一种车辆轮边摩擦制动与盘式永磁制动集成装置的制作方法

本发明涉及车辆制动技术领域，具体涉及一种轮毂内永磁缓速与摩擦制动集成装置。

背景技术：

制动系统是汽车底盘的重要组成部分之一，直接关系到汽车综合性能及生命财产安全。虽然传统液压式、气压式制动系统能够满足现有制动法规的各项要求，但是存在着管道布置复杂、依靠真空助力装置、制动响应速度较慢、制动力矩不可主动调节及难于与其他系统集成控制等不足之处，不适合汽车尤其是电动汽车的发展要求。

线控制动系统现实了制动踏板机构与制动执行机构的解耦，主要有电子液压制动系统(ehb)与电子机械制动系统(emb)两种，取消了制动踏板机构与制动执行机构之间的直接连接，以电线为信息传递媒介，电子控制单元根据相关传感器信号识别制动意图，控制制动执行机构动作，实现对各个车轮制动力的控制，具有不依赖真空助力装置、动态响应迅速、易于集成控制等优点，弥补了传统制动系统结构原理上的不足。

车辆在长时间持续制动、高强度制动或频繁制动时，制动盘或制动鼓温度会大幅度升高，使得摩擦因数下降、磨损程度加重，出现制动效能部分甚至全部损失的危险热衰退现象。虽然制动防抱死系统(abs)、电子制动力分配系统(ebd)等的应用提高了车辆制动的稳定性和可靠性，但是它们对制动器的热衰退现象作用甚微。目前，包括中国在内的许多国家已明确规定一定规格以上的车辆必须安装辅助制动装置，有效分流摩擦制动器的负荷，提高车辆制动安全性能。永磁式缓速器是辅助制动装置中的一种，具有非接触、体积小、质量轻、磁体温升低及节能环保等优点。但是，目前永磁式缓速器一般安装于变速器后面或主减速器前面，存在只作用于驱动轮且两侧驱动轮的制动力矩不可独立调节、装配需要空间且相对困难及不适于与摩擦制动高质量集成控制等问题。

轮毂内永磁缓速与摩擦制动集成装置结合了永磁缓速器与线控制动系统的功能与优点，可分别安装于全部车轮内侧，具有体积小、质量轻、能耗低、便于安装及控制灵活等优点。但是，上述轮毂内永磁缓速与摩擦制动集成装置还鲜有提及。目前，与本发明专利最相近的相关技术是授权公告号为“cn102155508b”的发明专利“一种永磁制动与摩擦制动相组合的制动器及制动方法”和授权公告号为“cn109058328b”的发明专利“一种集成永磁制动与摩擦制动的车辆轮边复合制动装置”。但是，前者能提供的永磁制动力矩较小，且摩擦制动与永磁制动作用于同一个制动盘使得抗热衰退性能改善甚微；后者永磁制动组件位于集成制动盘内侧，永磁制动作用力半径较小，所能产生的辅助制动力矩有待提高，且永磁制动力矩调节装置较为复杂。

技术实现要素：

本发明为了解决永磁制动力矩小、永磁制动与摩擦制动集成度低的问题，本发明提供了一种车辆轮边摩擦制动与盘式永磁制动集成装置，包括轮毂、制动钳体和与所述轮毂固定连接的半轴，所述半轴上转动设有永磁制动盘，所述永磁制动盘上固定设有永磁组件，所述半轴上还固定设有摩擦制动盘，所述摩擦制动盘上设有覆铜层，所述覆铜层的位置与所述永磁组件位置相对应，所述制动钳体上设有用于分别制动摩擦制动盘和永磁制动盘的摩擦块。

作为优选，所述摩擦制动盘分为第一摩擦制动盘和第二摩擦制动盘，所述第一摩擦制动盘和第二摩擦制动盘分别位于所述永磁制动盘的两侧，所述第一摩擦制动盘和第二摩擦制动盘靠近所述永磁组件的一侧均设有所述覆铜层。覆铜层与永磁组件相互作用，切割永磁组件的磁场线，产生电涡流效应，最终产生制动力矩。

进一步地，还包括液压制动装置，所述液压制动装置包括储液器、油泵、蓄能器、泄压阀、出油电磁阀一、出油电磁阀二、出油电磁阀三、进油电磁阀一、进油电磁阀二和进油电磁阀三，所述蓄能器通过所述油泵与所述储液器连通，所述储液器还设有支路与所述蓄能器连通，所述支路上设有泄压阀，所述储液器通过管道分别与所述出油电磁阀一、出油电磁阀二和出油电磁阀三连通，所述蓄能器通过所述管道分别与所述进油电磁阀一、进油电磁阀二和进油电磁阀三连通，所述出油电磁阀一和所述进油电磁阀一与制动所述第一摩擦制动盘的摩擦块液压传动连接，所述出油电磁阀二和所述进油电磁阀二与制动所述永磁制动盘的摩擦块液压传动连接，所述出油电磁阀三和所述进油电磁阀三与制动所述第二摩擦制动盘的摩擦块液压传动连接。蓄能器为高压蓄能器，其上设有压力传感器，当蓄能器压力低于设定值时，油泵工作将储液器内的制动液压向蓄能器。当蓄能器压力高于上限值时，泄压阀导通，蓄能器内的制动液流入到储液器中，对系统起到保护作用。三个进油电磁阀和三个出油电磁阀都采用线性控制电磁阀，得到的电信号越大其开启截面越大。进油电磁阀得电开启时，蓄能器内的高压制动液进入摩擦块的制动轮缸，制动轮缸制动压力增加，推动摩擦块压向摩擦制动盘或永磁制动盘。

作为优选，所述出油电磁阀一和所述进油电磁阀一的流量大于所述出油电磁阀三和所述进油电磁阀三的流量。出油电磁阀三和进油电磁阀三选用流量较小的电磁阀，可以提高对第二摩擦制动盘制动压力的控制精度，出油电磁阀一和进油电磁阀一选用流量较大的电磁阀，可以提高摩擦制动盘制动压力的施加速度，出油电磁阀二和进油电磁阀二也采用流量较大的电磁阀，提高了对固定永磁制动盘的响应速度。

进一步地，所述覆铜层的厚度为1mm。覆铜层为圆环状。

作为优选，所述永磁制动盘、第一摩擦制动盘和第二摩擦制动盘上开设有若干通风孔。永磁制动盘、第一摩擦制动盘和第二摩擦制动盘均采用轻质、高强度的合金材料制成，减轻了集成装置的质量，通风孔提高了集成装置的通风散热效果。

进一步地，所述永磁组件包括导磁极片、固定支架、磁铁座圈和若干永磁体，所述固定支架呈圆环状，所述固定支架固定在所述永磁制动盘上，所述固定支架内依次嵌有所述磁铁座圈、永磁体和导磁极片，所述永磁组件在所述永磁制动盘圆周分布。所述固定支架呈圆环状，与覆铜层相互作用，产生制动力矩。固定支架由非导磁、轻质合金材料制成，且固定支架为框架结构，减轻了重量，并利于通风散热。磁铁座圈由高性能导磁材料制成，呈圆环状，嵌入固定支架内部，与固定支架固定连接。永磁体为高性能磁铁，导磁极片由高性能导磁材料制成，端面形状与永磁体一致，排列方式也与永磁体一致，厚度相对于永磁体较小。导磁极片可以防止车辆行驶中外物直接冲击永磁体，提高永磁制动组件的使用寿命。覆铜层和永磁体的长度较长，使得覆铜层切割磁感应线时，永磁制动力的作用半径较大，从而增大永磁制动力矩。

作为优选，相邻两个所述永磁体的极性相反。永磁体的磁力线回路为：由一个永磁体的n极出发，依次经过导磁极片、邻近摩擦制动盘的覆铜层、邻近导磁极片到达邻近永磁体的s极，再由邻近永磁体的n极经过磁铁座圈，回到该永磁体的s极。

进一步地，为了不影响相邻永磁体的磁性，提高永磁体的磁性，相邻两个所述永磁体之间设有非导磁片。

作为优选，所述永磁制动盘通过滚动轴承转动设置在所述半轴上。

有益效果：1、本发明集成了永磁缓速机构与摩擦制动系统的功能与优点，利用非接触永磁制动分担制动能量，从而降低摩擦制动器的磨损，提高车辆制动器的抗热衰退性能；

2、本发明的集成制动装置永磁制动力矩与摩擦制动力矩可以联合控制，充分发挥永磁缓速制动作用，具有结构紧凑、便于布置及适用于高质量集成控制等优点。

3、本发明的集成制动装置采用了双盘式摩擦制动结构，两个摩擦制动盘分担摩擦制动能量，提高集成制动装置的抗热衰退性能；同时，两个摩擦制动器选用互补的工作特性，一个用于制动力矩粗调节，一个用于制动力矩精调节，这样可以提高摩擦制动力矩的控制精度和响应速度。

4、本发明的集成制动装置永磁制动力矩可以同时作用在两个摩擦制动盘上，增加永磁制动所能产生的制动力矩，充分发挥无接触、低能耗的永磁制动的作用。

5、本发明的集成制动装置在车辆制动过程中，两个摩擦制动器与一个永磁制动器配合工作，充分发挥三者的优点，提高了车辆的制动性能及集成制动装置的抗热衰退性能。

附图说明

图1是本发明的集成装置布置方式示意图；

图2是本发明的集成装置整体结构示意图；

图3是本发明的永磁制动组件结构示意图；

图4是本发明的摩擦制动盘覆铜面结构示意图；

图5是本发明的永磁制动盘磁极布置方式示意图；

图6是本发明的摩擦制动组件液压系统结构示意图。

1、车轮；2、集成装置；3、轮胎；4、制动钳体；5、摩擦块；6、永磁组件；7、第一摩擦制动盘；8、半轴；9、永磁制动盘；10、第二摩擦制动盘；11、轮毂；12、滚动轴承；13、半轴凸缘；14、连接键；15、覆铜层；16、蓄能器；17、储液器；18、油泵；19、压力传感器；20、泄压阀；21、出油电磁阀一；22、进油电磁阀一；23、出油电磁阀二；24、进油电磁阀二；25、出油电磁阀三；26、进油电磁阀三；6-1、导磁极片；6-2、永磁体；6-3、磁铁座圈；6-4、固定支架。

具体实施方式

实施例一

如图所示，一种车辆轮边摩擦制动与盘式永磁制动集成装置，包括轮毂11、制动钳体4和与所述轮毂11固定连接的半轴8，所述半轴8上转动设有永磁制动盘9，所述永磁制动盘9通过滚动轴承12转动设置在所述半轴8上，所述永磁制动盘9上固定设有永磁组件6，所述半轴8上还固定设有摩擦制动盘，摩擦制动盘通过连接键14固定在半轴8上，所述摩擦制动盘上设有所述覆铜层15，所述覆铜层15的位置与所述永磁组件6位置相对应，所述制动钳体4上设有用于分别制动摩擦制动盘和永磁制动盘9的摩擦块5。覆铜层15与永磁组件6配合做切割磁场线运动，产生电涡流效应，产生制动力矩，摩擦制动盘开始减速，由于摩擦制动盘固定在半轴8上，带动半轴8减速，从而实现制动。所述覆铜层15的厚度为1mm。所述覆铜层15为圆环状，与永磁组件6的形状相对应。轮胎3固定在轮毂11上，半轴8通过半轴凸缘13与轮毂11固定连接，半轴8带动轮毂11转动。

所述摩擦制动盘分为第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10，所述第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10分别位于所述永磁制动盘9的两侧，，所述第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10靠近所述永磁组件6的一侧均设有覆铜层15。还包括液压制动装置，所述液压制动装置包括储液器17、油泵18、蓄能器16、泄压阀20、出油电磁阀一21、出油电磁阀二23、出油电磁阀三25、进油电磁阀一22、进油电磁阀二24和进油电磁阀三26，所述蓄能器16通过所述油泵18与所述储液器17连通，所述储液器17还设有支路与所述蓄能器16连通，所述支路上设有泄压阀20，所述储液器17通过管道分别与所述出油电磁阀一21、出油电磁阀二23和出油电磁阀三25连通，所述蓄能器16通过所述管道分别与所述进油电磁阀一22、进油电磁阀二24和进油电磁阀三26连通，所述出油电磁阀一21和所述进油电磁阀一22与制动所述第一摩擦制动盘7的摩擦块5液压传动连接，所述出油电磁阀二23和所述进油电磁阀二24与制动所述永磁制动盘9的摩擦块5液压传动连接，所述出油电磁阀三25和所述进油电磁阀三26与制动所述第二摩擦制动盘10的摩擦块5液压传动连接。蓄能器16为高压蓄能器16，其上设有压力传感器19，当蓄能器16压力低于设定值时，油泵18工作将储液器17内的制动液压向蓄能器16。蓄能器16通过支路的泄压阀20将制动液排到储液器17中。蓄能器16和储液器17通过三个进油电磁阀和三个出油电磁阀分别与控制摩擦制动盘和永磁制动盘9制动的摩擦块5的制动轮缸连通，蓄能器16中的制动液进入制动轮缸中，制动轮缸的压力增大，推动摩擦块5压向摩擦制动盘或者永磁制动盘9，从而实现制动和固定永磁制动盘9。摩擦制动盘和永磁制动盘9分别由不同的摩擦块5进行控制制动，可以实现单独控制。当储液器17与制动轮缸连通时，也可以通过自身吸力将制动液吸回，出油电磁阀得电开启时，相应的制动轮缸内的制动液在储液器17吸力的作用下回流至储液器

17。当需要制动时，进油电磁阀通电，将制动液压入制动轮缸内，制动轮缸内压力增大，摩擦块5压向制动盘，对制动盘进行制动，当不再需要制动时，进油电磁阀失电，出油电磁阀得电，制动液流回储液器17，制动轮缸内压力减少，摩擦块5复位，制动盘不再被摩擦块5固定。所述出油电磁阀一21和所述进油电磁阀一22的流量大于所述出油电磁阀三25和所述进油电磁阀三26的流量。出油电磁阀三25和进油电磁阀三26选用流量较小的电磁阀，可以提高对第二摩擦制动盘10制动压力的控制精度，出油电磁阀一21和进油电磁阀一22选用流量较大的电磁阀，可以提高摩擦制动盘制动压力的施加速度，出油电磁阀二23和进油电磁阀二24也采用流量较大的电磁阀，提高了对固定永磁制动盘9的响应速度。所述永磁制动盘9、第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10上开设有若干通风孔。永磁制动盘9、第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10均采用轻质、高强度的合金材料制成，减轻了集成装置2的质量，通风孔提高了集成装置2的通风散热效果。

所述永磁组件6包括导磁极片6-1、固定支架6-4、磁铁座圈6-3和若干永磁体6-2，所述固定支架6-4呈圆环状，所述固定支架6-4固定在所述永磁制动盘9上，所述固定支架6-4内依次嵌有所述磁铁座圈6-3、永磁体6-2和导磁极片6-1，所述永磁组件6在所述永磁制动盘9圆周分布。所述固定支架6-4呈圆环状，与覆铜层15相互作用，产生制动力矩。固定支架6-4由非导磁、轻质合金材料制成，且固定支架6-4为框架结构，减轻了重量，并利于通风散热。磁铁座圈6-3由高性能导磁材料制成，呈圆环状，嵌入固定支架6-4内部，与固定支架6-4固定连接。永磁体6-2为高性能磁铁，导磁极片6-1由高性能导磁材料制成，端面形状与永磁体6-2一致，排列方式也与永磁体6-2一致，厚度相对于永磁体6-2较小。导磁极片6-1可以防止车辆行驶中外物直接冲击永磁体6-2，提高永磁制动组件的使用寿命。为了达到最大化的磁场强度，相邻两个所述永磁体6-2的极性相反。若干所述永磁体6-2按照“n-s-n-s”间隔排布的方式均匀布置。永磁体6-2的磁力线回路为：由一个永磁体6-2的n极出发，依次经过导磁极片6-1、邻近摩擦制动盘的覆铜层15、邻近导磁极片6-1到达邻近永磁体6-2的s极，再由邻近永磁体6-2的n极经过磁铁座圈6-3，回到该永磁体6-2的s极。为了防止相邻两个永磁体6-2相互影响，降低磁性，相邻两个所述永磁体6-2之间设有非导磁片。

工作原理：当汽车低速、低制动强度制动时，永磁制动盘9不固定，永磁制动盘9随着车轮1自由转动，与摩擦制动盘不构成永磁制动力矩，即无法产生制动力矩。此时，第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10根据实际需要配合工作，提供摩擦制动力矩实现制动减速、停车。当车速与制动强度达到一定值时，进油电磁阀二24得电，控制摩擦块5移动，摩擦块5将永磁制动盘9固定，而第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10随着车轮1转动而转动，此时第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10上的覆铜层15与永磁组件6配合做切割磁场的运动，从而产生电涡流效应而产生永磁制动力矩，使得第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10进行降速，从而使得半轴8转动速度降低，从而分担部分制动能量，降低摩擦制动器磨损，提高摩擦制动器的抗热衰退性能。如果永磁制动力矩不够或车速降低至一定值时，那么第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10通过控制进油电磁阀一22和进油电磁阀三26得电，使摩擦块5压向第一摩擦制动盘7和第二摩擦制动盘10实现制动。第一摩擦制动盘7用于摩擦制动力矩粗调节，第二摩擦制动盘10用于用于摩擦制动力矩精调节，这样可以提高摩擦制动力矩的控制精度和响应速度。在车辆制动过程中，两个摩擦制动盘与一个永磁制动盘9配合工作，充分发挥三者的优点，提高了车辆的制动性能及制动器的抗热衰退性能。