CN103629272A - 一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，由一套摩擦制动器和一套电磁制动装置组成，摩擦制动器由制动钳体和制动盘组成，制动钳体卡在制动盘上且固定连接于制动钳支架，摩擦制动器和电磁制动装置相对于制动盘上下布置，电磁制动装置由电磁制动支板、铁芯、励磁线圈和磁轭组成，电磁制动支板为U型，U型侧壁的上部固定连接所述制动钳支架，有多个铁芯的一端均固设在电磁制动支板的U型底部，铁芯上绕有励磁线圈，铁芯的另一端均连接磁轭，励磁线圈通电后相邻磁极所形成的极性相反；充分利用轮边制动器狭小的安装空间，作用在制动盘上的制动力上下对称，确保了制动盘受力的均匀和平稳，有效减少了制动盘由于单点受力而造成的轻微颤动。

Description

一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统

技术领域

本发明涉及一种用于汽车制动或减速的电磁制动与摩擦制动集成系统，特别是指利用电涡流来产生制动力矩以达到制动效果的装置。

背景技术

摩擦制动器是利用摩擦块与制动盘之间的摩擦作用来降低车速并最终停止车辆。在汽车制动过程中，摩擦块会不断磨损，温度也会升高，直接影响制动器的性能，同时摩擦块的磨损也会向大气中散发粉尘，污染环境。在汽车制动的同时，摩擦块与制动盘之间摩擦还会产生大量噪音，尤其在下长坡或市区等需要持续制动或频繁制动的情况下，摩擦块的磨损更加剧烈，温度在很短时间内就会升到很高，从而影响制动器的性能，严重威胁到行人和自身的安全。汽车盘式制动器是目前摩擦制动器主要类型之一，盘式制动器是通过液压油来推动制动钳体内的活塞运动，活塞把制动块压向制动盘，通过制动盘与制动块之间的摩擦力来降低车辆的速度。汽车高速行驶过程中，紧急制动时，制动器的作用时间以及制动力对制动性能的影响很大，而盘式制动器的液压油路作用时间以及制动块的运动时间都会使摩擦制动器的制动效能降低，因为盘式制动器以摩擦制动为主，所以在制动时也会有制动器过热、产生噪声和粉尘的缺点。

电磁制动属于非接触式制动，可以有效地解决制动噪声和粉尘问题，而且电磁制动的制动力矩为连续变化力矩，制动稳定，制动性能好。目前，以电磁制动为基本原理的电涡流缓速器与永磁式缓速器技术得到了很好的发展，而且缓速器的技术也逐渐成熟，无论是电涡流缓速器还是永磁式涡流缓速器，它们都可以有效地弥补现有摩擦制动器系统在技术性能上的不足，提高了汽车行驶的安全性。但是由于电涡流缓速器体积和质量较大，所以电涡流缓速器目前仅适用于货车和客车等大中型商用汽车上。

在现有技术中，中国专利号为201110083620，名称为“一种电磁和摩擦复合盘式制动器的制动方法”所公开的方案，其电磁制动与摩擦制动的作用力施加在制动盘的某个特定区域，没有有效地利用制动盘圆周空间，制动效果有待提升。而中国专利号为201210131074，名称为“一种双盘片结构的摩擦与电磁集成制动器”公开的集成制动器没有考虑狭小的轮边空间对制动器的尺寸的要求，导致制动器实用性变差。

在已有的电磁制动与摩擦制动集成的系统中，由于没有进行系统的紧凑设计和轻量化设计，导致的结果是电磁制动与摩擦制动集成的实际使用性不高，在车辆结构基本固定的情况下，很难将电磁制动与摩擦制动集成系统布置在车辆底盘上，难于商业化。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种电磁制动与摩擦制动集成系统，充分利用轮边制动器狭小的安装空间，在原有的摩擦制动器基础上增加了一套电磁制动装置，通过电磁制动与摩擦制动之间的协调联合制动很好地解决仅仅使用单纯摩擦制动时所带来的制动器过热、制动噪声和制动粉尘等缺陷，并且提高了制动效果。

本发明采用的技术方案是：本发明由一套摩擦制动器和一套电磁制动装置组成，摩擦制动器由制动钳体和制动盘组成，制动钳体卡在制动盘上且固定连接于制动钳支架，摩擦制动器和电磁制动装置相对于制动盘上下布置，电磁制动装置由电磁制动支板、铁芯、励磁线圈和磁轭组成，电磁制动支板为U型，U型侧壁的上部固定连接所述制动钳支架，有多个铁芯的一端均固设在电磁制动支板的U型底部，铁芯上绕有励磁线圈，铁芯的另一端均连接磁轭，励磁线圈通电后相邻磁极所形成的极性相反。

本发明采用上述技术方案后具有以下有益效果：

1、本发明对电磁制动与摩擦制动集成系统进行了紧凑型设计，使得制动钳支架既安装制动钳体，又能安装电磁制动支板，充分利用轮边制动器狭小的安装空间，保证了车辆不需做较大的结构调整就可以安装本发明所述的电磁制动与摩擦制动集成系统，便于集成制动系统在实车上的安装、维修和协调工作。

2、在满足制动性能的要求下，通过强度校核，对电磁制动支板进行了结构设计，不但节省了材料和成本，同时减轻了集成制动系统的重量，减轻了振动对转向节的冲击。

3、摩擦制动机构与电磁制动机构作用在制动盘上的制动力产生上下对称的制动力矩，确保了制动盘受力的均匀和平稳，有效减少了制动盘由于单点受力而造成的轻微颤动。

4、当车辆在频繁制动和下长坡制动时，本发明的优势更加明显，下长坡或频繁制动时只要调节电磁力大小即可有效控制制动力大小，电磁力大小控制相对简单，制动器作用时间大大减小，增强了制动器的制动效能。制动过程中，电磁制动可以提供车辆部分制动力，减轻摩擦制动器的制动强度和使用次数，减轻制动块的磨损，延长摩擦制动器的寿命，有效减少制动噪声和制动粉尘的产生，提高汽车行驶的安全性、经济性和环保性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式以进一步描述本发明。

图1是本发明所述一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统的主视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是本发明中的励磁线圈通电后相邻磁极的分布方式图。

图中：1.制动钳体；2.制动盘；3.电磁制动支板；4.铁芯；5.磁轭；6.励磁线圈。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明的车用电磁制动与摩擦制动集成系统由一套摩擦制动器和一套电磁制动装置组成，在原有摩擦制动器的基础上增加一套电磁制动装置。摩擦制动器由制动钳体1和制动盘2组成，电磁制动装置由电磁制动支板3、铁芯4、励磁线圈6和磁轭5组成。制动钳体1卡在制动盘2上，同时制动钳体1也固定在制动钳支架上（图中省略掉了制动钳支架）。电磁制动支板3位于远离轮胎一侧，电磁制动支板3为U型，U型侧壁的上部开有通孔并固定连接制动钳支架，有多个铁芯4的一端均固定在电磁制动支板3的U型底部上，励磁线圈6绕在铁芯4上，铁芯4另一端均与磁轭5相连，励磁线圈6通电后，相邻磁极所形成的极性应相反。铁芯4的个数可以根据摩擦制动器的具体结构而定，可以设为2个、4个或6个双数。铁芯4与磁轭5的轴心线均与制动盘2的盘面相垂直，磁轭5端面与制动盘2的盘面相平行，电磁制动装置固定好后需保证磁轭5与制动盘2之间的间隙为0.5-1.5mm。

电磁制动支板3的轮廓按照制动盘2的形状及尺寸设计加工，U型底部安装励磁线圈6位置处的圆弧半径与制动盘2半径一致，电磁制动支板3的U型侧臂处按照受力强度校核，进行了轻量化设计，实现了电磁制动机构与摩擦制动机构的紧凑集成，确保了狭小的轮边空间对集成制动系统严苛的尺寸要求，并且轻量化设计的电磁制动机构减轻了转向节的负担，提高了转向系统的可靠性。

制动钳支架既安装制动钳体1，又安装电磁制动支板3，便于集成制动系统在实车上的安装、维修和协调工作。

摩擦制动器和电磁制动装置相对于制动盘2上下布置，制动盘2相对于电磁制动支板3的U型开口左右对称。摩擦制动器和电磁制动装置作用在制动盘2上的制动力呈现上下对称状态，确保了制动盘受力的均匀和平稳，有效减少了制动盘由于单点受力而造成的轻微颤动。

如图2所示，车辆在正常行驶时，摩擦制动不起作用，励磁线圈6内没有励磁电流通过，此时摩擦制动器与电磁制动装置对制动盘2均不产生制动力。当车辆需要制动时，驾驶员踩下制动踏板，此时制动钳体1内的液压油将会推动制动块压向制动盘2，制动块与制动盘2摩擦产生制动力使车辆制动，驾驶员踩下制动踏板的同时，励磁线圈6内通入励磁电流，此时励磁线圈6会产生电磁场，电磁场通过铁芯4、磁轭5、气隙、制动盘2传导到相邻磁极的气隙、磁轭5、铁芯4，然后经过电磁制动支板3形成磁路回路。此时制动盘2在此磁路回路中做旋转运动，制动盘2切割磁力线，会在制动盘2内部形成电涡流，从而制动盘2受到电磁力作用，因而车辆会减速或停止。电磁制动力矩的大小可以通过控制通入励磁线圈6中的电流大小来控制。

当车速很低时，此时电磁制动装置所产生的制动力矩很小，此时使用电磁制动不但制动效果不好而且还会浪费汽车电能，降低汽车经济性，所以当车速小于10km/h时，仅使用摩擦制动对汽车进行制动。当车速大于10km/h时，可以根据路况信息来确定电磁制动与摩擦制动集成系统的制动方法。正常工况下，不需要紧急制动，仅仅是想降低车速或缓慢制动时，可以只使用电磁制动来对汽车进行制动；当需要紧急制动时，需要让电磁制动与摩擦制动同时联合起作用，使汽车尽快停止。当汽车在复杂路况下行驶时，需要对汽车进行频繁和不同强度的制动，此时可以仅仅使用电磁制动来代替摩擦制动对汽车进行制动，因为频繁使用摩擦制动对汽车进行制动，短时间内制动器温度升高很快，会对制动性能有很大影响，且摩擦制动反应时间慢、制动力控制复杂，电磁制动反应时间快，仅通过控制通入励磁线圈内励磁电流的大小就可以控制电磁制动力的大小，控制简便。当车辆在下长坡制动需要稳定在一定车速时，应该采取以电磁制动为主、摩擦制动为调节制动的制动方法，当车辆以稳定车速下坡制动时，电磁制动力矩基本是一个稳定值，调节电磁制动力矩与摩擦制动力矩使其总制动力矩稳定在某一固定值附近使车辆保持在一稳定车速下坡，当车速变大时，可以增加摩擦制动力矩来使汽车减速，当车速过小时，可以减小摩擦制动力矩来使车速增加；当下坡需要紧急制动时，电磁制动与摩擦制动两者一起联合作用。此时电磁制动为主要制动形式，减少了摩擦制动的制动强度，延长了摩擦制动器的使用寿命，同时对摩擦制动器在制动时的热衰退现象、制动噪声和制动粉尘的产生有一定改善作用，提高了汽车的经济性、安全性和环保性。正常工况下，不需要紧急制动时，可以仅仅使用电磁制动来对汽车进行制动；当需要紧急制动时，让电磁制动与摩擦制动同时联合起作用，使汽车尽快停止。

Claims (8)

1.一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，由一套摩擦制动器和一套电磁制动装置组成，摩擦制动器由制动钳体（1）和制动盘（2）组成，制动钳体（1）卡在制动盘（2）上且固定连接于制动钳支架，其特征是：摩擦制动器和电磁制动装置相对于制动盘（2）上下布置，电磁制动装置由电磁制动支板（3）、铁芯（4）、励磁线圈（6）和磁轭（5）组成，电磁制动支板（3）为U型，U型侧壁的上部固定连接所述制动钳支架，有多个铁芯（4）的一端均固设在电磁制动支板（3）的U型底部，铁芯（4）上绕有励磁线圈（6），铁芯（4）的另一端均连接磁轭（5），励磁线圈（6）通电后相邻磁极所形成的极性相反。

2.根据权利要求1所述的一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，其特征是：铁芯（4）与磁轭（5）的轴心线均与制动盘（2）的盘面相垂直，磁轭（5）端面与制动盘（2）的盘面相平行，磁轭（5）与制动盘（2）之间具有0.5-1.5mm的间隙。

3.根据权利要求1所述的一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，其特征是：铁芯（4）的个数为双数。

4.根据权利要求1所述的一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，其特征是：安装励磁线圈（6）的电磁制动支板（3）的U型底部位置处的圆弧半径与制动盘（2）半径一致。

5.根据权利要求1所述的一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，其特征是：制动盘（2）相对于电磁制动支板（3）的U型开口左右对称。

6.根据权利要求1所述的一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，其特征是：摩擦制动器和电磁制动装置作用在制动盘（2）上的制动力上下对称。

7.根据权利要求1所述的一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，其特征是：电磁制动支板（3）位于远离轮胎一侧。

8.根据权利要求1所述的一种车用电磁制动与摩擦制动集成系统，其特征是：通过控制通入励磁线圈（6）中的电流大小来控制电磁制动力矩的大小。

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