CN205806284U - 一种车用防抱死无摩擦制动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种车用防抱死无摩擦制动装置，包括制动盘、刹车盘和制动盘限位装置。其中制动盘于沿车轮主轴的轴向作往返直线运动；制动盘限位装置沿车轮主轴周向设置，用于限制制动盘位移距离；刹车盘与车轮主轴固定连接，随车轮主轴转动。所述制动盘限位装置设置远近两端，制动盘位于远端点处时制动盘和刹车盘上的永磁体之间无制动扭矩作用，随着制动盘和刹车盘之间的距离的减小，刹车盘受到制动盘的制动扭矩逐渐加大，当制动扭矩大于车轮所受发动机的作用扭矩时，车轮开始处于减速状态，在制动盘和刹车盘转差相同时，制动盘位于近端点处时刹车盘受制动盘的制动扭矩最大。本实用新型具有防抱死功能，安全性高、结构简单、寿命高和经济性好的优点。

Description

一种车用防抱死无摩擦制动装置

技术领域

本实用新型涉及一种制动技术，特别是一种车用防抱死无摩擦制动装置。

背景技术

目前，汽车制动系统一般采用摩擦制动，车轮制动器利用摩擦制动车轮，轮胎与路面间的摩擦力使汽车停车。车用制动装置主要部件就是刹车片，汽车刹车片一般由钢板、粘接隔热层和摩擦块构成。其中隔热层是由不传热的材料组成，目的是隔热。摩擦块由摩擦材料、粘合剂组成，刹车时被挤压在刹车盘或刹车鼓上产生摩擦，从而达到车辆减速刹车的目的。由于摩擦作用，摩擦块会逐渐被磨损，一般来讲成本越低的刹车片磨损得越快。

由于刹车片的磨损，汽车制动装置需要定期检查和更换。正常行驶条件下每行驶5000公里对制动蹄片检查一次，不仅要检查剩余的厚度，还要检查蹄片磨损的状态，两边磨损的程度是否一样，回位是否自如等，发现不正常情况必须立即处理。刹车片的更换取决于取决于刹车片的使用情况和磨损情况。一般行使超过80000公里的路程刹车片就需要进行更换了。

这种车用制动装置的主要缺点是刹车片容易磨损，机械摩擦容易发生抱死，单独使用刹车时具有安全隐患，需要经常进行检查维护保养和更换，经济性比较差。为了解决车用制动装置的抱死问题及由其产生的安全隐患，从上世纪80年代末开始兴起了制动防抱死系统。制动防抱死系统作用就是在汽车制动时，自动控制制动器制动力的大小，使车轮不被抱死，处于边滚边滑的状态，以保证车轮与地面的附着力在最大值，减少因抱死而产生的安全隐患。制动防抱死系统主要由车速传感器、泵、电磁阀和控制器组成。一般通过软件进行上述元器件的控制实现防抱死。汽车防抱死系统的结构比较复杂，成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种车用防抱死无摩擦制动装置，该装置具有防抱死功能，安全性高、结构简单、寿命高和经济性好。

一种车用防抱死无摩擦制动装置，包括制动盘、刹车盘和制动盘限位装置。其中制动盘于沿车轮主轴的轴向作往返直线运动；制动盘限位装置沿车轮主轴周向设置，用于限制制动盘位移距离；刹车盘与车轮主轴固定连接，随车轮主轴转 动。所述制动盘限位装置设置远近两端，制动盘位于远端点处时制动盘和刹车盘上的永磁体之间无制动扭矩作用，随着制动盘和刹车盘之间的距离的减小，刹车盘受到制动盘的制动扭矩逐渐加大，当制动扭矩大于车轮所受发动机的作用扭矩时，车轮开始处于减速状态，在制动盘和刹车盘转差相同时，制动盘位于近端点处时刹车盘受制动盘的制动扭矩最大。当刹车盘和制动盘的转差突然加大而具有抱死趋势时，制动盘会受到刹车盘的比较大的轴向作用力而使制动盘和刹车盘之间的距离加大从而减小制动扭矩避免抱死。

采用上述的装置，所述制动盘上的一组永磁体包括若干磁极方向相同的永磁体，且每两个永磁体为一小组并关于径向对称设置，且每小组内的两块磁体的垂直于磁极的面与所述制动盘座的盘面分别成一个角度；所述刹车盘上的一组永磁体包括若干磁极方向相同的永磁体，且每一永磁体与制动盘上的永磁体一一对应且磁极方向相反。

作为本实用新型的一种改进，所述制动盘和刹车盘上设置的永磁体沿周向设置，且刹车盘在永磁体内侧设置一圈磁极方向一致且与刹车盘盘面平行的独立永磁体。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：(1)结构简单，故障点少，安全性高；(2)具有自动防防抱死功能；(3)通过无接触传递制动扭矩，制动盘和刹车盘之间不存在机械摩擦的情形，维护成本低。

下面结合说明书附图对本实用新型做进一步描述。

附图说明

图1是本实用新型的一种车用防抱死无摩擦刹车装置的结构示意图。

图2是本实用新型的原理示意图。

图3是本实用新型的一种车用防抱死无摩擦刹车装置的制动盘的结构示意图，其中图3(a)为主视图，图3(b)为图3(a)的A-A剖视图，图3(c)为俯视图，图3(d)为图3(c)的B-B剖视图。

图4是本实用新型的一种车用防抱死无摩擦刹车装置的刹车盘的结构示意图，其中图4(a)为主视图，图4(b)为图4(a)的A-A剖视图，图4(c)为俯视图，图4(d)为图4(c)的B-B剖视图。

图5是本实用新型的一种车用防抱死无摩擦刹车装置的限位装置的结构示 意图。

具体实施方式

本实用新型所述的刹车装置为防抱死无摩擦制动装置，其包括两个可以产生相互作用扭矩的盘体和一个限位机构。每个盘体各含有一组永磁体和导体。其中永磁体材料可以为铁氧体或合金永磁材料，例如四氧化三铁和钕铁硼等。导体材料可以为高导电率且散热性能较好的材料，例如铜和铝。当两盘体的距离达到一定程度时，两个盘体间将不存在任何作用扭矩。当两盘体的距离在一定范围内时，两盘体之间将存在磁力作用产生的扭矩、转差引起的感应转矩、感应引起的轴向力。磁力产生的转矩大小与两盘间的距离直接相关，转差引起的感应转矩与转差和两盘间的距离相关，轴向力可以是引力或斥力，其大小和方向与两盘间的距离、转差、导体的厚度相关。当两盘距离最大时，无制动扭矩作用，随着两盘之间的距离的减小，动扭矩逐渐加大，当制动扭矩大于车轮所受发动机的作用扭矩时，车轮开始处于减速状态，在两盘转差相同时，制动盘位于近端点处时刹车盘受制动盘的制动扭矩最大。当两盘的转差突然加大而具有抱死趋势时，两盘间会受到比较大的轴向斥力而使制动盘和刹车盘之间的距离加大从而减小制动扭矩避免抱死。

结合图1和图2，本实用新型所述的刹车装置包括制动盘1、刹车盘2、制动盘限位装置3，及永磁体和导体。所述制动盘1为圆盘式，中间设有限位装置通孔，车轮主轴穿过该通孔。制动盘1与车辆的刹车机构连接，在刹车机构的带动下沿车轮主轴做直线往返运动。刹车盘2与车轮主轴固定连接，如花键连接，刹车盘2随车轮主轴转动。制动盘限位装置固定于车辆上，且沿车轮主轴周向设置，且穿过制动盘的限位装置通孔。所述永磁体至少包括第一永磁体和第二永磁体在内的两组，其中一组永磁体设置于制动盘1上，另一组永磁体设置于刹车盘2上，两组磁极方向相反。所述制动盘限位装置设置远近两端，制动盘1位于远端点处时制动盘1和刹车盘2上的永磁体之间制动扭矩作用，制动盘1位于近端点处时制动盘1和刹车盘2上的永磁体之间制动扭矩最大。

结合图3，所述制动盘1除了包括第一永磁体14外，还包括制动盘座11和制动盘导体12。其中第一永磁体14设置于制动盘座11上。所述第一永磁体14包括若干磁极方向相同的永磁体，且每两个永磁体为一小组关于径向对称设置， 且每小组内的两块磁体的垂直于磁极的面与所述制动盘座的盘面分别成一个非零角度。所述制动盘导体12通过第一安装螺钉13安装在制动盘座11的表面。如图2所示，第一永磁体14共包括8小组永磁体且沿制动盘1周向均匀设置。

结合图4，所述刹车盘除了包括第二永磁体24外，还包括刹车盘座21、刹车盘导体22。其中第二永磁体24设置于刹车盘座21上，包括若干磁极方向相同的永磁体，且每一永磁体与制动盘1上的永磁体一一对应。所谓一一对应指数量相同，位置在一制动盘1上投影重合，且每小组内的两块永磁体的垂直于磁极的面与所述刹车盘座的盘面分别成的角度与制动盘中相应角度相同。刹车盘导体22通过第二安装螺钉23安装在刹车盘的表面。

通过测试，每小组内的两块磁体的垂直于磁极的面与所述制动盘座的盘面分别成一个非零角度可以增加刹车可靠性和准确性的，若没有角度则刹不死。

当两盘的转差突然加大而具有抱死趋势时，设置于制动盘1和刹车盘2上的导体工作，两盘间会受到比较大的轴向斥力而使制动盘和刹车盘之间的距离加大从而减小制动扭矩避免抱死。

为了提升装置的制动力，于刹车盘2的第二永磁体24内侧设置一圈独立永磁体25，独立永磁体25包括若干永磁体，沿刹车盘2周向均匀设置且与盘面刹车盘导体22的盘面平行，永磁体25的磁极布置方向一致。

结合图5，所述制动盘限位装置3沿车轮主轴周向设置，包括位于远端的限位端盖31、位于于近端的圆周限位件33，及连接限位端盖31和圆周限位件33的桶形连接部。限位端盖31和圆周限位件33均通过第三安装螺钉32与连接部连接。所述远端为远离刹车盘2的一端，所述近端为靠近刹车盘2的一端。所述圆周限位件33与刹车盘2之间设置一间隙，防止制动盘1与刹车盘2接触而产生机械摩擦。

为了防止制动盘1在往返运动过程中出现转动，其限位装置通孔内壁上沿轴向设置一凸起的键(如图2所示)，相应的制动盘限位装置3设置一对应的槽，二者键匹配。

正常行车时，在刹车机构的作用下，制动盘和刹车盘之间的距离L处于最大状态，此时刹车盘2不受来自制动盘1的作用力矩，此时处于非制动状态。当出现紧急情况或其它需要制动刹车或减速的情况下，人操作刹车机构使制动盘1 和刹车盘2之间的距离L减小，随着制动盘1和刹车盘2之间的距离L减小的时候，刹车盘2将受到来自制动盘1的作用力矩，且距离越小刹车作用力矩越大。当制动盘1接触到右限位套32的时候，制动盘1和刹车盘2之间的距离达到最小值，此时刹车力矩最大。在正常行车过程中，通过操作刹车机构改变控制制动盘1和刹车盘2的间隙，从而达到改变刹车扭矩的目的，实现的刹车制动。

当出现抱死趋势时，刹车盘2由于转速的突降，造成制动盘1和刹车盘2之间产生转速差突然加大的趋势，此时制动盘1与刹车盘2之间会产生一个比较大的排斥力，在排斥力的作用下制动盘1会沿轴向产生后退的趋势，从而使刹车力矩减小，从而使抱死的趋势消失，起到了自动防抱死的作用。

实施例一

设计某型号的轿车的制动装置，车重为1800kg，最高车速215km/h，0～100km/h加速时间为11s，座位数5，最大载客总重量700kg，最大功率125kW，最大扭矩280Nm，前后轮规格225/55R16。通过设计防抱死无摩擦刹车装置制动盘由1个制动盘座、8组16个磁体A、8个磁体B、1个制动导体盘和若干个沉头螺钉装配而成。刹车盘由1个制动盘座、8组16个磁体C、1个刹车导体盘和若干个沉头螺钉装配而成。制动盘座和制动盘座的外径均为280mm。制动导体盘和刹车导体盘的材质为T1，厚度为4mm。磁体A和磁体C的尺寸为10(磁极方向)×30×60，表面剩磁强度为0.5T。磁体B的尺寸为10(磁极方向)×20×50，表面剩磁强度为0.5T。制动盘和刹车盘的最大距离为50mm，最小距离为3mm。最大刹车扭矩2000Nm，防抱死扭矩1750Nm。

Claims (6)

1.一种车用防抱死无摩擦制动装置，包括：

沿车轮主轴的轴向作往返直线运动的制动盘(1)，

与车轮主轴固定连接的刹车盘(2)，及

限制制动盘(1)位移的制动盘限位装置(3)；其特征在于，

所述制动盘(1)和刹车盘(2)上分别设置一组磁极方向相反的永磁体，

所述制动盘(1)和刹车盘(2)间的距离设有三个区间：

第一区间内刹车盘未受到制动盘的制动扭矩，

第二区间内刹车盘受到制动盘的制动扭矩小于车轮扭矩，

第三区间内刹车盘受到制动盘的制动扭矩大于车轮扭矩，

且在第三区间内制动盘(1)和刹车盘(2)转差相同时，制动盘(1)位于近端点处时刹车盘(2)受制动盘(1)的制动扭矩最大。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述制动盘(1)和刹车盘(2)的表面分别设置制动盘导体(12)和刹车盘导体(22)，若制动盘(1)和刹车盘(2)转差增大时，制动盘(1)受到刹车盘(2)产生的轴向作用力。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述制动盘(1)上的一组永磁体包括若干磁极方向相同的永磁体，且每两个永磁体为一小组并关于径向对称设置，且每小组内的两块磁体的垂直于磁极的面与所述制动盘座的盘面分别成一个角度；

所述刹车盘(2)上的一组永磁体包括若干磁极方向相同的永磁体，且每一永磁体与制动盘(1)上的永磁体一一对应且磁极方向相反。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述制动盘(1)和刹车盘(2)上设置的永磁体沿周向设置，且刹车盘(2)在永磁体内侧设置一圈磁极方向一致且与刹车盘(2)盘面平行的独立永磁体。

5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述制动盘限位装置(3)沿车轮主轴周向设置，包括

设置于远端的限位端盖(31)，

设置于近端的圆周限位件(33)，及

连接限位端盖(31)和圆周限位件(33)的桶形连接部；

所述圆周限位件(33)与刹车盘(2)之间设置一间隙。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，

制动盘(1)为圆盘形，沿轴向设置一限位装置通孔，该通孔内壁沿轴向设置一凸起的键；

制动盘限位装置(3)置于限位装置通孔内，且制动盘限位装置(3)沿轴向设置一车轮主轴通孔，于制动盘限位装置(3)外壁面上沿轴向设置一与制动盘(1)匹配的槽。