专利名称：储能式汽车刹车及助力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车制动及行车助力创新型设计。
背景技术：
现有成熟的汽车刹车制动装置是通过磨擦作用产生制动力，这种制动是将汽车的动能转化为热能，特别是对于城市交通众多的交差路口、红绿灯就意味着大量的油料浪费及污染的产生。以电磁、气压、液压形式辅助刹车储存刹车时汽车动能以提供行车时助力总体能量转化效率低且成本高；以弹簧形式辅助刹车储存刹车时汽车的动能来提供行车时助力能量转化效率高但是由于现有弹簧设计的局限储能小、实用性不高，以大储能异形平面涡卷弹簧进行刹车储能及行车助力的装置尚未见有报道。
发明内容
本发明的目的就是以多组异形平面涡卷弹簧将汽车的动能在刹车时以弹簧的势能形式以存储，在汽车行驶时储存的势能可实时释放以提供行驶助力，同时保证刹车和助力的简单、安全、有效。
为实现本发明目的采用的技术方案是一种汽车刹车及助力装置，包括轮毂内飞轮、刹车体外壳、弹簧外固定筒、活动刹车棘轮、刹车棘轮拔子、盘式弹簧、弹簧内固定筒、弹簧内固定筒固定棘爪、倒车齿环、倒车顶杆、车轮轴助力飞轮、油门助力关联开关、鼓式刹车片、轮毂内环磨擦环。其特征在于轮辐内侧固定有轮毂内飞轮，轮毂内飞轮的一侧有棘齿与弹簧外固定筒上的活动刹车棘轮上的棘齿相能对应咬合；刹车棘轮拔子能拔动活动刹车棘轮进行咬合，刹车棘轮拔子围绕刹车体外壳多组对称性圆周排列；弹簧外固定筒两侧面分别有活动刹车棘轮和棘齿，中间有棘齿、滚珠滑槽分别与刹车体外壳上的千斤、滚珠相对应；各组盘式弹簧外侧端分别固定于各组弹簧外固定筒内侧、内侧端共同固定于同一个弹簧内固定筒上，各组盘式弹簧的长度、厚度不相同；弹簧内固定筒内侧端有固定及助力齿轮，固定及助力齿轮外侧有棘齿内侧有齿槽分别与弹簧内固定筒固定棘爪、倒车齿环相对应；弹簧内固定筒固定棘爪与油门相关联之间有油门助力关联开关，倒车齿环与车轮轴助力飞轮相咬合能在倒车顶杆作用下断开咬合；刹车体外壳外设有对称性鼓式刹车片多组，与之相对应的轮毂处装有轮毂内环磨擦环。
上述轮毂内飞轮固定于车轮轮辐内侧面，与活动刹车棘轮相对应的面上有棘齿能与之相咬合、有分离弹簧及时分开咬合，飞轮的千斤作用方向为前向。
上述的活动刹车棘轮有卡突与弹簧外固定筒上的卡槽相关联，卡突处有棘齿在刹车棘轮拔子的拔动下能与轮毂内飞轮或相邻的弹簧外固定筒的另一侧端棘齿相对应咬合。
上述的刹车棘轮拨子位于刹车体外壳上槽内串于导杆上，导杆上有复位弹簧，多组刹车棘轮拨子围绕刹车体外壳呈对称性圆周排列，刹车棘轮拨子在拉绳或推杆的作用下左右活动，有可高速旋转的拔针，不同部位的刹车棘轮拨子上的拔针带动活动刹车棘轮与轮毂内飞轮或与相邻的弹簧外固定筒的棘齿进行咬合从而依次带动不同部位的弹簧外固定筒随车轮旋转。
上述弹簧外固定筒两侧面分别有卡槽、棘齿和分离弹簧，中间有棘齿、滚珠滑槽分别与刹车体外壳上的棘爪、滚珠相对应，有卡槽与活动刹车棘轮相关联，该外固定筒内侧有沟槽与盘式弹簧外形相适应。
上述盘式弹簧为接触式异形平面涡卷弹簧，由扁平曲面带钢纵向卷制其带钢横截面可为连续W型或波浪状，盘式弹簧与外固定筒数量上相一致，但不同部位的弹簧存在差异近轮辐侧的盘式弹簧行程最长但弹性阻力相对小，而远侧的行程相对短但弹性阻力大，各组盘式弹簧的内侧端固定于同一弹簧内固定筒上。
上述弹簧内固定筒与盘式弹簧相接触面亦有沟槽与之相适应，内侧端有固定及助力齿轮，固定及助力齿轮外侧有棘齿、内侧有齿槽分别与弹簧内固定筒固定棘爪、倒车齿环相对应。
上述弹簧内固定筒固定棘爪多组呈对称性圆周排列于刹车体外壳上与油门相关联，可在油门踏板作用下抬起棘爪，有油门关联开关可随时断开关联；车辆正常前向行驶时在复位弹簧的作用下倒车齿环与车轮轴飞轮相咬合，车轮轴飞轮固定于轮轴上，千斤作用方向为前向，飞轮外壳上半边有齿突与倒车齿环上的齿突槽相适应，倒车拔杆与倒车档位相关联，倒车时倒车拔杆断开其咬合。
为解决上述装置仅能提供前向刹车及紧急刹车时弹簧初始压缩阶级力量的不足的矛盾本发明提供鼓式刹车辅助刹车及驻车刹车设计，在刹车体外壳外设有对称性鼓式刹车片多组，与之相对应的轮毂处装有轮毂内环磨擦环。为了更好地提供刹车力及储能、助力，建议采用更大、更宽的车轮轮毂。盘式弹簧也可不完全限于安装在车轮轮毂内，也可以在原有的鼓式、盘式刹车基础上进行改装，可以将轮毂内飞轮产生的前向转动力通过传动轴传给安装在车底或其他等部位的多组盘式弹簧，弹簧内固定筒助力也同样通过传动轴传给车轮上的助力飞轮或者汽车的主传动轴。
本发明有以下几处优点
1.不会发生持续刹车带来的刹车片过热刹车力减弱相反刹车力会愈来愈强；2.脚踏刹车踏板需力小、可靠性强，刹车更加平稳；3.具有混合动力特点，绿色环保、经济城市交通节能效果突出；4.可以有效减少汽车起步时发动机、离合器的磨损；5.在汽车发动机失去动力时只要盘式弹簧还存有一定量的储能就能为汽车提供及时前向动力。
图1为本发明结构示意图；图2为本发明轮毂及助力装置示意图；图3为本发明弹簧外固定筒示意图；图4为本发明刹车体外壳及相关装置示意图；图5为本发明盘式弹簧示意图；图中编号1-车轮轮毂，2-轮毂内飞轮，3-弹簧内固定筒，4-轮毂内磨擦环，5-弹簧内固定筒固定棘爪，6-固定及助力齿轮，7-倒车齿环，8-车轮轴助力飞轮，9-倒车顶杆，10-复位弹簧，11-车轮轴，12-弹簧外固定筒滚珠槽，13-弹簧外固定筒棘齿，14-活动刹车棘轮，15-活动刹车棘轮卡突，16-分离弹簧，17-刹车棘轮拔子，18-鼓式刹车片，19-刹车体外壳，20-盘式弹簧。
具体实施例方式
车辆前向行驶时轮毂内飞轮随车轮旋转，刹车时位于刹车体外壳上的刹车棘轮拔子在刹车拉绳或推杆的作用下沿滑杆滑动其拔针就带动活动刹车棘轮与轮毂内飞轮外侧面上的棘轮相咬合活动刹车棘轮就被带动旋转，由于活动刹车棘轮有卡突与弹簧外固定筒上的卡槽相咬合弹簧外固定筒也就会被带动旋转，第一组盘式弹簧就被带动压缩，同样原理根据所需刹车力的不同后继多组盘式弹簧也就被带动相继压缩产生刹车力同时进行储能。由于刹车棘轮拔子上的拔针能高速旋转不会被刹车时高速旋转的活动刹车棘轮所磨损。停止刹车时刹车棘轮拔子在导杆上的复位弹簧作用下回复原位，同时活动刹车棘轮在轮毂内飞轮、弹簧外固定筒上设有的分离弹簧的作用下也回复原位盘式弹簧不再被带动产生刹车力，弹簧外固定筒设有棘齿、刹车体外壳内侧设有千斤装置两者相吻合，刹车停止后弹簧不会回转。当车辆需继续前向行驶时脚踏油门通过油门关联的作用弹簧内固定筒固定棘爪被提起，弹簧内固定筒在压缩的盘式弹簧的作用下被带动向前旋转，通过车轮轴助力飞轮的作用带动车轮向前旋转这样就释放了弹簧的储能。当行程较短的盘式弹簧释放完助力后，行程较长的盘式弹簧会继续带动弹簧内固定筒继续向前旋转，弹簧内固定筒会带动较短行程的盘式弹簧继续向前旋转同时也带动相应的弹簧外固定筒旋转直至最长的盘式弹簧释放完助力。所有盘式弹簧释放完助力后由于车轮轴助力飞轮的飞轮特性弹簧内固定筒不会影响车轮继续前行。由于飞轮的存在车轮只能前向旋转，车辆需要后向行驶时挂倒档，倒档与倒车顶杆相关联，此时倒车顶杆顶住倒车齿环，飞轮外壳上半边齿突与倒车齿环上的齿突槽分离这样车轮就可以后向行驶。当档位处于前进档位或空档此时倒车顶杆不再顶住倒车齿环，在复位弹簧的作用下飞轮外壳上半边齿突与倒车齿环上的齿突槽重新咬合。在油门和弹簧内固定筒固定棘爪之间于变速杠球头部位可以设一个油门助力关联开关，此关联开关关闭后脚踏油门不会带动弹簧内固定筒固定棘爪这样可以预留一定的弹簧储能以备急需。本设计仅提供前向助力，因此在倒车时需关掉此关联开关或者与倒车档位相关联在倒车行驶时自动断开关联开关。在长距离连续下坡时由于弹簧行程有限不能持续刹车，可间断使用刹车及油门助力来达到平稳下坡。当车辆处于后向行驶时或停车时轮毂内飞轮不能带动盘式弹簧旋转而产生刹车力，此时由刹车体外壳上的鼓式刹车片与轮毂内磨擦环相磨擦来提供刹车力。依据现有普通平面涡卷弹簧力学公式计算同质量的盘式弹簧设计与同质量的普通平面涡卷弹簧相比可以提供数倍的刹车扭矩和近十倍的刹车储能从而保证本发明经济性。当车辆高速行驶紧急刹车时由于弹簧初始压缩时力量较小此时可以由鼓式刹车补充一定的刹车力，而日常中低速行驶非紧急刹车时对于普通乘用型轿车盘式弹簧可以提供全部的刹车力。
在盘式弹簧外固定筒、内固定筒固定及助力齿轮处可进一步装上计数器与油门关联开关、刹车踏板同由电子程序化控制刹车后车辆进一步加油门加速行驶时由程序控制油门关联开关使之闭合弹簧释放助力，到达预定弹簧预留助力值时再自动断开油门关联开关；在上坡或发动机动力不足时自动闭合油门关联开关释放预留弹簧助力，释放完助力后再自动断开油门关联开关，无需手动更加有利于驾驶方便。刹车棘轮拔子可采用电控装置来实现刹车时不同程度的间断咬合进而获得更多等级的刹车力，也可以实现车轮防抱死ABS及ESP！
权利要求
1.一种汽车制动及行车助力创新型设计，包括轮毂内飞轮、刹车体外壳、弹簧外固定筒、活动刹车棘轮、刹车棘轮拔子、盘式弹簧、弹簧内固定筒、弹簧内固定筒固定棘爪、倒车齿环、倒车顶杆、车轮轴助力飞轮、油门助力关联开关、鼓式刹车片、轮毂内环磨擦环。其特征在于轮辐内侧固定有轮毂内飞轮，轮毂内飞轮的一侧有棘齿与弹簧外固定筒上的活动刹车棘轮上的棘齿相能对应咬合；刹车棘轮拔子能拔动活动刹车棘轮进行咬合，刹车棘轮拔子围绕刹车体外壳多组对称性圆周排列；弹簧外固定筒两侧面分别有活动刹车棘轮和棘齿，中间有棘齿、滚珠滑槽分别与刹车体外壳上的千斤、滚珠相对应；各组盘式弹簧外侧端分别固定于各组弹簧外固定筒内侧、内侧端共同固定于同一个弹簧内固定筒上；弹簧内固定筒内侧端有固定及助力齿轮，固定及助力齿轮外侧有棘齿内侧有齿槽分别与弹簧内固定筒固定棘爪、倒车齿环相对应；弹簧内固定筒固定棘爪与油门相关联之间有油门助力关联开关，倒车齿环与车轮轴助力飞轮相咬合能在倒车顶杆作用下断开咬合；刹车体外壳外设有对称性鼓式刹车片多组，与之相对应的轮毂处装有轮毂内环磨擦环。
2.如权利要求1所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，其特征在于轮毂内飞轮固定于车轮轮辐内侧面，与活动刹车棘轮相对应的面上有棘齿能与之相咬合、有分离弹簧，飞轮的千斤作用方向为前向。
3.如权利要求1所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，其特征在于活动刹车棘轮有卡突与弹簧外固定筒上的卡槽相关联，卡突处有棘齿在刹车棘轮拔子的拔动下能与轮毂内飞轮或相邻的弹簧外固定筒的另一侧端棘齿相对应咬合。
4.如权利要求1所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，其特征在于刹车棘轮拨子位于刹车体外壳上槽内串于导杆上，有可高速旋转的拔针。
5.如权利要求1所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，其特征在于弹簧外固定筒两侧面分别有卡槽、棘齿和分离弹簧，中间有棘齿、滚珠滑槽分别与刹车体外壳上的千斤、滚珠相对应。
6.如权利要求1所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，其特征在于盘式弹簧为接触式异形平面涡卷弹簧，由扁平曲面带钢纵向卷制其带钢横截面可为连续w型或波浪状，盘式弹簧与外固定筒数量上相一致，但不同部位的弹簧存在差异近轮辐侧的盘式弹簧行程最长但弹性阻力相对小，而远侧的行程相对短但弹性阻力大，各组盘式弹簧的内侧端固定于同一弹簧内固定筒上。
7.如权利要求1所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，其特征在于弹簧内固定筒一侧端有固定及助力齿轮，固定及助力齿轮外侧有棘齿、内侧有齿槽分别与弹簧内固定筒固定棘爪、倒车齿环相对应。
8.如权利要求1所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，其特征在于弹簧内固定筒固定棘爪与油门相关联，有油门关联开关可随时断开关联。
9.如权利要求1所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，其特征在于在刹车体外壳上设有对称性鼓式刹车片多组，与之相对应轮毂处装有轮毂内环磨擦环。
10.根据以上任一权利要求所述的一种汽车制动及行车助力创新型设计，刹车体与盘式弹簧可不完全限于汽车轮轮毂内，也可以在原有的鼓式、盘式刹车基础上进行改装，可以将轮毂内飞轮产生的前向转动力通过传动轴传给安装在车底或其他等部位的多组盘式弹簧，弹簧内固定筒助力也同样通过传动轴传给车轮上的助力飞轮或者汽车的主传动轴。
全文摘要
储能式汽车刹车及助力装置，本发明涉及一种汽车制动及行车助力创新型设计。本发明的目的是以多组盘式弹簧将汽车的动能在刹车时以弹簧的势能形式以存储汽车行驶时能实时提供行驶助力。其特征在于轮辐内侧固定有飞轮，刹车棘轮拔子能拔动活动刹车棘轮与飞轮、相邻弹簧外固定筒上的棘齿进行咬合；弹簧外固定筒外侧有棘齿、滚珠滑槽与刹车体外壳上的千斤、滚珠相对应；盘式弹簧外侧端固定于弹簧外固定筒内侧、内侧端固定于同一个弹簧内固定筒上；弹簧内固定筒内侧端有一齿轮，其外侧有棘齿内侧有齿槽分别与固定棘爪、倒车齿环相对应，固定棘爪与油门相关联之间有油门助力关联开关，倒车齿环与车轮轴助力飞轮相咬合能在倒车顶杆作用下断开咬合。
文档编号B60K6/10GK101074011SQ200710100770
公开日2007年11月21日 申请日期2007年4月18日 优先权日2006年4月28日
发明者曹殿多 申请人:曹殿多