CN108895096A - 一种永磁双盘制动器及其制动方法 - Google Patents

一种永磁双盘制动器及其制动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁双盘制动器及其制动方法，包括内制动盘、外制动盘、连接轴、滑动齿轮、轴承、永磁环、双盘制动钳、永磁体连接块和永磁制动组件，永磁制动组件设置在外制动盘和内制动盘之间，包括永磁体、第一转子盘、第二转子盘、转子连接套和中间摩擦片。本发明一种永磁双盘制动器工作状态下可提供两种制动模式：纯摩擦制动模式和摩擦制动与永磁制动复合制动模式。通过内制动盘的轴向移动，实现了动力传递的中断与连接，避免了市面上已有永磁缓速器普遍存在的漏磁现象。具有无需额外增加永磁制动操作控制机构，兼具永磁辅助制动节能、可有效减少摩擦片磨损和双盘制动器制动力矩大、散热性能良好的优点。

Description

一种永磁双盘制动器及其制动方法
技术领域
本发明涉及一种汽车制动器，尤其涉及一种永磁双盘制动器及其制动方法。
背景技术
汽车的制动系统按照功用可以分为行车制动、第二制动系统、驻车制动和辅助制动四种。行车制动系统主要有盘式制动和鼓式制动两种，盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时，耐高温性能好，制动效果稳定，现在大部分轿车前轮制动器均使用盘式制动器，以保证汽车具备较高制动时的方向稳定性。虽然盘式制动器具有诸多的优点，但是频繁或长时间摩擦制动会产生大量的热量，造成摩擦片过热，热量如果不能及时散出就会导致制动效能衰退，严重的会发生制动力完全失效的情况。同时，传统的盘式摩擦制动需要定期维护，更换摩擦片，增加了车辆的运行成本。
为了解决盘式制动器温度升高带来的制动性能下降的问题，德尔福公司开发了一种双盘盘式制动器，刘录秀在文章“德尔福公司的双盘盘式制动器[J].汽车与配件,2004(52):24-26”中对其进行了介绍。双盘盘式制动器在一定程度上缓解了盘式制动器制动发热的问题，但并没有解决传统的盘式摩擦制动需要定期维护、更换摩擦片的问题。
辅助制动系统可以在一定程度上解决传统的盘式摩擦制动存在的摩擦片需要定期维护等问题。常见的辅助制动系统有发动机缓速器、电涡流缓速器、液力缓速器、永磁缓速器等。其中永磁缓速器同电涡流缓速器相比，具有质量轻、基本不消耗电量且永磁体本身不会产生太多热量的优点，这样可以保证永磁缓速器提供的制动力的稳定性和持久性。但是传统的永磁缓速器大多需要单独的控制机构，在非工作状态下，普遍存在漏磁的问题。
中国专利(CN201310539585.X)公开了一种车用双盘式永磁缓速器，包括转子组件和定子组件，其中转子组件由两个转子盘组成，定子组件有两个间隔排列有永磁体的磁铁支架组成，通过操纵机构控制两磁铁支架相对旋转一定的角度达到工作状态与非工作状态的切换，具有一定的创新性，但需要额外的操作机构，同时，该方法存在传统永磁缓速器漏磁问题。
发明内容
本发明提出了一种永磁双盘制动器及其制动方法，采用双盘制动器与永磁辅助制动相结合的方式，充分利用了已有的双盘制动器结构，在内制动盘与外制动盘之间增加永磁制动组件，利用内制动盘的轴向移动，实现内制动盘与中间摩擦片接触的中断和连接，完成了对永磁辅助制动的操作控制，省去了传统永磁辅助制动装置的操作控制机构。
本发明的技术方案是：
一种永磁双盘制动器，包括内制动盘、外制动盘、连接轴、滑动齿轮、轴承、永磁环、双盘制动钳、永磁体连接块和永磁制动组件；所述外制动盘、轴承和滑动齿轮依次同轴安装在连接轴上，内制动盘可滑动安装在滑动齿轮上，且连接轴、外制动盘、轴承、滑动齿轮、内制动盘同轴线；所述双盘制动钳与外制动盘、内制动盘间隙配合，双盘制动钳上设置有第一制动液压缸、第二制动液压缸和永磁体连接块，第一制动液压缸固定安装在双盘制动钳靠近外制动盘的一端，第一制动液压缸上设有外摩擦片，第二制动液压缸固定安装在双盘制动钳靠近内制动盘一端，第二制动液压缸上设置内摩擦片，滑动齿轮靠近内摩擦片一端固定有永磁环；永磁体连接块固定安装外制动盘和内制动盘之间的双盘制动钳上；所述永磁制动组件设置在外制动盘和内制动盘之间，包括永磁体、第一转子盘、第二转子盘、转子连接套和中间摩擦片；转子连接套转动安装在轴承上，第一转子盘、第二转子盘和中间摩擦片垂直固定安装在转子连接套上，中间摩擦片设置在转子连接套靠近内制动盘的一端；永磁体固定安装在永磁体连接块上。
上述方案中，所述滑动齿轮的轴向尺寸大于内制动盘的轴向尺寸。
上述方案中，所述永磁环为永磁体，其对内制动盘的吸力满足：将内制动盘从靠近中间摩擦片的一端吸附到永磁环上。
上述方案中，所述永磁体连接块为长方体，在垂直于连接轴的方向上，永磁体连接块的长度大于第一转子盘与双盘制动钳之间的间隙。
上述方案中，所述转子连接套为圆环形。
上述方案中，所述永磁体为长方体。
上述方案中，所述永磁体连接块、转子连接套为非导磁材料，第一转子盘、第二转子盘为导磁材料。
一种永磁双盘制动器的制动方法，包括纯摩擦制动模式和摩擦制动与永磁制动复合制动模式，具体的工作过程如下：
纯摩擦制动模式：当驾驶员踩下制动踏板，液压缸的压力小于永磁环对内制动盘的吸力时，第一制动液压缸和第二制动液压缸分别推动外摩擦片和内摩擦片压向外制动盘和内制动盘，通过摩擦片与制动盘的直接接触摩擦产生常规的摩擦制动力矩，解除制动时，第一制动液压缸和第二制动液压缸压力撤除，外摩擦片和内摩擦片回位，制动作用消除；
摩擦制动与永磁制动复合制动模式：随着驾驶员踩制动踏板力度的增加，当第二制动液压缸的压力大于永磁环与内制动盘的吸力时，内制动盘沿着滑动齿轮向中间摩擦片滑动，当内制动盘与中间摩擦片接触之后，转动的内制动盘带动静止的中间摩擦片、转子连接套、第一转子盘、第二转子盘转动，继而产生永磁制动力矩，此时作用在制动盘的制动力矩为摩擦制动力矩和永磁制动力矩的叠加，解除制动时，第一制动液压缸和第二制动液压缸压力撤除，外摩擦片和内摩擦片回位，内制动盘在永磁环的吸力作用下，将内制动盘从靠近中间摩擦片的一端吸附到永磁环上，制动作用消除。
本发明与现有技术相比所产生的有益效果是：
1)本发明采用双盘制动器与永磁辅助制动相结合的方式，利用非接触的永磁辅助制动分担部分的制动力矩，可有效减少摩擦片的磨损，延长制动器的使用寿命。
2)本发明充分利用了已有的双盘制动器结构，在内制动盘与外制动盘之间增加了永磁制动组件。利用内制动盘的轴向移动，实现内制动盘与中间摩擦片接触的中断和连接，完成了对永磁辅助制动的操作控制。在省去传统永磁辅助制动装置操作控制机构的同时，避免了市面上已有永磁缓速器普遍存在的漏磁现象。
3)本发明提供纯摩擦制动模式和摩擦制动与永磁制动复合制动两种工作模式，可以适应不同的制动工况。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明部分永磁制动组件的侧视图；
图3是本发明工作状态结构示意图；
图中：1-外摩擦片，2-第一制动液压缸，3-双盘制动钳，4-第一转子盘，5-永磁体连接块，6-永磁体，7-第二转子盘，8-内制动盘，9-第二制动液压缸，10-内摩擦片，11-永磁环，12-滑动齿轮，13-连接轴，14-轴承，15-中间摩擦片，16-转子连接套，17-外制动盘。
具体实施方式
下面结合附图进行详细说明,但是本发明的保护范围并不限于此。
如附图1、2所示，本发明一种永磁双盘制动器包括内制动盘8、外制动盘17、连接轴13、滑动齿轮12、轴承14、永磁环11、双盘制动钳3、永磁体连接块5和永磁制动组件；外制动盘17、轴承14和滑动齿轮12从左到右依次同轴安装在连接轴13上，连接轴13与车身上的轮毂和车轴连接；内制动盘8可滑动安装在滑动齿轮12上，且连接轴13、外制动盘17、轴承14、滑动齿轮12、内制动盘8同轴线。
永磁制动组件设置在外制动盘17和内制动盘8之间，包括永磁体6、第一转子盘4、第二转子盘7、转子连接套16和中间摩擦片15；转子连接套16为圆环形，转动安装在轴承14上，第一转子盘4、第二转子盘7和中间摩擦片15垂直固定安装在转子连接套16上，第一转子盘4、第二转子盘7直径相同，中间摩擦片15设置在转子连接套16靠近内制动盘8的一端，在制动工况下内制动盘8受到内摩擦片10的压力产生轴向移动时，能保证内制动盘8与中间摩擦片15接触摩擦。
双盘制动钳3与外制动盘17、内制动盘8间隙配合，双盘制动钳3上设置有第一制动液压缸2、第二制动液压缸9和永磁体连接块5；第一制动液压缸2固定安装在双盘制动钳3靠近外制动盘17的一端，第一制动液压缸2上设有外摩擦片1，第二制动液压缸9固定安装在双盘制动钳3靠近内制动盘8一端，第二制动液压缸9上设置内摩擦片10；所述永磁体连接块5为长方体，固定安装在外制动盘17和内制动盘8之间的双盘制动钳3上，在垂直于连接轴13的方向上，永磁体连接块5的长度大于第一转子盘4与双盘制动钳3之间的间隙，保证了固定安装在永磁体连接块5上的永磁体6产生的磁场能够被充分利用。
永磁体6为长方体，固定安装在永磁体连接块5上，与第一转子盘4、第二转子盘7间隙配合；当第一转子盘4、第二转子盘7相对于静止的永磁体6转动时，根据电磁感应定律，能够产生阻碍其相对转动的力，通过转子连接套16和中间摩擦片15的传递，实现内制动盘8减速制动的目的。
滑动齿轮12靠近内摩擦片10一端固定有永磁环11，永磁环11为永磁体，其对内制动盘8的吸力满足：将内制动盘8从靠近中间摩擦片15的一端吸附到永磁环11上，可以在非工作状态下将内制动盘8吸附到滑动齿轮12靠近内摩擦片10一端，保证了永磁制动组件动力传递的快速中断。
滑动齿轮12的轴向尺寸大于内制动盘8的轴向尺寸，保证内制动盘8可沿滑动齿轮12轴向滑动。
永磁体连接块5、转子连接套16为非导磁材料，第一转子盘4、第二转子盘7为导磁材料。
如附图3所示，本发明所述的一种永磁双盘制动器在工作状态下可提供两种制动模式：纯摩擦制动模式和摩擦制动与永磁制动复合制动模式，具体的工作过程如下：
纯摩擦制动模式：当驾驶员踩下制动踏板，液压缸的压力小于永磁环11对内制动盘8的吸力时，第一制动液压缸2和第二制动液压缸9分别推动外摩擦片1和内摩擦片10压向外制动盘17和内制动盘8，通过摩擦片与制动盘的直接接触摩擦产生常规的摩擦制动力矩，解除制动时，第一制动液压缸2和第二制动液压缸9压力撤除，外摩擦片1和内摩擦片10回位，制动作用消除。
摩擦制动与永磁制动复合制动模式：随着驾驶员踩制动踏板力度的增加，当第二制动液压缸9的压力大于永磁环11与内制动盘8的吸力时，内制动盘8会沿着滑动齿轮12向中间摩擦片15滑动，当内制动盘8与中间摩擦片15接触之后，转动的内制动盘8会带动静止的中间摩擦片15转动，中间摩擦片15带动转子连接套16转动，转子连接套16带动第一转子盘4、第二转子盘7转动，由于第一转子盘4、第二转子盘7为导磁材料，在永磁体6的磁场中做切割磁感线运动，继而产生永磁制动力矩；此时作用在制动盘的制动力矩为摩擦制动力矩和永磁制动力矩的叠加，解除制动时，第一制动液压缸2和第二制动液压缸9压力撤除，外摩擦片1和内摩擦片10回位，内制动盘8在永磁环11的吸力作用下，将内制动盘8从靠近中间摩擦片15的一端吸附到永磁环11上，制动作用消除。
另外，本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”“设置”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解以上术语在本发明中的具体含义。术语“中心”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
综上所述，本发明的内容不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种永磁双盘制动器，其特征在于：包括内制动盘(8)、外制动盘(17)、连接轴(13)、滑动齿轮(12)、轴承(14)、永磁环(11)、双盘制动钳(3)、永磁体连接块(5)和永磁制动组件；
所述外制动盘(17)、轴承(14)和滑动齿轮(12)依次同轴安装在连接轴(13)上，内制动盘(8)可滑动安装在滑动齿轮(12)上，且连接轴(13)、外制动盘(17)、轴承(14)、滑动齿轮(12)、内制动盘(8)同轴线；
所述双盘制动钳(3)与外制动盘(17)、内制动盘(8)间隙配合，双盘制动钳(3)上设置有第一制动液压缸(2)、第二制动液压缸(9)和永磁体连接块(5)，第一制动液压缸(2)固定安装在双盘制动钳(3)靠近外制动盘(17)的一端，第一制动液压缸(2)上设有外摩擦片(1)，第二制动液压缸(9)固定安装在双盘制动钳(3)靠近内制动盘(8)一端，第二制动液压缸(9)上设置内摩擦片(10)，滑动齿轮(12)靠近内摩擦片(10)一端固定有永磁环(11)；永磁体连接块(5)固定安装外制动盘(17)和内制动盘(8)之间的双盘制动钳(3)上；
所述永磁制动组件设置在外制动盘(17)和内制动盘(8)之间，包括永磁体(6)、第一转子盘(4)、第二转子盘(7)、转子连接套(16)和中间摩擦片(15)；转子连接套(16)转动安装在轴承(14)上，第一转子盘(4)、第二转子盘(7)和中间摩擦片(15)垂直固定安装在转子连接套(16)上，中间摩擦片(15)设置在转子连接套(16)靠近内制动盘(8)的一端；永磁体(6)固定安装在永磁体连接块(5)上。
2.根据权利要求1所述的一种永磁双盘制动器，其特征在于：所述滑动齿轮(12)的轴向尺寸大于内制动盘(8)的轴向尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种永磁双盘制动器，其特征在于：所述永磁环(11)为永磁体，其对内制动盘(8)的吸力满足：将内制动盘(8)从靠近中间摩擦片(15)的一端吸附到永磁环(11)上。
4.根据权利要求1所述的一种永磁双盘制动器，其特征在于：所述永磁体连接块(5)为长方体，在垂直于连接轴(13)的方向上，永磁体连接块(5)的长度大于第一转子盘(4)与双盘制动钳(3)之间的间隙。
5.根据权利要求1所述的一种永磁双盘制动器，其特征在于：所述转子连接套(16)为圆环形。
6.根据权利要求1所述的一种永磁双盘制动器，其特征在于：所述永磁体(6)为长方体。
7.根据权利要求1所述的一种永磁双盘制动器，其特征在于：所述永磁体连接块(5)、转子连接套(16)为非导磁材料，第一转子盘(4)、第二转子盘(7)为导磁材料。
8.一种根据权利要求1-7所述的永磁双盘制动器的制动方法，其特征在于：该制动方法包括纯摩擦制动模式和摩擦制动与永磁制动复合制动模式，具体的工作过程如下：
纯摩擦制动模式：当驾驶员踩下制动踏板，液压缸的压力小于永磁环(11)对内制动盘(8)的吸力时，第一制动液压缸(2)和第二制动液压缸(9)分别推动外摩擦片(1)和内摩擦片(10)压向外制动盘(17)和内制动盘(8)，通过摩擦片与制动盘的直接接触摩擦产生常规的摩擦制动力矩，解除制动时，第一制动液压缸(2)和第二制动液压缸(9)压力撤除，外摩擦片(1)和内摩擦片(10)回位，制动作用消除；
摩擦制动与永磁制动复合制动模式：随着驾驶员踩制动踏板力度的增加，当第二制动液压缸(9)的压力大于永磁环(11)与内制动盘(8)的吸力时，内制动盘(8)沿着滑动齿轮(12)向中间摩擦片(15)滑动，当内制动盘(8)与中间摩擦片(15)接触之后，转动的内制动盘(8)带动静止的中间摩擦片(15)、转子连接套(16)、第一转子盘(4)、第二转子盘(7)转动，继而产生永磁制动力矩，此时作用在制动盘的制动力矩为摩擦制动力矩和永磁制动力矩的叠加，解除制动时，第一制动液压缸(2)和第二制动液压缸(9)压力撤除，外摩擦片(1)和内摩擦片(10)回位，内制动盘(8)在永磁环(11)的吸力作用下，将内制动盘(8)从靠近中间摩擦片(15)的一端吸附到永磁环(11)上，制动作用消除。
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