节能型车辆制动装置的制作方法

本发明属于交通工具制动技术领域，特别涉及一种能够回收和利用制动过程中几乎全部能耗的节能型车辆制动装置。

背景技术：

目前,车辆制动装置主要是摩擦片原理的刹车扯装置,其主要有如下问题:1)摩擦制动过程产生的热量白白浪费，而且还会造成轮胎和路面的损坏。2）冰雪湿滑路面制动时，由于摩擦系数很小，轮胎在路面拖滑，车辆失去控制。3）制动过程中与轮胎前进方向的横向力易使车辆侧滑，存在安全隐患。4）电动车在行驶较差的路面缺乏动力，如能给予必要的能量将使车辆适应性极大提高。

中国专利申请2015104343861和2015105126903中公开了一种节能型车辆制动装置，该装置包括动力输入输出部分，减速器部分，扭转弹簧部分，壳体附属部分。该装置的减速器在壳体内，制动和释放受刹车鼓壳体的约束，使该装置必须设置弹力保持电磁线圈及衡铁和锲块式超速离合器，使装置造价高，且结构复杂。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够有效回收和利用制动过程中的大部分能量，从根本解决车辆拖滑和侧滑问题，延长轮胎与路面使用寿命的节能型车辆制动装置及方法。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：

本发明的一种节能型车辆制动装置，包括半轴，半轴端盖，套装在半轴上的半轴套管、前轴承、前油封、前油封座、后轴承和后油封，动力输入部分，前刹车鼓，后刹车鼓以及附属部分的驻车制动盘和霍尔轮速传感器，在前刹车鼓上设有轮胎螺栓孔，前刹车鼓通过前轴承与半轴套管连接，其特征在于：

所述的动力输入部分包括蜗轮、蜗杆和蜗杆支架，太阳齿、太阳齿延伸齿、行星齿和内齿，动力输入齿套，同步器拉杆，设置在内齿、太阳齿延伸齿上的动力输入同步器啮合套，设置在前刹车鼓和后刹车鼓之间的弹簧组件以及设置在前刹车鼓与半轴套管之间的同步器电磁线圈；

所述的动力输入齿套与前刹车鼓连成一体，所述的太阳齿、行星齿和内齿位于蜗杆支架的前方，太阳齿内设有铜套，铜套套装在蜗杆支架上，太阳齿延伸齿与太阳齿通过花键连接，并用太阳齿延伸齿卡簧锁紧在动力输入齿套的前方，所述的内齿为z字形结构，设置在太阳齿的外侧，一端与蜗杆支架靠接，另一端与动力输入齿套靠接，行星齿与主动锥齿同轴设置；

所述同步器拉杆的后端与动力输入同步器啮合套的前端螺纹连接，同步器拉杆的前端与同步器杠杆的一端相铰接，同步器杠杆的另一端与同步器电磁线圈相连接；

在所述的同步器电磁线圈上设有同步器衔铁和同步器电磁线圈弹簧，同步器电磁线圈弹簧使同步器杠杆处于居中位置；

所述的弹簧组件由设置在前刹车鼓外侧的弹簧前支撑座，弹簧杠杆、与弹簧杠杆滚动连接的弹簧后支撑座和设置在弹簧前支撑座和弹簧后支撑座之间的弹簧所组成。

作为上述方案的进一步优化，所述的蜗杆支架置于制动装置的中部，蜗杆支架套在半轴套管的外花键上，后端支撑在轴肩以及止推垫ⅰ上，前端用锁紧螺母、锁紧螺帽和止推垫ⅱ锁紧，在蜗杆支架的轴向设有主动锥齿前后轴承安装孔，在安装孔内安装有向心推力轴承ⅰ和向心推力轴承ⅱ，并用前压盖和后压盖将向心推力轴承ⅰ和向心推力轴承ⅱ压紧，行星齿用键装在主动锥齿的前端，并用行星齿卡簧锁紧；与主动锥齿啮合的从动锥齿与蜗杆同一轴安装，在蜗杆支架径向还设有蜗杆的向心推力轴承安装孔和滑动轴承安装孔，从动锥齿用键与蜗杆连接，蜗杆的一端通过两个向心推力轴承安装在向心推力球轴承安装孔内，用止推垫和螺帽固定，蜗杆的另一端通过滑动轴承、滑动轴承止推垫和滑动轴承螺帽锁紧，滑动轴承用滑动轴承紧固螺栓与蜗杆支架连接，

所述的与蜗杆啮合的蜗轮通过蜗轮延伸套支撑在滚针轴承上，蜗轮延伸套与蜗轮用花键连接，并在前端用蜗轮延伸套卡簧与之锁紧，蜗轮延伸套的内侧通过后轴承与半轴套管连接，蜗轮延伸套的外侧通过蜗轮延伸套外轴承与后刹车鼓连接，并用蜗轮延伸套锁紧螺帽和蜗轮延伸套止推垫紧固；

在刹车鼓的外侧设有蜗轮延伸套油封盖和循环球螺母，弹簧杠杆的一端与循环球螺母的转轴转动连接，在弹簧杠杆的外侧设有弹簧杠杆后支座。

作为上述方案的进一步优化，在所述的蜗轮延伸套的伸出部分上设有滚珠滚道，在滚珠滚道的后端安装有止动挡块，并用卡簧卡紧，在循环球螺母和蜗轮延伸套之间设有滚珠。

作为上述方案的进一步优化，在所述的动力输入齿套上径向均布有圆弧形孔洞，在圆弧形孔洞的下方加工有与动力输入同步器啮合套、太阳齿延伸齿以及内齿的齿形相匹配的齿形，在内齿上设有内齿同步器锥面，在内齿同步器锥面和动力输入同步器啮合套之间设有内齿同步器锁环，在太阳齿延伸齿上设有太阳齿延伸齿锥面，在太阳齿延伸齿锥面和动力输入同步器啮合套之间设有太阳齿延伸齿锁环，在动力输入齿套上还设有同步器滑块。

作为上述方案的进一步优化，在所述的循环球螺母的外侧设有循环球螺母橡胶保护套。

本发明的一种节能型车辆制动装置的方法，其特征在于：具体制动步骤如下：

车辆行驶时，由于同步器电磁线圈弹簧的作用，动力输入同步器啮合套处于居中的位置，蜗轮和蜗轮延伸套处于静止状态，车轮、前刹车鼓和后刹车鼓均在前轴承和蜗轮延伸套外轴承上滚动，当需要制动刹车时，给同步器电磁线圈通电，同步器电磁线圈内的衡铁向前运动，推动同步器杠杆，同步器杠杆带动同步器拉杆和同步器啮合套向后移动，压迫内齿同步器锁环压向内齿锥形接触面，使内齿转动，进而使动力输入同步器啮合套与内齿结合而同步转动，内齿带动行星齿同方向转动，行星齿带动主动锥齿和从动锥齿，从动锥齿的转动带动蜗轮和蜗轮延伸套转动，蜗轮延伸套转动带动循环球螺母移动，循环球螺母向后移动，并依靠着弹簧杠杆后支座摆动，弹簧杠杆的外端是弹簧后支座，弹簧后支座向前移，弹簧的被压缩，弹簧的变形随时间增大，变形阻力也传回蜗轮，蜗轮转动阻力增大，制动时，车辆车轮的惯性转动变成了弹簧的弹力储存了起来；

断开同步器电磁线圈的电流，同步器电磁线圈在电磁线圈弹簧的作用下，使同步器啮合套退回居中的位置，车辆正常行驶；

当需要释放储存在弹簧的能量时，接通同步器电磁线圈的电流，同步器电磁线圈衡铁向后移动，推动同步器杠杆向后移动，同步器拉杆向前移动，同步器啮合套向前移带动太阳齿延伸齿锁环压向太阳齿延伸齿的锥面，最后同步器啮合套与太阳齿延伸齿连接，车辆的惯性转动，经同步器啮合套、太阳齿延伸齿、太阳齿、行星齿、主动锥齿和从动锥齿，从动锥齿人转动带动蜗轮和蜗轮延伸套转动，此转动与制动时转动方向相反，蜗轮延伸套转动带动循环球螺母向前移动，由于循环球螺母向前移，与之相连的弹簧杠杆依靠弹簧后支座向后摆，储存的弹簧弹力被放出，推动车辆前进，断开电磁线圈的电流，在电磁线圈弹簧的作用下，使同步器啮合套退回居中的位置，车辆正常行驶；

倒车制动时，接通释放同步器电磁线圈的电流，使制动装置储存的弹簧压力增加，车辆制动。

本发明的优点是：

1）本发明的设计结构合理，实用性强；

2）可以防止冰雪路面和湿滑路面制动时车辆状态，保证了车辆的安全；

3）可有效防止车辆行驶制动时横向力对车辆的干扰；

4）由于本发明设置了弹簧组件，车辆制动时，车辆车轮的惯性转

动，即能将弹簧的弹力储存起来，又能释放储存的能量，有效地回收和利用车辆制动时的惯性力，从而降低了轮胎和路面的磨损。

本发明这种正向制动，逆向释放更适用于火车制动。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的a-a视图。

图3为图2中的b-b视图。

图4为图1中的c向视图。

图5为图1中的e-e视图。

图6为图1中的ⅰ部放大图。

图7为图1中的ⅱ放大图。

图8为图1中的ⅲ放大图。

图9为图1的d向视图。

图中：前刹车鼓1、动力输入齿套2、动力输入同步器啮合套3、同步器衔铁4、内齿5、太阳齿6、止推垫ⅰ7、蜗轮延伸套锁紧螺帽8、蜗轮延伸套止推垫9、蜗轮延伸套外轴承10、蜗轮延伸套油封盖11、驻车制动盘和霍尔轮速传感器12、弹簧杠杆后支座13、蜗轮延伸套14、后油封15、半轴套管16、半轴17、后轴承18、后刹车鼓19、轮胎螺栓孔20、前轴承21、蜗轮22、同步器电磁线圈23、前油封24、前油封座25、锁紧螺母26、锁紧螺帽27、止推垫ⅱ28、太阳齿延伸齿29、行星齿30、前压盖31、向心推力轴承ⅰ32、向心推力轴承ⅱ33、后压盖34、主动锥齿35、从动锥齿36、太阳齿延伸齿卡簧37、蜗杆38、滑动轴承39、滑动轴承紧固螺栓40、滑动轴承止推垫41、滑动轴承螺帽42、蜗轮延伸套卡簧43、铜套44、弹簧杠杆45、循环球螺母橡胶保护套46、内齿同步器锁环47、太阳同步器锁环48、行星齿卡簧49、蜗杆支架50、同步器拉杆51、同步器杠杆52、同步器电磁线圈弹簧53、弹簧54、弹簧后支撑座55、同步器滑块56、弹簧前支撑座57、滚针轴承58、循环球螺母59、滚珠滚道141、滚珠142、止动挡块143。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的具体实施方式。

如图1-图8所示，本发明的一种节能型车辆制动装置，包括半轴17，半轴端盖，套装在半轴上的半轴套管16、前轴承21、前油封24、前油封座25、后轴承18和后油封15，动力输入部分，前刹车鼓1，后刹车鼓19以及附属部分的驻车制动盘和霍尔轮速传感器12，在前刹车鼓1上设有轮胎螺栓孔20，前刹车鼓1通过前轴承21与半轴套管16连接，其特征在于：

所述的动力输入部分包括蜗轮22、蜗杆38和蜗杆支架50，太阳齿6、太阳齿延伸齿29、行星齿30和内齿5，动力输入齿套2，同步器拉杆51，设置在内齿5、太阳齿延伸齿29上的动力输入同步器啮合套3，设置在前刹车鼓1和后刹车鼓19之间的弹簧组件以及设置在前刹车鼓1与半轴套管16之间的同步器电磁线圈23；

所述的动力输入齿套2与前刹车鼓1连成一体，所述的太阳齿6、行星齿30和内齿5位于蜗杆支架50的前方，太阳齿6内设有铜套44，铜套44套装在蜗杆支架50上，太阳齿延伸齿29与太阳齿6通过花键连接，并用太阳齿延伸齿卡簧37锁紧在动力输入齿套2的前方，所述的内齿5为z字形结构，设置在太阳齿6的外侧，一端与蜗杆支架50靠接，另一端与动力输入齿套2靠接，行星齿30与主动锥齿35同轴设置；

所述同步器拉杆51的后端与动力输入同步器啮合套3的前端螺纹连接，同步器拉杆51的前端与同步器杠杆52的一端相铰接，同步器杠杆52的另一端与同步器电磁线圈23相连接；

在所述的同步器电磁线圈23上设有同步器衔铁4和同步器电磁线圈弹簧53，同步器电磁线圈弹簧53使同步器杠杆52处于居中位置；

所述的弹簧组件由设置在前刹车鼓外侧的弹簧前支撑座57，弹簧杠杆45、与弹簧杠杆45滚动连接的弹簧后支撑座55和设置在弹簧前支撑座57和弹簧后支撑座55之间的弹簧54所组成。

作为上述方案的进一步优化，所述的蜗杆支架50置于制动装置的中部，蜗杆支架50套在半轴套管16的外花键上，后端支撑在轴肩以及止推垫ⅰ7上，前端用锁紧螺母26、锁紧螺帽27和止推垫ⅱ28锁紧，在蜗杆支架的轴向设有主动锥齿35前后轴承安装孔，在安装孔内安装有向心推力轴承ⅰ32和向心推力轴承ⅱ33，并用前压盖31和后压盖34将向心推力轴承ⅰ32和向心推力轴承ⅱ33压紧，行星齿30用键装在主动锥齿35的前端，并用行星齿卡簧49锁紧；与主动锥齿35啮合的从动锥齿36与蜗杆38同一轴安装，在蜗杆支架径向还设有蜗杆的向心推力轴承安装孔和滑动轴承安装孔，从动锥齿36用键与蜗杆38连接，蜗杆38的一端通过两个向心推力轴承安装在向心推力球轴承安装孔内，用止推垫和螺帽固定，蜗杆38的另一端通过滑动轴承39、滑动轴承止推垫41和滑动轴承螺帽42锁紧，滑动轴承39用滑动轴承紧固螺栓40与蜗杆支架50连接，

所述的与蜗杆38啮合的蜗轮22通过蜗轮延伸套14支撑在滚针轴承58上，蜗轮延伸套14与蜗轮22用花键连接，并在前端用蜗轮延伸套卡簧43与之锁紧，蜗轮延伸套14的内侧通过后轴承18与半轴套管16连接，蜗轮延伸套14的外侧通过蜗轮延伸套外轴承10与后刹车鼓19连接，并用蜗轮延伸套锁紧螺帽8和蜗轮延伸套止推垫9紧固；

在刹车鼓19的外侧设有蜗轮延伸套油封盖11和循环球螺母59，弹簧杠杆62的一端与循环球螺母59的转轴转动连接，在弹簧杠杆62的外侧设有弹簧杠杆后支座13。

如图5-图9所示，作为上述方案的进一步优化，在所述的蜗轮延伸套14的伸出部分上设有滚珠滚道141，在滚珠滚道141的后端安装有止动挡块143，并用卡簧144卡紧，在循环球螺母59和蜗轮延伸套14之间设有滚珠142。

作为上述方案的进一步优化，在所述的动力输入齿套2上径向均布有圆弧形孔洞，在圆弧形孔洞的下方加工有与动力输入同步器啮合套3、太阳齿延伸齿以及内齿的齿形相匹配的齿形，在内齿5上设有太阳齿延伸齿锥面，在太阳齿延伸齿锥面和动力输入同步器啮合套3之间设有内齿同步器锁环47，在太阳齿延伸齿29上设有太阳齿同步器锥面，在太阳同步器锥面和动力输入同步器啮合套3之间设有太阳同步器锁环48，在动力输入齿套2上还设有同步器滑块56。

作为上述方案的进一步优化，在所述的循环球螺母59的外侧设有循环球螺母橡胶保护套46。

本发明的一种节能型车辆制动装置的方法，其特征在于：具体制动步骤如下：

车辆行驶时，由于同步器电磁线圈弹簧53的作用，动力输入同步器啮合套3处于居中的位置，蜗轮22和蜗轮延伸套14处于静止状态，车轮、前刹车鼓1和后刹车鼓19均在前轴承21和蜗轮延伸套外轴承10上滚动，当需要制动刹车时，给同步器电磁线圈23通电，同步器电磁线圈23内的衡铁4向前运动，推动同步器杠杆52，同步器杠杆52带动同步器拉杆51和同步器啮合套3向后移动，压迫内齿同步器锁环47压向内齿锥形接触面，使内齿5转动，进而使动力输入同步器啮合套3与内齿5结合而同步转动，内齿5带动行星齿30同方向转动，行星齿30带动主动锥齿35和从动锥齿36，从动锥齿36的转动带动蜗轮22和蜗轮延伸套14转动，蜗轮延伸套14转动带动循环球螺母59移动，循环球螺母59向后移动，并依靠着弹簧杠杆45后支座13摆动，弹簧杠杆45的外端是弹簧后支座55，弹簧后支座55向前移，弹簧54的被压缩，弹簧54的变形随时间增大，变形阻力也传回蜗轮22，蜗轮22转动阻力增大，制动时，车辆车轮的惯性转动变成了弹簧的弹力储存了起来；

断开同步器电磁线圈23的电流，同步器电磁线圈23在电磁线圈弹簧53的作用下，使同步器啮合套3退回居中的位置，车辆正常行驶；

当需要释放储存在弹簧54的能量时，接通同步器电磁线圈23的电流，同步器电磁线圈23衡铁4向后移动，推动同步器杠杆52向后移动，同步器拉杆51向前移动，同步器啮合套3向前移带动太阳齿延伸齿锁环压向太阳齿延伸齿的锥面，最后同步器啮合套3与太阳齿延伸齿29连接，车辆的惯性转动，经同步器啮合套3、太阳齿延伸齿29、太阳齿6、行星齿30、主动锥齿35和从动锥齿36，从动锥齿36人转动带动蜗轮22和蜗轮延伸套14转动，此转动与制动时转动方向相反，蜗轮延伸套14转动带动循环球螺母59向前移动，由于循环球螺母59向前移，与之相连的弹簧杠杆45依靠弹簧后支座13向后摆，储存的弹簧54弹力被放出，推动车辆前进，断开电磁线圈23的电流，在电磁线圈弹簧53的作用下，使同步器啮合套3退回居中的位置，车辆正常行驶；

倒车制动时，接通释放同步器电磁线圈23的电流，使制动装置储存的弹簧压力增加，车辆制动。