一種具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器及工作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器及工作方法,制動(dòng)支架內(nèi)部設(shè)液壓油路,液壓油路連接左右兩個(gè)輪缸活塞,左右兩個(gè)輪缸活塞之間有2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán),2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)之間有電磁線圈,電磁線圈朝向復(fù)合制動(dòng)盤(pán)的電磁制動(dòng)面,電磁制動(dòng)面上設(shè)有覆銅層,覆銅層與電磁線圈斷面平行且之間留有1~2毫米的電磁間隙;復(fù)合制動(dòng)盤(pán)的中心固接與汽車輪胎和傳動(dòng)軸連在一起的轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸上固定鑲嵌有磁極交錯(cuò)排列的永久磁鐵,永久磁鐵外是與其有1~2毫米間隙的發(fā)電定子線圈;轉(zhuǎn)軸與復(fù)合制動(dòng)盤(pán)同步旋轉(zhuǎn),永久磁鐵通過(guò)切割發(fā)電定子線圈發(fā)電,發(fā)出的電流通過(guò)整流穩(wěn)壓后給電磁線圈提供勵(lì)磁電流,實(shí)現(xiàn)能量自供給。
【專利說(shuō)明】—種具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器及工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種乘用車的制動(dòng)裝置,具體是一種具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前乘用車的制動(dòng)系統(tǒng)基本是通過(guò)液壓助力進(jìn)行摩擦制動(dòng)實(shí)現(xiàn)的,隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率和汽車車速的不斷提升,汽車原有液壓制動(dòng)系統(tǒng)在性能的提高方面潛力有限,由此造成制動(dòng)熱失效、涉水失效、制動(dòng)反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、維修成本升高、摩擦粉塵污染環(huán)境等問(wèn)題。
[0003]為了克服現(xiàn)行液壓制動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn),將液壓系統(tǒng)與非接觸的電磁制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)合,采用電磁制動(dòng)來(lái)分流車輛制動(dòng)系統(tǒng)能量是制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)方向,由于摩擦制動(dòng)和電磁制動(dòng)的原理、制動(dòng)盤(pán)的材料、制動(dòng)盤(pán)與摩擦塊或制動(dòng)盤(pán)與勵(lì)磁線圈間的間隙要求等都不一樣,同時(shí)增加電磁制動(dòng)的乘用車對(duì)蓄電池容量的要求也不盡相同,這些問(wèn)題都需要對(duì)電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)構(gòu)上的創(chuàng)新。目前,現(xiàn)有技術(shù)僅是對(duì)電磁/液壓復(fù)合制動(dòng)的理論進(jìn)行了研究,能充分根據(jù)上述問(wèn)題進(jìn)行設(shè)計(jì)的復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)還未出現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題,本發(fā)明提出一種具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器及工作方法,通過(guò)合理分布電磁制動(dòng)機(jī)構(gòu)和液壓制動(dòng)機(jī)構(gòu)在同一個(gè)制動(dòng)器中的分配位置,合理分配電磁制動(dòng)與液壓制動(dòng)力矩,利用自發(fā)電裝置,在不增加電磁制動(dòng)能耗的基礎(chǔ)上,提聞制動(dòng)效能,減少制動(dòng)粉塵、提升了制動(dòng)節(jié)能效果。
[0005]本發(fā)明所述具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器采用的技術(shù)方案是:包括制動(dòng)支架,制動(dòng)支架內(nèi)部設(shè)液壓油路,液壓油路連接左右兩個(gè)輪缸活塞,左右兩個(gè)輪缸活塞之間有2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán),輪缸活塞上固接摩擦塊,摩擦塊面朝復(fù)合制動(dòng)盤(pán)的摩擦制動(dòng)面;2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)之間有電磁線圈,電磁線圈朝向復(fù)合制動(dòng)盤(pán)的電磁制動(dòng)面,電磁制動(dòng)面上設(shè)有覆銅層,覆銅層與電磁線圈斷面平行且之間留有I?2毫米的電磁間隙;復(fù)合制動(dòng)盤(pán)的中心固接與汽車輪胎和傳動(dòng)軸連在一起的轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)軸上固定鑲嵌有磁極交錯(cuò)排列的永久磁鐵,永久磁鐵外是與其有I?2毫米間隙的發(fā)電定子線圈。
[0006]本發(fā)明所述具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器的工作方法采用的技術(shù)方案是:A、液壓油進(jìn)入液壓油路,推動(dòng)兩個(gè)輪缸活塞和摩擦塊壓緊摩擦制動(dòng)面,實(shí)現(xiàn)摩擦制動(dòng);B、電磁線圈通電產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)通過(guò)電磁線圈與電磁制動(dòng)面間的電磁間隙,在電磁制動(dòng)面的覆銅層上產(chǎn)生電渦流,實(shí)現(xiàn)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)緩速;C、轉(zhuǎn)軸與復(fù)合制動(dòng)盤(pán)同步旋轉(zhuǎn),永久磁鐵通過(guò)切割發(fā)電定子線圈發(fā)電,發(fā)出的電流通過(guò)整流穩(wěn)壓后給電磁線圈提供勵(lì)磁電流,實(shí)現(xiàn)能量自供給。
[0007]本發(fā)明利用車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能進(jìn)行自發(fā)電提供給電磁制動(dòng),通過(guò)電磁制動(dòng)和液壓助力摩擦制動(dòng)共同作用,最終通過(guò)電磁制動(dòng)力和摩擦制動(dòng)力對(duì)車輛進(jìn)行復(fù)合制動(dòng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是: 1、本發(fā)明將電磁制動(dòng)與液壓制動(dòng)很好的結(jié)合在一起,制動(dòng)過(guò)程中,與復(fù)合制動(dòng)盤(pán)轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵切割定子線圈發(fā)電,發(fā)出的電流經(jīng)過(guò)整流、穩(wěn)壓后為電磁制動(dòng)線圈提供勵(lì)磁電流,實(shí)現(xiàn)復(fù)合制動(dòng)器中電磁制動(dòng)功能的電源自供自給,有效解決了安裝復(fù)合制動(dòng)器帶來(lái)的車輛蓄電池容量不足的問(wèn)題。
[0008]2、通過(guò)將永磁式發(fā)電裝置安裝于復(fù)合制動(dòng)器中,可有減輕制動(dòng)過(guò)程電磁制動(dòng)對(duì)蓄電池的依賴,節(jié)省能源。
[0009]3、通過(guò)電磁制動(dòng)面與摩擦制動(dòng)面在一個(gè)整體的區(qū)分,保證兩種制動(dòng)既能實(shí)現(xiàn)良好的集成,又不會(huì)產(chǎn)生相互干擾,復(fù)合制動(dòng)盤(pán)兩面材料的不同,制動(dòng)效果都能得到充分的保證。
[0010]4、復(fù)合制動(dòng)盤(pán)的摩擦制動(dòng)面與電磁制動(dòng)面之間留有散熱導(dǎo)流風(fēng)道,能夠很好將摩擦制動(dòng)和電磁制動(dòng)產(chǎn)生的熱量集中散發(fā)出去,有效的避免了制動(dòng)的熱失效。
[0011]5、永磁發(fā)電裝置工作時(shí),將車輪的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成了電能,也會(huì)對(duì)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)阻力。
[0012]6、復(fù)合制動(dòng)系統(tǒng)的控制方法保證了制動(dòng)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作,實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)的高效、安全、節(jié)能與環(huán)保。
[0013]7、兩復(fù)合制動(dòng)盤(pán)中間采用非接觸式的電磁制動(dòng),因無(wú)摩擦,磁隙在使用過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變化,電磁制動(dòng)效果也不會(huì)隨著使用年限的增長(zhǎng)而變差。
[0014]8、電磁制動(dòng)面增加覆銅層,有助于提升電磁制動(dòng)器的低速制動(dòng)力矩。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1本發(fā)明所述具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)圖;
圖2是圖1中發(fā)電定子線圈、轉(zhuǎn)軸、永久磁鐵及發(fā)電機(jī)外殼的左視結(jié)構(gòu)放大圖;
附圖中:1、復(fù)合制動(dòng)盤(pán),2、摩擦制動(dòng)面,3、電磁制動(dòng)面,4、發(fā)電定子線圈,5、轉(zhuǎn)軸,6、永久磁鐵,7、摩擦塊,8、輪缸活塞,9、制動(dòng)支架,10、電磁線圈支架,11、液壓油路,12、進(jìn)油口,13、電磁間隙,14、電磁線圈,15、熱量導(dǎo)流口,16、發(fā)電機(jī)外殼,17、覆銅層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參見(jiàn)圖1,本發(fā)明包括制動(dòng)支架9,制動(dòng)支架9與傳統(tǒng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)中制動(dòng)鉗支架的安裝位置與方式是一樣的。制動(dòng)支架9上安裝左右兩個(gè)輪缸,在制動(dòng)支架9內(nèi)部開(kāi)設(shè)液壓油路11,在制動(dòng)支架9上開(kāi)有進(jìn)油口 12,液壓油路11連接左右兩個(gè)輪缸的輪缸活塞8,在左右兩個(gè)輪缸活塞8之間有2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)1,2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I之間是電磁線圈支架10和電磁線圈14,電磁線圈14固定安裝在電磁線圈支架10上,同時(shí)電磁線圈支架10固定連接制動(dòng)支架9。電磁線圈14有16?24個(gè),為了保證電磁制動(dòng)裝置的緊湊性和力作用半徑大,電磁線圈14盡可能尺寸小,數(shù)量多。
[0017]在2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I上開(kāi)有多個(gè)熱量導(dǎo)流口 15,利于電磁制動(dòng)熱和摩擦制動(dòng)熱的集中導(dǎo)流散發(fā),有效避免制動(dòng)的熱失效。2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I朝向輪缸活塞8的一面是摩擦制動(dòng)面2,朝向電磁線圈14的一面電磁制動(dòng)面3,電磁制動(dòng)面3可以摩擦制動(dòng)面2的材料為基底,在其上加工覆銅層17,利用電渦流制動(dòng)的集膚效應(yīng)和銅的良好電渦流制動(dòng)效能,增加電磁制動(dòng)力矩,進(jìn)行電磁制動(dòng)。覆銅層17與電磁線圈14斷面平行布置,并且覆銅層17與電磁線圈14之間留有I?2毫米的電磁間隙13。
[0018]在輪缸活塞8和復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I之間安裝摩擦塊7,將摩擦塊7固定在輪缸活塞8,摩擦塊7面朝復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I的摩擦制動(dòng)面2,摩擦制動(dòng)面2由耐磨材料加工而成。輪缸活塞8在液壓油壓力的作用下向中間運(yùn)動(dòng),通過(guò)摩擦塊7壓緊復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I的摩擦制動(dòng)面2。
[0019]復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I的中心固定轉(zhuǎn)軸5,轉(zhuǎn)軸5與汽車的輪胎和傳動(dòng)軸連在一起,復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I與轉(zhuǎn)軸5同步旋轉(zhuǎn)。
[0020]再參見(jiàn)圖2,在轉(zhuǎn)軸5上固定鑲嵌磁極交錯(cuò)排列的永久磁鐵6,永久磁鐵6沿轉(zhuǎn)軸5圓周方向均勻布置。永久磁鐵6與轉(zhuǎn)軸5之間可通過(guò)隔熱材料進(jìn)行鑲嵌安裝,防止制動(dòng)過(guò)程中轉(zhuǎn)軸5溫升對(duì)永久磁鐵6產(chǎn)生影響。永久磁鐵6的個(gè)數(shù)為12?24個(gè),個(gè)數(shù)根據(jù)車型不同而定。在永久磁鐵6外安裝發(fā)電定子線圈4,使發(fā)電定子線圈4與永久磁鐵6之間距離I?2毫米的間隙,同時(shí)將發(fā)電定子線圈4固定在發(fā)電機(jī)外殼16上,發(fā)電機(jī)外殼16與制動(dòng)支架9固定連接為一體。當(dāng)轉(zhuǎn)軸5旋轉(zhuǎn)時(shí),永久磁鐵6在發(fā)電定子線圈4中產(chǎn)生交互磁場(chǎng),從而在發(fā)電定子線圈4中產(chǎn)生感應(yīng)電壓。由發(fā)電機(jī)外殼16、發(fā)電定子線圈4和永久磁鐵6三者構(gòu)成了永磁發(fā)電裝置。
[0021]參見(jiàn)圖1-2所示,本發(fā)明所述具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器有液壓制動(dòng)、電磁制動(dòng)、自發(fā)電、永磁發(fā)電機(jī)制動(dòng)、非制動(dòng)工作方式:
液壓制動(dòng)工作方式:制動(dòng)時(shí),液壓油通過(guò)進(jìn)油口 12進(jìn)入液壓油路11,隨著油壓的增大,液壓油推動(dòng)兩個(gè)輪缸活塞8和摩擦塊7壓緊兩摩擦制動(dòng)面2,從而實(shí)現(xiàn)液壓助力的摩擦制動(dòng)。
[0022]電磁制動(dòng)工作方式:制動(dòng)時(shí),給電磁線圈14通電產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)通過(guò)電磁線圈14與電磁制動(dòng)面3間的電磁間隙13,在電磁制動(dòng)面3的覆銅層17上產(chǎn)生電渦流,產(chǎn)生的電磁阻力矩實(shí)現(xiàn)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I緩速。
[0023]自發(fā)電工作方式:當(dāng)轉(zhuǎn)軸5與復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I同步旋轉(zhuǎn)時(shí),永久磁鐵6通過(guò)切割發(fā)電定子線圈4發(fā)電。只有當(dāng)駕駛員發(fā)出制動(dòng)動(dòng)作或處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí),永磁發(fā)電裝置才能發(fā)電,發(fā)出的電流通過(guò)整流穩(wěn)壓后給電磁線圈14提供勵(lì)磁電流,實(shí)現(xiàn)了復(fù)合制動(dòng)器中電磁制動(dòng)工作的能量自供自給。
[0024]永磁發(fā)電機(jī)制動(dòng)工作方式:永磁發(fā)電裝置工作時(shí),將車輪的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成了電能,也會(huì)對(duì)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I產(chǎn)生一定的旋轉(zhuǎn)阻力。
[0025]復(fù)合制動(dòng)工作方式:制動(dòng)過(guò)程中最大限度的發(fā)揮永磁發(fā)電裝置的發(fā)電功能和電磁制動(dòng)的制動(dòng)力矩,合理調(diào)節(jié)液壓制動(dòng)力矩在總制動(dòng)力矩中的分配,以減少系統(tǒng)磨損和摩擦粉塵。車輛高速制動(dòng)時(shí),產(chǎn)生的多余電量將為蓄電池充電。由控制單元根據(jù)跟車速、制動(dòng)負(fù)荷的大小等因素合理配置液壓制動(dòng)力矩和電磁制動(dòng)力矩,并計(jì)算出此時(shí)液壓制動(dòng)的目標(biāo)壓力和電磁制動(dòng)的目標(biāo)電流,然后根據(jù)目標(biāo)壓力和目標(biāo)電流分別控制液壓油路中的壓力和電磁線圈14中的電流大小,以實(shí)現(xiàn)總制動(dòng)力矩的控制目標(biāo)??刂茊卧獙⒛繕?biāo)電流輸入到電磁線圈14中,電磁線圈14產(chǎn)生的磁場(chǎng)會(huì)在復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I的電磁制動(dòng)面3產(chǎn)生電渦流,電渦流與電磁線圈14的相互作用,產(chǎn)生阻礙復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩。控制單元將目標(biāo)壓力輸入到液壓油路當(dāng)中,油液大壓力作用在輪缸活塞8上,致使輪缸活塞8推動(dòng)摩擦塊7向中間移動(dòng)壓緊復(fù)合制動(dòng)盤(pán)I的摩擦制動(dòng)面2,從而產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力矩。同時(shí),在制動(dòng)過(guò)程中,控制單元接通發(fā)電定子線圈4的回路,與轉(zhuǎn)軸5同步旋轉(zhuǎn)的永久磁鐵6在發(fā)電定子線圈4中產(chǎn)生交變磁場(chǎng),從而在發(fā)電定子線圈4中產(chǎn)生感應(yīng)電流,這些電流經(jīng)過(guò)整流濾波后為電磁線圈提供部分勵(lì)磁電流,從而部分回收了制動(dòng)能量,節(jié)省了能源。
[0026]非制動(dòng)工作方式:當(dāng)制動(dòng)器不制動(dòng)時(shí),控制單元斷開(kāi)發(fā)電定子線圈4回路,確保了永磁發(fā)電機(jī)不發(fā)電,同時(shí),電磁線圈14不通電,液壓油路無(wú)壓力,復(fù)合制動(dòng)裝置不工作。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自發(fā)電功能的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器,包括制動(dòng)支架(9),其特征是:制動(dòng)支架(9 )內(nèi)部設(shè)液壓油路(11),液壓油路(11)連接左右兩個(gè)輪缸活塞(8 ),左右兩個(gè)輪缸活塞(8 )之間有2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I),輪缸活塞(8 )上固接摩擦塊(7 ),摩擦塊(7 )面朝復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I)的摩擦制動(dòng)面(2 ) ; 2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I)之間有電磁線圈(14 ),電磁線圈(14 )朝向復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I)的電磁制動(dòng)面(3 ),電磁制動(dòng)面(3 )上設(shè)有覆銅層(17 ),覆銅層(17 )與電磁線圈(14)斷面平行且之間留有I?2毫米的電磁間隙;復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I)的中心固接與汽車輪胎和傳動(dòng)軸連在一起的轉(zhuǎn)軸(5),轉(zhuǎn)軸(5)上固定鑲嵌有磁極交錯(cuò)排列的永久磁鐵(6),永久磁鐵(6)外是與其有I?2毫米間隙的發(fā)電定子線圈(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器,其特征是:電磁線圈(14)固接電磁線圈支架(10),電磁線圈支架(10)固接制動(dòng)支架(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器,其特征是:2個(gè)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I)上開(kāi)有多個(gè)熱量導(dǎo)流口(I) 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器,其特征是:發(fā)電定子線圈(4)固接發(fā)電機(jī)外殼(16),發(fā)電機(jī)外殼(16)與制動(dòng)支架(9)固接為一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器,其特征是:永久磁鐵(6)與轉(zhuǎn)軸(5)之間有隔熱材料鑲嵌。
6.—種如權(quán)利要求1所述電磁-液壓復(fù)合制動(dòng)器的工作方法,其特征是: A、液壓油進(jìn)入液壓油路(11),推動(dòng)兩個(gè)輪缸活塞(8)和摩擦塊(7)壓緊摩擦制動(dòng)面(2),實(shí)現(xiàn)摩擦制動(dòng); B、電磁線圈(14)通電產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)通過(guò)電磁線圈(14)與電磁制動(dòng)面(3)間的電磁間隙,在電磁制動(dòng)面(3)的覆銅層(17)上產(chǎn)生電渦流,實(shí)現(xiàn)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I)緩速; C、轉(zhuǎn)軸(5)與復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I)同步旋轉(zhuǎn),永久磁鐵(6)通過(guò)切割發(fā)電定子線圈(4)發(fā)電,發(fā)出的電流通過(guò)整流穩(wěn)壓后給電磁線圈(14)提供勵(lì)磁電流,實(shí)現(xiàn)能量自供給。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作方法,其特征是:將車輪的一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能,對(duì)復(fù)合制動(dòng)盤(pán)(I)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)阻力。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作方法,其特征是:根據(jù)跟車速、制動(dòng)負(fù)荷的大小因素配置液壓制動(dòng)力矩和電磁制動(dòng)力矩,并計(jì)算出此時(shí)液壓制動(dòng)的目標(biāo)壓力和電磁制動(dòng)的目標(biāo)電流,根據(jù)目標(biāo)壓力和目標(biāo)電流分別控制液壓油路(11)中的壓力和電磁線圈(14)中的電流大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工作方法,其特征是:當(dāng)制動(dòng)器不制動(dòng)時(shí),斷開(kāi)發(fā)電定子線圈(4)回路,電磁線圈(14)不通電,液壓油路(11)無(wú)壓力。
【文檔編號(hào)】B60L7/24GK103640487SQ201310656724
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】何仁, 劉學(xué)軍 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)