【摘 要】一种新型动力制动装置由（1）刹车盘驱动齿轮、（2）液压油泵、（3）电液伺服阀、（4）低速液压马达、（5）带同步器的变速离合器、（6）联轴器、（7）弹性联轴器、（8）溢流阀、（9）液压油箱、（10）和（11）带轴的导向传动齿轮等组成。刹车盘驱动齿轮是本技术特设的传动齿轮，在传动过程中承受着作用力与反作用力，液压油泵是一种能量转换装置，将轮毂刹车盘旋转的机械能转换为油液的压力能。液压马达在电液伺服阀的控制下，在制动刹车时将油液的压力能转换为逆向驱使轮毂刹车盘旋转的机械能。带同步器的变速离合器是多低速档反向传动变速器，一端连接液压马达、另一端由联轴器通过带轴的导向传动齿轮连接轮毂刹车盘驱动齿轮，车辆正常行驶时带同步器的变速离合器处在空挡同步位置，液压马达输出传递给刹车盘驱动齿轮的力为辅助车辆前进的牵引力；而在车辆刹车或停止时变换带同步器的变速离合器处在所需要的低速档位上，液压马达输出传递给刹车盘驱动齿轮的力为阻止车辆前进的反作用力，可以按照所需进行减速运行或刹车停止。该装置明智地利用了刹车盘驱动齿轮反馈的能量，有效地发挥作用力与反作用力的牵引与制动，消除了现有刹车摩擦高温的弊端，大幅度提高了整车的运行性能极其使用寿命，该项装置可应用于所有行业的动力制动，是取代现有制动刹车的首选。

【关键词】刹车盘驱动齿轮；带同步器的变速离合器；弹性联轴器；带轴的导向传动齿轮

1引言

制动装置其实就是所有动力的减速刹车装置，无论是电机驱动，还是消耗燃油的内燃机都必须要有一套安全、稳定的刹车装置。刹车系统的原理就是制造出巨大的摩擦力，具体在汽车上就是将车辆的动能转化为摩擦热能。现有的刹车装置有鼓式刹车和盘式刹车两种方式，都采用刹车片和轮毂、轮鼓或碟盘之间产生摩擦刹车。动力的能量（包括惯性能量）越大，车辆在行驶过程中由于频繁使用制动，制动器的摩擦产生的热量也越大，使制动器温度急剧上升。这就要求刹车片材料的质量也越高，因此对刹车片材料的耐磨、耐热性能要求特别严格，而且国内外在不断地研究新材料、新工艺，以确保刹车安全、稳定可靠，特别是应用于在汽车上的刹车系统故障率高，在使用中维修、更换频繁。该技术涉及机械、电气工程中的能量转换及其自动控制的一种新型的动力制动装置。

2 制动装置结构原理简介

2.1制动装置结构

如附图所示，该新型动力制动装置由（1）刹车盘驱动齿轮、（2）液压油泵、（3）电液伺服阀、（4）低速液压马达、（5）带同步器的变速离合器器、（6）联轴器、（7）弹性联轴器、（8）溢流阀、（9）液压油箱、（10）和（11）带轴的导向传动齿轮等组成。刹车盘驱动齿轮是本发明特设的传动齿轮，在传动过程中承受着作用力与反作用力，在正常行驶状况下都是作用力，在制动或者停止状况下才有反作用力。液压油泵是一种能量转换装置，由弹性联轴器通过带轴的导向传动齿轮和刹车盘驱动齿轮链接，将轮毂刹车盘旋转的机械能转换为油液的压力能，液压马达在电液伺服阀的控制下，在制动刹车时将油液的压力能转换为反向驱使轮毂刹车盘旋转的机械能（正常情况下，因带同步器的变速离合器处在同步空挡位置，是和轮毂刹车盘同步运行的，液压马达输出的能量能增强车辆行走的牵引力，只有在制动刹车时操作带同步器的离合变速器处在不同档位低速并改变旋转方向）。带同步器的变速离合器，一端连接液压马达、另一端由联轴器通过带轴的导向传动齿轮连接轮毂刹车盘驱动齿轮，正常时处在同步空挡位置，只有在制动刹车时转换为多档低速反向传动，从而使车辆减速慢行及最佳的安全、平稳停车。

2.2 制动装置控制过程

如附图所示：车辆正常行驶时，车辆的全部动能（也包括惯性动能）作用于轮毂上，而轮毂的刹车盘驱动齿轮（1）通过（11）带轴的导向传动齿轮连接弹性联轴器（7）驱动液压油泵（2）工作，液压油泵（2）产生的高压液压油通过电液伺服阀（3）使液压马达（4）工作，液压马达（4）是和带同步器的变速离合器（5）连接、再将输出力由联轴器（6）通过带轴的导向传动齿轮（10）作用于轮毂刹车盘齿轮（1）上，带同步器的变速离合器（5）的换挡变换操作杆是直接通向驾驶室的、便于操作制动换挡。正常行驶时带同步器的变速离合器（5）处于同步空挡位置，液压马达（4）通过带同步器的变速离合器（5）输出给轮毂刹车盘齿轮（1）的是作用力，能起到增强车辆牵引力的作用；在制动时则通过档位变换为反向多档低速、将液压马达输出的力变换为反向、低速、大扭矩的反作用力加在轮毂的刹车盘齿轮（1）上，迫使轮毂制动刹车，并且根据现场需求变换带同步器的变速离合器（5）的档位，改变加在刹车盘齿轮（1）的反作用力的大、小，使车辆减速慢行或者停止。因加在轮毂刹车盘齿轮（1）上的是一对作用力与反作用力，带同步器的变速离合器（5）在空挡位置时是同步的作用力，在其它低速档位上是反转运行的反作用力。因作用力与反作用力的传动是通过齿轮传动，只要润滑條件满足要求，就能达到在车辆正常行驶时提高牵引力、增加动能、降低燃油消耗；在车辆制动时能安全、平稳减速或者停止，不存在刹车摩擦高温过热、制动失灵的弊病，能大幅度提高整车的运行性能极其使用寿命，特别是行驶的安全性得到了可靠保障。

该项装置在其它轮毂刹车盘上原理如同所述，有关用于配合该项目自动控制的扭力传感器、速度传感器、温度传感器、管路、操作杆等在附图中省去。本技术之目的在于改变现有刹车系统的能量转换装置，在刹车时将车辆的动能（包括惯性能量）转换为另一种可逆的能量，将车辆前进的动能（包括惯性能量）通过逆向的传动离合减速装置作用在轮毂上，形成了一对平衡的作用力与反作用力。即：原驱使继续向前的力为作用力，而后改变方向、迫使车辆刹车停止的逆向力为反作用力。因它们都来源于同一个动力源，大、小相等、方向相反，而且是减速变速传动，无刹车片和轮毂、轮鼓或碟盘之间的制动热摩擦、消除了摩擦热能，改变逆向离合多档减速机的传动比率就能改变作用在车轮上的反作用力的大小，反作用力小于作用力时，车辆减速运行，反作用力等于作用力时，车辆制动停止，在紧急情况下可使反作用力大于作用力，使车辆快速停止。

3 结束语

如今国内外所有制动刹车装置几乎都是采用鼓式刹车和盘式刹车两种方式，而且刹车片是关键的高温耐磨材料，到目前为止也没有能耐长时间高负荷、高热量的耐磨材料，特是在长时间整个刹车制动过程中摩擦产生的热量难以散热，会造成刹车失灵，对人、对物都存在着很大的安全隐患。本技术的新型动力制动装置提供了一种不受时间影响、能长期运行与制动的新方式、新方法，能完全避免上述缺陷，实现低速减速运行、安全、平稳制动刹车。特别是当今的液压传动、变速机械日新月异，为本技术新型动力制动装置的发展，无论在性能、使用寿命上都得到了有利的保障，该项技术必将成为工业领域应用的首选装置。

参考文献：

[1]张旺狮，车辆制动装置（第二版）中国铁道出版社出版，2015.

作者简介：

肖谋廷，讲师，电气工程师，研究方向为机电一体化自动控制系统。

（作者单位：湖南省机械工业研究院）