CN102011814A - 一种带永磁驻车制动机构的盘式制动器及制动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种公路运输车辆的带永磁驻车制动机构的盘式制动器及制动方法，在缸体内具有主活塞和永磁驱动装置；拉动手制动，永磁装置内磁路处于打开状态；在导体附近产生磁场，导体向右向接触永磁装置外壳，从而带动两拉杆产生位移和圆轮转动，推动主活塞向左移动，带动制动块总成向左移动抱住制动盘产生制动。释放手制动，永磁装置内磁路处于关闭状态，两拉杆和圆轮回位，从而主活塞向右移动实现回位。本发明由永磁驱动装置和机械机构共同组成，提高制动的安全性，降低驾驶员的疲劳强度，无需要消耗任何电能。

Description

一种带永磁驻车制动机构的盘式制动器及制动方法

技术领域

本发明涉及一种公路运输车辆驻车制动装置，尤其涉及一种带永磁驻车制动机构的盘式制动器及制动方法。

背景技术

目前，公路运输车辆普遍采用带驻车制动机构的盘式制动器安装在车辆的后轮，有行车制动和驻车制动双重功能，该类制动器的行车制动机构基本相同，而驻车制动机构主要有转盘滚珠式驻车机构和浮动连杆偏心式驻车机构两种。转盘滚珠式驻车机构的缺点是制动力受滚珠运动半径、坡度、摩擦系数大小的影响，驻车机构的制动力工作最大值受限制，所以其辅助制动功能不强，仅能满足一定条件下的驻车使用。浮动连杆偏心式驻车机构的缺点是受活塞运动距离和转轴转动角度互相关系的限制以及制动器回位要求的限制，转轴和浮动杆之间存在一个较大的夹角，这个夹角会产生较大的非制动力方向的分力，导致驻车辅助制动功能不强，也不能满足驻车需要。

专利公开号为CN1579855A、名称为“带驻车制动机构的盘式制动器”公开的盘式制动器虽然克服了上述转盘滚珠式驻车机构和浮动连杆偏心式驻车机构的缺陷，但其不足之处是：采用纯机械装置，操作这种装置时，驾驶员的劳动强度大，每次驻车的制动力也会因人而异，不能完全保证在较大坡度上驻车时的安全性。为了解决该纯机械驻车制动装置的上述缺点，采用电子驻车制动系统，电子驻车制动系统以电机作为执行机构，如专利公开号为CN201103642Y、名称为“车辆电子驻车制动系统执行机构”，该执行机构由传输装置和制动卡钳总成，传输装置中直流电机的输出经同步带传动机构和渐开线少齿差行星齿轮传动机构减速增扭后，由滑动螺旋传动机构把旋转运动转为直线运动，采用螺套推动活塞和制动块总成的形式对制动盘进行制动，活塞的轴向自由受制动块总成限制，螺套的轴向自由度分别受活塞非圆孔和挡圈的限制；但该执行机构的不足之处是：结构复杂，制造成本高，且实现驻车制动时需要耗费一定的电能，不符合节能要求。

发明内容

本发明的一个目的是为有效克服传统驻车制动系统和传统电子驻车制动系统的上述缺点，提供一种结构简单、无电能损耗，并且驻车更加安全可靠的带永磁驻车制动机构的盘式制动器。

本发明的另一目的是提供该盘式制动器的制动方法，操作轻松可靠，降低驾驶员劳动强度。

本发明带永磁驻车制动机构的盘式制动器采用的技术方案是：包括缸体，在缸体内具有与制动盘同轴的柱形结构的主活塞，主活塞的柱形内腔中同轴套装一个推进螺套，推进螺套左端面与主活塞内表面相接触，推进螺套右侧是卡簧；螺杆推进轴左端伸入推进螺套内腔、右端紧密接触于圆轮内部的凸轮槽中；螺杆推进轴上套有第一弹簧，第一弹簧内置于固接缸体的推进轴固定套中；在圆轮下部纵向连接拉杆上端，拉杆下端横向连接另一个拉杆左端，另一拉杆伸入缸体相应孔中且其右端固接永磁驱动装置的导体；所述永磁驱动装置还包括固接缸体的永磁装置外壳及其内部的两永磁体、铁芯和两导磁轴；两导磁轴在前后向上平行且上下设置，在两导磁轴间设有铁芯，两导磁轴右侧旁是一永磁体，两导磁轴中间部分别设有夹层，夹层中分别固定有两旋转磁体；两永磁体是长方体状，一永磁体有两块且上下两侧面分别紧贴铁芯和永磁装置外壳、并分别对称布置于铁芯的上下两侧，另一永磁体位于一永磁体右侧空间的中部且左右两端分别紧贴铁芯和永磁装置外壳；另一拉杆上套有两端分别固接缸体和导体的第二弹簧，永磁装置外壳左侧旁是导体；在两导磁轴上各设置一个端齿轮，两个所述端齿轮分别与齿条左端的上下两面齿啮合，齿条右端一面齿与齿轮啮合，齿轮连接摆杆的下端固定端，摆杆的上端自由端连接第三弹簧，第三弹簧另一端固接缸体。

上述盘式制动器的制动方法采用的技术方案是：拉动手制动，使驱动摆杆和齿轮一起转动，带动齿条左右移动，并带动两导磁轴的两个端齿轮转动，使两导磁轴转动；两旋转磁体的磁场方向分别与永磁体方向相同时，两旋转永磁体和两永磁体的磁场方向均与铁芯相向，永磁装置内磁路处于打开状态；在导体附近产生磁场，导体向右向接触永磁装置外壳，从而带动两拉杆产生位移和圆轮转动，推动螺杆推进轴和主活塞一起向左移动，带动制动块总成向左移动抱住制动盘产生制动。释放手制动，摆杆在第三弹簧的作用下回位，依次带动齿轮、齿条、两导磁轴、两旋转磁体回位，两旋转磁体的磁场方向分别与永磁体方向垂直，永磁装置内磁路处于关闭状态，导体附近的磁场消失，导体在第二弹簧的作用下回位，并作用两拉杆和圆轮回位，从而主活塞、螺杆推进轴在第一弹簧的作用下向右移动实现回位。

本发明的优点是：

（1）驻车制动机构是由永磁驱动装置和机械机构共同组成，驾驶员只需稍微拉动手柄，拉动摆杆，使与摆杆固定的齿轮转动，带动齿条移动，由齿条带动另一端两侧导磁轴的端齿轮转动，使导磁里的旋转磁体位置发生变化，在导体附近产生磁场，吸附导体，从而拉动与导体铰接的拉杆，再经过一系列传输装置，推动制动块总成制动；这种机构相当于驻车制动力由永磁驱动机构发出且能保持恒定，这样可以降低驾驶员的疲劳强度，提高制动的安全性，无需要消耗任何电能，明显优于传统的纯机械结构和电子驻车制动系统。

（2）拉杆装置采用铰接，不会产生运动干涉；回位弹簧数量和位置安排也合理，能够使整个机构很容易实现回位，使整个机构不会自锁。

（3）本发明还设有螺纹补偿机构，当摩擦片磨损时，通过螺纹补偿机构的动作，使得在每次制动前，主活塞、摩擦片和制动盘的相对距离保持不变，即制动的行程不变。磨损的补偿，使制动器更加安全、可靠。

附图说明

图1是本发明带永磁驻车制动机构的盘式制动器的结构剖视图；

图2是图1中驻车制动机发生动作后的永磁驱动装置的剖视图；

图3是图1中驻车制动机构没有发生动作时的永磁驱动装置的剖视图；

    图中：1－制动盘；2－制动块总成；3－缸体；4－推进螺套；5－主活塞；6－挡圈；7－防尘罩；8－密封圈；9－密封圈；10—补偿平面轴承；11—卡簧；12—弹簧；13—推进轴固定套；14—螺杆推进轴；15—圆轮；16—拉杆；17—拉杆；18—弹簧；19—导体；20—永磁装置外壳；21—弹簧；22—摆杆；23—导磁轴；24—旋转磁体；25—永磁体；26—端齿轮；27—齿轮；28—齿条；29-永磁体；30—导磁轴；31—旋转磁体；32—铁芯。

具体实施方式

如图1所示，本发明的盘式制动器包括一个缸体3，缸体3内有制动块总成2，在制动块总成2中的相应位置设置制动盘1。在缸体3内，位于制动块总成2的右侧还设置一个主活塞5，主活塞5与制动盘1同轴，并且可向制动盘1的方向轴向移动。

主活塞5是柱形结构，在主活塞5的柱形内腔中同轴套装一个推进螺套4，并用密封圈8密封。推进螺套4的左端面与主活塞5内表面相接触。在推进螺套4与主活塞5之间设置补偿平面轴承10。推进螺套4的右侧是卡簧11，通过卡簧11将推进螺套4定位于主活塞5的内部。螺杆推进轴14的左端伸入推进螺套4内腔中并与推进螺套4通过螺纹连接，螺杆推进轴14的右端连接圆轮15。螺杆推进轴14上套有弹簧12，弹簧12内置在推进轴固定套13中，推进轴固定套13固定连接在缸体3上。

在主活塞5的外圈与缸体3之间安装密封圈9，在与制动块总成2对面的主活塞5端面上设置挡圈6和防尘罩7，对主活塞5起密封和防尘作用。

在圆轮15的内部开有凸轮槽，螺杆推进轴14的右端与圆轮15的凸轮槽始终紧密接触，在圆轮15下部纵向连接拉杆16的上端，拉杆16的下端横向连接另一个拉杆17的左端，拉杆17伸入缸体3相应的孔中，拉杆17的右端固定连接永磁驱动装置的导体19。 

参见图1、2、3，永磁驱动装置由永磁体25和29、充满导磁材料的永磁装置外壳20、铁芯32，导磁轴23和30、导体19以及弹簧18组成。永磁体25和29、导磁轴23和30、铁芯32均设置在永磁装置外壳20内部。其中，永磁体29和25都为长方体状，永磁体25有两块，分别位于铁芯32的上下两侧，并对称布置。永磁体25的上下两侧分别紧贴于铁芯32和永磁装置外壳20，永磁体29位于永磁体25右侧空间的中部，左右两端分别紧贴于铁芯32和永磁装置外壳20。弹簧18套装在拉杆17上，并且固定在缸体3和导体19之间。导体19的右侧旁是永磁装置外壳20，永磁装置外壳20与缸体3固定连接。在永磁装置外壳20内的前后向有两个上下且平行设置的导磁轴23和30，在导磁轴23和30之间设置铁芯32，导磁轴23和30右侧旁是永磁体25。导磁轴23、30的中间部分别设有夹层，在夹层中分别固定有分别随导磁轴23、30一同旋转的旋转磁体24、31。

当旋转磁体24、31的磁场方向分别与其右侧永磁体25的方向相同时，此时，铁芯32周围的旋转永磁体24、31和永磁体25、29的磁场方向均与铁芯32相向，这时的永磁磁路是围绕铁芯32的一种聚磁结构，同时也是一种开放磁路，夹层的宽度即为磁路间隙，永磁装置内磁路处于打开状态，在导体19的附近产生磁场，由于磁场的吸附作用，导体19向永磁装置移动外壳20，直到接触到永磁装置外壳20。当旋转磁体24、31的磁场方向分别与其右侧永磁体25的方向垂直时，永磁装置内磁路处于关闭状态，导体19附近的磁场消失，导体19在弹簧18的作用下回到原始位置。

在导磁轴23和30上各设置一个端齿轮26，齿条28左端为上下两面齿，两个端齿轮26分别与齿条28左端的上下两面齿啮合，齿条28的右端是一面齿与齿轮27啮合。齿轮27连接摆杆22的下端固定端，摆杆22的上端自由端连接弹簧21，弹簧21另一端固定在缸体3上，使齿轮27随着摆杆22的转动而同步转动，并通过弹簧21进行回位。

摆杆22的上端自由端是与本发明的盘式制动器的手制动的钢索固定在一起，当拉动手制动时，驱动摆杆22和齿轮27一起绕齿轮27轴线转动，带动齿条28作左右相应移动，齿条28的移动距离与齿轮27的转动圆周弧线长度相等。齿条28的移动带动两导磁轴23、30的两个端齿轮26转动，使导磁轴23、30转动，从而使旋转磁体24、31的位置随着发生变化，变为如图2所示位置，这时，永磁装置内的磁路处于打开状态，在导体19的附近产生磁场，由于磁场的作用，导体19向右向永磁装置移动直到接触永磁装置外壳20为止，从而带动与导体19铰接的拉杆17产生位移，同时带动拉杆16转动，与拉杆16另一端固定的圆轮15转动，由于圆盘15内部开有凸轮槽，且螺杆推进轴14右端面与凸轮槽始终紧密接触，所以当圆轮15转动时，凸轮槽位置发生变化，导致轴线的半径变大，从而推动螺杆推进轴14和推进螺套4、主活塞5一起向左移动，带动制动块总成2向左移动一定位移，抱住制动盘1产生制动，完成了驻车制动机构的制动过程。也就是说，通过圆轮15将导体19对拉杆17的拉力转换为对螺杆推进轴14的推力，通过凸轮槽至轴线的半径变化，实现对螺杆推进轴14位移的控制，螺杆推进轴14带动主活塞5移动。

当释放手制动，摆杆22在弹簧21的作用下回位，齿轮27随之回位，带动齿条28回位，从而导磁轴23、30回位，使旋转磁体24、31回到原始位置，如图3所示，永磁装置外壳20内的磁路处于关闭状态，导体19附近的磁场消失，导体19在弹簧18的作用下向左移动回到初始位置，导体19作用拉杆17回位，拉杆17带动拉杆16和圆轮15回位，主活塞5、推进螺套4和螺杆推进轴14在弹簧12的作用下向右移动实现回位。

盘式制动器主体结构和普通的液压制动分泵基本相同，当驾驶员踩下制动踏板时，制动液从车辆的管路接口就进入本发明的盘式制动器的缸体3内，推动主活塞5向左移动，主活塞5推动制动块总成2抱住制动盘1产生制动。当盘式制动器的摩擦片没有磨损时，螺杆推进轴14和推进螺套4不发生相对运动，当摩擦片磨损需要补偿时，在螺杆推进轴14与主活塞5之间设置磨损补偿机构，该磨损补偿机构由推进螺套4、补偿平面轴承10、卡簧11组成，主活塞5通过卡簧11拉动推进螺套4向左移动，由于补偿平面轴承10的原因，使推进螺套4运动变得非常容易，推进螺套4则与螺杆推进轴14发生相对旋转，推进螺套4向左移动一个距离，其值等于摩擦片磨损的距离，依靠这种补偿机构实现了摩擦片磨损的补偿。

Claims (4)

1.一种带永磁驻车制动机构的盘式制动器，包括缸体（3），其特征是：在缸体（3）内具有与制动盘（1）同轴的柱形结构的主活塞（5），主活塞（5）的柱形内腔中同轴套装一个推进螺套（4），推进螺套（4）左端面与主活塞（5）内表面相接触，推进螺套（4）右侧是卡簧（11）；螺杆推进轴（14）左端伸入推进螺套（4）内腔、右端紧密接触于圆轮（15）内部的凸轮槽中；螺杆推进轴（14）上套有第一弹簧（12），第一弹簧（12）内置于固接缸体（3）的推进轴固定套（13）中；在圆轮（15）下部纵向连接拉杆（16）上端，拉杆（16）下端横向连接另一个拉杆（17）左端，另一拉杆（17）伸入缸体（3）相应孔中且其右端固接永磁驱动装置的导体（19）；所述永磁驱动装置还包括固接缸体（3）的永磁装置外壳（20）及其内部的两永磁体（25、29）、铁芯（32）和两导磁轴（23、30）；两导磁轴（23、30）在前后向上平行且上下设置，在两导磁轴（23、30）间设有铁芯（32），两导磁轴（23、30）右侧旁是一永磁体（25），两导磁轴（23、30）中间部分别设有夹层，夹层中分别固定有两旋转磁体（24、31）；两永磁体（25、29）是长方体状，一永磁体（25）有两块且上下两侧面分别紧贴铁芯（32）和永磁装置外壳（20）、并分别对称布置于铁芯（32）的上下两侧，另一永磁体（29）位于一永磁体（25）右侧空间的中部且左右两端分别紧贴铁芯（32）和永磁装置外壳（20）；另一拉杆（17）上套有两端分别固接缸体（3）和导体（19）的第二弹簧（18），永磁装置外壳（20）左侧旁是导体（19）；在两导磁轴（23、30）上各设置一个端齿轮（26），两个所述端齿轮（26）分别与齿条（28）左端的上下两面齿啮合，齿条（28）右端一面齿与齿轮（27）啮合，齿轮（27）连接摆杆（22）的下端固定端，摆杆（22）的上端自由端连接第三弹簧（21），第三弹簧（21）另一端固接缸体（3）。

2.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征是：在推进螺套（4）与主活塞（5）之间设置补偿平面轴承（10）。

3.一种带永磁驻车制动机构的盘式制动器的制动方法，其特征是具有如下步骤：

A、拉动手制动，使驱动摆杆（22）和齿轮（27）一起转动，带动齿条（28）左右移动，并带动两导磁轴（23、30）的两个端齿轮（26）转动，使两导磁轴（23、30）转动；两旋转磁体（24、31）的磁场方向分别与永磁体（25）方向相同时，两旋转永磁体（24、31）和两永磁体（25、29）的磁场方向均与铁芯（32）相向，永磁装置内磁路处于打开状态；在导体（19）附近产生磁场，导体（19）向右向接触永磁装置外壳（20），从而带动两拉杆（17、16）产生位移和圆轮（15）转动，推动螺杆推进轴（14）和主活塞（5）一起向左移动，带动制动块总成（2）向左移动抱住制动盘（1）产生制动； 

B、释放手制动，摆杆（22）在第三弹簧（21）的作用下回位，依次带动齿轮（27）、齿条（28）、两导磁轴（23、30）、两旋转磁体（24、31）回位，两旋转磁体（24、31）的磁场方向分别与永磁体（25）方向垂直，永磁装置内磁路处于关闭状态，导体（19）附近的磁场消失，导体（19）在第二弹簧（18）的作用下回位，并作用两拉杆（17、16）和圆轮（15）回位，从而主活塞（5）、螺杆推进轴（14）在第一弹簧（12）的作用下向右移动实现回位。

4.根据权利要求1所述的制动方法，其特征是：主活塞（5）通过卡簧（11）拉动推进螺套（4）向左移动，补偿平面轴承（10）使推进螺套（4）与螺杆推进轴（14）发生相对旋转，推进螺套（4）向左移动一个等于摩擦片磨损的距离，实现摩擦片磨损的补偿。

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