CN102261403A - 制动器及具有该制动器的制动能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种制动器，包括制动盘、夹持制动盘两侧的制动钳以及制动缸，制动盘包括第一盘体、与第一盘体平行设置的第二盘体以及位于第一盘体与第二盘体之间用以支撑第一盘体与第二盘体的中央支撑架，中央支撑架上绕有发电线圈，制动盘的两侧分别设置有第一电磁铁及第二电磁铁，第一电磁铁靠近制动盘的一端与第二电磁铁靠近制动盘的一端通电后产生的磁极相反，从而在第一电磁铁与第二电磁铁之间形成一叠加磁场，发电线圈在制动盘旋转时切割上述磁场的磁感线。根据本发明的制动器，有效利用了汽车制动过程中损耗的能量，减小传统制动器摩擦损耗，提高产品的耐用性能。本发明还提供了一种具有上述制动器的制动能量回收系统。

Description

制动器及具有该制动器的制动能量回收系统

技术领域

本发明涉及一种制动器及具有该制动器的制动能量回收系统。

背景技术

制动器是组成汽车的一个重要的零部件，传统的制动器在制动的过程之中将整车的动能转化为摩擦片、制动盘、制动鼓的热能，进而将热能消散于周围大气之中，将动能转化为热能，从而达消耗汽车动能，使其停车或者减速。

这种传统制动器，在制动过程之中将汽车已经拥有的动能白白浪费掉，而且能量转化的途径是唯一的，只能是将动能转化为热能扩散，在连续制动的过程之中使得摩擦片、制动盘、制动鼓的温度大大升高，从而产生制动热衰退的情形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有的制动器制动能量没有有效利用的问题，提供一种可以有效的利用汽车制动过程中损耗的能量的制动器，本发明另一个要解决的技术问题是提供一种具有上述制动器的制动能量回收系统。

本发明的第一个技术问题通过以下技术方案得以实现：一种制动器，包括制动盘、夹持制动盘两侧的制动钳以及驱动制动钳夹紧或松开制动盘的制动缸，所述制动盘包括第一盘体、与第一盘体平行设置的第二盘体以及位于第一盘体与第二盘体之间用以支撑第一盘体与第二盘体的中央支撑架，所述中央支撑架上绕有发电线圈，所述制动盘的两侧分别设置有第一电磁铁及第二电磁铁，所述第一电磁铁靠近制动盘的一端与第二电磁铁靠近制动盘的一端通电后产生的磁极相反，从而在第一电磁铁与第二电磁铁之间形成一叠加磁场，所述发电线圈在制动盘旋转时切割上述磁场的磁感线。

进一步地，所述发电线圈绕组方向为制动盘的圆周方向，并且绕组方向与所述第一电磁铁及第二电磁铁通电后产生的磁场垂直。

进一步地，所述制动钳包括与车辆转向节或轮毂固定连接的固定钳、可相对固定钳滑动的浮动钳以及设置在制动盘两侧的第一摩擦片和第二摩擦片，所述固定钳跨在制动盘的两侧，所述浮动钳跨在固定钳的两侧，所述浮动钳具有内侧腔体及外侧腔体，所述第一摩擦片设置在内侧腔体中靠近制动盘的一侧，所述第二摩擦片设置在外侧腔体中靠近制动盘的一侧。

进一步地，所述浮动钳上下两端均开设有开孔，所述固定钳的上下两端均设置有与之配合的导向孔，一导向销穿过浮动钳的开孔及固定钳的导向孔以实现固定钳与浮动钳的相对滑动。

进一步地，所述制动缸包括缸体及活塞杆，所述缸体的开口侧与浮动钳的内侧面密封连接，所述缸体的封闭侧设置有制动液入口。

进一步地，所述活塞杆具有内密封部、外密封部及连接在内密封部与外密封部之间的线圈缠绕部，所述线圈缠绕部较内密封部、外密封部要细，所述活塞杆的线圈缠绕部为铁芯，其上缠绕有线圈，所述线圈与内侧腔体的内壁及缸体内壁间隙设置，所述第一电磁铁由所述活塞杆的线圈缠绕部及其上缠绕的线圈构成，所述活塞杆的内密封部与缸体内壁密封连接，所述外密封部与内侧腔体的内壁密封连接。

进一步地，所述活塞杆具有内、外两端，所述活塞杆的外端设置有缠绕型凹槽，所述缠绕型凹槽中缠绕有线圈，所述第一电磁铁由所述活塞杆的外端及其上缠绕的线圈构成，所述活塞杆的外周与缸体内壁及内侧腔体的内壁密封连接。

进一步地，所述第二电磁铁固定在浮动钳的外侧腔体的外侧。

进一步地，所述第一摩擦片固定在活塞杆的外端面上或紧贴制动盘自由放置在浮动钳的内侧腔体中。

进一步地，所述第二摩擦片固定在浮动钳的外侧腔体内壁上或紧贴制动盘自由放置在浮动钳的外侧腔体中。

进一步地，所述固定钳位于制动盘的两侧部分均设置有导向齿槽，所述第一摩擦片与第二摩擦片分别设置有与所述导向齿槽相配合的第一插接齿槽及第二插接齿槽，从而限制第一摩擦片与第二摩擦片的运动方向。

根据本发明的制动器，制动盘的内部设置有发电线圈，并且制动盘的两侧设置有第一电磁铁及第二电磁铁，因此在制动时，可以将车辆在制动过程中所要消耗的部分动能转化成为电能，可以减小传统摩擦片、制动盘、制动鼓的制动负荷，减小损耗。

本发明的另一个技术问题通过以下技术方案实现：一种具有上述制动器的制动能量回收系统，包括动力电池及逆变器，所述制动器的发电线圈连接逆变器，所述逆变器连接动力电池。

根据本发明的制动能量回收系统，能够将车辆在制动过程中所要消耗的部分动能转化成为电能并经过逆变器后储备在动力电池中，可以起到环保、节省能源的效用。

附图说明

图1是本发明提供的制动器的主视图；

图2是图1另一视角图；

图3是本发明提供的制动器一种实施例在图1中A-A处的剖视图；

图4是本发明提供的制动器另一种实施例在图1中A-A处的剖视图；

图5是本发明提供的制动器中制动盘的结示意构图；

图6是图3所示的实施例第一电磁铁的结构示意图；

图7是图4所示的实施例第一电磁铁的结构示意图；

图8是本发明提供的制动器一种实施例固定钳的结构示意图；

图9是图8的另一视角图；

图10是本发明提供的制动器一种实施例第一摩擦片的结构示意图；

图11是本发明提供的制动器一种实施例第二摩擦片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下所说的内侧、外侧、上下均是指是制动器装在车辆上的实际位置。

如图1至5所示，根据本发明的制动器包括制动盘1、夹持制动盘1两侧的制动钳2以及驱动制动钳2夹紧或松开制动盘1的制动缸3，所述制动盘1包括第一盘体11、与第一盘体11平行设置的第二盘体12以及位于第一盘体11与第二盘体12之间用以支撑第一盘体11与第二盘体12的中央支撑架13，所述中央支撑架13上绕有发电线圈14，所述制动盘1的两侧分别设置有第一电磁铁4及第二电磁铁5，所述第一电磁铁4靠近制动盘的一端与第二电磁铁靠近制动盘的一端通电后产生的磁极相反，从而在第一电磁铁4与第二电磁铁5之间形成一叠加磁场，所述发电线圈14在制动盘1旋转时切割上述磁场的磁感线。优选地，所述发电线圈14绕组方向为制动盘1的圆周方向，并且绕组方向与所述第一电磁铁4及第二电磁铁5通电后产生的磁场垂直。所述第二电磁铁5为普通的电磁铁，具有铁芯及缠绕在铁芯上的线圈(图中未标示)。

如图3及图4所示，所述制动钳2包括与车辆转向节或轮毂固定连接的固定钳21、可相对固定钳21滑动的浮动钳22以及设置在制动盘1两侧的第一摩擦片23和第二摩擦片24，所述固定钳21跨在制动盘1的两侧，所述浮动钳22跨在固定钳21的两侧，所述浮动钳22具有内侧腔体221及外侧腔体222，所述第一摩擦片23设置在内侧腔体221中靠近制动盘1的一侧，所述第二摩擦片24设置在外侧腔体222中靠近制动盘1的一侧。所述浮动钳22上下两端均开设有开孔223，所述固定钳21的上下两端均设置有与之配合的导向孔211，一导向销6穿过浮动钳的开孔223及固定钳的导向孔211以实现固定钳21与浮动钳22的相对滑动。如图8所示，固定钳21可通过固定螺栓8固定到车辆转向节或轮毂上。

如图3所示，所述制动缸3包括缸体31及活塞杆32，所述缸体的开口侧311与浮动钳的内侧面密封连接，所述缸体的封闭侧312设置有制动液入口33。如图6所示，在本实施例中，所述活塞杆32具有内密封部321、外密封部322及连接在内密封部321与外密封部322之间的线圈缠绕部323，所述线圈缠绕部323较内密封部321、外密封部322要细，所述活塞杆的线圈缠绕部323为铁芯，其上缠绕有线圈324，所述线圈324与内侧腔体221的内壁及缸体31内壁间隙设置，以防止运动时发生干涉，所述第一电磁铁4由所述活塞杆的线圈缠绕部323及其上缠绕的线圈324构成，所述活塞杆的内密封部321与缸体31内壁密封连接，所述外密封部322与内侧腔体221的内壁密封连接。当然，作为本实施例的一个改型，如图4及图7所示，所述活塞杆100具有内、外两端(104，101)，所述活塞杆的外端101为铁芯，所述活塞杆的外端101设置缠绕型凹槽102，所述缠绕型凹槽102中缠绕有线圈103，在此实施例中，所述第一电磁铁4由所述活塞杆的外端102及其上缠绕的线圈103构成，所述活塞杆的外周与缸体31内壁及内侧腔体221的内壁密封连接，即活塞杆的内端104、外端101均与缸体31内壁及内侧腔体221的内壁密封连接，因此较图3及图6所示实施例，密封性能更好，并且支撑面积增加，活塞杆能够更好地支撑在缸体中。

如图3至4所示，所述第二电磁铁5固定在浮动钳的外侧腔体222的外侧220上。如图1所示，第二电磁铁5通过两个螺栓7固定连接在浮动钳22的外侧220上。

本发明所提供的制动器，所述第一摩擦片23固定在活塞杆的外端面上或紧贴制动盘1自由放置在浮动钳的内侧腔体221中，所述第二摩擦片24固定在浮动钳的外侧腔体222内壁上或紧贴制动盘1自由放置在浮动钳的内侧腔体222中。

如图8至9所示，所述固定钳21位于制动盘1的两侧部分均设置有导向齿槽210，如图10及图11所示，所述第一摩擦片23与第二摩擦片24分别设置有与所述导向齿槽210相配合的第一插接齿槽230及第二插接齿槽240，从而限制第一摩擦片23与第二摩擦片24的运动方向，即固定钳21实际上是用作第一摩擦片23与第二摩擦片24的导向，以使得第一摩擦片23与第二摩擦片24能够沿着活塞杆31所在轴线的方向运动(即车辆内外侧方向)。

根据本发明的制动器，制动盘的内部设置有发电线圈，并且制动盘的两侧设置有第一电磁铁及第二电磁铁，因此在制动时，可以将车辆在制动过程中所要消耗的部分动能转化成为电能，并储备在车辆电池中，一方面可以起到环保、节省能源的效用，一方面可以减小传统摩擦片、制动盘、制动鼓的制动负荷，减小损耗。

下面简单描述一下本发明提供的制动器的制动过程。

当行驶车辆需要减速或者停止时，踩下制动踏板，制动踏板控制制动主缸输出制动液，制动液经由管路从制动缸的制动液入口进入缸体，推动活塞杆向外侧移动使得第一摩擦片压紧在制动盘的第一盘体上，当第一摩擦片完全压紧在第一盘体上时，第一摩擦片及活塞杆不能再移动，但是活塞杆受到的液压力却没有中断，因此浮动钳相对于固定钳向车辆内侧移动，从而带动第二摩擦片压紧在第二盘体上，实现对制动盘的制动，而制动盘是连接在车轮上并与车轮一起转动的，因此实现车辆制动。以上为现有的浮钳式制动器的一般原理。

在上述制动过程中，当踩下制动踏板时，制动踏板上的信号开关还给ECU一个信号，通过ECU控制所述第一电磁铁、第二电磁铁通电，并使得所述第一电磁铁靠近制动盘的一端与第二电磁铁靠近制动盘的一端通电后产生的磁极相反，从而在第一电磁铁与第二电磁铁之间形成一叠加磁场。此时，制动盘中的发电线圈随着车轮旋转切割磁感线产生交流电。

本发明还提供了一种制动能量回收系统，该系统包括为车辆提供驱动力的动力电池、逆变器以及上述的制动器，所述制动器的发电线圈连接逆变器，所述逆变器连接动力电池。本实施例中，所述发电线圈具有正、负极引线，所述正、负极引线连接固定设置在轮毂主轴上的电刷，发电线圈中产生的交流电经电刷后导出，再通过逆变器转化为直流电，对车辆上的动力电池进行充电。电刷的功能为实现旋转中的发电线圈电流的输出，其功能结构为本领域的技术人员所共知，在此不再赘述。

根据本发明的制动能量回收系统，能够将车辆在制动过程中所要消耗的部分动能转化成为电能并经过逆变器后储备在动力电池中，可以起到环保、节省能源的效用。

下面简单描述一下本发明提供的能量回收系统的工作过程。

当行驶车辆需要减速或者停止时，踩下制动踏板，位于制动踏板上的信号开关给ECU一个信号，通过ECU控制，给所述第一电磁铁、第二电磁铁通电，并使所述第一电磁铁靠近制动盘的一端与第二电磁铁靠近制动盘的一端通电后产生的磁极相反，从而在第一电磁铁与第二电磁铁之间形成一叠加磁场。此时，制动盘中的发电线圈随着车轮旋转切割磁感线产生交流电，产生的交流电通过电刷及逆变器后转换后变成直流电，给车辆的动力电池充电，从而实现制动能量的回收利用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种制动器，包括制动盘、夹持制动盘两侧的制动钳以及驱动制动钳夹紧或松开制动盘的制动缸，其特征在于，所述制动盘包括第一盘体、与第一盘体平行设置的第二盘体以及位于第一盘体与第二盘体之间用以支撑第一盘体与第二盘体的中央支撑架，所述中央支撑架上绕有发电线圈，所述制动盘的两侧分别设置有第一电磁铁及第二电磁铁，所述第一电磁铁靠近制动盘的一端与第二电磁铁靠近制动盘的一端通电后产生的磁极相反，从而在第一电磁铁与第二电磁铁之间形成一叠加磁场，所述发电线圈在制动盘旋转时切割上述磁场的磁感线。

2.如权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述发电线圈绕组方向为制动盘的圆周方向，并且绕组方向与所述第一电磁铁及第二电磁铁通电后产生的磁场垂直。

3.如权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述制动钳包括与车辆转向节或轮毂固定连接的固定钳、可相对固定钳滑动的浮动钳以及设置在制动盘两侧的第一摩擦片和第二摩擦片，所述固定钳跨在制动盘的两侧，所述浮动钳跨在固定钳的两侧，所述浮动钳具有内侧腔体及外侧腔体，所述第一摩擦片设置在内侧腔体中靠近制动盘的一侧，所述第二摩擦片设置在外侧腔体中靠近制动盘的一侧。

4.如权利要求3所述的制动器，其特征在于，所述浮动钳上下两端均开设有开孔，所述固定钳的上下两端均设置有与之配合的导向孔，一导向销穿过浮动钳的开孔及固定钳的导向孔以实现固定钳与浮动钳的相对滑动。

5.如权利要求4所述的制动器，其特征在于，所述制动缸包括缸体及活塞杆，所述缸体的开口侧与浮动钳的内侧面密封连接，所述缸体的封闭侧设置有制动液入口。

6.如权利要求5所述的制动器，其特征在于，所述活塞杆具有内密封部、外密封部及连接在内密封部与外密封部之间的线圈缠绕部，所述线圈缠绕部较内密封部、外密封部要细，所述活塞杆的线圈缠绕部为铁芯，其上缠绕有线圈，所述线圈与内侧腔体的内壁及缸体内壁间隙设置，所述第一电磁铁由所述活塞杆的线圈缠绕部及其上缠绕的线圈构成，所述活塞杆的内密封部与缸体内壁密封连接，所述外密封部与内侧腔体的内壁密封连接。

7.如权利要求6所述的制动器，其特征在于，所述活塞杆具有内、外两端，所述活塞杆的外端为铁芯，所述活塞杆的外端设置有缠绕型凹槽，所述缠绕型凹槽中缠绕有线圈，所述第一电磁铁由所述活塞杆的外端及其上缠绕的线圈构成，所述活塞杆的外周与缸体内壁及内侧腔体的内壁密封连接。

8.如权利要求6或7所述的制动器，其特征在于，所述第二电磁铁固定在浮动钳的外侧腔体的外侧。

9.如权利要求8所述的制动器，其特征在于，所述第一摩擦片固定在活塞杆的外端面上或紧贴制动盘自由放置在浮动钳的内侧腔体中。

10.如权利要求9所述的制动器，其特征在于，所述第二摩擦片固定在浮动钳的外侧腔体内壁上或紧贴制动盘自由放置在浮动钳的外侧腔体中。

11.如权利要求10所述的制动器，其特征在于，所述固定钳位于制动盘的两侧部分均设置有导向齿槽，所述第一摩擦片与第二摩擦片分别设置有与所述导向齿槽相配合的第一插接齿槽及第二插接齿槽，从而限制第一摩擦片与第二摩擦片的运动方向。

12.一种具有权1所述制动器的制动能量回收系统，包括动力电池，其特征在于，还包括一逆变器，所述制动器的发电线圈连接逆变器，所述逆变器连接动力电池。

13.如权利要求12所述的制动能量回收系统，其特征在于，所述发电线圈具有正、负极引线，所述正、负极引线连接固定设置在轮毂主轴上的电刷。

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