轮接合时，离合齿轮与离合齿轮轴形成固定连接；当第二同步器与离合齿轮脱开时，离合齿轮与离合齿轮轴形成转动连接。

由于锁止轴套的内侧壁呈正六棱柱形，因此形成六个均匀分布的摩擦侧壁，锁止轴套与主传动轴之间形成的转动空腔的径向间隙从摩擦侧壁的棱角处至摩擦侧壁的中点位置逐步减小。这样，转动圆环内的摩擦圆柱将无法向着转动空腔中径向间隙较小的一侧移动，从而实现扭矩的单向传递。这样，车辆在倒车制动时，反向转动的差速器无法带动卷绕外齿圈反向转动，从而确保蓄能装置的有效工作，而第二同步器便于实现电控离合，有利于实现智能制动。

作为优选，所述刹车踏板上设有位置传感器，所述从动齿条位于固定滑轨内的背面设有沿轴向延伸的限位长槽，固定滑轨上对应限位长槽处设有若干沿轴向并排排列的限位孔，限位孔包括中间较大的容置孔以及两端较小的导向孔，从而使限位孔呈阶梯孔状，限位孔内设有限位销，限位销的中间设有可在容置孔内移动的限位环，限位销的两端分别适配在限位孔两端的导向孔内，位于容置孔内的限位销上套设有复位压簧，所述固定滑轨上设有与步进电机相关联的控制杆，控制杆的端部设有导向斜面，当刹车踏板动作时，位置传感器输出刹车踏板的位置信号，步进电机使控制杆向前移动对应的距离，被控制杆的导向斜面挤压的限位销向内移动进入限位长槽内，从而可限定从动齿条的移动行程。

控制器可根据传感器的信号判断车辆的行驶状态，从而控制步进电机时控制杆向前移动适合的距离，从而挤压合适的限位销数量，进而相应地限定从动齿条的行程，以控制制动油缸以及制动钳的动作，有效地控制刹车制动进程。

因此，本发明具有如下有益效果：整体结构简单，适合在纯电动汽车上实施，并且可显著地降低制动系统的电能消耗，并有利于实现车辆的智能制动。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是从动齿条的行程限位结构示意图。

图3是主传动轴与倒拖齿轮的连接结构轴向剖视图。

图4是主传动轴与倒拖齿轮的连接结构横向局部剖视图。

图中：1、驱动电机2、主离合器3、制动油缸4、差速器50、卷绕轴501、锁止齿轮51、卷绕外齿圈53、卷簧60、固定滑轮601、限位孔61、从动齿条611、限位长槽62、主动齿轮63、第一同步器64、限位销641、限位环65、复位压簧66、控制杆661、导向斜面7、锁止电磁铁71、锁止齿80、倒拖齿轮81、离合齿轮轴82、离合齿轮83、过渡齿轮84、第二同步器85、锁止轴套851、摩擦侧壁852、铰接轴86、转动圆环861、径向通槽862、定位凹槽87、摩擦圆柱9、伸缩式控制杆91、固定杆92、伸缩套93、压簧。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1、图2所示，一种电动车的制动系统，包括油门踏板和刹车踏板（图中未示出）、用以驱动制动钳动作的制动油缸3、用以驱动车辆行驶的驱动电机1、与驱动电机相连接的差速器4以及一个制动蓄能装置，在驱动电机和差速器之间设置与油门踏板相关联的主离合器2，其中的油门踏板可模拟汽油车的油门动作，而连接主离合器和差速器的轴为主传动轴21。当然，我们也可在主离合器和差速器之间设置减速器，从而可简化整车的速度控制，便于充分利用现有的汽油车技术。

本发明的制动蓄能装置包括卷绕轴50、套设在卷绕轴外的卷绕外齿圈51、主电控锁止器、可限定卷绕外齿圈转动方向的棘爪（图中未示出），在卷绕轴和卷绕外齿圈之间设有卷簧53，卷簧的内端连接在卷绕轴上，卷簧的外端连接在卷绕外齿圈上。当卷绕轴正向转动、或者卷绕外齿圈反向转动时，卷簧紧紧卷绕在卷绕轴上而蓄能。卷绕轴通过离合式直线传动装置与制动油缸的活塞杆相连接，并且离合式直线传动装置包括一个与刹车踏板相关联的第一离合器，以便使卷绕轴选择性地驱动制动油缸动作。而差速器与卷绕外齿圈之间则设置离合式单向传动机构，并且离合式单向传动机构包括一个与刹车踏板相关联的第二离合器，以便在车辆制动时，车轮可通过差速器反向倒拖卷绕外齿圈反向转动。主电控锁止器与刹车踏板相关联，以便选择性地锁止卷绕轴。

具体地，离合式直线传动装置包括固定滑轨60、滑动连接在固定滑轨内的从动齿条61、空套在卷绕轴上与从动齿条啮合的主动齿轮62，从动齿条与制动油缸的活塞杆通过联轴器相连接。此外，在卷绕轴上设置一个第一同步器63，当第一同步器与主动齿轮接合时，主动齿轮与卷绕轴形成固定连接；当第一同步器与主动齿轮脱开时，主动齿轮与卷绕轴形成转动连接，从而使第一同步器构成离合式直线传动装置中的第一离合器。

另外，主电控锁止器包括锁止电磁铁7、设置在卷绕轴上的锁止齿轮501，锁止电磁铁上设置与锁止齿轮啮合的锁止齿71从而使锁止齿轮进入锁止状态，避免卷绕轴的转动。当锁止电磁铁得电动作时，即可驱动锁止齿后移解除对锁止齿轮的锁止。

进一步地，离合式单向传动机构包括设置在主传动轴上的倒拖齿轮80、一根离合齿轮轴81、空套在离合齿轮轴上的离合齿轮82、固定设置在离合齿轮轴上的过渡齿轮83，离合齿轮与倒拖齿轮啮合，过渡齿轮与卷绕外齿圈啮合。此外，在离合齿轮轴上还需设置一个第二同步器84，当第二同步器与离合齿轮接合时，离合齿轮与离合齿轮轴形成固定连接，此时差速器可将动力传递给卷绕外齿圈；当第二同步器与离合齿轮脱开时，离合齿轮与离合齿轮轴形成转动连接，此时差速器无法将动力传递给卷绕外齿圈，从而使第二同步器构成离合式单向传动机构中的第二离合器。还有，如图3、图4所示，倒拖齿轮的端面上一体地设置套设在主传动轴上的锁止轴套85，锁止轴套的内侧壁呈正六棱柱形，因此，形成六个均匀分布的摩擦侧壁851，两个相邻的摩擦侧壁之间形成一个120度的棱角。锁止轴套的内侧壁与主传动轴之间形成一个转动空腔，该转动空腔的横截面呈外侧边为正六边形、内侧边为圆形的环状。因此，转动空腔的径向间隙在摩擦侧壁的棱角处最大，在摩擦侧壁的中点位置最小。转动空腔内设置一个可转动的转动圆环86，转动圆环上设置六个在圆周方向均匀分布的径向通槽861，径向通槽内设置可移动的摩擦圆柱87。锁止轴套上还需设置径向的通槽，在通槽内设置一个铰接轴852，铰接轴上铰接伸缩式控制杆9，该伸缩式控制杆包括铰接在铰接轴上的固定杆91、套接在固定杆上的伸缩套92，伸缩套内设置压簧93，压簧一端抵压固定杆，另一端抵压伸缩套底部，从而使伸缩式控制杆的长度可弹性伸缩，并且可在通槽内围绕铰接轴转动。此外，转动圆环的外圆周面上位于相邻两个径向通槽之间处设置一个定位凹槽862，伸缩式控制杆上伸缩套的端部卡位在定位凹槽内，从而对转动圆环产生一个扭矩，转动圆环内的摩擦圆柱即向着转动空腔中径向间隙较小的一侧移动，使摩擦圆柱内侧与主传动轴贴合，摩擦圆柱外侧与锁止轴套对应的摩擦侧壁贴合。当主传动轴反向转动时，通过摩擦力带动摩擦圆柱以及转动圆环一起反向转动，摩擦圆柱向着转动空腔的径向间隙最大处移动。也就是说，此时摩擦圆柱所对应的转动空腔的径向间隙大于摩擦圆柱的外径而出现相对滑动，主传动轴无法将扭矩传递给离合齿轮。当主传动轴正向转动时，通过摩擦力使摩擦圆柱形成向着转动空腔的径向间隙最小处移动的趋势。也就是说，此时摩擦圆柱所对应的转动空腔的径向间隙小于摩擦圆柱的外径而形成自锁，主传动轴可将扭矩传递给离合齿轮。

本发明摒弃了现有制动系统的真空助力器，采用一个卷簧作为蓄能元件，用以驱动制动油缸的动作。当车辆启动时，驾驶人踩下油门踏板，与油门踏板相关联的主离合器接合，驱动电机通过差速器驱动车辆行驶。此时，与刹车踏板相关联的第一、第二离合器处于脱开状态，从而可将驱动电机与制动蓄能装置有效地隔离，避免车辆正常行驶时两者之间出现相互干扰现象。主电控锁止器则将卷绕轴锁止，制动油缸不动作；当需要制动时，驾驶人踩下刹车踏板，与刹车踏板相关联的第一、第二离合器全部接合，主电控锁止器释放，此时油门踏板不动作，驱动电机的动力被主离合器隔开而不会传递给差速器。卷簧则释放而带动卷绕轴转动，卷绕轴上的主动齿轮即驱动从动齿条移动，进而带动制动油缸的活塞杆移动而输出高压的刹车油，此时制动钳动作实现车辆的制动。

与此同时，因制动而减速的车轮倒拖差速器转动，从而使主传动轴上的倒拖齿轮转动，并带动离合齿轮连同离合齿轮轴转动，此时，过渡齿轮即驱动卷绕外齿圈转动，使卷簧卷绕蓄能。也就是说，卷簧在通过卷绕轴驱动制动油缸动作的同时又被车轮倒拖卷绕而蓄能，以便于下一次的刹车制动；当刹车踏板松开时，第一、第二离合器重新切换至脱开状态，主电控锁止器锁止卷绕轴，棘爪则阻止卷绕外齿圈回转，从而使卷簧保持蓄能状态，此时制动油缸内的复位弹簧可驱动活塞杆后退复位，以便进行下一次的制动，而与制动油缸的活塞杆相连的从动齿条则驱动主动齿轮在卷绕轴上空转。需要说明的是，我们可在车辆上设置相应的传感器，以感知车辆的速度、前后障碍物的距离等行驶状况，车辆控制器即可根据传感器的信号控制第一、第二离合器、主电控锁止器等的动作，从而方便地实现车辆的智能制动。

最后，我们还可在从动齿条位于固定滑轨内的背面设置沿轴向延伸的限位长槽611，固定滑轨上对应限位长槽处设置若干沿轴向并排排列的限位孔601，限位孔包括中间较大的容置孔以及两端较小的导向孔，从而使限位孔呈阶梯孔状。限位孔内设置限位销64，限位销的中间设置可在容置孔内移动的限位环641，限位销的两端分别适配在限位孔两端的导向孔内，位于容置孔内的限位销上套设一个抵压限位环的复位压簧65，复位压簧驱动限位销向着远离从动齿条一侧移动。也就是说，此时限位销的内端与限位长槽分离，而限位销的外端外露于限位孔外。此外，固定滑轨远离从动齿条的外侧设置可移动的控制杆66，该控制杆通过相应的传动机构与一步进电机相关联，控制杆的端部设置朝向限位销一侧的导向斜面661，从而使步进电机可通过传动机构驱动控制杆轴向移动。当然，我们还需要在刹车踏板上设置相应的位置传感器，以便向控制器输出相应的刹车踏板位置信号。

当需要制动时，驾驶人踩下刹车踏板，位置传感器向控制器输出相应的刹车踏板位置信号，控制器即控制步进电机转动相应的角度，从而使控制杆向前移动一定的距离，此时控制杆端部的导向斜面挤压前面几根限位销的外端，被挤压的限位销向内移动进入限位长槽内。与此同时，卷簧带动卷绕轴转动，卷绕轴上的主动齿轮即驱动从动齿条移动，从动齿条背后的限位长槽受到限位销的阻挡而移动一个和刹车踏板的位移相对应的距离，进而带动制动油缸的活塞杆移动而输出高压的刹车油，此时制动钳动作实现车辆的制动。也就是说，当控制杆的移动距离不同时，控制杆所挤压的限位销的个数也不同，相应地，从动齿条所能移动的距离也不同。通过控制从动齿条的移动距离，可有效地控制制动油缸的动作幅度，以精确地控制制动钳的制动力。