[发明专利]一种基于磁致伸缩材料的制动装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于磁致伸缩材料的制动装置及其控制方法，在该装置中采用了一种新型的磁致伸缩智能材料，通过改变线圈中电流的大小来控制磁场的大小，进一步控制磁致伸缩材料的伸缩量，用磁致伸缩材料伸缩过程所产生的力来替代气压或液压力作为制动驱动力。另外，该装置在工作过程中用电路取代了原有的油路和气路，简化了制动系统的结构的同时，提高了制动系统的响应速度。

技术领域

本发明属于汽车机械制动技术领域，具体指代一种基于磁致伸缩材料的制动装置及其控制方法。

背景技术

磁致伸缩材料是一类具有能够将电磁能和机械能相互转换功能的材料。该材料在磁场中发生磁化时，能够沿着磁化的方向进行伸缩，若采用通电线圈作为磁场源时，当通过线圈的电流变化或者是改变与磁体的距离时就能控制磁致伸缩材料尺寸的变化。而其中尺寸变化比铁氧体等磁致伸缩材料大得多，且所产生的能量也大的磁致伸缩材料，被称为超磁致伸缩材料。而70年代开始出现的室温下具有巨磁致伸缩性能的稀土-铁合金(RFe2)材料伸缩量和产能更大被称为稀土超磁致伸缩材料，由于它们受磁场控制响应时间快、频率特性好、能量密度高、耦合系数大，具有传感和驱动功能，因而作为智能材料或相应器件在智能材料领域得到了越来越广泛的应用和发展。

由于磁致伸缩材料受磁场控制响应时间快、频率特性好、能量密度高、耦合系数大、可控性能耗，具有传感和驱动功能，在很多方面都有应用；例如，中国发明专利申请号为201410785712.9，专利名称为“一种具有超磁致伸缩加力功能的盘式制动器及其方法”中利用磁致伸缩材料的磁致伸缩现象提出了一种具有磁致伸缩加力功能的盘式制动器具有结构简单可靠，对现有制动系统兼容性好，不影响ABS正常工作的特点。能够在降低紧急制动时的制动距离的同时，提升行驶安全性；中国发明专利申请号为201811204066.7，专利名称为“基于磁致伸缩材料的自传感驱动器”中提出了一种基于磁致伸缩材料的驱动器，能够同时实现驱动器和传感器的功能，提高结构紧凑度、驱动精度和传感效率；中国发明专利申请号为201410346464.8，专利名称为“磁致伸缩-电磁复合式振动能量采集器及其方法”提出了一种新型振动能量采集器，该装置结构紧凑，便于小型微型化，具有压磁-电磁复合发电特色，可应用于高负载振动环境下的振动能量采集。

鼓式制动器是最早出现的一种制动器，相较于盘式制动器其制造成本低，制动效能高，在各种类型的汽车上均有应用。但是，由于鼓式制动多采用液压或气压驱动，导致在制动时制动响应具有一定的滞后性，从而使得制动器驱动装置不得不时刻处于伺服状态，造成制动系统能耗过高的同时难以保证最大制动力，另外油路和气路的布置也增加了制动器的复杂程度。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于磁致伸缩材料的制动装置及其控制方法，以解决现有技术中鼓式制动器制动响应滞后、制动系统能耗过高、最大制动力不足和制动系统布置复杂的技术问题；本发明通过改变线圈中电流的大小来控制磁场的大小，进一步控制磁致伸缩材料的伸缩量，用磁致伸缩材料伸缩过程所产生的力来替代气压或液压力作为制动驱动力。本发明利用磁致伸缩装置取代液压和气压装置，使得气路和油路被电路取代，大大简化了制动系统结构，且由于磁致伸缩材料受磁场控制时响应很快(仅有百万分之一秒，比人的思维还快)、频率特性好，消除了制动器响应滞后的缺点的同时降低了制动系统的能耗。同时，由于该制动装置的制动力可根据电流大小进行调节，最大制动力能够得到保证。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于磁致伸缩材料的制动装置，包括：制动底板、支撑销A、支撑销B、支撑销C、固定挡板、驱动器托架、制动器执行单元、位移放大机构和驱动器；

所述的制动底板上固定安装有支撑销A、支撑销B、固定挡板和驱动器托架；

所述制动器执行单元包括第一制动蹄、第一摩擦衬片、第二摩擦衬片、第二制动蹄、第一制动蹄回位弹簧、第二制动蹄回位弹簧、拉紧弹簧、制动鼓、调整螺钉、浮动顶杆；