缓速发电装置及挂车的制作方法

本发明涉及汽车制动技术领域，特别是涉及一种缓速发电装置及挂车。

背景技术

重卡汽车包括牵引车和挂车，挂车一般无辅助制动，依靠牵引车辅助制动，当牵引车辅助制动起作用时，挂车将会对牵引车产生冲击；同时,仅依靠牵引车辅助制动，整个列车辅助制动时，制动力不足；另外,挂车连续制动时钢圈过热，会导致制动效能衰减。

现有的挂车辅助制动一般通过在挂车上安装缓速器来实现，例如,在一种将水介质缓速器应用于挂车的辅助制动系统中,将挂车的第一轴更换为驱动车桥，驱动车桥的输入端连接传动轴并通过缓速器中心，驱动缓速器内的水升温，消耗车辆动能，从而达到制动的目的。然而,该缓速器将车辆动能转化为水的热能散发，未能实现动能回收；另外,缓速器需配备相应的散热器为水降温，以实现循环利用，会增加整车质量；同时，缓速器含水重量一般在100kg以上，也会对车辆的整车质量产生较大影响。

技术实现要素：

本发明的目的是至少解决上述缺陷与不足之一，该目的是通过以下技术方案实现的。

本发明提供了一种缓速发电装置，所述缓速发电装置安装在挂车上，所述挂车包括驱动车桥，所述驱动车桥的输入轴与所述缓速发电装置通过法兰相连接，所述缓速发电装置包括致动机构、缓速机构、发电机以及蓄电池，所述缓速机构包括壳体、设置在所述壳体内的飞轮以及与所述飞轮的输入端相连接的传动机构，所述致动机构的输出端与所述传动机构的输入端相连接，所述传动机构的第一转轴与所述驱动车桥的输入轴通过法兰同轴相连接，所述飞轮的输出端与所述发电机的输入端通过联轴器相连接，所述发电机的输出端与所述蓄电池连接。

进一步地，所述致动机构包括控制缸以及设置在所述控制缸内的活塞组件，所述活塞组件包括活塞和活塞杆，所述活塞杆的一端与所述活塞固定连接，所述活塞杆的另一端与所述传动机构固定连接，所述活塞杆上套接有复位弹簧，所述控制缸上设有进气口和排气口，所述进气口通过气管外接气源，所述气管上设置有电磁阀。

进一步地，所述传动机构包括拨叉、啮合套以及齿轮副，所述齿轮副包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述拨叉的一端通过所述活塞杆与所述活塞相连接，所述拨叉的另一端与所述啮合套相连接，所述啮合套通过所述第一转轴与所述驱动车桥的输入轴连接，所述啮合套通过所述第一转轴与所述第一齿轮同轴相连，所述第二齿轮通过与所述第一转轴平行的第二转轴与所述飞轮同轴相连。

进一步地，所述啮合套的中心设有贯穿其左、右两端的轴孔，所述轴孔的内壁上设有第一花键，所述啮合套通过所述第一花键与所述第一转轴的外花键连接，所述啮合套的外周上设有用于与所述拨叉相配合连接的拨叉槽，所述拨叉的所述另一端与所述啮合套以间隙配合的方式连接。

进一步地，所述第一齿轮的端面上设有与所述啮合套的所述第一花键相配合连接的第二花键。

进一步地，所述第二转轴能够穿过所述壳体与所述联轴器的输入端相连接，所述联轴器的输出端与所述发电机的输入轴相连接。

进一步地，所述联轴器为柔性联轴器。

进一步地，还包括电子控制单元，所述电子控制单元与所述电磁阀电连接和/或通信连接。

进一步地，所述飞轮为一体成型的金属构件。

本发明还提供了一种安装有上述缓速发电装置的挂车，所述挂车还包括驱动车桥，所述驱动车桥的输入轴与所述缓速发电装置的所述第一转轴通过法兰相连接。

本发明的优点如下：

(1)本发明的飞轮式缓速机构可以合理控制车速，在下长坡过程中减少车辆刹车装置的使用，从而避免因长时间制动引起制动效果热衰退导致的制动失灵等安全问题，提高整车的安全系数；同时可以缓解司机制动时的紧张情绪和驾驶疲劳强度，从容应对下长坡。

(2)本发明使用飞轮利于动能的储存，并且设置有齿轮副能够提升转速，增大储能效果。

(3)本发明能够回收挂车辅助制动时的部分动能，减轻发动机发电的负担，达到节能减排效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明实施例提供的缓速发电装置的结构示意图；

图中附图标记如下：

100-后桥的输入轴

10-致动机构20-缓速机构

30-发电机40-蓄电池

50-联轴器

11-控制缸111-活塞

112-活塞杆113-复位弹簧

12-电磁阀201-壳体

21-飞轮22-拨叉

23-啮合套241-第一齿轮

242-第二齿轮251-第一转轴

252-第二转轴61-驱动桥输入法兰

62-缓速机构输入法兰

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的实施方式提供的缓速发电装置的结构示意图。如图1所示，本发明的缓速发电装置在现有挂车基础上将挂车的第一轴更换为驱动车桥(未示出)，驱动车桥后桥的输入轴100通过法兰与本装置相连接，挂车上设置有驱动车桥能够实现车辆动能的反向传递。

缓速发电装置包括电子控制单元(未示出)、致动机构10、缓速机构20、发电机30以及蓄电池40，驱动桥输入法兰61与缓速机构输入法兰62相连接，将缓速机构20的输入轴与驱动车桥的后桥的输入轴100相连接，缓速机构20包括壳体201、设置在壳体201内的飞轮21和以及与飞轮21的输入端相连接的传动机构，致动机构10的输出端与传动机构的输入端相连接，传动机构的输入轴与后桥的输入轴100通过法兰同轴相连接，飞轮21的输出端与发电机30的输入端通过联轴器50相连接，发电机30的输出端与蓄电池40连接。飞轮21用于储存挂车的动能并驱动发电机30发电，飞轮21转动储存的动能能够通过发电机30转化为电能，发电机30输出电流至蓄电池40的正极，为电池充电。另外，发电过程中消耗动能，即飞轮21的动能转化为发电机30的电能进而以热量的形式被消耗掉时，可以产生制动作用，降低的车辆运行速度，实现缓速辅助制动。

致动机构10为气压致动机构，包括控制缸11以及设置在控制缸11内的活塞组件，活塞组件包括活塞111和活塞杆112，活塞杆112的一端与活塞111固定连接，活塞杆112的另一端与传动机构固定连接，活塞杆112上套接有复位弹簧113，活塞组件能够在控制缸11内左右移动做往复直线运动，控制缸11上设有进气口和排气口，进气口通过气管外接气源，气管上设有用于控制致动机构10运行的电磁阀12，电磁阀12与整车的电子控制单元(ecu)电连接和/或通信连接。电子控制单元设置在主车上，电子控制单元包括用于手控或脚控电磁阀12的开关，手控开关包括控制按钮，脚控开关包括制动踏板。

传动机构包括拨叉22、啮合套23以及齿轮副，齿轮副包括相互啮合的第一齿轮241和第二齿轮242，拨叉22的一端通过活塞杆112(即活塞杆112用作拨叉轴)与活塞111相连接，活塞杆112能够穿过缓速机构20的壳体201与拨叉22的一端连接，拨叉22的另一端与啮合套23相连接，啮合套23的一端通过第一转轴251与驱动车桥的后桥的输入轴100连接，啮合套23的另一端通过第一转轴251与第一齿轮241相连接，即驱动车桥的后桥、啮合套23以及第一齿轮241同轴相连，第二齿轮242通过与第一转轴251平行的第二转轴252与飞轮21的输入端相连接，即第二齿轮242与飞轮21同轴相连。

另外，在飞轮21与第二齿轮242之间设置很小的间隙,在汽车运行的情况下，可以保证缓速机构20无摩擦自由转动和制动，间隙大小约为0.5～1.5mm。

飞轮21的输出端通过第二转轴252与联轴器50的输入端相连接，即第二转轴252能够穿过壳体201与联轴器50的输入端相连接，联轴器50的输出端与发电机40的输入轴相连接。联轴器50采用柔性联轴器，能够减缓制动时的车辆振动对发电机30的冲击。

第一齿轮241为主动齿轮，滑套在第一转轴251上,第二齿轮242为从动齿轮，滑套在第二转轴252上,第一齿轮241围绕第一转轴251转动能够带动第二齿轮242围绕第二转轴252转动。

啮合套23的中心设有贯穿其左、右两端的轴孔，并且轴孔的内壁上设有第一花键，啮合套23通过第一花键与第一转轴251的外花键相连接，啮合套23的外周上设有用于与拨叉22相配合连接的拨叉槽，使得拨叉22的另一端与啮合套23以间隙配合的方式连接。

第一齿轮241的端面上设有与啮合套23的第一花键相配合连接的第二花键，啮合套23在拨叉22的驱动下能够沿轴向滑动与第一齿轮241连接或脱离，并向第一齿轮241传动力矩。当啮合套23与第一齿轮241连接时，啮合套23的一端通过第一花键与第一齿轮241的第二花键连接，啮合套23的另一端通过第一花键与第一转轴251的外花键连接,将第一转轴251与第一齿轮241连接，此时，后桥的输入轴100转动能够带动第一转轴251转动,第一转轴251转动带动齿轮副旋转传递动力，进而带动飞轮21旋转。当啮合套23与第一齿轮241脱离时，第一齿轮241与第一转轴251的连接也脱离，后桥的输入轴100转动仅能够带动第一转轴251空转，齿轮副不旋转，此时无动力传递。另外，第二花键为外花键,啮合套23与第一齿轮241通过花键连接后，能够有效增加啮合套23与第一齿轮241的轴向结合力，避免在传动过程中脱落。

具体实施中，飞轮21为一体成型的金属构件。设置有发电机30和蓄电池40，使得制动时的产生动能能够回收，为独立电瓶箱充电，或者用于列车用电装置，能够减轻发动机的发电负担，实现节能减排。飞轮21作为储能元件，利于动能的储存，在该装置中断连接后(辅助制动结束)仍可继续发电，直至飞轮21的动能耗尽。飞轮21的引入可使辅助制动机构的制动能力大幅度提升，满足正常缓速需求。

设置有齿轮副，能够提升转速，增大飞轮21的储能效果。此外，设置有齿轮副能够提供较高的齿轮速比，提高发动机低转速下的制动效果。

电磁阀12为电控气动阀，电磁阀12能够控制控制缸11的活塞111左右移动，驱动拨叉22带动啮合套23左右移动，进而控制啮合套23与第一齿轮241的连接或分离，实现对缓速机构20的控制。

本发明的具体工作过程如下：

当下长坡或高速行驶中需要降速时，按下电磁阀12的接通按钮(或踩下制动踏板时)，电磁阀12的气路接通，控制缸11的活塞111左移，带动活塞杆112、拨叉22及啮合套23左移，啮合套23与第一齿轮241的第二花键相连接，带动齿轮副旋转，第二齿轮242通过与飞轮21共同的旋转轴带动飞轮21旋转，飞轮21的输出端通过联轴器50带动发电机30工作，发电机30的电流输出至蓄电池40的正极，为电池充电。同时，飞轮21旋转发电的过程中，消耗动能，产生制动作用，降低车辆运行速度。

当不需要辅助制动时，再次按下电磁阀12的接通按钮(或松开制动踏板时)，电磁阀12的气路关闭，排气口打开，控制缸11在复位弹簧113的作用下右移，活塞111右移回到原始位置，啮合套23右移，与第一齿轮241的传动脱开，挂车恢复正常行车状态。

具体地，飞轮21转动产生并储存的动能通过发电机30转化为电能，驾驶员通过电磁阀12的控制按钮或轻踩制动踏板即可接通电磁阀12启动本缓速发电装置，或当电子控制单元根据采集到的车辆运行状况请求制动时，本装置也会启动。车辆运行状况包括车速信号、载荷信号和abs(防抱死刹车系统)信号等。

当车辆低于一定车速时，无论是否踩下制动踏板，本缓速发电装置都不会工作。本装置仅能通过减速为挂车提供辅助制动功能,而不能使车辆完全制动，车辆的制动还需依靠车辆本身的制动系统来将车辆完全制动停止。

本装置的飞轮式缓速机构可以合理控制车速，在下长坡过程中减少车辆刹车装置的使用，从而避免因长时间制动引起制动效果热衰退导致的制动失灵等安全问题，提高整车的安全系数；同时可以缓解司机制动时的紧张情绪和驾驶疲劳强度，从容应对下长坡。另外，本装置能够回收挂车辅助制动时的部分动能，达到节能减排效果。

本发明在挂车上安装驱动车桥，并且传动轴直接连接缓速发电装置，制动时通过驱动车桥主减速器的输入法兰驱动一对齿轮副转动，带动飞轮旋转，能够回收行车制动时的部分动能。

此外，不考虑蓄电池的重量，本缓速发电装置的重量可控制在50kg以下，不影响挂车载重，适用范围广。

本发明还提供了一种安装有上述缓速发电装置的挂车。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

需要指出的是，在本发明的描述中，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。