CN111412229A - 一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置 - Google Patents

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CN111412229A CN202010218422.1A CN202010218422A CN111412229A CN 111412229 A CN111412229 A CN 111412229A CN 202010218422 A CN202010218422 A CN 202010218422A CN 111412229 A CN111412229 A CN 111412229A
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李国庆
宋怡宁
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朱咸甲
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Abstract

本发明为一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，包括轮毂、主要制动所述轮毂的摩擦制动组件和辅助制动所述轮毂的永磁缓速制动组件，所述轮毂与半轴传动连接，所述永磁缓速制动组件包括电磁离合器、支架和固定在所述轮毂上的转子鼓，所述电磁离合器转动设置在所述半轴上，所述电磁离合器一端与所述摩擦制动组件固定连接，另一端与所述支架固定连接，所述支架上固定有永磁组件，所述转子鼓上设有覆铜层，所述覆铜层的位置与所述永磁组件的位置相对应。本发明在车辆轮毂内集成永磁缓速制动组件，利用非接触永磁制动分担制动能量，从而降低摩擦制动组件的磨损，提高车辆制动器的抗热衰退性能。

Description

一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置
技术领域
本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置。
背景技术
制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其他系统集成控制等不足之处，不适合汽车的发展要求。
车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘或制动鼓温度会大幅度升高，使得摩擦因数下降、磨损程度加重，出现制动效能部分甚至全部损失的危险热衰退现象。虽然制动防抱死系统(ABS)、电子制动力分配系统(EBD)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对摩擦制动器的热衰退现象作用甚微。目前，包括中国在内的许多国家已明确规定一定规格以上的车辆必须安装辅助制动装置，有效分流摩擦制动器的负荷，提高车辆制动安全性能。永磁式缓速器是辅助制动装置中的一种，具有非接触、体积小、质量轻、磁体温升低及节能环保等优点。但是，目前永磁式缓速器一般安装于变速器后面或主减速器前面，存在只作用于驱动轮，且两侧驱动轮的制动力矩不可独立调节、装配需要空间且相对困难及不适于与摩擦制动高质量集成控制等问题。
双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置将双转子永磁缓速制动组件与车辆轮毂集成于一体，可用于每个车轮，具有结构紧凑、布置方便、易于集成控制及抗热衰退性好等优点。但是，上述双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置还鲜有提及。目前，与本发明专利最相近的相关技术是授权公告号为“CN102155508B”的发明专利“一种永磁制动与摩擦制动相组合的制动器及制动方法”和授权公告号为“CN109058328B”的发明专利“一种集成永磁制动与摩擦制动的车辆轮边复合制动装置”。但是，前者能提供的永磁制动力矩较小，且摩擦制动与永磁制动作用于同一个制动盘使得抗热衰退性能改善甚微；后者永磁缓速制动组件位于集成制动盘内侧，永磁制动作用力半径较小，所能产生的辅助制动力矩有待提高，且永磁制动力矩调节装置较为复杂。此外，上述两者都是基于摩擦制动装置与永磁制动装置的集成，没有涉及到永磁制动装置与车辆轮毂的集成。
发明内容
本发明为了提供永磁制动与摩擦制动高集成度的装置，本发明提供了一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，包括轮毂、主要制动所述轮毂的摩擦制动组件和辅助制动所述轮毂的永磁缓速制动组件，所述轮毂与半轴传动连接，所述永磁缓速制动组件包括电磁离合器、支架和固定在所述轮毂上的转子鼓，所述电磁离合器转动设置在所述半轴上，所述电磁离合器一端与所述摩擦制动组件固定连接，另一端与所述支架固定连接，所述支架上固定有永磁组件，所述转子鼓上设有覆铜层，所述覆铜层的位置与所述永磁组件的位置相对应。
作为优选，所述电磁离合器包括电磁离合器主动盘、电磁离合器从动盘和设置在所述电磁离合器主动盘和电磁离合器从动盘之间的衔铁，所述电磁离合器主动盘与所述摩擦制动组件固定连接，所述电磁离合器从动盘与所述支架固定连接，所述电磁离合器主动盘、所述电磁离合器从动盘和所述衔铁均转动设置在所述半轴上，所述衔铁通过片弹簧与所述电磁离合器从动盘弹性连接，所述电磁离合器主动盘上设有电磁线圈，所述电磁离合器主动盘靠近所述衔铁的一侧设有摩擦片，所述摩擦片的位置与所述电磁线圈和所述衔铁位置相对应。片弹簧为圆环状，片弹簧用来使电磁离合器从动盘复位，片弹簧位于电磁离合器从动盘和衔铁之间，衔铁通过铆接将片弹簧和电磁离合器从动盘固定连接。衔铁为圆环状，衔铁活动设置在半轴上，当电磁线圈没有电时，衔铁在片弹簧的作用下，靠近电磁离合器从动盘，与电磁离合器主动盘保持一定距离；当电磁离合器得电时，衔铁在电磁线圈的作用下，克服片弹簧的弹力，压向电磁离合器主动盘上的摩擦片，通过摩擦力作用使得电磁离合器主动盘和电磁离合器从动盘接合。
进一步地，所述电磁离合器主动盘和电磁离合器从动盘均通过滚动轴承转动设置在所述半轴上。
作为优选，所述支架包括连接部和安装部，所述连接部与所述电磁离合器从动盘固定连接，所述安装部呈圆筒状，所述安装部的内表面和外表面上均固定有所述永磁组件。电磁离合器从动盘与连接部固定连接带动安装部转动，安装部的上下表面均设有永磁组件，与转子鼓上的覆铜层配合，由于转子鼓固定在所述轮毂上，支架间接固定在摩擦制动组件上，覆铜层做切割磁场运动，产生制动力矩，从而实现制动轮毂。
进一步地，所述永磁组件由若干磁铁围合形成环状，相邻两个所述磁铁极性相反。磁铁为高性能永久磁铁，磁铁与磁铁之间按照N-S的方式间隔排布。若干磁铁分别绕着安装部的内表面和外表面设置，形成环形。
作为优选，所述转子鼓的数量为两个，两个所述转子鼓位于所述永磁组件的两侧，两个所述转子鼓均呈圆筒状，两个所述转子鼓靠近所述永磁组件的一面设有覆铜层，所述转子鼓与所述安装部同轴线设置，所述转子鼓通过隔热元件固定在所述轮毂上。支架安装部的两侧均设有转子鼓，转子鼓上的覆铜层与相邻的永磁组件配合进行切割磁场运动，从而产生制动力矩。由于永磁组件位于安装部的上下表面，两个转子鼓分别对永磁组件进行切割磁场运动，产生的制动力矩更大。隔热元件防止将热量传递给轮毂，而导致轮毂的温度过高。转子鼓上覆铜层的尺寸较长，使得永磁制动力的作用半径较大，从而增加永磁制动力矩。
进一步地，所述覆铜层距离相邻的所述永磁组件的距离为1mm。距离控制在1mm左右，永磁组件的磁场强度较大，覆铜层与永磁组件配合产生的制动力矩最大，1mm的距离也防止转子鼓与支架干涉，同时也可以通过1mm的距离将热量散发出去。
作为优选，所述转子鼓远离所述轮毂的一端设有散热叶片。转子鼓由轻质、导热性能好的铝合金材料制成，转子鼓上设置有螺旋状的散热叶片，便于将切割磁场产生的热量带走。
进一步地，所述摩擦制动组件包括摩擦块、制动盘和固定设置在所述轮毂内的制动钳体，所述电磁离合器主动盘与所述制动钳体固定连接，所述制动盘与所述半轴固定连接，所述摩擦块相对设置在所述制动钳体内用于制动所述制动盘。摩擦块由制动电机带动摩擦块相对运动，摩擦块相对设置在制动钳体内，当需要刹车时，两个摩擦块相对运动压向制动盘，从而使得制动盘转速降低，由于制动盘固定在半轴上，从而半轴速度降低，完成刹车动作。
有益效果：1、本发明在车辆轮毂内集成永磁缓速制动组件，利用非接触永磁制动分担制动能量，从而降低摩擦制动组件的磨损，提高车辆制动器的抗热衰退性能；
2、本发明集成了永磁缓速制动组件于车辆轮毂上，相对于传统的永磁缓速器，具有结构紧凑、布置容易、对原有汽车系统结构改动较小及永磁制动转矩可作用于车辆的每个车轮等优点；
3、本发明在结构变动不大的情况，由两个转子鼓同时工作，从而增加永磁制动力矩，充分发挥无接触、低能耗的永磁制动的作用；
4、本发明永磁制动力矩与摩擦制动力矩可以联合控制，充分发挥永磁缓速制动作用，具有体积小、质量轻、能耗低及适用于高质量集成控制等优点。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明电磁离合器示意图；
图3为本发明永磁组件结构示意图；
1、车轮；2、制动钳体；3、摩擦块；4、制动盘；5、半轴；6、电磁离合器；7、支架；8、隔热元件；9、转子鼓；10、永磁组件；11、安装部；12、连接部；13、磁铁；14、半轴凸缘；15、轮毂；16、覆铜层；6-1、滚动轴承；6-2、电磁离合器主动盘；6-3、电磁线圈；6-4、摩擦片；6-5、衔铁；6-6、片弹簧；6-7、电磁离合器从动盘。
具体实施方式
实施例一
如图1所示，一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，包括轮毂15、主要制动所述轮毂15的摩擦制动组件和辅助制动所述轮毂15的永磁缓速制动组件，所述轮毂15与半轴5传动连接，所述永磁缓速制动组件包括电磁离合器6、支架7和固定在所述轮毂15上的转子鼓9，所述电磁离合器6转动设置在所述半轴5上，所述电磁离合器6一端与所述摩擦制动组件固定连接，另一端与所述支架7固定连接，所述支架7上固定有永磁组件10，所述转子鼓9上设有覆铜层16，所述覆铜层16的位置与所述永磁组件10的位置相对应。本发明通过电磁离合器6来固定支架7，让支架7保持不转动，由于转子鼓9固定在轮毂15上，轮毂15在转动，转子鼓9也随着轮毂15转动而转动，支架7不转动，支架7上的永磁组件10相对于转子鼓9上的覆铜层16不停地转动，从而进行切割磁场，产生制动力矩，使得轮毂15的转速降低。
如图2所示，所述电磁离合器6包括电磁离合器主动盘6-2、电磁离合器从动盘6-7和设置在所述电磁离合器主动盘6-2和电磁离合器从动盘6-7之间的衔铁6-5，所述电磁离合器主动盘6-2与所述摩擦制动组件固定连接，所述电磁离合器从动盘6-7与所述支架7固定连接，所述电磁离合器主动盘6-2和所述电磁离合器从动盘6-7均转动设置在所述半轴5上，所述衔铁6-5通过片弹簧6-6与所述电磁离合器从动盘6-7弹性连接，所述电磁离合器主动盘6-2上设有电磁线圈6-3，所述电磁离合器主动盘6-2靠近所述衔铁6-5的一侧设有摩擦片6-4，所述摩擦片6-4的位置与所述电磁线圈6-3和所述衔铁6-5位置相对应。当电磁离合器6上的电磁线圈6-3没有得电，衔铁6-5在弹簧作用下，靠近电磁离合器从动盘6-7设置，不与电磁离合器主动盘6-2接合，此时，电磁离合器从动盘6-7在半轴5上自由转动，带动支架7也随意转动；当电磁离合器6上的电磁线圈6-3得电，衔铁6-5克服弹簧的作用，与电磁离合器主动盘6-2上的摩擦片6-4接触，在摩擦力的作用下，使得电磁离合器从动盘6-7固定不动，从而支架7不转动，支架7上的永磁体不转动，转子鼓9上的覆铜层16随着轮毂15转动而转动，覆铜层16进行切割永磁体的磁场，从而产生制动力矩，轮毂15降速。
所述电磁离合器主动盘6-2和电磁离合器从动盘6-7均通过滚动轴承6-1转动设置在所述半轴5上。
所述支架7包括连接部12和安装部11，所述连接部12与所述电磁离合器从动盘6-7固定连接，所述安装部11呈圆筒状，所述安装部11的内表面和外表面上均固定有所述永磁组件10。
如图3所示，所述永磁组件10由若干磁铁13围合形成环状，相邻两个所述磁铁13极性相反。磁铁13按照N-S的方式间隔排布围合形成环状，固定在支架7的安装部11上。
所述转子鼓9的数量为两个，两个所述转子鼓9位于所述永磁组件10的两侧，两个所述转子鼓9均呈圆筒状，两个所述转子鼓9靠近所述永磁组件10的一面设有覆铜层16，所述转子鼓9与所述安装部11同轴线设置，所述转子鼓9通过隔热元件8固定在所述轮毂15上。转子鼓9上的覆铜层16与最近的永磁组件10配合产生力矩，两个转子鼓9一起工作，使得永磁制动力矩更大，充分发挥无接触、低能耗的永磁制动的作用。
为了防止转子鼓9与支架7干涉，所述覆铜层16距离相邻的所述永磁组件10的距离为1mm。留有一定的间隙，加快了热量的散发。
所述转子鼓9远离所述轮毂15的一端设有散热叶片。本实施例中散热叶片呈螺旋状，螺旋状的散热叶片起到了散热作用，便于空气将转子鼓9上的热量带走。
所述摩擦制动组件包括摩擦块3、制动盘4和固定设置在所述轮毂15内的制动钳体2，所述电磁离合器主动盘6-2与所述制动钳体2固定连接，所述制动盘4与所述半轴5固定连接，所述摩擦块3相对设置在所述制动钳体2内用于制动所述制动盘4。摩擦制动组件直接制动制动盘4，制动盘4固定在半轴5上，半轴5与轮毂15传动连接，从而使车辆的速度下降。
车轮1固定在轮毂15上，轮毂15通过半轴凸缘14与半轴5传动连接。
工作原理：当汽车低速、低制动强度制动时，电磁离合器6不工作，电磁离合器主动盘6-2与电磁离合器从动盘6-7分离，支架7没有被固定，即永磁组件10在支架7上随着支架7自由转动，永磁缓速制动组件不工作，车辆由摩擦制动组件提供制动力矩。当车速与制动强度达到一定值时，电磁离合器6接合，电磁离合器6的电磁线圈6-3得电，衔铁6-5克服弹簧弹力压向电磁离合器主动盘6-2的摩擦片6-4，通过摩擦力，电磁离合器从动盘6-7被固定无法转动，固定在电磁离合器从动盘6-7上的支架7也被固定，在支架7上的永磁组件10也一样被固定，而在永磁组件10两侧的转子鼓9被轮毂15带动不停地在转动，此时，永磁组件10和覆铜层16配合，覆铜层16切割永磁组件10的磁场线，产生电涡流效应而产生永磁制动力矩，使得轮毂15的转速降低，从而分担部分制动能量，降低摩擦制动组件的磨损，提高摩擦制动组件的抗热衰退性能。

Claims (9)

1.一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：包括轮毂(15)、主要制动所述轮毂(15)的摩擦制动组件和辅助制动所述轮毂(15)的永磁缓速制动组件，所述轮毂(15)与半轴(5)传动连接，所述永磁缓速制动组件包括电磁离合器(6)、支架(7)和固定在所述轮毂(15)上的转子鼓(9)，所述电磁离合器(6)转动设置在所述半轴(5)上，所述电磁离合器(6)一端与所述摩擦制动组件固定连接，另一端与所述支架(7)固定连接，所述支架(7)上固定有永磁组件(10)，所述转子鼓(9)上设有覆铜层(16)，所述覆铜层(16)的位置与所述永磁组件(10)的位置相对应。
2.根据权利要求1所述一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：所述电磁离合器(6)包括电磁离合器主动盘(6-2)、电磁离合器从动盘(6-7)和设置在所述电磁离合器主动盘(6-2)和电磁离合器从动盘(6-7)之间的衔铁(6-5)，所述电磁离合器主动盘(6-2)与所述摩擦制动组件固定连接，所述电磁离合器从动盘(6-7)与所述支架(7)固定连接，所述电磁离合器主动盘(6-2)和所述电磁离合器从动盘(6-7)均转动设置在所述半轴(5)上，所述衔铁(6-5)通过片弹簧(6-6)与所述电磁离合器从动盘(6-7)弹性连接，所述电磁离合器主动盘(6-2)上设有电磁线圈(6-3)，所述电磁离合器主动盘(6-2)靠近所述衔铁(6-5)的一侧设有摩擦片(6-4)，所述摩擦片(6-4)的位置与所述电磁线圈(6-3)和所述衔铁(6-5)位置相对应。
3.根据权利要求2所述一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：所述电磁离合器主动盘(6-2)和电磁离合器从动盘(6-7)均通过滚动轴承(6-1)转动设置在所述半轴(5)上。
4.根据权利要求2所述一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：所述支架(7)包括连接部(12)和安装部(11)，所述连接部(12)与所述电磁离合器从动盘(6-7)固定连接，所述安装部(11)呈圆筒状，所述安装部(11)的内表面和外表面上均固定有所述永磁组件(10)。
5.根据权利要求4所述一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：所述永磁组件(10)由若干磁铁(13)围合形成环状，相邻两个所述磁铁(13)极性相反。
6.根据权利要求4所述一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：所述转子鼓(9)的数量为两个，两个所述转子鼓(9)位于所述永磁组件(10)的两侧，两个所述转子鼓(9)均呈圆筒状，两个所述转子鼓(9)靠近所述永磁组件(10)的一面设有覆铜层(16)，所述转子鼓(9)与所述安装部(11)同轴线设置，所述转子鼓(9)通过隔热元件(8)固定在所述轮毂(15)上。
7.根据权利要求6所述一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：所述覆铜层(16)距离相邻的所述永磁组件(10)的距离为1mm。
8.根据权利要求6所述一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：所述转子鼓(9)远离所述轮毂(15)的一端设有散热叶片。
9.根据权利要求2所述的一种双转子永磁制动与车辆轮毂集成装置，其特征在于：所述摩擦制动组件包括摩擦块(3)、制动盘(4)和固定设置在所述轮毂(15)内的制动钳体(2)，所述电磁离合器主动盘(6-2)与所述制动钳体(2)固定连接，所述制动盘(4)与所述半轴(5)固定连接，所述摩擦块(3)相对设置在所述制动钳体(2)内用于制动所述制动盘(4)。
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