一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器及其控制方法，包括：制动力驱动装置、间隙自调节装置、自锁装置和制动执行装置；在制动发生阶段，所述第一电磁铁通电产生磁性，磁极方向与所述永磁体磁极方向相反，利用磁铁同级互斥原理，催动永磁体向左滑动，以实现制动间隙的消除；在制动结束阶段，断开第一励磁线圈内电流，利用永磁体对铁芯的吸附作用，实现永磁体带动右制动器摩擦片的归位。本发明专利技术取消了电机在制动过程中的应用，避免了电机出现堵转的现象。取缔了复杂且占用空间大的传动机构，使得整车布置更加方便容易。

【技术实现步骤摘要】
一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器及其控制方法
本专利技术属于汽车制动系统
，具体指代一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器及其控制方法。
技术介绍
随着科技的不断发展，我国民用汽车拥有量逐年提升。到2019年，我国民用汽车保有量就达到了25376.38万辆。在汽车保有量不断提升的过程中，人民的日常出行与车辆息息相关。制动系统作为车辆中一个重要的执行机构，在车辆发展的过程中起着重要的推动作用。当前市面上常用的制动器包括鼓式制动器和盘式制动器，其中盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别在高负载工况下耐高温性能好,制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，能够在冬季和恶劣路况下行车。因此，盘式制动器为未来的发展方向。此外，随着智能车的不断发展，制动系统的线控化成为必然趋势。当前的线控制动发展方向为利用电动助力器代替真空助力器推动主缸活塞，由于电机输出的为高速低扭转动运动，还需要一套高效的减速增扭装置，将电机的扭矩转换为强大的直线推力。然而由于底盘空间较小，电机与减速装置的体积必须很小，很难满足车辆制动力需求。此外，由电机驱动的线控制动方案还存在堵转问题。因此，需要采用新的技术方案和制动思路来实现线控制动。例如，中国专利技术专利申请号CN201911009661.X，名称为“一种基于磁致伸缩材料的盘式制动器及其控制方法”，提到了磁致伸缩材料在盘式制动器中的应用，利用磁致伸缩材料在磁场中产生形变的特点，取代传统的液压油路来为制动器提供动力，简化了系统结构。然而，在结构设计上，其忽略了磁致伸缩材料在磁场中形变量较小、制动间隙导致制动力减小、摩擦损耗导致制动间隙变大和杠杆结构造成制动力损失等问题。中国专利技术专利申请号CN201611241247.8，名称为“一种电机联合磁致伸缩作用的线控制动器”，考虑了上述问题，利用电机和传动机构实现套筒的直线运动。利用套筒带动由磁致伸缩材料制作的活塞头，利用活塞头推动制动块实现制动。其中首先由电机和磁致伸缩材料共同作用，消除制动间隙并实现部分制动，当达到预设制动力后停止对电机供电，利用磁致伸缩材料和螺纹杆自锁实现制动，一定程度上消除了制动间隙对制动效果的影响。然而其结构在消除间隙上采用了电机和传动机构，使制动器结构复杂化，增加了制动器布置难度。此外，在电机工作模式上也不能完全避免堵转模式。
技术实现思路
针对于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器及其控制方法，以解决现有技术中制动结构复杂、制动效果差、车辆布置空间占用大和电机堵转等问题。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术的一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器，包括：制动力驱动装置、间隙自调节装置、自锁装置和制动执行装置；所述制动执行装置包括：制动器壳体、左制动衬块、右制动衬块、左制动器摩擦片、右制动器摩擦片、制动导块、导轨、导轨弹簧和制动盘；所述左制动摩擦片与左制动衬块、右制动摩擦片与右制动衬块分别固定连接；所述左制动衬块与制动器壳体固定连接；所述右制动衬块与制动导块固定连接；所述制动导块与制动器壳体间隙配合，可在制动器壳体内沿水平方向自由滑动；所述制动盘与左制动器摩擦片、右制动器摩擦片间设有制动间隙，当制动导块受压，沿水平方向给右制动器摩擦片施加压力，右制动器摩擦片压紧制动盘，在制动盘的反作用力下驱动制动器壳体沿导轨向右移动，带动左制动衬块和左制动摩擦片压紧制动盘，从而实现制动盘的制动；所述导轨的最左侧为左限位端，最右侧为右限位端，所述导轨弹簧安装于右限位端和制动器壳体之间；未进行制动时，在导轨弹簧压紧力作用下制动器壳体与左限位端直接接触，制动过程结束后利用导轨弹簧使制动器壳体、左制动衬块和左制动器摩擦片回位；所述间隙自调装置包括：第一电磁铁、第一隔磁罩、压力传感器和永磁体；所述压力传感器与永磁体固定连接；所述第一隔磁罩固定于制动器壳体上，第一电磁铁设于第一隔磁罩内；所述第一电磁铁包括第一励磁线圈和第一铁芯；所述第一励磁线圈缠绕于第一铁芯上，电流通过第一励磁线圈产生磁场使第一铁芯磁化；所述第一铁芯的一端固定连接制动器壳体，另一端设置永磁体；所述制动力驱动装置包括：第二励磁线圈、磁致伸缩杆、第二隔磁罩；所述第二励磁线圈缠绕于磁致伸缩杆上；所述磁致伸缩杆的一端与制动导块固定连接；所述第二隔磁罩与制动器壳体固定连接；所述第二励磁线圈与磁致伸缩杆设于第二隔磁罩内；所述自锁装置包括：第二电磁铁、驱动弹簧、自锁滑块、锁止块和第三隔磁罩；所述第二电磁铁包括：第三励磁线圈和第二铁芯；所述第二铁芯的一端与制动器壳体固定连接；所述第三励磁线圈缠绕至第二铁芯上；所述第二铁芯与第二励磁线圈安装在第三隔磁罩内；所述锁止块与制动器壳体间隙配合，可在制动器壳体内沿水平方向自由滑动，锁止块右端与所述压力传感器固定连接，左端与所述磁致伸缩杆的另一端固定连接，锁止块与自锁滑块啮合连接；当锁止块受到向右的推力时会发生自锁；所述驱动弹簧安装于第二铁芯与自锁滑块之间，并有一定预紧力，对自锁滑块向下施压。进一步地，所述自锁滑块、锁止块均呈楔形设计，所述锁止块上部开有楔形槽，自锁滑块的一端设于楔形槽内，二者配合后使得锁止块在制动过程中水平方向自锁。进一步地，所述自锁滑块斜面及楔形槽斜面与竖直方向的夹角小于自锁滑块与楔形槽斜面之间的摩擦角。进一步的，所述第二电磁铁在电流的作用下会产生磁性；在制动发生阶段，断开第三励磁线圈内的电流，使自锁滑块在驱动弹簧的作用下向下滑动，并利用自锁滑块与楔形槽斜面之间的自锁避免自锁滑块受压上滑；在制动结束阶段，第三励磁线圈通电，电流通过第三励磁线圈产生磁场，第二铁芯在磁场的作用下产生磁性，实现对自锁滑块的向上吸附，完成对自锁装置的解锁，从而使得右制动器摩擦片在永磁体和第一铁芯的吸附下向右移动。进一步地，所述自锁滑块、锁止块均呈锯齿设计，二者间通过锯齿配合；使得锁止块在制动过程中水平方向自锁。进一步的，在制动发生阶段，所述第一电磁铁通电产生磁性，磁极方向与所述永磁体磁极方向相反，利用磁铁同级互斥原理，催动永磁体向左滑动，以实现制动间隙的消除；在制动结束阶段，断开第一励磁线圈内电流，利用永磁体对铁芯的吸附作用，实现永磁体带动右制动器摩擦片的归位。本专利技术的一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器的控制方法，步骤如下：步骤1)：采集踏板信息与车辆行驶信息，并将采集到的信息传输至电子控制单元；步骤2)：电子控制单元利用采集到的踏板信息和车辆行驶信息计算所需制动力；步骤3)：利用间隙自调节装置与自锁装置完成间隙自调节、制动自锁与制动力预紧；步骤4)：调节制动力驱动装置中第二励磁线圈电流的大小，驱动磁致伸缩杆产生伸长的变形趋势，并以此产生制动力；步骤5)：制动过程结束后，断开第二励磁线圈电流，磁致伸缩杆恢复原长；自锁装置解锁，在永磁体对第一铁芯的吸附作用及导轨弹簧的回弹作用下，左、右制动力摩擦片回位，结束制动。进一步的，所述步骤1)中踏板信息包括踏板位移信号与踏板本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器，其特征在于，包括：制动力驱动装置、间隙自调节装置、自锁装置和制动执行装置；/n所述制动执行装置包括：制动器壳体、左制动衬块、右制动衬块、左制动器摩擦片、右制动器摩擦片、制动导块、导轨、导轨弹簧和制动盘；所述左制动摩擦片与左制动衬块、右制动摩擦片与右制动衬块分别固定连接；所述左制动衬块与制动器壳体固定连接；所述右制动衬块与制动导块固定连接；所述制动导块与制动器壳体间隙配合，可在制动器壳体内沿水平方向自由滑动；所述制动盘与左制动器摩擦片、右制动器摩擦片间设有制动间隙，当制动导块受压，沿水平方向给右制动器摩擦片施加压力，右制动器摩擦片压紧制动盘，在制动盘的反作用力下驱动制动器壳体沿导轨向右移动，带动左制动衬块和左制动摩擦片压紧制动盘，从而实现制动盘的制动；所述导轨的最左侧为左限位端，最右侧为右限位端，所述导轨弹簧安装于右限位端和制动器壳体之间；未进行制动时，在导轨弹簧压紧力作用下制动器壳体与左限位端直接接触，制动过程结束后利用导轨弹簧使制动器壳体、左制动衬块和左制动器摩擦片回位；/n所述间隙自调装置包括：第一电磁铁、第一隔磁罩、压力传感器和永磁体；所述压力传感器与永磁体固定连接；所述第一隔磁罩固定于制动器壳体上，第一电磁铁设于第一隔磁罩内；所述第一电磁铁包括第一励磁线圈和第一铁芯；所述第一励磁线圈缠绕于第一铁芯上，电流通过第一励磁线圈产生磁场使第一铁芯磁化；所述第一铁芯的一端固定连接制动器壳体，另一端设置永磁体；/n所述制动力驱动装置包括：第二励磁线圈、磁致伸缩杆、第二隔磁罩；所述第二励磁线圈缠绕于磁致伸缩杆上；所述磁致伸缩杆的一端与制动导块固定连接；所述第二隔磁罩与制动器壳体固定连接；所述第二励磁线圈与磁致伸缩杆设于第二隔磁罩内；/n所述自锁装置包括：第二电磁铁、驱动弹簧、自锁滑块、锁止块和第三隔磁罩；所述第二电磁铁包括：第三励磁线圈和第二铁芯；所述第二铁芯的一端与制动器壳体固定连接；所述第三励磁线圈缠绕至第二铁芯上；所述第二铁芯与第二励磁线圈安装在第三隔磁罩内；所述锁止块与制动器壳体间隙配合，可在制动器壳体内沿水平方向自由滑动，锁止块右端与所述压力传感器固定连接，左端与所述磁致伸缩杆的另一端固定连接，锁止块与自锁滑块啮合连接；当锁止块受到向右的推力时会发生自锁；所述驱动弹簧安装于第二铁芯与自锁滑块之间，并有一定预紧力，对自锁滑块向下施压。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有制动间隙自调节功能的电磁制动器，其特征在于，包括：制动力驱动装置、间隙自调节装置、自锁装置和制动执行装置；
所述制动执行装置包括：制动器壳体、左制动衬块、右制动衬块、左制动器摩擦片、右制动器摩擦片、制动导块、导轨、导轨弹簧和制动盘；所述左制动摩擦片与左制动衬块、右制动摩擦片与右制动衬块分别固定连接；所述左制动衬块与制动器壳体固定连接；所述右制动衬块与制动导块固定连接；所述制动导块与制动器壳体间隙配合，可在制动器壳体内沿水平方向自由滑动；所述制动盘与左制动器摩擦片、右制动器摩擦片间设有制动间隙，当制动导块受压，沿水平方向给右制动器摩擦片施加压力，右制动器摩擦片压紧制动盘，在制动盘的反作用力下驱动制动器壳体沿导轨向右移动，带动左制动衬块和左制动摩擦片压紧制动盘，从而实现制动盘的制动；所述导轨的最左侧为左限位端，最右侧为右限位端，所述导轨弹簧安装于右限位端和制动器壳体之间；未进行制动时，在导轨弹簧压紧力作用下制动器壳体与左限位端直接接触，制动过程结束后利用导轨弹簧使制动器壳体、左制动衬块和左制动器摩擦片回位；
所述间隙自调装置包括：第一电磁铁、第一隔磁罩、压力传感器和永磁体；所述压力传感器与永磁体固定连接；所述第一隔磁罩固定于制动器壳体上，第一电磁铁设于第一隔磁罩内；所述第一电磁铁包括第一励磁线圈和第一铁芯；所述第一励磁线圈缠绕于第一铁芯上，电流通过第一励磁线圈产生磁场使第一铁芯磁化；所述第一铁芯的一端固定连接制动器壳体，另一端设置永磁体；
所述制动力驱动装置包括：第二励磁线圈、磁致伸缩杆、第二隔磁罩；所述第二励磁线圈缠绕于磁致伸缩杆上；所述磁致伸缩杆的一端与制动导块固定连接；所述第二隔磁罩与制动器壳体固定连接；所述第二励磁线圈与磁致伸缩杆设于第二隔磁罩内；
所述自锁装置包括：第二电磁铁、驱动弹簧、自锁滑块、锁止块和第三隔磁罩；所述第二电磁铁包括：第三励磁线圈和第二铁芯；所述第二铁芯的一端与制动器壳体固定连接；所述第三励磁线圈缠绕至第二铁芯上；所述第二铁芯与第二励磁线圈安装在第三隔磁罩内；所述锁止块与制动器壳体间隙配合，可在制动器壳体内沿水平方向自由滑动，锁止块右端与所述压力传感器固定连接，左端与所述磁致伸缩杆的另一端固定连接，锁止块与自锁滑块啮合连接；当锁止块受到向右的推力时会发生自锁；所述驱动弹簧安装于第二铁芯与自锁滑块之间，并有一定预紧力，对自锁滑块向下施压。


2.根据权利要求1所述的具有制动间隙自调节功能的电磁制动器，其特征在于，所述自锁滑块、锁止块均呈楔形设计，所述锁止块上部开有楔形槽，自锁滑块的一端设于楔形槽内，二者配合后使得锁止块在制动过程中水平方向自锁。


3.根据权利要求2所述的具有制动间隙自调节功能的电磁制动器，其特征在于，所述自锁滑块斜面及楔形槽斜面与竖直方向的夹角小于自锁滑块与楔形槽斜面之间的摩擦角。


4.根据权利要求2所述的具有制动间隙自调节功能的电磁制动器，其特征在于，所述第二电磁铁在电流的作用下会产生磁性；在制动发生阶段，断开第三励磁线圈内的电流，使自锁滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓强，王春燕，王展，赵万忠，吴刚，张自宇，孟琦康，曹铭纯，刘利锋，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32