CN107554498A - 电动盘式制动器冷却装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动盘式制动器冷却装置及其方法，包括壳体及设置在壳体内的盘体，壳体上设有一与控制器连接的伸缩装置，伸缩装置与一摩擦装置连接，摩擦装置包括一锥形摩擦轮及转向机构，锥形摩擦轮的轴向长度是盘体半径的25%至35%且靠近盘体的外周设置，锥形摩擦轮通过转向机构及传动机构与一转动装置连接，转动装置上设有指向盘体一侧的风叶锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动转动装置及风叶转动。本发明可以利用制动能量冷却制动机构，并在紧急制动时可以起到辅助制动作用，具有很高的实用价值。

Description

电动盘式制动器冷却装置及其方法

技术领域

本发明属于汽车制造技术领域，尤其是涉及一种新能源汽车使用的电动盘式制动器冷却装置及其方法。

背景技术

汽车，尤其新能源汽车的发展趋势为智能化，主动刹车，作为智能化的重要组成部分，是发展的趋势，而新能源汽车因其较高的提速性能，刹车频次会大幅提升。而在制动过程中会聚集大量的热量，造成制动盘等刹车部件温度过高，产生热变形，使制动能力衰退，降低车辆控制力，甚至导致制动失效。另外刹车片等长期在高温情况下的会发生变质，造成安全隐患，缩短使用寿命。其次，现有技术的汽车制动系统，因为制动原理为刹车片与制动盘进行摩擦进行制动，摩擦损耗部分的能量不能得到充分利用。公开日为2016年6月15日，公开号为CN105673742A的中国专利文件公开了一种鼓式刹车风冷降温系统，包括轮毂、风扇和通风孔罩，其中，所述的风扇安装在现有的刹车盆内腔中，所述的轮毂包括风扇安装面，所述的风扇安装面上有通风孔和螺纹孔，所述的风扇包括风扇座、叶片和加固筋，所述的叶片等距排列，所述的叶片为涡轮状，所述的涡轮状叶片一端连接所述的风扇座，所述的涡轮状叶片另一端连接加固筋，所述的风扇座上有止口，所述的风扇座上圆周分布有紧固螺栓孔，所述的风扇座上的止口与所述的轮毂上的风扇安装面配合，所述的风扇座上的紧固螺栓孔与所述的轮毂上的螺纹孔相对应，所述的风扇座与所述的轮毂螺栓连接，所述的通风孔罩的外径与所述的轮毂上的通风孔连接，所述的通风孔罩上有进气孔。该鼓式刹车风冷降温系统利用车轮转动带动风叶形成大进风口小出风口的增压空气的原理，对车行驶中的车轮进行风冷降温，具有较好的降温效果，但该系统需消耗汽车的动力，仅适用于多数大型货车、特种车辆采用的鼓式刹车，另外，汽车制动时消耗的能量也无法得到充分利用。

发明内容

本发明的目的是为解决现有技术的新能源汽车其制动系统存在的温度较高，影响行驶安全及使用寿命以及现有技术的制动系统不能实现制动能量回收利用的问题，提供一种电动盘式制动器冷却装置及其方法，可以利用制动能量冷却制动机构，并在紧急制动时起到辅助制动作用，从而提高汽车的安全性能，延长制动系统的寿命。

本发明为实现上述发明目的所采用的技术方案是：一种电动盘式制动器冷却装置，所述电动盘式制动器包括壳体及设置在壳体内的盘体，盘体与轮毂单元连接，壳体上设有一与控制器连接的伸缩装置，所述伸缩装置与一摩擦装置连接，所述摩擦装置包括一锥形摩擦轮及转向机构，锥形摩擦轮的轴向长度是盘体半径的25%至35%且靠近盘体的外周设置，锥形摩擦轮通过转向机构及传动机构与一转动装置连接，转动装置上设有指向盘体一侧的风叶，伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动转动装置及风叶转动。本发明在制动装置的壳体上设有伸缩装置，伸缩装置与一摩擦装置连接，在汽车正常制动时，伸缩装置动作将摩擦装置上的锥形摩擦轮紧贴盘体的盘面，利用盘面转动带动摩擦轮转动，这里锥形摩擦轮的轴向长度是整个盘体半径的25%至35%且靠近盘体的外周设置，确保了锥形摩擦轮与盘体的盘面有足够的线接触长度，靠近盘体的外周设置则确保了锥形摩擦轮具有足够的转速，从而确保两者之间的能量传递。因为锥形摩擦轮的轴向长度过短无法保证足够的摩擦力而无法传递足够的能量，而锥形摩擦轮的轴向长度过长将导致锥形摩擦轮的锥度过大，使其结构增大而很难在制动器上设置，锥形摩擦轮的轴向长度是盘体半径的25%至35%的合理的设置。而锥形摩擦轮通过转向机构及传动机构带动转动装置及风叶转动，实时对制动机构进行吹风降温，本发明的风叶的转动是回收利用了汽车制动时的摩擦能，这样一方面每次制动时均可对制动机构进行吹风降温，避免了制动系统存在的温度较高，影响行驶安全及使用寿命的问题，同时也起到了辅助制动的作用，在一定程度上也降低了主制动系统的负荷，有利于延长制动系统的使用寿命。

作为优选，转向机构包括一转向盒，转向盒内设有伞形齿轮组，所述伞形齿轮组的第一轴连接锥形摩擦轮，伞形齿轮组的第二轴连接伸缩装置。转向盒内的伞形齿轮组用于转动方向，使锥形摩擦轮紧贴盘体的盘面。

作为优选，伸缩装置的外壳固定在壳体上，转向盒的外壳与伸缩装置的外壳通过花键滑动连接，伞形齿轮组的第二轴上设有花键连接结构。转向盒外壳与伸缩装置外壳的花键连接使得转向盒只能轴向移动而不能转动，确保锥形摩擦轮与盘体盘面的准确贴合；而伞形齿轮组的第二轴上设置花键连接结构，可以确保转向盒在移动过程中，伞形齿轮组的第二轴始终与转动装置传动连接。

作为优选，转动装置的转轴与伞形齿轮组的第二轴平行设置，转动装置的转轴与伞形齿轮组的第二轴之间通过皮带传动连接。转动装置的转轴与伞形齿轮组的第二轴之间通过皮带传动连接。

作为一种简单方案，转动装置为一储能飞轮，风叶设置在储能飞轮的转轴上。转动装置为储能飞轮，这样在制动时可以储存一定的动能，当松开制动踏板锥形摩擦轮与盘体盘面分离后，储能飞轮可以继续带动风叶转动一定的时间，继续对制动机构进行吹风降温，从而实现更好的降温效果。

作为优选，转动装置为一电机，汽车上设有用于检测制动踏板位置的踏板位移传感器，所述电机及踏板位移传感器均连接控制器，风叶设置在电机的转轴上。在断电的情况下，电机的转子也具有前述方案储能飞轮的储能功能，除此以外，使用电机还可以通过对电机供电实现主动吹风降温；在紧急情况下，也可以通过电机对摩擦轮提供反向驱动，从而起到辅助制动的作用。

作为优选，伸缩装置由液压驱动或电机驱动。

本发明电动盘式制动器冷却装置的工作过程，包括以下步骤：

a.当汽车正常行驶时，锥形摩擦轮与盘体的盘面分离，转动装置及风叶停转。

b.当汽车制动踏板踩下时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动转动装置及风叶转动，对电动盘式制动器进行风冷。

c.当汽车制动踏板从踩下状态松开时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向远离盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面分离，风叶在转动装置的惯性力作用下继续转动，对电动盘式制动器进行风冷。

作为优选，转动装置为一电机，汽车上设有用于检测制动踏板位置的踏板位移传感器，所述电机及踏板位移传感器均连接控制器，风叶设置在电机的转轴上，其工作方法包括以下步骤：

d.当汽车制动踏板踩下时，控制器通过踏板位移传感器检测踏板运动状态并判断制动状态：

当汽车处于正常制动状态时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动电机及风叶正向转动，对电动盘式制动器进行风冷。汽车处于正常制动状态时的工作过程与前述采用储能飞轮的工作过程相同，这里电机的转子作为储能飞轮使用。

当汽车处于紧急制动状态时，控制器控制电机反向转动带动锥形摩擦轮反转，控制器控制伸缩装置推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵接且其抵接处锥形摩擦轮与盘体的转动方向相反，锥形摩擦轮转动抵消盘体转动力起到辅助制动作用。

本发明在紧急制动状态的情况下，控制器可以控制电机反向转动从而带动锥形摩擦轮反转，同时伸缩装置推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体抵接且其抵接处锥形摩擦轮与盘体的转动方向相反，锥形摩擦轮转动抵消盘体转动起到辅助制动作用。这样在紧急制动状态下可以加快制动速度，从而大大提高了汽车的安全性能。

这里所述的正常制动，是指可预见的主动性刹车行为，例如汽车正常的行驶过程中的下坡减速、停车或其他行驶过程中的可预见性减速行为，这种刹车通常制动踏板位移变化比较平缓，单位时间内的制动踏板位移量较小；这里所述的紧急制动，是指不可预见的被动性刹车行为，即汽车行驶过程中遇到突发或意外情况实施的非预见性减速行为，这种刹车通常制动踏板位移变化比较急剧，单位时间内的制动踏板位移量较大。现有技术中有关正常制动与紧急制动的检测判定属于公知技术，踏板位移传感器也属于汽车的常规配置，不属于本发明的创新内容，本发明不做详细描述。

在上述技术方案中，控制器可以是单独设立的控制部件，也可以是汽车整车VCU中包含该控制器的控制程序，通过踏板位移传感器反馈来的位移信号，以及对应测算出来的踏板位移信号识别驾驶员的制动意图，以实现按不同制动状态控制本发明的相应装置。另外，本发明未详细描述的部分都是本领域的公知技术或者可以通过本领域的常规技术手段实现，不属于本发明的创新内容，因此本发明不做详细描述。

本发明的有益效果是，它有效地解决了现有技术的新能源汽车其制动系统存在的温度较高，影响行驶安全及使用寿命以及现有技术的制动系统不能实现制动能量利用的问题，本发明可以利用制动能量冷却制动机构，并在紧急制动时可以起到辅助制动作用，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本发明的一种结构剖视图；

图2是图1的一种局部结构放大图；

图3是本发明的另一种局部结构放大图。

图中：1.壳体，2.盘体，3.轮毂单元，4.伸缩装置，5.锥形摩擦轮，6.转向机构，7.传动机构，8.转动装置，9.风叶，10.伞形齿轮组，11.第一轴，12.第二轴，13.花键，14.轴承。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的描述。

实施例1

在如图1图2（图中锥形摩擦轮与盘体的盘面抵接）所示的实施例1中，一种电动盘式制动器冷却装置，所述电动盘式制动器包括壳体1及设置在壳体内的盘体2，盘体与轮毂单元3连接，轮毂单元与壳体之间设有轴承14，壳体上设有一与控制器连接的伸缩装置4，伸缩装置的外壳固定在壳体上，所述伸缩装置由液压驱动（图中未画出），伸缩装置与一摩擦装置连接，所述摩擦装置包括一锥形摩擦轮5及转向机构6，锥形摩擦轮的轴向长度是盘体半径的25%且靠近盘体的外周设置，锥形摩擦轮通过转向机构及传动机构7与一转动装置8连接，所述转向机构包括一转向盒，转向盒的外壳与伸缩装置的外壳通过花键13滑动连接，转向盒内设有伞形齿轮组10，所述伞形齿轮组的第一轴11连接锥形摩擦轮，伞形齿轮组的第二轴12上设有花键连接结构，伞形齿轮组的第二轴通过花键连接结构连接伸缩装置。转动装置上设有指向盘体一侧的风叶9，伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动转动装置及风叶转动。

本实施例的转动装置为一储能飞轮，风叶设置在储能飞轮的转轴上，转动装置的转轴与伞形齿轮组的第二轴平行设置，转动装置的转轴与伞形齿轮组的第二轴之间通过皮带传动连接。

实施例1的电动盘式制动器冷却装置的工作方法，包括以下步骤：

a.当汽车正常行驶时，锥形摩擦轮与盘体的盘面分离，转动装置及风叶停转；

b.当汽车制动踏板踩下时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动转动装置及风叶转动，对电动盘式制动器进行风冷；

c.当汽车制动踏板从踩下状态松开时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向远离盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面分离，风叶在转动装置的惯性力作用下继续转动，对电动盘式制动器进行风冷。

实施例2

在如图3（图中锥形摩擦轮与盘体的盘面分离）所示的实施例2中，锥形摩擦轮的轴向长度是盘体半径的35%且靠近盘体的外周设置，转动装置为一电机，汽车上设有用于检测制动踏板位置的踏板位移传感器，所述电机及踏板位移传感器均连接控制器，风叶设置在电机的转轴上，伸缩装置由电机驱动（图中未画出），其余结构和实施例1相同。

实施例2的电动盘式制动器冷却装置的工作方法，除实施例1的方法a步骤外，包括以下步骤：

d.当汽车制动踏板踩下时，控制器通过踏板位移传感器检测踏板运动状态并判断制动状态：

当汽车处于正常制动状态时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动电机及风叶正向转动，对电动盘式制动器进行风冷。

当汽车处于紧急制动状态时，控制器控制电机反向转动带动锥形摩擦轮反转，控制器控制伸缩装置推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵接且其抵接处锥形摩擦轮与盘体的转动方向相反，锥形摩擦轮转动抵消盘体转动力起到辅助制动作用。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征或技术数据可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动盘式制动器冷却装置，所述电动盘式制动器包括壳体（1）及设置在壳体内的盘体（2），盘体与轮毂单元（3）连接，其特征在于，壳体上设有一与控制器连接的伸缩装置（4），所述伸缩装置与一摩擦装置连接，所述摩擦装置包括一锥形摩擦轮（5）及转向机构（6），锥形摩擦轮的轴向长度是盘体半径的25%至35%且靠近盘体的外周设置，锥形摩擦轮通过转向机构及传动机构（7）与一转动装置（8）连接，转动装置上设有指向盘体一侧的风叶（9），伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动时，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动转动装置及风叶转动。

2.根据权利要求1所述的电动盘式制动器冷却装置，其特征在于，所述转向机构包括一转向盒，转向盒内设有伞形齿轮组（10），所述伞形齿轮组的第一轴（11）连接锥形摩擦轮，伞形齿轮组的第二轴（12）连接伸缩装置。

3.根据权利要求2所述的电动盘式制动器冷却装置，其特征在于，伸缩装置的外壳固定在壳体上，转向盒的外壳与伸缩装置的外壳通过花键（13）滑动连接，伞形齿轮组的第二轴上设有花键连接结构。

4.根据权利要求3所述的电动盘式制动器冷却装置，其特征在于，所述转动装置的转轴与伞形齿轮组的第二轴平行设置，转动装置的转轴与伞形齿轮组的第二轴之间通过皮带传动连接。

5.根据权利要求1所述的电动盘式制动器冷却装置，其特征在于，所述转动装置为一储能飞轮，风叶设置在储能飞轮的转轴上。

6.根据权利要求1所述的电动盘式制动器冷却装置，其特征在于，所述转动装置为一电机，汽车上设有用于检测制动踏板位置的踏板位移传感器，所述电机及踏板位移传感器均连接控制器，风叶设置在电机的转轴上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电动盘式制动器冷却装置，其特征在于，伸缩装置由液压驱动或电机驱动。

8.根据权利要求1所述电动盘式制动器冷却装置的工作方法，其特征在于包括以下步骤：

a.当汽车正常行驶时，锥形摩擦轮与盘体的盘面分离，转动装置及风叶停转；

b.当汽车制动踏板踩下时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动转动装置及风叶转动，对电动盘式制动器进行风冷；

c.当汽车制动踏板从踩下状态松开时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向远离盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面分离，风叶在转动装置的惯性力作用下继续转动，对电动盘式制动器进行风冷。

9.根据权利要求8所述的电动盘式制动器冷却装置的工作方法，其特征在于，所述转动装置为一电机，汽车上设有用于检测制动踏板位置的踏板位移传感器，所述电机及踏板位移传感器均连接控制器，风叶设置在电机的转轴上，其工作方法包括以下步骤：

d.当汽车制动踏板踩下时，控制器通过踏板位移传感器检测踏板运动状态并判断制动状态：

当汽车处于正常制动状态时，控制器控制伸缩装置动作带动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵触，锥形摩擦轮转动通过转向机构及传动机构带动电机及风叶正向转动，对电动盘式制动器进行风冷；

当汽车处于紧急制动状态时，控制器控制电机反向转动带动锥形摩擦轮反转，控制器控制伸缩装置推动摩擦装置向盘体一侧移动，锥形摩擦轮与盘体的盘面抵接且其抵接处锥形摩擦轮与盘体的转动方向相反，锥形摩擦轮转动抵消盘体转动力起到辅助制动作用。