一种具有刹车盘动能回收功能的卡钳发电机组的制作方法

1.本实用新型涉及汽车卡钳能量回收技术领域，尤其是涉及一种具有刹车盘动能回收功能的卡钳发电机组。


背景技术：

2.在现有技术中，汽车在行车制动过程中摩擦材料磨损，其产生的能量消散在空气中，没有得到利用，这在一定程度上造成了能源浪费。而现如今汽车制动越来越多地采用了epb(electronic park brake)，它是将行车过程中的临时性制动和停车后的长时性制动功能整合在一起，并且由电子控制方式实现停车制动的技术。当需要驻车制动时，epb按钮被按下，按钮操作信号反馈给电控单元，由电控单元供电控制电机和行星减速齿轮机构工作，对左右后制动卡钳进行制动，其电能完全来自于车辆的电动机，无法对刹车过程中的动能进行回收，浪费能量。
3.申请号为：201721533261.5的中国实用新型专利公开了一种具备热量回收功能的制动卡钳，具有卡钳体，包括摩擦块，并且该卡钳体上还安装有电机和减速齿轮机构；电控制器，与电机连接，当需要驻车制动时，控制所述电机和减速齿轮机构工作；热量回收机构，包括至少一块设置在摩擦块背板背面上的温差发电片，与温差发电片的输出端口连接并对温差发电片产生的电能进行存储的微型蓄电池，该微型蓄电池的输出端口与电控制器连接。然而，该种具备热量回收功能的制动卡钳只能对热量进行回收，无法对刹车动能进行回收利用，其对刹车效果不具有提升能力，无法起到快速减速效果，无法最大限度避免车辆在高负载、长下坡和频繁启停时传统碟刹热衰减效应，具有一定的事故隐患，并且其刹车效果较差，实用性较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种具有刹车盘动能回收功能的卡钳发电机组。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的技术方案是：
6.一种具有刹车盘动能回收功能的卡钳发电机组，包括刹车卡盘以及机械卡钳机构，所述刹车卡盘设置在车轮端部，机械卡钳机构设置在所述刹车卡盘外侧，还包括用于对刹车过程中产生的动能进行回收的动能回收机构、用于在动能回收机构的作用下进行发电的发电机构、用于推动动能回收机构先于机械卡钳机构对所述刹车卡盘进行动能回收动作的液压机构以及用于带动动能回收机构复位的复位机构，动能回收机构对应所述刹车卡盘位于所述刹车卡盘外侧，发电机构位于动能回收机构一侧，液压机构对应发电机构位于动能回收机构周部，复位机构对应所述刹车卡盘位于动能回收机构与所述刹车卡盘之间。
7.动能回收机构包括动能回收卡钳、滚轮安装架以及滚轮组，所述动能回收卡钳设置在所述刹车卡盘一侧，所述滚轮安装架对应所述刹车卡盘设置在所述动能回收卡钳一侧且与所述动能回收卡钳滑动连接，所述滚轮组设置在所述滚轮安装架靠近所述刹车卡盘的一侧且与所述滚轮安装架转动连接，所述滚轮组贯穿所述动能回收卡钳，所述滚轮组由若
干个均匀间隔设置的圆形滚轮组成，所述滚轮安装架可带动所述滚轮组滑动。
8.所述动能回收卡钳对应所述刹车卡盘为弧形卡钳，所述滚轮安装架对应所述动能回收卡钳为弧形安装架，所述滚轮组中的若干个圆形滚轮对应所述滚轮安装架呈弧形设置。
9.发电机构包括发电齿轮组以及发电机组，所述发电齿轮组对应滚轮组设置在动能回收卡钳另一侧且与滚轮组固定连接，所述发电齿轮组对应滚轮组由若干个均匀间隔设置的发电齿轮组成，若干个发电齿轮分别与若干个圆形滚轮配合，所述发电机组对应所述发电齿轮组设置在动能回收卡钳一侧且与所述发电齿轮组固定连接，所述发电机组与所述发电齿轮组同侧设置，所述发电机组对应发电齿轮组由若干个均匀间隔设置的小型发电机组成，若干个小型发电机分别与若干个发电齿轮配合。
10.所述发电齿轮组中的若干个发电齿轮对应所述滚轮组中的若干个圆形滚轮呈弧形设置，所述发电机组中的若干个小型发电机对应所述发电齿轮组中的若干个发电齿轮呈弧形设置。
11.液压机构包括液压缸组以及液压活塞组，所述液压缸组对应滚轮安装架设置在动能回收卡钳边缘外侧且与动能回收卡钳固定连接，所述液压缸组由若干个均匀间隔设置的液压缸组成，所述液压活塞组对应所述液压缸组设置在所述动能回收卡钳边缘内侧且与所述液压缸组固定连接，所述液压活塞组由若干个均匀间隔设置的液压活塞组成。
12.所述液压缸组中的若干个液压缸对应动能回收卡钳的边缘呈弧形设置，所述液压活塞组中的若干个液压活塞对应动能回收卡钳的边缘呈弧形设置。
13.复位机构包括复位弹簧组，所述复位弹簧组有两组，两组所述复位弹簧组分别设置在滚轮安装架两侧且其两端分别与动能回收卡钳的外侧边缘以及滚轮安装架固定连接，每组所述复位弹簧组由若干个复位弹簧组成，动能回收卡钳通过所述复位弹簧组与滚轮安装架弹性连接。
14.机械卡钳机构包括刹车卡钳以及刹车片，所述刹车卡钳设置在所述刹车卡盘一侧且位于所述刹车卡盘外侧，所述刹车片位于所述刹车卡盘与所述刹车卡钳之间，所述刹车卡钳通过所述刹车片对所述刹车卡盘进行刹车操作。
15.所述刹车卡盘的边缘外侧设有凹凸的锯齿状截面。
16.本实用新型的有益效果是：
17.机械卡钳机构与动能回收机构配合，将刹车过程分为两段，设有动能回收机构，可在刹车过程中对刹车动能进行回收利用，设有发电机构，在动能回收机构的作用下将回收的能量转换为电能，进行大功率发电，并可配合机械卡钳机构使动能回收机构制造出渐进式滚动阻力，抵消掉来自刹车盘的巨大机械势能起到快速减速效果，最大限度避免车辆在高负载、长下坡和频繁启停时传统碟刹热衰减效应，消除事故隐患，设有液压机构，其带动动能回收机构先于机械卡钳机构动作，设有复位机构，当液压机构不做功时，带动动能回收机构复位，实用性强，并且刹车卡盘边缘外侧设计为凹凸耐磨的碳陶材质外层，有利于提升刹车效果。
附图说明
18.图1是本实用新型整体结构示意图；
19.图2是本实用新型工作原理图。
20.图中：1、刹车卡盘；2、动能回收卡钳；3、滚轮安装架；4、滚轮组；5、发电齿轮组；6、发电机组；7、液压缸组；8、液压活塞组；9、复位弹簧组；10、刹车卡钳；11、刹车片；12、锯齿状截面。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述，
22.一种具有刹车盘动能回收功能的卡钳发电机组，包括刹车卡盘1以及机械卡钳机构，刹车卡盘1设置在车轮端部，机械卡钳机构设置在刹车卡盘1外侧，还包括用于对刹车过程中产生的动能进行回收的动能回收机构、用于在动能回收机构的作用下进行发电的发电机构、用于推动动能回收机构先于机械卡钳机构对刹车卡盘1进行动能回收动作的液压机构以及用于带动动能回收机构复位的复位机构，动能回收机构对应刹车卡盘1位于刹车卡盘1外侧，发电机构位于动能回收机构一侧，液压机构对应发电机构位于动能回收机构周部，复位机构对应刹车卡盘1位于动能回收机构与刹车卡盘1之间，本实用新型整体结构示意图如图1所示。
23.动能回收机构包括动能回收卡钳2、滚轮安装架3以及滚轮组4，动能回收卡钳2设置在刹车卡盘1一侧，滚轮安装架3对应刹车卡盘1设置在动能回收卡钳2一侧且与动能回收卡钳2滑动连接，滚轮组4设置在滚轮安装架3靠近刹车卡盘1的一侧且与滚轮安装架3转动连接，滚轮组4贯穿动能回收卡钳2，滚轮组4由七个均匀间隔设置的圆形滚轮组4成，滚轮安装架3可带动滚轮组4滑动，动能回收机构通过动能回收卡钳2、滚轮安装架3以及滚轮组4配合，对刹车过程中产生的刹车动能进行回收，其中，动能回收卡钳2用于为滚轮安装架3以及滚轮组4提供安装支撑，滚轮安装架3用于为滚轮组4提供安装支撑，滚轮组4用于对刹车过程中产生的刹车动能进行回收。
24.动能回收卡钳2对应刹车卡盘1为弧形卡钳，滚轮安装架3对应动能回收卡钳2为弧形安装架，滚轮组4中的七个圆形滚轮对应滚轮安装架3呈弧形设置，其中，弧形设置的圆形滚轮可以有效对刹车卡盘1进行动能回收。
25.发电机构包括发电齿轮组5以及发电机组6，发电齿轮组5对应滚轮组4设置在动能回收卡钳2另一侧且与滚轮组4固定连接，发电齿轮组5对应滚轮组4由七个均匀间隔设置的发电齿轮组成，七个发电齿轮分别与七个圆形滚轮配合，发电机组6对应发电齿轮组5设置在动能回收卡钳2一侧且与发电齿轮组5固定连接，发电机组6与发电齿轮组5同侧设置，发电机组6对应发电齿轮组5由七个均匀间隔设置的小型发电机组6成，七个小型发电机分别与七个发电齿轮配合，发电机构通过发电齿轮组5以及发电机组6配合，在动能回收机构的作用下进行发电，其中，发电齿轮组5用于在滚轮组4的带动下转动，发电机组6用于在发电齿轮组5的带动下进行发电。
26.发电齿轮组5中的七个发电齿轮对应滚轮组4中的七个圆形滚轮呈弧形设置，发电机组6中的七个小型发电机对应发电齿轮组5中的七个发电齿轮呈弧形设置，其中，发电齿轮以及小型发电机均对应圆形滚轮设置。
27.液压机构包括液压缸组7以及液压活塞组8，液压缸组7对应滚轮安装架3设置在动能回收卡钳2边缘外侧且与动能回收卡钳2固定连接，液压缸组7由四个均匀间隔设置的液
压缸组7成，液压活塞组8对应液压缸组7设置在动能回收卡钳2边缘内侧且与液压缸组7固定连接，液压活塞组8由四个均匀间隔设置的液压活塞组8成，液压机构通过液压缸组7以及液压活塞组8配合，推动滚轮安装架3向刹车卡盘1处运动，从而带动滚轮组4向刹车卡盘1处运动，其中，液压缸组7用于为液压活塞组8提供安装支撑，液压活塞组8用于在液压缸组7的作用下推动滚轮安装架3向刹车卡盘1处运动，从而带动滚轮组4向刹车卡盘1处运动。
28.液压缸组7中的四个液压缸对应动能回收卡钳2的边缘呈弧形设置，液压活塞组8中的四个液压活塞对应动能回收卡钳2的边缘呈弧形设置，其中，弧形设置的液压缸以及液压活塞可以与滚轮安装架3紧密配合，从而保证推动滚轮安装架3的力保持均匀，提升发电和制动效果。
29.复位机构包括复位弹簧组9，复位弹簧组9有两组，两组复位弹簧组9分别设置在滚轮安装架3两侧且其两端分别与动能回收卡钳2的外侧边缘以及滚轮安装架3固定连接，每组复位弹簧组9由若干个复位弹簧组9成，动能回收卡钳2通过复位弹簧组9与滚轮安装架3弹性连接，复位机构通过复位弹簧组9带动动能回收机构复位，其中，复位弹簧组9可以使滚轮安装架3具有回弹功能，从而在液压机构不做功时带动动能回收机构复位。
30.机械卡钳机构包括刹车卡钳10以及刹车片11，刹车卡钳10设置在刹车卡盘1一侧且位于刹车卡盘1外侧，刹车片11位于刹车卡盘1与刹车卡钳10之间，刹车卡钳10通过刹车片11对刹车卡盘1进行刹车操作，机械卡钳机构通过刹车卡钳10以及刹车片11配合，对刹车卡盘1进行机械制动，其中，刹车卡钳10用于对刹车卡盘1进行制动，刹车片11用于提升刹车效果。
31.刹车卡盘1的边缘外侧设有凹凸的锯齿状截面12，其中，凹凸的锯齿状截面12可以提升刹车卡盘1在刹车过程中的刹车效果。
32.其中，可根据实际使用需求调整动能回收卡钳2的做功水平，如增加发电机数量或提高发电机转速，以提高车辆的动能回收效率。
33.其中，发电齿轮组5可为滚轮外层的耐磨耐高温材料，刹车盘周边的锯齿状截面12可为用于增加阻力的耐磨耐高温材料。
34.其中，发电齿轮组5与刹车卡盘1之间的摩擦层两侧均采用碳陶刹车片。
35.其中，本技术适用于所有车辆及一切具备运用条件的工况环境。
36.工作原理：
37.传统制动系统的车轮端结构通常为刹车卡盘1与机械卡钳机构配合进行刹车，在此基础上增设动能回收机构，其与机械卡钳机构配合，形成两段式刹车系统，当驾驶员踩下刹车踏板时，动能回收机构先于机械卡钳机构动作，构成刹车过程的前半段，当司机刹车踏板运动至一半或者三分之一的行程时，无论动能回收机构的做功状态如何，都必须触发机械卡钳机构动作，以摩擦刹车盘制动，确保行驶安全，机械卡钳机构动作时，动能回收机构的滚轮压力保持在安全范围内的最大值，与机械卡钳机构同时做功，从而提升制动效果。
38.工作过程：
39.本实用新型工作原理图如图2所示，其中，a1-a7均为圆形滚轮，用于与刹车卡盘1形成滚动摩擦，轻度刹车时带动与其连接的发电齿轮组5产生高转速，进而带动小型发电机发电；重度刹车时，小型发电机通电变为电动机，为a1-a7提供反向旋转阻力，提升减速效果，b1-b4均为液压活塞，其工作原理与碟刹相同，通过滚轮安装架3为a1-a7提供均衡压力，
c1、c2为复位弹簧，当b1-b4不做功时，通过滚轮安装架3带动a1-a7脱离刹车卡盘1，图中箭头方向为相应部件的运动方向。
40.当驾驶员踩下刹车踏板时，动能回收卡钳2首先动作，液压机构推动带有回弹功能的滚轮安装架3，进而带动滚轮组4与刹车卡盘1边缘的粗糙凹凸结构进行充分咬合，带动圆形滚轮旋转，圆形滚轮连接带有加速能力的发电齿轮组5，驱动小型发电机组6产生超高转速，进行大功率发电，同时，制动系统中的电控系统根据车速、刹车踏板的踩踏力度和速度，对小型发电机施加反向电流，使得动能回收卡钳2在进行大力和快速刹车时，利用电动机特性和机械齿轮的扭力放大效应，构成强大减速机构，制造出足够强大的渐进式滚动阻力，抵消掉来自刹车卡盘1的巨大机械势能，从而起到快速减速效果，最大限度的避免车辆在高负载、长下坡和频繁启停时传统碟刹热衰减效应，消除事故隐患，当驾驶员将刹车踏板踩踏到1/3或1/2(系统预设值)时，无论动能回收卡钳2的做功状态如何，都必须触发机械卡钳机构动作，以摩擦刹车卡盘1制动，确保行驶安全，刹车卡钳10动作时，动能回收卡钳2上的滚轮压力保持在安全范围内的最大值，与刹车卡钳10同时做功，保证刹车效率的最大化。
41.本实用新型的有益效果是机械卡钳机构与动能回收机构配合，将刹车过程分为两段，设有动能回收机构，可在刹车过程中对刹车动能进行回收利用，设有发电机构，在动能回收机构的作用下将回收的能量转换为电能，进行大功率发电，并可配合机械卡钳机构使动能回收机构制造出渐进式滚动阻力，抵消掉来自刹车盘的巨大机械势能起到快速减速效果，最大限度避免车辆在高负载、长下坡和频繁启停时传统碟刹热衰减效应，消除事故隐患，设有液压机构，其带动动能回收机构先于机械卡钳机构动作，设有复位机构，当液压机构不做功时，带动动能回收机构复位，实用性强，并且刹车卡盘边缘外侧设计为凹凸耐磨的碳陶材质外层，有利于提升动能回收和辅助刹车效果。
42.以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。