一種帶永磁駐車制動機構的盤式制動器及制動方法

2023-06-13 07:13:31

專利名稱：一種帶永磁駐車制動機構的盤式制動器及制動方法
技術領域：
本發明涉及一種公路運輸車輛駐車制動裝置，尤其涉及一種帶永磁駐車制動機 構的盤式制動器及制動方法。
背景技術：
目前，公路運輸車輛普遍採用帶駐車制動機構的盤式制動器安裝在車輛的後 輪，有行車制動和駐車制動雙重功能，該類制動器的行車制動機構基本相同，而駐車制 動機構主要有轉盤滾珠式駐車機構和浮動連杆偏心式駐車機構兩種。轉盤滾珠式駐車機 構的缺點是制動力受滾珠運動半徑、坡度、摩擦係數大小的影響，駐車機構的制動力工 作最大值受限制，所以其輔助制動功能不強，僅能滿足一定條件下的駐車使用。浮動連 杆偏心式駐車機構的缺點是受活塞運動距離和轉軸轉動角度互相關係的限制以及制動器 回位要求的限制，轉軸和浮動杆之間存在一個較大的夾角，這個夾角會產生較大的非制 動力方向的分力，導致駐車輔助制動功能不強，也不能滿足駐車需要。專利公開號為CN1579855A、名稱為「帶駐車制動機構的盤式制動器」公開的 盤式制動器雖然克服了上述轉盤滾珠式駐車機構和浮動連杆偏心式駐車機構的缺陷，但 其不足之處是採用純機械裝置，操作這種裝置時，駕駛員的勞動強度大，每次駐車的 制動力也會因人而異，不能完全保證在較大坡度上駐車時的安全性。為了解決該純機械 駐車制動裝置的上述缺點，採用電子駐車制動系統，電子駐車制動系統以電機作為執行 機構，如專利公開號為CN201103642Y、名稱為「車輛電子駐車制動系統執行機構」， 該執行機構由傳輸裝置和制動卡鉗總成，傳輸裝置中直流電機的輸出經同步帶傳動機構 和漸開線少齒差行星齒輪傳動機構減速增扭後，由滑動螺旋傳動機構把旋轉運動轉為直 線運動，採用螺套推動活塞和制動塊總成的形式對制動盤進行制動，活塞的軸向自由受 制動塊總成限制，螺套的軸向自由度分別受活塞非圓孔和擋圈的限制；但該執行機構的 不足之處是結構複雜，製造成本高，且實現駐車制動時需要耗費一定的電能，不符合 節能要求。

發明內容
本發明的一個目的是為有效克服傳統駐車制動系統和傳統電子駐車制動系統的 上述缺點，提供一種結構簡單、無電能損耗，並且駐車更加安全可靠的帶永磁駐車制動 機構的盤式制動器。本發明的另一目的是提供該盤式制動器的制動方法，操作輕鬆可靠，降低駕駛 員勞動強度。本發明帶永磁駐車制動機構的盤式制動器採用的技術方案是包括缸體，在缸 體內具有與制動盤同軸的柱形結構的主活塞，主活塞的柱形內腔中同軸套裝一個推進螺套，推進螺套左端面與主活塞內表面相接觸，推進螺套右側是卡簧；螺杆推進軸左端伸 入推進螺套內腔、右端緊密接觸於圓輪內部的凸輪槽中；螺杆推進軸上套有第一彈簧， 第一彈簧內置於固接缸體的推進軸固定套中；在圓輪下部縱向連接拉杆上端，拉杆下端 橫向連接另一個拉杆左端，另一拉杆伸入缸體相應孔中且其右端固接永磁驅動裝置的導 體；所述永磁驅動裝置還包括固接缸體的永磁裝置外殼及其內部的兩永磁體、鐵芯和兩 導磁軸；兩導磁軸在前後向上平行且上下設置，在兩導磁軸間設有鐵芯，兩導磁軸右側 旁是一永磁體，兩導磁軸中間部分別設有夾層，夾層中分別固定有兩旋轉磁體；兩永磁 體是長方體狀，一永磁體有兩塊且上下兩側面分別緊貼鐵芯和永磁裝置外殼、並分別對 稱布置於鐵芯的上下兩側，另一永磁體位於一永磁體右側空間的中部且左右兩端分別緊 貼鐵芯和永磁裝置外殼；另一拉杆上套有兩端分別固接缸體和導體的第二彈簧，永磁裝 置外殼左側旁是導體；在兩導磁軸上各設置一個端齒輪，兩個所述端齒輪分別與齒條左 端的上下兩面齒嚙合，齒條右端一面齒與齒輪嚙合，齒輪連接擺杆的下端固定端，擺杆 的上端自由端連接第三彈簧，第三彈簧另一端固接缸體。上述盤式制動器的制動方法採用的技術方案是拉動手制動，使驅動擺杆和 齒輪一起轉動，帶動齒條左右移動，並帶動兩導磁軸的兩個端齒輪轉動，使兩導磁軸轉 動；兩旋轉磁體的磁場方向分別與永磁體方向相同時，兩旋轉永磁體和兩永磁體的磁場 方向均與鐵芯相向，永磁裝置內磁路處於打開狀態；在導體附近產生磁場，導體向右向 接觸永磁裝置外殼，從而帶動兩拉杆產生位移和圓輪轉動，推動螺杆推進軸和主活塞一 起向左移動，帶動制動塊總成向左移動抱住制動盤產生制動。釋放手制動，擺杆在第 三彈簧的作用下回位，依次帶動齒輪、齒條、兩導磁軸、兩旋轉磁體回位，兩旋轉磁體 的磁場方向分別與永磁體方向垂直，永磁裝置內磁路處於關閉狀態，導體附近的磁場消 失，導體在第二彈簧的作用下回位，並作用兩拉杆和圓輪迴位，從而主活塞、螺杆推進 軸在第一彈簧的作用下向右移動實現回位。本發明的優點是
(1)駐車制動機構是由永磁驅動裝置和機械機構共同組成，駕駛員只需稍微拉動 手柄，拉動擺杆，使與擺杆固定的齒輪轉動，帶動齒條移動，由齒條帶動另一端兩側導 磁軸的端齒輪轉動，使導磁裡的旋轉磁體位置發生變化，在導體附近產生磁場，吸附導 體，從而拉動與導體鉸接的拉杆，再經過一系列傳輸裝置，推動制動塊總成制動；這種 機構相當於駐車制動力由永磁驅動機構發出且能保持恆定，這樣可以降低駕駛員的疲勞 強度，提高制動的安全性，無需要消耗任何電能，明顯優於傳統的純機械結構和電子駐 車制動系統。(2)拉杆裝置採用鉸接，不會產生運動幹涉；回位彈簧數量和位置安排也合 理，能夠使整個機構很容易實現回位，使整個機構不會自鎖。(3)本發明還設有螺紋補償機構，當摩擦片磨損時，通過螺紋補償機構的動 作，使得在每次制動前，主活塞、摩擦片和制動盤的相對距離保持不變，即制動的行程 不變。磨損的補償，使制動器更加安全、可靠。


圖1是本發明帶永磁駐車制動機構的盤式制動器的結構剖視圖；圖2是圖1中駐車制動機發生動作後的永磁驅動裝置的剖視圖； 圖3是圖1中駐車制動機構沒有發生動作時的永磁驅動裝置的剖視圖； 圖中1一制動盤；2—制動塊總成；3—缸體；4一推進螺套；5—主活塞；6— 擋圈；7 —防塵罩；8 一密封圈；9 一密封圈；10—補償平面軸承；11 一卡簧；12—彈 簧；13—推進軸固定套；14 一螺杆推進軸；15 —圓輪；16—拉杆；17—拉杆；18—彈 簧；19一導體；20—永磁裝置外殼；21—彈簧；22—擺杆；23 —導磁軸；24—旋轉磁 體；25—永磁體；26—端齒輪；27—齒輪；28—齒條；29-永磁體；30—導磁軸；31— 旋轉磁體；32—鐵芯。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的盤式制動器包括一個缸體3，缸體3內有制動塊總成2， 在制動塊總成2中的相應位置設置制動盤1。在缸體3內，位於制動塊總成2的右側還設 置一個主活塞5，主活塞5與制動盤1同軸，並且可向制動盤1的方向軸向移動。主活塞5是柱形結構，在主活塞5的柱形內腔中同軸套裝一個推進螺套4，並用 密封圈8密封。推進螺套4的左端面與主活塞5內表面相接觸。在推進螺套4與主活塞 5之間設置補償平面軸承10。推進螺套4的右側是卡簧11，通過卡簧11將推進螺套4定 位於主活塞5的內部。螺杆推進軸14的左端伸入推進螺套4內腔中並與推進螺套4通過 螺紋連接，螺杆推進軸14的右端連接圓輪15。螺杆推進軸14上套有彈簧12，彈簧12 內置在推進軸固定套13中，推進軸固定套13固定連接在缸體3上。在主活塞5的外圈與缸體3之間安裝密封圈9，在與制動塊總成2對面的主活塞 5端面上設置擋圈6和防塵罩7，對主活塞5起密封和防塵作用。在圓輪15的內部開有凸輪槽，螺杆推進軸14的右端與圓輪15的凸輪槽始終緊 密接觸，在圓輪15下部縱向連接拉杆16的上端，拉杆16的下端橫向連接另一個拉杆17 的左端，拉杆17伸入缸體3相應的孔中，拉杆17的右端固定連接永磁驅動裝置的導體 19。參見圖1、2、3，永磁驅動裝置由永磁體25和29、充滿導磁材料的永磁裝置外 殼20、鐵芯32，導磁軸23和30、導體19以及彈簧18組成。永磁體25和29、導磁軸23 和30、鐵芯32均設置在永磁裝置外殼20內部。其中，永磁體29和25都為長方體狀， 永磁體25有兩塊，分別位於鐵芯32的上下兩側，並對稱布置。永磁體25的上下兩側分 別緊貼於鐵芯32和永磁裝置外殼20，永磁體29位於永磁體25右側空間的中部，左右兩 端分別緊貼於鐵芯32和永磁裝置外殼20。彈簧18套裝在拉杆17上，並且固定在缸體3 和導體19之間。導體19的右側旁是永磁裝置外殼20，永磁裝置外殼20與缸體3固定 連接。在永磁裝置外殼20內的前後向有兩個上下且平行設置的導磁軸23和30，在導磁 軸23和30之間設置鐵芯32，導磁軸23和30右側旁是永磁體25。導磁軸23、30的中 間部分別設有夾層，在夾層中分別固定有分別隨導磁軸23、30—同旋轉的旋轉磁體24、 31。當旋轉磁體24、31的磁場方向分別與其右側永磁體25的方向相同時，此時，鐵 芯32周圍的旋轉永磁體24、31和永磁體25、29的磁場方向均與鐵芯32相向，這時的永 磁磁路是圍繞鐵芯32的一種聚磁結構，同時也是一種開放磁路，夾層的寬度即為磁路間隙，永磁裝置內磁路處於打開狀態，在導體19的附近產生磁場，由於磁場的吸附作用， 導體19向永磁裝置移動外殼20，直到接觸到永磁裝置外殼20。當旋轉磁體24、31的磁 場方向分別與其右側永磁體25的方向垂直時，永磁裝置內磁路處於關閉狀態，導體19附 近的磁場消失，導體19在彈簧18的作用下回到原始位置。在導磁軸23和30上各設置一個端齒輪26，齒條28左端為上下兩面齒，兩個端 齒輪26分別與齒條28左端的上下兩面齒嚙合，齒條28的右端是一面齒與齒輪27嚙合。 齒輪27連接擺杆22的下端固定端，擺杆22的上端自由端連接彈簧21，彈簧21另一端固 定在缸體3上，使齒輪27隨著擺杆22的轉動而同步轉動，並通過彈簧21進行回位。擺杆22的上端自由端是與本發明的盤式制動器的手制動的鋼索固定在一起，當 拉動手制動時，驅動擺杆22和齒輪27—起繞齒輪27軸線轉動，帶動齒條28作左右相應 移動，齒條28的移動距離與齒輪27的轉動圓周弧線長度相等。齒條28的移動帶動兩導 磁軸23、30的兩個端齒輪26轉動，使導磁軸23、30轉動，從而使旋轉磁體24、31的位 置隨著發生變化，變為如圖2所示位置，這時，永磁裝置內的磁路處於打開狀態，在導 體19的附近產生磁場，由於磁場的作用，導體19向右向永磁裝置移動直到接觸永磁裝置 外殼20為止，從而帶動與導體19鉸接的拉杆17產生位移，同時帶動拉杆16轉動，與拉 杆16另一端固定的圓輪15轉動，由於圓盤15內部開有凸輪槽，且螺杆推進軸14右端面 與凸輪槽始終緊密接觸，所以當圓輪15轉動時，凸輪槽位置發生變化，導致軸線的半徑 變大，從而推動螺杆推進軸14和推進螺套4、主活塞5 —起向左移動，帶動制動塊總成 2向左移動一定位移，抱住制動盤1產生制動，完成了駐車制動機構的制動過程。也就 是說，通過圓輪15將導體19對拉杆17的拉力轉換為對螺杆推進軸14的推力，通過凸輪 槽至軸線的半徑變化，實現對螺杆推進軸14位移的控制，螺杆推進軸14帶動主活塞5移 動。當釋放手制動，擺杆22在彈簧21的作用下回位，齒輪27隨之回位，帶動齒條 28回位，從而導磁軸23、30回位，使旋轉磁體24、31回到原始位置，如圖3所示，永磁 裝置外殼20內的磁路處於關閉狀態，導體19附近的磁場消失，導體19在彈簧18的作用 下向左移動回到初始位置，導體19作用拉杆17回位，拉杆17帶動拉杆16和圓輪15回 位，主活塞5、推進螺套4和螺杆推進軸14在彈簧12的作用下向右移動實現回位。盤式制動器主體結構和普通的液壓制動分泵基本相同，當駕駛員踩下制動踏板 時，制動液從車輛的管路接口就進入本發明的盤式制動器的缸體3內，推動主活塞5向左 移動，主活塞5推動制動塊總成2抱住制動盤1產生制動。當盤式制動器的摩擦片沒有 磨損時，螺杆推進軸14和推進螺套4不發生相對運動，當摩擦片磨損需要補償時，在螺 杆推進軸14與主活塞5之間設置磨損補償機構，該磨損補償機構由推進螺套4、補償平面 軸承10、卡簧11組成，主活塞5通過卡簧11拉動推進螺套4向左移動，由於補償平面軸 承10的原因，使推進螺套4運動變得非常容易，推進螺套4則與螺杆推進軸14發生相對 旋轉，推進螺套4向左移動一個距離，其值等於摩擦片磨損的距離，依靠這種補償機構 實現了摩擦片磨損的補償。
權利要求
1.一種帶永磁駐車制動機構的盤式制動器，包括缸體(3)，其特徵是在缸體 (3)內具有與制動盤(1)同軸的柱形結構的主活塞(5)，主活塞(5)的柱形內腔中同軸套裝一個推進螺套(4)，推進螺套(4)左端面與主活塞(5)內表面相接觸，推 進螺套(4)右側是卡簧(11)；螺杆推進軸(14)左端伸入推進螺套(4)內腔、右 端緊密接觸於圓輪(15)內部的凸輪槽中；螺杆推進軸(14)上套有第一彈簧(12)， 第一彈簧(12)內置於固接缸體(3)的推進軸固定套(13)中；在圓輪(15)下部 縱向連接拉杆(16)上端，拉杆(16)下端橫向連接另一個拉杆(17)左端，另一拉 杆(17)伸入缸體(3)相應孔中且其右端固接永磁驅動裝置的導體(19)；所述永 磁驅動裝置還包括固接缸體(3)的永磁裝置外殼(20)及其內部的兩永磁體(25、 29)、鐵芯(32)和兩導磁軸(23、30)；兩導磁軸(23、30)在前後向上平行且上 下設置，在兩導磁軸(23、30)間設有鐵芯(32)，兩導磁軸(23、30)右側旁是一永 磁體(25)，兩導磁軸(23、30)中間部分別設有夾層，夾層中分別固定有兩旋轉磁體 (24、31)；兩永磁體(25、29)是長方體狀，一永磁體(25)有兩塊且上下兩側面分 別緊貼鐵芯(32)和永磁裝置外殼(20)、並分別對稱布置於鐵芯(32)的上下兩側， 另一永磁體(29)位於一永磁體(25)右側空間的中部且左右兩端分別緊貼鐵芯(32) 和永磁裝置外殼(20)；另一拉杆(17)上套有兩端分別固接缸體(3)和導體(19) 的第二彈簧(18)，永磁裝置外殼(20)左側旁是導體(19)；在兩導磁軸(23、30) 上各設置一個端齒輪(26)，兩個所述端齒輪(26)分別與齒條(28)左端的上下兩面 齒嚙合，齒條(28)右端一面齒與齒輪(27)嚙合，齒輪(27)連接擺杆(22)的下 端固定端，擺杆(22)的上端自由端連接第三彈簧(21)，第三彈簧(21)另一端固接 缸體(3)。
2.根據權利要求1所述的盤式制動器，其特徵是在推進螺套(4)與主活塞(5) 之間設置補償平面軸承(10)。
3.一種帶永磁駐車制動機構的盤式制動器的制動方法，其特徵是具有如下步驟A、拉動手制動，使驅動擺杆(22)和齒輪(27)—起轉動，帶動齒條(28)左右 移動，並帶動兩導磁軸(23、30)的兩個端齒輪(26)轉動，使兩導磁軸(23、30) 轉動·』兩旋轉磁體(24、31)的磁場方向分別與永磁體(25)方向相同時，兩旋轉永 磁體(24、31)和兩永磁體(25、29)的磁場方向均與鐵芯(32)相向，永磁裝置內 磁路處於打開狀態；在導體(19)附近產生磁場，導體(19)向右向接觸永磁裝置外 殼(20)，從而帶動兩拉杆(17、16)產生位移和圓輪(15)轉動，推動螺杆推進軸(14)和主活塞(5) —起向左移動，帶動制動塊總成(2)向左移動抱住制動盤(1) 產生制動；B、釋放手制動，擺杆(22)在第三彈簧(21)的作用下回位，依次帶動齒輪 (27)、齒條(28)、兩導磁軸(23、30)、兩旋轉磁體(24、31)回位，兩旋轉磁體 (24、31)的磁場方向分別與永磁體(25)方向垂直，永磁裝置內磁路處於關閉狀態，導體(19)附近的磁場消失，導體(19)在第二彈簧(18)的作用下回位，並作用兩 拉杆(17、16)和圓輪(15)回位，從而主活塞(5)、螺杆推進軸(14)在第一彈簧 (12)的作用下向右移動實現回位。
4.根據權利要求1所述的制動方法，其特徵是主活塞(5)通過卡簧(11)拉動推進螺套(4)向左移動，補償平面軸承(10)使推進螺套(4)與螺杆推進軸(14)發生相對旋轉，推進螺套(4)向左移動一個等於摩擦片磨損的距離，實現摩擦片磨損的補償。
全文摘要
本發明公開一種公路運輸車輛的帶永磁駐車制動機構的盤式制動器及制動方法，在缸體內具有主活塞和永磁驅動裝置；拉動手制動，永磁裝置內磁路處於打開狀態；在導體附近產生磁場，導體向右向接觸永磁裝置外殼，從而帶動兩拉杆產生位移和圓輪轉動，推動主活塞向左移動，帶動制動塊總成向左移動抱住制動盤產生制動。釋放手制動，永磁裝置內磁路處於關閉狀態，兩拉杆和圓輪迴位，從而主活塞向右移動實現回位。本發明由永磁驅動裝置和機械機構共同組成，提高制動的安全性，降低駕駛員的疲勞強度，無需要消耗任何電能。
文檔編號F16D65/18GK102011814SQ201010555168
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月23日 優先權日2010年11月23日
發明者何仁, 童成前 申請人:江蘇大學