阅读说明：本技术 大学生方程式电动赛车专用制动装置 (The dedicated brake apparatus of the electronic racing car of university student's equation ) 是由 陈子龙 王意东 彭忆强 于 2019-09-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了大学生方程式电动赛车专用制动装置,包括常规制动机构和制动能量回收机构,制动能量回收机构的开启和关闭是依靠制动踏板踩下时的加速度来控制,当赛车手急踩制动踏板,卷收器中织带卡住,并使得张紧轮压紧皮带,皮带将发动机或变速器输出轴的能量传递给发电机进行能量回收,制动踏板缓慢踩下时,卷收器不锁死,发电机不工作；制动能量回收机构是否开启是依靠卷收器的机械结构自动判断,不需要额外设置传感器和电控系统,安全性高且使用方便,且可以直接在现有的赛车上进行改造,其中的发电机、卷收器等零件可以直接购买安装,结构简单,成本低,非常适合大学生方程式赛车使用。(The invention discloses the dedicated brake apparatus of the electronic racing car of university student's equation, including conventional brake mechanism and Brake energy recovery mechanism, the opening and closing of Brake energy recovery mechanism are acceleration when stepping on by brake pedal to control, when racing driver suddenly steps on brake pedal, ribbon blocks in coiler, and tensioning wheel is made to compress belt, the energy transmission of engine or transmission output shaft is carried out energy regenerating to generator by belt, when brake pedal is slowly stepped on, coiler does not lock, and generator does not work；Whether Brake energy recovery mechanism, which opens, is judged automatically by the mechanical structure of coiler, it does not need that sensor and electric-control system additionally is arranged, it is highly-safe and easy to use, and it can be directly transformed in existing racing car, the parts such as generator therein, coiler can directly buy installation, structure is simple, at low cost, is very suitable to the use of university student's equation motorcycle race.)

大学生方程式电动赛车专用制动装置

技术领域

本发明涉及大学生方程式赛车领域，具体涉及大学生方程式电动赛车专用制动装置。

背景技术

目前大学生方程式赛车的比赛分三个组别，分别是燃油车组、电动车组、无人驾驶车组，其中的电车组赛车在参赛时，由于动力系统使用的是电机+电池系统，在比赛中为了尽可能的节约能耗，需要设计制动能量回收系统，即赛车制动时将赛车多余的动能转化为电能储存到电池上进行再利用，以提高赛车行驶里程，但是目前的制动能量回收系统的控制方式是电控方式，其包括与汽车半轴刚性连接的发电机和多个传感器，传感器判断汽车车速降低或驾驶员踩刹车后，发电机开始发电，消耗汽车半轴上的能量，现有的汽车制动能量回收系统为了适应多种路况，其发电机的介入时机和制动力的大小由单片机或微型处理器提前根据车速、踏板制动力、车重等参数综合计算得出的，且可以根据不同情况调整回收制动力的大小，因此控制系统中的数据采集过程非常复杂，厂商往往要进行长时间的数据采集、标定等才能将制动能量回收系统和常规制动装置相互匹配；且现有的制动能量回收系统何时工作是靠电控系统，一旦电控系统发生问题，则制动能量回收系统一般无法使用。

而大学生方程式电动塞车只在赛道行驶，赛道场地固定，行驶工况较为简单，且相对于量产车辆来说，赛车的制造成本低，且数量很少，无法和量产车一样使用电控系统来判断制动能量回收系统何时介入，因此目前大部分车队的结构是将制动踏板通过拉绳连接一个离合器，离合器将发动机与发电机的转轴连接，当踩下制动踏板后，离合器闭合，则发动机带动发电机发电，实现了制动能量回收，但是实际使用时发现，赛车手轻点刹车，或者缓慢踩下刹车时，一般是控制赛车缓慢降速或滑行，不希望发电机介入，如发电机介入，则赛车降速过大，需要重新提速，这样会影响赛车的行驶速度，而深踩刹车或急刹车时，希望发电机介入，将部分制动能量回收，但是现有的制动踏板-离合器结构使得赛车手只要踩下刹车，则制动能量回收装置中的发电机立即介入，无法实现这样的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供大学生方程式电动赛车专用制动装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：大学生方程式电动赛车专用制动装置，所述的动装置包括在电动赛车上已经安装好的常规制动机构，和制动能量回收机构，所述的常规制动机构为赛车已有的液压盘式制动机构或电驱动盘式制动机构；

所述的制动能量回收机构包括制动踏板前端焊接的连接杆，连接杆与制动踏板的长度方向垂直设置，连接杆靠近赛车外侧的一端设置的通孔内穿入第一钢丝绳的一端，第一钢丝绳的另一端与插扣的一端绑紧连接，插扣的插槽与插板的舌片相互配合，插板与织带的一端绑紧连接，织带的另一端穿入卷收器，卷收器的壳体与第二钢丝绳的一端通过插扣/插板连接或绑紧连接，卷收器的壳体与第一滑块卡扣连接或螺栓连接，第一滑块沿第二水平导轨滑动，第二水平导轨通过螺栓或焊接方式安装在赛车车架相应位置，第二水平导轨沿赛车纵向方向设置；第一滑块的一个端面与第一回位弹簧的一端焊接或卡扣连接，第一回位弹簧的另一端与赛车车架的钢管焊接或卡扣连接；

第二钢丝绳的另一端与第一摆杆的一端绑紧连接或通过吊环、吊钩连接，第一摆杆的中部通过铰链方式与赛车车架连接，第一摆杆的另一端与第二摆杆的一端铰接，第二摆杆的另一端与拨叉的叉杆杆体底部铰接，拨叉的叉杆端部的拨叉环套在第二滑块的外侧面设置的环形凹槽内，第二滑块与赛车车架的钢管上设置的水平导轨配合，水平导轨沿赛车纵向方向布置；拨叉沿水平导轨滑动；第二滑块的一侧侧面设置圆形孔，圆形孔内***张紧轮的转轴，张紧轮与皮带的外侧面紧贴，皮带的一端套在转轴上，另一端套在发动机输出轴或变速器输出轴上；所述第一摆杆一端的外侧面与第二回位弹簧的一端焊接连接或卡扣连接，第二回位弹簧的另一端与第二滑块的一个端面焊接连接或卡扣连接；

所述转轴位于发动机上方或变速器上方，转轴的两端套设滚针轴承，滚针轴承安装在圆筒形的轴承支座内，轴承支座远离转轴中央的一端套设或焊接带有通孔的方形支耳，支耳与赛车车架上相应位置焊接的带有螺纹孔的方形支座通过螺栓连接在一起；转轴的中央外侧套设发电机，发电机的底座法兰与赛车车架上相应位置焊接的带有螺纹孔的方形支座连接在一起，发电机与车架之间的连接螺栓外侧包裹橡胶套。

优选的，所述插扣、插板的结构与汽车安全带用插扣、插板的结构一致，所述织带的结构与汽车安全带用织带结构一致；所述卷收器的结构与汽车安全带用织带拉出加速度敏感式卷收器的结构一致。

优选的，所述织带可伸出卷收器的长度定义为第一长度，制动踏板踩到底后织带没有被卷收器卡住的情况下其伸出的长度定义为第二长度，第一长度小于第二长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：当赛车手急踩制动踏板，卷收器中织带卡住，并使得张紧轮压紧皮带，皮带将发动机或变速器输出轴的能量传递给发电机进行能量回收，制动踏板缓慢踩下时，卷收器不锁死，发电机不工作；制动能量回收机构是否开启是依靠卷收器的机械结构自动判断，不需要额外设置传感器和电控系统，安全性高且使用方便，且可以直接在现有的赛车上进行改造，其中的发电机、卷收器等零件可以直接购买安装，结构简单，成本低，非常适合大学生方程式赛车使用。

附图说明

图1为大学生方程式电动赛车主视示意图；

图2为图1中制动能量回收机构局部放大视图；

图3为图1中制动能量回收机构结构左视图示意图

图4为第一钢丝绳在赛车座舱内布置俯视示意图；

图5为卷收器结构原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～4，本发明实施例中，大学生方程式电动赛车专用制动装置，所述的动装置包括在电动赛车上已经安装好的常规制动机构和制动能量回收机构，赛车的常规制动机构为大学生方程式电动赛车FSAE赛事指定的液压盘式制动装置或电驱动盘式制动装置；

当常规制动机构为液压盘式制动机构时，其包括赛车驱动用电动机的输出轴上安装的液压泵、液压管路，以及安装在车架上的制动支架、液压制动钳、液压制动钳中间放置的制动摩擦片，以及安装在轮毂上的制动盘；当常规制动机构为电驱动盘式制动机构时，其包括安装在赛车车架上相应位置的电动推杆，电动推杆的杆端安装制动摩擦片，制动摩擦片与安装在轮毂上的制动盘接触；赛车的发动机放置在车架中部横向布置，发动机输出轴通过链条或皮带与变速器输入轴连接，变速器输出轴上安装差速器，差速器与半轴连接，半轴与驱动轮的轮毂连接，差速器、半轴共同构成驱动桥；

所述的制动能量回收机构包括制动踏板14前端焊接的连接杆11，连接杆11相对于制动踏板14的长度方向垂直设置，连接杆11靠近赛车外侧的一端设置的通孔内穿入第一钢丝绳12的一端，第一钢丝绳12的另一端与插扣21的一端绑紧连接，插扣21的插槽与插板22的舌片相互配合，插板22与织带23的一端绑紧连接，织带23的另一端穿入卷收器24，卷收器24的壳体与第二钢丝绳25的一端通过插扣/插板连接或绑紧连接；卷收器24的壳体还与第一滑块41卡扣连接或螺栓连接，第一滑块41沿第二水平导轨42滑动，第二水平导轨42通过螺栓或焊接方式安装在赛车车架相应位置，第二水平导轨42沿赛车纵向方向设置；第一滑块41的一个端面与第一回位弹簧43的一端焊接或卡扣连接，第一回位弹簧43的另一端与赛车车架的钢管焊接或卡扣连接；

所述插扣21、插板22的结构与汽车安全带用插扣、插板的结构一致，所述织带23的结构与汽车安全带用织带结构一致；所述卷收器24的结构与汽车安全带用织带拉出加速度敏感式卷收器的结构一致，织带拉出加速度敏感式卷收器的基本结构见附图5，织带23缠绕在卷筒上，卷筒的一端外侧设置棘轮92，织带23拉出时，棘轮92与卷筒共同旋转，当织带23拉出速度正常时，卷收器壳体内设置的摆杆91所受离心力较小，无法克服弹簧弹力，因此其没有摆动，当织带拉出速度较大时，摆杆91受到离心力的作用从而发生摆动，其端部推动卷收器壳体内设置的凸台93运动，凸台93上设置的滑动销94***带有棘爪的滑动板95上设置的滑动槽，则凸台93的滑动销94推动滑动板95运动，使滑动板95的棘爪与棘轮92卡住，织带23停止拉出，实现急拉织带23时卡住的效果；所述卷收器24也可以是其他结构的织带拉出加速度感应式卷收结构，例如滚珠式结构或摆锤式结构；卷收器、织带、插扣、插板均可以直接使用量产汽车上的已有产品，例如西华大学车队使用的即为qq汽车和奥拓汽车的驾驶位安全带结构直接拆卸后安装在赛车上，且本方案并不是对卷收器结构进行优化，因此直接购买现有成熟产品即可。

第一钢丝绳12与织带23、卷收器24与第二钢丝绳25之间设置的插扣21、插板22是为了方便拆装检修，也可以选择直接将第一钢丝绳12和织带23绑紧，将第二钢丝绳25与卷收器24壳体上设置的连接孔绑紧，这样的连接为固定连接，如赛车检修次数少时可以使用；

第二钢丝绳25的另一端与第一摆杆15的一端绑紧连接或通过吊环、吊钩连接，第一摆杆15的中部通过铰链方式与赛车车架连接，第一摆杆15位于电动机或变速器上方位置；第一摆杆15的另一端与第二摆杆16的一端铰接，第二摆杆16的另一端与拨叉17的叉杆杆体底部铰接，拨叉17的叉杆端部的拨叉环套在第二滑块18的外侧面设置的环形凹槽内，第二滑块18与赛车车架的钢管上设置的水平导轨19配合，水平导轨19沿赛车纵向方向布置；拨叉17沿水平导轨19滑动；第二滑块18的一侧侧面设置圆形孔，圆形孔内***张紧轮20的转轴，张紧轮20与皮带5的外侧面紧贴，皮带5的一端套在转轴1上，另一端套在发动机输出轴或变速器输出轴上；所述第一摆杆15一端的外侧面与第二回位弹簧10的一端焊接连接或卡扣连接，第二回位弹簧10的另一端与第二滑块18的一个端面焊接连接或卡扣连接；

所述转轴1位于发动机上方或变速器上方，转轴1的两端套设滚针轴承，滚针轴承安装在圆筒形的轴承支座2内，轴承支座2远离转轴1中央的一端套设或焊接带有通孔的方形支耳3，支耳3与赛车车架上相应位置焊接的带有螺纹孔的方形支座通过螺栓连接在一起；转轴1的中央外侧套设发电机6，发电机6的底座法兰与赛车车架上相应位置焊接的带有螺纹孔的方形支座连接在一起，发电机6与车架之间的连接螺栓外侧包裹橡胶套。

在赛车制作时，根据车架尺寸、制动踏板14位置、发动机或变速器位置、第一摆杆15位置、第二摆杆16位置确定出第一钢丝绳12、第二钢丝绳25的走线布局及理论长度，走线时第一钢丝绳12从制动踏板14至第一摆杆15之间的部分从赛车座舱一侧的边缘地板处走线，绕开驾驶员座椅，走线时可以使用卡扣或螺纹连接式支座或钢丝绳套进行局部限位，这样可以保证驾驶员踩制动踏板时，不与第一钢丝绳12发生干涉；为了节约成本，所述第一钢丝绳12、第二钢丝绳25为雪佛兰新赛欧1.4离合器拉线，或昌河北斗星离合器拉线，或福田L0162030018A0离合器拉线，或其他型号的汽车用离合器拉线；使用上述汽车用离合拉线时，其都包括了线体、支座、手动长度调节机构，且本方案中的第一钢丝绳12、第二钢丝绳25的使用原理与汽车离合器拉线的使用原理一致，可以直接使用现有的汽车离合器拉线。

本发明的使用方法为：赛车手轻点刹车或者缓慢踩下制动踏板14时，卷收器24中的织带23被抽出，一起与第一钢丝绳12运动，卷收器24本体在第一回位弹簧43的作用下没有运动，则第二钢丝绳25、第一摆杆15、第二摆杆16均没有运动，张紧轮20与皮带5之间没有压紧力，转轴1不旋转，发电机不工作；

赛车手急踩制动踏板14时，卷收器24中的织带23卡住不伸出，则卷收器24的壳体克服第一回位弹簧43的弹力，并与第一钢丝绳12、第二钢丝绳25一起运动，带动第一摆杆15、第二摆杆16运动，使滑块18沿导轨19运动，张紧轮20压紧皮带5，使得皮带5可以将发动机或变速器的输出扭矩传递给转轴1，转轴1上套设的发电机6开始发电，并给赛车提供了制动阻力，发电机6发出的电流经过整流器的整流传递给蓄电池储存起来，本方案只针对赛车的制动部分进行创新，发电机、整流器和蓄电池部分可以直接使用FSAE组委会推荐的厂家进行配套，也可以自行购买，例如欧迈机电公司研制的48V/60V发电机组件，其包括了发电机、整流器、控制器、蓄电池，也可以使用其他厂家的制动能量回收装置。

缓慢松开制动踏板14，使得卷收器24在第一回位弹簧43的作用下回位，且此时卷收器24回复初始形态，织带23可以重新被拉出或重新被卡住；实际使用时，如果急踩制动踏板14后又急松，则卷收器24可以回位，而卷收器24内的织带23仍然处于卡住状态，这时可以轻点制动踏板14，然后再松开，则织带23可以脱离卡住状态，卷收器24回复初始形态；

更好的实施方式是：所述织带23可伸出卷收器24的长度定义为第一长度，制动踏板14踩到底后织带23没有被卷收器24卡住的情况下其伸出的长度定义为第二长度，第一长度小于第二长度；这样可以实现赛车手在较长时间内缓慢踩下刹车时，当织带23缓慢伸出卷收器24时，发电机不工作，当织带已经完全伸出卷收器24后，与卷收器24一起继续运动，则此时发电机开始工作，也就是遇到驾驶员需要制动力较大，且踩踏速度较慢的工况时，也可以回收部分能量，该工况常见于赛车在直线赛道加速后的制动过程；

本方案的专用制动装置可以有效适应赛车在不同制动工况下，制动能量回收机构的自动开启或关闭，使用效果好，且制动能量回收机构是否开启是依靠卷收器自动判断，不需要额外设置传感器和电控系统，也不需要赛车手单独控制，安全性高且使用方便，而且本制动装置可以直接在现有的赛车上进行改造，其中的制动能量回收机构、卷收器、织带、拉绳均可以直接购买或使用量产汽车的成熟产品安装，结构简单，成本低，非常适合大学生方程式赛车使用。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。