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专利号: 2021109293671
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 工程元件或部件;为产生和保持机器或设备的有效运行的一般措施;一般绝热
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种可以能量回收的双浮钳盘式制动器,其特征在于:包括主制动钳总成(1)、副制动钳总成(2)、滑槽板(3)、配油盘(4)和制动盘(5);所述主制动钳总成(1)和副制动钳总成(2)通过滑槽板(3)连接,所述滑槽板(3)固定安装在车辆的制动钳支架上,所述配油盘(4)位于滑槽板(3)内连通主制动钳总成(1)和副制动钳总成(2)的制动油路;主制动钳总成(1)与制动盘(5)之间分别设有第一制动块(6)和第二制动块(7);所述副制动钳总成(2)与制动盘(5)之间分别设有第一摩擦纳米发电机(8)和第二摩擦纳米发电机(9);所述主制动钳总成(1)和副制动钳总成(2)分别夹持制动盘(5)的两侧面进行制动;

所述主制动钳总成(1)包括主制动钳本体(11)、主钳体滑动销(12)、主钳体复位弹簧(13)、主钳体活塞组件(14)、主控阀(15)、辅助阀(16)和主控电磁阀(17),所述主制动钳本体(11)通过主钳体滑动销(12)可滑动式安装在车辆的制动钳支架上,所述主钳体复位弹簧(13)位于主制动钳本体(11)和主钳体滑动销(12)之间;所述主钳体活塞组件(14)、主控阀(15)、辅助阀(16)以及主控电磁阀(17)位于主制动钳本体(11)内,所述主控电磁阀(17)位于主控阀(15)和主钳体活塞组件(14)之间的油路上,所述主控阀(15)与辅助阀(16)串联,所述辅助阀(16)通过配油盘(4)与副制动钳总成(2)的制动油路连通,所述第一制动块(6)固定安装在主钳体活塞组件(14)端部,所述第二制动块(7)安装在主制动钳本体(11)上,所述第一制动块(6)与第二制动块(7)分别位于制动盘(5)两侧相对的位置;

所述主钳体活塞组件(14)包括主钳体活塞本体(141)、主钳体活塞复位弹簧(142)和主钳体活塞缸(143),所述主钳体活塞本体(141)与第一制动块(6)固定连接,所述主钳体活塞本体(141)在主钳体活塞缸(143)内沿制动盘(5)的轴向方向移动;所述主钳体活塞复位弹簧(142)位于主钳体活塞本体(141)和主制动钳本体(11)之间,所述主钳体活塞复位弹簧(142)拉着主钳体活塞本体(141)沿远离制动盘(5)一侧移动;

所述主控阀(15)包括主控阀阀芯(151)、主控阀压力调节螺栓(152)和主控阀预紧弹簧(153),所述主控阀预紧弹簧(153)位于主控阀阀芯(151)和主控阀压力调节螺栓(152)之间,所述主控阀阀芯(151)可以沿主控阀压力调节螺栓(152)轴线方向左右移动;

所述主制动钳本体(11)内设有主进油口(111)、主回油口(112)、主控阀进油口(154)和主控阀出油口(155),所述主制动钳本体(11)与主控阀阀芯(151)之间形成了主控阀左腔(156)和主控阀右腔(157);所述主进油口(111)分别与主钳体活塞缸(143)和主控阀进油口(154)连通,所述主控阀阀芯(151)的移动可以连通或者切断主控阀进油口(154)与主控阀出油口(155)之间的油路,所述主控阀进油口(154)与主控阀右腔(157)连通,所述主控阀左腔(156)与主回油口(112)连通;

所述主控电磁阀(17)包括主控电磁阀阀芯(171)、主控电磁阀永磁体(172)、主控电磁阀电磁线圈(173)和主控电磁阀复位弹簧(174),所述主控电磁阀阀芯(171)端部为圆锥体,主控电磁阀电磁线圈(173)不得电时,主控电磁阀阀芯(171)在主控电磁阀复位弹簧(174)作用下堵住主控阀进油口(154);

所述辅助阀(16)包括辅助阀阀芯(161)、辅助阀压力调节螺栓(162)和辅助阀预紧弹簧(163),所述辅助阀预紧弹簧(163)位于辅助阀阀芯(161)和辅助阀压力调节螺栓(162)之间,所述辅助阀阀芯(161)可以沿辅助阀压力调节螺栓(162)轴线方向左右移动;

所述主制动钳本体(11)内设有辅助阀进油口(164)和辅助阀出油口(165),所述主制动钳本体(11)与辅助阀阀芯(161)之间形成了辅助阀左腔(166)和辅助阀右腔(167);所述主控阀出油口(155)与辅助阀进油口(164)连通,所述辅助阀阀芯(161)的移动可以连通或者切断辅助阀进油口(164)与辅助阀出油口(165)之间的油路,所述辅助阀左腔(166)与主回油口(112)连通,所述辅助阀出油口(165)分别与辅助阀右腔(167)和配油盘(4)连通。

2.根据权利要求1所述的可以能量回收的双浮钳盘式制动器,其特征在于:副制动钳总成(2)包括副制动钳本体(21)、副钳体滑动销(22)、副钳体复位弹簧(23)、副钳体活塞组件(24)和副钳体操控阀(25),所述副制动钳本体(21)通过副钳体滑动销(22)可滑动式安装在车辆的制动钳支架上,所述副钳体复位弹簧(23)位于副制动钳本体(21)和副钳体滑动销(22)之间;

所述副钳体活塞组件(24)和副钳体操控阀(25)位于副制动钳本体(21)内,所述配油盘(4)的油路分别同时与副钳体操控阀(25)和副钳体活塞组件(24)连通,所述副钳体操控阀(25)连接配油盘(4)与存储制动液的油箱之间的油路,所述第一摩擦纳米发电机(8)固定安装在副钳体活塞组件(24)端部,所述第二摩擦纳米发电机(9)安装在副制动钳本体(21)上,所述第一摩擦纳米发电机(8)与第二摩擦纳米发电机(9)分别位于制动盘(5)两侧相对的位置。

3.根据权利要求2所述的可以能量回收的双浮钳盘式制动器,其特征在于:所述副钳体活塞组件(24)包括副钳体活塞本体(241)、副钳体活塞复位弹簧(242)和副钳体活塞缸(243),所述副钳体活塞本体(241)与第一摩擦纳米发电机(8)固定连接,所述副钳体活塞本体(241)在副钳体活塞缸(243)内沿制动盘(5)的轴向方向移动;所述副钳体活塞复位弹簧(242)位于副钳体活塞本体(241)和副制动钳本体(21)之间,所述副钳体活塞复位弹簧(242)拉着副钳体活塞本体(241)沿远离制动盘(5)一侧移动;

所述副钳体操控阀(25)包括操控阀阀芯(251)、操控阀永磁体(252)、操控阀电磁线圈(253)和操控阀复位弹簧(254),所述操控阀永磁体(252)与操控阀阀芯(251)固定连接,操控阀电磁线圈(253)与副制动钳本体(21)固定连接,操控阀电磁线圈(253)通电时吸引操控阀永磁体(252),所述操控阀复位弹簧(254)位于操控阀永磁体(252)和操控阀电磁线圈(253)之间;

所述副制动钳本体(21)内设有操控阀进油口(211)和操控阀泄油口(212),所述操控阀阀芯(251)的移动可以连通或者切断操控阀进油口(211)与操控阀泄油口(212)之间的油路,所述操控阀进油口(211)与副钳体活塞缸(243)连通。

4.根据权利要求3所述的可以能量回收的双浮钳盘式制动器,其特征在于:所述副钳体操控阀(25)包括温度继电器(255),所述温度继电器(255)测量第一摩擦纳米发电机(8)的温度,根据温度控制操控阀电磁线圈(253)和主控电磁阀电磁线圈(173)的通断。

5.根据权利要求1所述的可以能量回收的双浮钳盘式制动器,其特征在于:所述滑槽板(3)包括板体(31)、主导轨(32)、副导轨(33)和配油盘安装孔(34),所述主导轨(32)和副导轨(33)分别位于板体(31)两侧,所述主导轨(32)和副导轨(33)的延伸方向与制动盘(5)的轴线方向平行,所述配油盘安装孔(34)贯穿板体(31),所述配油盘(4)镶嵌在配油盘安装孔(34)内。

6.根据权利要求1所述的可以能量回收的双浮钳盘式制动器,其特征在于:所述配油盘(4)包括配油盘本体(41)、主油道(42)、副油道(43)和连接孔(44),所述主油道(42)和副油道(43)为配油盘本体(41)两侧的长形沉孔,所述长形沉孔的长度方向沿制动盘(5)轴线方向分布,所述连接孔(44)位于长形沉孔中心连通主油道(42)和副油道(43)。

7.根据权利要求4所述的可以能量回收的双浮钳盘式制动器的控制方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤一、启动制动器:制动液由主进油口(111)进入主钳体活塞缸(143),主制动钳总成(1)开始制动建立制动液压力;

步骤二、测量第一摩擦纳米发电机(8)的温度:所述温度继电器(255)测量第一摩擦纳米发电机(8)的温度;

当测得的第一摩擦纳米发电机(8)的温度小于设定温度值时,主控电磁阀电磁线圈(173)通电,同时操控阀电磁线圈(253)不通电,所述主控阀进油口(154)与主进油口(111)连通,同时操控阀泄油口(212)关闭,进入步骤三;

当测得的第一摩擦纳米发电机(8)的温度大于或等于设定温度值时,主控电磁阀电磁线圈(173)不通电,同时操控阀电磁线圈(253)通电,所述主控电磁阀阀芯(171)切断主控阀进油口(154)与主进油口(111)之间的油路,制动液由主进油口(111)进入主钳体活塞缸(143),主制动钳总成(1)完成制动;同时连通操控阀进油口(211)与操控阀泄油口(212)之间的油路;

步骤三、选择能量回收时机:

当主控阀右腔(157)的推力小于主控阀预紧弹簧(153)的预紧力时,主控阀阀芯(151)保持不动,主控阀阀芯(151)切断主控阀进油口(154)和主控阀出油口(155)之间的油路,制动液由主进油口(111)进入主钳体活塞缸(143),主制动钳总成(1)完成制动,同时时第一摩擦纳米发电机(8)和第二摩擦纳米发电机(9)保持初始状态;

当主控阀右腔(157)的推力大于主控阀预紧弹簧(153)的预紧力,同时辅助阀右腔(167)的推力小于辅助阀预紧弹簧(163)的预紧力时,主控阀阀芯(151)向左滑动,主控阀进油口(154)和主控阀出油口(155)连通,同时辅助阀阀芯(161)保持不动,制动液从主控阀进油口(154)依次经过主控阀出油口(155)、辅助阀进油口(164)、辅助阀出油口(165)、配油盘(4)进入副钳体活塞缸(243),第一摩擦纳米发电机(8)和第二摩擦纳米发电机(9)分别与制动盘(5)接触,同时主控阀左腔(156)内的制动液从主回油口(112)回存储制动液的油箱;

当主控阀右腔(157)的推力大于主控阀预紧弹簧(153)的预紧力,同时辅助阀右腔(167)的推力大于辅助阀预紧弹簧(163)的预紧力时,主控阀阀芯(151)和辅助阀阀芯(161)同时向左滑动,主控阀进油口(154)和主控阀出油口(155)连通,同时辅助阀阀芯(161)切断辅助阀进油口(164)和辅助阀出油口(165)之间的油路,第一摩擦纳米发电机(8)和第二摩擦纳米发电机(9)分别与制动盘(5)保持接触;当第一摩擦纳米发电机(8)的温度大于或等于设定温度值时,进入步骤二。

8.根据权利要求7所述的可以能量回收的双浮钳盘式制动器的控制方法,其特征在于:

所述第一摩擦纳米发电机(8)和第二摩擦纳米发电机(9)结构相同,包括绝缘压板(81),电极(82)和聚四氟乙烯膜(83),所述第一摩擦纳米发电机(8)通过绝缘压板(81)与副钳体活塞本体(241)连接,所述第二摩擦纳米发电机(9)通过绝缘压板(81)与副制动钳本体(21)连接,所述电极(82)位于绝缘压板(81)和聚四氟乙烯膜(83)之间,发电时聚四氟乙烯膜(83)与制动盘(5)接触;

聚四氟乙烯膜(83)和制动盘(5)接触摩擦产生的功率W和压强P通过试验标定并拟合函数关系:f(W, P)=0,根据实时的功率W估计接触压强P;存在一个最佳的压强值Popt,对应最大的功率Wmax;

辅助阀预紧弹簧(163)的预紧力等于F163=PoptA5A161/A241,

式中,F163是辅助阀预紧弹簧(163)的预紧力,A5是第一摩擦纳米发电机(8)或第二摩擦纳米发电机(9)与制动盘(5)接触摩擦的面积,A161是辅助阀阀芯(161)右端面的面积,A241是副钳体活塞本体(241)和制动液接触的面积;

主控阀预紧弹簧(153)的预紧力小于辅助阀预紧弹簧(163)的预紧力,设定为F153=(0.1~0.2)TmaxA141/μRA6,其中,Tmax是第一制动块(6)和第二制动块(7)的能够产生的最大制动力矩之和,A141是主钳体活塞本体(141)的左端面面积,μ是第一制动块(6)、第二制动块(7)和制动盘(5)之间的平均摩擦系数,R是第一制动块(6)、第二制动块(7)和制动盘(5)接触摩擦的等效作用点到回转圆心的平均距离,A6是第一制动块(6)和第二制动块(7)用以接触摩擦的平均面积。