電磁和摩擦復合盤式制動器及其制動方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電磁和摩擦復合盤式制動器及其制動方法，包括設置在制動盤軸向端面的電磁制動機構(gòu)和設置在制動盤徑向外側(cè)的摩擦制動機構(gòu)，所述電磁制動機構(gòu)包括沿軸向?qū)ΨQ設置在制動盤軸向兩端端面的電磁鐵組件，各電磁鐵組件分別通過連接組件固定在制動盤上，所述電磁鐵組件與制動盤軸向端面之間留有氣隙，所述摩擦制動機構(gòu)和電磁制動機構(gòu)作用于制動盤的制動面相互獨立，所述摩擦制動機構(gòu)包括用于與制動盤的制動面配合形成摩擦制動的楔形摩擦襯塊。本發(fā)明可以縮短制動作用時間，有效提高制動性能和行車安全性，同時能夠很好的控制噪聲和粉塵對環(huán)境的污染，有效的改善制動器的熱衰退性。
【專利說明】
電磁和摩擦復合盤式制動器及其制動方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及汽車制動器領域，特別涉及一種電磁和摩擦復合盤式制動器及其制動方法。
【背景技術】
[0002]盤式制動器是通過制動盤與制動塊之間的摩擦力來降低轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，已廣泛應用于現(xiàn)代汽車領域。但傳統(tǒng)的盤式制動器多為采用摩擦制動的制動器，其存在著一系列的問題，如汽車在下長坡持續(xù)制動過程中或頻繁制動情況下，制動器溫度會急劇的升高，影響制動器的熱衰退性，這樣會影響汽車的制動性能，嚴重時還可能導致制動器失效;并且隨制動器溫度的升高，還會導致制動塊的摩擦加劇，磨損嚴重，縮短了使用壽命；同時摩擦制動過程中會產(chǎn)生制動噪聲和粉塵，對環(huán)境造成污染。近年來，雖然有ABS(車輪防抱死制動系統(tǒng))、TCS(牽引力控制系統(tǒng))等電控系統(tǒng)的應用，制動性能有所改善，但前述種種問題卻依然突出。
[0003]目前，為了解決上述問題，授權公告號為CNl02128227B的中國發(fā)明專利公布了一種電磁和摩擦復合盤式制動器的制動方法，該制動方法通過在傳統(tǒng)盤式制動器的轉(zhuǎn)向節(jié)和制動鉗支架上固定一電磁制動裝置，該電磁制動裝置的永磁體是可以通過液力或電機驅(qū)動轉(zhuǎn)動的，通過調(diào)整永磁體與鐵芯相對角度或線圈繞組中通電電流的大小實現(xiàn)制動力大小的調(diào)整。但是采用這種制動方法的制動器的缺點是電磁制動和摩擦制動共用了制動盤的同一環(huán)形區(qū)域，二者產(chǎn)生的熱量會互相干擾，仍然不能很好的解決制動器的熱衰退性問題，同時摩擦制動引起的制動盤磨損會使鐵芯與制動盤間隙發(fā)生變化，從而影響汽車制動可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電磁和摩擦復合盤式制動器及其制動方法，可以縮短制動作用時間，有效提高制動性能和行車安全性，同時能夠很好的控制噪聲和粉塵對環(huán)境的污染，有效的改善制動器的熱衰退性。
[0005]本發(fā)明的電磁和摩擦復合盤式制動器，包括設置在制動盤軸向端面的電磁制動機構(gòu)和設置在制動盤徑向外側(cè)的摩擦制動機構(gòu)，所述電磁制動機構(gòu)包括沿軸向?qū)ΨQ設置在制動盤軸向兩端端面的電磁鐵組件，各電磁鐵組件分別通過連接組件固定在制動盤上，所述電磁鐵組件與制動盤軸向端面之間留有氣隙，所述摩擦制動機構(gòu)和電磁制動機構(gòu)作用于制動盤的制動面相互獨立，所述摩擦制動機構(gòu)包括用于與制動盤的制動面配合形成摩擦制動的楔形摩擦襯塊。
[0006]進一步，所述制動盤的兩軸向端面上分別沿圓周方向均布設置有偶數(shù)個電磁鐵組件，位于制動盤同一軸向端面的相鄰兩個電磁鐵組件之間的極性相反。
[0007]進一步，位于制動盤軸向兩端的電磁鐵組件分別采用獨立的線路結(jié)構(gòu)。
[0008]進一步，所述連接組件包括對稱設置在制動盤軸向兩側(cè)的安裝底板和定子安裝架，位于制動盤同一軸向端面的各電磁鐵組件固定于所對應的安裝底板上，各安裝底板分別固定于所對應的定子安裝架上，所述定子安裝架固定于制動盤上設置的擋塵板上，所述擋塵板壓裝于制動盤上設置的轉(zhuǎn)向節(jié)上，所述轉(zhuǎn)向節(jié)通過輪轂軸承外套于制動盤上設置的連接套筒外。
[0009]進一步，所述電磁鐵組件包括鐵芯、線圈和磁軛，所述鐵芯與制動盤的軸向端面相垂直，所述線圈纏繞于鐵芯外表面，所述磁軛固定于鐵芯靠近制動盤軸向端面的一端，且磁軛與制動盤軸向端面之間留有氣隙，鐵芯另一端固定在安裝底板上。
[0010]進一步，所述摩擦制動機構(gòu)還包括用于控制楔形摩擦襯塊工作的制動缸，所述楔形摩擦襯塊一端與制動缸的活塞連接，另一端為用于與制動盤上的V形槽配合的楔形部，所述楔形部上以可拆卸的方式設置有用于與制動盤上的V形槽接觸的摩擦片，所述制動缸安裝在制動缸保持架上，所述制動缸保持架固定在制動盤上設置的轉(zhuǎn)向節(jié)上。
[0011 ] 本發(fā)明還公開了一種電磁和摩擦復合盤式制動器的制動方法，包括以下步驟:
[0012]a.當汽車行駛在擁堵路段或等待交通信號燈，需要保持跟車距離頻繁制動時，采用電磁制動機構(gòu)單獨制動，即線圈通入電流，電磁鐵組件產(chǎn)生感應磁場，制動盤轉(zhuǎn)動，作切割磁感線運動，從而會在制動盤兩側(cè)形成電渦流，渦電流也會產(chǎn)生一個磁場，通過兩個磁場相互作用產(chǎn)生阻礙制動盤轉(zhuǎn)動的力，對制動盤制動；
[0013]b.當需要緊急制動或高速制動時，先使用電磁制動機構(gòu)降速，后使用摩擦制動機構(gòu)制動，或者采用電磁制動機構(gòu)與摩擦制動機構(gòu)共同制動；
[0014]c.當汽車低速行駛時，采用摩擦制動機構(gòu)單獨制動，即制動缸推動楔形摩擦襯塊下移，使楔形摩擦襯塊上的摩擦片與轉(zhuǎn)動的制動盤上的V形槽接觸，對制動盤制動。
[0015]進一步，步驟a中，電磁制動機構(gòu)制動過程中，通過控制通入線圈電流的大小控制制動力矩的大小。
[0016]進一步，當汽車行駛在下長坡路段需長時間的連續(xù)制動時，采用電磁制動機構(gòu)實現(xiàn)汽車等速行駛。
[0017]進一步，步驟c中，摩擦制動機構(gòu)制動過程中，通過調(diào)節(jié)制動缸內(nèi)液壓或氣壓的大小控制制動力矩的大小。
[0018]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的電磁和摩擦復合盤式制動器及其制動方法，采用了電磁和摩擦復合制動，制動盤在電磁場中做切割磁感線轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生電渦流，形成阻力矩從而起到制動作用，電磁制動既可大大的減少制動反應時間、增強制動效能，又能減少摩擦制動的使用強度，從而延長摩擦制動機構(gòu)的使用壽命；同時電磁制動相比于傳統(tǒng)的制動方法，制動更加穩(wěn)定，能有效的降低噪聲，而且汽車在下長坡需要長時間的連續(xù)制動時，也可通過電磁制動實現(xiàn)汽車等速行駛;摩擦制動部分采用摩擦效率更高的楔形制動不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動補償，而且由于楔形開槽在外面，散熱效果好;經(jīng)
【申請人】測試，在相同的楔形摩擦襯塊對應圓心角，相同的楔形摩擦襯塊寬度情況下，本發(fā)明的楔形摩擦襯塊的面積比傳統(tǒng)的盤式制動器的摩擦襯塊面積更大，可以適當?shù)目s小制動器的體積;本發(fā)明將制動盤兩個摩擦斜面設計成拆裝式的摩擦面，這樣當摩擦面磨損后只需要更換兩摩擦面，而用于電磁制動的部分則無需更換，可以大大的節(jié)省材料和維修成本。
【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述:
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖2為圖1的俯視圖；
[0022]圖3為圖1的A-A向剖視圖；
[0023]圖4為本發(fā)明楔形摩擦襯塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的俯視圖，圖3為圖1的A-A剖視圖，圖4為本發(fā)明楔形摩擦襯塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示:本實施例的電磁和摩擦復合盤式制動器，包括設置在制動盤I軸向端面的電磁制動機構(gòu)和設置在制動盤徑向外側(cè)的摩擦制動機構(gòu)，所述電磁制動機構(gòu)包括沿軸向?qū)ΨQ設置在制動盤I軸向兩端端面的電磁鐵組件，各電磁鐵組件分別通過連接組件固定在制動盤I上，所述電磁鐵組件與制動盤I軸向端面之間留有氣隙，所述摩擦制動機構(gòu)和電磁制動機構(gòu)作用于制動盤I的制動面相互獨立，使電磁制動機構(gòu)與摩擦制動機構(gòu)實現(xiàn)了“共盤不共區(qū)”，即公用一個制動盤I，但兩種制動機構(gòu)作用區(qū)域不相同，這樣能夠很好的避免制動盤I材料既要摩擦性能好又要導磁性能好的矛盾，同時也避免了摩擦制動機構(gòu)與電磁制動機構(gòu)之間的干擾，采用電磁和摩擦復合制動，制動盤I在電磁場中做切割磁感線轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生電渦流，形成阻力矩從而起到制動作用，電磁制動機構(gòu)既可大大的減少制動反應時間、增強制動效能，又能減少摩擦制動機構(gòu)的使用強度，從而延長摩擦制動機構(gòu)的使用壽命，同時電磁制動相比于傳統(tǒng)的制動方法，制動更加穩(wěn)定，能有效的降低噪聲;所述摩擦制動機構(gòu)包括用于與制動盤I的制動面配合形成摩擦制動的楔形摩擦襯塊15，摩擦制動部分采用摩擦效率更高的楔形制動不僅能夠?qū)崿F(xiàn)自動補償，而且由于楔形開槽在外面，散熱效果好，經(jīng)
【申請人】測試，在相同的楔形摩擦襯塊15對應圓心角，相同的楔形摩擦襯塊15寬度情況下，本發(fā)明的楔形摩擦襯塊15的面積比傳統(tǒng)的盤式制動器的摩擦襯塊面積更大，可以適當?shù)目s小制動器的體積。本實施例中考慮到散熱和制動器自身重量等因素，制動盤I中間開有通風孔結(jié)構(gòu)，同時也可以減小制動器質(zhì)量，避免造成汽車簧下質(zhì)量過大。
[0025]本實施例中，所述制動盤I的兩軸向端面上分別沿圓周方向均布設置有偶數(shù)個電磁鐵組件，位于制動盤I同一軸向端面的相鄰兩個電磁鐵組件之間的極性相反，本實施例中位于制動盤I同一軸向端面的各電磁鐵組件呈N-S-N-S-N形式交叉排列。
[0026]本實施例中，位于制動盤I軸向兩端的電磁鐵組件分別采用獨立的線路結(jié)構(gòu)，可以單側(cè)的電磁鐵組件工作也可以雙側(cè)的電磁鐵組件同時工作。
[0027]本實施例中，所述連接組件包括對稱設置在制動盤I軸向兩側(cè)的安裝底板(前安裝底板2、后安裝底板3)和定子安裝架(前定子安裝架4、后定子安裝架5)，位于制動盤I同一軸向端面的各電磁鐵組件固定于所對應的安裝底板(前安裝底板2、后安裝底板3)上，各安裝底板(前安裝底板2、后安裝底板3)分別固定于所對應的定子安裝架(前定子安裝架4、后定子安裝架5)上，所述定子安裝架(前定子安裝架4和后定子安裝架5)固定于制動盤I上設置的擋塵板6上，所述擋塵板6壓裝于制動盤I上設置的轉(zhuǎn)向節(jié)7上，所述轉(zhuǎn)向節(jié)7通過輪轂軸承8外套于制動盤I上設置的連接套筒9外，本實施例的電磁鐵組件通過固定螺栓IlO固定在所對應的安裝底板(前安裝底板2或后安裝底板3)上，且該安裝底板(前安裝底板2或后安裝底板3)通過該固定螺栓IlO固定于所對應的定子安裝架(前定子安裝架4或后定子安裝架5)上，前定子安裝架4和后定子安裝架5通過固定螺栓1111連接固定，連接固定后的前定子安裝架4和后定子安裝架5安裝固定在擋塵板6上，結(jié)構(gòu)簡單，便于裝配。
[0028]本實施例中，所述電磁鐵組件包括鐵芯12、線圈13和磁軛14，所述鐵芯12與制動盤I的軸向端面相垂直，所述線圈13纏繞于鐵芯12外表面，所述磁軛14固定于鐵芯12靠近制動盤I軸向端面的一端，且磁軛14與制動盤I軸向端面之間留有氣隙，鐵芯12另一端固定在安裝底板(前安裝底板2或后安裝底板3)上，本實施例的鐵芯12通過固定螺栓IV21固定在安裝底板(前安裝底板2或后安裝底板3)上，磁軛14與制動盤I軸向端面之間留有I?2_的氣隙。
[0029]當汽車采用電磁制動時，駕駛員踩下制動踏板，電磁制動機構(gòu)接受到制動踏板處的輸入信號，然后立即接通線圈13的電流，電磁鐵組件便產(chǎn)生感應磁場，制動盤I轉(zhuǎn)動，作切割磁感線運動，從而會在制動盤I兩側(cè)形成電渦流，渦電流也會產(chǎn)生一個磁場，兩個磁場相互作用便產(chǎn)生阻礙制動盤I轉(zhuǎn)動的力，從而實現(xiàn)制動功能，通過控制通入線圈13電流的大小來控制制動力矩的大小，可以輕松實現(xiàn)線性控制。同時由于制動盤I兩側(cè)電磁鐵組件的線路相對獨立，在需要制動力較小的情況下可以僅使用單側(cè)制動。
[0030]本實施例中，所述摩擦制動機構(gòu)還包括用于控制楔形摩擦襯塊15工作的制動缸16，所述楔形摩擦襯塊15—端與制動缸16的活塞17連接，另一端為用于與制動盤I上的V形槽配合的楔形部，所述楔形部上以可拆卸的方式設置有用于與制動盤I上的V形槽接觸的摩擦片18，所述制動缸16安裝在制動缸保持架19上，所述制動缸保持架19固定在制動盤I上設置的轉(zhuǎn)向節(jié)7上，本實施例的制動缸保持架19通過固定螺栓II120固定在轉(zhuǎn)向節(jié)7上，摩擦制動時，通過制動缸16內(nèi)的液壓或者氣壓推動楔形摩擦襯塊15下移，楔形摩擦襯塊15上的摩擦片18與轉(zhuǎn)動的制動盤I上的V形槽接觸，從而產(chǎn)生制動力矩實現(xiàn)制動，通過調(diào)節(jié)制動缸16內(nèi)液壓或氣壓的大小來控制制動力矩的大小，跟傳統(tǒng)的盤式制動器類似，對于ABS、ESP等系統(tǒng)依舊可以采用本發(fā)明的摩擦制動機構(gòu)，制動完畢后通過設置在制動缸16上的回位彈簧的使摩擦制動機構(gòu)回位。
[0031 ] 本發(fā)明還公開了一種電磁和摩擦復合盤式制動器的制動方法，包括以下步驟:
[0032]a.當汽車行駛在擁堵路段或等待交通信號燈，需要保持跟車距離頻繁制動時，采用電磁制動機構(gòu)單獨制動，即線圈13通入電流，電磁鐵組件產(chǎn)生感應磁場，制動盤I轉(zhuǎn)動，作切割磁感線運動，從而會在制動盤I兩側(cè)形成電渦流，渦電流也會產(chǎn)生一個磁場，通過兩個磁場相互作用產(chǎn)生阻礙制動盤轉(zhuǎn)動的力，對制動盤制動，由于汽車行駛在擁堵路段或等待交通信號燈，需要保持跟車距離頻繁制動的情況下，制動強度不大，此時采用電磁制動機構(gòu)單獨制動，可有效減少摩擦制動機構(gòu)的使用，提高摩擦片壽命；
[0033]b.當需要緊急制動或高速制動時，需要的制動力矩較大，且對制動器反應速度要求較高，此等工況下，先使用電磁制動機構(gòu)降速，后使用摩擦制動機構(gòu)制動，或者采用電磁制動機構(gòu)與摩擦制動機構(gòu)共同制動，這樣既可以快速降低車速，達到制動要求，同時由于電磁制動分擔了部分汽車的運行動力，減小了摩擦制動部分的工作負擔，從而可有效的改善制動“熱衰退”問題；
[0034]c.當汽車低速(車速小于20km/h)行駛時，由于制動盤I切割磁感線的速率不大，電磁制動效果較差，采用摩擦制動機構(gòu)單獨制動，即制動缸16推動楔形摩擦襯塊15下移，使楔形摩擦襯塊15上的摩擦片18與轉(zhuǎn)動的制動盤I上的V形槽接觸，對制動盤制動。
[0035]本實施例中，步驟a中，電磁制動機構(gòu)制動過程中，通過控制通入線圈13電流的大小控制制動力矩的大小，為了防止制動過大使車輪出現(xiàn)抱死情況，可通過控制線圈13中通電電流大小來調(diào)節(jié)制動力大小，配合摩擦制動力共同使制動性能達到最佳狀態(tài)。
[0036]本實施例中，當汽車行駛在下長坡路段需長時間的連續(xù)制動時，采用電磁制動機構(gòu)實現(xiàn)汽車等速行駛。
[0037]本實施例中，步驟c中，摩擦制動機構(gòu)制動過程中，通過調(diào)節(jié)制動缸16內(nèi)液壓或氣壓的大小控制制動力矩的大小，跟傳統(tǒng)的盤式制動器類似，對于ABS、ESP等系統(tǒng)依舊可以采用本發(fā)明的摩擦制動機構(gòu)。
[0038]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種電磁和摩擦復合盤式制動器，其特征在于:包括設置在制動盤軸向端面的電磁制動機構(gòu)和設置在制動盤徑向外側(cè)的摩擦制動機構(gòu)，所述電磁制動機構(gòu)包括沿軸向?qū)ΨQ設置在制動盤軸向兩端端面的電磁鐵組件，各電磁鐵組件分別通過連接組件固定在制動盤上，所述電磁鐵組件與制動盤軸向端面之間留有氣隙，所述摩擦制動機構(gòu)和電磁制動機構(gòu)作用于制動盤的制動面相互獨立，所述摩擦制動機構(gòu)包括用于與制動盤的制動面配合形成摩擦制動的楔形摩擦襯塊。2.根據(jù)權利要求1所述的電磁和摩擦復合盤式制動器，其特征在于:所述制動盤的兩軸向端面上分別沿圓周方向均布設置有偶數(shù)個電磁鐵組件，位于制動盤同一軸向端面的相鄰兩個電磁鐵組件之間的極性相反。3.根據(jù)權利要求2所述的電磁和摩擦復合盤式制動器，其特征在于:位于制動盤軸向兩端的電磁鐵組件分別采用獨立的線路結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權利要求3所述的電磁和摩擦復合盤式制動器，其特征在于:所述連接組件包括對稱設置在制動盤軸向兩側(cè)的安裝底板和定子安裝架，位于制動盤同一軸向端面的各電磁鐵組件固定于所對應的安裝底板上，各安裝底板分別固定于所對應的定子安裝架上，所述定子安裝架固定于制動盤上設置的擋塵板上，所述擋塵板壓裝于制動盤上設置的轉(zhuǎn)向節(jié)上，所述轉(zhuǎn)向節(jié)通過輪轂軸承外套于制動盤上設置的連接套筒外。5.根據(jù)權利要求4所述的電磁和摩擦復合盤式制動器，其特征在于:所述電磁鐵組件包括鐵芯、線圈和磁軛，所述鐵芯與制動盤的軸向端面相垂直，所述線圈纏繞于鐵芯外表面，所述磁軛固定于鐵芯靠近制動盤軸向端面的一端，且磁軛與制動盤軸向端面之間留有氣隙，鐵芯另一端固定在安裝底板上。6.根據(jù)權利要求1所述的電磁和摩擦復合盤式制動器，其特征在于:所述摩擦制動機構(gòu)還包括用于控制楔形摩擦襯塊工作的制動缸，所述楔形摩擦襯塊一端與制動缸的活塞連接，另一端為用于與制動盤上的V形槽配合的楔形部，所述楔形部上以可拆卸的方式設置有用于與制動盤上的V形槽接觸的摩擦片，所述制動缸安裝在制動缸保持架上，所述制動缸保持架固定在制動盤上設置的轉(zhuǎn)向節(jié)上。7.—種權利要求1所述電磁和摩擦復合盤式制動器的制動方法，其特征在于:包括以下步驟: a.當汽車行駛在擁堵路段或等待交通信號燈，需要保持跟車距離頻繁制動時，采用電磁制動機構(gòu)單獨制動，即線圈通入電流，電磁鐵組件產(chǎn)生感應磁場，制動盤轉(zhuǎn)動，作切割磁感線運動，從而會在制動盤兩側(cè)形成電渦流，渦電流也會產(chǎn)生一個磁場，通過兩個磁場相互作用產(chǎn)生阻礙制動盤轉(zhuǎn)動的力，對制動盤制動； b.當需要緊急制動或高速制動時，先使用電磁制動機構(gòu)降速，后使用摩擦制動機構(gòu)制動，或者采用電磁制動機構(gòu)與摩擦制動機構(gòu)共同制動； c.當汽車低速行駛時，采用摩擦制動機構(gòu)單獨制動，即制動缸推動楔形摩擦襯塊下移，使楔形摩擦襯塊上的摩擦片與轉(zhuǎn)動的制動盤上的V形槽接觸，對制動盤制動。8.根據(jù)權利要求7所述的復合盤式制動器的制動方法，其特征在于:步驟a中，電磁制動機構(gòu)制動過程中，通過控制通入線圈電流的大小控制制動力矩的大小。9.根據(jù)權利要求8所述的復合盤式制動器的制動方法，其特征在于:當汽車行駛在下長坡路段需長時間的連續(xù)制動時，采用電磁制動機構(gòu)實現(xiàn)汽車等速行駛。10.根據(jù)權利要求7所述的復合盤式制動器的制動方法，其特征在于:步驟C中，摩擦制動機構(gòu)制動過程中，通過調(diào)節(jié)制動缸內(nèi)液壓或氣壓的大小控制制動力矩的大小。
【文檔編號】F16D63/00GK105840694SQ201610452026
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月21日
【發(fā)明人】趙樹恩, 謝模毅, 羅寶良, 李玉玲
【申請人】重慶交通大學