CN112524181A - 制动盘、刹车系统、汽车和制动系统控制方法 - Google Patents

制动盘、刹车系统、汽车和制动系统控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及制动技术领域，公开了一种制动盘、刹车系统、汽车和制动系统控制方法。其中，所述制动盘包括内部中空的盘体、设置在所述盘体的摩擦面上且摩擦系数不同的固定摩擦区域和活动摩擦区域以及设置在所述盘体内用于驱动所述活动摩擦区域的驱动部；在驱动部的作用下，所述固定摩擦区域形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。通过驱动所述活动摩擦区域，可以使得所述固定摩擦区域形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命。

Description

制动盘、刹车系统、汽车和制动系统控制方法
技术领域
本发明涉及制动技术领域，具体地涉及一种制动盘、刹车系统、汽车和制动系统控制方法。
背景技术
制动盘，简单来说，就是一个圆的盘子，车子行进时它也是转动的。制动卡钳夹住制动盘而产生制动力的，踩刹车时就是它夹住制动盘起到减速或者停车的作用。制动盘制动效果好，且比鼓形刹车更易维护。
在目前的汽车刹车系统中，普遍采用了碟刹系统；在该系统中，通过电子液压系统控制刹车钳对制动盘进行抱合，即可实现制动。在将车速制动至零的过程中，对于不同的车速，所需要的制动力是不同的。在相同的时间内，车速越快所需的制动力越大，而制动力主要体现在刹车片和制动盘之间的摩擦力的大小。在现有技术中，制动盘表面的摩擦系数是恒定不变。
发明内容
本发明的目的是提供一种制动盘、刹车系统、汽车和制动系统控制方法，以能够根据不同的车速，适配车辆所需的制动力，提高制动效果，延长制动盘和刹车片的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种制动盘，包括内部中空的盘体、设置在所述盘体的摩擦面上且摩擦系数不同的固定摩擦区域和活动摩擦区域以及设置在所述盘体内用于驱动所述活动摩擦区域的驱动部；在驱动部的作用下，所述固定摩擦区域形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。
通过驱动所述活动摩擦区域，可以使得所述固定摩擦区域形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命。
进一步地，所述活动摩擦区域包括多组子摩擦区域；所述摩擦面上设置有多个与所述盘体内部连通的安装槽；多个所述子摩擦区域对应地安装在多个所述安装槽内。
进一步地，多个所述子摩擦区域沿着所述盘体的周向等间隔设置在所述摩擦面上。
进一步地，所述子摩擦区域包括至少一个摩擦块；所述摩擦块朝向所述安装槽的端面为平面，背离所述安装槽的端面为斜面。
进一步地，所述摩擦块上设有限位结构；所述限位结构包括设置在所述摩擦块的两端面上的缺口，所述缺口位于所述安装槽正投影在所述摩擦块的范围之外；
所述缺口朝向所述安装槽的端面与所述摩擦块朝向所述安装槽的端面之间的距离为H，所述安装槽的深度为D；
其中，H＝D。
进一步地，所述驱动部能够驱动所述摩擦块，以使得所述摩擦块与所述固定摩擦区域平齐形成所述整体摩擦面；
所述驱动部包括：
电机；
齿轮，所述齿轮设置在所述电机的输出轴上；
环形轨道，所述环形轨道设置在所述盘体内且与所述盘体同轴设置；
滑动部，所述滑动部设置在所述环形轨道上，与所述环形轨道滑动连接，其朝向和背离所述安装槽的端面为相互对称的斜面，该斜面与所述摩擦块上的斜面互补；
齿，设置在所述滑动部上，并与所述齿轮啮合；
弹性钢片，连接所述盘体和所述摩擦块，其具有将所述摩擦块拉出所述安装槽的趋势。
本发明第二方面提供一种制动系统，包括刹车片、传感器和所述的制动盘；
所述传感器用于检测车辆行驶速度或制动盘的转速。
通过驱动所述活动摩擦区域，可以使得所述固定摩擦区域形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命。
进一步地，所述传感器为转速传感器或速度传感器。
本发明第三方面提供一种汽车，所述汽车包括制动盘或制动系统。
该汽车的制动盘，通过驱动所述活动摩擦区域，可以使得所述固定摩擦区域形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命，进一步提高汽车的使用寿命。
本发明第四方面提供一种制动系统控制方法，所述制动系统控制方法包括：
检测车辆行驶速度V或制动盘转速R；
判断车辆行驶速度V或制动盘转速R是否达到设定值或设定范围值；
当车辆行驶速度V或制动盘转速R达到设定值或设定范围值时，预先驱动所述活动摩擦区域与所述固定摩擦区域形成整体摩擦面。
该方法根据不同车速通过驱动所述活动摩擦区域，可以使得所述固定摩擦区域形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命，进一步提高汽车的使用寿命。
本发明的其它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
图1是本发明制动盘一种实施方式的结构示意图；
图2是图1另一角度的结构示意图；
图3是图2中沿A-A的剖视图；
图4是图3中的B部放大图；
图5是图1又一角度的结构示意图；
图6是图5中沿C-C的剖视图；
图7是图6中的D部放大图；
图8是滑动部和摩擦块配合关系的示意图；
图9是摩擦块一种实施方式的结构示意图；
图10是本发明制动系统一种实施方式的结构示意图。
附图标记说明
10固定摩擦区域 20活动摩擦区域
30安装槽 21摩擦块
211缺口 40驱动部
41电机 42齿轮
43环形轨道 44滑动部
45弹性钢片 50刹车片
具体实施方式
以下对本发明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发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指在装配使用状态下的方位。“内、外”是指相对于各部件本身轮廓的内、外。
发明第一方面提供一种制动盘，如图1-图9所示，所述制动盘包括内部中空的盘体、设置在所述盘体的摩擦面上的固定摩擦区域10和活动摩擦区域20以及设置在所述盘体内用于驱动所述活动摩擦区域20的驱动部40；在驱动部40的作用下，所述固定摩擦区域10形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。
优选地，所述固定摩擦区域10和所述活动摩擦区域20的摩擦系数可设置为不同也可以是相同。在一种优选的具体实施方式中，所述固定摩擦区域10和所述活动摩擦区域20设置为不同。进一步优选地，所述活动摩擦区域20的摩擦系数大于所述固定摩擦区域10的摩擦系数。其中，“摩擦系数不同”可以体现在材料的不同。
需要说明的是，所述单独摩擦面是指由固定摩擦区域10单独形成的摩擦面，即在制动时，仅有固定摩擦区域10与刹车片发生摩擦，产生制动效果。所述整体摩擦面是指由所述固定摩擦区域10和所述活动摩擦区域20共同形成的摩擦面，即在制动时，所述固定摩擦区域10和所述活动摩擦区域20共同与刹车片发生摩擦，产生制动效果。
通过驱动所述活动摩擦区域20，可以使得所述固定摩擦区域10形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命。
其中，所述活动摩擦区域20包括多组子摩擦区域。如图1所示，所述摩擦面上设置有多个与所述盘体内部连通的安装槽30。多个所述子摩擦区域对应地安装在多个所述安装槽30内。进一步地，多个所述子摩擦区域20沿着所述盘体的周向间隔设置在所述摩擦面上。可以是非等间隔设置，也可以是等间隔设置。当然，在优选的情况下，多个所述子摩擦区域20沿着所述盘体的周向等间隔设置在所述摩擦面上。
其中，所述子摩擦区域20包括至少一个摩擦块21。所述摩擦块21始终保持至少有一部分位于所述安装槽30内。如图9所示，所述摩擦块21朝向所述安装槽30的端面为平面，背离所述安装槽30的端面为斜面。
如图4所示，所述驱动部40包括：
电机41；
齿轮42，所述齿轮42设置在所述电机41的输出轴上；
环形轨道43，所述环形轨道43设置在所述盘体内且与所述盘体同轴设置；
滑动部44，所述滑动部44设置在所述环形轨道43上，与所述环形轨道43滑动连接，其朝向和背离所述安装槽30的端面为相互对称的斜面，该斜面与所述摩擦块21上的斜面互补；
齿(如图4所示)，设置在所述滑动部44上，并与所述齿轮42啮合；
弹性钢片45，连接所述盘体和所述摩擦块21，其具有将所述摩擦块21拉出所述安装槽30的趋势。具体而言，如图4所示，所述弹性钢片45为“V”型结构，所述弹性钢片45的一端与制动盘中空结构形成的腔室的内壁固定连接，另一端与所述摩擦块21固定连接；
所述驱动部40能够驱动所述摩擦块21，以使得所述摩擦块21与所述固定摩擦区域10平齐形成所述整体摩擦面。
为了防止所述驱动部40在驱动所述活动摩擦区域20时，所述摩擦块21的端面不能与固定摩擦区域10平齐，难以形成平整的摩擦面。为此，设置了限位机构。如图9所示，所述限位机构设置在所述摩擦块21上。具体而言，所述限位结构包括设置在所述摩擦块21的两端面上的缺口211，所述缺口211位于所述安装槽30正投影在所述摩擦块21的范围之外；所述缺口211朝向所述安装槽30的端面与所述摩擦块21朝向所述安装槽30的端面之间的距离为H，所述安装槽30的深度为D，H＝D。
需要强调的是，在形成整体摩擦面时，位于所述安装槽30内所述摩擦块21的部分恰好能将所述安装槽30填满。
图1中仅展示了一个驱动部，实际上可以设置多个驱动部，每个活动摩擦区域20对应设置一个驱动部，这样可以提高整体的驱动力。但需要注意的是，多个所述驱动部的电机41务必设置为同步。
本发明第二方面提供一种制动系统，如图10所示，所述制动系统包括刹车片50、传感器和所述的制动盘；所述传感器用于检测车辆行驶速度或制动盘的转速。
通过驱动所述活动摩擦区域20，可以使得所述固定摩擦区域10形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命。
所述传感器可选用转速传感器或速度传感器。转速传感器用于测量制动盘的转速；速度传感器用于测量车辆的行驶速度。
本发明第三方面提供一种汽车，所述汽车包括制动盘或制动系统。
该汽车的制动盘，通过驱动所述活动摩擦区域20，可以使得所述固定摩擦区域10形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命，进一步提高汽车的使用寿命。
下面简要说明本发明制动盘的工作原理：
检测车辆行驶速度V或制动盘转速R，转速传感器或速度传感器判断车辆行驶速度V或制动盘转速R是否达到设定值或设定范围值。当车辆行驶速度V或制动盘转速R达到设定值或设定范围值时，将信号传输给电机41，电机41驱动所述滑动部44沿着所述环形轨道43滑动，从而带动所述摩擦块21移动。由于摩擦块21和滑动部44之间的接触面为互补的斜面，且摩擦块21部分位于所述安装槽30内。当所述滑动部44移动时，将驱使所述摩擦块21朝向所述安装槽30移动。基于所述限位结构的设置，所述摩擦块21为平面的端面将与固定摩擦区域平齐，最终形成整体摩擦面。如此，增加了原本制动盘与刹车片之间的接触面积或摩擦系数。在施加相同压力的前提下，提高了制动力，从而提高了制动效果。
当车转速传感器或速度传感器辆行驶速度V或制动盘转速R低于设定值时，将信号传输给电机41，所述电机41反向驱动所述滑动部44沿着所述环形轨道43滑动，摩擦块21和滑动部44恢复完全贴合。基于所述弹性钢片45的设置，所述弹性钢片45将所述摩擦块21朝所述安装槽30的反向拉动，使得所述摩擦块21复位。此时，制动盘的摩擦面仅为固定摩擦区域。
需要说明的是，所述汽车还包括ECU(在汽车工程中是指用于控制车身电器系统的电子控制单元)，所述转速传感器、速度传感器和电机41可以与ECU连接，由ECU控制电机41的工作状态，包括控制电机41的正转、反转、停止、锁定等。
本发明第四方面提供一种制动系统控制方法，所述制动系统控制方法包括：
检测车辆行驶速度V或制动盘转速R；
判断车辆行驶速度V或制动盘转速R是否达到设定值或设定范围值；
当车辆行驶速度V或制动盘转速R达到设定值或设定范围值时，预先驱动所述活动摩擦区域与所述固定摩擦区域形成整体摩擦面。
需要说明的是，所述的“预先驱动”是指，在制动之前即开始调整所述活动摩擦区域，以使得所述活动摩擦区域与所述固定摩擦区域之间形成整体摩擦面。
该方法根据不同车速通过驱动所述活动摩擦区域20，可以使得所述固定摩擦区域10形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。进而改变制动盘的摩擦面与刹车片之间的接触面积和摩擦面的摩擦系数，以实现适配车辆在不同车速下所需的制动力，提高制动效果，延长刹车片和制动盘的使用寿命，进一步提高汽车的使用寿命。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
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，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种制动盘，其特征在于，包括内部中空的盘体、设置在所述盘体的摩擦面上且摩擦系数不同的固定摩擦区域(10)和活动摩擦区域(20)以及设置在所述盘体内用于驱动所述活动摩擦区域(20)的驱动部(40)；在驱动部(40)的作用下，所述固定摩擦区域(10)形成单独摩擦面或与所述活动摩擦区域形成整体摩擦面。
2.根据权利要求1所述的制动盘，其特征在于，所述活动摩擦区域(20)包括多组子摩擦区域；所述摩擦面上设置有多个与所述盘体内部连通的安装槽(30)；多个所述子摩擦区域(20)对应地安装在多个所述安装槽(30)内。
3.根据权利要求2所述的制动盘，其特征在于，多个所述子摩擦区域(20)沿着所述盘体的周向等间隔设置在所述摩擦面上。
4.根据权利要求3所述的制动盘，其特征在于，所述子摩擦区域(20)包括至少一个摩擦块(21)；所述摩擦块(21)朝向所述安装槽(30)的端面为平面，背离所述安装槽(30)的端面为斜面。
5.根据权利要求4所述的制动盘，其特征在于，所述摩擦块(21)上设有限位结构；所述限位结构包括设置在所述摩擦块(21)的两端面上的缺口(211)，所述缺口位于所述安装槽(30)正投影在所述摩擦块(21)的范围之外；
所述缺口(211)朝向所述安装槽(30)的端面与所述摩擦块(21)朝向所述安装槽(30)的端面之间的距离为H，所述安装槽(30)的深度为D；
其中，H＝D。
6.根据权利要求4所述的制动盘，其特征在于，所述驱动部(40)能够驱动所述摩擦块(21)，以使得所述摩擦块(21)与所述固定摩擦区域(10)平齐形成所述整体摩擦面；
所述驱动部(40)包括：
电机(41)；
齿轮(42)，所述齿轮(42)设置在所述电机41的输出轴上；
环形轨道(43)，所述环形轨道(43)设置在所述盘体内且与所述盘体同轴设置；
滑动部(44)，所述滑动部(44)设置在所述环形轨道(43)上，与所述环形轨道(43)滑动连接，其朝向和背离所述安装槽(30)的端面为相互对称的斜面，该斜面与所述摩擦块(21)上的斜面互补；
齿，设置在所述滑动部(44)上，并与所述齿轮(42)啮合；
弹性钢片(45)，连接所述盘体和所述摩擦块(21)，其具有将所述摩擦块(21)拉出所述安装槽(30)的趋势。
7.一种制动系统，其特征在于包括刹车片(50)、传感器和权利要求1-6中任意一项所述的制动盘；
所述传感器用于检测车辆行驶速度或制动盘的转速。
8.根据权利要求7所述的制动盘，其特征在于，所述传感器为转速传感器或速度传感器。
9.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括权利要求1-6中任意一项所述的制动盘或权利要求7-8中任意一项所述的制动系统。
10.一种制动系统控制方法，所述制动系统控制方法包括：
检测车辆行驶速度V或制动盘转速R；
判断车辆行驶速度V或制动盘转速R是否达到设定值或设定范围值；
当车辆行驶速度V或制动盘转速R达到设定值或设定范围值时，预先驱动所述活动摩擦区域与所述固定摩擦区域形成整体摩擦面。
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