本發(fā)明涉及一種汽車制動裝置，特別涉及一種雙盤式電磁制動器及其在不同工況時的制動方法。

背景技術(shù)：

盤式制動器由于穩(wěn)定性好，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，維修方便等優(yōu)點，目前被廣泛使用于各種車輛的制動系統(tǒng)中。隨著人們對制動性能要求的不斷提高，防抱死制動(Antilock Brake System)，牽引力控制系統(tǒng)(Traction Control System)，電子穩(wěn)定性控制程序(Electronic Stability System)，主動避撞技術(shù)(Adaptive Cruise Control)等越來越多的附加機構(gòu)安裝于制動線路上，提高了車輛制動性能的同時，制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，也增加了液壓回路泄漏的隱患，提高了裝配、維修的難度。

盤式制動器作為一種摩擦制動方式，在頻繁制動或者下長坡制動時會引起“熱衰退”現(xiàn)象，導致車輛制動性能下降甚至制動失效。因此，在轎車上增加非接觸式制動系統(tǒng)來改善車輛制動性能成為一種可能的技術(shù)途徑。

隨著電子，特別是集成電路的發(fā)展，汽車制動系統(tǒng)的形式也將發(fā)生變化。線控制動(Brake-By-Wine)是未來制動控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，其傳遞的是電，而不是液壓油或壓縮空氣，可以省略許多管路和傳感器，縮短制動反應(yīng)時間，給制動系統(tǒng)帶來巨大的變革。車輛制動控制技術(shù)朝著電制動方向發(fā)展的同時，為車輛智能控制提供了條件。線控制動控制因其巨大的優(yōu)越性，必將取代傳統(tǒng)的以液壓為主的傳統(tǒng)制動控制系統(tǒng)。

因此，目前需要一種既適用于線控制動，又能在一定程度上解決摩擦式制動器“熱衰退”現(xiàn)象的盤式制動器方案。

中國專利(CN103807336A)公開了一種汽車電渦流與液壓鉗盤式制動器，通過安裝在車輪萬向節(jié)處的電渦流制動器裝配體及鉗盤式制動器裝配體，在制動時同時對制動盤產(chǎn)生制動力矩；但是其液壓鉗盤式的結(jié)構(gòu)未能解決液壓制動線路復(fù)雜的問題。

中國專利(CN201062644A)公開了一種汽車電磁盤式制動器，通過控制單元直接對制動鉗組的電磁線圈進行電流控制，替代了通常的液壓制動系統(tǒng)；但是其單盤式的結(jié)構(gòu)方案無法解決傳統(tǒng)盤式制動器的“熱衰退”問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種雙盤式電磁制動器及其在不同工況時的制動方法，通過對電磁制動鉗總成、電磁緩速盤總成中電磁線圈電流大小的控制，實現(xiàn)摩擦制動與電磁制動的集成制動，使得單一摩擦制動下的“熱衰退”現(xiàn)象得以解決，同時實現(xiàn)“線控”制動，以“電”作為制動器的驅(qū)動方式。

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種雙盤式電磁制動器，其特征在于，包括電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成，所述電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成分別通過第一盤轂、第二盤轂固定在傳動軸上；

所述電磁制動鉗總成包括摩擦制動盤及制動鉗總成，所述制動鉗總成包括第一制動塊、第一電磁線圈、導向柱、復(fù)位彈簧、導向套筒、制動塊安裝架、第二制動塊、第二電磁線圈及固定柱，所述摩擦制動盤的上端位于第一制動塊、第二制動塊之間且留有空隙；

所述制動塊安裝架包括第一制動塊支架、第二制動塊支架及中間連接支架，所述中間連接支架的兩端分別與第一制動塊支架、第二制動塊支架的上端連接固定；所述第一制動塊支架的下端通過導向套筒連接有第一制動塊，所述導向套筒內(nèi)部設(shè)有導向柱，所述導向柱靠近第一制動塊支架的一端連接與復(fù)位彈簧，所述導向柱的另一端與第一制動塊固結(jié)，所述導向柱上饒有第一電磁線圈；所述第二制動塊支架的下端通過固定柱與第二制動塊固結(jié)，所述固定柱饒有第二電磁線圈；通過控制第一電磁線圈和第二電磁線圈中的電流來控制第一制動塊和第二制動塊；

所述電磁緩速盤總成包括電磁緩速盤、勵磁線圈支架及n個勵磁線圈總成，n為≥4的偶數(shù)；所述電磁緩速盤與摩擦制動盤之間的傳動軸上通過勵磁線圈支架固定有勵磁線圈總成，勵磁線圈總成靠近電磁緩速盤；

所述勵磁線圈總成包括鐵芯擋板、鐵芯及第三電磁線圈，所述鐵芯的兩端由鐵芯擋板固定，鐵芯上饒有第三電磁線圈，通過控制第三電磁線圈中電流來控制磁場。

上述方案中，所述電磁緩速盤、勵磁線圈支架及摩擦制動盤均隨傳動軸做圓周運動。

上述方案中，所述n個勵磁線圈總成按圓周分布固定在勵磁線圈支架上。

上述方案中，所述電磁制動鉗總成提供了摩擦制動力，所述電磁緩速盤總成提供了電磁制動力。

一種雙盤式電磁制動器在不同工況時的制動方法，其特征在于，制動分為兩個階段：制動第一階段以當前車速為基準將車輛的行駛工況劃分為高速、中速、低速三種工況，車輛高速運行時，電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成同時工作；車輛中速運行時，電磁緩速盤總成單獨工作；車輛低速運行時，電磁制動鉗總成單獨工作；根據(jù)制動第一階段反饋的制動力大小情況，制動第二階段分為制動力偏大、制動力合適、制動力偏小三種工況，制動力偏大時，電磁緩速盤總成單獨工作；制動力合適時，保持電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成工作狀態(tài)不變；制動力偏小時，電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成同時工作；直至滿足駕駛員的制動需求。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明述及的制動器，包括電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成兩個部分；電磁制動鉗總成中，通過控制第一電磁線圈、第二電磁線圈中的電流來控制第一制動塊及第二制動塊，電磁制動鉗總成提供摩擦制動力；電磁緩速盤總成中，通過控制第三電磁線圈中的電流來控制磁場，電磁緩速盤總成提供電磁制動力；通過兩種制動力在不同路況工況下的組合，實現(xiàn)最優(yōu)制動，減少不必要的能量損耗。本發(fā)明利用電磁線圈替代液壓氣壓缸，簡化了制動器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了線控制動；通過在原有摩擦制動盤的基礎(chǔ)上，增加電磁緩速盤，通過雙盤式的結(jié)構(gòu)，解決單一制動模式下，摩擦制動盤頻繁制動導致的“熱衰退”現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雙盤式電磁制動器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明電磁制動鉗總成的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3本發(fā)明電磁緩速盤總成的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為雙盤式電磁制動器的軸測圖；

圖5為電磁緩速盤總成制動力產(chǎn)生原理示意圖；

圖6為采用雙盤式制動器制動時的流程圖；

圖7為邏輯控制器的邏輯控制圖。

其中：1-第一制動塊，2-第一電磁線圈，3-導向柱，4-復(fù)位彈簧，5-導向套筒，6-第一制動塊支架，7-中間連接支架，8-第二制動塊，9-第二電磁線圈，10-第二制動塊支架，11-固定柱，12-電磁緩速盤，13-第二盤轂，14-傳動軸，15-鐵芯擋板，16-鐵芯，17-第三電磁線圈，18-勵磁線圈支架，19-摩擦制動盤，20-第一盤轂。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明。

如圖1所示，雙盤式電磁制動器包括磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成，電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成分別通過第一盤轂20、第二盤轂13固定在傳動軸14上，電磁制動鉗總成提供了摩擦制動力，電磁緩速盤總成提供了電磁制動力。

如圖2所示，電磁制動鉗總成包括摩擦制動盤19及制動鉗總成，制動鉗總成包括第一制動塊1、第一電磁線圈2、導向柱3、復(fù)位彈簧4、導向套筒5、制動塊安裝架、第二制動塊8、第二電磁線圈9及固定柱11，摩擦制動盤19的上端位于第一制動塊1、第二制動塊8之間且留有空隙；制動塊安裝架包括第一制動塊支架6、第二制動塊支架10及中間連接支架7，述中間連接支架7的兩端分別與第一制動塊支架6、第二制動塊支架10的上端連接固定；第一制動塊支架6的下端通過導向套筒5連接有第一制動塊1，導向套筒5內(nèi)部設(shè)有導向柱3；導向柱3靠近第一制動塊支架6的一端連接與復(fù)位彈簧4，在非制動狀態(tài)下，復(fù)位彈簧4處于收縮狀態(tài)；導向柱3的另一端與第一制動塊1固結(jié)，導向柱3上饒有第一電磁線圈2；第二制動塊支架10的下端通過固定柱11與第二制動塊8固結(jié)，固定柱11饒有第二電磁線圈9。

如圖3所示，電磁緩速盤總成包括電磁緩速盤12、勵磁線圈支架18及6個勵磁線圈總成，電磁緩速盤12與摩擦制動盤19之間的傳動軸14上通過勵磁線圈支架18固定有6個勵磁線圈總成，6個勵磁線圈總成按圓周分布固定在勵磁線圈支架18上(圖4)；6個勵磁線圈總成靠近電磁緩速盤12，中間留有氣隙；勵磁線圈總成包括鐵芯擋板15、鐵芯16及第三電磁線圈17，鐵芯16的兩端由鐵芯擋板15固定，鐵芯16上饒有第三電磁線圈17。

電磁緩速盤12、勵磁線圈支架18及摩擦制動盤19均隨傳動軸14做圓周運動。

通過控制第一電磁線圈2和第二電磁線圈9中電流的通斷可以實現(xiàn)第一制動塊1和第二制動塊8的相互吸引和分離，通過控制第一電磁線圈2和第二電磁線圈9中電流的大小可以實現(xiàn)第一制動塊1和第二制動塊8對摩擦制動盤19的摩擦制動力大小的調(diào)節(jié)；第一電磁線圈2和第二電磁線圈9的繞組數(shù)目和電線直徑根據(jù)實際制動力需求進行計算得出。制動時，第一電磁線圈2和第二電磁線圈9通電相互吸引，第一制動塊1和第二制動塊8壓向摩擦制動盤19的表面，提供了摩擦制動力；制動結(jié)束后，第一電磁線圈2和第二電磁線圈9斷電，在復(fù)位彈簧4的作用下，第一制動塊1和第二制動塊8各自恢復(fù)至初始位置，即摩擦制動盤19松閘。

通過控制第三電磁線圈17中電流的得失，實現(xiàn)繞第三電磁線圈17磁場的形成與消失，使電磁緩速盤12產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象；第三電磁線圈16的繞組數(shù)量、鐵芯17的尺寸及勵磁線圈總成與電磁緩速盤12中間的氣隙大小根據(jù)實際制動力需求進行計算得出。制動時，第三電磁線圈16通電，在電磁線圈周圍形成磁場，磁場中分布有磁感線，電磁緩速盤12處于磁場中，假設(shè)隨傳動軸14的運動方向為如圖5所示的逆時針方向，電磁緩速盤12切割磁感線，在電磁緩速盤12內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成渦電流，從而在電磁緩速盤12內(nèi)產(chǎn)生如圖5所示的順時針的制動力(阻力)，同時，渦電流產(chǎn)生的熱功率產(chǎn)生熱量，消耗了電磁緩速盤12內(nèi)的部分動能(渦流損耗原理)，提供電磁制動力。制動結(jié)束后，第三電磁線圈16斷電，磁場消失，電磁緩速盤12不再產(chǎn)生電磁制動力。

一種雙盤式電磁制動器的工作過程為：

制動開始前，摩擦制動盤19與第一盤轂20、電磁緩速盤12與第二盤轂13分別隨傳動軸14一同做圓周運動。制動開始后，供電系統(tǒng)通過供電線路對第一電磁線圈2、第二電磁線圈9與第三磁線圈17通電；通電后的電磁線圈周圍產(chǎn)生磁場，第一電磁線圈2與第二電磁線圈9相互吸引，在吸引力的作用下，第一電磁線圈2與導向柱3拉伸復(fù)位彈簧4，沿導向套筒5推動第一制動塊1與摩擦制動盤19一起壓向第二制動塊8，實現(xiàn)壓緊制動，壓緊力的大小通過控制電流大小的變化實現(xiàn)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理：導體在磁場中運動時，導體中就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而在導體內(nèi)部就會產(chǎn)生感應(yīng)渦電流，并形成與運動方向相反的力；此時，電磁緩速盤12相當于運動導體，在第三磁線圈17形成的磁場中運動，假設(shè)隨傳動軸14的運動方向為如圖5所示的逆時針方向，電磁緩速盤12切割磁感線，在電磁緩速盤12內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，形成渦電流，從而在電磁緩速盤12內(nèi)產(chǎn)生如圖5所示的順時針的電磁制動力F_p'(阻力)，同時，渦電流形成的熱功率產(chǎn)生熱量，消耗了電磁緩速盤12內(nèi)的部分動能，起到了減速制動的作用。制動完成后，供電系統(tǒng)停止通電，第一電磁線圈2與第二電磁線圈9失去相互吸引力，在復(fù)位彈簧4的作用下，磁場消失，第一電磁線圈2與導向柱3沿導向套筒5帶動第一制動塊1回到初始位置，第一制動塊1、第二制動塊8均與摩擦制動盤19分離，同時，電磁緩速盤12不再產(chǎn)生電磁制動力，制動結(jié)束。

下面結(jié)合圖6簡要說明一種雙盤式電磁制動器在不同工況時的制動方法：

車輛高速運行時，電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成同時工作；車輛中速運行時，電磁緩速盤總成單獨工作；車輛低速運行時，電磁制動鉗總成單獨工作。

駕駛員在駕駛車輛過程中遇到路況需要減速制動時，踩下制動踏板，產(chǎn)生制動信號；制動信號通過線控路線傳送給邏輯控制器，邏輯控制器的控制邏輯圖如圖7所示。

接收到制動信號的邏輯控制器即進入工作狀態(tài)(制動狀態(tài))，進入制動第一階段；邏輯控制器通過車輛上的車速傳感器采集車速信號，根據(jù)采集到的不同車速信號，將車輛的行駛工況分為高速、中速、低速運行三種不同的工況，同時這三種工況又對應(yīng)三種不同的的制動模式：

工況一：高速工況，制動模式為摩擦制動與電磁制動，即同時對電磁制動鉗總成的第一電磁線圈2、第二電磁線圈9與電磁緩速盤總成的第三電磁線圈17提供電流；

工況二：中速工況，制動模式為電磁制動，即不對電磁制動鉗總成中的第一電磁線圈電流2、第二電磁線圈9提供電流，只對電磁緩速盤總成中的第三電磁線圈17提供電流；

工況三：低速工況，制動模式為摩擦制動，即不對電磁緩速盤總成中的第三電磁線圈17提供電流，只對電磁制動鉗總成中的第一電磁線圈電流2、第二電磁線圈9提供電流。

三種工況下供給電流的大小根據(jù)實時車速的大小及制動模式所決定；同時，邏輯控制器通過實時的車速采集，在不改變制動模式的情況下，實時調(diào)節(jié)供給電流的大小，制動第一階段結(jié)束。

此時，邏輯控制器進入制動第二階段；邏輯控制器通過第一電磁線圈電流2、第二電磁線圈9、第三電磁線圈17上的電流傳感器采集電流信號，通過電流信號計算電磁制動鉗總成提供的法向壓力(摩擦制動力)F_p，電磁緩速盤總成提供的電磁制動力F_p'；邏輯控制器通過車輪上的輪速傳感器采集輪速信號，通過輪速信號計算車輪滑移率。

邏輯控制器以車輪最佳滑移率范圍作為指標，將制動第一階段結(jié)束后反饋的制動情況分為制動力偏大，制動力合適和制動力偏小三種工況，同時采取不同的制動措施：

工況一：制動力偏大，切斷電磁制動鉗總成中的第一電磁線圈電流2、第二電磁線圈9電流，只對電磁緩速盤總成中的第三電磁線圈17提供電流，即讓電磁制動單獨工作，減小制動力大??；

工況二：制動力合適，保持電磁制動鉗總成和電磁緩速盤總成工作狀態(tài)不變；

工況三：制動力偏小，同時對電磁制動鉗總成的第一電磁線圈2，第二電磁線圈9與電磁緩速盤總成的第三電磁線圈17提供電流，即同時啟用摩擦制動和電磁制動，提高制動力大小。

直至車輛達到駕駛員制動減速的意圖，制動第二階段結(jié)束。

圖7中車速v的范圍(v₂,v₁)，車輪滑移率s的理想范圍(s₂,s₁)通過實際制動情況需求進行實驗計算得出。

以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實施例，應(yīng)當說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的教導下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明保護。