CN102287463A - 一种汽车电磁辅助制动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车电磁辅助制动装置，涉及汽车制动技术领域。所述装置包括：制动钳组结构件和励磁绕组；所述励磁绕组缠绕在所述制动钳组结构件的表面。所述装置，在汽车现有主制动系统基础上仅添加一套励磁绕组，即可实现辅助制动功能。所述装置结构简单，相对原有主制动系统重量增加少、占用空间增加小，成本低，并且辅助制动效果好，有效解决了对空间和自重要求高的汽车的辅助制动问题，具有广阔的应用前景。

Description

一种汽车电磁辅助制动装置

技术领域

本发明涉及汽车制动技术领域，特别涉及一种汽车电磁辅助制动装置。

背景技术

汽车制动器是指产生阻碍车辆运动或运动趋势的力(制动力)的部件，其中也包括辅助制动系统中的缓速装置。从能量角度看，使行驶车辆所具有的动能转化成其它能量(如热能、电能等)，则该车辆就会停下来，其动能转化得越快，则车辆停止的也越快。

从克莱斯勒的四轮液压制动器于1924年问世至今，液压制动技术已经成为既成熟、又经济的汽车制动技术，并应用在当前绝大多数汽车上。另外，ABS(Anti-lock Brake System，汽车防抱死制动系统)也已经成为汽车电子制动的标准配置。

目前，汽车所用都制动器几乎都是摩擦式的，可分为鼓式和盘式两大类。盘式制动器的旋转元件为与车轮刚性连接的旋转制动盘，以端面为工作表面。盘式制动器制动效能稳定性好，发热后可以保持较为良好的制动效果，因此盘式制动器被现代汽车普遍采用。

液压制动系统，在车辆行车制动过程中，起主体作用。但是，仅配有液压制动系统等主制动系统的高速行车制动时，会面临以下问题：(1)制动蹄片磨损大：车辆在制动减速的过程中，其动能的减少量，很大一部分变为制动蹄片与制动盘的摩擦所产生的热能，其中磨损最大的就是制动蹄片；(2)制动蹄片温升高：车辆制动所转换的热量，会使制动蹄片与制动盘的温度均升高，相对散热好的金属制动盘，制动蹄片自身的温度就不太容易散去，尤其是在高速连续制动时；(3)制动效果受影响：制动蹄片在高温影响下，容易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰竭，引起制动效率下降。

目前也有一些技术，应用于车辆行车辅助制动。例如，在一些大、中型车辆的驱动桥与变速箱之间，就安装有电涡流缓速器。一般是由附加的一套定子、转子及固定支架组成，通过电磁感应原理实现无接触制动。缓速器工作时，定子线圈内通电产生磁场，而转子随传动轴一起旋转。转子切割定子产生的磁力线，从而在转子盘内部产生涡旋状的感应电流。这样，定子就会向转子施加一个阻碍转子旋转的电磁力，从而产生制动力矩。同时，涡流在具有一定电阻的转子盘内部流通，由于电阻的热效应会把电能转化为热能，这样，车辆行驶的动能就通过电磁感应和电阻发热最终转化为热能散发。

这种缓速器，需要安装一套完整的电机装置，而且制动时，自身发热较大，对于带有传动轴的大型车辆十分适用，但对于对空间和自重要求很高的汽车来说，是很困难的。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种汽车电磁辅助制动装置，以便在对空间和自重要求很高的汽车上实现辅助制动。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种汽车电磁辅助制动装置，其包括：制动钳组结构件3和励磁绕组4；所述励磁绕组4缠绕在所述制动钳组结构件3的表面。

优选地，所述制动钳组结构件3的制作材料为金属。

优选地，所述制动钳组结构件3的制作材料为钢或铁。

优选地，所述励磁绕组4的正极连接电池正极，负极搭铁。

优选地，当汽车的ABS系统开始介入制动时，所述励磁绕组4的电路与电源接通；当汽车的ABS系统结束介入制动时，所述励磁绕组4的电路与电源断开。

优选地，所述装置还包括：制动盘1、液压缸套2和两个制动片5；所述液压缸套2与所述制动钳组结构件3活动连接，并且所述液压缸套2的伸入端穿过所述制动钳组结构件3；所述制动钳组结构件3的制动端与所述伸入端相对设置；所述制动盘1与汽车车轮固定连接，并且所述制动盘1的端面设置在所述伸入端和所述制动端之间；所述两个制动片5分别连接所述液压缸套2的伸入端和所述制动钳组结构件3的制动端。

优选地，所述制动盘1和液压缸套2的制作材料为金属。

优选地，所述制动盘1和液压缸套2的制作材料为钢或铁。

优选地，所述装置为液压盘式制动汽车电磁辅助制动装置。

(三)有益效果

本发明所述的汽车电磁辅助制动装置，在汽车现有主制动系统基础上仅添加一套励磁绕组，即可实现辅助制动功能。所述装置结构简单，相对原有主制动系统重量增加少、占用空间增加小，成本低，并且辅助制动效果好，有效解决了对空间和自重要求高的汽车的辅助制动问题，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例所述的汽车电磁辅助制动装置的结构示意图；

图2是本发明实施例所述的汽车电磁辅助制动装置的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

图1是本发明实施例所述的汽车电磁辅助制动装置的结构示意图。如图1所示，所述装置包括：制动盘1、液压缸套2、制动钳组结构件3、励磁绕组4和制动片5。所述装置主要应用于采用液压盘式制动系统的汽车中。

所述装置的结构与现有制动系统的结构基本相同：所述液压缸套2与所述制动钳组结构件3活动连接，并且所述液压缸套2的伸入端穿过所述制动钳组结构件3，即所述液压缸套2可以在图1中力F的作用下向右侧移动；所述液压缸套2的伸入端连接一个所述制动片5；所述制动钳组结构件3的制动端与所述伸入端相对设置，并且所述制动端也连接一个所述制动片5；所述制动盘1的端面设置在所述伸入端和所述制动端之间；在非制动状态下，所述伸入端和所述制动盘1的端面之间，以及所述制动端和所述制动盘1的端面之间，留有空隙6；在制动状态下，所述液压缸套2在力F的作用下向右侧移动，以挤压所述制动盘1的端面，两个所述制动片5与所述制动盘1的端面接触，所述空隙6减小为0。

所述装置的结构与现有制动系统的结构不同之处在于，在所述制动钳组结构件3的表面缠绕设置所述励磁绕组4。所述励磁绕组4与汽车内现有用电器的接线规律相同，其正极连接车载蓄电池的正极，负极搭铁。所述励磁绕组4的励磁电流的通断控制信号与汽车的ABS控制信号同步，即当汽车的ABS系统开始介入制动时，所述励磁绕组4的正极接通蓄电池正极，电路通路；当汽车的ABS系统结束介入制动时，所述励磁绕组4的正极和蓄电池正极断开，电路开路。

当所述励磁绕组4通电后，会在所述装置的主体结构中形成闭合磁路7，为了减小磁阻，所述制动盘1、液压缸套2和制动钳组结构件3的制作材料均采用金属，优选为钢或者铁。同时，磁路设计应合理，并且所述装置的机械强度不低于现有制动钳组系统的机械强度。

图2是本发明实施例所述的汽车电磁辅助制动装置的工作原理示意图。如图2所示，其表示沿图1中力F视图方向的所述制动盘1的局部电磁制动工作原理示意图。其工作原理如下：当行车电脑确认，车辆制动需要ABS介入时，所述装置也将依据此信号，将所述励磁绕组4与汽车蓄电池电源接通，参与辅助制动(主制动系统的工作过程属于现有技术，这里不再赘述。)通入所述励磁绕组4的励磁电流所产生的磁力线，经由所述制动钳组结构件3、所述液压缸套2、所述制动片5和所述制动盘1，形成所述闭合磁路7。其中，由于所述空隙6减少为零，所以此时，闭合磁路7所遇磁阻最小，故在励磁安匝一定的情况下，穿过所述制动盘1中的磁通密度B，也达到最大。所述磁通密度B，由固定在车辆本体上的所述励磁绕组4在通以直流电流后形成，所以其极性不会变，而且相对车架静止。这样当与车轮一体的所述制动盘1，以转速N转动时，在所述制动盘1上与所述制动片5所对的区域8中，会有磁力线穿过，设磁通密度B的方向穿入纸面方向(相反方向对于实现本发明装置的功能无影响)，则在所述区域8中的等效导体9，将会相对切割磁通密度B，假设所述等效导体9长度为L，则由电磁感应定律知，感生电势为：

e＝BLv           (1)

其中相对切割速度v正比于车轮转速N。

感生电势e会在所述制动盘1表面形成图2中闭环涡电流i，且有

e＝ri            (2)

其中r为电流i所遇到的等效电阻。

电流i又会与磁通密度B共同作用，产生制动电磁力

f＝BLi           (3)

由左手定则容易判定其方向为如图2中f所示方向，为车轮转动方向n的反方向，也就是制动方向。

在以上分析中，长度L以及等效电阻r，在所述装置制成后，均为常数；磁通密度B的大小可由所述励磁绕组4的匝数和通过的励磁电流I来确定。将式(1)、(2)代入(3)式可得制动电磁力

$f=\frac{{\left(\mathrm{BL}\right)}^2}{r}v---\left(4\right)$

显然，车速越快，车轮转速N越大，v就越大，在确定的B、r和L下，制动电磁力f也就越大；所述制动盘1直径越大，制动力矩也越大。在上述的电磁制动过程中，运行中车辆的动能，被转换为所述制动盘1上的涡电流，并以电功率i²r的形式被转换成热能消耗掉，从而达到辅助制动的目的。

汽车在仅采用常规制动方式时，车速越高，制动片的磨损越大，而此时，正是本发明实施例所述装置发挥作用最好的时候，所述装置不仅可以有效减少制动片的磨损，而且可以降低因为制动片温度过高，而引起的制动衰竭或制动效率下降的可能性。

本发明实施例所述的汽车电磁辅助制动装置，在汽车现有主制动系统基础上仅添加一套励磁绕组，即可实现辅助制动功能。所述装置结构简单，相对原有主制动系统重量增加少、占用空间增加小，成本低，并且辅助制动效果好，有效解决了对空间和自重要求高的汽车的辅助制动问题，具有广阔的应用前景。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (9)

1.一种汽车电磁辅助制动装置，其特征在于，包括：制动钳组结构件(3)和励磁绕组(4)；所述励磁绕组(4)缠绕在所述制动钳组结构件(3)的表面。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动钳组结构件(3)的制作材料为金属。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述制动钳组结构件(3)的制作材料为钢或铁。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述励磁绕组(4)的正极连接电池正极，负极搭铁。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当汽车的ABS系统开始介入制动时，所述励磁绕组(4)的电路与电源接通；当汽车的ABS系统结束介入制动时，所述励磁绕组(4)的电路与电源断开。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：制动盘(1)、液压缸套(2)和两个制动片(5)；所述液压缸套(2)与所述制动钳组结构件(3)活动连接，并且所述液压缸套(2)的伸入端穿过所述制动钳组结构件(3)；所述制动钳组结构件(3)的制动端与所述伸入端相对设置；所述制动盘(1)与汽车车轮固定连接，并且所述制动盘(1)的端面设置在所述伸入端和所述制动端之间；所述两个制动片(5)分别连接所述液压缸套(2)的伸入端和所述制动钳组结构件(3)的制动端。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述制动盘(1)和液压缸套(2)的制作材料为金属。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述制动盘(1)和液压缸套(2)的制作材料为钢或铁。

9.如权利要求1至8之一所述的装置，其特征在于，所述装置为液压盘式制动汽车电磁辅助制动装置。

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