CN204592095U - 外盘内磁式盘式制动器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外盘内磁式盘式制动器，包括安装在转轴上的制动盘和对制动盘施加接触式制动力矩的摩擦制动装置，所述制动盘的中部具有与其同心的圆孔，还包括对制动盘施加非接触式制动力矩的电磁制动装置，所述电磁制动装置包括安装在圆孔上随制动盘转动的转子环和位于转子环内的磁场发生体，所述转子环随制动盘转动时切割磁场发生体产生的磁力线。制动盘上的电磁制动区与摩擦制动区分开，解决了摩擦率好与导磁率高剩磁率低不可兼得的问题，另外由于电磁区为非摩擦式，无磨损，更换时只需更换摩擦盘即可，节省资源，降低维修成本。

Description

外盘内磁式盘式制动器

技术领域

本实用新型涉及一种对汽车进行制动的外盘内磁式盘式制动器。

背景技术

盘式制动器通过制动盘与制动块之间的摩擦力来降低转轴转速，广泛应用于汽车等。传统的盘式制动器存在着一系列的问题。比如,汽车在下长坡等持续制动过程中或频繁制动情况下,制动器温度会急剧的升高,影响制动器的热衰退性。以致影响汽车的制动性能,严重时还可能导致制动器失效。另外，随温度的升高，制动块的摩擦加剧，磨损严重。同时摩擦制动过程中会产生制动噪声和粉尘，对环境造成污染。近年来，虽然有ABS、TCS等电控系统的应用，制动性能有所改善，但前述种种问题却依然突出。目前，解决上述问题国内已有一些研究，中国专利公告号CN102128227B，公告日是2011年7月20日，名称为《一种电磁和摩擦复合盘式制动器及制动方法》中公布了一种电磁与摩擦集成制动器，该专利通过在传统盘式制动器的转向节和制动钳支架上固定一电磁制动装置，该装置的永磁体是可以通过液力或电机驱动转动的，通过调整永磁体与铁芯相对角度或线圈绕组中通电电流的大小来实现制动力大小的调整。但是这种制动器的缺点是电磁制动和摩擦制动共用了制动盘的同一环形区域，二者产生的热量会互相干扰，不能完全解决制动器的热衰退性，同时摩擦制动引起的制动盘磨损会使铁芯与制动盘间隙发生变化，从而影响汽车制动可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种外盘内磁式盘式制动器，可以提高制动响应速度，减少摩擦磨损和制动热衰退。

本实用新型的外盘内磁式盘式制动器，包括安装在转轴上的制动盘和对制动盘施加接触式制动力矩的摩擦制动装置，所述制动盘的中部具有与其同心的圆孔，还包括对制动盘施加非接触式制动力矩的电磁制动装置，所述电磁制动装置包括安装在圆孔上随制动盘转动的转子环和位于转子环内的磁场发生体，所述转子环随制动盘转动时切割磁场发生体产生的磁力线。

电磁制动装置是利用涡流制动的原理来制动的：导体转子环中的自由电子受到变化磁场产生的感应电动势的作用，从而在转子环中形成涡流状的感应电流，成为涡旋电流，简称涡流，涡流在磁场中受安培力作用，阻碍转子环的相对运动，从而形成制动效果。

优选的，所述磁场发生体为电磁铁。

优选的，所述磁场发生体为永磁体，所述永磁体在制动盘制动时可移动至转子环附近使转子环切割。

进一步，所述电磁铁数量为偶数，并沿与转子环同心的圆周均布。

进一步，所述磁场发生体还包括与电磁铁数量相同、周向均布的永磁体，所述永磁体所在的圆周与电磁铁分布圆周同心且位于其内部，所有永磁体安装在一个绕其分布圆心转动的转架上，所述转架转动可使永磁体周向与电磁铁重叠，当永磁体与电磁铁周向重叠时，所述永磁体与电磁铁的共同作用可以使永磁体产生的磁场被电磁铁加强并被转子环切割。

进一步，所述制动盘的圆孔与转子环的圆周之间设有绝热材料制成的连接环，所述连接环的两侧面分别设有周向相错的弧形槽，所述制动盘的圆孔上和转子环的圆周上分别具有可嵌入弧形槽的弧形凸起，所述连接环的轴向两侧分别设有挡环，所述挡环分别与弧形凸起的相对外侧相接触，所述挡环和连接环之间通过螺栓连接。

进一步，所述其中一个挡环的外侧通过螺栓连接有转动盘，所述转动盘与转轴连接。

进一步，所述周向相邻的电磁铁的磁极相反，所述周向相邻的永磁体的磁极相反。

优选的，所述摩擦制动装置包括钳体、位于钳体内分列制动盘两侧的活塞和安装在活塞上的摩擦块，所述钳体内设有与活塞连通的油路，所述油路进油时两个活塞分别向制动盘移动并使两摩擦块挤压制动盘。

本实用新型的有益效果：

1）制动盘上的电磁制动区与摩擦制动区分开，解决了摩擦率好与导磁率高剩磁率低不可兼得的问题，另外由于电磁区为非摩擦式，无磨损，更换时只需更换摩擦盘即可，节省资源，降低维修成本。

2）电磁制动为非接触式制动，电磁制动的利用减少了摩擦制动的使用，摩擦片磨损减轻，提高了制动器的使用寿命，同时也减少了粉尘和制动噪声，减轻环境污染。

3）电磁制动为电磁铁和永磁铁共同组成，二者可单独作用也可同时作用。通过将电磁铁线圈绕组通电，产生电磁场，或旋转永磁体安装支架使永磁体与电磁铁铁芯相对，两者产生磁场方向相同，电磁转子环做切割磁感线运动，产生阻碍制动盘转动的力矩。电磁制动通过控制电磁铁线圈通电电流的大小或控制永磁固定支架的旋转角度来控制制动力矩的大小，其线性控制特性好，制动迅速，反应快。

4）将电磁制动区域与摩擦制动区域通过绝热连接环分开，避免了电磁制动和摩擦制动产生的热量相互干扰，可有效避免制动器由于温度过高热衰退而造成的制动器失效现象。提高了制动安全性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述。

图1为外盘内磁式盘式制动器的立体示意图；

图2为外盘内磁式盘式制动器处于第一种电磁制动模式的平面示意图；

图3为图2中A-A剖视图；

图4为外盘内磁式盘式制动器处于第二、三种电磁制动模式的平面示意图；

图5为制动盘装配体的立体示意图；

图6为图5的爆炸图；

图7为连接环的立体示意图；

图8为转子环的立体示意图；

图9为制动盘的立体示意图。

图中：100-制动盘，101-制动盘上的圆孔，102-制动盘上的弧形凸起；200-摩擦制动装置，201-钳体，202-活塞，203-摩擦块；300-电磁制动装置，301-转子环，302-电磁铁，303-永磁体，304-转架，305-转子环上的弧形凸起，306、307-电磁铁固定环；400-连接环，401、402-弧形槽，403、404-挡环，405-螺栓；500-转动盘。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明，如图所示：本实施例的外盘内磁式盘式制动器，包括安装在转轴上的制动盘100和对制动盘100边部进行摩擦制动的摩擦制动装置200，摩擦制动装置200包括钳体201、位于钳体201内分列制动盘100两侧的活塞202和安装在活塞202上的摩擦块203，所述钳体内设有与活塞连通的油路，所述油路进油时两个活塞202分别向制动盘100移动并使两摩擦块203挤压制动盘100，通过液压方式使转动的制动盘100两侧受到摩擦块203的摩擦阻力矩而制动。

在制动盘100的中部开设有与其同心的圆孔101，还包括对制动盘施加非接触式制动力矩的电磁制动装置300，所述电磁制动装置300包括安装在圆孔101上并随制动盘100一起转动的转子环301和位于转子环301内的磁场发生体，转子环301为金属导体制成，转子环301随制动盘100转动时切割磁场发生体产生的磁力线。其中，磁场发生体可以是转子环301内的电磁铁302，电磁铁302由电磁铁固定环306、307固定，电磁铁固定环306、307则可通过螺栓固定在挡尘板等位置。当电磁铁302通电时产生磁场，转子环301切割电磁铁302的磁力线而在转子环内产生涡流，从而使转子环301涡流制动。当然，磁场发生体也可以是永磁体，不需要制动时，永磁体离转子环的径向距离使其产生的磁场无法被转子环切割，当需要制动时，永磁体可移动至转子环附近使转子环切割到永磁体产生的磁力线，这样就可以对转子环产生涡流制动。

本制动器的制动盘边部为接触式的摩擦制动，中部为非接触式的电磁制动，将电磁制动区与摩擦制动区分开，解决了摩擦率好与导磁率高剩磁率低不可兼得的问题，另外由于电磁区为非摩擦式，无磨损，更换时只需更换摩擦盘即可，节省资源，降低维修成本。可以不同工况选择不同的制动方式，例如，在汽车制动中，当汽车处于低速行驶工况时，由于电磁制动低速性能差，汽车不使用电磁制动，只使用摩擦制动，当汽车处于高速或紧急制动工况时，汽车同时使用电磁制动与摩擦制动共同协调作用；当汽车正常行驶时，如不需要停车，仅是减速的话，就只使用电磁制动，如非紧急制动，恒速下坡，等距离跟车等，汽车需要停车的，就先使用电磁制动使汽车减速，再利用摩擦制动驻车。

为了使电磁制动力矩均匀分布在转子环上，电磁铁302数量为偶数，并沿与转子环301同心的圆周均布。

当磁场发生体为电磁铁302时，磁场发生体还包括与电磁铁302数量相同、周向均布的永磁体303，永磁体303所在的圆周与电磁铁302的分布圆周同心且位于其内部，所有的永磁体303安装在一个转架304上，该转架304可绕永磁体303的分布圆心转动，而转架304由现有的转动装置驱动转动，在此不再详述。转架304转动可使永磁体303周向与电磁铁302重叠，且相互重叠的永磁体303与电磁铁302产生的磁场方向相同，同时，永磁体303与电磁铁302的径向距离可以保证，当永磁体303与电磁铁302周向重叠时，在永磁体303与电磁铁302的共同作用下使永磁体303产生的磁场被电磁铁302加强并被转子环301切割，而当永磁体303与电磁铁302的周向不重叠时，永磁体303与转子环301之间的径向距离使转子环301无法切割到永磁体303产生的磁力线，进而无法使转子环301产生涡流制动。

综上，本制动器的电磁制动装置300将会在三种模式下产生制动效果：

第一，永磁体303与电磁铁302的周向不重叠，如图2所示，电磁铁302通电，由电磁铁302产生的磁场使转子环产生涡流制动；

第二，永磁体303与电磁铁302的周向重叠，如图4所示，电磁铁302不通电，由永磁体303产生的磁场使转子环产生涡流制动；

第三，永磁体303与电磁铁302的周向重叠，如图4所示，电磁铁302通电，由永磁体303和电磁铁302产生的和磁场使转子环产生涡流制动。

可以根据不同的工况，使用不同的电磁制动模式。对于第一种模式，可以根据电磁铁302通电量的大小调整涡流制动力矩的大小；对于第二种模式，可以根据永磁体303与电磁铁302的周向重合角度调整涡流制动力矩的大小，当永磁体303与电磁铁302周向角度完全重合时，涡流制动力矩最大；对于第三种模式，可以根据电磁铁302通电量的大小和永磁体303与电磁铁302的周向重合角度来调整涡流制动力矩的大小，当电磁铁302通电量越大时，电磁铁302产生涡流制动力矩最大，但是电磁铁302本身的热量也越多，对其损伤越大，因此可以通过增大永磁体303与电磁铁302的周向重合角度来增大涡流制动力矩，而不必对电磁铁302通入较大的电量。

如图6-9所示，为了提高制动安全性，在制动盘的圆孔与转子环的圆周之间设有绝热材料制成的连接环400，所述连接环的两侧面分别设有周向相错的弧形槽401、402，所述制动盘的圆孔101上和转子环301的圆周上分别具有可嵌入弧形槽401、402的弧形凸起102、305，所述连接环400的轴向两侧分别设有挡环403、404，所述挡环403、404分别与弧形凸起102、305的相对外侧相接触，所述挡环403、404和连接环400之间通过螺栓405连接。转矩可以通过弧形凸起305与弧形槽401在转子环301与连接环400之间传递，以及通过弧形槽402与弧形凸起102在连接环400与制动盘100之间传递。而绝热材料制成的连接环400避免了电磁制动和摩擦制动产生的热量相互干扰，可有效避免制动器由于温度过高热衰退而造成的制动器失效现象，提高了制动安全性。

进一步，所述其中一个挡环的外侧通过螺栓405连接有转动盘500，所述转动盘500与转轴连接。

所述周向相邻的电磁铁302的磁极相反，所述周向相邻的永磁体303的磁极相反，这样，周向上偶数个电磁铁302形成的磁力线会形成闭合回路，转子环切割磁力线时受到涡流制动力矩更大，制动效果更好。同理，周向上所有永磁体303形成的磁力线也会形成闭合回路，同样会使制动效果更好。

需要说明的是，摩擦制动装置200不局限于上述液压控制动方式，也可以采用电气控制等，而钳体除了可以采用定钳式即制动盘两侧均设有活塞，也可以采用浮钳式即仅在制动盘的内侧设有活塞。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种外盘内磁式盘式制动器，包括安装在转轴上的制动盘（100）和对制动盘施加接触式制动力矩的摩擦制动装置（200），其特征在于：所述制动盘（100）的中部具有与其同心的圆孔（101），还包括对制动盘施加非接触式制动力矩的电磁制动装置（300），所述电磁制动装置（300）包括安装在圆孔（101）上随制动盘（100）转动的转子环（301）和位于转子环（301）内的磁场发生体，所述转子环（301）随制动盘（100）转动时切割磁场发生体产生的磁力线。

2.根据权利要求1所述的外盘内磁式盘式制动器，其特征在于：所述磁场发生体为电磁铁（302）。

3.根据权利要求1所述的外盘内磁式盘式制动器，其特征在于：所述磁场发生体为永磁体，所述永磁体在制动盘制动时可移动至转子环附近使转子环切割。

4.根据权利要求2所述的外盘内磁式盘式制动器，其特征在于：所述电磁铁（302）数量为偶数，并沿与转子环（301）同心的圆周均布。

5.根据权利要求4所述的外盘内磁式盘式制动器，其特征在于：所述磁场发生体还包括与电磁铁数目相同的周向均布的永磁体（303），所述永磁体（303）所在的圆周与电磁铁分布圆周同心且位于其内部，所有永磁体（303）安装在一个可绕其分布圆心转动的转架（304）上，所述转架（304）转动可使永磁体（303）周向与电磁铁（302）重叠，当永磁体（303）与电磁铁（302）周向重叠时，所述永磁体（303）与电磁铁（302）的共同作用可以使永磁体（303）产生的磁场被电磁铁（302）加强并被转子环（301）切割。

6.根据权利要求5所述的外盘内磁式盘式制动器，其特征在于：所述制动盘的圆孔与转子环的圆周之间设有绝热材料制成的连接环（400），所述连接环的两侧面分别设有周向相错的弧形槽（401、402），所述制动盘的圆孔（101）上和转子环（301）的圆周上分别具有可嵌入弧形槽（401、402）的弧形凸起（102、305），所述连接环（400）的轴向两侧分别设有挡环（403、404），所述挡环（403、404）分别与弧形凸起（102、305）的相对外侧相接触，所述挡环（403、404）和连接环（400）之间通过螺栓（405）连接。

7.根据权利要求6所述的外盘内磁式盘式制动器，其特征在于：所述其中一个挡环的外侧通过螺栓（405）连接有转动盘（500），所述转动盘（500）与转轴连接。

8.根据权利要求7所述的外盘内磁式盘式制动器，其特征在于：所述周向相邻的电磁铁（302）的磁极相反，所述周向相邻的永磁体（303）的磁极相反。

9.根据权利要求1-8任一项所述的外盘内磁式盘式制动器，其特征在于：所述摩擦制动装置（200）包括钳体（201）、位于钳体（201）内分列制动盘（100）两侧的活塞（202）和安装在活塞（202）上的摩擦块（203），所述钳体内设有与活塞连通的油路，所述油路进油时两个活塞（202）分别向制动盘（100）移动并使两摩擦块（203）挤压制动盘。