CN211869351U - 一种基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，包括：制动踏板模块、左前制动器、右前制动器、左后制动器、右后制动器、左前车轮、右前车轮、左后车轮、右后车轮、控制模块、电源、电流调节模块和驻车制动模块；该系统利用磁致伸缩材料的特性，以其作为驱动源，并通过控制励磁线圈中电流来控制制动系统。由于传统液压驱动被磁致伸缩驱动所取代，消除了电控液压制动系统所存在的弊端。本实用新型相比于机械式线控制动系统结构简单，质量轻、体积小、能耗小且利于控制。

Description

一种基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统

技术领域

本实用新型属于汽车线控制动系统技术领域，具体指代一种基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统。

背景技术

磁致伸缩材料是一种新型智能材料，其在磁场中磁化时，在磁化方向会发生伸长或缩短，且可以通过调控线圈中电流去控制器变形。该材料具有磁化变形响应快、变形输出能量大等特点，可用于微位移驱动。

线控制动系统即电子控制制动系统，分为液压式线控制动系统和机械式线控制动系统。

液压式线控制动系统（EHB）是从传统的液压制动系统发展来的，但与传统制动方式有很大的不同，EHB以电子元件替代了原有的部分机械元件，是一个先进的机电一体化系统，它将电子系统和液压系统相结合。EHB主要由电子踏板、电子控制单元（ECU）、液压执行机构组成。电子踏板是由制动踏板和踏板传感器（踏板位移传感器）组成。踏板传感器用于检测踏板行程，然后将位移信号转化成电信号传给电子控制单元，实现踏板行程和制动力按比例进行调控。

机械式线控制动系统（EMB）与常规的液压制动系统截然不同，EMB以电能为能量来源，通过电机驱动制动垫块，由电线传递能量，数据线传递信号，EMB是线控制动系统的一种。整个系统中没有连接制动管路，结构简单，体积小，信号通过电传播，反应灵敏，减小制动距离，工作稳定，维护简单，没有液压油管路，不存在液压油泄露问题，通过ECU直接控制，易于实现传统制动系统的各种功能。

但是这两种制动系统都有其各自的弊端。EHB以液压为制动能量源，而液压的产生和电控化相对来说比较困难，不容易做到和其他电控系统的整合，而且液压系统的重量不利于轻量化。而EMB又可以分为两类，第一类是电动机驱动执行机构然后作用到制动盘；第二类是在前者的基础上增加一个自增力机构。对于第一类而言，虽然结构和控制较为简单、制动过程稳定，但是由于电动机提供了全部制动推力，要求电机的输出功率要大，造成电机体积、质量和能耗都比较大。对于第二类而言，由于增加了自增力机构，制动控制的难度就会变大，制动稳定性也变差了。

综合来看，现在市面上的制动系统存在着以下弊端：1.液压系统电控化困难、不易与其他电控系统整合、不利于轻量化；2.无自增力机构的机械系统电机体积、质量和能耗大；3.有自增力机构的机械系统制动控制难度大、制动稳定性差。因此，急需一种能够消除上述弊端的制动系统。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，利用磁致伸缩材料的特性，以其作为驱动源，并通过控制励磁线圈中电流来控制制动系统。由于传统液压驱动被磁致伸缩驱动所取代，消除了电控液压制动系统所存在的弊端。同时，由于本实用新型结构简单，质量轻、体积小、能耗小且利于控制， 也可以消除机械式线控制动系统所存在的弊端，能够在提升制动系统性能的同时满足市场所需。。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型的一种基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，包括：制动踏板模块、左前制动器、右前制动器、左后制动器、右后制动器、左前车轮、右前车轮、左后车轮、右后车轮、控制模块、电源、电流调节模块和驻车制动模块；

所述制动踏板模块包括：制动踏板、踏板支架、踏板转轴、连杆、推杆和踏板感觉模拟器；

所述踏板转轴的输入端与所述制动踏板的输出端固定连接，输出端与所述连杆的输入端固定连接；

所述推杆的输入端与所述连杆的输出端铰接；

所述踏板感觉模拟器的下端固定在踏板支架上，其包括：推杆、模拟器壳体、外圈弹簧、内圈弹簧、上端盖、下端盖、调整垫片和底座；

所述上、下端盖分别旋装在所述踏板感觉模拟器的上下两端；

所述外圈弹簧和内圈弹簧位于所述模拟器壳体内部，分别套装在所述底座上；

所述调整垫片位于踏板感觉模拟器与踏板支架之间；

所述各制动器均包括：制动器总成、制动驱动器和力与位移传递模块；

所述制动器总成包括：制动钳体、导向销、左制动块总成、左侧活塞、右侧活塞、右制动块总成和制动盘；

所述制动钳体分别固定在汽车的前桥的转向节上和后桥上；

所述制动盘固定在汽车车轮的轮毂上，并伸入到左制动块总成和右制动块总成之间；

所述左制动块总成和右制动块总成分别与左侧活塞和右侧活塞连接，悬装在导向销上，并可沿着导向销移动；

所述制动驱动器在所述制动钳体的前后两端各安装一个，由所述电源进行供电，包括：驱动器壳体、超磁致伸缩杆、励磁线圈、消磁线圈、隔磁衬垫和隔磁顶盖；

所述超磁致伸缩杆输入端固定在所述驱动器壳体内部的底端；

所述励磁线圈和消磁线圈均缠绕在所述超磁致伸缩杆上，通过控制励磁线圈中的电流控制超磁致伸缩杆的位移；

所述隔磁衬垫紧贴在所述驱动器壳体内侧；所述隔磁顶盖旋装在左制动驱动器和右制动驱动器的顶端；

所述力与位移传递模块包括：超磁致伸缩杆、传动杆、活塞推杆和支撑销；

所述支撑销固定在制动钳体的两侧；

所述传动杆的中部铰接在所述支撑销上，下端与所述活塞推杆的输入端铰接，传动杆的上端与所述超磁致伸缩杆的输出端铰接；

所述活塞推杆的输出端分别与左侧活塞、右侧活塞固定连接；

所述控制模块包括：电子控制单元、踏板位移传感器、车速传感器和、轮速传感器和制动力传感器；

所述踏板位移传感器安装在所述推杆上，并与所述电子控制单元电气连接；

所述车速传感器安装在汽车的驱动桥的桥壳内或者变速箱壳体内，并与所述电子控制单元电气连接；

所述轮速传感器安装在车轮的轮毂上，并与所述电子控制单元电气连接；

所述制动力传感器安装在所述左、右制动块总成里，并与所述电子控制单元电气连接；

所述电流调节模块分别与电子控制单元、制动驱动器电气连接；

所述驻车制动模块包括：手拉杆、拉杆底座、驻车制动拉索、回位弹簧、驻车传动杆、驻车制动杆和驻车制动摩擦块；

所述驻车制动拉索的输入端与手拉杆相连，输出端与驻车传动杆相连；

所述拉杆底座固定在汽车的换挡杆后方的车体上；

所述回位弹簧分别位于驻车制动拉索上、手拉杆处和驻车制动杆处；

所述驻车制动杆铰接在制动钳体的前端面，其输入端与驻车传动杆的输出端铰接，输出端与驻车制动摩擦块固定连接。

优选地，所述左前、右前、左后和右后制动器结构一致，且每个制动器中的两个制动驱动器的结构也完全一致。

优选地，所述驻车传动杆的形状为U形。

优选地，所述驻车制动杆的形状为V形。

优选地，所述盘式线控制动系统中，在未安装调整垫片时外圈弹簧处于自然状态。

本实用新型的有益效果：

本实用新型结构简单、质量轻、体积小、能耗小、无需自增力机构，控制难度小、制动稳定性高。

本实用新型由于不同与市面上现有的线控制动系统，结构新颖，具有极大的市场竞争力。

附图说明

图1为本实用新型基于磁致伸缩材料的盘式制动系统结构图；

图2为本实用新型制动器结构示意图；

图3为本实用新型驻车制动模块示意图；

图4为本实用新型踏板感觉模拟器示意图；

图中，1-左前车轮，2-左前制动器，3-制动踏板，4-轮速传感器A，5-踏板转轴，6-连杆，7-推杆，8-踏板位移传感器，9-踏板感觉模拟器，10-踏板支架，11-轮速传感器B，12-左后车轮，13-左后制动器，14-车速传感器，15-电源，16-电流调节模块，17-右后车轮，18-右后制动器，19-轮速传感器C，20-驻车制动摩擦块，21-驻车制动杆，22-驻车传动杆，23-电子控制单元，24-驻车制动拉索，25-拉杆底座，26-回位弹簧，27-手拉杆，28-轮速传感器D，29-右前车轮，30-右前制动器，31-制动钳体，32-导向销，33-隔磁衬垫，34-隔磁顶盖，35-驱动器壳体，36-传动杆，37-活塞推杆，38-左侧活塞，39-左制动块总成，40-制动盘，41-超磁致伸缩杆，42-右制动块总成，43-支撑销，44-右侧活塞，45-制动压力传感器，46-消磁线圈，47-励磁线圈，48-制动驱动器，49-上端盖，50-外圈弹簧，51-内圈弹簧，52-调整垫片，53-下端盖，54-底座，55-紧固螺钉，56-模拟器壳体。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

参照图1到图4所示，本实用新型的一种基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，包括：制动踏板模块、左前制动器2、右前制动器30、左后制动器13、右后制动器18、左前车轮1、右前车轮29、左后车轮12、右后车轮17、控制模块、电源（Power）15、电流调节模块（CRM）16和驻车制动模块；

所述制动踏板模块包括：制动踏板3、踏板支架10、踏板转轴5、连杆6、推杆7、紧固螺钉54和踏板感觉模拟器9；

所述踏板转轴5的输入端与所述制动踏板3的输出端固定连接，输出端与所述连杆6的输入端固定连接；

所述推杆7的输入端与所述连杆6的输出端铰接；

所述踏板感觉模拟器9的下端通过紧固螺钉（于其他示例中也可采用其他的固定方式）固定55在踏板支架10上，其包括：推杆7、模拟器壳体56、外圈弹簧50、内圈弹簧51、上端盖49、下端盖53、调整垫片52和底座54；

所述上、下端盖49和53分别旋装在所述踏板感觉模拟器9的上下两端；

所述外圈弹簧50和内圈弹簧51位于所述模拟器壳体56内部，分别套装在所述底座54上，用于产生模拟的踏板力；

所述调整垫片52位于踏板感觉模拟器9与踏板支架10之间，用于调整踏板感觉模拟器9的预紧力；

所述制动器2、13、18和30均包括：制动器总成、制动驱动器48和力与位移传递模块；

所述制动器总成包括：制动钳体31、导向销32、左制动块总成39、左侧活塞38、右侧活塞44、右制动块总成42和制动盘40；

所述制动钳体31分别固定在汽车前桥的转向节上和后桥上；

所述制动盘固40固定在汽车左前车轮1、右前车轮29、左后车轮12、右后车轮17的轮毂上，并伸入到左制动块总成39和右制动块总成42之间；

所述左制动块总成39和右制动块总成42分别与左侧活塞38和右侧活塞44连接，悬装在导向销32上，并可沿着导向销32移动；

所述制动驱动器48于制动钳体31的前后两端各安装一个，由所述电源15进行供电，其包括：驱动器壳体35、超磁致伸缩杆41、励磁线圈47、消磁线圈46、隔磁衬垫33和隔磁顶盖34；

所述超磁致伸缩杆41输入端固定在所述驱动器壳体35内部的底端；

所述励磁线圈47和消磁线圈46均缠绕在所述超磁致伸缩杆41上，通过控制励磁线圈47中的电流控制超磁致伸缩杆41的位移，通过控制消磁线圈46中的电流用于消除磁滞现象；

所述隔磁衬垫33紧贴在所述驱动器壳体35内侧；所述隔磁顶盖34旋装在制动驱动器48的顶端，与隔磁衬垫33一起隔绝磁场对外部的影响；

所述力与位移传递模块用于传递制动驱动器48输出的力与位移，其包括：超磁致伸缩杆41、传动杆36、活塞推杆37和支撑销43；

所述支撑销43固定在制动钳体31的两侧；

所述传动杆36的中部铰接在所述支撑销43上，下端与所述活塞推杆37的输入端铰接，传动杆36的上端与所述超磁致伸缩杆41的输出端铰接；

所述活塞推杆37的输出端分别与左侧活塞38、右侧活塞44固定连接；

所述控制模块包括：电子控制单元（ECU）23、踏板位移传感器8、车速传感器14和轮速传感器A4、轮速传感器B11、轮速传感器C19、轮速传感器D28和制动力传感器45；

所述踏板位移传感器8安装在所述推杆7上，并与所述电子控制单元23电气连接，用于获得制动踏板的位移信号，并将信号传递给电子控制单元23；

所述车速传感器14安装在汽车的驱动桥的桥壳内或者变速箱壳体内，用于获得汽车的车速信号，并传递给所述电子控制单元23；

所述轮速传感器4、11、19和28分别安装在左前车轮1、右前车轮29、左后车轮12、右后车轮17的轮毂上，用于获得车轮的轮速信号，并将信号传递给电子控制单元23；

所述制动力传感器45安装在所述制动块总成39和42里；

所述电流调节模块16用于接收电子控制单元23输出的控制电流信号，并对电流进行调控后输入到制动驱动器48，并将各励磁线圈47中的电流值反馈给电子控制单元23；

所述驻车制动模块包括：手拉杆27、拉杆底座25、驻车制动拉索24、回位弹簧26、驻车传动杆22、驻车制动杆21和驻车制动摩擦块20；

所述驻车制动拉索24的输入端与手拉杆27相连，输出端与驻车传动杆22相连；

所述拉杆底座25固定在汽车的换挡杆后方的车体上；

所述回位弹簧26分别位于驻车制动拉索24上、手拉杆27处和驻车制动杆21处，用于驻车制动模块的回位；

所述驻车制动杆21铰接在制动钳体31的前端面，其输入端与驻车传动杆22的输出端铰接，输出端与驻车制动摩擦块20固定连接。

其中，所述左前、右前、左后和右后制动器2、30、13和18结构一致，且每个制动器中的两个制动驱动器48的结构也完全一致。

其中，所述驻车传动杆22的形状为U形。

其中，所述驻车制动杆21的形状为V形。

其中，所述盘式线控制动系统中，在未安装调整垫片52时外圈弹簧50处于自然状态。

本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，其特征在于，包括：制动踏板模块、左前制动器、右前制动器、左后制动器、右后制动器、左前车轮、右前车轮、左后车轮、右后车轮、控制模块、电源、电流调节模块和驻车制动模块；

所述制动踏板模块包括：制动踏板、踏板支架、踏板转轴、连杆、推杆和踏板感觉模拟器；

所述踏板转轴的输入端与所述制动踏板的输出端固定连接，输出端与所述连杆的输入端固定连接；

所述推杆的输入端与所述连杆的输出端铰接；

所述踏板感觉模拟器的下端固定在踏板支架上，其包括：推杆、模拟器壳体、外圈弹簧、内圈弹簧、上端盖、下端盖、调整垫片和底座；

所述上、下端盖分别旋装在所述踏板感觉模拟器的上下两端；

所述外圈弹簧和内圈弹簧位于所述模拟器壳体内部，分别套装在所述底座上；

所述调整垫片位于踏板感觉模拟器与踏板支架之间；

所述各制动器均包括：制动器总成、制动驱动器和力与位移传递模块；

所述制动器总成包括：制动钳体、导向销、左制动块总成、左侧活塞、右侧活塞、右制动块总成和制动盘；

所述制动钳体分别固定在汽车的前桥的转向节上和后桥上；

所述制动盘固定在汽车车轮的轮毂上，并伸入到左制动块总成和右制动块总成之间；

所述左制动块总成和右制动块总成分别与左侧活塞和右侧活塞连接，悬装在导向销上，并可沿着导向销移动；

所述制动驱动器在所述制动钳体的前后两端各安装一个，由所述电源进行供电，包括：驱动器壳体、超磁致伸缩杆、励磁线圈、消磁线圈、隔磁衬垫和隔磁顶盖；

所述超磁致伸缩杆输入端固定在所述驱动器壳体内部的底端；

所述励磁线圈和消磁线圈均缠绕在所述超磁致伸缩杆上，通过控制励磁线圈中的电流控制超磁致伸缩杆的位移；

所述隔磁衬垫紧贴在所述驱动器壳体内侧；所述隔磁顶盖旋装在左制动驱动器和右制动驱动器的顶端；

所述力与位移传递模块包括：超磁致伸缩杆、传动杆、活塞推杆和支撑销；

所述支撑销固定在制动钳体的两侧；

所述传动杆的中部铰接在所述支撑销上，下端与所述活塞推杆的输入端铰接，传动杆的上端与所述超磁致伸缩杆的输出端铰接；

所述活塞推杆的输出端分别与左侧活塞、右侧活塞固定连接；

所述控制模块包括：电子控制单元、踏板位移传感器、车速传感器和、轮速传感器和制动力传感器；

所述踏板位移传感器安装在所述推杆上，并与所述电子控制单元电气连接；

所述车速传感器安装在汽车的驱动桥的桥壳内或者变速箱壳体内，并与所述电子控制单元电气连接；

所述轮速传感器安装在车轮的轮毂上，并与所述电子控制单元电气连接；

所述制动力传感器安装在所述左、右制动块总成里，并与所述电子控制单元电气连接；

所述电流调节模块分别与电子控制单元、制动驱动器电气连接；

所述驻车制动模块包括：手拉杆、拉杆底座、驻车制动拉索、回位弹簧、驻车传动杆、驻车制动杆和驻车制动摩擦块；

所述驻车制动拉索的输入端与手拉杆相连，输出端与驻车传动杆相连；

所述拉杆底座固定在汽车的换挡杆后方的车体上；

所述回位弹簧分别位于驻车制动拉索上、手拉杆处和驻车制动杆处；

所述驻车制动杆铰接在制动钳体的前端面，其输入端与驻车传动杆的输出端铰接，输出端与驻车制动摩擦块固定连接。

2.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，其特征在于，所述左前、右前、左后和右后制动器结构一致，且每个制动器中的两个制动驱动器的结构也完全一致。

3.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，其特征在于，所述驻车传动杆的形状为U形。

4.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，其特征在于，所述驻车制动杆的形状为V形。

5.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩材料的盘式线控制动系统，其特征在于，所述盘式线控制动系统中，在未安装调整垫片时外圈弹簧处于自然状态。

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