CN109969149A - 盘式制动器及其控制系统、车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种盘式制动器及其控制系统、车辆，包括用于固定到车轮上的制动盘，该制动盘周向上均匀间隔设置有多个第一磁体，相邻的两个第一磁体之间的磁极沿周向的布置相反；和用于固定到车桥上的制动钳，该制动钳包括两个沿制动盘的轴向间隔布置的钳体，制动盘间隔设置在两个钳体之间，至少其中一个钳体沿周向均匀间隔设置有多个第二磁体，相邻的两个第二磁体之间的磁极沿周向的布置相反；第二磁体和第一磁体所在的圆周的直径相同，且第一磁体和第二磁体沿周向布置的长度大致相等，以使得第二磁体与第一磁体之间能够产生用于阻碍车轮转动的阻力，第一磁体和/或第二磁体为电磁体。两个磁体产生阻碍车轮转动的阻力，以实现有效制动。

Description

盘式制动器及其控制系统、车辆

技术领域

本公开涉及车辆的制动领域，具体地，涉及一种盘式制动器及其控制系统、车辆。

背景技术

目前，小型乘用车多采用盘式制动器进行制动，通过制动片压靠到制动盘上以夹紧制动盘，从而产生阻止车轮转动的摩擦力矩，实现制动。然而盘式制动器在长久使用后，由于制动片的磨损较为严重，因而容易产生制动抖动而影响驾驶，并且在长时间制动后，还会因过热而失去制动能力，尤其在下雨天路面湿滑的工况下，其制动效果将明显降低，这大大降低了行驶安全性。

发明内容

本公开的目的是提供一种制动能力强的非接触式的盘式制动器。

为了实现上述目的，本公开提供一种盘式制动器，包括用于固定到车轮上的制动盘，该制动盘周向上均匀间隔设置有多个第一磁体，相邻的两个所述第一磁体之间的磁极沿周向的布置相反；和用于固定到车桥上的制动钳，该制动钳包括两个沿所述制动盘的轴向间隔布置的钳体，所述制动盘间隔设置在两个所述钳体之间，至少其中一个所述钳体沿所述周向均匀间隔设置有多个所述第二磁体，相邻的两个所述第二磁体之间的磁极沿周向的布置相反；所述第二磁体和所述第一磁体所在的圆周的直径相同，且所述第一磁体和所述第二磁体沿周向布置的长度大致相等，以使得所述第二磁体与所述第一磁体之间能够产生用于阻碍所述车轮转动的阻力，所述第一磁体和/或所述第二磁体为电磁体。

可选地，相邻的所述第一磁体之间的间距与相邻的所述第二磁体之间的间距大致相等，且该间距为一个所述第一磁体或所述第二磁体沿周向布置的长度。

可选地，所述第一磁体为永磁体，所述第二磁体为电磁体。

可选地，相邻的所述电磁体之间设置有绝缘体。

可选地，所述绝缘体为橡胶或陶瓷。

可选地，两个所述钳体上均设置有多个所述第二磁体，且两个所述钳体上的多个所述第二磁体一一对应布置。

根据本公开的再一方面，还提供一种盘式制动器的控制系统，包括上述公开的盘式制动器；第一检测装置，用于检测所述车轮在制动状态下的转动角度；以及控制装置，该控制装置分别与所述电磁体和所述第一检测装置连接，以用于接收由所述第一检测装置检测的转动角度信号，控制所述电磁体的通断电，并通过改变通电电极方向来改变所述电磁体的磁极方向。

可选地，还包括制动踏板和用于检测所述制动踏板的制动位移的第二检测装置，所述控制装置与所述第二检测装置连接，以用于接收由所述第二检测装置检测的制动位移信号，以控制改变输入到所述电磁体的电流的大小来改变所述电磁体的磁力。

可选地，所述第一检测装置为角位移传感器，所述控制装置是车辆ECU。

根据本公开的再一方面，还提供一种车辆，包括上述公开的盘式制动器或上述公开的盘式制动器的控制系统。

本技术的有益效果是：本盘式制动器基于磁体之间磁极同极相斥，异极相吸的原理，通过在制动盘和制动钳上分别设置磁体，并保证其中之一为电磁体，实现了两个磁体之间能够在车辆制动过程中，产生阻碍车轮转动的阻力，以起到对车辆的有效制动。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开实施例提供的盘式制动器的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本公开实施例提供的盘式制动器中第一磁体和第二磁体位于初始位置的示意图；

图4是根据图3分布的第一磁体和第二磁体之间作用力的示意图；

图5是本公开实施例提供的盘式制动器在0-T/8的制动周期间的示意图；

图6是根据图5分布的第一磁体和第二磁体之间作用力的示意图；

图7是本公开实施例提供的盘式制动器在T/8的制动周期点的示意图；

图8是根据图7分布的第一磁体和第二磁体之间作用力的示意图；

图9是本公开实施例提供的盘式制动器在T/4的制动周期点的示意图；

图10是根据图9分布的第一磁体和第二磁体之间作用力的示意图；

图11是本公开实施例提供的盘式制动器在3T/8的制动周期点的示意图；

图12是根据图11分布的第一磁体和第二磁体之间作用力的示意图；

图13是本公开实施例提供的盘式制动器在3T/8-T/2的制动周期间的示意图；

图14是根据图13分布的第一磁体和第二磁体间之间作用力的示意图；

图15本公开实施例提供的盘式制动器在T/2的制动周期点的示意图；

图16是根据图15分布的第一磁体和第二磁体间之间作用力的示意图；

图17是本公开实施例提供的电磁体E1的通电电流随车轮转角变化示意图；

图18是本公开实施例提供的电磁体E2的通电电流随车轮转角变化示意图。

附图标记说明

1制动盘 2制动钳 21钳体

3第一磁体 4第二磁体 5绝缘体

6螺栓

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

如图1和图2所示，本公开提供一种盘式制动器，包括用于固定到车轮上的制动盘1，该制动盘1周向上均匀间隔设置有多个第一磁体3，相邻的两个所述第一磁体3之间的磁极沿周向的布置相反；和用于固定到车桥上的制动钳2，该制动钳2包括两个沿所述制动盘1的轴向间隔布置的钳体21，所述制动盘1间隔设置在两个所述钳体21之间，至少其中一个所述钳体21沿所述周向均匀间隔设置有多个所述第二磁体4，相邻的两个所述第二磁体4之间的磁极沿周向的布置相反；所述第二磁体4和所述第一磁体3所在的圆周的直径相同，且所述第一磁体3和所述第二磁体4沿周向布置的长度大致相等，以使得所述第二磁体3与所述第一磁体4之间能够产生用于阻碍所述车轮转动的阻力，所述第一磁体3和/或所述第二磁体4为电磁体。

基于磁体之间磁极同极相斥，异极相吸的原理，本盘式制动器分别在制动盘1和制动钳2上设置第一磁体3和第二磁体4，并且第一磁体3和第二磁体4之间至少一者采用为电磁体，能够根据车轮的转动角度，随时更换电磁体的磁极方向，以与另外一个磁体在制动过程中，时刻能够产生阻碍车轮转动的阻力，以起到对车辆的制动作用。

其中，第一磁体3和第二磁体4所在的圆周的直径相同，且所述第一磁体3和所述第二磁体4沿周向布置的长度大致相等，是为了保证第一磁体3在转动至与第一磁体4相对应的位置时，能够满足第一磁体3和第二磁体4在轴向上的重叠度，保证二者之间能够产生上述的阻力。其中，此处的“大致相等”是指第一磁体3和第二磁体4的长度相等，但是在一定可接受范围内第一磁体3也可以稍微大于或稍微小于第二磁体4的长度。

基于此，首先，本盘式制动器不同于现有中的摩擦制动，而为非接触式制动装置，不存在制动片磨损情况，并且车辆制动时能够有效避免制动抖动，以及降低制动噪声；其次，不会因制动过热而失去制动能力。因而，本盘式制动器具备较高的制动能力，即便是在雨天等特殊天气的情况下仍能够保持较高的制动效果。

具体地，考虑到可控性，作为一种实施方式，第一磁体3为永磁体，第二磁体4为电磁体。由于第一磁体3是安装到车轮上的，在制动时，第一磁体3是处于动态的，而第二磁体4是静止不动的，因而，采用第二磁体4为电磁体，易于控制磁体的磁极方向的改变，只要根据车轮的转动周期，按照第一磁体3的磁极的变化而做出相应的变化，即可实现在车轮转动周期内，第一磁体3和第二磁体4之间仅产生阻碍车轮运动的阻力。当然，可以采用第一磁体3和第二磁体4均采用电磁体的方式，或者仅采用第一磁体3为电磁体的方式，对此本公开不作限制。

并且，如图1所示，为了避免相邻电磁体之间产生不必要的作用力，导致电磁体在长期使用过程中发生变形，在本实施方式中，相邻的所述电磁体之间设置有绝缘体5，也即，采用绝缘体5将相邻的两个电磁体隔开，这样也就避免了二者之间产生作用力。具体地，在本实施方式中，所述绝缘体5为橡胶或陶瓷。

具体地，永磁体可以通过螺栓6连接到制动盘1上，电磁体和绝缘体5可以采用粘接的方式实现固定。当然，在其他实施方式中，还可以采用例如焊接、螺接等连接方式，只要能够满足第一磁体3和第二磁体4的稳固装配即可。

进一步地，为了能够满足随着车轮的转动，第一磁体3和第二磁体4之间仍能够时刻保持产生上述的阻力，在本实施方式中，相邻的所述第一磁体3之间的间距与相邻的所述第二磁体4之间的间距大致相等，且该间距为一个所述第一磁体3或所述第二磁体4沿周向布置的长度。这样，在车轮转动的过程中，第一磁体3和第二磁体4之间均能够产生吸力或斥力以构成阻碍车轮转动的阻力。其中，“大致相等”是指相邻的第一磁体之间的间距与相邻的第二磁体之间的间距相等，但是在一定可接受范围内相邻的第一磁体之间的间距也可以稍微大于或稍微小于相邻的第二磁体之间的间距。

并且为了实现制动稳定，如图2所示，在本实施方式中，两个所述钳体21上均设置有多个所述第二磁体4，且两个所述钳体21上的多个所述第二磁体4一一对应布置。这样，能够满足两侧的制动平衡，保证稳定、有效的制动效果。

具体的工作原理将结合下文中的图3至图16示出的一种实施例进行说明，其中，在该实施例中，制动盘1上布置四个永磁体，两侧钳体21分别对应设置有两个电磁体，可以理解为两对电磁体，每对电磁体包括两个，分别对应分布在两个钳体21上。并且每个钳体21上相邻布置的两个电磁体，其中一个命名为E1，另一个命名为E2，以车轮每转动180度为一个循环，记T＝180度，制动器工作周期与电磁体E1和E2的通电时间和电流方向分别如图17和图18所示。并且，需要说明的是，图3至图16中的箭头指示为车轮的转动方向，“N、S”代表此时该磁体的磁性，未标明的代表此时该磁体无磁性，图3、图5、图7、图9、图11、图13、图15仅示出单侧钳体21上的电磁体的分布，图4、图6、图8、图10、图12以及图14、图16则示出了双侧的钳体21的两对电磁体。

在制动过程中，车轮随箭头方向顺时针转动，如图3所示，当电磁体E1与E2分别与其中两个永磁体的位置重合时，可以将此重合位置定为初始位置。对应图4所示，此时，设置在钳体21上的电磁体E1和E2还未通电，没有磁性，也可以理解为此时的电磁体处于待通电准备工作状态。

接着，当车轮从上述的初始位置转动至T/8位置的过程中，如图5所示，两个电磁体E1和E2均被启动，电磁体的磁极分别与各自重叠区域的永磁体的磁极方向相反，此时电磁体与永磁体之间的力的作用关系具体如图6所示，此时电磁体E1和E2均与相应的两个永磁体之间产生阻碍车轮转动的引力及斥力。需要说明的是图示中的表示相互吸引，“→←”表示相互排斥。

随着车轮转动至T/8位置时，如图7所示，此时电磁体E1和E2的磁极方向需要分别更换，对应图8所示，当前的电磁体没有磁性，此时电磁体E1和E2与永磁体之间不产生任何力。

而后，车轮从T/8位置转动到3T/8时，电磁体E1和E2连续工作，此阶段电磁体与永磁体之间的重叠区域较小，具体可参照图9所示，以车轮转动至T/4的位置为例，此时电磁体位于两个永磁体之间，此时电磁体与永磁体之间的力的作用关系如图10所示，一个电磁体分别与相邻的两个永磁体之间产生吸力或斥力，此时产生的阻力最强，以实现阻碍车轮转动的目的。

随着车轮转动至3T/8位置时，如图11所示，电磁体磁极又一次需要翻转以调整磁极方向，对应图12所示，当前的电磁体没有磁性，此时电磁体E1和E2与永磁体之间不产生任何力。

当车轮从3T/8位置转动到T/2时，如图13所示为电磁体通电状态，此时磁极方向已更改，电磁体与永磁体重叠区域持续变大，此时电磁体与永磁体之间的力的作用关系如图14所示，电磁体和永磁体之间又能够产生吸力或斥力以阻碍车轮的转动。

当车轮转动至T/2位置时，如图15所示，电磁体磁极需要再次翻转以调整磁极方向，对应图16所示，当前的电磁体没有磁性，此时电磁体E1和E2与永磁体之间不产生任何力。此后车轮从T/2转动到T时和从0转动到T/2时的原理相同，只是电磁体E1和E2的电磁磁极在不同周期阶段的方向不同。需要说明的是，在车轮转动的任意阶段，电磁体与永磁体之间始终产生的是阻碍车轮运动的力。

为了实现上述的电磁体的磁极方向的改变，本公开还提供一种盘式制动器的控制系统，其中包括上述公开的盘式制动器，还包括用于检测所述车轮在制动状态下的转动角度的第一检测装置，以及控制装置，该控制装置分别与所述电磁体和所述第一检测装置连接，以用于接收由所述第一检测装置检测的角度信号，控制所述电磁体的通断电，并通过改变通电电极方向来改变所述电磁体的磁极方向。

其中，第一检测装置可以为角位移传感器，型号可以为P4500，控制装置为车辆ECU。具体地，角位移传感器在驾驶员踩下制动踏板进行制动后，才开始通电工作，其他正常行驶时间，角位移传感器是不工作的，当车辆制动后，角位移传感器会将车轮的转动角度信号传输给车辆ECU，最后由车辆ECU进行分析，以适应控制电磁体的通断电，来改变电磁体的磁极方向，最终能够实现上述盘式制动器的电磁体和永磁体之间能够产生阻碍车轮运动的阻力。

除此之外，在本实施方式中，上述的控制系统还包括制动踏板和用于检测所述制动踏板的制动位移的第二检测装置，所述控制装置与所述第二检测装置连接，以用于接收由第二检测装置检测的制动位移信号，以控制改变输入到所述电磁体的电流大小来改变所述电磁体的磁力。其中，上述的制动位移指的是在发生制动时，驾驶员踩踏制动踏板的位移量，该制动位移的大小通过驾驶员踩踏深浅决定。也即，可以理解为，通过驾驶员踩踏制动踏板的深浅，来改变输入到电磁体的电流大小，从而最终改变制动力的大小，例如，当检测到制动踏板的踩踏位移较大时，此时可以通过控制装置控制加大输入电流，具体可以在电路中设置滑动变阻器，在车辆正常行驶时，滑动变阻器的电阻最大，此时不通电，而当制动开始时，控制装置通过控制滑动变阻器的电阻的变化，来最终实现改变输入电流的变化。当然，在其他实施方式中，还可以采用制动踏板直接控制滑动变阻器，例如在制动踏板上设置拉杆，当制动踏板被踩踏后，拉杆能够调节滑动变阻器的电阻大小，同样能够达到控制输入电流大小的目的，对此本公开不作限制。

另外，当车轮停止转动后，车辆ECU会及时控制断电，保证车轮停止转动后不会倒转。

本公开还提供一种车辆，包括上述公开的盘式制动器或上述公开的盘式制动器的控制系统。通过本盘式制动器产生阻碍车轮转动的阻力，以起到对车辆的有效制动。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种盘式制动器，其特征在于，包括：

用于固定到车轮上的制动盘(1)，该制动盘(1)周向上均匀间隔设置有多个第一磁体(3)，相邻的两个所述第一磁体(3)之间的磁极沿周向的布置相反；和

用于固定到车桥上的制动钳(2)，该制动钳(2)包括两个沿所述制动盘(1)的轴向间隔布置的钳体(21)，所述制动盘(1)间隔设置在两个所述钳体(21)之间，至少其中一个所述钳体(21)沿所述周向均匀间隔设置有多个所述第二磁体(4)，相邻的两个所述第二磁体(4)之间的磁极沿周向的布置相反；

所述第二磁体(4)和所述第一磁体(3)所在的圆周的直径相同，且所述第一磁体(3)和所述第二磁体(4)沿周向布置的长度大致相等，以使得所述第二磁体(3)与所述第一磁体(4)之间能够产生用于阻碍所述车轮转动的阻力，所述第一磁体(3)和/或所述第二磁体(4)为电磁体。

2.根据权利要求1所述的盘式制动器，其特征在于，相邻的所述第一磁体(3)之间的间距与相邻的所述第二磁体(4)之间的间距大致相等，且该间距为一个所述第一磁体(3)或所述第二磁体(4)沿周向布置的长度。

3.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，所述第一磁体(3)为永磁体，所述第二磁体(4)为电磁体。

4.根据权利要求3所述的盘式制动器，其特征在于，相邻的所述电磁体之间设置有绝缘体(5)。

5.根据权利要求4所述的盘式制动器，其特征在于，所述绝缘体(5)为橡胶或陶瓷。

6.根据权利要求1或2所述的盘式制动器，其特征在于，两个所述钳体(21)上均设置有多个所述第二磁体(4)，且两个所述钳体(21)上的多个所述第二磁体(4)一一对应布置。

7.一种盘式制动器的控制系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1-6中任意一项所述的盘式制动器；

第一检测装置，用于检测所述车轮在制动状态下的转动角度；以及

控制装置，该控制装置分别与所述电磁体和所述第一检测装置连接，以用于接收由所述第一检测装置检测的转动角度信号，控制所述电磁体的通断电，并通过改变通电电极方向来改变所述电磁体的磁极方向。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，还包括制动踏板和用于检测所述制动踏板的制动位移的第二检测装置，所述控制装置与所述第二检测装置连接，以用于接收由所述第二检测装置检测的制动位移信号，以控制改变输入到所述电磁体的电流的大小来改变所述电磁体的磁力。

9.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述第一检测装置为角位移传感器，所述控制装置为车辆ECU。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-6中任意一项所述的盘式制动器或根据权利要求7-9中任意一项所述的盘式制动器的控制系统。